CN114763192A - 电动辅助驱动单元和自行车 - Google Patents

Abstract

电动辅助驱动单元包括曲柄轴、外壳、电动机和减速器。外壳在径向上经由第一轴承支承于曲柄轴。电动机和减速器配置于曲柄轴与外壳之间的空间。电动机具有定子和转子。定子固定于外壳。转子在径向上经由第二轴承支承于曲柄轴。转子根据施加于曲柄轴的负载旋转。减速器使转子的旋转减速并输出到曲柄轴。

Description

电动辅助驱动单元和自行车

技术领域

本发明涉及一种电动辅助驱动单元和自行车。

背景技术

以往，已知包括电动辅助驱动单元的自行车，上述电动辅助驱动单元具有电动机和减速器。电动辅助驱动单元在自行车发动时或上坡行驶时等那样的对用户的负载较大的时候，使电动机驱动来辅助踏板的旋转。以往的电动辅助驱动单元例如记载在日本专利公报特许第6637997号公报中。

电动辅助驱动单元具有如下的结构：在与自行车的踏板连接的曲柄轴与电动辅助驱动单元的外壳之间的空间中收容有电动机和减速器。然而，在以往的电动辅助驱动单元的结构中，电动机的转子相对于外壳被支承。由此，电动机和减速器相对于曲柄轴和外壳的组装结构变得复杂。另外，由于相对于外壳支承转子的轴承的直径较大，因此难以使电动辅助驱动单元小型、轻量化。

发明内容

本发明的目的是提供一种在制造时容易组装部件且易于小型、轻量化的电动辅助驱动单元。

本发明的示例性实施方式是利用电动机的驱动力对由人力实现的旋转进行辅助的电动辅助驱动单元，其中，包括：曲柄轴，该曲柄轴通过人力以中心轴线为中心旋转；外壳，该外壳在径向上经由第一轴承支承于上述曲柄轴；以及电动机和减速器，该电动机和减速器配置于上述曲柄轴与上述外壳之间的空间。上述电动机具有：定子，该定子固定于上述外壳；电路基板，该电路基板根据施加于上述曲柄轴的负载来向上述定子供给驱动电流；以及转子，该转子通过由上述驱动电流从上述定子产生的旋转磁场，以上述中心轴线为中心旋转。上述减速器使上述转子的旋转减速并向上述曲柄轴输出，上述转子在径向上经由第二轴承支承于上述曲柄轴。

本发明的示例性实施方式是一种自行车，其中，包括上述电动辅助驱动单元。

根据本发明的示例性实施方式，能够容易地制造电动辅助驱动单元。另外，容易使电动辅助驱动单元小型、轻量化。此外，能够实现包括上述电动辅助驱动单元的自行车。因此，能够容易地制造装设于自行车的电动辅助驱动单元。另外，容易使装设于自行车的电动辅助驱动单元的小型轻量化。

有以下的本发明优选实施方式的详细说明，参照附图，可以更清楚地理解本发明的上述及其他特征、要素、步骤、特点和优点。

附图说明

图1是包括电动辅助驱动单元的自行车的示意图。

图2是电动辅助驱动单元的侧视图。

图3是电动辅助驱动单元的纵剖视图。

图4是从图3中的A-A位置观察的电动辅助驱动单元的横剖视图。

图5是第一变形例的电动辅助驱动单元的纵剖视图。

图6是第二变形例的电动辅助驱动单元的纵剖视图。

图7是第三变形例的电动辅助驱动单元的纵剖视图。

图8是从图7中的B-B位置观察的电动辅助驱动单元的横剖视图。

图9是第四变形例的电动辅助驱动单元的纵剖视图。

图10是第五变形例的电动辅助驱动单元的纵剖视图。

图11是第六变形例的电动辅助驱动单元的横剖视图。

图12是第七变形例的电动辅助驱动单元的侧视图。

具体实施方式

以下参照附图，对本发明的示例性实施方式进行说明。

＜1.关于自行车＞

图1是包括本发明一实施方式的电动辅助驱动单元1的自行车100的示意图。如图1所示，该自行车100包括前轮110、后轮120、踏板130和滚链140。踏板130分别配置于自行车100的两侧面。以下，将踏板130的旋转方向中的一个方向设为“顺方向”。在用户沿顺方向蹬踏板130时，踏板130的旋转运动经由滚链140向后轮120传递。由此，后轮120旋转，通过后轮120和前轮110的旋转，自行车100向前方行进。

另外，该自行车100包括电动辅助驱动单元1。由此，能够容易地制造装设于自行车100的电动辅助驱动单元1。另外，容易使装设于自行车100的电动辅助驱动单元1的小型轻量化。电动辅助驱动单元1配置于在自行车100的两侧面配置的踏板130之间。此外，电动辅助驱动单元1配置于对滚链140进行覆盖的链盖141的内部。在发动时或上坡行驶时等踏板130的负载较大的情况下，电动辅助驱动单元1向踏板130供给顺方向的旋转驱动力。由此，减轻了用户蹬踏板130的力。其结果是，用户能够轻松地驾驶自行车100。

<2.电动辅助驱动单元>

接着，对电动辅助驱动单元1的结构进行说明。

图2是电动辅助驱动单元1的侧视图。图3是电动辅助驱动单元1的纵剖视图。该电动辅助驱动单元1是利用电动机40的驱动力对由人力实现的踏板130的旋转运动进行辅助的装置。即，电动辅助驱动单元1利用电动机40的驱动力对由人力实现的旋转进行辅助。电动辅助驱动单元1包括曲柄轴10、外壳20、电动机40和减速器50。如图2和图3所示，电动辅助驱动单元1包括曲柄轴10、外壳20、扭矩传感器30、电动机40、减速器50、单向离合器60和链轮70。

另外，以下分别将与曲柄轴10的中心轴线平行的方向称为“轴向”，将与中心轴线正交的方向称为“径向”，将沿着以中心轴线为中心的圆弧的方向称为“周向”。其中，上述“平行的方向”也包括大致平行的方向。此外，上述“正交的方向”也包括大致正交的方向。

曲柄轴10是沿中心轴线9延伸的圆柱状的构件。曲柄轴10的轴向的两端向外壳20的外侧突出。曲柄轴10相对于框架150被支承为能旋转。在本实施方式中，如图2所示，曲柄轴10经由一对轴承80能旋转地支承于自行车100的框架150。另外，在曲柄轴10的轴向的两端分别固定有踏板130。电动辅助驱动单元1装设于具有踏板130的自行车100，并且曲柄轴10通过来自踏板130的踏力旋转。更具体而言，在自行车100的用户蹬踏板130时，踏板130和曲柄轴10通过该踏力(人力)以中心轴线9为中心旋转。即，曲柄轴10通过人力以中心轴线9为中心旋转。由此，能够在自行车100中实现电动辅助机构。

外壳20是将电动机40和减速器50收容在内部的壳体。如图2和图3所示，外壳20包括电动机外壳21、减速器外壳22和端部盖23。端部盖23位于比电动机外壳21更靠轴向一侧的位置。减速器外壳22位于比电动机外壳2121更靠轴向另一侧的位置。电动机外壳21、减速器外壳22和端部盖23通过螺栓24彼此固定。

另外，本实施方式的外壳20具有隔板部27。隔板部27从外壳20的内周面朝向径向内侧扩展。隔板部27呈板状且圆环状。电动机40位于隔板部27的轴向一侧。减速器50位于隔板部27的轴向另一侧。

在曲柄轴10与外壳20之间沿径向夹设有一对第一轴承81。外壳20经由该第一轴承81支承于曲柄轴10。即，外壳20在径向上经由第一轴承81支承于曲柄轴10。因此，外壳20和曲柄轴10能够彼此相对旋转。另外，如图2所示，外壳20具有止转部25。止转部25从外壳20的外周面朝向径向外侧突出。在自行车100行驶时，止转部25与框架150沿周向接触。即，外壳20具有与框架150接触的止转部25。由此，以中心轴线9为中心的外壳20的旋转停止。

这样，在本实施方式的结构中，曲柄轴10在没有经由外壳20的情况下直接支承于框架150。因此，不需要外壳20具有用于支承曲柄轴10的强度。因此，外壳20能够使用强度较低的材料。例如，也可以将外壳20设为树脂制，以使外壳20轻量化。但是，外壳20的材料也可以是铝等金属。

扭矩传感器30是对施加于曲柄轴10的负载进行检测的传感器。扭矩传感器30设置于电动机外壳21的径向内侧的端部。扭矩传感器30以非接触的方式对曲柄轴10的歪斜进行检测，并将该歪斜量转换为扭矩值。扭矩传感器30将表示曲柄轴10的扭矩值的检测信号输入到后述的电路基板42。即，电动辅助驱动单元1具有扭矩传感器30，该扭矩传感器30对曲柄轴10的扭矩进行检测并将检测信号输入到电路基板42。

电动机40是产生用于辅助人力的驱动力的动力源。电动机40配置于曲柄轴10与外壳20之间的空间。电动机40位于减速器50的轴向一侧。如图3所示，电动机40包括定子41、电路基板42和转子43。

定子41是电动机40的定子。定子41固定于外壳20。在本实施方式中，定子41固定于电动机外壳21。定子41具有定子芯部411和多个线圈412。定子芯部411由层叠钢板等磁性体形成。定子芯部411具有朝向径向外侧突出的多个极齿。多个极齿沿周向等间隔地排列。线圈412由卷绕于极齿的导线构成。

电路基板42是安装有用于向定子41的线圈412供给驱动电流的电路的基板。电路基板42与线圈412、扭矩传感器30及省略图示的电池电连接。电路基板42从扭矩传感器30获取表示曲柄轴10的扭矩的检测信号。另外，在装设于电路基板42的存储器中存储有预先设定的扭矩的阈值。

电路基板42在从扭矩传感器30获取的检测信号所表示的扭矩值小于上述阈值的情况下，不向线圈412供给驱动电流。电路基板42在检测信号所表示的扭矩为预先设定的阈值以上的情况下，向定子41供给驱动电流。更详细而言，在从扭矩传感器30获取的检测信号所表示的扭矩值变为上述阈值以上时，电路基板42利用从电池供给的电力生成与扭矩值对应的驱动电流，并供给到线圈412。即，电路基板42根据施加于曲柄轴10的负载来向定子41供给驱动电流。由此，能够通过电动辅助驱动单元1来控制扭矩。

转子43是电动机40的转子。在曲柄轴10与转子43之间沿径向夹设有第二轴承82。转子43经由该第二轴承82支承于曲柄轴10。即，转子43在径向上经由第二轴承82支承于曲柄轴10。因此，转子43能够以中心轴线9为中心，以与曲柄轴10不同的转速旋转。

转子43具有转子轭部431和固定于转子轭部431的多个磁体432。转子轭部431由铁等磁性体形成。多个磁体432是永磁体。多个磁体432位于定子41的径向外侧。即，本实施方式的电动机40是外转子式电动机。多个磁体432以N极和S极沿周向交替排列的方式圆环状地排列。极齿的径向外侧的端面和磁体432的径向内侧的面沿径向隔着细微的间隙相对。由于电动机40是外转子式电动机，因此能够增大电动机40的惯性矩，并且实现稳定的旋转。

在驱动电动机40时，驱动电流从电路基板42供给到定子41的线圈412。由此，在定子芯部411中产生旋转磁场。然后，由于定子芯部411与多个磁体432之间的磁吸引力和磁排斥力，在定子41与转子43之间产生周向扭矩。其结果是，转子43以中心轴线9为中心旋转。即，转子43通过由驱动电流从定子41产生的旋转磁场，以中心轴线9为中心旋转。

减速器50是使转子43的旋转运动减速并输出到曲柄轴10的机构。图4是从图3中的A-A位置观察的电动辅助驱动单元1的横剖视图。为了避免图的繁杂化，在图4中，省略了表示截面的阴影线和各齿轮的齿的图示。减速器50配置于曲柄轴10与外壳20之间的空间。减速器50具有中间旋转体51、固定构件和输出旋转体55。在本实施方式中，如图3和图4所示，减速器50包括中间旋转体51、多个行星齿轮52、固定内齿齿轮53、可动内齿齿轮54和输出旋转体55。

中间旋转体51是以中心轴线9为中心的圆环状的构件。中间旋转体51位于转子43的轴向另一侧。在曲柄轴10与中间旋转体51之间沿径向夹设有第三轴承83。中间旋转体51经由该第三轴承83支承于曲柄轴10。因此，中间旋转体51能够以中心轴线9为中心，以与曲柄轴10不同的转速旋转。

另外，本实施方式的电动辅助驱动单元1具有油密封件28。油密封件28位于隔板部27的径向内侧的端部与中间旋转体51的外周面之间。这样一来，能够防止减速器50中使用的润滑油侵入到电动机40侧。

中间旋转体51固定于转子43。在本实施方式中，转子43和中间旋转体51通过螺栓56彼此固定。因此，在驱动电动机40时，中间旋转体51与转子43一起以中心轴线9为中心旋转。上述第二轴承82和第三轴承83沿轴向空开间隔地配置。由此，转子43和中间旋转体51相对于曲柄轴10的旋转姿势稳定。

多个行星齿轮52在曲柄轴10的径向外侧沿周向等间隔地排列。如图4所示，本实施方式的减速器50在曲柄轴10的周围配置有八个行星齿轮52。但是，减速器50所具有的行星齿轮52的数量不限于八个。各行星齿轮52由固定于中间旋转体51的行星轴511支承。行星轴511沿轴向延伸。另外，在行星轴511与行星齿轮52之间夹设有第四轴承84。因此，行星齿轮52能够以行星轴511为中心自转。另外，行星齿轮52伴随中间旋转体51的旋转而绕中心轴线9公转。

行星齿轮52在外周面具有多个第一外齿521和多个第二外齿522。多个第一外齿521位于比多个第二外齿522更靠轴向一侧的位置。第一外齿521的直径大于第二外齿522的直径。行星齿轮52所具有的第一外齿521的数量与行星齿轮52所具有的第二外齿522的数量不同。

固定内齿齿轮53是以中心轴线9为中心的圆环状的齿轮。固定内齿齿轮53是“固定构件”的一例。固定内齿齿轮53经由键532固定于外壳20的内周面。即，固定构件固定于外壳20。因此，固定内齿齿轮53不能相对于外壳20相对旋转。固定内齿齿轮53在内周面具有多个第一内齿531。行星齿轮52的第一外齿521与固定内齿齿轮53的第一内齿531啮合。

可动内齿齿轮54是以中心轴线9为中心的圆环状的齿轮。可动内齿齿轮54位于固定内齿齿轮53的轴向另一侧。另外，可动内齿齿轮54的内径小于固定内齿齿轮53的内径。可动内齿齿轮54在内周面具有多个第二内齿541。行星齿轮52的第二外齿522与可动内齿齿轮54的第二内齿541啮合。固定内齿齿轮53所具有的第一内齿531的数量(齿数)与可动内齿齿轮54所具有的第二内齿541的数量(齿数)不同。

在驱动电动机40时，转子43和中间旋转体51以中心轴线9为中心，以减速前的第一转速旋转。伴随于此，多个行星齿轮52以中心轴线9为中心沿周向公转。即，减速器50具有行星齿轮52，该行星齿轮52与固定内齿齿轮53及可动内齿齿轮54啮合，并且伴随中间旋转体51的旋转而绕中心轴线9公转。由此，能够将差动齿轮减速器装设于电动辅助驱动单元1。此时，由于各行星齿轮52的第一外齿521与固定内齿齿轮53的第一内齿531啮合，因而行星齿轮52以行星轴511为中心自转。另外，由于各行星齿轮52的第二外齿522与可动内齿齿轮54的第二内齿541啮合，因此，通过第一外齿521及第一内齿531的齿数与第二外齿522及第二内齿541的齿数之差，可动内齿齿轮54相对于固定内齿齿轮53以中心轴线9为中心旋转。该可动内齿齿轮54的转速为比上述第一转速低的第二转速。

输出旋转体55是以中心轴线9为中心的圆环状的构件。输出旋转体55具有凸缘551和衬套552。凸缘551在多个行星齿轮52的轴向另一侧呈圆板状地扩展。衬套552从凸缘551的径向内侧的端部朝向电动机40侧沿轴向突出。衬套552呈以中心轴线9为中心的圆筒状。即，输出旋转体55具有朝向电动机40沿轴向突出的圆筒状的衬套552。衬套552位于多个行星齿轮52的径向内侧。凸缘551的径向外侧的端部和可动内齿齿轮54通过螺栓57彼此固定。因此，输出旋转体55与可动内齿齿轮54一起以中心轴线9为中心，以减速后的第二转速旋转。即，输出旋转体55以中心轴线9为中心，以减速后的转速旋转。换言之，伴随中间旋转体51的旋转，输出旋转体55相对于固定构件以比中间旋转体51低的转速旋转。即，减速器50具有可动内齿齿轮54，该可动内齿齿轮54呈以中心轴线9为中心的圆环状，并且与输出旋转体55一起旋转。另外，可动内齿齿轮54和输出旋转体55也可以是单个构件。

单向离合器60是仅允许输出旋转体55相对于曲柄轴10的相对旋转朝向一个方向的机构。单向离合器60在径向上位于输出旋转体55的衬套552与曲柄轴10之间。即，在本实施方式的结构中，在输出旋转体55的向电动机40侧折返的衬套552的径向内侧设置有单向离合器60。即，电动辅助驱动单元1还包括单向离合器60，该单向离合器60仅在输出旋转体55与曲柄轴10之间传递以中心轴线9为中心的单向的旋转。由此，能够使电动辅助驱动单元1沿轴向小型化。

在曲柄轴10的顺方向的旋转速度大于输出旋转体55的顺方向的旋转速度的情况下，单向离合器60允许该旋转。因此，在未驱动电动机40时，自行车100的用户能够在不会受到电动机40的阻力的情况下经由踏板130使曲柄轴10旋转。

但是，单向离合器60禁止输出旋转体55的顺方向的旋转速度大于曲柄轴10的顺方向的旋转速度。因此，在驱动电动机40且输出旋转体55的顺方向的旋转速度追上曲柄轴10的顺方向的旋转速度时，曲柄轴10以与输出旋转体55相同的旋转速度沿顺方向旋转。这样，单向离合器60仅从输出旋转体55向曲柄轴10传递以中心轴线9为中心的单向的旋转运动。

链轮70是用于将曲柄轴10的旋转传递到滚链140的部件。链轮70呈以中心轴线9为中心的圆板状。链轮70位于外壳20的外侧。另外，链轮70固定于曲柄轴10。链轮70在外周部具有多个外齿71。链轮70通过上述外齿71与自行车100的滚链140卡合。即，电动辅助驱动单元1具有与自行车100的链条卡合的链轮70。在曲柄轴10通过来自踏板130的踏力或来自电动机40的驱动力旋转时，链轮70也以中心轴线9为中心旋转。由此，滚链140在链轮70与后轮120之间转动。

如上所述，该电动辅助驱动单元1在曲柄轴10的负载较大时，驱动电动机40并向曲柄轴10供给驱动力。此时，减速器50使从电动机40输出的旋转运动减速，由此增大扭矩并向曲柄轴10传递。由此，能够对由人力实现的曲柄轴10的旋转进行辅助。

特别地，在本实施方式的结构中，外壳20经由第一轴承81支承于曲柄轴10。另外，电动机40的转子43也经由第二轴承82支承于曲柄轴10。因此，能够以曲柄轴10为中心组装各部件。因此，能够容易地制造电动辅助驱动单元1。

另外，在本实施方式的结构中，转子43经由第二轴承82支承于曲柄轴10，而不是支承于外壳20。这样一来，与将转子43经由轴承支承于外壳20的情况相比，能够使用小径的第二轴承82。因此，容易使电动辅助驱动单元1小型、轻量化。

另外，在本实施方式的结构中，中间旋转体51也经由第三轴承83支承于曲柄轴10，而不是支承于外壳20。这样一来，与将中间旋转体51经由轴承支承于外壳20的情况相比，能够使用小径的第三轴承83。因此，容易使电动辅助驱动单元1小型、轻量化。

另外，本实施方式的电动辅助驱动单元1在输出旋转体55与曲柄轴10之间具有单向离合器60。因此，当曲柄轴10的负载小于阈值时，能够在不会受到电动机40的阻力的情况下仅利用人力使曲柄轴10旋转。另外，电路基板42仅在曲柄轴10的负载变为阈值以上时驱动电动机40。因此，当不需要辅助时，能够停止电动机40来抑制电池的消耗。

＜3.变形例＞

以上，对本发明的一实施方式进行了说明，但是本发明并不限定于上述实施方式。以下，对各种变形例进行说明。另外，以下，以与上述实施方式的不同点为中心进行说明。对于与上述实施方式相同的部分，省略重复说明。

＜3-1.第一变形例＞

图5是第一变形例的电动辅助驱动单元1的纵剖视图。图5的电动辅助驱动单元1的电动机40的结构与上述实施方式不同。

在图5的结构中，电动机40的定子芯部411具有朝向径向内侧突出的多个极齿。多个极齿沿周向等间隔地排列。线圈412由卷绕于极齿的导线构成。多个磁体432固定于转子轭部431的外周面。多个磁体432位于定子41的径向内侧。多个磁体432以N极和S极沿周向交替排列的方式圆环状地排列。极齿的径向内侧的端面和磁体432的径向外侧的面沿径向隔着细微的间隙相对。

如上所述，电动辅助驱动单元1的电动机40也可以是转子43的磁体432位于定子41的径向内侧的内转子式电动机。由此，能够在电动辅助驱动单元1中装设响应性良好的电动机40。

＜3-2.第二变形例＞

图6是第二变形例的电动辅助驱动单元1的纵剖视图。图6的电动辅助驱动单元1的电动机40及减速器50的结构与上述实施方式不同。

在图6的结构中，电动机40的定子41呈以中心轴线9为中心的大致圆板状。定子41具有沿周向排列的多个线圈(省略图示)。各线圈的磁心朝向轴向。转子43包括第一转子轭部431a、第二转子轭部431b、第一磁体432a和第二磁体432b。第一旋转轭部431a在定子41的轴向一侧以中心轴线9为中心呈圆板状地扩展。第二旋转轭部431b在定子41的轴向另一侧以中心轴线9为中心呈圆板状地扩展。

第一磁体432a固定于第一转子轭部431a的轴向另一侧的面。第二磁体432b固定于第二转子轭部431b的轴向一侧的面。第一磁体432a和第二磁体432b分别呈以中心轴线9为中心的圆环状。第一磁体432a的表面与定子41的轴向一侧的面隔着细微的间隙沿轴向相对。第二磁体432b的表面与定子41的轴向另一侧的面隔着细微的间隙沿轴向相对。在第一磁体432a和第二磁体432b的表面上，沿周向交替地磁化出N极和S极。

这样，电动辅助驱动单元1的电动机40也可以是定子41和转子43的磁体432a、432b沿轴向相对的轴向间隙式电动机。通过将电动机40设为轴向间隙式，与使用具有相同性能的外转子式或内转子式的电动机的情况相比，能够抑制电动机40的轴向尺寸。

特别地，本实施方式的电动机40具有夹着定子41配置的两个磁体432a、432b。由此，与仅在定子41的单侧配置磁体的情况相比，能够增大从电动机40输出的扭矩。

图6的电动辅助驱动单元1的减速器50包括中间旋转体51、多个行星辊52、非旋转环53、可旋转环54和输出旋转体55。

多个行星辊52在曲柄轴10的径向外侧沿周向等间隔地排列。各行星辊52由固定于中间旋转体51的行星轴511支承。行星轴511沿轴向延伸。各行星辊52能够以行星轴511为中心自转。另外，行星辊52伴随中间旋转体51的旋转而绕中心轴线9公转。

行星辊52在外周面具有第一倾斜面521和第二倾斜面522。第一倾斜面521位于比第二倾斜面522更靠轴向一侧的位置。第一倾斜面521是直径随着朝向轴向一侧而缩小的倾斜面。第二倾斜面522是直径随着朝向轴向另一侧而缩小的倾斜面。

非旋转环53是以中心轴线9为中心的圆环状的构件。非旋转环53是“固定构件”的一例。非旋转环53沿外壳20的内周面配置。非旋转环53不能相对于外壳20相对旋转。非旋转环53的内周面包括第三倾斜面531。第三倾斜面531是直径随着朝向轴向一侧而缩小的倾斜面。

减速器50在非旋转环53的轴向一侧具有按压机构58。按压机构58朝向可旋转环54侧沿轴向按压非旋转环53。在图6的结构中，按压机构58由能沿轴向伸缩的弹簧和施加与负载扭矩成比例的按压力的调压凸轮构成。但是，也可以省略弹簧和调压凸轮中的任一个。另外，作为按压机构58，也可以使用弹簧以外的弹性构件。由于按压机构58的按压力，非旋转环53的第三倾斜面531与行星辊52的第一倾斜面521接触。

在输出旋转体55的凸缘551和减速器外壳22的轴向的间隙中配置有推力轴承59。推力轴承59通过外壳20对按压机构58的轴向的按压力和反作用力进行支承。因此，按压机构58的按压力不会影响上述倾斜面以外的部件。

可旋转环54是以中心轴线9为中心的圆环状的构件。可旋转环54位于非旋转环53的轴向另一侧。可旋转环54的内周面包括第四倾斜面541。第四倾斜面541是直径随着朝向轴向另一侧而缩小的倾斜面。行星辊52的第二倾斜面522与可旋转环54的第四倾斜面541接触。非旋转环53的内径与可旋转环54的内径稍微不同。

在驱动电动机40时，转子43和中间旋转体51以中心轴线9为中心，以减速前的第一转速旋转。伴随于此，多个行星辊52以中心轴线9为中心沿周向公转。即，电动辅助驱动单元1还包括行星辊52，该行星辊52与非旋转环53及可旋转环54接触，并且伴随中间旋转体51的旋转而绕中心轴线9公转。因此，能够在电动辅助驱动单元1中装设牵引减速器。此时，由于各行星辊52的第一倾斜面521与非旋转环53的第三倾斜面531接触，因而行星辊52以行星轴511为中心自转。另外，由于各行星辊52的第二倾斜面522与可旋转环54的第四倾斜面541接触，因此，通过第一倾斜面521及第三倾斜面531的抵接部与第二倾斜面522及第四倾斜面541的抵接部的直径差，可旋转环54相对于非旋转环53以中心轴线9为中心旋转。该可旋转环54的转速为比上述第一转速低的第二转速。

此外，可旋转环54和输出旋转体55彼此固定。因此，输出旋转体55与可旋转环54一起以中心轴线9为中心，以减速后的第二转速旋转。即，减速器50具有可旋转环54，该可旋转环54呈以中心轴线9为中心的圆环状，并且与输出旋转体55一起旋转。另外，可旋转环54和输出旋转体55也可以是单个构件。

另外，在图6的示例中，行星辊52的第一倾斜面521与非旋转环53的第三倾斜面531接触。然而，不限于这样的倾斜面彼此接触的结构，也可以是倾斜面和突起接触的结构。即，在行星辊52和非旋转环53的抵接部中，行星辊52和非旋转环53中的至少任一方的面是直径随着远离可旋转环54而缩小的倾斜面即可。

另外，在图6的示例中，行星辊52的第二倾斜面522与可旋转环54的第四倾斜面541接触。然而，不限于这样的倾斜面彼此接触的结构，也可以是倾斜面和突起接触的结构。即，在行星辊52和可旋转环54的抵接部中，行星辊52和可旋转环54中的至少任一方的面是直径随着远离非旋转环53而缩小的倾斜面即可。由此，能够使可旋转环54相对于非旋转环53相对旋转。

＜3-3.第三变形例＞

图7是第三变形例的电动辅助驱动单元1的纵剖视图。图8是从图7中的B-B位置观察的电动辅助驱动单元1的横剖视图。为了避免图的繁杂化，在图8中省略了表示截面的阴影线。图7和图8的电动辅助驱动单元1的电动机40和减速器50的结构与上述实施方式不同。但是，电动机40的结构与第二变形例相同，因此省略重复说明。

图7和图8的电动辅助驱动单元1的减速器50具有中间旋转体51、挠性外齿齿轮52、固定内齿齿轮53、可动内齿齿轮54和输出旋转体55。

本变形例的中间旋转体51包括凸轮512。在图8中，沿轴向观察时的凸轮512的外周面的形状呈椭圆形。然而，凸轮512的外周面的形状不一定限于椭圆形。凸轮512具有外径(距中心轴线9的距离)根据周向的位置而不同的非圆形的外周面即可。即，中间旋转体51包括外径根据周向的位置而不同的非圆形的凸轮512。

挠性外齿齿轮52是能够灵活地挠曲变形的薄壁状的齿轮。挠性外齿齿轮52呈环状，并且位于凸轮512的径向外侧。挠性外齿齿轮52在外周面具有多个外齿523。另外，在凸轮512的外周面与挠性外齿齿轮52之间夹设有挠性轴承85。挠性轴承85是能够灵活地挠曲变形的轴承。因此，通过凸轮512的旋转，挠性外齿齿轮52经由挠性轴承85沿径向挠曲。

固定内齿齿轮53是以中心轴线9为中心的圆环状的齿轮。固定内齿齿轮53是“固定构件”的一例。固定内齿齿轮53固定于外壳20的内周面。因此，固定内齿齿轮53不能相对于外壳20相对旋转。固定内齿齿轮53在内周面具有多个第一内齿531。

可动内齿齿轮54是以中心轴线9为中心的圆环状的齿轮。可动内齿齿轮54位于固定内齿齿轮53的轴向另一侧。可动内齿齿轮54在内周面具有多个第二内齿541。固定内齿齿轮53所具有的第一内齿531的数量(齿数)与可动内齿齿轮54所具有的第二内齿541的数量(齿数)不同。

上述挠性轴承85的内圈与凸轮512的外周面接触。挠性轴承85的外圈与挠性外齿齿轮52的内周面接触。挠性轴承85变形为沿着凸轮512的外周面的椭圆形。因此，挠性外齿齿轮52也变形为沿着凸轮512的外周面的椭圆形。其结果是，在相当于该椭圆的长轴的两端的两个部位处，挠性外齿齿轮52的一部分的外齿523经由挠性轴承85被凸轮512的外周面按压，由此与固定内齿齿轮53的第一内齿531及可动内齿齿轮54的第二内齿541啮合。在周向的其他位置处，外齿523不与第一内齿531及第二内齿541啮合。即，减速器50还具有环状的外齿齿轮，该外齿齿轮被凸轮512的外周面按压并挠曲变形，并且在周向的一部分中与固定内齿齿轮53及可动内齿齿轮54啮合。由此，能够在电动辅助驱动单元1中装设具有差动式的波动减速机构的减速器50。

在驱动电动机40时，转子43和中间旋转体51以中心轴线9为中心，以减速前的第一转速旋转。伴随于此，凸轮512也以中心轴线9为中心，以第一转速旋转。于是，挠性外齿齿轮52的上述椭圆的长轴也以第一转速旋转。因此，挠性外齿齿轮52的外齿523与固定内齿齿轮53的第一内齿531的啮合位置也沿周向以第一转速移动。另外，挠性外齿齿轮52的外齿523也与可动内齿齿轮54的第二内齿541啮合，因此，通过第一内齿531和第二内齿541的齿数差，可动内齿齿轮54相对于固定内齿齿轮53以中心轴线9为中心旋转。该可动内齿齿轮54的转速为比上述第一转速低的第二转速。

可动内齿齿轮54和输出旋转体55通过螺栓57彼此固定。因此，输出旋转体55与可动内齿齿轮54一起以中心轴线9为中心，以减速后的第二转速旋转。即，减速器50具有可动内齿齿轮54，该可动内齿齿轮54呈以中心轴线9为中心的圆环状，并且与输出旋转体55一起旋转。另外，可动内齿齿轮54和输出旋转体55也可以是单个构件。

＜3-4.第四变形例＞

图9是第四变形例的电动辅助驱动单元1的纵剖视图。图9的电动辅助驱动单元1的电动机40和减速器50的结构与上述实施方式不同。但是，电动机40的结构与第一变形例相同，因此省略重复说明。

图9的电动辅助驱动单元1的减速器50具有中间旋转体51、挠性外齿齿轮52、内齿齿轮53和输出旋转体55。

本变形例的中间旋转体51包括凸轮512。沿轴向观察时的凸轮512的外周面的形状呈椭圆形。然而，凸轮512的外周面的形状不一定限于椭圆形。凸轮512具有外径(距中心轴线9的距离)根据周向的位置而不同的非圆形的外周面即可。即，减速器50具有中间旋转体51，该中间旋转体51固定于转子43，并且包括外径根据周向的位置而不同的非圆形的凸轮512。

挠性外齿齿轮52是能够灵活地挠曲变形的薄壁状的齿轮。挠性外齿齿轮52具有大致呈杯状的外形。即，挠性外齿齿轮52具有圆筒部524和圆板部525。圆筒部524位于凸轮512的径向外侧。圆板部525从圆筒部524的轴向另一侧的端部朝向径向内侧扩展。

圆筒部524具有多个外齿523。圆筒部524在外周面具有多个外齿523。另外，在凸轮512的外周面与圆筒部524的内周面之间夹设有挠性轴承85。挠性轴承85是能够灵活地挠曲变形的轴承。因此，通过凸轮512的旋转，挠性外齿齿轮52的圆筒部524经由挠性轴承85沿径向挠曲。

内齿齿轮53是以中心轴线9为中心的圆环状的齿轮。内齿齿轮53固定于外壳20。更具体而言，内齿齿轮53固定于外壳20的内周面。因此，内齿齿轮53不能相对于外壳20相对旋转。内齿齿轮53在内周面具有多个内齿531。挠性外齿齿轮52所具有的外齿523的数量(齿数)与内齿齿轮53所具有的内齿531的数量(齿数)不同。

上述挠性轴承85的内圈与凸轮512的外周面接触。挠性轴承85的外圈与挠性外齿齿轮52的圆筒部524的内周面接触。挠性轴承85变形为沿着凸轮512的外周面的椭圆形。因此，挠性外齿齿轮52的圆筒部524也变形为沿着凸轮512的外周面的椭圆形。其结果是，在相当于该椭圆的长轴的两端的两个部位处，挠性外齿齿轮52的一部分的外齿523经由挠性轴承85被凸轮512的外周面按压，由此与内齿齿轮53的内齿531啮合。在周向的其他位置处，外齿523不与内齿531啮合。即，减速器50具有外齿齿轮，该外齿齿轮被凸轮512的外周面按压并挠曲变形，并且在周向的一部分中与内齿齿轮53啮合。

在驱动电动机40时，转子43和中间旋转体51以中心轴线9为中心，以减速前的第一转速旋转。伴随于此，凸轮512也以中心轴线9为中心，以第一转速旋转。于是，挠性外齿齿轮52的圆筒部524的上述椭圆的长轴也以第一转速旋转。因此，挠性外齿齿轮52的外齿523与内齿齿轮53的内齿531的啮合位置也沿周向以第一转速移动。另外，挠性外齿齿轮52所具有的外齿523的数量与内齿齿轮53所具有的内齿531的数量不同。因此，通过该齿数差，挠性外齿齿轮52相对于内齿齿轮53以中心轴线9为中心旋转。该挠性外齿齿轮52的转速为比上述第一转速低的第二转速。

挠性外齿齿轮52和输出旋转体55通过螺栓57彼此固定。因此，输出旋转体55与外齿齿轮一起旋转。更具体而言，输出旋转体55与挠性外齿齿轮52一起以中心轴线9为中心，以减速后的第二转速旋转。另外，挠性外齿齿轮52和输出旋转体55也可以是单个构件。由此，能够在减速器50中实现杯型的外齿齿轮。

<3-5.第五变形例>

图10是第五变形例的电动辅助驱动单元1的纵剖视图。图10的电动辅助驱动单元1的减速器50的结构与上述实施方式不同。

图10的电动辅助驱动单元1的减速器50具有中间旋转体51、挠性外齿齿轮52、内齿齿轮53和输出旋转体55。

本变形例的中间旋转体51包括凸轮512。沿轴向观察时的凸轮512的外周面的形状呈椭圆形。然而，凸轮512的外周面的形状不一定限于椭圆形。凸轮512具有外径(距中心轴线9的距离)根据周向的位置而不同的非圆形的外周面即可。

挠性外齿齿轮52是能够灵活地挠曲变形的薄壁状的齿轮。挠性外齿齿轮52具有大致礼帽状的外形。即，挠性外齿齿轮52具有圆筒部524和圆板部525。圆筒部524位于凸轮512的径向外侧。圆板部525从圆筒部524的轴向一侧的端部朝向径向外侧扩展。圆板部525固定于外壳20。更详细而言，圆板部525的径向外侧的端部固定于外壳20。

圆筒部524具有多个外齿523。更具体而言，圆筒部524在外周面具有多个外齿523。另外，在凸轮512的外周面与圆筒部524的内周面之间夹设有挠性轴承85。挠性轴承85是能够灵活地挠曲变形的轴承。因此，通过凸轮512的旋转，挠性外齿齿轮52的圆筒部524经由挠性轴承85沿径向挠曲。

内齿齿轮53是以中心轴线9为中心的圆环状的齿轮。在外壳20与内齿齿轮53之间沿径向夹设有交叉滚子轴承86。内齿齿轮53经由该交叉滚子轴承86支承于外壳20。因此，内齿齿轮53能够以中心轴线9为中心旋转。内齿齿轮53在内周面具有多个内齿531。挠性外齿齿轮52所具有的外齿523的数量(齿数)与内齿齿轮53所具有的内齿531的数量(齿数)不同。

上述挠性轴承85的内圈与凸轮512的外周面接触。挠性轴承85的外圈与挠性外齿齿轮52的圆筒部524的内周面接触。挠性轴承85变形为沿着凸轮512的外周面的椭圆形。因此，挠性外齿齿轮52的圆筒部524也变形为沿着凸轮512的外周面的椭圆形。其结果是，在相当于该椭圆的长轴的两端的两个部位处，挠性外齿齿轮52的一部分的外齿523经由挠性轴承85被凸轮512的外周面按压，由此与内齿齿轮53的内齿531啮合。在周向的其他位置处，外齿523不与内齿531啮合。

在驱动电动机40时，转子43和中间旋转体51以中心轴线9为中心，以减速前的第一转速旋转。伴随于此，凸轮512也以中心轴线9为中心，以第一转速旋转。于是，挠性外齿齿轮52的圆筒部524的上述椭圆的长轴也以第一转速旋转。因此，挠性外齿齿轮52的外齿523与内齿齿轮53的内齿531的啮合位置也沿周向以第一转速移动。另外，挠性外齿齿轮52所具有的外齿523的数量与内齿齿轮53所具有的内齿531的数量不同。因此，通过该齿数差，内齿齿轮53相对于挠性外齿齿轮52以中心轴线9为中心旋转。该内齿齿轮53的转速为比上述第一转速低的第二转速。

减速器50具有输出旋转体55，该输出旋转体55以中心轴线9为中心，以减速后的转速旋转。内齿齿轮53和输出旋转体55通过螺栓57彼此固定。因此，输出旋转体55与内齿齿轮53一起旋转。更详细而言，输出旋转体55与内齿齿轮53一起以中心轴线9为中心，以减速后的第二转速旋转。另外，挠性外齿齿轮52和输出旋转体55也可以是单个构件。由此，能够在电动辅助驱动单元1中实现波动齿轮机构。

在上述第四变形例中，将内齿齿轮53固定于外壳20，并且使挠性外齿齿轮52相对于该内齿齿轮53以减速后的第二转速旋转。与此相对，在第五变形例中，将挠性外齿齿轮52固定于外壳20，并且使内齿齿轮53相对于该挠性外齿齿轮52以减速后的第二转速旋转。这样，在减速器50中利用挠性外齿齿轮52的情况下，挠性外齿齿轮52和内齿齿轮53中的任一方固定于外壳20即可。而且，挠性外齿齿轮52和内齿齿轮53中的另一方与输出旋转体55一起以第二转速旋转即可。此处，第二转速为比中间旋转体51低的转速。由此，能够在电动辅助驱动单元1中实现波动齿轮机构。

<3-6.第六变形例>

图11是第六变形例的电动辅助驱动单元1的横剖视图。图11的电动辅助驱动单元1的电动机40和减速器50的结构与上述实施方式不同。但是，电动机40的结构与上述第二变形例相同。另外，减速器50的结构与上述第五变形例相同。这样，电动机40的种类和减速器50的种类能够任意地组合。

<3-7.第七变形例>

图12是第七变形例的电动辅助驱动单元1的侧视图。图12的电动辅助驱动单元1相对于自行车100的框架150的支承结构与上述实施方式不同。

在图12的示例中，外壳20通过螺栓26固定于自行车100的框架150。由此，外壳20固定于框架150，外壳20支承于框架150。与上述实施方式相同地，在曲柄轴10与外壳20之间沿径向夹设有第一轴承81(参照图3)。曲柄轴10经由该第一轴承81支承于外壳20。在本变形例的结构中，外壳20支承曲柄轴10，因此，与上述实施方式相比，外壳20需要强度。然而，如果采用本变形例的结构，则能够省略上述实施方式的轴承80。因此，能够简化电动辅助驱动单元1的结构。

<3-8.其他的变形例>

在上述实施方式和变形例中，对装设于自行车100的电动辅助驱动单元1进行了说明。然而，本发明的电动辅助驱动单元1也可以装设于自行车以外的设备。例如，在辅助套装、钓竿的卷盘等中，为了辅助人力，也可以装设本发明的电动辅助驱动单元。

除此之外，电动辅助驱动单元的细微部分的形状也可以与本申请的各图所示的形状不同。此外，在不产生矛盾的范围内，也可以将上述实施方式或变形例中出现的各要素适当组合。

本发明例如能够用于电动辅助驱动单元和自行车。

Claims (23)

1.一种电动辅助驱动单元，利用电动机的驱动力对由人力实现的旋转进行辅助，包括：

曲柄轴，所述曲柄轴通过人力以中心轴线为中心旋转；

外壳，所述外壳在径向上经由第一轴承支承于所述曲柄轴；以及

电动机和减速器，所述电动机和减速器配置于所述曲柄轴与所述外壳之间的空间，

所述电动机具有：

定子，所述定子固定于所述外壳；

电路基板，所述电路基板根据施加于所述曲柄轴的负载来向所述定子供给驱动电流；以及

转子，所述转子通过由所述驱动电流从所述定子产生的旋转磁场，以所述中心轴线为中心旋转，

其特征在于，

所述减速器使所述转子的旋转减速并向所述曲柄轴输出，

所述转子在径向上经由第二轴承支承于所述曲柄轴。

2.如权利要求1所述的电动辅助驱动单元，其特征在于，

所述减速器具有：

中间旋转体，所述中间旋转体固定于所述转子；

固定构件，所述固定构件固定于所述外壳；以及

输出旋转体，所述输出旋转体以所述中心轴线为中心，以减速后的转速旋转，

伴随所述中间旋转体的旋转，所述输出旋转体相对于所述固定构件以比所述中间旋转体低的转速旋转。

3.如权利要求2所述的电动辅助驱动单元，其特征在于，

所述固定构件是以所述中心轴线为中心的圆环状的固定内齿齿轮，

所述减速器具有可动内齿齿轮，所述可动内齿齿轮呈以所述中心轴线为中心的圆环状，并且与所述输出旋转体一起旋转，

所述固定内齿齿轮的齿数与所述可动内齿齿轮的齿数不同，

所述减速器还具有行星齿轮，所述行星齿轮与所述固定内齿齿轮及所述可动内齿齿轮啮合，并且伴随所述中间旋转体的旋转而绕所述中心轴线公转。

4.如权利要求2所述的电动辅助驱动单元，其特征在于，

所述固定构件是以所述中心轴线为中心的圆环状的非旋转环，

所述减速器具有可旋转环，所述可旋转环呈以所述中心轴线为中心的圆环状，并且与所述输出旋转体一起旋转，

所述可旋转环的内径与所述非旋转环的内径不同，

所述减速器还具有行星辊，所述行星辊与所述非旋转环及所述可旋转环接触，并且伴随所述中间旋转体的旋转而绕所述中心轴线公转。

5.如权利要求4所述的电动辅助驱动单元，其特征在于，

在所述非旋转环和所述行星辊的抵接部中，所述非旋转环和所述行星辊中的至少任一方的面是直径随着远离所述可旋转环而缩小的倾斜面，

在所述可旋转环和所述行星辊的抵接部中，所述可旋转环和所述行星辊中的至少任一方的面是直径随着远离所述非旋转环而缩小的倾斜面。

6.如权利要求5所述的电动辅助驱动单元，其特征在于，

所述减速器还具有按压机构，所述按压机构朝向所述可旋转环侧沿轴向按压所述非旋转环。

7.如权利要求2所述的电动辅助驱动单元，其特征在于，

所述固定构件是以所述中心轴线为中心的圆环状的固定内齿齿轮，

所述减速器具有可动内齿齿轮，所述可动内齿齿轮呈以所述中心轴线为中心的圆环状，并且与所述输出旋转体一起旋转，

所述固定内齿齿轮的齿数与所述可动内齿齿轮的齿数不同，

所述中间旋转体包括外径根据周向的位置而不同的非圆形的凸轮，

所述减速器还具有环状的外齿齿轮，所述外齿齿轮被所述凸轮的外周面按压并挠曲变形，并且在周向的一部分中与所述固定内齿齿轮及所述可动内齿齿轮啮合。

8.如权利要求1所述的电动辅助驱动单元，其特征在于，

所述减速器具有：

中间旋转体，所述中间旋转体固定于所述转子，并且包括外径根据周向的位置而不同的非圆形的凸轮；

圆环状的内齿齿轮，所述内齿齿轮以所述中心轴线为中心；

外齿齿轮，所述外齿齿轮被所述凸轮的外周面按压并挠曲变形，并且在周向的一部分中与所述内齿齿轮啮合；以及

输出旋转体，所述输出旋转体以所述中心轴线为中心，以减速后的转速旋转，

所述内齿齿轮和所述外齿齿轮中的任一方固定于所述外壳，

所述内齿齿轮和所述外齿齿轮中的另一方与所述输出旋转体一起以比所述中间旋转体低的转速，以所述中心轴线为中心旋转。

9.如权利要求8所述的电动辅助驱动单元，其特征在于，

所述内齿齿轮固定于所述外壳，

所述外齿齿轮具有：

圆筒部，所述圆筒部具有多个外齿；以及

圆板部，所述圆板部从所述圆筒部的轴向的端部朝向径向内侧扩展，

所述输出旋转体与所述外齿齿轮一起旋转。

10.如权利要求8所述的电动辅助驱动单元，其特征在于，

所述外齿齿轮具有：

圆筒部，所述圆筒部具有多个外齿；以及

圆板部，所述圆板部从所述圆筒部的轴向的端部朝向径向外侧扩展，

所述圆板部固定于所述外壳，

所述输出旋转体与所述内齿齿轮一起旋转。

11.如权利要求10所述的电动辅助驱动单元，其特征在于，

所述内齿齿轮经由交叉滚子轴承支承于所述外壳。

12.如权利要求2至11中的任一项所述的电动辅助驱动单元，其特征在于，

还包括单向离合器，所述单向离合器仅在所述输出旋转体与所述曲柄轴之间传递以所述中心轴线为中心的单向的旋转。

13.如权利要求12所述的电动辅助驱动单元，其特征在于，

所述输出旋转体具有朝向所述电动机沿轴向突出的圆筒状的衬套，

所述单向离合器在径向上位于所述衬套与所述曲柄轴之间。

14.如权利要求1至13中的任一项所述的电动辅助驱动单元，其特征在于，

所述电动机是所述定子和所述转子的磁体沿轴向相对的轴向间隙式电动机。

15.如权利要求1至13中的任一项所述的电动辅助驱动单元，其特征在于，

所述电动机是所述转子的磁体位于所述定子的径向外侧的外转子式电动机。

16.如权利要求1至13中的任一项所述的电动辅助驱动单元，其特征在于，

所述电动机是所述转子的磁体位于所述定子的径向内侧的内转子式电动机。

17.如权利要求1至16中的任一项所述的电动辅助驱动单元，其特征在于，

所述曲柄轴相对于框架被支承为能旋转，

所述外壳具有与所述框架接触的止转部，

通过所述止转部与所述框架接触，以所述中心轴线为中心的所述外壳的旋转停止。

18.如权利要求1至16中的任一项所述的电动辅助驱动单元，其特征在于，

所述外壳支承于框架，

所述外壳固定于所述框架。

19.如权利要求1至18中的任一项所述的电动辅助驱动单元，其特征在于，

所述外壳是树脂制的。

20.如权利要求1至19中的任一项所述的电动辅助驱动单元，其特征在于，

还包括扭矩传感器，所述扭矩传感器对所述曲柄轴的扭矩进行检测并将检测信号输入到所述电路基板，

所述电路基板在所述检测信号所表示的所述扭矩为预先设定的阈值以上的情况下，向所述定子供给所述驱动电流。

21.如权利要求1至20中任一项所述的电动辅助驱动单元，其特征在于，

装设于具有踏板的自行车，

通过来自所述踏板的踏力，所述曲柄轴旋转。

22.如权利要求21所述的电动辅助驱动单元，其特征在于，

还包括链轮，所述链轮与所述自行车的链条卡合，

所述链轮固定于所述曲柄轴。

23.一种自行车，其特征在于，

包括权利要求1至22中的任一项所述的电动辅助驱动单元。

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