JP2021079940A - 電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステム - Google Patents

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Abstract

【課題】設置が容易であり、低コストの利点を有する、組み立てが容易な電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステムを提供する。【解決手段】電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステム１は、波発生器２、フレクスプライン３、サーキュラスプライン４、歯車組５及び第１一方向クラッチ７を備える。第１一方向クラッチは、電動アシスト自転車の中心軸８２を収容するための内輪を有し、フレクスプラインの内輪は、波発生器を収容する。サーキュラスプラインは、フレクスプライン外歯車と噛み合うサーキュラスプライン内歯車を有し、歯車組は、第１入力部、第２入力部５６及び出力部５７を有する。第１入力部は、フレクスプラインに接続され、第２入力部は、第１一方向クラッチを収容するための内輪５６０を有する。出力部は、電動アシスト自転車のチェーンホイール８１と接続する。【選択図】図１

Description

本発明は、電動アシスト自転車ハーモニックドライブ(登録商標)システムに関し、特に、ハーモニック減速機を有する電動アシスト自転車ドライブシステムに関する。
図１３を参照されたい。この図は、従来技術における電動アシスト自転車の遊星歯車伝動装置の具体的な実施例の概略断面図である。遊星歯車伝動装置９は、電動モータ９２、中空接続軸９３、ブレーキ装置９８、中空歯車９４、中心歯車９６、３つの遊星歯車９５、及び遊星歯車キャリア９９を含む。図１４を同時に参照されたい。図１４は、図１３の従来技術の実施例の局所拡大概略断面図である。中空歯車９４は、内歯車及び外歯車を有する。中心歯車９６は外歯車を有する。３つの遊星歯車９５はそれぞれ１つの外歯車を有する。３つの遊星歯車９５の外歯車は、それぞれ中空歯車９４の内歯車及び中心歯車９６の外歯車と噛み合う。遊星歯車キャリア９９は、３つの遊星歯車９５にそれぞれ接続される。中空歯車９４の外歯車は、電動アシスト自転車のチェーン９７のリンクと噛み合う。電動アシスト自転車の１つの中心軸９１は、中空接続軸９３の中心を通り、遊星歯車キャリア９９に固定的に接続される。中空接続軸９３は、電動モータ９２に固定的に接続され、同時に中心歯車９６にも固定的に接続される。従来技術では、遊星歯車伝動装置９が使用され、主に、減速度が低い、重量が重い、体積が大きい、ノイズが高い、及び伝動精度が低いなどの欠点がある。減速度が低く、重量が重いなどの問題があるため、電動モータに必要な電力が大きくなり、電池寿命に影響を与える。また、高いノイズや低い伝動精度などは、ユーザの乗り心地に影響を与える。さらに、大きな体積は、電動アシスト自転車の外観の美的デザインに影響を与える。
これに鑑みて、発明者は、使用の柔軟性及び経済性の両立を考慮して、上述の欠点を回避でき、設置が容易であり、低コストの利点を有する、組み立てが容易な設計を開発した。それにより、本発明が生まれた。
本発明が解決しようとする技術的問題は、電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステムの重量、体積、ノイズを低減し、同時に電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステムの減速比を高め、伝動精度を向上させ、さらに電池寿命を延長し、乗り心地を改善し、外観の美的デザインを向上させる方法である。
上記の問題を解決して、期待される効果を実現するために、本発明は、電動アシスト自転車のフレーム内に配置された電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステムを提供する。電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステムは、伝動歯車装置を備える。伝動歯車装置は、波発生器、フレクスプライン、サーキュラスプライン、歯車組及び第１一方向クラッチを備える。波発生器は、楕円カム及び可撓性軸受を備える。可撓性軸受は内輪を有する。楕円カムは、可撓性軸受が楕円形に変形するように、可撓性軸受の内輪内に収容される。フレクスプラインは、第１端及び第２端を有する。フレクスプラインの第１端は、フレクスプライン外歯車及び内輪を有する。波発生器系は、フレクスプラインの第１端が楕円形に変形するように、フレクスプラインの第１端の内輪内に収容される。サーキュラスプラインは、フレクスプライン外歯車と噛み合うためのサーキュラスプライン内歯車を有する。歯車組は、第１入力部、第２入力部及び出力部を有する。歯車組の第１入力部は、フレクスプラインの第２端に接続される。歯車組の第２入力部は内輪を有する。歯車組の出力部は、電動アシスト自転車のチェーンホイールと接続するために使用される。歯車組の第１入力部は第１入力回転軸を有する。歯車組の第２入力部は第２入力回転軸を有する。第１一方向クラッチは、歯車組の第２入力部の内輪内に収容される。第１一方向クラッチは内輪を有する。電動アシスト自転車の中心軸の少なくとも一部は、第１一方向クラッチの内輪内に収容される。
一実施例において、上記の電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステムは、伝動モータ装置をさらに備える。伝動モータ装置は電動モータを備える。電動モータはモータ出力軸を備える。楕円カムはモータ出力軸に接続される。
一実施例において、上記の電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステムは、充電式電池をさらに備える。充電式電池は、伝動モータ装置に電気的に接続される。
一実施例において、上記の電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステムでは、モータ出力軸が有するモータ出力回転軸は、第１入力回転軸と一致する。
一実施例では、上記の電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステムでは、波発生器、フレクスプライン及びサーキュラスプラインは、ハーモニック減速機を形成する。ハーモニック減速機が有するハーモニック減速機回転軸は、第１入力回転軸と一致する。
一実施例において、上記の電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステムでは、伝動歯車装置は、第３一方向クラッチをさらに備える。楕円カムは内輪を有する。第３一方向クラッチは、楕円カムの内輪内に収容される。楕円カムは、第３一方向クラッチを介してモータ出力軸に接続される。
一実施例において、上記の電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステムでは、伝動歯車装置は、第３一方向クラッチをさらに備える。楕円カムは内輪を有する。第３一方向クラッチは、楕円カムの内輪内に収容される。
一実施例において、上記の電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステムは、ハウジングをさらに備える。ハウジングは、伝動歯車装置を収容するために使用される。サーキュラスプラインは、ハウジングに固定される。
一実施例において、上記の電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステムでは、第１入力回転軸と第２入力回転軸との間の夾角は９０度である。
一実施例において、上記の電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステムでは、第１入力回転軸は、第２入力回転軸と平行である。
一実施例において、上記の電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステムでは、歯車組は、第１歯車部品と第２歯車部品を含む。第１歯車部品は、第１歯車と第１接続軸を含む。歯車組の第１入力部は、第１接続軸の第１端に位置する。第１歯車は、第１接続軸の第２端に接続される。第２歯車部品は、第２歯車と第２接続軸を含む。歯車組の第２入力部は、第２接続軸の第１端に位置する。第２歯車は、第２接続軸の第１端に接続される。歯車組の出力部は、第２接続軸の第２端に位置する。第１歯車部品の第１歯車は、第２歯車部品の第２歯車と噛み合う。
一実施例において、上記の電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステムでは、第１入力回転軸は、第２入力回転軸と平行ではない。第１歯車と第２歯車の組み合わせは、２つの傘歯車の組み合わせ、２つのハイポイド歯車の組み合わせ、１つの外歯車と１つのフェース歯車の組み合わせ、１つのウォーム歯車と１つの円筒ウォームの組み合わせ、及び１つのウォーム歯車と１つのドラム状ウォームの組み合わせからなる群から選択される１つを含む。
一実施例において、上記の電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステムでは、第１入力回転軸は、第２入力回転軸と平行である。第１歯車と第２歯車の組み合わせは、２つの外歯車の組み合わせ、２つのねじれ歯車の組み合わせ、１つの外歯車と１つの内歯車の組み合わせからなる群から選択される１つを含む。
一実施例において、上記の電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステムでは、第１入力回転軸は、第２入力回転軸と平行である。伝動歯車装置は、少なくとも１つの第３軸受をさらに備える。第１接続軸の第２端は、接続軸突出部をさらに備える。少なくとも１つの第３軸受は内輪を有する。接続軸突出部は、少なくとも１つの第３軸受の内輪内に収容される。
一実施例において、上記の電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステムでは、少なくとも１つの第３軸受は、ボール軸受及びニードル軸受からなる群から選択される少なくとも１つを含む。
一実施例において、上記の電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステムでは、伝動歯車装置は、少なくとも１つの第１軸受をさらに備える。少なくとも１つの第１軸受は内輪を有する。第１歯車部品の第１接続軸の少なくとも一部は、少なくとも１つの第１軸受の内輪内に収容される。
一実施例において、上記の電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステムでは、少なくとも１つの第１軸受は、ボール軸受及びニードル軸受からなる群から選択される少なくとも１つを含む。
一実施例において、上記の電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステムでは、フレクスプラインは固定部をさらに備える。第１歯車部品は固定部をさらに備える。少なくとも１つの第１軸受は内環を有する。フレクスプラインの固定部及び第１歯車部品の固定部は、少なくとも１つの第１軸受の内環を固定するために使用される。
一実施例において、上記の電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステムでは、伝動歯車装置は、少なくとも１つの第２軸受をさらに備える。少なくとも１つの第２軸受は内輪を有する。第２歯車部品の第２接続軸の少なくとも一部は、少なくとも１つの第２軸受の内輪内に収容される。
一実施例において、上記の電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステムでは、少なくとも１つの第２軸受は、ボール軸受及びニードル軸受からなる群から選択される少なくとも１つを含む。
一実施例において、上記の電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステムでは、伝動歯車装置は、第２一方向クラッチをさらに備える。第２一方向クラッチは内輪を有する。第１接続軸の第２端は、第２一方向クラッチの内輪内に収容される。第１歯車は内輪を有する。第２一方向クラッチは、第１歯車の内輪内に収容される。
一実施例において、上記の電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステムでは、第２一方向クラッチは、ローラ型一方向クラッチ及びスプラグ型一方向クラッチからなる群から選択される１つを含む。
一実施例において、上記の電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステムでは、（１）電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステムの波発生器に近い一端は、フレームの中央管内又は傾斜管内に配置され、電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステムの波発生器から離れた他端は、フレームのボトムブラケット内に配置され、あるいは、（２）第１入力回転軸は、第２入力回転軸と平行であり、電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステムは、フレームのボトムブラケット内に配置される。
一実施例において、上記の電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステムでは、フレクスプラインはカップ形である。フレクスプラインの第１端はカップ形の口部であり、フレクスプラインの第２端はカップ形の底部である。
一実施例において、上記の電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステムでは、伝動歯車装置はトルクセンサをさらに備える。トルクセンサの少なくとも一部は、第１一方向クラッチの内輪内に収容される。トルクセンサは内輪を有する。電動アシスト自転車の中心軸の少なくとも一部は、トルクセンサの内輪内に収容される。
本発明をさらに理解するために、以下、図面及び図番号と併せて好ましい実施例を参照しながら、本発明の具体的な構成要素及び得られる効果について詳細に説明する。
本発明の電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステムの具体的な実施例の概略断面図である。 図１の実施例のａ領域の局所拡大概略断面図である。 図１の実施例の楕円カム、可撓性軸受、フレクスプライン及びサーキュラスプラインの立体分解図である。 図３の実施例の楕円カム、可撓性軸受、フレクスプライン及びサーキュラスプラインの組み合わせの概略上面図である。 図１の実施例のフレクスプライン、第１歯車部品及び第２歯車部品の立体分解図である。 本発明の電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステムを電動アシスト自転車のフレームに配置する具体的な実施例の概略断面図である。 本発明の電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステムを電動アシスト自転車のフレームに配置する別の具体的な実施例の概略断面図である。 本発明の電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステムの５つのシナリオモードの概略フロー図である。 本発明の電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステムの別の具体的な実施例の概略断面図である。 図９の具体的な実施例のフレクスプライン、第１歯車部品及び第２歯車部品の立体分解図である。 本発明の電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステムを電動アシスト自転車のフレームに配置する具体的な実施例の概略断面図である。 本発明の電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステムを電動アシスト自転車のフレームに配置する別の具体的な実施例の概略断面図である。 従来技術における電動アシスト自転車の遊星歯車伝動装置の具体的な実施例の概略断面図である。 図１３の従来技術の実施例の局所拡大概略断面図である。
図１を参照されたい。図１は、本発明の電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステムの具体的な実施例の概略断面図である。本発明の電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステム１は、伝動歯車装置１０、ハウジング１１及び伝動モータ装置８６を備える。本発明の電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステム１は、電動アシスト自転車のフレーム８０内に配置される（図６又は図７を参照されたい）。ハウジング１１は、伝動歯車装置１０を収容するために使用される。伝動モータ装置８６は電動モータ８７を備える。電動モータ８７は、ブラシレス直流モータ及びブラシ付き直流モータからなる群から選択される１つを含む。電動モータ８７は、モータ出力軸８８を有する。モータ出力軸８８は、モータ出力回転軸８８０を有する。同時に図２を参照されたい。図２は、図１の実施例のａ領域の局所拡大概略断面図である。伝動歯車装置１０は、波発生器２、フレクスプライン３、サーキュラスプライン４、ステアリング歯車組５、第１一方向クラッチ７、第２一方向クラッチ７５、第３一方向クラッチ７６、２つの第１軸受７１、２つの第２軸受７２、トルクセンサ７７、穴用スナップリング７４、及び軸用スナップリング７９を備える。波発生器２は、楕円カム２０及び可撓性軸受２５を備える。同時に図３を参照されたい。図３は、図１の実施例の楕円カム、可撓性軸受、フレクスプライン及びサーキュラスプラインの立体分解図である。可撓性軸受２５は内輪２６を有する。楕円カム２０は、可撓性軸受２５の内輪２６内に収容される。楕円カム２０が可撓性軸受２５の内輪２６内に収容される（即ち、楕円カム２０の外圈２００が可撓性軸受２５の内輪２６内に押し込まれる）と、可撓性軸受２５は楕円形に変形する。それにより、楕円カム２０と可撓性軸受２５は、波発生器２を形成する。フレクスプライン３は、第１端３１及び第２端３５を有する。フレクスプライン３はカップ形であり、フレクスプライン３の第１端３１は、カップ形の口であり、フレクスプライン３の第２端３５はカップ形の底部である。フレクスプライン３の第１端３１は、フレクスプライン外歯車３４及び内輪３２を有する。波発生器２がフレクスプライン３の内輪３２内に収容される（即ち、楕円形に変形した可撓性軸受２５の楕円形外圈２７がフレクスプライン３の内輪３２内に押し込まれる）と、フレクスプライン３の第１端３１は楕円形に変形する。サーキュラスプライン４は、フレクスプライン外歯車３４と噛み合うためのサーキュラスプライン内歯車４０を有する。サーキュラスプライン４は、ハウジング１１に固定される。同時に図４に参照をされたい。図４は、図３の実施例の楕円カム、可撓性軸受、フレクスプライン及びサーキュラスプラインの組み合わせの概略上面図である。波発生器２（楕円カム２０と可撓性軸受２５を含む）、フレクスプライン３及びサーキュラスプライン４は、ハーモニック減速機４５を形成する。楕円カム２０は内輪２１を有する。第３一方向クラッチ７６は、楕円カム２０の内輪２１内に収容される。第３一方向クラッチ７６は内輪７６０を有する。モータ出力軸８８の少なくとも一部は、第３一方向クラッチ７６の内輪７６０内に収容される（第３一方向クラッチ７６はモータ出力軸８８に接続される）。軸用スナップリング７９は、モータ出力軸８８と楕円カム２０及び第３一方向クラッチ７６との接続を固定して、軸方向の変位を回避するために使用される。軸用スナップリング７９を使用する場合、ガスケット２４を追加することができる。ハーモニック減速機４５は、ハーモニック減速機回転軸４６を有する。ハーモニック減速機回転軸４６は、モータ出力回転軸８８０と一致する。同時に図５を参照されたい。図５は、図１の実施例のフレクスプライン、第１歯車部品及び第２歯車部品の立体分解図である。ステアリング歯車組５は、第１歯車部品５０及び第２歯車部品５５を含む。第１歯車部品５０は、第１歯車５２及び第１接続軸５３を含む。第２歯車部品５５は、第２歯車５８及び第２接続軸５９を含む。ステアリング歯車組５は、第１入力部５１、第２入力部５６、及び出力部５７を有する。ステアリング歯車組５の第１入力部５１は、第１接続軸５３の第１端５３０に位置する。第１歯車５２は、第１接続軸５３の第２端５３１に接続される。第１歯車５２は内輪５２０を有する。この実施例では、２つの第４軸受７８はそれぞれ内輪７８０を有する。第２一方向クラッチ７５は内輪７５０を有する。まず、第１接続軸５３の第２端５３１は、２つの第４軸受７８の内輪７８０及び第２一方向クラッチ７５の内輪７５０内に収容される。次に、２つの第４軸受７８及び第２一方向クラッチ７５は、第１歯車５２の内輪５２０内に収容される。ステアリング歯車組５の第１入力部５１（第１接続軸５３の第１端５３０）は、フレクスプライン３の第２端３５に接続される。ステアリング歯車組５の第２入力部５６は、第２接続軸５９の第１端５９０に位置する。ステアリング歯車組５の第２入力部５６は、内輪５６０を有する。第１一方向クラッチ７は、ステアリング歯車組５の第２入力部５６の内輪５６０内に収容される。第２歯車５８は、第２接続軸５９の第１端５９０に接続される。第１歯車部品５０の第１歯車５２は、第２歯車部品５５の第２歯車５８と噛み合う。ステアリング歯車組５の出力部５７は、第２接続軸５９の第２端５９１に位置する。ステアリング歯車組５の出力部５７（第２接続軸５９の第２端５９１）は、電動アシスト自転車のチチェーンホイール１と接続するために使用される。第１一方向クラッチ７は内輪を有する。トルクセンサ７７の少なくとも一部は、第１一方向クラッチ７の内輪内に収容される。トルクセンサ７７は内輪を有する。電動アシスト自転車の中心軸８２の少なくとも一部は、トルクセンサ７７の内輪内に収容される。また、中心軸８２の回転をより安定させ、軸方向の変位を回避するために、軸受２８及び銅スリーブ２９を追加し、中心軸８２の少なくとも一部をトルクセンサ７７の内輪内、軸受２８の内輪内及び銅スリーブ２９の内輪内に同時に収容することもできる。ステアリング歯車組５の第１入力部５１（第１接続軸５３の第１端５３０）は、第１入力回転軸５１０を有する。ステアリング歯車組５の第２入力部５６（第２接続軸５９の第１端５９０）は、第２入力回転軸５６１を有する。第１入力回転軸５１０は、ハーモニック減速機回転軸４６と一致するとともに、モータ出力回転軸８８０と一致する。第１入力回転軸５１０と第２入力回転軸５６１との間の夾角は９０度である（平行ではない）。フレクスプライン３は固定部３３を更に備える。第１歯車部品５０は、固定部５００（第１接続軸５３に位置する）を更に備える。２つの第１軸受７１は、それぞれ内輪７１０、内環７１１及び外環７１２を有する。ステアリング歯車組５の第１入力部５１（第１接続軸５３の第１端５３０）がフレクスプライン３の第２端３５に接続される前に、まず、ステアリング歯車組５の第１入力部５１（第１接続軸５３の第１端５３０）と固定部５００との間の第１接続軸５３を２つの第１軸受７１の内輪７１０内に収容し、次に、ステアリング歯車組５の第１入力部５１（第１接続軸５３の第１端５３０）とフレクスプライン３の第２端３５とを接続することができ、それにより、第１軸受７１の内環７１１をフレクスプライン３の固定部３３と第１歯車部品５０の固定部５００との間に固定して、第１軸受７１の軸方向の変位を回避することができる。ステアリング歯車組５の第１入力部５１（第１接続軸５３の第１端５３０）とフレクスプライン３の第２端３５との間の接続には、ガスケット２４が添加され得る。穴用スナップリング７４は、第１軸受７１の外環７１２をハウジング１１に固定して、第１軸受７１の軸方向の変位を回避するために使用される。第１軸受７１は、ボール軸受及びニードル軸受からなる群から選択される少なくとも１つを含む。ボール軸受は、深溝玉軸受であってもよい。２つの第２軸受７２はそれぞれ内輪を有する。第２歯車部品５５の第２接続軸５９の少なくとも一部は、２つの第２軸受７２の内輪内に収容される。第２軸受７２は、ボール軸受及びニードル軸受からなる群から選択される少なくとも１つを含む。ボール軸受は、深溝玉軸受であってもよい。中心軸８２とステアリング歯車組５の出力部５７（第２接続軸５９の第２端５９１）との間の隙間をシールするためのシールアセンブリ３６がさらに含まれ得る。
図６を参照されたい。図６は、本発明の電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステムを電動アシスト自転車のフレームに配置する具体的な実施例の概略断面図である。この実施例では、電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステム１は電池８９を更に備える。電池８９は、伝動モータ装置８６に電気的に接続される。電池８９は充電式電池であってもよい。電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステム１の波発生器２に近い一端１２は、フレーム８０の傾斜管８５内に配置される。電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステム１の波発生器２から離れた他端１３は、フレーム８０のボトムブラケット８３内に配置される。電池８９は、フレーム８０の傾斜管８５内に配置される。他の幾つかの実施例では、電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステム１の波発生器２に近い一端１２は、フレーム８０の傾斜管８５内に配置される。電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステム１の波発生器２から離れた他端１３は、フレーム８０のボトムブラケット８３内に配置される。電池８９は、フレーム８０の中央管８４内に配置される（図示せず）。
図７を参照されたい。図７は、本発明の電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステムを電動アシスト自転車のフレームに配置する別の具体的な実施例の概略断面図である。この実施例では、電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステム１は電池８９を更に備える。電池８９は、伝動モータ装置８６に電気的に接続される。電池８９は充電式電池であってもよい。電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステム１の波発生器２に近い一端１２は、フレーム８０の中央管８４内に配置される。電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステム１の波発生器２から離れた他端１３は、フレーム８０のボトムブラケット８３内に配置される。電池８９は、フレーム８０の中央管８４内に配置される。他の幾つかの実施例では、電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステム１の波発生器２に近い一端１２は、フレーム８０の中央管８４内に配置される。電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステム１の波発生器２から離れた他端１３は、フレーム８０のボトムブラケット８３内に配置される。電池８９は、フレーム８０の傾斜管８５内に配置される（図示せず）。
本発明の電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステム１は、ハーモニック減速機４５の減速構造とともに、ステアリング歯車組５のステアリングと減速構造（第１歯車部品５０と第２歯車部品５５の２つの傘歯車を含む）を採用し、電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステム１の体積と重量を大幅に減少させることができ、電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステム１を電動アシスト自転車のフレーム８０の中央管８４及びボトムブラケット８３内に配置するか又は電動アシスト自転車のフレーム８０の傾斜管８５及びボトムブラケット８３内に配置することができる。このような設計により、電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステム１全体のボトムブラケット８３での体積を効果的に減少させることができ、それにより、電動アシスト自転車の中心軸８２、トルクセンサ７７及び第１一方向クラッチ７などの他の部品の設計と配置の柔軟性を向上させることができる。電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステムをフレームの外部に吊るす従来技術と比較して、本発明の設計は、電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステム１全体を電動アシスト自転車のフレーム８０内に隠すことができ、外観の美的設計を改善することができる。また、ハーモニック減速機４５は、高い減速比、高い噛合い率、小型、軽量、低騒音、高い伝送精度などの特徴を有するため、電池寿命を効果的に向上させることができ、高い伝送精度の電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステム１がスムーズに走行し、乗り心地を向上させることもできる。
ユーザが本発明の電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステム１を有する電動アシスト自転車に乗車又は使用する場合、一般的には以下の５つのシナリオがある。図８を参照されたい。図８は、本発明の電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステムの５つのシナリオモードの概略フロー図である。図８の線一、線二、線三、線四、及び線五は、それぞれシナリオモード１、シナリオモード２、シナリオモード３、シナリオモード４、及びシナリオモード５を表す。線の矢印の方向は、回転の方向を表す。例えば、中心軸８２とトルクセンサ７７の間の線一は、中心軸８２がトルクセンサ７７を駆動することを表す。シナリオモード１：通常の乗車状態である。ユーザがペダルを踏んで正方向に回転させると、電動アシスト自転車の中心軸８２が正方向に回転を開始する。このとき、トルクセンサ７７は回転トルク値を検知し、電動モータ８７は、この回転トルク値の大きさに応じて回転を開始し（電動モータ８７の出力トルクが回転トルク値の大きさに関連する）、ハーモニック減速機４５、第１歯車部品５０及び第２歯車部品５５を介して、ステアリング歯車組５の出力部５７（第２接続軸５９の第２端５９１）が電動アシスト自転車のチェーンホイール８１に対して出力するトルクを増加させて、ユーザの負担を軽減する。（ユーザは、ペダルを踏んで正方向に回転させ、中心軸８２を駆動し、トルクセンサ７７を駆動し、第１一方向クラッチ７を駆動し、第２歯車部品５５を駆動し、チェーンホイール８１を駆動する。電動モータ８７は回転し、第３一方向クラッチ７６を駆動し、波発生器２を駆動し、フレクスプライン３を駆動し、第１接続軸５３を駆動し、第２一方向クラッチ７５を駆動し、第１歯車５２を駆動し、第２歯車部品５５を駆動し、チェーンホイール８１を駆動する。）
シナリオモード２：ユーザがペダルを逆方向に回転させたい（中心軸８２を逆方向に回転させたい）場合、第１一方向クラッチ７は、トルクセンサ７７を第２接続軸５９から脱離させる（中心軸８２を第２接続軸５９から脱離させる）ように機能する。このとき、トルクセンサ７７が検出するトルク値はゼロ（無負荷）であるため、電動モータ８７は回転を停止する。（ユーザは、ペダルを踏んで逆方向に回転させて、中心軸８２を駆動し、トルクセンサ７７を駆動し、第１一方向クラッチ７は、トルクセンサ７７を第２歯車部品５５から脱離させる。）
シナリオモード３：電池８９が切れたとき、電動モータ８７は回転しない。又は、ユーザは、補助のために電動モータ８７を使用したくない場合、スイッチをオフにして、電動モータ８７が回転しないようにする。この時点で、第２一方向クラッチ７５がない場合、ユーザがペダルを踏むと、中心軸８２の正方向の回転により、第２歯車部品５５が回転してチェーンホイール８１を正方向に回転させるだけでなく、第２歯車部品５５も第１歯車部品５０及びハーモニック減速機４５を一緒に回転させる。しかしながら、ハーモニック減速機４５は、比較的大きな減速比を有するため、ユーザはペダルを踏みにくい。このため、シナリオモード３では、本発明の電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステム１の第２一方向クラッチ７５は、第１歯車５２を第１接続軸５３の第２端５３１から脱離させるように機能することができる。これにより、ユーザがペダルを踏むとき、ハーモニック減速機４５の連動による負荷が大幅に軽減される。（ユーザは、ペダルを踏んで正方向に回転させ、中心軸８２を駆動し、トルクセンサ７７を駆動し、第１一方向クラッチ７を駆動し、第２歯車部品５５を駆動し、同時に、チェーンホイール８１を駆動し、第１歯車５２を駆動し、第２一方向クラッチ７５は、第１歯車５２を第１接続軸５３から脱離させる。）
シナリオモード４：緊急ブレーキ時には、ユーザはペダルを踏むのを停止するが、その瞬間、電動モータ８７の回転を停止することができないため、電動モータ８７は、完全に停止する前に、ハーモニック減速機４５、第１歯車部品５０及び第２歯車部品５５を駆動し、さらに、中心軸８２を駆動する。この期間は短いが、ユーザの足に不快感を与える可能性がある。この時点で、本発明の電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステム１の第１一方向クラッチ７は、トルクセンサ７７を第２接続軸５９から脱離させる（即ち、中心軸８２を第２接続軸５９から脱離させる）ように機能して、ユーザに不快感を与えないようにすることができる。（電動モータ８７は回転し、第３一方向クラッチ７６を駆動し、波発生器２を駆動し、フレクスプライン３を駆動し、第１接続軸５３を駆動し、第２一方向クラッチ７５を駆動し、第１歯車５２を駆動し、第２歯車部品５５を駆動し、チェーンホイール８１を駆動する。同時に、第１一方向クラッチ７は、第２歯車部品５５をトルクセンサ７７から脱離させる。）
シナリオモード５：ユーザは、自転車を引っ張って後退させ、チェーンホイール８１を逆方向に回転させる場合がある。このとき、トルクセンサ７７が検出するトルク値はゼロ（無負荷）であるため、電動モータ８７は回転しない。しかしながら、チェーンホイール８１の逆方向の回転は、第２歯車部品５５の逆方向の回転を駆動する。これは、中心軸８２を逆方向に回転させるだけでなく、同時に、第１歯車部品５０及びハーモニック減速機４５を一緒に回転させる。しかしながら、電動モータ８７は逆転できないため、このとき、第３一方向クラッチ７６はモータ出力軸８８を楕円カム２０から脱離させるように機能する。それにより、自転車を引っ張って後退させるときに自転車が動けなくなることはない。（チェーンホイール８１は、逆方向に回転し、第２歯車部品５５を駆動するとともに、第１一方向クラッチ７及び第１歯車５２を駆動する。第１一方向クラッチ７は、トルクセンサ７７を駆動し、中心軸８２を駆動し、ペダルを駆動する。第１歯車５２は、第２一方向クラッチ７５を駆動し、第１接続軸５３を駆動し、フレクスプライン３を駆動し、波発生器２を駆動し、第３一方向クラッチ７６は、波発生器２を電動モータ８７から脱離させる。）
幾つかの好ましい実施例では、第２歯車５８が有する第２歯数と第１歯車５２が有する第１歯数との比は、１以上であり、２以下である。
幾つかの好ましい実施例では、第１歯車５２と第２歯車５８の組み合わせは、２つの傘歯車の組み合わせ、２つのハイポイド歯車の組み合わせ、１つの外歯車と１つのフェース歯車の組み合わせ、１つのウォーム歯車と１つの円筒ウォームの組み合わせ、及び１つのウォーム歯車と１つのドラム状ウォームの組み合わせからなる群から選択される１つを含む。
フレクスプライン外歯車３４は、フレクスプライン外歯の歯数を有する。幾つかの好ましい実施例では、フレクスプライン外歯車３４とサーキュラスプライン内歯車４０とが噛み合う噛み合い歯数は、フレクスプライン外歯の歯数の１５％以上であり、フレクスプライン外歯の歯数の３０％以下である。
幾つかの好ましい実施例では、ハーモニック減速機４５は、２０以上であり且つ５０以下である減速比を有する。
幾つかの好ましい実施例では、フレクスプライン外歯車３４は、フレクスプライン歯車モジュールを有する。可撓性軸受２５の内輪２６は、可撓性軸受内輪直径を有する。楕円カム２０は、長軸と短軸を有する。長軸は短軸より大きい。長軸は、可撓性軸受内輪直径に１．８倍のフレクスプライン歯車モジュールを加えた値以上であり、可撓性軸受内輪直径に２．４倍のフレクスプライン歯車モジュールを加えた値以下である。短軸は、可撓性軸受内輪直径から２．４倍のフレクスプライン歯車モジュールを引いた値以上であり、可撓性軸受内輪直径から１．８倍のフレクスプライン歯車モジュールを引いた値以下である。
幾つかの好ましい実施例では、フランジ２２を使用して、伝動歯車装置１０と伝動モータ装置８６を接続することができる。
図９を参照されたい。図９は、本発明の電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステムの別の具体的な実施例の概略断面図である。本発明の電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステム１は、伝動歯車装置１０、ハウジング１１及び伝動モータ装置８６を備える。本発明の電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステム１は、電動アシスト自転車のフレーム８０内に配置される（図１１又は図１２を参照されたい）。ハウジング１１は、伝動歯車装置１０を収容するために使用される。伝動モータ装置８６は電動モータ８７を備える。電動モータ８７は、ブラシレス直流モータ及びブラシ付き直流モータからなる群から選択される１つを含む。電動モータ８７は、モータ出力軸８８を有する。モータ出力軸８８は、モータ出力回転軸８８０を有する。伝動歯車装置１０は、波発生器２、フレクスプライン３、サーキュラスプライン４、平行軸歯車組６、第１一方向クラッチ７、第２一方向クラッチ７５’、第３一方向クラッチ７６、第１軸受７１、２つの第２軸受７２、第３軸受７３、トルクセンサ７７、及び軸用スナップリング７９を備える。波発生器２は、楕円カム２０及び可撓性軸受２５を備える。図３及び図４を参照されたい。可撓性軸受２５は内輪２６を有する。楕円カム２０は、可撓性軸受２５の内輪２６内に収容される。楕円カム２０が可撓性軸受２５の内輪２６内に収容される（楕円カム２０の外圈２００が可撓性軸受２５の内輪２６内に押し込まれる）と、可撓性軸受２５は楕円形に変形し、それにより波発生器２が形成される。フレクスプライン３は、第１端３１及び第２端３５を有する。フレクスプライン３はカップ形であり、フレクスプライン３の第１端３１は、カップ形の口であり、フレクスプライン３の第２端３５はカップ形の底部である。フレクスプライン３の第１端３１は、フレクスプライン外歯車３４及び内輪３２を有する。波発生器２がフレクスプライン３の内輪３２内に収容される（可撓性軸受２５の外圈２７がフレクスプライン３の内輪３２内に押し込まれる）と、フレクスプライン３の第１端３１は楕円形に変形する。サーキュラスプライン４は、フレクスプライン外歯車３４と噛み合うためのサーキュラスプライン内歯車４０を有する。サーキュラスプライン４は、ハウジング１１に固定される。ハウジング１１は「８」字型である。波発生器２（楕円カム２０と可撓性軸受２５を含む）、フレクスプライン３及びサーキュラスプライン４は、ハーモニック減速機４５を形成する。楕円カム２０は内輪２１を有する。第３一方向クラッチ７６は、楕円カム２０の内輪２１内に収容される。第３一方向クラッチ７６は内輪７６０を有する。モータ出力軸８８の少なくとも一部は、第３一方向クラッチ７６の内輪７６０内に収容される（第３一方向クラッチ７６はモータ出力軸８８に接続される）。軸用スナップリング７９は、モータ出力軸８８と楕円カム２０及び第３一方向クラッチ７６との接続を固定して、軸方向の変位を回避するために使用される。軸用スナップリング７９を使用する場合、ガスケット２４を追加することができる。ハーモニック減速機４５は、ハーモニック減速機回転軸４６を有する。ハーモニック減速機回転軸４６は、モータ出力回転軸８８０と一致する。同時に図１０を参照されたい。図１０は、図９の具体的な実施例のフレクスプライン、第１歯車部品及び第２歯車部品の立体分解図である。平行軸歯車組６は、第１歯車部品６０及び第２歯車部品６５を含む。第１歯車部品６０は、第１歯車６２及び第１接続軸６３を含む。第２歯車部品６５は、第２歯車６８及び第２接続軸６９を含む。平行軸歯車組６は、第１入力部６１、第２入力部６６及び出力部６７を有する。平行軸歯車組６の第１入力部６１は、第１接続軸６３の第１端６３０に位置する。第１歯車６２は、第１接続軸６３の第２端６３１に接続される。第１歯車６２は内輪６２０を有する。この実施例では、第２一方向クラッチ７５’は内輪７５０’を有する。第１接続軸６３の第２端６３１は、接続軸突出部６４をさらに含む。第３軸受７３は内輪を有する。まず、第１接続軸６３の第２端６３１は、第２一方向クラッチ７５’の内輪７５０’内に収容される。次に、第２一方向クラッチ７５’は、第１歯車６２の内輪６２０内に収容される。その後、接続軸突出部６４は、第３軸受７３の内輪内に収容される。第２一方向クラッチ７５’は、ローラ型一方向クラッチ及びスプラグ型一方向クラッチからなる群から選択される１つを含む。第３軸受７３は、ボール軸受及びニードル軸受からなる群から選択される少なくとも１つを含む。平行軸歯車組６の第１入力部６１（第１接続軸６３の第１端６３０）は、フレクスプライン３の第２端３５に接続される。平行軸歯車組６の第２入力部６６は、第２接続軸６９の第１端６９０に位置する。平行軸歯車組６の第２入力部６６は内輪６６０を有する。第１一方向クラッチ７は、平行軸歯車組６の第２入力部６６の内輪６６０内に収容される。第２歯車６８は、第２接続軸６９の第１端６９０に接続される。第１歯車部品６０の第１歯車６２は、第２歯車部品６５の第２歯車６８と噛み合う。平行軸歯車組６の出力部６７は、第２接続軸６９の第２端６９１に位置する。平行軸歯車組６の出力部６７（第２接続軸６９の第２端６９１）は、電動アシスト自転車のチェーンディスク８１と接続するために使用される。第１一方向クラッチ７は内輪を有する。トルクセンサ７７の少なくとも一部は、第１一方向クラッチ７の内輪内に収容される。トルクセンサ７７は内輪を有する。電動アシスト自転車の中心軸８２の少なくとも一部は、トルクセンサ７７の内輪内に収容される。また、中心軸８２の回転をより安定させ、軸方向の変位を回避するために、軸受２８及び銅スリーブ２９を追加し、中心軸８２の少なくとも一部をトルクセンサ７７の内輪内、軸受２８の内輪内及び銅スリーブ２９の内輪内に同時に収容することもできる。平行軸歯車組６の第１入力部６１（第１接続軸６３の第１端６３０）は、第１入力回転軸６１０を有する。平行軸歯車組６の第２入力部６６（第２接続軸６９の第１端６９０）は、第２入力回転軸６６１を有する。第１入力回転軸６１０は、ハーモニック減速機回転軸４６と一致するとともに、モータ出力回転軸８８０と一致する。第１入力回転軸６１０は第２入力回転軸６６１と平行であるが、第１入力回転軸６１０は第２入力回転軸６６１と一致しない。フレクスプライン３は固定部３３を更に備える。第１歯車部品６０は、固定部６００（第１接続軸６３に位置する）を更に備える。第１軸受７１は、内輪と内環を有する。平行軸歯車組６の第１入力部６１（第１接続軸６３の第１端６３０）がフレクスプライン３の第２端３５に接続される前に、まず、平行軸歯車組６の第１入力部６１（第１接続軸６３の第１端６３０）と固定部６００との間の第１接続軸６３を第１軸受７１の内輪内に収容し、次に、平行軸歯車組６の第１入力部６１（第１接続軸６３の第１端６３０）とフレクスプライン３の第２端３５とを接続することができ、それにより、第１軸受７１の内環をフレクスプライン３の固定部３３と第１歯車部品６０の固定部６００との間に固定して、第１軸受７１の軸方向の変位を回避することができる。第１軸受７１は、ボール軸受及びニードル軸受からなる群から選択される少なくとも１つを含む。ボール軸受は、深溝玉軸受であってもよい。２つの第２軸受７２はそれぞれ内輪を有する。第２歯車部品６５の第２接続軸６９の少なくとも一部は、２つの第２軸受７２の内輪内に収容される。第２軸受７２は、ボール軸受及びニードル軸受からなる群から選択される少なくとも１つを含む。ボール軸受は、深溝玉軸受であってもよい。中心軸８２と平行軸歯車組６の出力部６７（第２接続軸６９の第２端６９１）との間の隙間をシールするためのシールアセンブリ３６がさらに含まれ得る。
図１１を参照されたい。図１１は、本発明の電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステムを電動アシスト自転車のフレームに配置する具体的な実施例の概略断面図である。この実施例では、電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステム１は電池８９を更に備える。電池８９は、伝動モータ装置８６に電気的に接続される。電池８９は充電式電池であってもよい。電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステム１は、フレーム８０のボトムブラケット８３内に配置される。電池８９は、フレーム８０の中央管８４内に配置される。
図１２を参照されたい。図１２は、本発明の電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステムを電動アシスト自転車のフレームに配置する具体的な実施例の概略断面図である。この実施例では、電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステム１は電池８９を更に備える。電池８９は、伝動モータ装置８６に電気的に接続される。電池８９は充電式電池であってもよい。電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステム１は、フレーム８０のボトムブラケット８３内に配置される。電池８９は、フレーム８０の傾斜管８５内に配置される。
本発明の電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステム１は、ハーモニック減速機４５の減速構造とともに、平行軸歯車組６の減速構造（第１歯車部品６０と第２歯車部品６５の２つの傘歯車を含む）を採用し、電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステム１の体積と重量を大幅に減少させることができ、電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステム１を電動アシスト自転車のフレーム８０のボトムブラケット８３内に配置することができる。電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステムをフレームの外部に吊るす従来技術と比較して、本発明の設計は、電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステム１全体を電動アシスト自転車のフレーム８０内に隠すことができ、外観の美的設計を改善することができる。また、ハーモニック減速機４５は、高い減速比、高い噛合い率、小型、軽量、低騒音、高い伝送精度などの特徴を有するため、電池寿命を効果的に向上させることができ、高い伝送精度の電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステム１がスムーズに走行し、乗り心地を向上させることもできる。
ユーザが本発明の電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステム１を有する電動アシスト自転車に乗車又は使用する場合、一般的には以下の５つのシナリオがある。図８を参照されたい。シナリオモード１は、通常の乗車状態である。ユーザがペダルを踏んで正方向に回転させると、電動アシスト自転車の中心軸８２が正方向に回転を開始する。このとき、トルクセンサ７７は回転トルク値を検知し、電動モータ８７は、この回転トルク値の大きさに応じて回転を開始し（電動モータ８７の出力トルクが回転トルク値の大きさに関連する）、ハーモニック減速機４５、第１歯車部品６０及び第２歯車部品６５を介して、平行軸歯車組６の出力部６７（第２接続軸６９の第２端６９１）が電動アシスト自転車のチェーンホイール８１に対して出力するトルクを増加させて、ユーザの負担を軽減する。（ユーザは、ペダルを踏んで正方向に回転させ、中心軸８２を駆動し、トルクセンサ７７を駆動し、第１一方向クラッチ７を駆動し、第２歯車部品６５を駆動し、チェーンホイール８１を駆動する。電動モータ８７は回転し、第３一方向クラッチ７６を駆動し、波発生器２を駆動し、フレクスプライン３を駆動し、第１接続軸６３を駆動し、第２一方向クラッチ７５’を駆動し、第１歯車６２を駆動し、第２歯車部品６５を駆動し、チェーンホイール８１を駆動する。）
シナリオモード２：ユーザがペダルを逆方向に回転させたい（中心軸８２を逆方向に回転させたい）場合、第１一方向クラッチ７は、トルクセンサ７７を第２接続軸６９から脱離させる（中心軸８２を第２接続軸６９から脱離させる）ように機能する。このとき、トルクセンサ７７が検出したトルク値はゼロであるため（無負荷のため）、電動モータ８７は回転を停止する。（ユーザは、ペダルを踏んで逆方向に回転させて、中心軸８２を駆動し、トルクセンサ７７を駆動し、第１一方向クラッチ７は、トルクセンサ７７を第２歯車部品６５から脱離させる。）
シナリオモード３：電池８９が切れたとき、電動モータ８７は回転しない。又は、ユーザは、補助のために電動モータ８７を使用したくない場合、スイッチをオフにして、電動モータ８７が回転しないようにする。この時点で、第２一方向クラッチ７５’がない場合、ユーザがペダルを踏むと、中心軸８２の正方向の回転により、第２歯車部品６５が回転してチェーンホイール８１を正方向に回転させるだけでなく、第２歯車部品６５も第１歯車部品６０及びハーモニック減速機４５を一緒に回転させる。しかしながら、ハーモニック減速機４５は、比較的大きな減速比を有するため、ユーザはペダルを踏みにくい。このため、シナリオモード３では、本発明の電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステム１の第２一方向クラッチ７５’は、第１歯車６２を第１接続軸６３の第２端６３１から脱離させるように機能することができる。これにより、ユーザがペダルを踏むとき、ハーモニック減速機４５の連動による負荷が大幅に軽減される。（ユーザは、ペダルを踏んで正方向に回転させ、中心軸８２を駆動’し、トルクセンサ７７を駆動し、第１一方向クラッチ７を駆動し、第２歯車部品６５を駆動し、同時に、チェーンホイール８１を駆動し、第１歯車６２を駆動する。第２一方向クラッチ７５’は、第１歯車６２を第１接続軸６３から脱離させる。）
シナリオモード４：緊急ブレーキ時には、ユーザはペダルを踏むのを停止するが、その瞬間、電動モータ８７の回転を停止することができないため、電動モータ８７は、完全に停止する前に、ハーモニック減速機４５、第１歯車部品６０及び第２歯車部品６５を駆動し、さらに、中心軸８２を駆動する。この期間は短いが、ユーザの足に不快感を与える可能性がある。この時点で、本発明の電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステム１の第１一方向クラッチ７は、トルクセンサ７７を第２接続軸６９脱離させる（即ち、中心軸８２を第２接続軸６９脱離させる）ように機能して、ユーザに不快感を与えないようにすることができる。（電動モータ８７は回転し、第３一方向クラッチ７６を駆動し、波発生器２を駆動し、フレクスプライン３を駆動し、第１接続軸６３を駆動し、第２一方向クラッチ７５’を駆動し、第１歯車６２を駆動し、第２歯車部品６５を駆動し、チェーンホイール８１を駆動する。同時に、第１一方向クラッチ７は、第２歯車部品６５をトルクセンサ７７から脱離させる。）
シナリオモード５：ユーザは、自転車を引っ張って後退させ、チェーンホイール８１を逆方向に回転させる場合がある。このとき、トルクセンサ７７が検出するトルク値はゼロ（無負荷）であるため、電動モータ８７は回転しない。しかしながら、チェーンホイール８１の逆方向の回転は、第２歯車部品６５の逆方向の回転を駆動する。これは、中心軸８２を逆方向に回転させるだけでなく、同時に、第１歯車部品６０及びハーモニック減速機４５を一緒に回転させる。しかしながら、電動モータ８７は逆転できないため、このとき、第３一方向クラッチ７６はモータ出力軸８８を楕円カム２０から脱離させるように機能する。それにより、自転車を引っ張って後退させるときに自転車が動けなくなることはない。（チェーンホイール８１は、逆方向に回転し、第２歯車部品６５を駆動するとともに、第１一方向クラッチ７及び第１歯車６２を駆動する。第１一方向クラッチ７は、トルクセンサ７７を駆動し、中心軸８２を駆動し、ペダルを駆動する。第１歯車６２は、第２一方向クラッチ７５’を駆動し、第１接続軸６３を駆動し、フレクスプライン３を駆動し、波発生器２を駆動し、第３一方向クラッチ７６は、波発生器２を電動モータ８７から脱離させる。）
幾つかの好ましい実施例では、第３一方向クラッチ７６は、一方向ローラ軸受である。
幾つかの好ましい実施例では、第２歯車６８が有する第２歯数と第１歯車６２が有する第１歯数との比は、１以上であり、２以下である。
幾つかの好ましい実施例では、第１歯車６２と第２歯車６８の組み合わせは、２つの外歯車の組み合わせ、２つのねじれ歯車の組み合わせ、及び１つの外歯車と１つの内歯車の組み合わせからなる群から選択される１つを含む。
フレクスプライン外歯車３４は、フレクスプライン外歯の歯数を有する。幾つかの好ましい実施例では、フレクスプライン外歯車３４とサーキュラスプライン内歯車４０とが噛み合う噛み合い歯数は、フレクスプライン外歯の歯数の１５％以上であり、フレクスプライン外歯の歯数の３０％以下である。
幾つかの好ましい実施例では、ハーモニック減速機４５は、２０以上であり且つ５０以下である減速比を有する。
幾つかの好ましい実施例では、フレクスプライン外歯車３４は、フレクスプライン歯車モジュールを有する。可撓性軸受２５の内輪２６は、可撓性軸受内輪直径を有する。楕円カム２０は、長軸と短軸を有する。長軸は短軸より大きい。長軸は、可撓性軸受内輪直径に１．８倍のフレクスプライン歯車モジュールを加えた値以上であり、可撓性軸受内輪直径に２．４倍のフレクスプライン歯車モジュールを加えた値以下である。短軸は、可撓性軸受内輪直径から２．４倍のフレクスプライン歯車モジュールを引いた値以上であり、可撓性軸受内輪直径から１．８倍のフレクスプライン歯車モジュールを引いた値以下である。
以上は、本発明の具体的な実施形態及び使用される技術的手段であり、本明細書の開示又は教示から多くの変更及び修正を導き出すことができ、これらは本発明の概念に対してなされた同等の変更と見なすことができる。それにより生じる効果は、明細書及び図面によってカバーされる本質的な精神を超えず、本発明の技術的範囲内であると見なされるべきであり、最初に説明される。
要するに、本発明は、上記の開示内容に基づいて、本発明の意図する目的を明確に達成し、産業用として非常に価値のある電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステムを提供し、法律に従って特許出願を行った。

Claims (25)

  1. 電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステムであって、電動アシスト自転車のフレーム内に配置され、伝動歯車装置を備え、
    前記伝動歯車装置は、波発生器と、フレクスプラインと、サーキュラスプラインと、歯車組と、第１一方向クラッチとを備え、
    前記波発生器は、楕円カム及び可撓性軸受を備え、前記可撓性軸受は内輪を有し、前記楕円カムは、前記可撓性軸受が楕円形に変形するように、前記可撓性軸受の前記内輪内に収容され、
    前記フレクスプラインは、第１端と第２端を有し、前記フレクスプラインの前記第１端は、フレクスプライン外歯車と内輪を有し、前記波発生器は、前記フレクスプラインの前記第１端が楕円形に変形するように、前記フレクスプラインの前記第１端の前記内輪内に収容され、
    前記サーキュラスプラインは、前記フレクスプライン外歯車と噛み合うためのサーキュラスプライン内歯車を有し、
    前記歯車組は、第１入力部、第２入力部及び出力部を有し、前記歯車組の前記第１入力部は、前記フレクスプラインの前記第２端に接続され、前記歯車組の前記第２入力部は内輪を有し、前記歯車組の前記出力部は、前記電動アシスト自転車のチェーンホイールと接続するために使用され、前記第１入力部は第１入力回転軸を有し、前記第２入力部は第２入力回転軸を有し、
    前記第１一方向クラッチは、前記歯車組の前記第２入力部の前記内輪内に収容され、前記第１一方向クラッチは内輪を有し、前記電動アシスト自転車の中心軸の少なくとも一部は、前記第１一方向クラッチの前記内輪内に収容される、ことを特徴とする電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステム。
  2. 伝動モータ装置をさらに備え、前記伝動モータ装置は電動モータを備え、前記電動モータはモータ出力軸を有し、前記楕円カムは前記モータ出力軸に接続される、ことを特徴とする請求項１に記載の電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステム
  3. 充電式電池をさらに備え、前記充電式電池は、前記伝動モータ装置に電気的に接続される、ことを特徴とする請求項２に記載の電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステム。
  4. 前記モータ出力軸が有するモータ出力回転軸は、前記第１入力回転軸と一致する、ことを特徴とする請求項２に記載の電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステム。
  5. 前記波発生器、前記フレクスプライン及び前記サーキュラスプラインはハーモニック減速機を構成し、前記ハーモニック減速機が有するハーモニック減速機回転軸は、前記第１入力回転軸と一致する、ことを特徴とする請求項１又は４に記載の電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステム。
  6. 前記伝動歯車装置は第３一方向クラッチをさらに備え、前記楕円カムは内輪を有し、前記第３一方向クラッチは、前記楕円カムの前記内輪内に収容され、前記楕円カムは、前記第３一方向クラッチを介して前記モータ出力軸に接続される、ことを特徴とする請求項２に記載の電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステム。
  7. 前記伝動歯車装置は第３一方向クラッチをさらに備え、前記楕円カムは内輪を有し、前記第３一方向クラッチは、前記楕円カムの前記内輪内に収容される、ことを特徴とする請求項１に記載の電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステム。
  8. ハウジングをさらに備え、前記ハウジングは、前記伝動歯車装置を収容するために使用され、前記サーキュラスプラインは、前記ハウジングに固定される、ことを特徴とする請求項１に記載の電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステム。
  9. 前記第１入力回転軸と前記第２入力回転軸との間の夾角は９０度である、ことを特徴とする請求項１に記載の電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステム。
  10. 前記第１入力回転軸は、前記第２入力回転軸と平行である、ことを特徴とする請求項１に記載の電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステム。
  11. 前記歯車組は、第１歯車部品と第２歯車部品を備え、
    前記第１歯車部品は、第１歯車と、第１接続軸とを備え、前記歯車組の前記第１入力部は、前記第１接続軸の第１端に位置し、前記第１歯車は、前記第１接続軸の第２端に接続され、
    前記第２歯車部品は、第２歯車と、第２接続軸とを備え、前記歯車組の前記第２入力部は、前記第２接続軸の第１端に位置し、前記第２歯車は、前記第２接続軸の前記第１端に接続され、前記歯車組の前記出力部は、前記第２接続軸の第２端に位置し、
    前記第１歯車部品の前記第１歯車は、前記第２歯車部品の前記第２歯車と噛み合う、ことを特徴とする請求項１に記載の電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステム。
  12. 前記第１入力回転軸は、前記第２入力回転軸と平行ではなく、前記第１歯車と前記第２歯車の組み合わせは、２つの傘歯車の組み合わせ、２つのハイポイド歯車の組み合わせ、１つの外歯車と１つのフェース歯車の組み合わせ、１つのウォーム歯車と１つの円筒ウォームの組み合わせ、及び１つのウォーム歯車と１つのドラム状ウォームの組み合わせからなる群から選択される１つを含む、ことを特徴とする請求項１１に記載の電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステム。
  13. 前記第１入力回転軸は、前記第２入力回転軸と平行であり、前記第１歯車と前記第２歯車の組み合わせは、２つの外歯車の組み合わせ、２つのねじれ歯車の組み合わせ、１つの外歯車と１つの内歯車の組み合わせからなる群から選択される１つを含む、ことを特徴とする請求項１１に記載の電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステム。
  14. 前記第１入力回転軸は、前記第２入力回転軸と平行であり、前記伝動歯車装置は少なくとも１つの第３軸受をさらに備え、前記第１接続軸の前記第２端は接続軸突出部をさらに備え、前記少なくとも１つの第３軸受は内輪を有し、前記接続軸突出部は、前記少なくとも１つの第３軸受の前記内輪内に収容される、ことを特徴とする請求項１１に記載の電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステム。
  15. 前記少なくとも１つの第３軸受は、ボール軸受及びニードル軸受からなる群から選択される少なくとも１つを含む、ことを特徴とする請求項１４に記載の電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステム。
  16. 前記伝動歯車装置は、少なくとも１つの第１軸受をさらに備え、前記少なくとも１つの第１軸受は内輪を有し、前記第１歯車部品の前記第１接続軸の少なくとも一部は、前記少なくとも１つの第１軸受の前記内輪内に収容される、ことを特徴とする請求項１１に記載の電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステム
  17. 前記少なくとも１つの第１軸受は、ボール軸受及びニードル軸受からなる群から選択される少なくとも１つを含む、ことを特徴とする請求項１６に記載の電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステム。
  18. 前記フレクスプラインは固定部をさらに備え、前記第１歯車部品は固定部をさらに備え、前記少なくとも１つの第１軸受は内環を有し、前記フレクスプラインの前記固定部及び前記第１歯車部品の前記固定部は、前記少なくとも１つの第１軸受の前記内環を固定するために使用される、ことを特徴とする請求項１６に記載の電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステム。
  19. 前記伝動歯車装置は、少なくとも１つの第２軸受をさらに備え、前記少なくとも１つの第２軸受は内輪を有し、前記第２歯車部品の前記第２接続軸の少なくとも一部は、前記少なくとも１つの第２軸受の前記内輪内に収容される、ことを特徴とする請求項１１に記載の電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステム。
  20. 前記少なくとも１つの第２軸受は、ボール軸受及びニードル軸受からなる群から選択される少なくとも１つを含む、ことを特徴とする請求項１９に記載の電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステム。
  21. 前記伝動歯車装置は第２一方向クラッチをさらに備え、前記第２一方向クラッチは内輪を有し、前記第１接続軸の前記第２端は、前記第２一方向クラッチの前記内輪内に収容され、前記第１歯車は内輪を有し、前記第２一方向クラッチは、前記第１歯車の前記内輪内に収容される、ことを特徴とする請求項１１に記載の電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステム。
  22. 前記第２一方向クラッチは、ローラ型一方向クラッチ及びスプラグ型一方向クラッチからなる群から選択される１つを含む、ことを特徴とする請求項２１に記載の電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステム。
  23. （１）前記電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステムの前記波発生器に近い一端は、前記フレームの中央管内又は傾斜管内に配置され、前記電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステムの前記波発生器から離れた他端は、前記フレームのボトムブラケット内に配置され、あるいは、（２）前記第１入力回転軸は、前記第２入力回転軸と平行であり、前記電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステムは、前記フレームのボトムブラケット内に配置される、ことを特徴とする請求項１に記載の電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステム。
  24. 前記フレクスプラインはカップ形であり、前記フレクスプラインの前記第１端は、前記カップ形の口部であり、前記フレクスプラインの前記第２端は、前記カップ形の底部である、ことを特徴とする請求項１に記載の電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステム。
  25. 前記伝動歯車装置はトルクセンサをさらに備え、前記トルクセンサの少なくとも一部は、前記第１一方向クラッチの前記内輪内に収容され、前記トルクセンサは内輪を有し、前記電動アシスト自転車の前記中心軸の前記少なくとも一部は、前記トルクセンサの前記内輪内収容される、ことを特徴とする請求項１に記載の電動アシスト自転車ハーモニックドライブシステム。
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