TW201634343A - 用於自行車之驅動裝置 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種用於自行車的驅動裝置，係可使用馬達電流量以外之方法來檢測施加於曲柄軸的扭力。 用於自行車之驅動裝置具備：變速機構，其係具備行星齒輪機，該行星齒輪機包含：輸入體，其係輸入曲柄軸之旋轉；輸出體，其係將旋轉輸出到外部；及傳達體，其係用於控制前述輸入體與前述輸出體之旋轉比；第一馬達，其係控制前述傳達體之旋轉；支撐體，其係支撐前述第一馬達；及感測器，其係安裝於前述支撐體，依施加於前述支撐體之力而輸出信號。

Description

用於自行車之驅動裝置

本發明係關於一種用於自行車之驅動裝置。

過去習知有一種用於自行車之驅動裝置，係具備：包含輸入體、輸出體、及傳達體之行星齒輪機構；及藉由控制傳達體之旋轉而變更變速比的馬達(例如專利文獻1)。專利文獻1之驅動裝置係依據控制傳達體之旋轉的馬達電流量來運算施加於曲柄軸之扭力。

<先前技術文獻> <專利文獻>

[專利文獻1]日本特開2008-285069號

本發明之目的為提供一種用於自行車之驅動裝置，係可使用控制傳達體旋轉之馬達電流量以外的方法，來檢測施加於曲柄軸之扭力。

〔1〕按照本發明的用於自行車之驅動裝置具備：變速機構，其係具備行星齒輪機，該行星齒輪機包含：輸入體，其係輸入曲柄軸之旋轉；輸出體，其係將旋轉輸出到外部；及傳達體，其係用於控制前述輸入體與前述輸出體之旋轉比；第一馬達，其係控制前述傳達體之旋轉；支撐 體，其係支撐前述第一馬達；及感測器，其係安裝於前述支撐體，依施加於前述支撐體之力而輸出信號。

〔2〕如前述用於自行車之驅動裝置，進一步具備機殼，其係設置有前述第一馬達、與前述變速機構，前述支撐體固定而設於機殼。

〔3〕如前述用於自行車之驅動裝置，其中前述支撐體與前述機殼一體形成。

〔4〕如前述用於自行車之驅動裝置，進一步具備單向離合器，其係容許前述傳達體對前述機殼向一個方向旋轉，而且管制前述傳達體對前述機殼向其他方向旋轉。

〔5〕如前述用於自行車之驅動裝置，其中前述單向離合器之一部分設於前述支撐體。

〔6〕如前述用於自行車之驅動裝置，其中前述單向離合器之一部分設於前述機殼。

〔7〕如前述用於自行車之驅動裝置，其中前述支撐體支撐前述第一馬達之旋轉軸周圍的外周部。

〔8〕如前述用於自行車之驅動裝置，其中前述支撐體具備第一連接部分，其係從前述第一馬達之前述外周部突出於前述第一馬達的徑向外方。

〔9〕如前述用於自行車之驅動裝置，其中前述機殼具備安裝部，其係延伸於前述第一馬達之前述外周部側，前述第一連接部分安裝於前述安裝部。

〔10〕如前述用於自行車之驅動裝置，其中前述感測器設於前述第一連接部分。

〔11〕如前述用於自行車之驅動裝置，其中前述支撐體具備第二連接部分，其係從前述第一馬達之前述外周部延伸於前述第一馬達的徑向內方，並在前述第二連接部分安裝前述單向離合器。

〔12〕如前述用於自行車之驅動裝置，其中前述第一馬達與前述傳達體同軸配置。

〔13〕如前述用於自行車之驅動裝置，其中前述輸入體係環形齒輪，前述輸出體係載體，前述傳達體係恆星齒輪。

〔14〕如前述用於自行車之驅動裝置，其中前述輸入體、前述輸出體、及前述傳達體在前述曲柄軸周圍與前述曲柄軸同軸配置。

〔15〕如前述用於自行車之驅動裝置，其中前述第一馬達在前述曲柄軸周圍與前述曲柄軸同軸配置。

〔16〕如前述用於自行車之驅動裝置，其中前述傳達體與前述第一馬達之輸出軸一體形成。

〔17〕如前述用於自行車之驅動裝置，進一步具備輸出部，其係與前述輸出體連接，且可安裝前鏈輪。

〔18〕如前述用於自行車之驅動裝置，進一步具備前述曲柄軸。

〔19〕如前述用於自行車之驅動裝置，進一步具備第二馬達，其係傳達扭力至前述輸出體或前述輸入體。

〔20〕如前述用於自行車之驅動裝置，其中前述第二馬達之中心軸係配置於在前述曲柄軸的徑方向離前述曲柄軸遠之處。

〔21〕如前述用於自行車之驅動裝置，其具備控制部，其係依據前述 感測器之輸出，控制前述第一馬達及前述第二馬達中之至少一方。

〔22〕如前述用於自行車之驅動裝置，其中前述感測器係應變儀或半導體應變感測器。

上述用於自行車之驅動裝置，可使用馬達之電流量以外的方法來檢測施加於曲柄軸之扭力。

10‧‧‧自行車

12‧‧‧車架

14‧‧‧把手

16‧‧‧前輪

18‧‧‧後輪

18A‧‧‧車軸

20‧‧‧驅動機構

22‧‧‧電瓶裝置

24‧‧‧曲柄臂

26‧‧‧踏板

28‧‧‧踏板軸

30‧‧‧前鏈輪

32‧‧‧後鏈輪

34‧‧‧鏈條

36‧‧‧電瓶

38‧‧‧電瓶固持器

40‧‧‧驅動裝置

42‧‧‧曲柄軸

44‧‧‧機殼

44A‧‧‧外周部

44B、44C‧‧‧側壁

44C‧‧‧安裝部

44D‧‧‧安裝部

44E‧‧‧支撐體

44F‧‧‧第一連接部分

44G‧‧‧圓筒部分

44H‧‧‧第二連接部分

45A‧‧‧軸承

45B‧‧‧軸承

45C‧‧‧軸承

45D‧‧‧軸承

46‧‧‧行星齒輪機構

48‧‧‧第一馬達

50‧‧‧第二馬達

50A‧‧‧輸出齒輪

52‧‧‧扭力檢測裝置

54‧‧‧單向離合器

56‧‧‧恆星齒輪(傳達體)

58‧‧‧環形齒輪(輸出體)

60‧‧‧行星齒輪

60A‧‧‧大徑部

60B‧‧‧小徑部

62‧‧‧行星銷

64‧‧‧載體(輸入體)

64A‧‧‧第一載體

64B‧‧‧第二載體

64C‧‧‧齒輪

64D‧‧‧內齒輪

66‧‧‧輸出部

68‧‧‧定子

70‧‧‧轉子

72‧‧‧馬達機殼

72A‧‧‧外周部

72B‧‧‧側壁部

72C‧‧‧孔

74‧‧‧支撐體

74A‧‧‧圓筒部分

74B‧‧‧第一連接部分

74C‧‧‧第二連接部分

76‧‧‧感測器

78‧‧‧外輪

80‧‧‧內輪

82‧‧‧轉動體

84‧‧‧控制部

88‧‧‧傳達齒輪

B‧‧‧螺栓

γ‧‧‧變速比

第一圖係搭載實施形態之驅動裝置的自行車側視圖。

第二圖係第一圖之驅動裝置的剖面圖。

第三圖係第二圖之驅動裝置的單向離合器放大圖。

第四圖係第二圖之驅動裝置的行星齒輪機構示意圖。

第五圖係實施形態之第一變形例的驅動裝置示意圖。

第六圖係實施形態之第二變形例的驅動裝置示意圖。

第七圖係實施形態之第三變形例的驅動裝置示意圖。

第八圖係實施形態之第四變形例的驅動裝置示意圖。

第九圖係實施形態之第五變形例的驅動裝置示意圖。

第十圖係實施形態之第六變形例的驅動裝置示意圖。

第十一圖係實施形態之第七變形例的驅動裝置示意圖。

第十二圖係實施形態之第八變形例的驅動裝置示意圖。

參照第一圖說明搭載用於自行車之驅動裝置的自行車之構成。 自行車10具備：車架12、把手14、前輪16、後輪18、驅動機構20、電瓶裝置22、及驅動裝置40。

驅動機構20包含：左右曲柄臂24、左右踏板26、前鏈輪30、後鏈輪32、及鏈條34。左右曲柄臂24經由驅動裝置40之曲柄軸42可旋轉地安裝於車架12上。踏板26可在踏板軸28周圍旋轉地安裝於曲柄臂24上。

前鏈輪30連結於驅動裝置40之輸出部66(參照第二圖)。前鏈輪30與曲柄軸42同軸設置。後鏈輪32可旋轉地安裝於後輪18之車軸18A周圍。後鏈輪32經由單向離合器(省略圖示)連結於後輪18。鏈條34繞掛於前鏈輪30與後鏈輪32上。曲柄臂24藉由施加於踏板26之人力驅動力而旋轉時，後輪18藉由前鏈輪30、鏈條34、及後鏈輪32而旋轉。

電瓶裝置22具備：電瓶36、及用於將電瓶36可裝卸地安裝於車架12上的電瓶固持器38。電瓶36包含1個或複數個電瓶室。電瓶36包含充電池而構成。電瓶36電性連接於驅動裝置40，而對驅動裝置40供給電力。

如第二圖所示，驅動裝置40具備：曲柄軸42、機殼44、行星齒輪機構46、第一馬達48、第二馬達50、扭力檢測裝置52、及單向離合器54。

於機殼44設置行星齒輪機構46、第一馬達48、及第二馬達50。行星齒輪機構46、第一馬達48、及第二馬達50收容於機殼44內部。機殼44可旋轉地支撐曲柄軸42。曲柄軸42貫穿機殼44而設。在曲柄軸42之兩端部安裝曲柄臂24(參照第一圖)。

機殼44具備：在曲柄軸42之軸向離開的位置分別支撐曲柄軸42之1對側壁44B、44C；連結側壁44B、44C，並包圍曲柄軸42周圍之外周 部44A；及安裝部44D。側壁44B經由軸承45A可旋轉地支撐曲柄軸42。一方側壁44B與外周部44A係一體形成，不過亦可可裝卸地連結。另一方側壁44B亦可與外周部44A可裝卸地設置。

安裝部44D從藉由1對側壁44B、44C與外周部44A而構成之機殼44本體，延伸至機殼44內部之第一馬達48的外周部72A側。安裝部44D設於一方側壁44B。安裝部44D具有圓筒形狀，以包圍第一馬達48之外周部72A的一部分之方式而與曲柄軸42同軸配置。安裝部44D係與一方側壁44B一體形成，不過，亦可以另外構成，並藉由螺栓等連結構件而固定於一方側壁44B。安裝部44D亦可一體或另外設於外周部44A，而非側壁44B。安裝部44D亦可並非圓筒形狀，並在第一馬達48之外周部周圍，於周方向隔以指定間隔設置複數個。此時，安裝部44D宜設於以曲柄軸42之旋轉軸為中心而對稱的位置。

行星齒輪機構46具備：傳達體之恆星齒輪56、即是將旋轉輸出到外部之輸出體的環形齒輪58、複數個行星齒輪60、複數個行星銷62、以及即是輸入曲柄軸42之旋轉的輸入體之載體64。

恆星齒輪56在曲柄軸42周圍與曲柄軸42同軸配置。

環形齒輪58比恆星齒輪56配置於曲柄軸42之徑向外側。環形齒輪58在曲柄軸42周圍與曲柄軸42同軸配置。因而，環形齒輪58在恆星齒輪56周圍與恆星齒輪56同軸配置。環形齒輪58上連接可安裝前鏈輪30之輸出部66。 輸出部66之一端收容於機殼44內部，另一端從機殼44露出。在輸出部66從機殼44露出之部分的內周旋入螺栓B。前鏈輪30藉由花鍵在輸出部66之周方向不能旋轉地支撐。前鏈輪30藉由螺栓B軸方向不能移動地安裝於輸出部 66。輸出部66之外周部經由軸承45B可旋轉地支撐於機殼44的側壁44C。曲柄軸42藉由經由軸承45C可旋轉地支撐於輸出部66，而間接支撐於側壁44C。另外，環形齒輪58與輸出部66亦可一體形成。

複數個行星齒輪60配置於恆星齒輪56與環形齒輪58之間。各行星齒輪60具備大徑部60A及小徑部60B。大徑部60A之外周齒輪配置於與恆星齒輪56外周相對的部分，並與恆星齒輪56嚙合。小徑部60B之外周齒輪配置於與環形齒輪58內周相對之部分，並與環形齒輪58嚙合。此處係使用具有大徑部60A及小徑部60B之行星齒輪60，不過，亦可係以一般單一齒輪構成之行星齒輪。

複數個行星銷62分別軸向貫穿行星齒輪60。各行星銷62可旋轉地支撐各行星齒輪60。各行星銷62之兩端部藉由載體64可旋轉地支撐。

載體64在曲柄軸42周圍與曲柄軸42同軸配置。載體64經由複數個行星銷62可旋轉地支撐複數個行星齒輪60。因而，複數個行星齒輪60在恆星齒輪56與環形齒輪58之間，於恆星齒輪56周圍公轉。另外，各行星銷62之兩端部藉由載體64可旋轉地支撐時，各行星銷62亦可不能旋轉地支撐於各行星齒輪60。又，各行星銷62可旋轉地支撐行星齒輪60時，各行星銷62之兩端部亦可藉由載體64不能旋轉地支撐。

載體64具備：支撐複數個行星銷62之一端部的第一載體64A；及支撐複數個行星銷62之另一端部的第二載體64B。第一載體64A與行星齒輪60中之小徑部60B側的端部相對。第二載體64B與行星齒輪60中之大徑部60A側的端部相對。第一載體64A與第二載體64B連結而一體地旋轉。第一載體64A與第二載體64B亦可一體形成。

第一載體64A之內周與曲柄軸42例如藉由花鍵嵌合或壓入等而連接。載體64與曲柄軸42一體地旋轉。曲柄軸42之旋轉輸入載體64。

第一馬達48在曲柄軸42周圍與曲柄軸42同軸配置。第一馬達48與恆星齒輪56同軸配置。第一馬達48在曲柄軸42之軸方向配置於與行星齒輪機構46相鄰的位置。第一馬達48在曲柄軸42之軸方向，配置於比行星齒輪機構46遠離前鏈輪30之側。

第一馬達48係內轉子式馬達，且具備：支撐於機殼44之定子68；配置於定子68內部之轉子70；及收容定子68及轉子70之馬達機殼72。在轉子70內周插入與第一馬達48之輸出軸一體形成的恆星齒輪56之中間部。恆星齒輪56之一方端部從第一馬達48露出。恆星齒輪56花鍵嵌合或壓入轉子70。因而，轉子70及恆星齒輪56對曲柄軸42一體地旋轉。亦即，第一馬達48對恆星齒輪56傳達扭力，來控制恆星齒輪56之旋轉。恆星齒輪56藉由第一馬達48之驅動來控制載體64與環形齒輪58之旋轉比。另外，亦可一體地形成恆星齒輪56及轉子70。

馬達機殼72具備：圓筒形狀之外周部72A；及從外周部72A之軸向兩端部延伸至徑向內側的圓盤形狀之側壁部72B。在外周部72A之內周部不能旋轉地支撐定子68。定子68亦可支撐於側壁部72B。側壁部72B中央之孔72C經由軸承45D可旋轉地支撐於恆星齒輪56的外周。

第二馬達50之中心軸配置於在曲柄軸42的徑方向離曲柄軸42遠之處。第二馬達50之輸出齒輪50A與形成於第二載體64B外周的齒輪64C嚙合。第二馬達50經由齒輪64C傳達扭力至載體64。另外，亦可在第二馬達50的旋轉軸與載體64之間的動力傳達路徑上，設置將第二馬達50之旋 轉傳達至載體64，且將曲柄軸42在一方旋轉時不將載體64之旋轉傳達至第二馬達50的單向離合器。

扭力檢測裝置52具備：支撐第一馬達48之支撐體74；及安裝於支撐體74之感測器76。扭力檢測裝置52構成所謂負荷元(load cell)。支撐體74係應變體(distortion generating element)。感測器76係檢測支撐體74之應變的應變感測器。感測器76藉由應變儀(strain gauge)或半導體應變感測器構成。支撐體74支撐第一馬達48旋轉軸周圍之外周部44A。

支撐體74具備：與曲柄軸42同軸之圓筒部分74A；從圓筒部分74A之軸向一端突出於徑向外方的第一連接部分74B；及從圓筒部分74A之軸向另一端延伸至徑向內方的第二連接部分74C。

圓筒部分74A及第二連接部分74C對應於馬達機殼72的外形。圓筒部分74A覆蓋馬達機殼72之外周部72A。第二連接部分74C覆蓋馬達機殼72之一方側壁部72B。亦即，馬達機殼72嵌入支撐體74。圓筒部分74A及第二連接部分74C藉由壓入、膠接或螺栓等固定構件而固定於馬達機殼72。

第一連接部分74B從馬達機殼72之外周部72A突出於第一馬達48的徑向外方。第一連接部分74B之外方端部不能旋轉地安裝於機殼44的安裝部44D。第一連接部分74B之外方端部固定設於安裝部44D。因而，支撐體74固定設於機殼44。支撐體74藉由膠接或螺栓等固定構件而固定於安裝部44D。第二連接部分74C從馬達機殼72之外周部72A延伸至第一馬達48的旋轉軸附近。

感測器76設於支撐體74中的第一連接部分74B。感測器76依 支撐體74之應變量輸出信號。支撐體74之應變量與施加於支撐體74之力相關。因而，感測器76依施加於支撐體74之力輸出信號。

如第三圖所示，單向離合器54係輥離合器。單向離合器54具備：外輪78、內輪80、及配置於外輪78與內輪80之間的轉動體82。另外，單向離合器54亦可藉由爪式離合器構成。

單向離合器54之一部分的外輪78安裝於支撐體74之第二連接部分74C的內周部。外輪78例如藉由壓入或花鍵嵌合而不能旋轉地支撐於第二連接部分74C。單向離合器54之一部分的內輪80設於恆星齒輪56的端部外周部。內輪80例如藉由壓入或花鍵嵌合不能旋轉地支撐於恆星齒輪56。轉動體82形成於外輪78之內周面、及內輪80外周面中的至少一方，並配置於隨著朝向周方向的一方而變深的溝(省略圖示)。另外，亦可將外輪78與第二連接部分74C一體形成。又，亦可將內輪80與恆星齒輪56或轉子70一體形成。

第二圖所示之單向離合器54容許恆星齒輪56對機殼44及支撐體74向一個方向旋轉，而管制對機殼44及支撐體74向其他方向旋轉。具體而言，容許恆星齒輪56對支撐體74在與自行車10(參照第一圖)前進時之曲柄軸42的旋轉方向相反方向(以下稱「反轉方向」)旋轉，而管制恆星齒輪56對支撐體74在自行車10(參照第一圖)前進時之曲柄軸42的旋轉方向(以下稱「正轉方向」)旋轉。換言之，恆星齒輪56對支撐體74無法在正轉方向旋轉。未供給電力至第一馬達48時，輸入曲柄軸42之正轉方向的旋轉時，由於恆星齒輪56藉由單向離合器54管制旋轉，因此曲柄軸42之正轉方向的旋轉藉由行星齒輪機構46加速而傳達至輸出部66。

驅動裝置40具備控制部84。控制部84設於機殼44。控制部84收容於機殼44內部。控制部84與感測器76、第一馬達48、及第二馬達50，經由無圖示之信號線電性連接於控制部84。

控制部84包含：驅動第一馬達48之驅動電路；及驅動第二馬達50之驅動電路。控制部84使用從電瓶36(參照第一圖)供給之電力驅動第一馬達48及第二馬達50。控制部84依據從感測器76輸入之信號控制第一馬達48及第二馬達50中的至少一方。

控制部84中記憶有顯示藉由事先實驗等獲得之感測器76的輸出與輸入曲柄軸42之人力驅動力的關係圖表及計算式中之至少一方。控制部84藉由依據該圖表及計算式中之至少一方來控制第一馬達48及第二馬達50中的至少一方，而產生輔助人力驅動力之輔助力。

又，控制部84當從無圖示之操作裝置輸入有用於變更輔助力的操作信號時，係以第二馬達50對人力驅動力之輸出變大的方式控制第二馬達50。又，控制部84當輸入有用於變更行星齒輪機構46之變速比γ的操作信號時，係以輸出部66之旋轉對曲柄軸42的旋轉比率為指定之變速比γ的方式控制第一馬達48。另外，行星齒輪機構46之變速比γ係對輸入行星齒輪機構46之轉數而從行星齒輪機構46所輸出的轉數。操作信號亦可藉由有線或無線之任何一種方式輸入控制部84。

控制部84藉由驅動第一馬達48而傳達反轉方向之扭力至恆星齒輪56。藉此，如第四圖所示，恆星齒輪56之旋轉使在恆星齒輪56周圍旋轉之行星齒輪60的自轉速度加速。因而，環形齒輪58之旋轉速度亦變大，變速比γ變大。變速比γ依恆星齒輪56之旋轉速度而無階段性變更。另外，控 制部84亦可以階段性變更變速比γ，亦即恆星齒輪56之旋轉速度的方式來控制。又，藉由無線或有線連接控制部84與外部裝置，亦可使用外部裝置變更變速比γ之階段數及大小。外部裝置例如係週期電腦或個人電腦。

第二圖所示之控制部84停止向第一馬達48供給電力時，第一馬達48之驅動停止。因為在恆星齒輪56與支撐體74之間設有單向離合器54，所以管制恆星齒輪56對支撐體74之旋轉。因而，當控制部84停止向第一馬達48供給電力時，變速比γ維持在依行星齒輪機構46之各元件的齒輪數之變速比γ。行星齒輪機構46之載體64發揮輸入部之功能，環形齒輪58連接於輸出部66。因而，當恆星齒輪56不對機殼44旋轉時，輸入行星齒輪機構46之旋轉被增速而輸出。因而，控制部84停止向第一馬達48供給電力時之變速比γ大於1，例如大於1.2。第一馬達48宜在1~3.0之範圍內變更變速比γ。

控制部84藉由驅動第二馬達50而傳達正轉方向之扭力至載體64。藉此，從曲柄軸42輸入之扭力加上輔助力而從行星齒輪機構46輸出。

說明扭力檢測裝置52之作用。

輸入曲柄軸42之人力驅動力、與第二馬達50的扭力傳達至載體64。輸入載體64之旋轉傳達至行星齒輪60。此時，恆星齒輪56上從行星齒輪60在與行星齒輪60自轉方向相反之旋轉方向上產生反作用力。

第一馬達48驅動時，第一馬達48附加藉由來自行星齒輪60之力所產生的恆星齒輪56之反作用力，來控制恆星齒輪56之旋轉速度。亦即，將恆星齒輪56之反作用力傳達至第一馬達48的轉子70。因而，在安裝於第一馬達48之馬達機殼72與機殼44的支撐體74上，因傳達至轉子70之恆星齒輪56上產生的反作用力大小而產生微小的應變。因而，第一馬達48驅 動時，感測器76將輸入曲柄軸42之人力驅動力、及依第二馬達50扭力之信號輸出至控制部84。

第一馬達48未驅動時，藉由來自行星齒輪60之力而在恆星齒輪56上產生向反轉方向的反作用力。單向離合器54管制恆星齒輪56對機殼44在反轉方向旋轉。因而，在安裝於單向離合器54與機殼44之支撐體74上，依恆星齒輪56產生之反作用力大小而產生微小的應變。因而，第一馬達48未驅動時，感測器76將依輸入曲柄軸42之人力驅動力及第二馬達50的扭力之信號輸出至控制部84。

另外，控制部84於第二馬達50驅動時，藉由從依據感測器76之輸出所算出的扭力減去第二馬達50之扭力，亦可運算施加於曲柄軸42之人力驅動力。第二馬達50之扭力可使用供給至第二馬達50之電流量、電流量之指令值、或檢測第二馬達50扭力之感測器的輸出來運算。

驅動裝置40獲得以下效果。

(1)驅動裝置40具備：支撐第一馬達48之支撐體74；及安裝於支撐體74上，依施加於支撐體74之力而輸出信號的感測器76。因而，第一馬達48驅動時，可使用感測器76之輸出，依據從恆星齒輪56施加於第一馬達48之力運算施加於曲柄軸42的扭力。亦即，可使用第一馬達48之電流量以外的方法檢測施加於曲柄軸42之扭力。

(2)支撐體74與機殼44分開形成，並安裝於機殼44上。因而，與一體形成支撐體74與機殼44時比較，支撐體74之材料及形狀的自由度提高。

(3)驅動裝置40具備管制恆星齒輪56向其他方向旋轉之單 向離合器54。因而，停止對第一馬達48供給電力時，亦可適切從環形齒輪58輸出旋轉。因而，與藉由第一馬達48停止恆星齒輪56對機殼44之旋轉的構成比較，有助於省電力化。

(4)單向離合器54之一部分設於支撐體74上。因而，第一馬達48停止時，亦可使用感測器76之輸出，依據施加於恆星齒輪56之力運算施加於曲柄軸42的扭力。

<變形例>

可採用用於自行車之驅動裝置的具體形態不限定於上述實施形態所例示的形態。用於自行車之驅動裝置可採用與上述實施形態不同的各種形態。以下所示之上述實施形態的變形例係可採用用於自行車之驅動裝置的各種形態之一例。

亦可將支撐體74與機殼44一體形成。例如第五圖所示，支撐體44E具備：第一連接部分44F、圓筒部分44G、及第二連接部分44H。第一連接部分44F從安裝部44D之第一馬達48側的端部連接，並從安裝部44D朝向徑向內方。圓筒部分44G與第一連接部分44F連接而覆蓋外周部72A。第二連接部分44H與圓筒部分44G連接而朝向徑向內方。在第二連接部分44H之內周面設有單向離合器54。

亦可省略支撐體74之圓筒部分74A。此時，支撐體74亦可形成第一連接部分74B及第二連接部分74C連續之圓盤形狀，而不覆蓋馬達機殼72之外周部72A。

亦可與馬達機殼72一體地形成支撐體74之圓筒部分74A及第二連接部分74C。此時，亦可在馬達機殼72與恆星齒輪56之間設置單向離 合器54。

亦可將第一馬達48如第六圖所示地，將第一馬達48之中心軸配置於曲柄軸42的徑向外側。此時，支撐體74亦可安裝於馬達機殼72與機殼44之外周部44A的內周。又，此時亦可將單向離合器54設於第一馬達48的旋轉軸與機殼44之間。又，亦可將單向離合器54設於機殼44與恆星齒輪56之間。

如第六圖所示，亦可將第二馬達50在曲柄軸42周圍與曲柄軸42同軸配置。此時，亦可在載體64上形成內齒輪64D，而與第二馬達50之輸出齒輪50A嚙合。

亦可將第一馬達48及第二馬達50中之至少一方設於機殼44的外部。

亦可將第二馬達50連接於環形齒輪58，而傳達扭力至環形齒輪58。

控制部84亦可使第一馬達48在正轉方向驅動。此時，不設置單向離合器54。第一馬達48使恆星齒輪56在正轉方向旋轉時，變速比γ變小。亦可藉由增大第一馬達48之旋轉速度，而使變速比γ小於1。

亦可在曲柄軸42與載體64之間，或環形齒輪58與前鏈輪30之間設置減速機構。此時，亦可藉由減速機構使變速比γ小於1。該減速機構亦可藉由至少2片以上齒輪來實現，亦可藉由行星齒輪機構來實現。

亦可將安裝部44D設於恆星齒輪56與曲柄軸42之間。又，亦可省略安裝部44D，而將支撐體74之第一連接部分74B安裝於外周部44A或側壁44B。

亦可將第一馬達48形成將轉子70配置於定子68周圍的外轉 子型馬達。

亦可將恆星齒輪56與第一馬達48之輸出軸分開構成，並藉由花鍵嵌合等連接恆星齒輪56與第一馬達48的輸出軸。此時，在第一馬達48之輸出軸上施加產生於恆星齒輪56的反作用力。因而，亦可在第一馬達48的輸出軸與支撐體74之間安裝單向離合器54。

亦可將單向離合器54設於轉子70與安裝部44D之間。又，亦可將單向離合器54設於機殼44之安裝部44D以外的部分與轉子70之間。

亦可省略單向離合器54。此時，管制恆星齒輪56對機殼44之旋轉時，係藉由控制成第一馬達48不旋轉，而維持恆星齒輪56對機殼44之旋轉相位。

亦可將單向離合器54設於載體64與環形齒輪58之間，或是曲柄軸42與輸出部66之間。單向離合器54容許輸出部66及環形齒輪58對曲柄軸42及載體64向正轉方向旋轉。亦即，輸出部66及環形齒輪58比曲柄軸42及載體64快速旋轉時，容許輸出部66及環形齒輪58、與曲柄軸42及載體64之相對旋轉。單向離合器54管制輸出部66及環形齒輪58對曲柄軸42及載體64向反轉方向旋轉。亦即，輸出部66及環形齒輪58向正轉方向之旋轉速度等於曲柄軸42及載體64的旋轉速度時，連結輸出部66及環形齒輪58、與曲柄軸42及載體64而一體旋轉。因而，例如停止對第一馬達48供給電力而變速比γ為1時，載體64與環形齒輪58藉由單向離合器54之功能而在正轉方向一體旋轉。因而，即使停止對第一馬達48供給電力時，仍可將曲柄軸42之旋轉傳達至前鏈輪30。另外，該變形例中，亦可不在支撐體74上安裝單向離合器54。

亦可如第七圖所示地變更驅動裝置40。該驅動裝置40之行星齒輪機構46將曲柄軸42的旋轉輸入輸入體之環形齒輪58，並將輸出體之載體64的旋轉輸出至前鏈輪30。傳達體之恆星齒輪56可對機殼44旋轉。第二馬達50連接於環形齒輪58或載體64，而將第二馬達50之扭力傳達至環形齒輪58或載體64。第一馬達48連接於恆星齒輪56，傳達扭力至恆星齒輪56來控制恆星齒輪56的旋轉。支撐體74安裝於第一馬達48與機殼44。行星齒輪機構46管制恆星齒輪56對機殼44之旋轉時，行星齒輪機構46之變速比γ小於1。因而，藉由在反轉方向驅動第一馬達48，可在小於1之範圍及大於1的範圍無階段地變更變速比γ。單向離合器54設於支撐體74與第一馬達48的旋轉軸之間。另外，亦可採用藉由在正轉方向驅動第一馬達48，可進一步縮小變速比γ的構成。

亦可如第八圖所示地變更驅動裝置40。該驅動裝置40之行星齒輪機構46將曲柄軸42的旋轉輸入輸入體之載體64，並將輸出體之恆星齒輪56的旋轉輸出至前鏈輪30。傳達體之環形齒輪58可對機殼44旋轉。第二馬達50連接於載體64或恆星齒輪56，而將第二馬達50之扭力傳達至載體64或恆星齒輪56。第一馬達48連接於環形齒輪58，傳達扭力至環形齒輪58，來控制環形齒輪58之旋轉。支撐體74安裝於第一馬達48與機殼44。行星齒輪機構46管制環形齒輪58對機殼44之旋轉時，行星齒輪機構46之變速比γ小於1。因而，藉由在反轉方向驅動第一馬達48，可在小於1之範圍及大於1的範圍無階段地變更變速比γ。單向離合器54設於支撐體74與第一馬達的旋轉軸之間。另外，亦可採用藉由在正轉方向驅動第一馬達48可進一步縮小變速比γ的構成。

亦可如第九圖所示地變更驅動裝置40。該驅動裝置40之行星齒輪機構46將曲柄軸42的旋轉輸入輸入體之恆星齒輪56，並將輸出體之載體64的旋轉輸出至前鏈輪30。傳達體之環形齒輪58可對機殼44旋轉。第二馬達50連接於恆星齒輪56或載體64，而將第二馬達50之扭力傳達至恆星齒輪56或載體64。第一馬達48連接於環形齒輪58，傳達扭力至環形齒輪58，來控制環形齒輪58之旋轉。支撐體74安裝於第一馬達48與機殼44。行星齒輪機構46管制環形齒輪58對機殼44之旋轉時，行星齒輪機構46之變速比γ小於1。因而，藉由在正轉方向驅動第一馬達48，可在小於1之範圍及大於1的範圍無階段地變更變速比γ。單向離合器54設於支撐體74與第一馬達48的旋轉軸之間。另外，亦可採用藉由在反轉方向驅動第一馬達48可進一步縮小變速比γ的構成。

亦可如第十圖所示地變更驅動裝置40。該驅動裝置40之行星齒輪機構46將曲柄軸42的旋轉輸入輸入體之環形齒輪58，並將輸出體之恆星齒輪56的旋轉輸出至前鏈輪30。傳達體之載體64可對機殼44旋轉。第二馬達50連接於環形齒輪58或恆星齒輪56，而將第二馬達50之扭力傳達至環形齒輪58或恆星齒輪56。第一馬達48連接於載體64，而傳達扭力至載體64，來控制載體64之旋轉。支撐體74安裝於第一馬達48與機殼44。行星齒輪機構46管制載體64對機殼44之旋轉時，環形齒輪58之旋轉方向與恆星齒輪56的旋轉方向不同。因而，在恆星齒輪56與前鏈輪30之間配置有變換旋轉方向之傳達齒輪88。藉由傳達齒輪88、恆星齒輪56、及前鏈輪30構成行星齒輪機構。此時，傳達齒輪88發揮行星齒輪之功能，恆星齒輪56發揮恆星齒輪之功能，前鏈輪30發揮環形齒輪之功能。藉由將支撐傳達齒輪88之載體 固定於機殼上，可使恆星齒輪56之旋轉方向與前鏈輪30的旋轉方向顛倒。另外，傳達齒輪88亦可配置於曲柄軸42與環形齒輪58之間。單向離合器54設於支撐體74與第一馬達48的旋轉軸之間。

亦可如第十一圖所示地變更驅動裝置40。該驅動裝置40之行星齒輪機構46將曲柄軸42的旋轉輸入輸入體之恆星齒輪56，並將輸出體之環形齒輪58的旋轉輸出至前鏈輪30。傳達體之載體64可對機殼44旋轉。第二馬達50連接於恆星齒輪56，而將第二馬達50之扭力傳達至恆星齒輪56。第一馬達48連接於載體64，而傳達扭力至載體64，來控制載體64之旋轉。支撐體74安裝於第一馬達48與機殼44。行星齒輪機構46管制載體64對機殼44之旋轉時，恆星齒輪56之旋轉方向與環形齒輪58的旋轉方向不同。因而，在環形齒輪58與前鏈輪30之間配置有變換旋轉方向之傳達齒輪88。藉由傳達齒輪88、恆星齒輪56、及前鏈輪30構成行星齒輪機構。此時，傳達齒輪88發揮行星齒輪之功能，環形齒輪58發揮恆星齒輪之功能，前鏈輪30發揮環形齒輪之功能。藉由將支撐傳達齒輪88之載體固定於機殼上，可使恆星齒輪56之旋轉方向與前鏈輪30的旋轉方向顛倒。另外，傳達齒輪88亦可配置於曲柄軸42與恆星齒輪56之間。單向離合器54設於支撐體74與第一馬達48的旋轉軸之間。

亦可將感測器76安裝於圓筒部分74A或第二連接部分74C。

如第十二圖所示，亦可將單向離合器54之一部分設於機殼44。此時，亦可藉由感測器76檢測第一馬達48驅動時施加於曲柄軸42之力。

亦可從驅動裝置40省略曲柄軸42，而安裝與驅動裝置40分開之曲柄軸。

亦可省略第二馬達50。

亦可省略控制部84。此時，亦可輸出感測器76之信號至驅動裝置40外部的控制裝置之控制部。

控制部84亦可使用供給至第一馬達48之電流量來運算施加於曲柄軸42的扭力。此時，控制部84亦可使用利用電流量所運算之施加於曲柄軸42的扭力，修正依感測器76之輸出所運算的施加於曲柄軸42之扭力。又，控制部84亦可比較依感測器76之輸出所運算的施加於曲柄軸42之扭力與使用電流量所運算之施加於曲柄軸42的扭力，依據至少一方來控制第一馬達48及第二馬達50中的至少一方。

30‧‧‧前鏈輪

40‧‧‧驅動裝置

42‧‧‧曲柄軸

44‧‧‧機殼

44A‧‧‧外周部

44B、44C‧‧‧側壁

44D‧‧‧安裝部

45A‧‧‧軸承

45B‧‧‧軸承

45C‧‧‧軸承

45D‧‧‧軸承

46‧‧‧行星齒輪機構

48‧‧‧第一馬達

50‧‧‧第二馬達

50A‧‧‧輸出齒輪

52‧‧‧扭力檢測裝置

54‧‧‧單向離合器

56‧‧‧恆星齒輪(傳達體)

58‧‧‧環形齒輪(輸出體)

60‧‧‧行星齒輪

60A‧‧‧大徑部

60B‧‧‧小徑部

62‧‧‧行星銷

64‧‧‧載體(輸入體)

64A‧‧‧第一載體

64B‧‧‧第二載體

64C‧‧‧齒輪

66‧‧‧輸出部

68‧‧‧定子

70‧‧‧轉子

72‧‧‧馬達機殼

72A‧‧‧外周部

72B‧‧‧側壁部

72C‧‧‧孔

74‧‧‧支撐體

74A‧‧‧圓筒部分

74B‧‧‧第一連接部分

74C‧‧‧第二連接部分

76‧‧‧感測器

84‧‧‧控制部

B‧‧‧螺栓

Claims (22)

1. 一種用於自行車之驅動裝置，其具備：變速機構，其係具備行星齒輪機，該行星齒輪機包含：輸入體，其係輸入曲柄軸之旋轉；輸出體，其係將旋轉輸出到外部；及傳達體，其係用於控制前述輸入體與前述輸出體之旋轉比；第一馬達，其係控制前述傳達體之旋轉；支撐體，其係支撐前述第一馬達；及感測器，其係安裝於前述支撐體，依施加於前述支撐體之力而輸出信號。
2. 如申請專利範圍第1項的用於自行車之驅動裝置，進一步具備機殼，其係設置有前述第一馬達、與前述變速機構，前述支撐體固定而設於機殼。
3. 如申請專利範圍第2項的用於自行車之驅動裝置，其中前述支撐體與前述機殼一體形成。
4. 如申請專利範圍第2項或第3項的用於自行車之驅動裝置，進一步具備單向離合器，其係容許前述傳達體對前述機殼向一個方向旋轉，而且管制前述傳達體對前述機殼向其他方向旋轉。
5. 如申請專利範圍第4項的用於自行車之驅動裝置，其中前述單向離合器之一部分設於前述支撐體。
6. 如申請專利範圍第4項的用於自行車之驅動裝置，其中前述單向離合器之一部分設於前述機殼。
7. 如申請專利範圍第1項至第6項中任一項的用於自行車之驅動裝置， 其中前述支撐體支撐前述第一馬達之旋轉軸周圍的外周部。
8. 如申請專利範圍第7項的用於自行車之驅動裝置，其中前述支撐體具備第一連接部分，其係從前述第一馬達之前述外周部突出於前述第一馬達的徑向外方。
9. 如引用申請專利範圍第2項之申請專利範圍第8項的用於自行車之驅動裝置，其中前述機殼具備安裝部，其係延伸於前述第一馬達之前述外周部側，前述第一連接部分安裝於前述安裝部。
10. 如申請專利範圍第8項或第9項的用於自行車之驅動裝置，其中前述感測器設於前述第一連接部分。
11. 如引用申請專利範圍第5項之申請專利範圍第7項至第10項中任一項的用於自行車之驅動裝置，其中前述支撐體具備第二連接部分，其係從前述第一馬達之前述外周部延伸於前述第一馬達的徑向內方，並在前述第二連接部分安裝前述單向離合器。
12. 如申請專利範圍第1項至第11項中任一項的用於自行車之驅動裝置，其中前述第一馬達與前述傳達體同軸配置。
13. 如申請專利範圍第1項至第12項中任一項的用於自行車之驅動裝置，其中前述輸入體係環形齒輪，前述輸出體係載體，前述傳達體係恆星齒輪。
14. 如申請專利範圍第1項至第13項中任一項的用於自行車之驅動裝置，其中前述輸入體、前述輸出體、及前述傳達體在前述曲柄軸周圍與前 述曲柄軸同軸配置。
15. 如申請專利範圍第1項至第14項中任一項的用於自行車之驅動裝置，其中前述第一馬達在前述曲柄軸周圍與前述曲柄軸同軸配置。
16. 如申請專利範圍第1項至第15項中任一項的用於自行車之驅動裝置，其中前述傳達體與前述第一馬達之輸出軸一體形成。
17. 如申請專利範圍第1項至第16項中任一項的用於自行車之驅動裝置，進一步具備輸出部，其係與前述輸出體連接，且可安裝前鏈輪。
18. 如申請專利範圍第1項至第17項中任一項的用於自行車之驅動裝置，進一步具備前述曲柄軸。
19. 如申請專利範圍第1項至第18項中任一項的用於自行車之驅動裝置，進一步具備第二馬達，其係傳達扭力至前述輸出體或前述輸入體。
20. 如申請專利範圍第19項的用於自行車之驅動裝置，其中前述第二馬達之中心軸係配置於在前述曲柄軸的徑方向離前述曲柄軸遠之處。
21. 如申請專利範圍第19項或第20項的用於自行車之驅動裝置，其具備控制部，其係依據前述感測器之輸出，控制前述第一馬達及前述第二馬達中之至少一方。
22. 如申請專利範圍第1項至第21項中任一項的用於自行車之驅動裝置，其中前述感測器係應變儀或半導體應變感測器。