CN204096020U - 自行车驱动单元 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自行车驱动单元，其特征在于，所述自行车驱动单元包括：第一轴，所述第一轴构造为通过曲柄臂而转动；第一转动传递构件，所述第一转动传递构件布置在第一轴上以传递第一轴的转动；第二轴，所述第二轴与第一轴间隔开；第二转动传递构件，所述第二转动传递构件布置在第二轴上，并且与第一转动传递构件操作地接合，以传递第一转动传递构件的转动；电机，所述电机具有至少一个电机外壳；作用力检测单元，所述作用力检测单元具有支撑部分，所述支撑部分支撑第二轴，其中支撑部分固定到所述至少一个电机外壳并且布置用于检测作用在第二轴上的力。本实用新型提供了一种具有用于检测自行车驱动单元中的脚蹬力的简单构造的自行车驱动单元。

Description

自行车驱动单元

相关申请的交叉引用

无

技术领域

本实用新型总体涉及一种驱动单元。更具体地，本实用新型涉及一种布置在自行车曲柄附近的驱动单元。

背景技术

在日本专利No.3547847中公开了一种电动助力自行车，其使用驱动单元的电机输出作为辅助动力。在该日本专利中所描述的驱动单元具有曲柄轴、支撑曲柄轴的壳体、容纳在壳体中的电机、齿轮单元、齿轮保持器和脚蹬力检测装置。齿轮保持器使齿轮单元容纳在齿轮保持器内，以使得齿轮保持器可相对于曲柄轴自由转动。齿轮单元具有将曲柄轴的转动传递到链轮的多个齿轮。脚蹬力检测装置安装在壳体内，并且脚蹬力检测装置检测绕着曲柄轴且作用在齿轮保持器上的转动运动。

实用新型内容

上述日本专利的自行车驱动单元检测绕着曲柄轴转动的齿轮保持器，以用于检测骑车者的脚蹬力。通过这种构造，用于检测脚蹬力的脚蹬力检测装置相当复杂。

鉴于之前描述的问题，想到了本实用新型。本实用新型的一个目的是提供一种自行车驱动单元，该自行车驱动单元具有用于检测自行车驱动单元中的脚蹬力的简单构造。

根据本实用新型的第一方面，自行车驱动单元设置为基本上包括：第一轴；第一转动传递构件；第二轴；第二转动传递构件；电机；和作用力检测单元。第一轴构造为通过曲柄臂转动。第一转动传递构件布置在第一轴上，以传递第一轴的转动。第二轴与第一轴间隔开。第二转动传递构件布置在第二轴上，并且与第一转动传递构件操作地接合来传递第一转动传递构件的转动。电机具有至少一个电机外壳。作用力检测单元具有支撑第二轴的支撑部分，其中支撑部分固定到所述至少一个电机外壳，并且布置为检测作用在第二轴上的力。

在该驱动单元中，脚蹬作用力通过检测作用在第二轴上的力来进行检测，这是随着第一轴的转动被传递而获得的。作用在第二轴上的力通常由于转动力从第一转动传递构件传递到第二转动传递构件而产生。因此，在没有布置齿轮保持器或者类似构件的情况下，可通过检测作用在第二轴上的力来检测脚蹬力。结果，可通过自行车驱动单元中的简单构造来检测脚蹬力。

优选地，自行车驱动单元构造成使得作用力检测单元具有至少一个传感器，所述至少一个传感器经由支撑部分而检测作用在第二轴上的力，尤其是传感器包括应变仪元件，和/或传感器布置用于检测支撑部分的应力，该应力是由作用在第二轴上的力所产生的。可使用半导体应变传感器来代替应变仪单元。

优选地，自行车驱动单元构造成使得支撑部分具有：支撑第二轴的端部部分的轴支撑部分，安装有所述至少一个传感器的应变产生部分；以及固定在电机外壳上的固定部分。在这种情况下，由于可直接检测由作用在第二轴上的力所产生的支撑部分的应变，可能以高精度检测作用在第二轴上的力。

优选地，自行车驱动单元构造成使得传感器包括应变仪元件。

在本实用新型的优选实施例中，自行车驱动单元还包括壳体。该壳体容纳第一转动传递构件、第二转动传递构件、电机和作用力检测单元。在这种情况下，第一转动传递构件和第二转动传递构件可以以高稳定性得到保持。

优选地，自行车驱动单元包括间隔开的第三轴，以及包括第三转动传递构件。第三轴从第一轴和第二轴间隔开。第三转动传递构件布置在第三轴上，并且与第二转动传递构件操作地接合，以传递第二转动传递构件的转动。

优选地，自行车驱动单元构造成使得第一转动传递构件与第二转动传递构件接合，来施加作用在第二轴上的力的第一作用力分量，该第一作用力分量由于转动从第一转动传递构件到第二转动传递构件的传递而导致作用在第二轴的径向方向上。而且，在本实用新型的这个方面，根据第一方面的自行车驱动单元构造成使得第二转动传递构件与第三转动传递构件接合，来施加作用在第二轴上的力的第二作用力分量，该第二作用力分量由于转动从第二转动传递构件到第三转动传递构件的传递而导致作用在第二轴的径向方向上。在这种情况下，可能以高精度检测作用在第二轴上的力，该力作为作用在第二轴上的第一作用力分量和第二作用力分量的合力。

优选地，自行车驱动单元构造成使得第二转动传递构件可转动地支撑在第二轴上，以相对于第二轴转动。在这种情况下，第二转动传递构件转动，而第二轴并不转动，从而使得可易于检测作用在第二轴上的力。

优选地，自行车驱动单元构造成使得第三转动传递构件可转动地支撑在第三轴上，以相对于第三轴转动。

优选地，自行车驱动单元构造成使得第一轴、第二轴和第三轴相对于彼此平行布置。在这种情况下，支撑传递了第一轴的转动的第二转动传递构件和第三转动传递构件的第二轴和第三轴相对于第一轴平行布置。因此，可能在各转动传递构件中使用齿轮、链轮、带轮等。结果，第一转动传递构件、第二转动传递构件和第三转动传递构件可具有简单的结构。

优选地，自行车驱动单元构造成使得第一转动传递构件和第二转动传递构件彼此直接接触。在这种情况下，第一转动传递构件、第二转动传递构件和第三转动传递构件具有简单的结构。尤其是，当采用链轮或者带轮时，可能放宽对每根轴和剩余轴的构造的限制，从而在驱动单元设计中有较大的自由度。

在优选的实施例中，自行车驱动单元还包括将第一转动传递构件的转动传递到第二转动传递构件的第一连接构件。在这种情况下，易于减小驱动单元的尺寸。

在优选的实施例中，自行车驱动单元还包括将第一转动传递构件的转动传递到第二转动传递构件的第一连接构件。在这种情况下，放宽对第一转动传递构件和第二转动传递构件的构造的限制。

优选地，自行车驱动单元构造成使得第二转动传递构件和第三转动传递构件彼此直接接触。在这种情况下，易于减小驱动单元的尺寸。

在优选的实施例中，自行车驱动单元还包括将第二转动传递构件的转动传递到第三转动传递构件的第二连接构件。在这种情况下，放宽对第二转动传递构件和第三转动传递构件的构造的限制。

在优选的实施例中，自行车驱动单元还包括第一连接构件和第二连接构件。第一连接构件将第一转动传递构件的转动传递到第二转动传递构件。第二连接构件将第二转动传递构件的转动传递到第三转动传递构件。第一连接构件和第二连接构件从包括链或者带的组中选择。

在优选的实施例中，自行车驱动单元还包括链，该链接合第二转动传递构件的第一链轮和第三转动传递构件的第二链轮，以将第二转动传递构件的转动传递到第三转动传递构件。第一转动传递构件包括第一齿轮，第二转动传递构件包括与第一齿轮接合的第二齿轮。第一链轮连接到第二齿轮，以使得第一链轮与第二齿轮作为一个单元一起转动。在这种情况下，可能使得第二转动传递构件和第三转动传递构件在相同方向上转动。

在优选的实施例中，自行车驱动单元还包括动力传递单元。动力传递单元传递第三转动传递构件的转动力。电机操作地联接到动力传递单元，以将驱动力施加在动力传递单元上。在这种情况下，电机的转动被施加在动力传递单元上，使得曲柄转动，并且因此可能在辅助驱动中实现辅助功能。

优选地，自行车驱动单元构造成使得第一轴和电机的转动轴同轴地布置。在这种情况下，可能简化电机的内部机构，从而使得可进一步简化驱动单元。

在优选的实施例中，自行车驱动单元还包括传递机构，该传递机构布置在第三转动传递构件与动力传递单元之间的动力传递路径中。在这种情况下，可能通过传递机构从多个传动比中进行选择，从而使得可以实现由电机所引起的辅助驱动。这里，即使当内部传递装置用作传递机构时，电机的驱动力仍旧不会作用在传递机构上，从而使得力可在任何时候进行传递操作。

在优选的实施例中，自行车驱动单元还包括单向离合器，该单向离合器布置用于将电机的驱动力传递到动力传递单元。在这种情况下，可能防止脚蹬力传递到电机。

优选地，自行车驱动单元构造成使得第一轴是曲柄轴，而第二转动传递构件固定在第一轴上。

附图说明

现在参照所附的附图，所述附图形成为本原始公开内容的一部分：

图1是电动助力自行车的驱动链的左立面图，该电动助力自行车装备有根据一个实施例的驱动单元；

图2是沿着图1中的剖面线II-II所看去的图1的驱动单元的剖视图，用于图释驱动单元的内部部件；

图3是驱动单元的传感器单元的侧透视立面图，该传感器单元布置在图1和2中所图释的电机上；

图4是布置在图2到3中所图释的电机上的传感器单元的分解透视图；

图5是具有转动传递结构的驱动单元的侧立面图；

图6是在图2中所图释的驱动单元的在曲柄轴附近的一部分的放大剖视图；以及

图7是根据另一实施例的驱动单元的类似于图5的侧立面图。

具体实施方式

现在将参照附图来解释所选择的实施例。根据本公开内容，对于本领域技术人员而言显而易见的是，提供这些实施例的下列描述仅仅为了进行说明，而不是为了限制由所附的权利要求及其等同方案所限定的实用新型。

最初参照图1，图释了电动助力自行车的传递系的左侧，该电动助力自行车装备有根据第一实施例的驱动单元10。

图1仅仅示出了与驱动部分相关的部分。对于这种电动助力自行车，作用在一对脚蹬100上的脚蹬力在经过下述路径之后被传递到以可转动方式绕着后轮的车轴106布置的轮毂体：第一曲柄臂101a和第二曲柄臂101b→驱动单元10→前链轮38→第一链104→后链轮105。在这种构造中，驱动单元10结合作为辅助动力的电机输出，来对骑行自行车提供辅助。在该电动助力自行车中，之后将解释的传感器单元26检测对应于作用在曲柄轴14上的扭矩的力。这里，对于该电动助力自行车而言，如果检测值超过规定水平，则电机被启动来产生扭矩，作为对应于脚蹬力的辅助动力。包含辅助电机的驱动单元10通常布置在车架的座管的下端部部分与车架的下管的后端部部分之间的连接部段附近。用于电机驱动的电池沿着后置物架、下管或者座管布置。

驱动单元10布置在曲柄101附近，该曲柄具有第一曲柄臂101a和第二曲柄臂101b。如图2中所示，驱动单元10具有壳体12、曲柄轴14、第一转动传递构件16、中间轴18、第二转动传递构件20、支撑轴22、第三转动传递构件24和传感器单元26。这里，曲柄轴14是第一轴的一个实例。中间轴18是第二轴的一个实例。支撑轴22是第三轴的一个实例。传感器单元26是作用力检测单元的一个实例。

曲柄轴14的轴中央部分、中间轴18的轴中央部分和支撑轴22的轴中央部分彼此远离地布置。曲柄轴14、中间轴18和支撑轴22布置为平行于彼此延伸。驱动单元10还具有第二链28、电机30、传递机构32、减速齿轮单元34、动力传递单元(输出部段)36和前链轮38。

如图2中所示，壳体12容纳第一转动传递构件16、第二转动传递构件20、第三转动传递构件24、传感器单元26、动力传递单元36、电机30、传递机构32和减速齿轮单元34。

壳体12是由例如铝或者其他金属制成的构件。壳体12具有第一侧壁12a和第二侧壁12b。第一侧壁12a和第二侧壁12b在曲柄轴14的轴向方向上布置成彼此间隔开并且面向彼此。壳体12具有容纳第二侧壁12b的壳体主体和容纳第一侧壁12a的盖构件。盖构件通过螺栓或者其它锚固构件而可拆卸地锚固在壳体主体的开口上，以形成容纳空间，该容纳空间用于容纳第一转动传递构件16、第二转动传递构件20、第三转动传递构件24、传感器单元26、动力传递单元36、电机30、传递机构32和减速齿轮单元34。第一侧壁12a具有第一侧壁主体12c和第一板构件12d。第一板构件12d可拆卸地安装，而不能在形成于第一侧壁主体12c上的第一接合孔12e上转动。第二侧壁12b具有第二侧壁主体12f和第二板构件12g。第二板构件12g可拆卸地安装，而不能在形成于第二侧壁主体12f上的第二接合孔12h上转动。第一接合孔12e与第二接合孔12h同轴地布置。

不同于第一侧壁主体12c和第二侧壁主体12f，第一板构件12d和第二板构件12g优选由金属材料制成。第一板构件12d从壳体12的外侧可拆卸地安装在第一侧壁主体12c上。第二板构件12g从壳体12的外侧可拆卸地安装在第二侧壁主体12f上。第一板构件12d和第二板构件12g在这里形成为圆形板，该圆形板具有锯齿和凸缘，以用于与形成在第一侧壁主体12c和第二侧壁主体12f的外周部分上的第一接合孔12e和第二接合孔12h接合。第一板构件12d的锯齿与第一接合孔12e接合，而第二板构件12g的锯齿与第二接合孔12h接合。第一板构件12d的凸缘与第一侧壁主体12c的侧表面接触，而第二板构件12g的凸缘与第二侧壁主体12f的侧表面接触。在第一接合孔12e上，形成了用于与第一板构件12d的锯齿接合的锯齿。通过这种锯齿，第一板构件12d被锁定到第一侧壁主体12c。在第二接合孔12h上，形成了用于与第二板构件12g的锯齿接合的锯齿；通过这种锯齿，第二板构件12g被锁定到第二侧壁主体12f。通过紧固安装在支撑传递机构32的支撑轴22上的螺母42，第一板构件12d和第二板构件12g被朝向彼此按压；而且，分别地，第一板构件12d相对于第一侧壁主体12c锚固，而第二板构件12g相对于第二侧壁主体12f锚固。

壳体12具有一对圆形的第一孔13a和13b，一对第二孔13c和13d。第一孔13a和13b分别形成在第一侧壁主体12c上和第二侧壁主体12f上。例如，在第一孔13a中布置有诸如球轴承的第一轴承39a。在第一孔13b中布置有诸如球轴承的第二轴承39b。

第二孔13c和13d形成在第一板构件12d和第二板构件12g上。在第二孔13c和13d中，支撑轴22以不转动的方式安装。第二孔13c和13d分别形成在第一板构件12d的中央处和第二板构件12g的中央处。这里，第一板构件12d可拆卸地安装在第一侧壁主体12c上，而第二板构件12g可拆卸地安装在第二侧壁主体12f上。然而，人们也可使用一种方案，在该方案中，第一板构件12d被按压在第一侧壁主体12c中并且与其集成为一体，以及第二板构件12g被按压在第二侧壁主体12f中并且与其集成为一体。同样，第二孔13c和13d可形成为分别相对于第一板构件12d的中心和第二板构件12g的中心偏离。在这种情况下，该结构使得在第一板构件12d和第二板构件12g在圆周方向上转动时，第二孔13c和13d的位置可改变，并且可能调整第二链28的松弛。

曲柄轴14是由例如铁或不锈钢等制成的金属轴构件。曲柄轴14通过第一轴承39a和第二轴承39b以自由转动的方式被支撑。曲柄轴14的两个端部被布置为分别从第一侧壁12a和第二侧壁12b突出。在曲柄轴14的在第一侧壁12a的侧面上的端部部分上，第一曲柄臂101a可拆卸地安装，以与曲柄轴14作为一个单元一起转动。在曲柄轴14的在第二侧壁12b的侧面上的端部部分上，第二曲柄臂101b可拆卸地安装，以与曲柄轴14作为一个单元一起转动。在曲柄轴14的在第一侧壁主体12c的侧面上的端部部分中，包括大直径凸缘部段14a和锯齿部段14b。大直径凸缘部段14a和锯齿部段14b被整体地(monolithically)形成。大直径凸缘部段14a设置用于在轴向方向上定位第一转动传递构件16。锯齿部段14b设置用于与第一转动传递构件16连接，以使得它们可作为一个单元转动。凸缘部段14a和锯齿部段14b布置为彼此邻近。大直径凸缘部段14a在曲柄轴14的圆周方向上形成在整个圆周上。可替代地，凸缘部段可在圆周方向上间断地形成并且从曲柄轴14突出。

第一转动传递构件16布置在曲柄轴14上，并且传递第一曲柄臂101a和第二曲柄轴101b的转动。第一转动传递构件16包括第一齿轮16a，该第一齿轮例如由合成树脂或者金属制成。第一齿轮16a连接到曲柄轴14的锯齿部段14b，以使得第一齿轮和曲柄轴14可整体地一起转动。第一齿轮16a通过压入、键合或者其他适当的锚固方式而锚固在曲柄轴14上。第一齿轮16a与曲柄轴14的凸缘部段14a形成接触，以使得第一齿轮在曲柄轴14的轴向方向上被定位。第一齿轮16a经由壳体12中的第一轴承39a以可自由转动的方式被支撑。因此，根据本实施例，曲柄轴14通过第一轴承39a和第一轴承16a以可自由转动的方式被支撑。

中间轴18是由铁、不锈钢或者其他金属制成的轴构件。中间轴18具有布置在传感器单元26处的第一端部部分18a和布置在第一端部部分18a的相反侧上的第二端部部分18b。第一端部部分18a通过传感器单元26的支撑部分46(之后将解释)被支撑。第二端部部分18b通过电机30的电机外壳56(之后将解释)的第二外壳56b被支撑。中间轴18被锚固在支撑部分46和第二外壳56b上，之后将解释。中间轴18以可自由转动的方式支撑第二转动传递构件20。

第二转动传递构件20是传递第一转动传递构件16的转动的构件。第二转动传递构件20包括第二齿轮20a和第一链轮20b。第二齿轮20a与第一齿轮16a直接接触并且接合。第一链轮20b与第二齿轮20a作为一个单元一起转动。第二转动传递构件20是由例如合成树脂或者金属制成的构件。第二转动传递构件20经由轴承40以可自由转动的方式被支撑在中间轴18上，该轴承例如为针状滚柱轴承。第二齿轮20a具有与第一链轮20b的内周部分20d接合的接合部段20c。接合部段20c形成为包含齿表面，所述齿表面并不在第二齿轮20a的齿表面之中与第一齿轮16a接合。在第一链轮20b的内周部分20d上，凹凸部分形成为与第二齿轮20a的至少一部分接合。结果，阻止第二齿轮20a和第一链轮20b的转动。在第二齿轮20a上布置有阻止部段，该阻止部段阻止第一链轮20b在朝向中间轴18的方向上的运动。该阻止部段在中间轴18的方向上布置在第一链轮20b的两侧上。

支撑轴22布置用于支撑传递机构32。支撑轴22具有两个端部，该两个端部穿过两个孔13c和13d。支撑轴22的两个端部部分通过螺母42锚固在第一板构件12d和第二板构件12g上。结果，它们分别被锚固在第一侧壁12a和第二侧壁12b上。支撑轴22穿过传递机构32的传递电机单元32a、转动输入部段64和传递部段66，如之后所解释的那样。支撑轴22以可自由转动方式支撑第三转动传递构件24。

第三转动传递构件24是传递第二转动传递构件20的转动的构件。第二转动传递构件20的转动通过第二链28被传递到第三转动传递构件24。第二链28是第二连接构件的实例。第三转动传递构件24具有与第二链28接合的第二链轮24a。第二链28缠绕在第一链轮20b和第二链轮24a上。第二链轮24a连接到传递机构32的转动输入部段64。第二链轮24a经由转动输入部段64而被支撑在支撑轴22上。第二链轮24a和转动输入部段64连接，以使得它们可作为一个单元一起转动。转动输入部段64以可自由转动方式被支撑在支撑轴22上。结果，第二链轮24a经由转动输入部段64以可自由转动方式被支撑在支撑轴22上。

传感器单元26布置用于通过检测作用在中间轴18上的力来检测作用在曲柄轴14上的扭矩。随着自行车骑车者踩在脚蹬100上，曲柄轴14按照图5中所示的箭头所示的逆时针方向被转动。结果，第一齿轮16a在由压力角所确定的方向上按压第二齿轮20a。该按压作用力包含在背离第一齿轮16a的方向上的作用力(第一分力)F1，以及包含第二齿轮20a与第一齿轮16a之间的切向方向上的作用力(第二分力)F2。这里，第一分力F1作用在中间轴18的径向方向上，该中间轴支撑第一齿轮16a和第二齿轮20a。第二分力F2在第一齿轮16a节圆与和第二齿轮20a节圆相互接触的位置处作用在切向方向上。而且，在与第一链轮20b和第二链轮24a接合的第二链28中产生张力F3。第一分力F1和第二分力F2示出了第一作用力分量的一个实例。张力F3是第二作用力分量的一个实例。因此，作用在中间轴18上的力是第一分力F1、第二分力F2和张力F3的合力F4。该合力F4仅仅是作用在曲柄轴14上的转动力的分量，从而使得合力并不受到脚蹬负载影响等。因此，通过传感器单元26，作用在曲柄轴14上的转动力(扭矩)，也就是脚蹬力，可以以高精度检测。箭头A表示了当自行车向前运动时曲柄轴14的转动方向。

如图3和4中所示，传感器单元26具有：支撑部分46，其支撑中间轴18；以及两个传感器48，其经由支撑部分46检测作用在中间轴18上的力。支撑部分46是例如由金属制成的构件。传感器单元26的支撑部分46具有轴支撑部分50、固定部分53和应变产生部分52。轴支撑部分50支撑中间轴18的第一端部部分18a。固定部分53固定到电机56的第二外壳56b。应变产生部分52布置在轴支撑部分50与固定部分53之间。支撑部分46是一体形成的。轴支撑部分50、应变产生部分52和固定部分53形成为一个单元。应变产生部分52通过轴支撑部分50被按压，以扭曲应变产生部分52。轴支撑部分50大致具有圆棱柱形状，并且轴支撑部分的前视图具有大致矩形的形状。轴支撑部分50具有装配凹部50e，在该装配凹部处，中间轴18的第一端部部分18a装配在表面的中心中。

应变产生部分52以凹入渐缩的形状形成。应变产生部分52形成为使得当应变产生部分52被轴支撑部分50按压时发生弯曲变形。在应变产生部分52的顶表面52b和/或底表面52c上，布置了形成传感器48的应变仪元件48a。应变产生部分52的顶表面52b和底表面52c垂直于中间轴18的轴线方向。这里，假定布置了两个应变仪元件48a，一个应变仪元件48a布置在应变产生部分52的顶表面52b上，而一个应变仪元件48a布置在应变产生部分52的底表面52c上。应变仪元件48a可通过粘结剂而结合在应变产生部分52上。应变仪元件48a与应变产生部分52一起形成为一个模块。应变仪元件48a是应变传感器，其检测在被轴支撑部分50按压时在应变产生部分52中产生的应变。应变仪元件48a的检测方向垂直于第二轴18的轴线。

固定部分53大致具有正方形棱柱形状，并且固定部分53的前视图具有大致矩形形状。固定部分53具有三个用于接收螺栓53b的开口53a。固定部分53通过螺栓53b而固定到电机56的第二外壳56b，从而使得当被轴支撑部分50按压时在应变产生部分52中产生应变。第二外壳56b具有支撑固定部分53的传感器安装部分56c。传感器安装部分56c在曲柄轴14的轴向方向上从第二外壳56b的其它部分的侧表面突出。传感器安装部分56c具有用于固定螺栓53b的螺纹孔。

传感器单元26布置成使得在轴支撑部分50按压应变产生部分52所沿的方向上，也就是说，在垂直于中间轴18的平面上，连接中间轴18的中心轴线与应变产生部分52的中心轴线的方向(如图5中所示，由箭头B所指示的方向)处于从合力F4的方向上规定的θ角度范围内。例如，θ是90°或者更少，或者优选是45°或者更少，或者更优选是20°或者更少。通过以这种方式布置传感器单元26，易于检测作用在中间轴18上的作用力。轴支撑部分50按压应变产生部分52所沿的方向适当地对应于应变仪元件48a的特征(resolution)而选择。按照所示的第一实施例，考虑到应变传感器的敏感度等，箭头B所指示的方向以20°或者更小的范围稍微不同于合力F4的方向，并且传感器单元26的定向是相对于所采用的应变传感器的敏感度所确定的。箭头B所指示的方向和合力F4的方向可以是彼此一致的。在该情况下，作用在应变产生部分52上的力变成最大，并且可增加传感器的输出。

根据图释的第一实施例，两个应变仪元件48a的感测方向是第二转动传递构件20的纵向轴线。应变产生部分52的布置有应变仪元件48a的表面52b和52c垂直于中间轴18的轴线方向。

如图2中所示，电机30是内转子型电机。电机30具有：电机外壳56；以可自由转动方式支撑在电机外壳56上的转子58；以及安装在电机外壳56上的定子60。这里，电机外壳56具有：借助于螺栓固定到壳体12的第一外壳56a；以及可拆卸地安装在第一壳体56a上的第二外壳56b。中间轴18的第二端部部分18b固定在第二外壳56b上。第二外壳56d具有孔，其按压配合到中间轴18的第二端部部分18b。

转子58是圆柱形构件，其与曲柄轴14同轴地布置，并且使曲柄轴14穿过转子。转子58具有磁性单元58a，该磁性单元具有在外周部分中在圆周方向上并排布置的多个磁极。转子58通过例如球轴承形式的一对轴承62a和62b以可自由转动方式支撑在电机外壳56上。轴承62a和62b布置在转子58的外周侧面上。轴承62a安装在第一外壳56a上，而轴承62b安装在第二外壳56b上。

定子60在转子58的外周侧面上与转子58相对地布置。定子60具有在圆周方向上以某一间隔布置的多个螺线管60a。定子60被锚固在第一外壳56a的内周部分上。

这里，电机30通过在这些图中没有示出的转换器而被驱动。转换器通过在图中没有示出的控制器而被驱动，并且控制器对应于脚蹬力和自行车的速度来控制该转换器。以这种方式，电机30的轴中央部分和曲柄轴14的轴中央部分同轴地布置，以使得可能简化电机30的内部机构。结果，可进一步简化驱动单元10。

传递机构32布置在第三转动传递构件24和动力传递单元36之间的动力传递路径上。传递机构32具有传递电机单元32a和传递机构主体32b。传递电机单元32a使传递机构主体32b的锁定主体在骑车者的在安装在自行车车把上的传递操作部分(图中未示出)中发出指令的情况下转动到规定相位(phase)。传递电机单元32a可使用例如日本专利No.3529723中所公开的公知的电机单元。传递机构主体32b是传递单元，其允许从多个(例如八个)传动比中进行选择。作为传递机构主体32b，例如可以使用日本实用新型专利3146138中所公开的公知的传递单元。

传递机构主体32b具有：传递第三转动传递构件24的转动的转动输入部段64；传递单元66；以及转动输出部段68。转动输入部段64、传递单元66和转动输出部段68分别被支撑轴22支撑。转动输入部段64以可自由转动方式被支撑在支撑轴22上。第三转动传递构件24的第二链轮24a连接到转动输入部段64，从而使得它们可作为一个单元一起转动。传递单元66构成了包括直接连接情形的若干个速度改变级别(例如8个级别)。传递单元66具有至少一个行星齿轮传递机构。转动输出部段68在速度改变之后通过传递单元66将转动输出到动力传递单元36。

以这种方式，由于传递机构32布置在驱动单元10中，可能通过传递机构32来从多个传动比中进行选择。因此，可在高效率下进行通过电机30的辅助驱动。而且，即使当内部传递单元用作传递机构32的时候，由于作用在传递机构32上的力很小，可快速执行传递操作。

如图6中所示，减速齿轮单元34将转子58的转动传递到扭矩传递构件70。减速齿轮单元34具有一个或多个齿轮。在图6中所示的实例中，示出了下列情况，其中减速齿轮单元34具有第一行星齿轮传递机构72和第二行星齿轮传递机构74。第一行星齿轮传递机构72具有：连接到转子58的第一太阳齿轮部段72a；多个第一行星齿轮72b；第一托架部段72c，第一托架部段以可转动方式支撑第一行星齿轮72b；以及第一齿圈部段72d，第一齿圈部段锚固在壳体12中。第二行星齿轮传递机构74具有：连接到第一托架部段72c的第二太阳齿轮部段74a；多个第二行星齿轮74b；第二托架部段74c，第二托架部段以可自由转动方式支撑第二行星齿轮74b；以及第二齿圈部段74d，第二齿圈部段锚固在壳体12中。减速齿轮单元34的输出经由扭矩传递构件70而被传递到动力传递单元36。扭矩传递构件70与第二托架部段74c相结合，并且它们在这里彼此集成为一体。扭矩传递构件70通过动力传递单元36的第二齿轮构件78(之后将解释)以可自由转动方式被支撑。扭矩传递构件70支撑单向离合器80的多个离合器钩80a。

如图2中所示，动力传递单元36将电机30的转动力和曲柄轴14的转动力传递到前链轮38。动力传递单元36具有：第一齿轮构件76，其以可靠的方式以整体连接到传递机构32的转动输出部段68；第二齿轮构件78，其与第一齿轮构件76接合；以及单向离合器80。

如图6中所示，第二齿轮构件78经由第二轴承39a以可自由转动的方式被支撑在壳体12上。在第二齿轮构件78的内周部分与曲柄轴14的外周表面之间安装了呈例如球轴承形式的轴承82。因此，曲柄轴14经由第二齿轮构件78以可自由转动方式被支撑在壳体12上。

第二齿轮构件78具有：布置有单向离合器80的第一环形凹部78a；布置有轴承82的第二环形凹部78b；以及以可转动方式安装前链轮38的环形链轮安装部分78c。第一环形凹部78a以环形形状形成在壳体12的与第二侧壁12b相对的表面上。第一环形凹部78a的径向方向上内侧上的外周部分具有以可自由转动的方式被支撑的扭矩传递构件70。

第二环形凹部78b以环形形状而形成在壳体12的与第二侧壁12b相对的表面上。第二轴承39b的内圈安装在第二环形凹部78b中。环形链轮安装部分78c在第二环形凹部78b的径向方向上的内侧上的外周表面沿轴向方向上以环形形状延伸。在第二齿轮构件78上，第二环形凹部78b形成在第一环形凹部78a的圆周方向的内侧上。在环形链轮安装部段78c的内周表面上，布置了连接部段78d，该连接部分以整体可转动的方式将前链轮38连接到环形链轮安装部段78c。连接部段78d可形成为锯齿。前链轮38被按压到连接部段78d中，并且利用塑性变形通过压紧(例如压配合)而被锚固，从而使得第二齿轮构件78和前链轮38可作为一个单元一起转动。

单向离合器80在自行车前进运动的驱动方向上仅仅将电机30的转动传递到第二齿轮构件78。因此，第二齿轮构件78在向前运动方向上的转动并没有传递到电机30。单向离合器80为钩型的。单向离合器80具有离合器钩80a、离合器齿80b和内侧构件80c。离合器钩80a被调整成使得离合器钩可沿着内侧构件80c的外周表面自由地上下运动，并且离合器钩被激励到直立形态。离合器齿80b在第一环形凹部78a的径向方向上的外侧上形成在内周表面上。内侧构件80c以环形形状形成，并且扭矩传递构件70整体以可转动的方式连接到内侧构件80c的内周部分。

如图6中所示，前链轮38具有：环形部段38b，该环形部段具有链轮齿38a；和圆柱形部段38c。链轮齿38a形成在外周部分上。圆柱形部段38c整体地形成在环形部段38b的内周部分上。圆柱形部段38c的外周部分被按压到第二环形凹部78b的内周部分中，并且圆柱形部段38c的顶部部分通过压紧(例如，压配合)被锚固。然而，用于锚固前链轮38的方法并不限于压入的方法。人们可以使用其它适当的方法，例如螺接、粘合、熔焊等。

在下文，将解释本实施例的效果。对于本实施例中的驱动单元10，对脚蹬力的检测针对作用于中间轴18上的力进行，其接收曲柄轴14传递到中间轴的转动，其然后将转动传递到支撑轴22，而不是传递到曲柄轴14。作用在中间轴18上的力仅仅由于转动力从第一转动传递构件16传递到第二转动传递构件20的传递以及转动力从第二转动传递构件20到第三转动传递构件24的传递而产生。因此，在没有设置齿轮保持器或者其他构件的情况下，可能通过检测作用在中间轴18上的力而检测脚蹬力，脚蹬力对应于作用在曲柄轴14上的转动力而改变。结果，驱动单元10可具有用于检测脚蹬力的简单构造。

在下文，现在将解释驱动单元10的操作。通过骑自行车者所产生的扭矩经由传递机构32以下面的路径进行传递：第一曲柄臂101a和第二曲柄臂101b→曲柄轴14→第一转动传递构件16→第二转动传递构件20→第三转动传递构件24→传递机构主体32b→第一齿轮构件76→第二齿轮构件78。另一方面，电机30的输出扭矩以下列路径进行传递：减速齿轮单元34→扭矩传递构件70→单向离合器80→第二齿轮构件78。第二齿轮构件78然后组合这两个扭矩，并且组合扭矩然后被传递到前链轮38。结果，实现了电机30的辅助功能。

在这种情况下，作用在中间轴18上的力(合力F4)导致了传感器单元26的应变产生部分52的应变。该应变通过至少一个应变仪元件48a来检测，所检测的应变可看作是脚蹬力，并且对应于脚蹬力而执行电机30的辅助控制。

上面已经将驱动单元10解释为本实用新型的一个实例。然而，驱动单元10并不局限于该实施例。只要了解本实用新型的精神，可进行各种修改。尤其是，根据需要可组合在本说明书中所描述的若干实施例和变型实例。

(a)在上述实施例中，第一齿轮16a用作第一转动传递构件16，第二齿轮20a和第一链轮20b用作第二转动传递构件20，以及第二链轮24a用作第三转动传递构件24。然而，这仅仅是一个实例，并且本实用新型并不局限于该构造。例如，如图7中所示，第一转动传递构件116包含第一带轮116a。第二转动传递构件120包含第二带轮120a和第一齿轮120b。第三转动传递构件124包含与第一齿轮120b接合的第二齿轮124。这里，第一带轮116a和第二带轮120a具有作为第一连接构件的缠绕在它们上的带128。通过带128，第一带轮116a的转动被传递到第二带轮120a。如图7中所示，第一带轮116a和第二带轮120a都是带齿的带轮。然而，它们还可以是传统的V带轮或者平带轮。

第一转动传递构件、第二转动传递构件和第三转动传递构件可由适当的部件所制成，这些部件选自齿轮、链轮和带轮的组。

(b)在上述实施例中，轴承是球轴承或者针状滚柱轴承。然而，本实用新型并不局限于这些轴承。可以采用使得这些构件以可自由转动方式安装的任何类型的轴承。例如，除了球轴承和针状滚柱轴承之外，人们还可使用其它类型的滚柱轴承以及衬套或者其它滑动型轴承。

(c)在上述实施例中，电机30和传递机构32布置在驱动单元10中。但是本实用新型并不局限于这种构造。作为本实用新型的其它构造，人们还可使用没有布置电机和传递机构的构造。例如，人们还可使用一种构造，在该构造中，第三转动传递构件布置在支撑轴的一个端部上，并且第一齿轮构件整体以可自由转动的方式安装在另一端部上。另外，人们还可使用一种方案，在该方案中，仅仅布置传递机构而不布置电机。当不布置电机时，可以不布置减速齿轮单元中的单向离合器和动力传递单元。当仅仅设置电机而不设置传递机构时，人们可使用一种构造，在该构造中，第三转动传递构件布置在支撑轴的一个端部上，而第一齿轮构件布置在支撑轴的另一端部上。

(d)在上述实施例中，应变仪元件可用作用于检测应变产生部分52的应变的传感器。然而，人们还可使用可检测应变的半导体传感器。可以使用可检测应变产生部分52的应变的任何应变传感器。

(e)在上述实施例中，壳体12由金属制成。然而壳体的一部分或者整体还可由合成树脂制成。

(f)在上述实施例中，应变产生部分52可以以凹入渐缩形状形成。然而，应变产生部分52的形状并不局限于此。应变产生部分可采取在被轴支撑部分50按压时允许易于变形的形状。

在理解本实用新型的范围方面时，在此使用的术语“包括”及其衍生词为开放性限定术语，其指定了存在所列举的特征、元件、部件、组、整体和/或步骤，但是并不排除存在其它未说明的特征、元件、部件、组、整体和/或步骤。前述事项也适用于具有类似含义的词语，例如术语“包含”、“具有”以及它们的衍生词。

而且，将理解的是，尽管术语“第一”和“第二”在此可用来描述不同的元件，但是这些元件并不受到这些术语的限制。这些术语仅仅是用来将一个元件与另一个元件区分开。因此，例如，在没有脱离本实用新型的教导的情况下，上面所述的第一元件可被定义为第二元件，反之亦然。最后，在此使用的程度术语，例如“基本上”、“大约”和“约”表示修正术语的使得最终结果没有显著变化的合理偏差量。

虽然仅仅选择了所选择的实施例来说明本实用新型，但是根据本公开内容对于本领域技术人员来说显而易见的是，在没有脱离本实用新型的如所附的权利要求所限定的范围的情况下，在此可进行各种改变和修改。例如，所示的彼此直接连接或者接触的元件可使得中间结构布置在它们之间，除非另有具体说明。一个元件的功能可通过两个来实现，反之亦然，除非另有具体说明。一个实施例的结构和功能可以在另一个实施例中采用。对于全部优点来说，并不必须同时存在于一个特定实施例中。相对于现有技术独特的每个特征单独或与其它特征组合还可被认为是申请人对其他实用新型的单独描述，其包括由一个或多个特征所体现的结构构思和/或功能构思。因而，根据本实用新型的这些实施例的上述描述仅仅用于进行说明，而并不用于限制由所附的权利要求及其等同方案所限定的实用新型。

Claims (18)

1.一种自行车驱动单元，其特征在于，所述自行车驱动单元包括：

第一轴，所述第一轴构造为通过曲柄臂而转动；

第一转动传递构件，所述第一转动传递构件布置在第一轴上以传递第一轴的转动；

第二轴，所述第二轴与第一轴间隔开；

第二转动传递构件，所述第二转动传递构件布置在第二轴上，并且与第一转动传递构件操作地接合，以传递第一转动传递构件的转动；

电机，所述电机具有至少一个电机外壳；

作用力检测单元，所述作用力检测单元具有支撑部分，所述支撑部分支撑第二轴，其中支撑部分固定到所述至少一个电机外壳并且布置用于检测作用在第二轴上的力。

2.如权利要求1所述的自行车驱动单元，其特征在于，

作用力检测单元具有至少一个传感器，所述至少一个传感器经由支撑部分而检测作用在第二轴上的力。

3.如权利要求2所述的自行车驱动单元，其特征在于，

支撑部分具有支撑第二轴的端部部分的轴支撑部分、安装有所述至少一个传感器的应变产生部分、以及固定在电机外壳上的固定部分。

4.如权利要求1到3中任一项所述的自行车驱动单元，其特征在于，所述自行车驱动单元还包括：

壳体，所述壳体容纳第一转动传递构件、第二转动传递构件、电机和作用力检测单元。

5.如权利要求1所述的自行车驱动单元，其特征在于，所述自行车驱动单元还包括：

第三轴，所述第三轴从第一轴和第二轴间隔开；

第三转动传递构件，所述第三转动传递构件布置在第三轴上，并且与第二转动传递构件操作地接合，以传递第二转动传递构件的转动。

6.如权利要求5所述的自行车驱动单元，其特征在于，

第一转动传递构件与第二转动传递构件接合，以施加作用在第二轴上的力的第一作用力分量，所述第一作用力分量由于转动从第一转动传递构件到第二转动传递构件的传递而作用在第二轴的径向方向上，以及

第二转动传递构件与第三转动传递构件接合，以施加作用在第二轴上的作用力的第二作用力分量，所述第二作用力分量由于转动从第二转动传递构件到第三转动传递构件的传递而作用在第二轴的径向方向上。

7.如权利要求5所述的自行车驱动单元，其特征在于，实施下列中的一个或者多个：

a)第二转动传递构件被可转动地支撑在第二轴上，以相对于第二轴转动；

b)第三转动传递构件被可转动地支撑在第三轴上，以相对于第三轴转动；

c)第一轴、第二轴和第三轴彼此平行地布置；

d)第一转动传递构件和第二转动传递构件彼此直接接触；

e)第二转动传递构件和第三转动传递构件彼此直接接触。

8.如权利要求5所述的自行车驱动单元，其特征在于，

第一转动传递构件、第二转动传递构件和第三转动传递构件由从包括齿轮、链轮或带轮的组中选择的部件组成。

9.如权利要求5所述的自行车驱动单元，其特征在于，所述自行车驱动单元还包括：

ⅰ)第一连接构件，所述第一连接构件将第一转动传递构件的转动传递到第二转动传递构件；

ⅱ)第二连接构件，所述第二连接构件将第二转动传递构件的转动传递到第三转动传递构件。

10.如权利要求9所述的自行车驱动单元，其特征在于，所述自行车驱动单元还包括：

第一连接构件和第二连接构件从包括链或带的组中选择。

11.如权利要求5所述的自行车驱动单元，其特征在于，所述自行车驱动单元还包括：

链，所述链接合第二转动传递构件的第一链轮和第三转动传递构件的第二链轮，以将第二转动传递构件的转动传递到第三转动传递构件，

第一转动传递构件包括第一齿轮，而第二转动传递构件包括与第一齿轮接合的第二齿轮，第一链轮连接到第二齿轮，以使得第一链轮与第二齿轮作为一个单元一起转动。

12.如权利要求5到11中任一项所述的自行车驱动单元，其特征在于，所述自行车驱动单元还包括：

动力传递单元，所述动力传递单元传递第三转动传递构件的转动力；以及

操作地联接到动力传递单元以将驱动力施加到动力传递单元上的电机。

13.如权利要求1到3和5到11中任一项所述的自行车驱动单元，其特征在于，

第一轴是曲柄轴，并且第一转动传递构件固定在第一轴上。

14.如权利要求1到3和5到11中任一项所述的自行车驱动单元，其特征在于，

第一轴和电机的转动轴同轴地布置。

15.如权利要求12所述的自行车驱动单元，其特征在于，所述自行车驱动单元还包括：

传递机构，所述传递机构布置在第三转动传递构件与动力传递单元之间的动力传递路径中。

16.如权利要求12所述的自行车驱动单元，其特征在于，所述自行车驱动单元还包括：

单向离合器，所述单向离合器布置用于将电机的驱动力传递到动力传递单元。

17.如权利要求15所述的自行车驱动单元，其特征在于，所述自行车驱动单元还包括：

单向离合器，所述单向离合器布置用于将电机的驱动力传递到动力传递单元。

18.如权利要求2所述的自行车驱动单元，其特征在于，所述传感器包括应变仪元件和/或布置为直接检测支撑部分的应变，所述应变由作用在第二轴上的力产生。