TWI286986B - Electric driving device for bicycle - Google Patents

Description

1286986 (1) 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明，是有關驅動裝置，特別是，電動驅動可裝設 於自行車的動作機構之自行車用電動驅動裝置。 【先前技術】 最近，對於自行車的領域也使用利用電動馬達的各種 的電動驅動裝置。多採用例如，由電動進行自行車的變速 用的電動變速裝置或補助自行車的驅動力的補助驅動裝置 等的電動驅動裝置（例如，專利文獻1參照）。習知的電動 驅動裝置，是透過變速拉索來驅動自行車的前撥鏈器（動 作機構的一例），具備：可裝設於自行車的外殻構件、及 被收納於外殼構件內且具有供定位變速拉索用的馬達之定 位組件（電動驅動裝置的一例）、及與定位組件並列且被收 納於外殼構件且依據變速訊號控制定位組件之變速控制部 。在定位組件中，設有：電動馬達、及裝設於電動馬達的 輸出軸的先端的蝸桿齒輪、及嚙合於蝸桿齒輪的蝸輪及各 種的齒輪。在變速控制部中，與裝設於手把的排擋開關連 接，依據來自排擋開關的變速訊號移動變速拉索，使前撥 鏈器變速動作。 [專利文獻1]日本特開2004-909 15號公報 【發明內容】 (本發明所欲解決的課題） -4- (2) 1286986 ft目II述習知的結構中，動力是從蝸桿齒輪傳達至蝸輪 時’因爲蝸桿齒輪是傾斜成螺絲形狀，所以負荷作用於軸 . 方向。因此’馬達的輸出軸會朝遠離蝸輪的方向彎曲。對 於使用斜齒輪或平齒輪等的齒輪的嚙合由也同樣。如此馬 達的輸出軸朝遠離蝸輪的方向彎曲的話，就有可能產生蝸 桿齒輪被鎖定或齒輪齒摩耗的問題。 本發明的課題’是對於使用齒輪的自行車用電動驅動 .機構’儘可能地抑制動力傳達時的電動馬達的輸出軸的彎 曲。 (用以解決課題的手段） 發明1的自行車用電動驅動裝置，是電動驅動可裝設 於自行車的動作機構的裝置，其是具備··具有輸出軸的電 動馬達、及驅動部、及移動防止部；前述驅動部，具有被 裝設於前述輸出軸並與驅動齒輪及前述驅動齒輪嚙合的從 動齒輪，並由前述電動馬達的驅動力來驅動前述動作機構 :前述移動防止部，具有與前述輸出軸直接或間接地接觸 的接觸部，供防止前述輸出軸對於前述驅動部移動用。 在此電動驅動裝置中，電動馬達旋轉的話，其旋轉會 從驅動齒輪傳達至從動齒輪，使驅動部驅動動作機構。此 動力傳達時在移動防止部中，接觸部是與輸出軸直接或是 間接地接觸來防止輸出軸對於驅動部移動。在此，因爲設 置具有與輸出軸接觸的接觸部之移動防止部使輸出軸不會 寸於驅動部移動，所以驅動齒輪即使遠離驅動部，也可將 -5- (5) 1286986 ® _化時，即使從輸出側有力量作用，仍可維持變化的位 置。 (發明之效果） 依據本發明，因爲設置具有與輸出軸接觸的接觸部的 移動防止部使輸出軸不會對於驅動部移動，所以驅動齒輪 即使遠離驅動部也可將其抑制。因此，可以儘可能地抑制 ®動馬達的輸出軸的朝遠離驅動部的方向的彎曲。 【實施方式】 第1圖，是採用本發明的一實施例的自行車4的側面圖 。自行車4，具備習知的車架6，具有：熔接配管形成鑽石 構造的車架體8、及裝設於車架體8前部的前叉12。前叉12 ’是朝傾斜的軸周圍可轉動自如地朝車架體8的前部安裝 。且，在前叉12的上部，安裝有手把組裝體16。在車架體 8的中央上部，安裝有鞍座18。在車架體8的下部，安裝有 驅動機構20。在前叉12的下部，可旋轉自如地安裝有前輪 24。且，後輪28，是可旋轉自如地安裝於車架體8的後部 。前制動器機構32是供制動前輪24使用。且，後制動器機 構36是供制動後輪28使用。 驅動機構20，是具備：可旋轉地安裝於車架體8的底 托架的踏板曲柄組裝體40、及具有安裝於車架體8的前撥 鏈器46及安裝於踏板曲柄組裝體40右側的複數（例如2枚） 鏈輪48的前變速機44、及具有朝車架體8的後部安裝的後 1286986 • (6) 撥鏈器（動作機構的一例）5 2及安裝於後輪28的複數（例如8 • 〜1〇枚的）後鏈輪54的後變速機50。前撥鏈器46，是將鏈 • 條6 0擇一地嚙合於複數前鏈輪4 8的任一個。且，後撥鏈器 52，是將鏈條60擇一地嚙合於複數後鏈輪54的任一個。 手把組裝體1 6，是具備：安裝於前叉1 2的頂部的車把 立管64、及朝車把立管64的上部安裝的下彎型手把66。在 手把6 6的彎曲部分的上部的相面對的兩側安裝有制動器操 φ 作桿7 0 (只有圖示右側的制動器操作桿）。左側的制動器操 作桿7 0是供透過鮑登（B 〇 w d e II)型的制動器拉索7 4操作後制 動器機構36用。且，右側的制動器操作桿70是供透過鮑登 (Bowden)型的制動器拉索72操作前制動器機構32用。在右 側（或是左側）的制動器操作桿70中，設有後變速開關（或 是前變速開關）270，後變速開關270(或是前變速開關）， 是透過安裝於手把66的中央部的顯示組件78手動變速後變 速機50(或是前變速機44)的結構。兩變速開關270，是例 • 如操作桿型的開關，藉由使昇檔操作及降檔操作朝不同方 向擺動操作而進行。顯示組件7 8，是由已知的方法，依據 從具備安裝於前叉12的簧片開關86及安裝於前輪24的磁鐵 88的前輪旋轉感測器透過電氣配線90輸入的訊號，顯示速 度或行走距離等的資訊。顯示組件78，是透過電氣配線84 與前撥鏈器46及後撥鏈器52連接。 如第2圖所示，後撥鏈器52，是具備：固定於車架體8 的後部8 a的底基構件1 0 0、及對於底基構件1 〇 〇朝與自行 車4離合的方向移動可能的移動機構130、及與移動機構 (7) 1286986 13 0連結的可動構件104、及與可動構件1〇4連結的導鏈件 108 〇 底基構件100 ’是具備：略圓筒狀的車架裝設部170、 及驅動器外殻（殻構件的一例）i 7 4。在驅動器外殼1 7 4的內 部’收納有後述變速驅動部（本發明的自行車用電動驅動 裝置的一例）212及變速控制電路216。車架裝設部170，是 具備螺絲裝設開口部178。底基構件1〇〇，是藉由貫通螺絲 裝設開口部1 7 8的車架裝設螺絲i 8 2可調整轉動位置地固定 於車架體8。 移動機構1 3 0，是具有：一端可擺動自如地連結於底 基構件100的第1連桿構件120、及在第1連桿構件120的外 側一端可擺動自如地連結於底基構件1〇〇的第2連桿構件 124。兩連桿構件120、124是配置成略平行。 可動構件1 04，是可擺動自如地連結於兩連桿構件1 20 、：124的另一端。可動構件1〇4，是可擺動自如地連結導鏈 件108。且，在可動構件104及導鏈件108之間，裝設有將 導鏈件108朝第2圖順時針推迫的例如由扭轉捲簧構成的無 圖示之推迫構件。 導鏈件108，是藉由與複數後鏈輪54中被選擇的一個 卡合，而可旋轉自如地支撐：在轉動中心的附近導引鏈條 60的導引帶輪118、及對於鏈條60附與張力的拉伸帶輪116 〇 驅動器外殼174，是如第2圖至第5圖所示，具備：在 內部具有驅動機構收納空間202(第3圖及第4圖）的外殼本 -10- (8) 1286986 體190、及藉由螺絲198安裝於外殼本體190的蓋194。蓋 194，是使水或是其他的污染物質不會侵入外殻本體190的 內部的方式，安裝於外殻本體190的底面較佳。外殻本體 190，是與車架裝設部i 70—體形成，在驅動機構收納空間 202收納有：變速驅動部212、及可變速控制變速驅動部 2 12的變速控制電路216。 變速驅動部212，是電動驅動可變速至複數變速段的 任一段的後撥鏈器52，具有：具有輸出軸206a的電動馬 達206、及具有裝設於輸出軸20 6 a (第5圖）的蝸桿齒輪（驅動 齒輪的一例）20 7及與蝸桿齒輪207嚙合的蝸輪（從動齒輪的 一例）208並由電動馬達206的驅動力驅動後撥鏈器52的減 速機構（驅動部的一例）210(第5圖）、及防止輸出軸206a對 於減速機構210移動用的移動防止部209。 電動馬達206，是靠近外殻本體190的一側配置。輸出 軸206a，是從電動馬達206的馬達本體206b突出配置，且 先端配置有移動防止部209，在移動防止部209及本體206b 之間配置有蝸桿齒輪207。在輸出軸206a的先端部，裝設 有接觸移動防止部209的軸承（例如滾珠軸承）222。 減速機構210，是具有：鍋桿齒輪207、蝸輪208、比 蝸輪208小徑的第1齒輪214、齒數比第1齒輪214多的第2齒 輪215、比第2齒輪2 15小徑的第3齒輪227、齒數比第3齒輪 227多的第4齒輪230，並供減速電動馬達206的旋轉用。蝸 輪208，是與第1齒輪214 —體形成。第1齒輪214及蝸輪208 ，是可旋轉自如地裝設於齒輪支撐構件220。嚙合於第1齒 -11 - 1286986 . (9) 輪214的第2齒輪215(第5圖）、及與第2齒輪215 —體形成的 . 第3齒輪227、及嚙合於第3齒輪227的第4齒輪230，也可旋 . 轉自如地支撐在齒輪支撐構件220。因此，藉由從外殼本 體190裝卸齒輪支撐構件220就可一體地裝卸減速機構210 。第4齒輪230，是與將電動馬達206的旋轉朝外殼本體190 的外部傳達用的驅動軸23 4連結。驅動軸234，是與第1連 桿構件120連結並擺動驅動第1連桿構件120。 φ 驅動軸234，是具有：嚙合於第4齒輪230的齒輪部 234a、及配置於齒輪部234a的兩端的軸部234b、234c、 及從軸部234c朝外殼本體190的外側延伸的連結軸部234d 。在此連結軸部234d的先端不可旋轉地連結有第1連桿構 件120。由此，使後撥鏈器52被電動驅動。在連結軸部v 234d的外周面.，形成被平面切除的錐面部234e，在第1連 桿構件120的一端，形成有卡合於錐面部234e的卡合孔 120a(第 2圖）。 # 移動防止部209，是爲了防止電動馬達206的輸出軸 20 6a朝遠離減速機構210的方向脫離而設置。移動防止部 209，是具有直接或是間接地接觸輸出軸206a的接觸部 224。接觸部224，是朝向與輸出軸206a的軸方向略垂直 的方向。在此實施例中，移動防止部209是透過軸承222與 輸出軸2 0 6 a間接地接觸。且，移動防止部2 0 9，是具有將 接觸部224朝與減速機構210離合的方向位置調整可能的位 置調整部226。位置調整部226，是具有螺合於外殼本體 190的調整螺絲228。在調整螺絲228的先端中，一體形成 -12- (10) 1286986 有接觸軸承222的接觸部224。調整螺絲228的頭部228a ’ 是露出於外殼本體190的外部配置’調整螺絲228，是可從 外殼本體1 9 0的外部調整接觸部224的位置。在此實施例中 ，調整螺絲228的進退方向’是與輸出軸206a的軸方向略 垂直的方向。 變速控制電路216，是具有：電路基板240、及裝設於 電路基板240的微電腦或記憶體等的各種的LSI或電阻或 電容器等的電氣元件。電路基板240，是覆蓋齒輪支撐構 件220的三面且沿著驅動機構收納空間202的內壁202a曲 折形成的合成樹脂製的具有可撓性的可撓性基板，在狹窄 的驅動機構收納空間202內與減速機構210—起輕小地被收 納。變速控制電路216，是例如藉由來自被設置於電氣配 線84的途中的電源組件94 (第1圖）所供給的電力而動作。 在電源組件94的內部，裝設有交換可能的一次電池或是二 次電池。將此電力一時儲存的大容量電容器等的蓄電元件 244是裝設於電路基板240。在電路基板240中，形成有供 驅動軸234通過用的通過孔240a，在通過孔240a的周圍， 形成供偵知驅動軸234的旋轉位置，即變速位置用的旋轉 位置偵知電路248。旋轉位置偵知電路248，是由同芯且半 徑及長度不同的4種圓弧狀電路24 8a〜248d所構成。且， 在驅動軸234的連結軸部234d中，透過絕緣墊圈252不可 旋轉地裝設金屬製的偵知片256。偵知片256，是具有在圓 弧狀電路248a〜248d由不同半徑位置接觸可能的4個接觸 片25 6a〜25 6d，藉由此接觸片256a〜25 6d選擇地導通4個 -13- (11) 1286986 圓弧狀電路248a〜248d，就可以偵知例如10階段的變速位 置。由此旋轉位置偵知電路248及偵知片25 6構成變速位置 感測器260。 變速控制電路216，是具有使用微電腦的變速控制部（ 無圖示）。在變速控制部中，依據從變速開關270輸出的昇 檔及降檔的變速訊號，控制變速驅動部212。 在這種結構的後撥鏈器52中，因爲電路基板240不是 平板狀的二次元（平面）配置，而是包圍變速驅動部21 2地 二次兀（_LL體）配置’所以讓具有電路基板240的變速控制 電路2 1 6可以效率地利用驅動器外殻1 74內部的驅動機構收 納空間202的空間。因此，即使配置控制用的微電腦等的 具有比較大的元件的變速控制部的電路基板240，也可將 具有電路基板240的變速控制電路216輕小地配置於驅動器 外殼174的內部，而可以達成後撥鏈器52的小型輕量化。 在這種結構的變速驅動部212，昇檔或是降檔時旋轉 電動馬達206的話，其旋轉會被減速傳達至：蝸桿齒輪207 、蝸輪208、第1齒輪214〜第4齒輪230，進一步傳達至驅 動軸234。而且，第1連桿構件120擺動使導鏈件108朝與車 架6離合的方向移動，將鏈條60擇一地嚙合於複數後鏈輪 54的任一個。在此旋轉傳達中，藉由負荷使蝸桿齒輪20 7 承受來自蝸輪208的軸方向的力量朝遠離蝸輪208的方向撓 曲。但是，因爲設置具有接觸輸出軸206a的接觸部224的 移動防止部209使輸出軸206a不會對於減速機構210移動 ，所以蝸桿齒輪207即使遠離減速機構210也可加以抑制。 -14- (12) 1286986 因此，能儘可能地抑制電動馬達206的輸出軸206a的朝遠 離減速機構210方向的彎曲。 且，因爲可以藉由調整螺絲228，調整接觸部224的與 減速機構210離合的方向的位置，所以可以由對應狀況的 最適合的條件防止輸出軸206a的移動。 (其他的實施例） • (a)在前述實施例中，雖揭示將設在作爲動作機構的 撥鏈器內的變速驅動部作爲電動驅動裝置的一例，但是本 發明不限定於此，透過撥鏈器及變速拉索連結的電動驅動 裝置也可以適用。且，動作機構不限定於後撥鏈器，電動 驅動電動前撥鏈器或懸吊組件或行走驅動裝置（行读用補 助動力裝置）等的動作機構的電動驅動裝置也可以適用本 發明。 (b)在前述實施例中，接觸部224雖直接接觸被裝設於 ©輸出軸206a的軸承222，但是如第7圖所示，接觸部224是 隔著軸承收納部23 2接觸軸承222也可以。在第7圖’軸承 收納部232，是在例如剖面爲矩形的內部收納有軸承222。 軸承收納部23 2的一面是沿著外殼本體190的驅動機構收納 空間202的內壁202a配置。此情況，接觸部224因爲不與 軸承222直接接觸，所以可以穩定防止輸出軸206a的移動 〇 (C)在前述實施例中，接觸部224雖是隔著軸承222與 輸出軸206a間接地接觸，但是如第8圖所示，接觸部324 -15- (13) 1286986 是直接接觸輸出軸206a也可以。在第8圖，移動防止部 309不具有位置調整部。移動防止部309是藉由固定螺絲 328固定於外殼本體190的內壁20 2a。移動防止部309，是 摩擦係數小的合成樹脂或金屬製’例如4氟化樹脂或青銅 製的塊體。於移動防止部309的先端設置與輸出軸206a的 外周面接觸的接觸部324。接觸部324，是具有與輸出軸 206a的外周面卡合的圓弧狀的接觸面。此情況，雖不進 行接觸部324的位置調整，但是由簡素的結構就可以防止 輸出軸206 a朝遠離減速機構210的方向移動。 (d)在前述實施例中，驅動齒輪雖例示蝸桿齒輪，蝸 輪雖例示從動齒輪，但驅動齒輪及從動齒輪只要是可傳達 旋轉的齒輪的話任何形態也可以。 【圖式簡單說明】 [第1圖]本發明的一實施例所採用的自行車的側面圖 〇 [第2圖]本發明的一實施例的電氣設備零件也就是電 動後撥鏈器的側面圖。 [第3圖]取下蓋的狀態的底基構件的側面圖。 [第4圖]被收納於驅動器外殼的馬達、驅動軸部及變 速控制電路的分解立體圖。 [第5圖]顯示取下了齒輪支撐構件的狀態的電動馬達 及減速機構的結構的側面圖。 [第6圖]顯示移動防止部的結構的剖面部分圖。 -16- (14) (14)1286986 [第7圖]其他實施例的相當於第6圖的圖。 [第8圖]其他實施例的相當於第7圖的圖。 【主要元件符號說明】 4 :自行車 6 :車架 8 :車架體 8 a ·後部 12 :前叉 1 6 :手把組裝體 18 :鞍座 20 :驅動機構 24 :前輪 28 :後輪 32 :前制動器機構 36 :後制動器機構 40 :踏板曲柄組裝體 44 :前變速機 46 :前撥鏈器 48 :前鏈輪 50 :後變速機 52 :後撥鏈器 5 4 :後鏈輪 60 :鏈條 -17- (15) (15)1286986 6 4 :車把立管 6 6 :下彎型手把 70 :制動器操作桿 72 :制動器拉索 74 :制動器拉索 7 8 :顯示組件 8 4 :電氣配線 86 :簧片開關 8 8 :磁鐵 9 0 :電氣配線 94 :電源組件 100 :底基構件 104 :可動構件 108 :導鏈件 1 1 6 :拉伸帶輪 118 :導引帶輪 120 :第1連桿構件 1 2 0 a :卡合孔 124 :第2連桿構件 130 :移動機構 170 :車架裝設部 174 :驅動器外殼 178 :螺絲裝設開口部 182 :車架裝設螺絲 -18- (16) (16)1286986 1 9 Ο :外殼本體 194 :蓋 1 9 8 :螺絲 202 :驅動機構收納空間 202a :內壁 2 0 6 :電動馬達 206a :輸出軸 206b:馬達本體 207 :蝸桿齒輪 208 :蝸輪 209 :移動防止部 210 :減速機構 2 1 2 :變速驅動部 2 1 4 :第1齒輪 215 :第2齒輪 2 1 6 :變速控制電路 220 :齒輪支撐構件 2 2 2 :軸承 224 :接觸部 226 :位置調整部 227 :第3齒輪 228 :調整螺絲 228a ：頭部 230 :第4齒輪 (17) 1286986 232 :軸承收納部 2 3 4 :驅動軸 234a :齒輪部 234a ：嚙合齒輪部 234b :軸部 234c :軸部 234d :連結軸部 > 234e :錐面部 240 :電路基板 2 4 0 a :通過孔 2 4 4 :蓄電元件 248 :旋轉位置偵知電路 248a〜248d :圓弧狀電路 252 :絕緣墊圈 25 6 :偵知片 I 25 6a〜256d :接觸片 260 :變速位置感測器 270 :變速開關 309 :移動防止部 324 :接觸部 328 :固定螺絲

Claims (1)

1286986 (1) r---- 十、申請專利範圍 卜月 >日修綱換頁 . 第95 1 0 1056號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國95年11月2日修正 1·一種自行車用電動驅動裝置，是電動驅動可裝設於 自行車的動作機構，其特徵爲： 是具備： | 具有輸出軸的電動馬達、及驅動部、及移動防止部； 前述驅動部，具有被裝設於前述輸出軸並與驅動齒輪 及前述驅動齒輪嚙合的從動齒輪，並由前述電動馬達的驅 動力來驅動前述動作機構； 前述移動防止部，具有與前述輸出軸直接或間接地接 觸的接觸部，供防止前述輸出軸對於前述驅動部移動用。 2.如申請專利範圍第1項的自行車用電動驅動裝置， 其中，前述移動防止部，可防止前述輸出軸朝遠離前述驅 φ 動部的方向移動。 3·如申請專利範圍第1或2項的自行車用電動驅動裝置 ，其中，進一步被具備裝設於前述輸出軸的軸承，前述接 觸部，是透過前述軸承接觸前述輸出軸。 4·如申請專利範圍第3項的自行車用電動驅動裝置， 其中，前述軸承是配置於前述輸出軸的前端。 5·如申請專利範圍第1或2項的自行車用電動驅動裝置 ，其中，前述移動防止部進一步具有位置調整部，可將前 述接觸部朝與前述驅動部離合的方向進行位置調整。

1286986 (2) 6 .如申請專利範圍第5項的自行車用電動驅動裝置’ 其中，進一步具備殼構件，在前述電動馬達、前述驅動齒 輪、前述驅動部及前述移動防止部之中至少可收納前述電 動馬達，前述位置調整部，可從前述殼構件之外調整前述 接觸部的位置。 7.如申請專利範圍第6項的自行車用電動驅動裝置’ 其中，前述位置調整部，是在前端具有前述接觸部，且具 有與前述殼構件螺合的調整螺絲。 8 ·如申請專利範圍第1或2項的自行車用電動驅動裝置 ’其中’前述動作機構，是被裝設於自行車並將鏈條導引 至複數鏈輪的任一個的撥鏈器，前述驅動部，是直接或是 間接地驅動前述撥鏈器。 ，9 ·如申請專利範圍第1或2項的自行車用電動驅動裝置 二中，則述驅動部，是將前述電動馬達的旋轉減速來驅 動目動作機構。 裝饞如申請專利範圍第1或2項的自行車用電動驅動 /、中，前述驅動齒輪是蝸桿齒輪，前述從動齒輪是 -2 ·