CN1817735A - 自行车用电动驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题在于，在采用齿轮的自行车用电动驱动机构中，能够尽可能地抑制传递动力时电动马达输出轴的挠曲。变速驱动部(212)是对后拨链器(52)进行电动驱动的装置，具有：具有输出轴(206a)的电动马达(206)、减速机构(210)以及移动防止部(209)。减速机构(210)具有安装在输出轴(206a)上的蜗杆(207)和与蜗杆(207)啮合的蜗轮(208)，借助电动马达(206)的驱动力对减速机构(210)进行驱动。移动防止部(209)具有与输出轴(206a)间接接触的接触部(224)，用于防止输出轴(206a)相对于减速机构(210)移动。

Description

自行车用电动驱动装置
技术领域
本发明涉及一种驱动装置，特别是涉及对能安装在自行车上的动作机构进行电动驱动的自行车用电动驱动装置。
背景技术
最近，自行车领域中也在使用采用电动马达的各种电动驱动装置。例如，以电动方式进行自行车变速的电动变速装置和辅助自行车驱动力的辅助驱动装置等电动驱动装置得到了广泛采用(例如参照专利文献1)。现有的电动驱动装置，是经由变速缆线对自行车的前拨链器(动作机构的一个例子)进行驱动的装置，具有：可安装在自行车上的外壳部件；收纳在外壳部件内、且具有对变速缆线进行定位的马达的定位组件(电动驱动装置的一个例子)；与定位组件并排收纳在外壳部件内、根据变速信号对定位组件进行控制的变速控制部。在定位组件中设置有电动马达、安装在电动马达输出轴的末端的蜗杆、与蜗杆啮合的蜗轮、以及各种齿轮。变速控制部与安装在车把上的调档开关相连，根据调档开关发出的变速信号使变速缆线移动，使前拨链器进行变速动作。
[专利文献1]特开2004-90915号公报
根据上述现有的结构，当动力从蜗杆传递到蜗轮上时，由于蜗杆齿以螺旋形状倾斜，因而会在轴向上作用负荷。因此，有时会发生马达的输出轴向从蜗轮离开的方向挠曲的现象。这一点在使用斜齿轮或伞齿轮等齿轮进行啮合时也同样。若如上所述马达的输出轴向从蜗轮离开的方向发生挠曲，则有时会发生蜗杆被锁死或蜗杆齿磨损等不良现象。
发明内容
本发明的课题是，在采用齿轮的自行车用电动驱动装置中，尽可能抑制动力传递时电动马达输出轴的挠曲。
技术方案1所涉及的自行车用电动驱动装置，是对能安装在自行车上的动作机构进行电动驱动的装置，具有：具有输出轴的电动马达、驱动部和移动防止部。驱动部具有安装在输出轴上的驱动齿轮和与驱动齿轮啮合的从动齿轮，借助电动马达的驱动力对动作机构进行驱动。移动防止部具有与输出轴直接或间接接触的接触部，用来防止输出轴相对于驱动部移动。
在该电动驱动装置中，当电动马达旋转时，其旋转从驱动齿轮传递到从动齿轮上，驱动部对动作机构进行驱动。进行该动力传递时，借助移动防止部，由于接触部与输出轴直接或间接接触从而防止输出轴相对于驱动部移动。这里，由于设置了具有与输出轴接触的接触部的移动防止部以使输出轴不会相对于驱动部移动，因此，即使驱动齿轮有从驱动部离开的趋势也会受到抑制。因此，能够尽可能抑制电动马达的输出轴向从驱动部离开的方向挠曲。
技术方案2所涉及的自行车用电动驱动装置是在技术方案1所述的装置中，移动防止部防止输出轴向从驱动部离开的方向移动。在这种情况下，由于通过移动防止部可防止输出轴向从驱动部离开的方向移动，因而能够抑制输出轴向从驱动部离开的方向挠曲。
技术方案3所涉及的自行车用电动驱动装置是在技术方案1或2所述的装置中，还具有安装在输出轴上的轴承，接触部经由轴承而与输出轴接触。在这种情况下，由于接触部经由轴承而与输出轴接触，因而能够在不妨碍输出轴的旋转的情况下抑制输出轴发生挠曲。
技术方案4所涉及的自行车用电动驱动装置是在技术方案3所述的装置中，轴承配置在输出轴的末端。在这种情况下，由于轴承配置在输出轴的末端，因而能够可靠抑制输出轴的挠曲。
技术方案5所涉及的自行车用电动驱动装置是在技术方案1至4之任一技术方案所述的装置中，移动防止部还具有能够对接触部在接近和离开驱动部的方向上进行位置调整的位置调整部。在这种情况下，由于能够对接触部在接近和离开驱动部的方向上的位置进行调整，因而可以根据情况以最佳的条件防止输出轴的移动。
技术方案6所涉及的自行车用电动驱动装置是在技术方案5所述的装置中，还具有收纳电动马达、驱动齿轮、驱动部以及前述移动防止部之中的至少电动马达的壳体部件，位置调整部能够从壳体部件的外部调整接触部的位置。在这种情况下，由于能够从收纳具有输出轴的电动马达的壳体部件的外部调整接触部的位置，因而位置调整容易进行。
技术方案7所涉及的自行车用电动驱动装置是在技术方案6所述的装置中，位置调整部具有在末端具有接触部、并螺纹结合在壳体部件上的调整螺栓。在这种情况下，通过转动调整螺栓就可以简单地调整输出轴的移动位置。
技术方案8所涉及的自行车用电动驱动装置是在技术方案1至7之任一技术方案所述的装置中，动作机构是安装在自行车上并将链条向多个链轮之中的任一个引导的拨链器，驱动部直接或间接地对拨链器进行驱动。在这种情况下，能够抑制直接或例如经由变速缆线而间接对自行车的拨链器进行驱动时输出轴的挠曲。
技术方案9所涉及的自行车用电动驱动装置是在技术方案1至8之任一技术方案所述的装置中，驱动部对电动马达的旋转进行减速而驱动动作机构。在这种情况下，由于对电动马达的旋转进行减速，因而能够以小转矩的马达获得大的转矩，能实现马达的小型化。
技术方案10所涉及的自行车用电动驱动装置是在技术方案1至9之任一技术方案所述的装置中，驱动齿轮是蜗杆(worm gear)，从动齿轮是蜗轮。在这种情况下，通过蜗杆和蜗轮的啮合能够以紧凑的结构得到大减速比，而且能够将旋转向交错的方向取出。此外，可以防止旋转从输出侧向输入侧传递，因此，即使在驱动位置变化时从输出侧有力作用也能够维持变化后的位置。
根据本发明，设置了具有与输出轴接触的接触部的移动防止部而使输出轴不会相对于驱动部移动，因此，即使驱动齿轮有从驱动部离开的趋势也会受到抑制。因此，能够尽可能抑制电动马达的输出轴向从驱动部离开的方向挠曲。
附图说明
图1是采用本发明一实施方式的自行车的侧视图。
图2是作为本发明一实施方式所提供的电装部件的电动后拨链器的侧视图。
图3是取下盖体后的状态的底座部件的侧视图。
图4是收纳在驱动器外壳内的马达、驱动轴部以及变速控制电路的分解立体图。
图5是表示取下齿轮支承部件后的状态的电动马达和减速机构的构成的侧视图。
图6是表示移动防止部的构成的局部剖视图。
图7是其它实施方式的与图6相当的图。
图8是其它实施方式的与图7相当的图。
具体实施方式
图1是采用本发明一实施方式的自行车4的侧视图。自行车4具有现有的车架6，该车架6具有焊接管材而成的菱形车架体8、以及安装在车架体8的前部的前叉12。前叉12以绕倾斜的轴转动自如的方式安装在车架体8的前部。此外，在前叉12的上部安装有车把组装体16。在车架体8的中央上部安装有车座18。在车架体8的下部安装有驱动机构20。在前叉12的下部旋转自如地安装有前轮24。而后轮28旋转自如地安装在车架体8的后部。前制动机构32用来对前轮24进行制动。而后制动机构36用来对后轮28进行制动。
驱动机构20具有：旋转自如地安装在车架体8的底部托架上的脚蹬曲柄组装体40；具有安装在车架体8上的前拨链器46和安装在脚蹬曲柄组装体40的右侧的多个(例如2片)前链轮48的前变速器44；具有安装在车架体8的后部的后拨链器(动作机构的一个例子)52和安装在后轮28上的多个(例如8～10片)后链轮54的后变速器50。前拨链器46使链条60择一地与多个前链轮48之中的任一个啮合。而后拨链器52使链条60择一地与多个后链轮54之中的任一个链轮啮合。
车把组装体16具有：安装在前叉12的头部上的车把立柱64；安装在车把立柱64的上部的下弯式车把66。在车把66的弯曲部分的上部的对置的两侧，安装有制动操作杆70(图中仅示出右侧的制动操作杆)。左侧的制动操作杆70用来通过鲍登(Bowden)型制动缆线74对后制动机构36进行操作。而右侧的制动操作杆70用来通过鲍登型制动缆线72对前制动机构32进行操作。在右侧(或左侧)的制动操作杆70上设置有后变速开关(或前变速开关)270，后变速开关270(或前变速开关)构成为，能够经由安装在车把66的中央部的显示组件78对后变速器50(或前变速器44)进行手动变速。两个变速开关270例如是杠杆开关，可以通过向不同方向进行的扳动(摆动)操作进行调高档操作和调低档操作。显示组件78则按照已知的方法，即、根据从具有安装在前叉12上的舌簧接点开关86和安装在前轮24上的磁铁88的前轮旋转传感器通过电线90输入的信号而显示速度和行驶距离等信息。显示组件78经电线84而与前拨链器46和后拨链器52相连。
如图2所示，后拨链器52具有固定在车架体8的后部8a上的底座部件100、能够相对于底座部件100向接近和离开自行车4的方向移动的移动机构130、与移动机构130相连的可动部件104、以及与可动部件104相连的导链器108。
底座部件100具有大致圆筒形的车架安装部170、以及驱动器外壳(壳体部件的一个例子)174。在驱动器外壳174的内部，收纳有后述的变速驱动部(本发明所涉及的自行车用电动驱动装置的一个例子)212和变速控制电路216。车架安装部170具有螺栓安装孔178。底座部件100通过贯穿螺栓安装孔178的车架安装螺栓182而固定在车架体8上，其转动位置可以调整。
移动机构130具有：一端摆动自如地连结在底座部件100上的的第1连杆部件120；在第1连杆部件120的外侧一端摆动自如地连结在底座部件100上的第2连杆部件124。两个连杆部件120、124大致平行地配置。
可动部件104摆动自如地连结在两个连杆部件120、124的另一端上。可动部件104连结着导链器108，使其摆动自如。此外，在可动部件104与导链器108之间，安装有对导链器108向图2中的顺时针方向施力的、例如由扭转螺旋弹簧构成的未图示的施力部件。
导链器108在转动中心附近对引导链条60的导轮118以及对链条60赋予张力的张力轮116进行支承，使它们旋转自如，以便使链条60能够与自多个后链轮54之中选出的一个啮合。
驱动器外壳174如图2至图5所示具有：内部具有驱动机构收纳空间202(图3和图4)的外壳主体190、以及通过螺纹件198安装在外壳主体190上的盖体194。优选地，盖体194安装在外壳主体190的底面上，以避免水或其它污染物质进入外壳主体190的内部。外壳主体190与车架安装部170一体形成，在驱动机构收纳空间202内收纳有变速驱动部212、以及对变速驱动部212进行变速控制的变速控制电路216。
变速驱动部212用来对可变速到多个变速档位之中的任一档位的后拨链器52进行电动驱动，具有：具有输出轴206a的电动马达206；具有安装在输出轴206a(图5)上的蜗杆(驱动齿轮的一个例子)207以及与蜗杆207啮合的蜗轮(从动齿轮的一个例子)208、以电动马达206的驱动力对后拨链器52进行驱动的减速机构(驱动部的一个例子)210(图5)；用来防止输出轴206a相对于减速机构210移动的移动防止部209。
电动马达206靠外壳主体190的一侧配置。输出轴206a从电动马达206的马达主体206b突出地配置，在其末端配置有移动防止部209，在移动防止部209和马达主体206b之间配置有蜗杆207。在输出轴206a的末端部上，安装有移动防止部209所接触的轴承(例如滚珠轴承)222。
减速机构210具有：蜗杆207、蜗轮208、直径小于蜗轮208的第1齿轮214、齿数多于第1齿轮214的第2齿轮215、直径小于第2齿轮215的第3齿轮227以及齿数多于第3齿轮227的第4齿轮230，是对电动马达206的旋转进行减速的机构。蜗轮208与第1齿轮214一体形成。第1齿轮214和蜗轮208旋转自如地安装在齿轮支承部件220上。在齿轮支承部件220上，还旋转自如地支承着与第1齿轮214啮合的第2齿轮215(图5)、与第2齿轮215一体形成的第3齿轮227、与第3齿轮227啮合的第4齿轮230。因此，通过相对于外壳主体190装拆齿轮支承部件220，便可一体地装拆减速机构210。第4齿轮230连结在用于将电动马达206的旋转传递到外壳主体190的外部的驱动轴234上。驱动轴234连结在第1连杆部件120上，驱动第1连杆部件120摆动。
驱动轴234具有：与第4齿轮230啮合的齿轮部234a；配置在齿轮部234a的两端的轴部234b、234c；从轴部234c向外壳主体190的外侧延伸的连结轴部234d。第1连杆部件120以不可旋转的方式连结在该连结轴部234d的末端。由此，后拨链器52被电动驱动。在连结轴部234d的外周面上形成有被平面地切口而成的加工平面部234e，在第1连杆部件120的一端上形成有与加工平面部234e卡合的卡合孔120a(图2)。
移动防止部209是为了防止电动马达206的输出轴206a向从减速机构210离开的方向脱离而设置的。移动防止部209具有与输出轴206a直接或间接地接触的接触部224。接触部224朝向与输出轴206a的轴向大致垂直的方向。在本实施方式中，移动防止部209经由轴承222而与输出轴206a间接接触。此外，移动防止部209具有能够对接触部224在接近和离开减速机构210的方向上进行位置调整的位置调整部226。位置调整部226具有螺纹结合在外壳主体190上的调整螺栓228。在调整螺栓228的末端，一体地形成有与轴承222接触的接触部224。调整螺栓228的头部228a露在外壳主体190的外部地配置，调整螺栓228能够从外壳主体190的外部调整接触部224的位置。在本实施方式中，调整螺栓228的进退方向是与输出轴206a的轴向大致垂直的方向。
变速控制电路216具有电路基板240、以及安装在电路基板240上的微计算机和存储器等各种LSI、电阻、和电容器等电气元件。电路基板240，是以将齿轮支承部件220的三面覆盖且沿驱动机构收纳空间202的内壁202a的方式折弯而形成的合成树脂制的、具有挠性的柔性基板，与减速机构210一起紧凑地收纳在狭小的驱动机构收纳空间202内。变速控制电路216例如借助从设置在电线84的中间的电源组件94(图1)供给的电力工作。在电源组件94的内部安装有能够更换的一次电池或二次电池。对其电能进行暂时性蓄存的大容量电容器等蓄电元件244安装在电路基板240上。在电路基板240上形成有供驱动轴234穿过的通过孔240a，在通过孔240a的周围形成有用于对驱动轴234的旋转位置即变速位置进行检测的旋转位置检测电路248。旋转位置检测电路248由同心但半径和长度不同的4种圆弧形电路248a～248d构成。此外，在驱动轴234的连结轴部234d上，经由绝缘垫圈252以不可旋转的方式安装有金属制的检测片256。检测片256具有能够在不同的半径位置上与圆弧形电路248a～248d接触的4个接触片256a～256d，通过利用该接触片256a～256d有选择地使4个圆弧形电路248a～248d导通，能够检测出例如10档变速位置。由该旋转位置检测电路248和检测片256构成了变速位置传感器260。
变速控制电路216具有采用微计算机的的变速控制部(未图示)。在变速控制部中，根据从变速开关270输出的调高档和调低档的变速信号对变速驱动部212进行控制。
在如上构成的后拨链器52中，电路基板240不是平板状的二维基板，而是以将变速驱动部212包围的方式三维地配置，因而能够使具有电路基板240的变速控制电路216在驱动器外壳174内部的驱动机构收纳空间202中有效地利用空间。因此，即使将具有控制用的微计算机等较大元件的变速控制部配置在电路基板240上，也能够将具有电路基板240的变速控制电路216紧凑地配置在驱动器外壳174的内部，可实现后拨链器52的小型化轻量化。
在如上构成的变速驱动部212中，如果在进行调高档或调低档时电动马达206旋转，则其旋转由蜗杆207、蜗轮208、第1齿轮214～第4齿轮230减速传递，并进一步传递到驱动轴234上。于是，第1连杆部件120摆动，导链器108向接近和离开车架6的方向移动，使链条60择一地与多个后链轮54之中的任一个啮合。在该旋转传递过程中，由于负荷的作用，蜗杆207从蜗轮208承受轴向力而有向从蜗轮208离开的方向发生挠曲的趋势。但是，由于设置了具有与输出轴206a接触的接触部224的移动防止部209而使输出轴206a不会相对于减速机构210移动，因而即使蜗杆207有从减速机构210离开的趋势，也会受到抑制。因此，能够尽可能抑制电动马达206的输出轴206a向从减速机构210离开的方向发生挠曲。
此外，由于可以利用调整螺栓228对接触部224在接近和离开减速机构210的方向上的位置进行调整，因此，可以根据情况以最佳的条件防止输出轴206a的移动。
(其它实施方式)
(a)在前述实施方式中，作为电动驱动装置的一个例子公开的是设置在作为动作机构的拨链器内的变速驱动部，但本发明并不限于此，也可以应用于经由变速缆线而与拨链器相连的电动驱动装置。此外，动作机构不限于后拨链器，本发明也可以应用于对电动前拨链器、悬吊(suspension)组件或行进驱动装置(行进用辅助动力装置)等动作机构进行电动驱动的电动驱动装置。
(b)在前述实施方式中，接触部224是与安装在输出轴206a上的轴承222直接接触的，但也可以如图7所示，设计成接触部224经由轴承收纳部232而与轴承222接触。在图7中，轴承收纳部232的截面例如呈矩形，在其内部收纳有轴承222。轴承收纳部232是以其一个面沿外壳主体190的驱动机构收纳空间202的内壁202a的方式配置的。在这种情况下，由于接触部224不与轴承222直接接触，因而能够稳定地防止输出轴206a的移动。
(c)在前述实施方式中，接触部224是经由轴承222而与输出轴206a间接接触的，但也可以如图8所示，设计成接触部324直接与输出轴206a接触。在图8中，移动防止部309不具有位置调整部。移动防止部309通过固定螺栓328固定在外壳主体190的内壁202a上。移动防止部309由摩擦系数小的合成树脂或金属制成，例如是四氟树脂或铜锡合金制成的块体。在移动防止部309的末端设置有与输出轴206a的外周面接触的接触部324。接触部324具有与输出轴206a的外周面卡合的圆弧形的接触面。在这种情况下，虽不能进行接触部324的位置调整，但能够以简单的构成防止输出轴206a向从减速机构210离开的方向移动。
(d)在前述实施方式中，列举了将蜗杆作为驱动齿轮、将蜗轮作为从动齿轮的例子，但作为驱动齿轮和从动齿轮，只要是能够传递旋转的齿轮，则可以是任何形式。

Claims (10)

1.一种自行车用电动驱动装置，对能安装在自行车上的动作机构进行电动驱动，具有：
电动马达，具有输出轴；
驱动部，具有安装在前述输出轴上的驱动齿轮和与前述驱动齿轮啮合的从动齿轮，借助前述电动马达的驱动力对前述动作机构进行驱动；
移动防止部，具有与前述输出轴直接或间接接触的接触部，用来防止前述输出轴相对于前述驱动部移动。
2.如权利要求1所述的自行车用电动驱动装置，其特征是，前述移动防止部防止前述输出轴向从前述驱动部离开的方向移动。
3.如权利要求1或2所述的自行车用电动驱动装置，其特征是，还具有安装在前述输出轴上的轴承，
前述接触部经由前述轴承而与前述输出轴接触。
4.如权利要求3所述的自行车用电动驱动装置，其特征是，前述轴承配置在前述输出轴的末端。
5.如权利要求1至4之任一项所述的自行车用电动驱动装置，其特征是，前述移动防止部还具有能够对前述接触部在接近和离开前述驱动部的方向上进行位置调整的位置调整部。
6.如权利要求5所述的自行车用电动驱动装置，其特征是，
还具有收纳前述电动马达、前述驱动齿轮、前述驱动部以及前述移动防止部之中的至少前述电动马达的壳体部件，
前述位置调整部能够从前述壳体部件的外部调整前述接触部的位置。
7.如权利要求6所述的自行车用电动驱动装置，其特征是，前述位置调整部具有在末端具有前述接触部，并螺纹结合在前述壳体部件上的调整螺栓。
8.如权利要求1至7之任一项所述的自行车用电动驱动装置，其特征是，前述动作机构是安装在自行车上并将链条向多个链轮之中的任一个引导的拨链器，
前述驱动部直接或间接地对前述拨链器进行驱动。
9.如权利要求1至8之任一项所述的自行车用电动驱动装置，其特征是，前述驱动部通过对前述电动马达的旋转进行减速而驱动前述动作机构。
10.如权利要求1至9之任一项所述的自行车用电动驱动装置，其特征是，前述驱动齿轮是蜗杆，前述从动齿轮是蜗轮。
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