TWI584997B - 自行車驅動單元 - Google Patents

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Publication number
TWI584997B
TWI584997B TW102125981A TW102125981A TWI584997B TW I584997 B TWI584997 B TW I584997B TW 102125981 A TW102125981 A TW 102125981A TW 102125981 A TW102125981 A TW 102125981A TW I584997 B TWI584997 B TW I584997B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
gear
sprocket
pawl
crankshaft
drive unit
Prior art date
Application number
TW102125981A
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English (en)
Other versions
TW201431741A (zh
Inventor
樋野哲也
正下昭彦
伊藤實
Original Assignee
島野股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 島野股份有限公司 filed Critical 島野股份有限公司
Publication of TW201431741A publication Critical patent/TW201431741A/zh
Application granted granted Critical
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W20/00—Control systems specially adapted for hybrid vehicles
    • B60W20/40—Controlling the engagement or disengagement of prime movers, e.g. for transition between prime movers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M6/00—Rider propulsion of wheeled vehicles with additional source of power, e.g. combustion engine or electric motor
    • B62M6/40—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor
    • B62M6/55—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor power-driven at crank shafts parts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D41/00—Freewheels or freewheel clutches
    • F16D41/24—Freewheels or freewheel clutches specially adapted for cycles
    • F16D41/26—Freewheels or freewheel clutches specially adapted for cycles with provision for altering the action
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D41/00—Freewheels or freewheel clutches
    • F16D41/24—Freewheels or freewheel clutches specially adapted for cycles
    • F16D41/30—Freewheels or freewheel clutches specially adapted for cycles with hinged pawl co-operating with teeth, cogs, or the like

Description

自行車驅動單元
本發明大體上係關於一種自行車驅動單元。特定言之，本發明係關於一種用於一電動輔助自行車之驅動單元。
安置於一自行車上之一倒煞車已為吾人所習知(例如，參閱歐洲專利申請公開案第2 380 806 A2號(專利引文1)及日本專利第4959858號(專利引文2))。一般而言，一自行車曲柄臂及一前齒輪彼此不可旋轉地耦合。倒煞車安置於一自行車後輪轂上，且可操作地耦合至前齒輪。因此，當自行車曲柄臂沿一向後旋轉方向旋轉時，操作倒煞車。
另一方面，使用一馬達輸出作為輔助動力之一電動輔助自行車已為吾人所習知(例如，參閱日本特許專利申請公開案第H08-310478號(專利引文3))。在電動輔助自行車中，在傳輸由踏板輸入之一踩踏力且將該傳輸驅動力與來自馬達之一驅動力組合之後，將該組合驅動力傳輸至後輪以藉此引起後輪旋轉。
吾人已發現：一倒煞車並非可僅應用於電動輔助自行車。特定言之，專利引文3揭示安置於一曲柄臂與一前齒輪之間之一單向離合器。該單向離合器防止曲柄臂回應於一電動馬達之旋轉而旋轉。然而，吾人已發現：當曲柄臂沿一向後旋轉方向旋轉時，前齒輪不旋轉。因此，即使將倒煞車應用於電動輔助自行車，倒煞車亦無法被操 作。
一態樣提供一種可與一自行車倒煞車一起使用之自行車驅動單元。
根據一第一態樣，一種自行車驅動單元包含一馬達、一曲柄軸、一轉矩組合機構及一離合器機構。該曲柄軸可圍繞一第一旋轉軸旋轉。該轉矩組合機構可操作地耦合至該馬達及該曲柄軸以組合該馬達及該曲柄軸之旋轉輸出。該轉矩組合機構具有一鏈輪安裝部分，其經組態以可操作地附接至一鏈輪，使得當該曲柄軸沿一第一方向圍繞該第一旋轉軸旋轉時，該鏈輪沿該第一方向圍繞該鏈輪之一第二旋轉軸旋轉。該離合器機構可操作地安置於該曲柄軸與該鏈輪之間。該離合器機構經組態以在該曲柄軸沿一第二方向圍繞該第一旋轉軸旋轉時使該鏈輪沿該第二方向圍繞該第二旋轉軸旋轉。該第二方向與該第一方向相反。
根據一第二態樣，就根據第一態樣之自行車驅動單元而言，第一旋轉軸與第二旋轉軸彼此重合。
根據一第三態樣，就根據第一態樣之自行車驅動單元而言，離合器機構允許沿第一方向之曲柄軸與鏈輪之間之一相對旋轉。
根據一第四態樣，根據第一態樣之自行車驅動單元進一步包含一齒輪變速機構。該齒輪變速機構包含一支撐軸、一輸入部件、一輸出部件、一行星齒輪單元。該輸入部件可旋轉地支撐於該支撐軸上且可操作地耦合至曲柄軸。該輸出部件可旋轉地支撐於該支撐軸上且可操作地耦合至轉矩組合機構。該行星齒輪單元安置於該輸入部件與該輸出部件之間。
根據一第五態樣，就根據第四態樣之自行車驅動單元而言，離合器機構支撐至齒輪變速機構之支撐軸，使得離合器機構可操作地安置於行星齒輪單元之一行星齒輪托架與齒輪變速機構之輸出部件之 間。
根據一第六態樣，就根據第五態樣之自行車驅動單元而言，離合器機構包含一齒形部件、一棘爪支撐件、一接合棘爪及一偏置構件。該齒形部件安置於齒輪變速機構之輸出部件及行星齒輪單元之行星齒輪托架之一者上。該棘爪支撐件可移動地附接至齒輪變速機構之輸出部件及行星齒輪單元之行星齒輪托架之另一者。該接合棘爪安裝至該棘爪支撐件以可在一釋放位置與一接合位置之間移動。該偏置構件使該接合棘爪朝向該接合位置偏置。
根據一第七態樣，就根據第五態樣之自行車驅動單元而言，離合器機構包含一內齒部件、一棘爪支撐件、一接合棘爪、一偏置構件及一控制部件。該內齒部件安置於齒輪變速機構之輸出部件之一內周邊表面上。該棘爪支撐件可移動地附接至行星齒輪單元之行星齒輪托架。該接合棘爪安裝至該棘爪支撐件以可在一釋放位置與一接合位置之間移動。該偏置構件使該接合棘爪朝向該接合位置偏置。該控制部件安置於行星齒輪單元之行星齒輪托架之一外周邊表面上。當曲柄軸沿第二方向旋轉時，該控制部件選擇性引起該接合棘爪與齒形部件接合，使得離合器機構將曲柄軸之一旋轉傳輸至齒輪變速機構之輸出部件。
根據一第八態樣，就根據第六態樣之自行車驅動單元而言，棘爪支撐件具有沿棘爪支撐件之一圓周方向安置之一凹部及一突出部之一者。行星齒輪單元之行星齒輪托架具有凹部及位於該凹部中之突出部之另一者。該凹部及該突出部配置成彼此間具有周向間隔以提供棘爪支撐件與行星齒輪托架之間之一有限範圍之相對旋轉。
根據一第九態樣，就根據第八態樣之自行車驅動單元而言，突出部具有一接觸表面，其在曲柄軸沿第一方向旋轉時與凹部之一內表面周向接觸，使得曲柄軸沿第一方向之旋轉自行星齒輪單元之行星齒 輪托架傳輸至齒輪變速機構之輸出部件。
根據一第十態樣，就根據第六態樣之自行車驅動單元而言，離合器機構進一步包含可操作地安置於支撐軸與棘爪支撐件之間之一保持構件。在接合棘爪與輸出部件接合之前，該保持構件維持棘爪支撐件與支撐軸之間之相對角位置。
根據一第十一態樣，就根據第十態樣之自行車驅動單元而言，離合器機構之保持構件進一步包含具有一支腳部分及一環部分之一滑動彈簧。該支腳部分不可旋轉地耦合至齒輪變速機構之支撐軸。該環部分自該支腳部分延伸且安置於離合器機構之棘爪支撐件之一外圓周凹槽中。
根據一第十二態樣，就根據第四態樣之自行車驅動單元而言，行星齒輪單元包含由一滑動彈簧可操作地連接之第一太陽齒輪及第二太陽齒輪。
根據一第十三態樣，就根據第十二態樣之自行車驅動單元而言，滑動彈簧具有一支腳部分及一環部分。該支腳部分安置於第一太陽齒輪之一接收孔中。該環部分自該支腳部分延伸且安置於第二太陽齒輪之一內圓周凹槽中。
根據一第十四態樣，就根據第一態樣之自行車驅動單元而言，離合器機構支撐於曲柄軸、鏈輪及曲柄軸與鏈輪之間之轉矩組合機構之一者上。
根據一第十五態樣，根據第十四態樣之自行車驅動單元進一步包括一齒輪變速機構。該齒輪變速機構包含一支撐軸、一輸入部件、一輸出部件及一行星齒輪單元。該輸入部件可旋轉地支撐於該支撐軸上且可操作地耦合至曲柄軸。該輸出部件可旋轉地支撐於該支撐軸上且可操作地耦合至轉矩組合機構。該行星齒輪單元安置於該輸入部件與該輸出部件之間。
根據一第十六態樣，就根據第十四態樣之自行車驅動單元而言，離合器機構包含一齒形部件、一棘爪支撐件、一接合棘爪及一偏置構件。該齒形部件安置於鏈輪安裝部分及曲柄軸之一者上。該棘爪支撐件固定地耦合至鏈輪安裝部分及曲柄軸之另一者。該接合棘爪安裝至該棘爪支撐件以可在一釋放位置與一接合位置之間移動。該偏置構件使該接合棘爪朝向該接合位置偏置。
根據一第十七態樣，就根據第十四態樣之自行車驅動單元而言，離合器機構包含一齒形部件、一棘爪支撐件、一接合棘爪及一偏置構件。該齒形部件安置於鏈輪及曲柄軸之一者上。該棘爪支撐件固定地耦合至鏈輪及曲柄軸之另一者。該接合棘爪安裝至該棘爪支撐件以可在一釋放位置與一接合位置之間移動。該偏置構件使該接合棘爪朝向該接合位置偏置。
根據一第十八態樣，就根據第十四態樣之自行車驅動單元而言，離合器機構包含一內齒部件、一棘爪支撐件、一接合棘爪、一偏置構件及一控制部件。該內齒部件安置於鏈輪之一內周邊表面上。該棘爪支撐件固定地耦合至曲柄軸。該接合棘爪安裝至該棘爪支撐件以可在一釋放位置與一接合位置之間移動。該偏置構件使該接合棘爪朝向該接合位置偏置。該控制部件安置於轉矩組合機構之一輸出構件之一內周邊表面上。該控制部件在曲柄軸沿第二方向旋轉時選擇性引起該接合棘爪與該齒形部件接合，使得離合器機構將曲柄軸之一旋轉傳輸至鏈輪。
根據一第十九態樣，就根據第十八態樣之自行車驅動單元而言，控制部件在曲柄軸沿第一方向旋轉時與齒形部件對準，使得接合棘爪在曲柄軸沿第一方向旋轉時在控制部件及齒形部件上滑動。
根據一第二十態樣，就根據第十四態樣之自行車驅動單元而言，轉矩組合機構之鏈輪安裝部分具有一凹部及一突出部之一者。鏈 輪具有該凹部及該突出部之另一者。該凹部及該突出部配置成彼此間具有周向間隔以提供轉矩組合機構之鏈輪安裝部分與鏈輪之間之一有限範圍之相對旋轉。
根據一第二十一態樣，就根據第二十態樣之自行車驅動單元而言，凹部具有一內表面，其在曲柄軸沿第一方向旋轉時與突出部之一接觸表面周向接觸，使得曲柄軸沿第一方向之一旋轉自轉矩組合機構之鏈輪安裝部分傳輸至鏈輪。
根據一第二十二態樣，就根據第一態樣之自行車驅動單元而言，馬達包含一曲柄軸接收孔。曲柄軸可旋轉地安置於馬達之該曲柄軸接收孔中。
根據一第二十三態樣，就根據第一態樣之自行車驅動單元而言，轉矩組合機構透過一單向離合器而可操作地連接至馬達之一旋轉輸出部分以接收馬達之旋轉輸出。
10‧‧‧驅動單元
11‧‧‧傳動系
12‧‧‧外殼
12a‧‧‧第一側壁
12b‧‧‧第二側壁
12c‧‧‧第一側壁主體
12d‧‧‧第一板構件
12e‧‧‧第一接合孔
12f‧‧‧第二側壁主體
13a‧‧‧第一孔
13b‧‧‧第一孔
13c‧‧‧第二孔
13d‧‧‧第二孔
14‧‧‧曲柄軸
14a‧‧‧大直徑凸緣區段
14b‧‧‧鋸齒區段
16‧‧‧第一旋轉傳輸構件
16a‧‧‧第一齒輪
18‧‧‧中間軸
18a‧‧‧第一端部部分
18b‧‧‧第二端部部分
20‧‧‧第二旋轉傳輸構件
20a‧‧‧第二齒輪
20b‧‧‧第一鏈輪
20c‧‧‧接合區段
20d‧‧‧內周邊部分
22‧‧‧支撐軸
24‧‧‧第二鏈條
26‧‧‧第三旋轉傳輸構件
26a‧‧‧第二鏈輪
28‧‧‧前鏈輪
28a‧‧‧鏈輪齒
28b‧‧‧環形區段
28c‧‧‧圓柱形區段
30‧‧‧馬達
32‧‧‧齒輪變速機構
32a‧‧‧變速馬達單元
32b‧‧‧齒輪變速主體
34‧‧‧減速齒輪單元
36‧‧‧轉矩組合機構
38‧‧‧離合器機構
39a‧‧‧第一軸承
39b‧‧‧第二軸承
40‧‧‧軸承
42‧‧‧螺母
56‧‧‧馬達殼體
56a‧‧‧第一殼體
56b‧‧‧第二殼體
56c‧‧‧軸支撐凹部
58‧‧‧轉子
58a‧‧‧磁鐵單元
58b‧‧‧曲柄軸接收孔
60‧‧‧定子
60a‧‧‧線圈
62a‧‧‧軸承
62b‧‧‧軸承
64‧‧‧輸入部件
66‧‧‧行星齒輪單元
68‧‧‧輸出部件
70‧‧‧轉矩傳輸構件
72‧‧‧第一行星齒輪機構
72a‧‧‧第一太陽齒輪
72b‧‧‧第一行星齒輪
72c‧‧‧第一托架
72d‧‧‧第一環形齒輪
74‧‧‧第二行星齒輪機構
74a‧‧‧第二太陽齒輪
74b‧‧‧第二行星齒輪
74c‧‧‧第二托架
74d‧‧‧第二環形齒輪
76‧‧‧第一齒輪構件
78‧‧‧第二齒輪構件
78a‧‧‧第一環形凹部
78b‧‧‧第二環形凹部
78c‧‧‧鏈輪安裝部分
78d‧‧‧連接區段
80‧‧‧單向離合器
80a‧‧‧離合器棘爪
80b‧‧‧離合器齒
80c‧‧‧內側構件
82‧‧‧軸承
100‧‧‧踏板
101‧‧‧曲柄臂
102‧‧‧第一鏈條
103‧‧‧後鏈輪
104‧‧‧後輪轂
104a‧‧‧倒煞車
105‧‧‧後輪轂軸
112‧‧‧動力傳輸機構
114‧‧‧變速/輔助機構
118‧‧‧滾珠軸承
120‧‧‧軸承錐形內圈
122‧‧‧致動器板
124‧‧‧間隔件
126‧‧‧墊圈
128‧‧‧鎖緊螺母
130‧‧‧左座圈
132‧‧‧右座圈
136‧‧‧滾珠軸承
140‧‧‧滾珠軸承
142‧‧‧錐形內圈
142a‧‧‧接收孔
144‧‧‧防鬆螺母
148‧‧‧第一太陽齒輪
150‧‧‧第二太陽齒輪
152‧‧‧第三太陽齒輪
154‧‧‧第四太陽齒輪
156‧‧‧離合器凸輪部分
158‧‧‧第一太陽齒輪齒
160‧‧‧第二太陽齒輪接觸表面
162‧‧‧第一太陽齒輪接觸表面
164‧‧‧第二太陽齒輪齒
166‧‧‧第三太陽齒輪接觸表面
168‧‧‧第二太陽齒輪棘輪齒
170‧‧‧第二太陽齒輪棘爪
176‧‧‧太陽齒輪導環
180‧‧‧第三太陽齒輪棘輪齒
182‧‧‧第三太陽齒輪棘爪
184‧‧‧第二太陽齒輪接觸表面
186‧‧‧第三太陽齒輪齒
188‧‧‧第四太陽齒輪齒
190‧‧‧第四太陽齒輪棘輪齒
192‧‧‧第四太陽齒輪棘爪
198‧‧‧導環
200‧‧‧行星齒輪托架
202‧‧‧第一環形齒輪
204‧‧‧第二環形齒輪
206‧‧‧第一行星齒輪
208‧‧‧第二行星齒輪
210‧‧‧第一小齒輪銷
212‧‧‧第二小齒輪銷
220‧‧‧小直徑齒輪部分
222‧‧‧大直徑齒輪部分
224‧‧‧第一內周邊齒輪部分
226‧‧‧大直徑齒輪部分
228‧‧‧中間直徑齒輪部分
230‧‧‧小直徑齒輪部分
232‧‧‧內周邊齒輪部分
238‧‧‧花鍵
240‧‧‧花鍵
242‧‧‧離合器環
244‧‧‧第二內周邊齒輪部分
246‧‧‧棘爪
248‧‧‧棘爪彈簧
249‧‧‧棘爪
250‧‧‧單向離合器
254‧‧‧滑動彈簧
254a‧‧‧支腳部分
254b‧‧‧環部分
256‧‧‧接收孔
258‧‧‧內圓周凹槽
260‧‧‧齒形部件
260a‧‧‧接合齒
262‧‧‧棘爪支撐件
262a‧‧‧外圓周凹槽
264‧‧‧接合棘爪
264a‧‧‧接合端
264b‧‧‧控制端
266‧‧‧偏置構件
268‧‧‧控制部件
270‧‧‧軸向延伸部分
270a‧‧‧大直徑區段
270b‧‧‧小直徑區段
272‧‧‧第一環形區段
272a‧‧‧棘爪接收開口
274‧‧‧第二環形區段
274a‧‧‧離合器棘爪安裝區段
278‧‧‧凹部
278a‧‧‧第一內表面
278b‧‧‧第二內表面
280‧‧‧突出部
280a‧‧‧第一接觸表面
280b‧‧‧第二接觸表面
282‧‧‧樞轉銷
284‧‧‧控制突出部
286‧‧‧保持構件
288‧‧‧滑動彈簧
288a‧‧‧支腳部分
288b‧‧‧環部分
290‧‧‧單向離合器
292‧‧‧離合器棘爪
294‧‧‧棘爪彈簧
296‧‧‧內周邊離合器齒
310‧‧‧驅動單元
312‧‧‧外殼
314‧‧‧曲柄軸
316‧‧‧第一旋轉傳輸構件
318‧‧‧中間軸
320‧‧‧第二旋轉傳輸構件
322‧‧‧支撐軸
324‧‧‧第二鏈條
326‧‧‧第三旋轉傳輸構件
328‧‧‧前鏈輪
330‧‧‧馬達
330a‧‧‧曲柄軸接收孔
332‧‧‧齒輪變速機構
332a‧‧‧變速馬達單元
332b‧‧‧齒輪變速主體
334‧‧‧減速齒輪單元
336‧‧‧轉矩組合機構
338‧‧‧離合器機構
344‧‧‧輸入部件
346‧‧‧行星齒輪單元
348‧‧‧輸出部件
356‧‧‧馬達殼體
358‧‧‧轉子
360‧‧‧齒形部件
360a‧‧‧接合齒
360b‧‧‧接合表面
362‧‧‧棘爪支撐件
364‧‧‧接合棘爪
364a‧‧‧接合端
364b‧‧‧樞轉端
366‧‧‧偏置構件
368‧‧‧控制部件
370‧‧‧轉矩傳輸構件
372d‧‧‧第一環形齒輪
374d‧‧‧第二環形齒輪
376‧‧‧第一齒輪構件
378‧‧‧第二齒輪構件
379‧‧‧鏈輪安裝部分
379a‧‧‧內周邊表面
380‧‧‧單向離合器
383‧‧‧環形區段
385‧‧‧圓柱形區段
385a‧‧‧內周邊表面
385b‧‧‧外周邊表面
387‧‧‧凹部
387a‧‧‧第一內表面
387b‧‧‧第二內表面
389‧‧‧突出部
389a‧‧‧第一接觸表面
389b‧‧‧第二接觸表面
391‧‧‧凸塊
391a‧‧‧斜面
393‧‧‧偏置或復位彈簧
410‧‧‧驅動單元
412‧‧‧外殼
414‧‧‧曲柄軸
416‧‧‧第一旋轉傳輸構件
416a‧‧‧第一齒輪
418‧‧‧中間軸
420‧‧‧第二旋轉傳輸構件
420a‧‧‧大齒輪
420b‧‧‧小齒輪
426‧‧‧第三旋轉傳輸構件
426a‧‧‧第三齒輪
428‧‧‧前鏈輪
430‧‧‧馬達
430a‧‧‧轉子
430b‧‧‧定子
430c‧‧‧驅動軸
436‧‧‧轉矩組合機構
438‧‧‧離合器機構
440‧‧‧單向離合器
442‧‧‧殼體部分
444‧‧‧軸向延伸套筒
446‧‧‧外齒輪
448‧‧‧單向離合器
450‧‧‧轉矩感測器
450a‧‧‧磁性偏轉元件
450b‧‧‧線圈
479‧‧‧鏈輪安裝部分
510‧‧‧驅動單元
522‧‧‧支撐軸
532‧‧‧齒輪變速機構
538‧‧‧離合器機構
564‧‧‧輸入部件
566‧‧‧行星齒輪單元
566a‧‧‧行星齒輪托架
568‧‧‧輸出部件
577‧‧‧滾子煞車
580‧‧‧煞車罩
582‧‧‧內自由齒輪
584‧‧‧外自由齒輪
586‧‧‧單向離合器
X1‧‧‧旋轉軸
現參考構成本發明之一部分之附圖：圖1係裝備有根據一第一實施例之一驅動單元之一電動輔助自行車之一傳動系之一側視圖；圖2係繪示根據第一實施例之驅動單元的沿圖1中之II-II線截取之一橫截面圖；圖3係圖2中所繪示之驅動單元之一齒輪變速機構之一放大橫截面圖；圖4係圖2中所繪示之驅動單元之一離合器機構之一分解透視圖；圖5係圖2中所繪示之驅動單元之齒輪變速機構之第一太陽齒輪及第二太陽齒輪之一分解透視圖；圖6係繪示圖2中所繪示之驅動單元之離合器機構的沿圖3中之VI- VI線截取之一橫截面圖，其中一接合棘爪自一內齒部件脫離；圖7係繪示圖2中所繪示之驅動單元之離合器機構的沿圖3中之VII-VII線截取之一橫截面圖，其中接合棘爪與內齒部件接合；圖8係安置於圖5中所繪示之齒輪變速機構之第一太陽齒輪與第二太陽齒輪之間之一滑動彈簧之一正視圖，其繪示該滑動彈簧之一卸載狀態；圖9係圖8中所繪示之滑動彈簧之一橫截面圖；圖10係圖4中所繪示之離合器機構之一滑動彈簧之一正視圖，其繪示該滑動彈簧之一負載狀態；圖11係圖10中所繪示之滑動彈簧之一俯視平面圖，其繪示該滑動彈簧之一卸載狀態；圖12係繪示根據一第二實施例之一驅動單元的一橫截面圖；圖13A係圖12中所繪示之驅動單元之一離合器機構之一正視圖，其繪示一狀態，在該狀態中，一曲柄軸係固定的；圖13B係圖12中所繪示之驅動單元之離合器機構之一正視圖，其繪示一狀態，在該狀態中，當一曲柄軸沿一向前旋轉方向旋轉時，一鏈輪安裝部分開始沿該向前旋轉方向自一初始位置旋轉；圖13C係圖12中所繪示之驅動單元之離合器機構之一正視圖，其繪示一狀態，在該狀態中，當曲柄軸沿向前旋轉方向旋轉時，鏈輪安裝部分沿向前旋轉方向自初始位置旋轉5度；圖13D係圖12中所繪示之驅動單元之離合器機構之一正視圖，其繪示一狀態，在該狀態中，當曲柄軸沿向前旋轉方向旋轉時，鏈輪安裝部分沿向前旋轉方向自初始位置旋轉20度；圖13E係圖12中所繪示之驅動單元之離合器機構之一正視圖，其繪示一狀態，在該狀態中，當曲柄軸沿向前旋轉方向旋轉時，鏈輪安裝部分沿向前旋轉方向自初始位置旋轉25度； 圖13F係圖12中所繪示之驅動單元之離合器機構之一正視圖，其繪示一狀態，在該狀態中，停止曲柄軸且使曲柄軸沿一向後方向旋轉；圖13G係圖12中所繪示之驅動單元之一離合器機構之一部分正視圖，其繪示一狀態，在該狀態中，曲柄軸係固定的；圖13H係圖12中所繪示之驅動單元之離合器機構之一部分正視圖，其繪示一狀態，在該狀態中，當曲柄軸沿向前旋轉方向旋轉時，鏈輪安裝部分開始沿向前旋轉方向自初始位置旋轉；圖13I係圖12中所繪示之驅動單元之離合器機構之一部分正視圖，其繪示一狀態，在該狀態中，當曲柄軸沿向前旋轉方向旋轉時，鏈輪安裝部分沿向前旋轉方向自初始位置旋轉5度；圖13J係圖12中所繪示之驅動單元之離合器機構之一部分正視圖，其繪示一狀態，在該狀態中，當曲柄軸沿向前旋轉方向旋轉時，鏈輪安裝部分沿向前旋轉方向自初始位置旋轉20度；圖13K係圖12中所繪示之驅動單元之離合器機構之一部分正視圖，其繪示一狀態，在該狀態中，當曲柄軸沿向前旋轉方向旋轉時，鏈輪安裝部分沿向前旋轉方向自初始位置旋轉25度；圖13L係圖12中所繪示之驅動單元之離合器機構之一部分正視圖，其繪示一狀態，在該狀態中，停止曲柄軸且使曲柄軸沿一向後方向旋轉；圖13M係圖12中所繪示之驅動單元之離合器機構之一部分正視圖，其繪示一狀態，在該狀態中，使曲柄軸沿向後方向進一步旋轉；圖14係繪示根據一第三實施例之一驅動單元的一橫截面圖；及圖15係繪示根據一第四實施例之一驅動單元的一橫截面圖。
現將參考圖式而解釋選定實施例。熟習此項技術者將自本發明 瞭解：該等實施例之以下描述僅供說明且並非為了限制如由隨附申請專利範圍及其等效物所界定之本發明。
首先參考圖1及圖2，圖中繪示根據一第一實施例之一驅動單元10。如圖1中所繪示，驅動單元10安置於一電動輔助自行車之一傳動系11上。在所繪示之實施例中，圖1僅繪示與該電動輔助自行車之傳動系11相關之部分，此係因為該電動輔助自行車之其他部分可為習知的。因此，為簡潔起見，將省略該電動輔助自行車之詳細描述。如圖1中所繪示，傳動系11基本上包含一對踏板100、一對曲柄臂101、驅動單元10、一第一鏈條102、一後鏈輪103及一後輪轂104。踏板100分別可旋轉地安裝至曲柄臂101之自由端。曲柄臂101之內端分別固定至驅動單元10之一曲柄軸14(參閱圖2)之相對端。第一鏈條可操作地連接於驅動單元10與後鏈輪103之間。對於該電動輔助自行車之傳動系11，將作用於踏板100上之踩踏力傳輸至可旋轉地耦合至一後輪轂軸105之後輪轂104以經由下列傳輸路線而使該電動輔助自行車之一後輪(圖中未展示)旋轉：曲柄臂101→驅動單元10→第一鏈條102→後鏈輪103→後輪轂104。當傳輸踩踏力時，驅動單元10合成一馬達輸出轉矩作為輔助踩踏力之一輔助動力。在所繪示之實施例中，當偵測到大於一指定臨限值之一踩踏力時，產生對應於該踩踏力之馬達輸出轉矩作為輔助動力。驅動單元10通常配置於一自行車車架之一座管(圖中未展示)與該自行車車架之一下管(圖中未展示)之間之一連接區段附近。沿一後托架、該下管或該座管配置驅動單元10之一電池。
在所繪示之實施例中，後輪轂104裝備有一倒煞車104a。倒煞車104a經操作以回應於曲柄臂101之一向後旋轉而經由後輪轂104對後輪產生一制動力。特定言之，在所繪示之實施例中，回應於曲柄臂101經由驅動單元10、第一鏈條102及後鏈輪103之向後旋轉而操作後輪轂104之倒煞車104a。由於倒煞車已為人所熟知，所以為簡潔起見，將 省略詳細描述。
如圖1中所繪示，驅動單元10配置於曲柄臂101附近。在所繪示之實施例中，如圖2中所展示，驅動單元10具有一外殼12、一曲柄軸14、一第一旋轉傳輸構件16、一中間軸18、一第二旋轉傳輸構件20、一支撐軸22、一第二鏈條24、一第三旋轉傳輸構件26及一前鏈輪28(例如一鏈輪)。在所繪示之實施例中，曲柄軸14、中間軸18及支撐軸22經配置以在間隔位置處彼此平行延伸。如圖2中所展示，驅動單元10具有一馬達30、一齒輪變速機構32、一減速齒輪單元34、一轉矩組合機構36及一離合器機構38。因此，自行車驅動單元10包含馬達30、曲柄軸14、轉矩組合機構36及離合器機構38。
如圖2中所展示，外殼12容納第一旋轉傳輸構件16、第二旋轉傳輸構件20、第三旋轉傳輸構件26、馬達30、齒輪變速機構32、減速齒輪單元34、轉矩組合機構36及離合器機構38。
外殼12為由(例如)鋁或另一金屬製成之一構件。然而，外殼12之一部分或整體亦可由一合成樹脂製成。外殼12具有一第一側壁12a及一第二側壁12b。第一側壁12a及第二側壁12b獨立地形成為分離部件，且沿曲柄軸14之一軸向方向面向彼此。外殼12具有含有第二側壁12b之一外殼主體及含有第一側壁12a之一蓋構件。藉由螺栓或其他錨定構件而將該蓋構件可拆卸地錨定於該外殼主體之開口上以形成用於容納第一旋轉傳輸構件16、第二旋轉傳輸構件20、第三旋轉傳輸構件26、馬達30、齒輪變速機構32、減速齒輪單元34、轉矩組合機構36及離合器機構38之一容納空間。第一側壁12a具有一第一側壁主體12c及一第一板構件12d。第一板構件12d可拆卸且不可旋轉地安裝於形成於第一側壁主體12c上之第一接合孔12e上。第二側壁12b具有一第二側壁主體12f。
第一板構件12d由不同於第一側壁主體12c之一金屬材料製成。當 然，替代地，第一板構件12d可由相同於第一側壁主體12c之材料製成。第一板構件12d安裝於第一側壁主體12c上以可自外殼12之外側拆卸。此處，第一板構件12d形成為一圓板，其具有用於與形成於其外周邊部分上之第一接合孔12e接合之鋸齒及凸緣。第一板構件12d之鋸齒與第一接合孔12e接合。第一板構件12d之凸緣與第一側壁主體12c之側面接觸。用於與第一板構件12d之鋸齒接合之鋸齒凹槽形成於第一接合孔12e上。就此組態而言，第一板構件12d不可旋轉地耦合至第一側壁主體12c。
外殼12具有一對圓形第一孔13a及13b、一對第二孔13c及13d。第一孔13a及13b分別形成於第一側壁主體12c及第二側壁主體12f上。在所繪示之實施例中，第一軸承39a及第二軸承39b(諸如滾珠軸承)分別配置於第一孔13a及13b中。
第二孔13c及13d形成於第一板構件12d及第二側壁主體12f上。在第二孔13c及13d中，支撐軸22不可旋轉地配置於第二孔13c及13d中。在所繪示之實施例中，第一板構件12d可拆卸地耦合至第一側壁主體12c。當然，替代地，第一板構件12d可被壓入第一側壁主體12c且與第一側壁主體12c整合。
曲柄軸14為由(例如)鐵、不鏽鋼或類似物製成之一金屬軸構件。曲柄軸14可圍繞一旋轉軸X1(例如一第一旋轉軸)旋轉。由第一軸承39a及第二軸承39b可旋轉地支撐曲柄軸14。曲柄軸14之兩端經配置以分別自第一側壁12a及第二側壁12b向外突出。在曲柄軸14之端部部分上，曲柄臂101可拆卸且不可旋轉地耦合至曲柄軸14。在第一側壁主體12c之側上之曲柄軸14之端部部分中，曲柄軸14具有用於沿軸向方向定位第一旋轉傳輸構件16之一大直徑凸緣區段14a及用於與第一旋轉傳輸構件16連接之一鋸齒區段14b。大直徑凸緣區段14a及鋸齒區段14b彼此相鄰配置。凸緣區段14a沿曲柄軸14之圓周方向形成於整個圓 周上。當然，替代地，凸緣區段14a可沿圓周方向斷續性地形成且自曲柄軸14向外突出。
第一旋轉傳輸構件16不可旋轉地耦合至曲柄軸14，使得第一旋轉傳輸構件16傳輸曲柄臂101之旋轉。第一旋轉傳輸構件16具有由(例如)一合成樹脂或一金屬製成之一第一齒輪16a。第一齒輪16a連接至曲柄軸14之鋸齒區段14b，使得第一齒輪16a與曲柄軸14一起旋轉。藉由壓入配合、結合或另一適當緊固方式而將第一齒輪16a緊固至曲柄軸14。第一齒輪16a與曲柄軸14之凸緣區段14a接觸，使得第一齒輪16a沿曲柄軸14之軸向方向定位。經由第一軸承39a而將第一齒輪16a可旋轉地支撐至外殼12。經由第一軸承39a及第一齒輪16a而將曲柄軸14可旋轉地支撐至外殼12。
中間軸18為由鐵、不鏽鋼或另一金屬製成之一軸構件。中間軸18具有第一端部部分18a及第二端部部分18b。第一端部部分18a支撐於第一側壁主體12c上，而第二端部部分18b支撐於馬達30之一馬達殼體56之一第二殼體56b上。中間軸18可旋轉地支撐第二旋轉傳輸構件20。
第二旋轉傳輸構件20為傳輸第一旋轉傳輸構件16之旋轉之一構件。第二旋轉傳輸構件20具有與第一齒輪16a嚙合之一第二齒輪20a及與第二齒輪20a一起旋轉之一第一鏈輪20b。第二旋轉傳輸構件20為由(例如)一合成樹脂或一金屬製成之一構件。第二旋轉傳輸構件20經由一軸承40(諸如(例如)一針狀滾子軸承)而可旋轉地支撐於中間軸18上。第二齒輪20a具有與第一鏈輪20b之一內周邊部分20d接合之一接合區段20c。接合區段20c形成於第二齒輪20a之齒形表面中之未與第一齒輪16a接合之一齒形表面上。與第二齒輪20a之至少一部分接合之一接合部分形成於第一鏈輪20b之內周邊部分20d上。因此，第二齒輪20a與第一鏈輪20b彼此不可旋轉地耦合。此外，保持器安置於第二齒 輪20a上以阻止第一鏈輪20b沿中間軸18之軸向方向軸向移動。該等保持器沿中間軸18之軸向方向安置於第一鏈輪20b之兩側上。
支撐軸22經配置以相對於外殼12而支撐齒輪變速機構32及離合器機構38。支撐軸22具有延伸穿過第二孔13c及13d之端部部分。用螺母42來將支撐軸22之端部部分分別緊固至第一側壁12a及第二側壁12b。因此，該等端部部分分別緊固至第一側壁12a及第二側壁12b。支撐軸22延伸穿過齒輪變速機構32及離合器機構38。支撐軸22可旋轉地支撐第三旋轉傳輸構件26。
第三旋轉傳輸構件26為傳輸第二旋轉傳輸構件20之旋轉之一構件。由第二鏈條24將第二旋轉傳輸構件20之旋轉傳輸至第三旋轉傳輸構件26。第三旋轉傳輸構件26具有與第二鏈條24接合之一第二鏈輪26a。第二鏈條24纏繞於第一鏈輪20b及第二鏈輪26a上。第二鏈輪26a可操作地耦合至齒輪變速機構32。特定言之，第二鏈輪26a固定地耦合至齒輪變速機構32之一輸入部件64。因此，第二鏈輪26a經由輸入部件64而可旋轉地支撐於支撐軸22上。
如圖2中所展示，馬達30係一內轉子型馬達。馬達30具有馬達殼體56、可旋轉地支撐於馬達殼體56上之一轉子58及安裝於馬達殼體56上之一定子60。在所繪示之實施例中，馬達殼體56具有與外殼12一體成型之一第一殼體56a，及可拆卸地耦合至第一殼體56a之第二殼體56b。馬達殼體56進一步具有將中間軸18之第二端部部分18b支撐於第二殼體56b上之一軸支撐凹部56c。
轉子58為相對於曲柄軸14同軸配置之一圓柱形構件。曲柄軸14延伸穿過轉子58。轉子58具有一磁鐵單元58a，其具有沿圓周方向並列配置於轉子58之外周邊部分上之複數個磁極。馬達30之轉子58具有一曲柄軸接收孔58b。曲柄軸14可旋轉地安置於馬達30之轉子58之曲柄軸接收孔58b中。由一對軸承62a及62b(諸如(例如)滾珠軸承)將轉子 58可旋轉地支撐於馬達殼體56上。軸承62a及62b配置於轉子58之外周邊側上。軸承62a安裝於第一殼體56a上，而軸承62b安裝於第二殼體56b上。
定子60相對於轉子58而配置於轉子58之外周邊側上。定子60具有沿圓周方向以某一間隔配置之複數個線圈60a。定子60固定耦合至第一殼體56a之內周邊部分。
在所繪示之實施例中，由一反相器(圖中未展示)驅動馬達30。由一控制器(圖中未展示)驅動該反相器。該控制器基於踩踏力及自行車之速度而控制該反相器。
在所繪示之實施例中，馬達30之旋轉軸與曲柄軸14彼此重合。因此，可簡化馬達30之內部機構。因此，可進一步簡化驅動單元10。然而，當然，熟習此項技術者將自本發明瞭解：馬達30與曲柄軸14可相對於彼此配置，使得馬達30之旋轉軸與曲柄軸14相對於彼此偏移。齒輪變速機構32配置於第三旋轉傳輸構件26與轉矩組合機構36之間之動力傳輸路線上。齒輪變速機構32具有一變速馬達單元32a。齒輪變速機構32具有一齒輪變速主體32b。變速馬達單元32a在自安裝於自行車之一把手上之一變速器接收一變速操作之後使齒輪變速主體32b之一致動構件旋轉至一指定相位。變速馬達單元32a係一熟知馬達單元，諸如(例如)日本專利第3529723號中所揭示之一馬達單元。然而，當然，熟習此項技術者將自本發明瞭解：可用使齒輪變速主體32b之動力傳輸路徑變速之一熟知機構(諸如，藉由自安裝於自行車之把手上之一變速器接收一變速操作而操作之一線操作致動器)替換變速馬達單元32a。
齒輪變速主體32b為容許自複數個(例如8個)齒輪比選擇之一傳輸單元。齒輪變速主體32b之組態基本上相同於一熟知傳輸單元(諸如，美國專利第6,607,465號或美國專利第7,682,283號中所揭示之一傳輸 單元)，如下文詳細所描述之組態除外。
齒輪變速機構32之齒輪變速主體32b主要包含支撐軸22、輸入部件64、一行星齒輪單元66及一輸出部件68。將第三旋轉傳輸構件26之旋轉傳輸至輸入部件64、行星齒輪單元66及輸出部件68。輸入部件64、行星齒輪單元66及輸出部件68分別可旋轉地支撐於支撐軸22上。具體言之，輸入部件64可旋轉地支撐於支撐軸22上且可操作地耦合至曲柄軸14。第三旋轉傳輸構件26之第二鏈輪26a固定地耦合至輸入部件64，使得其等可一起旋轉。行星齒輪單元66安置於輸入部件64與輸出部件68之間。行星齒輪單元66選擇性建立複數個(例如8個)齒輪比。輸出部件68可旋轉地支撐於支撐軸22上且可操作地耦合至轉矩組合機構36。輸出部件68在藉由行星齒輪單元66而改變旋轉速度之後將旋轉輸出至轉矩組合機構36。
齒輪變速機構32配置於驅動單元10中。可由齒輪變速機構32自複數個齒輪比選擇。因此，可以一高效率實施馬達30之輔助驅動。此外，即使在一內部傳輸單元被用作為齒輪變速機構32時，由於作用於齒輪變速機構32上之力較小，所以亦可快速地實施傳輸操作。稍後將詳細描述齒輪變速機構32之組態。
減速齒輪單元34將馬達30之轉子58之旋轉傳輸至一轉矩傳輸構件70。減速齒輪單元34具有一或多個齒輪。在所繪示之實施例中，減速齒輪單元34具有一第一行星齒輪機構72及一第二行星齒輪機構74。第一行星齒輪機構72具有連接至轉子58之一第一太陽齒輪72a、複數個第一行星齒輪72b、可旋轉地支撐第一行星齒輪72b之一第一托架72c及固定地耦合至外殼12之一第一環形齒輪72d。第二行星齒輪機構74具有連接至第一托架72c之一第二太陽齒輪74a、複數個第二行星齒輪74b、可旋轉地支撐第二行星齒輪74b之一第二托架74c及固定地耦合至外殼12之一第二環形齒輪74d。經由轉矩傳輸構件70而將減速齒 輪單元34之旋轉輸出傳輸至轉矩組合機構36。轉矩傳輸構件70與第二托架74c一體成型。由轉矩組合機構36之一第二齒輪構件78可旋轉地支撐轉矩傳輸構件70。轉矩傳輸構件70支撐一單向離合器80之複數個離合器棘爪80a。
轉矩組合機構36將馬達30之旋轉力及曲柄軸14之旋轉力傳輸至前鏈輪28。轉矩組合機構36可操作地耦合至馬達30及曲柄軸14以組合馬達30及曲柄軸14之旋轉輸出。轉矩組合機構36具有固定地耦合至齒輪變速機構32之輸出部件68之一第一齒輪構件76、與第一齒輪構件76嚙合之一第二齒輪構件78，及單向離合器80。轉矩組合機構36透過單向離合器80而可操作地連接至馬達30之轉子58(例如一旋轉輸出部分)以接收馬達30之旋轉輸出。
第二齒輪構件78經由外殼12上之第二軸承39b而可旋轉地支撐於外殼12上。呈(例如)一滾珠軸承形式之一軸承82安裝於第二齒輪構件78之內周邊部分與曲柄軸14之外周邊表面之間。因此，曲柄軸14經由第二齒輪構件78而可旋轉地支撐於外殼12上。
第二齒輪構件78具有其中安置單向離合器80之一第一環形凹部78a及其中安置軸承39b之一第二環形凹部78b。轉矩組合機構36之第二齒輪構件78具有一鏈輪安裝部分78c。
第一環形凹部78a以一環形形狀形成於與第二側壁12b相對之外殼12之表面上。第一環形凹部78a之內側上之外周邊部分可旋轉地支撐轉矩傳輸構件70。第二環形凹部78b以環形形狀形成於與第二側壁12b相對之表面上。第二軸承39b之內環安置於第二環形凹部78b中。鏈輪安裝部分78c經組態以選擇性附接至前鏈輪28，使得當曲柄軸14沿向前旋轉方向(例如一第一方向)圍繞旋轉軸X1(例如一鏈輪之一第二旋轉軸)旋轉時，前鏈輪28沿向前旋轉方向圍繞旋轉軸X1旋轉。鏈輪安裝部分78c自第二環形凹部78b之內側上之外周邊表面沿曲柄軸14之軸 向方向以環形形狀延伸。在第二齒輪構件78中，第二環形凹部78b形成於第一環形凹部78a之徑向內側上。前鏈輪28固定地耦合至鏈輪安裝部分78c之內周邊表面上之一連接區段78d。連接區段78d可具有鋸齒。前鏈輪28被壓入至連接區段78d中且由具有(例如)一塑性變形之填縫固定。因此，第二齒輪構件78及前鏈輪28一起旋轉。
在所繪示之實施例中，單向離合器80僅將沿向前方向驅動自行車之馬達30之向前旋轉傳輸至第二齒輪構件78。另一方面，未將第二齒輪構件78相對於馬達30之向前旋轉傳輸至馬達30。單向離合器80具有一離合器棘爪80a、一離合器齒80b及一內側構件80c。離合器棘爪80a經調節使得離合器棘爪80a可沿內側構件80c之外周邊表面樞轉於一釋放位置與一接合位置之間。使離合器棘爪80a朝向該接合位置偏置。離合器齒80b形成於第一環形凹部78a之外側上之內周邊表面上。內側構件80c以環形形狀形成。轉矩傳輸構件70可旋轉地支撐於內側構件80c之內周邊部分上。
前鏈輪28具有形成於外周邊部分上之一環形區段28b(其具有鏈輪齒28a)及一體成型於環形區段28b之內周邊部分上之一圓柱形區段28c。圓柱形區段28c之外周邊表面被壓入至第二環形凹部78b之內周邊部分中，且圓柱形區段28c之頂部部分由填縫固定。然而，用於固定前鏈輪28之方法不受限於壓入配合。前鏈輪28可藉由任何其他適合方式(諸如螺紋連接、結合、熔接等等)而固定至第二齒輪構件78。前鏈輪28圍繞曲柄軸14之旋轉軸X1旋轉。因此，曲柄軸14之旋轉軸(例如一第一旋轉軸)與前鏈輪28之旋轉軸(例如一第二旋轉軸)彼此重合。然而，當然，熟習此項技術者將自本發明瞭解：前鏈輪28及曲柄軸14可相對於彼此配置，使得前鏈輪28及曲柄軸14之旋轉軸相對於彼此偏移。
現參考圖3，將進一步詳細描述齒輪變速機構32之組態。如圖3 中所展示，齒輪變速機構32之行星齒輪單元66包含一動力傳輸機構112及一變速/輔助機構114。動力傳輸機構112安置於輸入部件64與輸出部件68之間以透過複數個動力傳輸路徑而將旋轉動力自輸入部件64傳送至輸出部件68。變速/輔助機構114藉由自變速馬達單元32a接收旋轉輸入而控制動力傳輸路徑之選擇。
輸入部件64透過一滾珠軸承118及一軸承錐形內圈120而可旋轉地支撐於支撐軸22上。一致動器板122、一間隔件124、一墊圈126及一鎖緊螺母128使軸承錐形內圈120維持在適當位置。
輸出部件68具有一左座圈130及一右座圈132。左座圈130不可旋轉地固定於輸出部件68之一內周邊表面之左側處，而右座圈132不可旋轉地固定於輸出部件68之內周邊表面之右側處。左座圈130透過滾珠軸承136而相對於輸入部件64可旋轉地支撐輸出部件68。右座圈132透過一滾珠軸承140及一錐形內圈142而將輸出部件68可旋轉地支撐於支撐軸22上。錐形內圈142藉由一防鬆螺母144而維持於支撐軸22上。在所繪示之實施例中，左座圈130及右座圈132獨立地形成與輸出部件68分離之構件。然而，左座圈130或右座圈132可與輸出部件68一體成型為一單件式整體構件。
動力傳輸機構112包含一第一太陽齒輪148、一分離第二太陽齒輪150、一分離第三太陽齒輪152及一分離第四太陽齒輪154。第一太陽齒輪148不可旋轉地支撐至支撐軸22。第一太陽齒輪148包含一離合器凸輪部分156，及形成於其之一外周邊表面上之複數個第一太陽齒輪齒158(例如48T)，以及一內周邊第二太陽齒輪接觸表面160。圍繞支撐軸22可旋轉地支撐鄰近於第一太陽齒輪148之第二太陽齒輪150。第二太陽齒輪150包含用於可滑動地接觸第一太陽齒輪148上之第二太陽齒輪接觸表面160之一外周邊第一太陽齒輪接觸表面162、形成於其之一內周邊表面上以接合一第二太陽齒輪棘爪170之複數個第二太陽齒 輪棘輪齒168(例如12T)、一內周邊第三太陽齒輪接觸表面166及形成於其之一外周邊表面上之複數個第二太陽齒輪齒164(例如48T)。第二太陽齒輪150進一步具有用於可滑動地接觸一太陽齒輪導環176之一外周邊表面之一內周邊導環接觸表面。圍繞支撐軸22可旋轉地支撐鄰近於第二太陽齒輪150之第三太陽齒輪152。第三太陽齒輪152包含用於可滑動地接觸太陽齒輪導環176之外周邊表面之一內周邊第一導環接觸表面。第三太陽齒輪152包含形成於其之一內周邊表面上以接合一第三太陽齒輪棘爪182之複數個第三太陽齒輪棘輪齒180(例如12T)、用於可滑動地接觸第二太陽齒輪150之第三太陽齒輪接觸表面166之一外周邊第二太陽齒輪接觸表面184，及形成於其之一外周邊表面上之複數個第三太陽齒輪齒186(例如42T)。第四太陽齒輪154包含形成於其之一外周邊表面上之複數個第四太陽齒輪齒188(例如36T)、形成於其之一內周邊表面上以接合一第四太陽齒輪棘爪192之複數個第四太陽齒輪棘輪齒190(例如12T)。第四太陽齒輪154包含用於可滑動地接觸一導環198之一外周邊表面之一內周邊導環接觸表面。
棘爪170、182及192可樞轉地耦合至支撐軸22，且由一變速控制套筒(圖中未展示)控制以依一習知方式選擇性切換於第二太陽齒輪150、第三太陽齒輪152及第四太陽齒輪154之一自由狀態與一鎖定狀態之間。第二太陽齒輪150、第三太陽齒輪152及第四太陽齒輪154之各者在該自由狀態中圍繞支撐軸22旋轉，而在該鎖定狀態中防止第二太陽齒輪150、第三太陽齒輪152及第四太陽齒輪154之各者圍繞支撐軸22旋轉。利用該等狀態之此切換，選擇自輸入部件64至輸出部件68之動力傳輸路徑之一者。例如，美國專利第6,607,465號及第7,682,283號中已熟知該變速控制套筒之組態及操作。因此，為簡潔起見，將省略詳細組態。
如圖3中所展示，動力傳輸機構112進一步包含一行星齒輪托架 200、一第一環形齒輪202、一第二環形齒輪204、複數個(例如3個)第一行星齒輪206及複數個(例如3個)第二行星齒輪208。
圍繞支撐軸22可旋轉地安裝行星齒輪托架200。行星齒輪托架200圍繞複數個(例如3個)第一小齒輪銷210可旋轉地支撐第一行星齒輪206，且圍繞複數個(例如3個)第二小齒輪銷212可旋轉地支撐第二行星齒輪208。第一小齒輪銷210及第二小齒輪銷212固定地耦合至行星齒輪托架200。具體言之，第一小齒輪銷210圍繞支撐軸22沿圓周方向等距地配置於行星齒輪托架200上，同時第二小齒輪銷212圍繞支撐軸22沿圓周方向等距地配置於行星齒輪托架200上。相對於第二小齒輪銷212之各自者同心地配置第一小齒輪銷210之各者。在所繪示之實施例中，第一小齒輪銷210及第二小齒輪銷212獨立形成為分離構件。然而，同心安置之第一小齒輪銷210及第二小齒輪銷212可一體成型為一單件式整體構件。行星齒輪托架200由一輕合金金屬(諸如一鋁合金)、鋼或任何其他適合材料製成。此外，可藉由組合複數個分離部件而形成行星齒輪托架200。
第一小齒輪銷210分別可旋轉地支撐第一行星齒輪206。第一行星齒輪206之各者具有與第一太陽齒輪148之第一太陽齒輪齒158接合之一小直徑齒輪部分220(例如14T)，及與第一環形齒輪202之一第一內周邊齒輪部分224(例如84T)接合之一大直徑齒輪部分222(例如22T)。類似地，第二小齒輪銷212分別可旋轉地支撐第二行星齒輪208。第二行星齒輪208之各者包含與第四太陽齒輪154之第四太陽齒輪齒188接合之一大直徑齒輪部分226(例如29T)、與第三太陽齒輪152之第三太陽齒輪齒186接合之一中間直徑齒輪部分228(例如18T)，及與第二太陽齒輪150之第二太陽齒輪齒164及第二環形齒輪204之一內周邊齒輪部分232(例如78T)接合之一小直徑齒輪部分230(例如14T)。
行星齒輪托架200進一步具有位於行星齒輪托架200之一左端部 分之一內周邊表面上之複數個(例如12個)花鍵238。行星齒輪托架200之離合器接合花鍵238與周向安置於一離合器環242上之複數個花鍵240選擇性接合。特定言之，離合器環242可回應於來自變速馬達單元32a之旋轉輸入而沿支撐軸22之一中心軸滑動於一接合位置與一脫離位置之間。離合器環242不可旋轉地耦合至輸入部件64之一內周邊表面上之花鍵。因此，當離合器環242位於該接合位置上時，離合器環242將輸入部件64與行星齒輪托架200耦合，使得輸入部件64與行星齒輪托架200一起旋轉。另一方面，當離合器環242位於該脫離位置上時，輸入部件64自行星齒輪托架200脫離。
第一環形齒輪202進一步包含一第二內周邊齒輪部分244(例如36T)，其用於接合可樞轉地安裝至輸入部件64之一外周邊表面之複數個周向安置棘爪246。棘爪246藉由一棘爪彈簧248而向外徑向偏置，且因此用作輸入部件64與第一環形齒輪202之間之一離合器。複數個棘爪249亦周向安置於輸入部件64之外周邊表面上以回應於使曲柄軸14依一熟知方式向後旋轉而驅動第一環形齒輪202。
第二環形齒輪204經由呈具有複數個(例如18個)滾子及凸輪表面之一滾子離合器形式之一單向離合器250而耦合至輸出部件68。單向離合器250經組態使得單向離合器250僅將曲柄軸14之向前旋轉傳輸至輸出部件68。
在所繪示之實施例中，行星齒輪單元66之動力傳輸機構112進一步包含安置於第一太陽齒輪148與第二太陽齒輪150之間之一滑動彈簧254。換言之，行星齒輪單元66之動力傳輸機構112包含由滑動彈簧254可操作地連接之第一太陽齒輪148及第二太陽齒輪150。如圖5、圖8及圖9中所展示，滑動彈簧254具有一支腳部分254a及一環部分254b。如圖3中所展示，支腳部分254a安置於第一太陽齒輪148之一接收孔256中。環部分254b自支腳部分254a延伸且安置於第二太陽齒輪 150之一內圓周凹槽258中。具體言之，當滑動彈簧254處於一卸載狀態(如圖8及圖9中所展示)時，環部分254b具有比第二太陽齒輪150之內圓周凹槽258之直徑大之一直徑。因此，當滑動彈簧254之環部分254b安置於第二太陽齒輪150之內圓周凹槽258中(如圖3中所展示)時，環部分254b處於一負載狀態。特定言之，滑動彈簧254之支腳部分254a安置於第一太陽齒輪148之接收孔256中，使得滑動彈簧254不可旋轉地耦合至第一太陽齒輪148。另一方面，當滑動彈簧254處於該負載狀態時，滑動彈簧254之環部分254b可滑動地安置於第二太陽齒輪150之內圓周凹槽258中。因此，當施加至第二太陽齒輪150之旋轉力小於滑動彈簧254之環部分254b與第二太陽齒輪150之內圓周凹槽258之間之保持力或摩擦力時，由滑動彈簧254維持圍繞支撐軸22之第二太陽齒輪150相對於第一太陽齒輪148之角位置。另一方面，當施加至第二太陽齒輪150之旋轉力變為大於滑動彈簧254之環部分254b與第二太陽齒輪150之間之保持力或摩擦力時，第二太陽齒輪150相對於第一太陽齒輪148旋轉。
現參考圖2至圖4，將詳細描述離合器機構38之組態。離合器機構38可操作地安置於曲柄軸14與前鏈輪28之間。離合器機構38經組態以在曲柄軸14沿向後旋轉方向(例如一第二方向)圍繞旋轉軸X1旋轉時使前鏈輪28沿向後旋轉方向圍繞旋轉軸X1旋轉。向後旋轉方向與向前旋轉方向相反。離合器機構38允許曲柄軸14與前鏈輪28之間之一相對旋轉沿向前旋轉方向(例如第一方向)。離合器機構38支撐至齒輪變速機構32之支撐軸22，使得離合器機構38可操作地安置於行星齒輪單元66之行星齒輪托架200與齒輪變速機構32之輸出部件68之間。離合器機構38包含一齒形部件260(例如一內齒部件)、一棘爪支撐件262、複數個接合棘爪264及複數個偏置構件266。離合器機構38包含一控制部件268。
齒形部件260安置於齒輪變速機構32之輸出部件68之右座圈132之一內周邊表面上。齒形部件260具有形成於右座圈132之內周邊表面上之複數個接合齒260a。接合齒260a與接合棘爪264選擇性接合以將曲柄軸14之向後旋轉傳輸至輸出部件68。
棘爪支撐件262可移動地附接至行星齒輪單元66之行星齒輪托架200。具體言之，圍繞行星齒輪托架200之一軸向延伸部分270可移動地附接棘爪支撐件262，軸向延伸部分270具有一大直徑區段270a及一小直徑區段270b。棘爪支撐件262一體成型為一單件式整體構件，且由金屬材料或任何其他適合材料製成。棘爪支撐件262具有相對於彼此軸向配置之第一環形區段272及第二環形區段274。第一環形區段272具有周向配置於第一環形區段272之一外周邊表面上之複數個(例如4個)棘爪接收開口272a。第二環形區段274具有周向配置於第二環形區段274之一外周邊表面上之複數個離合器棘爪安裝區段274a。
棘爪支撐件262之第二環形區段274具有沿棘爪支撐件262之圓周方向安置之複數個凹部278。特定言之，凹部278周向配置於第二環形區段274之一內周邊表面上。行星齒輪單元66之行星齒輪托架200具有複數個突出部280。特定言之，突出部280周向配置於行星齒輪托架200之軸向延伸部分270之大直徑區段270a之一外周邊表面上。突出部280分別位於凹部278中。如圖6及圖7中所展示，凹部278及突出部280分別配置成彼此間具有周向間隔以提供棘爪支撐件262與行星齒輪托架200之間之一有限範圍之相對旋轉。在所繪示之實施例中，如圖6中所展示，突出部280分別具有第一接觸表面280a(例如接觸表面)，當曲柄軸14沿向前旋轉方向旋轉時，第一接觸表面280a分別與凹部278之第一內表面278a(例如內表面)周向接觸，使得曲柄軸14沿向前旋轉方向之向前旋轉經由棘爪支撐件262而自行星齒輪單元66之行星齒輪托架200傳輸至齒輪變速機構32之輸出部件68。此外，如圖7中所展 示，突出部280分別具有第二接觸表面280b，當曲柄軸14沿向後旋轉方向旋轉時，第二接觸表面280b分別與凹部278之第二內表面278b周向接觸，使得曲柄軸14沿向後旋轉方向之向後旋轉經由棘爪支撐件262而自行星齒輪單元66之行星齒輪托架200傳輸至齒輪變速機構32之輸出部件68。突出部280之各者之第一接觸表面280a及第二接觸表面280b面向相反軸向方向，而凹部278之各者之第一內表面278a及第二內表面278b面向相反圓周方向。
在所繪示之實施例中，棘爪支撐件262具有凹部278，而行星齒輪托架200具有突出部280。然而，替代地，棘爪支撐件262可具有沿棘爪支撐件262之圓周方向安置之複數個突出部，而行星齒輪單元66之行星齒輪托架200可具有位於凹部中之複數個凹部。在此情況中，該等凹部及該等突出部可分別配置成彼此間具有周向間隔以提供棘爪支撐件262與行星齒輪托架200之間之一有限範圍之相對旋轉。
如圖3、圖4、圖6及圖7中所展示，接合棘爪264安裝至棘爪支撐件262以可在一釋放位置與一接合位置之間移動。接合棘爪264之各者具有一接合端264a及一控制端264b。當接合棘爪264位於該接合位置時，接合棘爪264之接合端264a與右座圈132之接合齒260a接合，而當接合棘爪264位於該釋放位置時，接合棘爪264之接合端264a自右座圈132之接合齒260a脫離。接合棘爪264分別可樞轉地配置於棘爪支撐件262之第一環形區段272之棘爪接收開口272a中。更具體言之，接合棘爪264分別可樞轉地耦合至複數個樞轉銷282。樞轉銷282分別固定地耦合至棘爪支撐件262之第一環形區段272之棘爪接收開口272a中。
偏置構件266使接合棘爪264朝向接合位置偏置。偏置構件266基本上包含可操作地安置於接合棘爪264與棘爪支撐件262之間之棘爪彈簧。
控制部件268安置於行星齒輪單元66之行星齒輪托架200之一外 周邊表面上。當曲柄軸14沿向後旋轉方向旋轉時，控制部件268選擇性引起接合棘爪264與齒形部件260接合，使得離合器機構38將曲柄軸14之向後旋轉傳輸至齒輪變速機構32之輸出部件68。具體言之，如圖6及圖7中所展示，控制部件268具有周向配置於行星齒輪托架200之軸向延伸部分270之小直徑區段270b之一外周邊表面上之複數個控制突出部284。特定言之，如圖6中所展示，當行星齒輪托架200回應於曲柄軸14之向前旋轉而旋轉時，控制突出部284與接合棘爪264之控制端264b接合。此使接合棘爪264朝向釋放位置移動，使得行星齒輪托架200之旋轉被防止經由接合棘爪264而傳輸至輸出部件68之右座圈132。另一方面，如圖7中所展示，當行星齒輪托架200回應於曲柄軸14之向後旋轉而旋轉時，控制突出部284與接合棘爪264之控制端264b脫離。此歸因於偏置構件266之偏置力而使接合棘爪264反向移動至接合位置，使得行星齒輪托架200之旋轉經由接合棘爪264而傳輸至輸出部件68之右座圈132。更具體言之，如圖7中所展示，行星齒輪托架200之此旋轉經由行星齒輪托架200之突出部280與棘爪支撐件262之凹部278之間之連接而傳輸至棘爪支撐件262，接著，棘爪支撐件262之旋轉經由接合棘爪264而傳輸至輸出部件68之右座圈132。
離合器機構38進一步包含可操作地安置於支撐軸22與棘爪支撐件262之間之一保持構件286。在接合棘爪264與輸出部件68之右座圈132接合之前，保持構件286維持棘爪支撐件262與支撐軸22之間之相對角位置。如圖4、圖10及圖11中所展示，離合器機構38之保持構件286進一步包含具有一支腳部分288a及一環部分288b之一滑動彈簧288。支腳部分288a不可旋轉地耦合至錐形內圈142，錐形內圈142緊固至齒輪變速機構32之支撐軸22。環部分288b自支腳部分288a延伸且安置於離合器機構38之棘爪支撐件262之一外圓周凹槽262a中。具體言之，當滑動彈簧288處於一卸載狀態時，環部分288b具有比棘爪支 撐件262之外圓周凹槽262a之直徑小之一直徑，如圖11所展示。因此，當滑動彈簧288之環部分288b安置於棘爪支撐件262之外圓周凹槽262a中時，環部分288b處於一負載狀態，如圖10所展示。特定言之，滑動彈簧288之支腳部分288a安置於錐形內圈142之一接收孔142a中，使得滑動彈簧288不可旋轉地耦合至支撐軸22。另一方面，當滑動彈簧288處於該負載狀態時，滑動彈簧288之環部分288b可滑動地安置於棘爪支撐件262之外圓周凹槽262a中。因此，當施加至棘爪支撐件262之旋轉力小於滑動彈簧288之環部分288b與棘爪支撐件262之外圓周凹槽262a之間之保持力或摩擦力時，由滑動彈簧288維持棘爪支撐件262圍繞支撐軸22之角位置。另一方面，當施加至棘爪支撐件262之旋轉力變為大於滑動彈簧288之環部分288b與棘爪支撐件262之外圓周凹槽262a之間之保持力或摩擦力時，棘爪支撐件262相對於支撐軸22旋轉。
離合器機構38進一步包含一單向離合器290。單向離合器290可操作地安置於棘爪支撐件262與輸出部件68之右座圈132之間以將曲柄軸14之向前旋轉傳輸至輸出部件68。具體言之，單向離合器290具有可樞轉地支撐於棘爪支撐件262之離合器棘爪安裝區段274a上之複數個離合器棘爪292。離合器棘爪292藉由複數個棘爪彈簧294而向外徑向偏置以接合形成於右座圈132之左側之內周邊表面上之內周邊離合器齒296。離合器棘爪292將曲柄軸14之向前旋轉傳輸至右座圈132且因此至輸出部件68。特定言之，如圖6中所展示，當行星齒輪托架200回應於曲柄軸14之向前旋轉而旋轉時，控制突出部284與接合棘爪264之控制端264b接合。防止行星齒輪托架200之此旋轉經由接合棘爪264而傳輸至輸出部件68之右座圈132。然而，如圖6中所展示，行星齒輪托架200之此旋轉經由行星齒輪托架200之突出部280與棘爪支撐件262之凹部278之間之連接而傳輸至棘爪支撐件262，接著，棘爪支撐件 262之旋轉經由單向離合器290而傳輸至輸出部件68之右座圈132。
在所繪示之實施例中，當棘爪支撐件262可移動地附接至行星齒輪單元66之行星齒輪托架200時，齒形部件260安置於齒輪變速機構32之輸出部件68上。然而，替代地，當棘爪支撐件262可移動地附接至齒輪變速機構32之輸出部件68時，齒形部件260可安置於行星齒輪單元66之行星齒輪托架上。
就此驅動單元10而言，如圖2中所展示，沿以下傳輸路線傳輸由踩踏力產生之沿向前旋轉方向之轉矩：曲柄臂101→曲柄軸14→第一旋轉傳輸構件16→第二旋轉傳輸構件20→第三旋轉傳輸構件26→齒輪變速主體32b→第一齒輪構件76→第二齒輪構件78。另一方面，沿以下路徑傳輸馬達30之輸出轉矩：減速齒輪單元34→轉矩傳輸構件70→單向離合器80→第二齒輪構件78。第二齒輪構件78組合此等兩個轉矩以將其等傳輸至前鏈輪28。因此，曲柄臂101之向前旋轉在由馬達30輔助之後傳輸至前鏈輪28。在齒輪變速主體32b中，行星齒輪單元66透過複數個動力傳輸路徑而傳輸曲柄軸14之向前旋轉。例如，美國專利第6,607,465號及第7,682,283號中已熟知用於選擇動力傳輸路徑之一者之此變速操作。因此，為簡潔起見，將省略詳細組態。
另一方面，就此驅動單元10而言，亦將曲柄臂101之向後旋轉傳輸至前鏈輪28以使前鏈輪28沿向後旋轉方向旋轉。具體言之，沿以下傳輸路線傳輸由踩踏力產生之沿向後旋轉方向之轉矩：曲柄臂101→曲柄軸14→第一旋轉傳輸構件16→第二旋轉傳輸構件20→第三旋轉傳輸構件26→齒輪變速主體32b→第一齒輪構件76→第二齒輪構件78→前鏈輪28。具體言之，在齒輪變速主體32b中，當將曲柄臂101之向後旋轉傳輸至齒輪變速主體32b之輸入部件64時，無論選擇之動力傳輸路徑為何者，離合器環242均自行星齒輪托架200脫離。接著，透過以下傳輸路徑而將輸入部件64之旋轉傳輸至輸出部件68：輸入部件64→ 棘爪249→第一環形齒輪202→行星齒輪托架200→接合棘爪264→右座圈132→輸出部件68。因此，將曲柄臂101之向後旋轉傳輸至前鏈輪28以使前鏈輪28沿向後旋轉方向旋轉，藉此操作後輪轂104之倒煞車104a。
就此驅動單元10而言，齒輪變速主體32b包含維持支撐軸22與棘爪支撐件262之間之相對角位置之保持構件286。如圖6中所展示，行星齒輪托架200與棘爪支撐件262一起沿順時針方向轉動，同時使接合棘爪264維持處於釋放位置。回應於用於操作倒煞車104a之曲柄臂101之向後旋轉，行星齒輪托架200在圖6中開始沿逆時針方向旋轉。若棘爪支撐件262回應於曲柄臂101之向後旋轉而在圖6中開始與行星齒輪托架200一起沿逆時針方向旋轉，則接合棘爪264不與齒形部件260接合，如圖6中所展示。然而，就此驅動單元10而言，保持構件286維持支撐軸22與棘爪支撐件262之間之相對角位置，直至施加至棘爪支撐件262之旋轉力變為大於保持構件286之滑動彈簧288與棘爪支撐件262之間之保持力或摩擦力。因此，保持構件286容許行星齒輪托架200回應於曲柄臂101之向後旋轉而相對於棘爪支撐件262相對旋轉，且防止棘爪支撐件262與行星齒輪托架200一起沿逆時針方向旋轉，直至行星齒輪托架200與棘爪支撐件262之間之位置關自圖6中所展示之位置關係轉變至圖7所展示之位置關係。因此，就此驅動單元10而言，可回應於曲柄臂101之向後旋轉而適當操作離合器機構38之接合棘爪264。
就此驅動單元10而言，齒輪變速主體32b包含維持第一太陽齒輪148與第二太陽齒輪150之間之相對角位置之滑動彈簧254。當曲柄臂101沿向前旋轉方向旋轉時，單向離合器250接合第二環形齒輪204及輸出部件68。此外，若停止曲柄臂101之旋轉，則單向離合器250仍接合第二環形齒輪204及輸出部件68。在此情況中，若在單向離合器250回應於用於操作倒煞車104a之曲柄臂101之向後旋轉而變為脫離之前 接合棘爪264變為與輸出部件68之右座圈132之齒形部件260接合，則可鎖定齒輪變速機構32，此係因為離合器機構38及單向離合器250兩者與輸出部件68接合。然而，就此驅動單元10而言，滑動彈簧254維持第一太陽齒輪148與第二太陽齒輪150之間之相對角位置，直至施加至第二太陽齒輪150之旋轉力變為大於滑動彈簧254與第二太陽齒輪150之間之保持力或摩擦力。因此，回應於曲柄臂101之向後旋轉，首先使第二行星齒輪208旋轉，同時與第二行星齒輪208嚙合之第二太陽齒輪150相對於第一太陽齒輪148固定，其亦使第二環形齒輪204旋轉以使單向離合器250脫離。在使單向離合器250脫離之後，接合棘爪264變為與輸出部件68之右座圈132之齒形部件260接合。因此，滑動彈簧254防止離合器機構38及單向離合器250兩者回應於曲柄臂101之向後旋轉而與輸出部件68接合，其防止齒輪變速機構32被鎖定。因此，可回應於曲柄臂101之向後旋轉而適當操作倒煞車104a。
在所繪示之實施例中，第一旋轉傳輸構件16、第二旋轉傳輸構件20及第三旋轉傳輸構件26可由選自齒輪、鏈輪及滑輪之群組之任何適當部件製成。
在所繪示之實施例中，軸承為滾珠軸承或針狀滾子軸承。然而，熟習此項技術者將自本發明瞭解：可採用容許構件被可旋轉地安裝之任何類型之軸承。例如，除滾珠軸承及針狀滾子軸承之外，其他類型之滾子軸承以及軸襯或其他滑動型軸承亦可應用於所繪示之實施例。
第二實施例
現參考圖12，現將解釋根據一第二實施例之一驅動單元310。
鑒於第一實施例與第二實施例之間之類似性，相同於第一實施例之部件之第二實施例之部件將被給予與第一實施例之部件相同之參考元件符號。無論何種情況，為簡潔起見，可省略實質上相同於第一 實施例之部件之第二實施例之部件之描述。然而，熟習此項技術者將自本發明瞭解：第一實施例之描述及繪示亦適用於此第二實施例，如本文中所討論及/或所繪示之內容除外。
驅動單元310基本上配置於曲柄臂101附近(參閱圖1)。在所繪示之實施例中，如圖12中所展示，驅動單元310具有一外殼312、一曲柄軸314、一第一旋轉傳輸構件316、一中間軸318、一第二旋轉傳輸構件320、一支撐軸322、一第二鏈條324、一第三旋轉傳輸構件326及一前鏈輪328(例如一鏈輪)。在所繪示之實施例中，曲柄軸314、中間軸318及支撐軸322經配置以在間隔位置處彼此平行延伸。如圖12中所展示，驅動單元310具有一馬達330、一齒輪變速機構332、一減速齒輪單元334、一轉矩組合機構336及一離合器機構338。因此，自行車驅動單元310包含馬達330、曲柄軸314、轉矩組合機構336及離合器機構338。
在所繪示之實施例中，外殼312、曲柄軸314、第一旋轉傳輸構件316、中間軸318、第二旋轉傳輸構件320、支撐軸322、第二鏈條324、第三旋轉傳輸構件326、馬達330、減速齒輪單元334、轉矩組合機構336基本上相同於根據第一實施例之外殼12、曲柄軸14、第一旋轉傳輸構件16、中間軸18、第二旋轉傳輸構件20、支撐軸22、第二鏈條24、第三旋轉傳輸構件26、馬達30、減速齒輪單元34、轉矩組合機構36，微小變化除外。因此，為簡潔起見，將省略此等組件之詳細描述。
在所繪示之實施例中，曲柄軸314可圍繞一旋轉軸X1(例如一第一旋轉軸)旋轉。馬達330包含一曲柄軸接收孔330a。曲柄軸314可旋轉地安置於馬達330之曲柄軸接收孔330a中。
齒輪變速機構332配置於第三旋轉傳輸構件326與轉矩組合機構336之間之動力傳輸路線上。齒輪變速機構332具有一變速馬達單元 332a。齒輪變速機構332具有一齒輪變速主體332b。變速馬達單元332a在自安裝於自行車之一把手上之一變速器接收一變速操作之後使齒輪變速主體332b之一致動構件旋轉至一指定相位。變速馬達單元332a相同於根據第一實施例之變速馬達單元32a。因此，為簡潔起見，將省略詳細描述。
齒輪變速主體332b為容許自複數個(例如8個)齒輪比選擇之一傳輸單元。齒輪變速主體332b之組態基本上相同於一熟知傳輸單元，諸如日本實用新型註冊第3146138號中所揭示之一傳輸單元。因此，為簡潔起見，將省略詳細描述。在所繪示之實施例中，齒輪變速機構332之齒輪變速主體332b包含支撐軸322、一輸入部件344、一行星齒輪單元346及一輸出部件348。將第三旋轉傳輸構件326之旋轉傳輸至輸入部件344、行星齒輪單元346及輸出部件348。輸入部件344、行星齒輪單元346及輸出部件348分別可旋轉地支撐於支撐軸322上。具體言之，輸入部件344可旋轉地支撐於支撐軸322上且可操作地耦合至曲柄軸314。第三旋轉傳輸構件326固定地耦合至輸入部件344，使得其等可一起旋轉。行星齒輪單元346安置於輸入部件344與輸出部件348之間。行星齒輪單元346選擇性建立複數個(8個)齒輪比。輸出部件348可旋轉地支撐於支撐軸322上且可操作地耦合至轉矩組合機構336。輸出部件348在藉由行星齒輪單元346而改變旋轉速度之後將旋轉輸出至轉矩組合機構336。
減速齒輪單元334亦相同於減速齒輪單元34，除第一環形齒輪372d及第二環形齒輪374d耦合至一馬達殼體356之一軸向延伸部分之一內周邊表面之外。因此，為簡潔起見，將省略詳細組態。
轉矩組合機構336可操作地耦合至馬達330及曲柄軸314以組合馬達330及曲柄軸314之旋轉輸出。轉矩組合機構336具有固定地耦合至齒輪變速機構332之輸出部件348之一第一齒輪構件376、與第一齒輪 構件376嚙合之一第二齒輪構件378，及一單向離合器380。轉矩組合機構336透過單向離合器380而可操作地連接至馬達330之一轉子358(例如一旋轉輸出部分)以接收馬達330之旋轉輸出。
第二齒輪構件378基本上相同於第二齒輪構件78，除前鏈輪328可移動地附接至第二齒輪構件378之外。因此，為簡潔起見，將省略詳細描述。如圖12中所展示，轉矩組合機構336之第二齒輪構件378具有一鏈輪安裝部分379，其經組態以可操作地附接至前鏈輪328(例如一鏈輪)，使得當曲柄軸314沿向前旋轉方向(例如一第一方向)圍繞旋轉軸X1(例如一鏈輪之一第二旋轉軸)旋轉時，前鏈輪328沿向前旋轉方向圍繞旋轉軸X1旋轉。
離合器機構338可操作地安置於曲柄軸314與前鏈輪328之間。離合器機構338經組態以在曲柄軸314沿向後旋轉方向(例如一第二方向)圍繞旋轉軸X1(例如一第二旋轉軸)旋轉時使前鏈輪328沿向後旋轉方向圍繞旋轉軸X1旋轉。向後旋轉方向與向前旋轉方向相反。離合器機構338允許曲柄軸314與前鏈輪328之間之一相對旋轉沿向前旋轉方向(例如第一方向)。在所繪示之實施例中，離合器機構338支撐於曲柄軸314上之曲柄軸314與前鏈輪328之間。然而，替代地，離合器機構338亦可支撐於前鏈輪328或轉矩組合機構336上之曲柄軸314與前鏈輪328之間。離合器機構338包含一齒形部件360(例如一內齒部件)、一棘爪支撐件362、複數個接合棘爪364、複數個偏置構件366。離合器機構338亦包含一控制部件368。
齒形部件360安置於前鏈輪328上。特定言之，齒形部件360安置於前鏈輪328之一內周邊表面385a上。齒形部件360具有形成於前鏈輪328之內周邊表面385a上之複數個接合齒360a。接合齒360a與接合棘爪364選擇性接合以將曲柄軸314之向後旋轉傳輸至前鏈輪328。
棘爪支撐件362固定地耦合至曲柄軸314。棘爪支撐件362依一習 知方式將接合棘爪364可樞轉地支撐於棘爪支撐件362之一外周邊表面上。在所繪示之實施例中，齒形部件360安置於前鏈輪328上，而棘爪支撐件362固定地耦合至曲柄軸314。然而，替代地，齒形部件360可安置於曲柄軸314上，而棘爪支撐件362可固定地耦合至前鏈輪328。特定言之，齒形部件360可安置於曲柄軸314之一外周邊表面上，而棘爪支撐件362可固定地耦合至前鏈輪328之內周邊表面385a。此外，齒形部件360可安置於鏈輪安裝部分379及曲柄軸314之一者上，而棘爪支撐件362可固定地耦合至鏈輪安裝部分379及曲柄軸314之另一者。特定言之，齒形部件360可安置於鏈輪安裝部分379之內周邊表面385a及曲柄軸314之外周邊表面之一者上，而棘爪支撐件362可固定地耦合至鏈輪安裝部分379之內周邊表面385a及曲柄軸314之外周邊表面之另一者。
如圖13A至圖13M中所展示，接合棘爪364安裝至棘爪支撐件362以可在一釋放位置與一接合位置之間移動。接合棘爪364之各者具有一接合端364a及一樞轉端364b。當接合棘爪364位於該接合位置時，接合棘爪364之接合端364a與前鏈輪328之接合齒360a接合，而當接合棘爪364朝向該釋放位置移動時，接合棘爪364之接合端364a自前鏈輪328之接合齒360a脫離。接合棘爪364可樞轉地耦合至棘爪支撐件362，使得接合棘爪364依一習知方式在樞轉端364b上圍繞一樞轉軸樞轉。
偏置構件366分別使接合棘爪364朝向接合位置偏置。偏置構件366基本上包含可操作地安置於接合棘爪364與棘爪支撐件362之間之棘爪彈簧。
控制部件368安置於轉矩組合機構336之鏈輪安裝部分379(例如一輸出構件)之一內周邊表面379a上。當曲柄軸314沿向後旋轉方向旋轉時，控制部件368選擇性引起接合棘爪364與齒形部件360接合，使得 離合器機構338將曲柄軸314之一旋轉傳輸至前鏈輪328。另一方面，當曲柄軸314沿向前旋轉方向旋轉時，控制部件368與齒形部件360對準，使得當曲柄軸314沿向前旋轉方向旋轉時，接合棘爪364在控制部件368及齒形部件360上滑動。更具體言之，如圖13A至圖13M中所展示，控制部件368具有周向配置於鏈輪安裝部分379之內周邊表面379a上之複數個凸塊391。凸塊391之各者具有一斜面391a。斜面391a比與接合棘爪364接合之接合齒360a之各者之一接合表面360b平坦。此外，凸塊391具有比接合齒360a之周向寬度大之沿圓周方向之一周向寬度。
在所繪示之實施例中，前鏈輪328具有：一環形區段383，其具有形成於外周邊部分上之鏈輪齒；及一圓柱形區段385，其一體成型於環形區段383之內周邊部分上。前鏈輪328可移動地附接至鏈輪安裝部分379之內周邊表面379a。前鏈輪328圍繞曲柄軸314之旋轉軸X1旋轉。因此，曲柄軸314之旋轉軸(例如一第一旋轉軸)與前鏈輪328之旋轉軸(例如一第二旋轉軸)彼此重合。然而，當然，熟習此項技術者將自本發明瞭解：前鏈輪328及曲柄軸314可相對於彼此配置，使得前鏈輪328及曲柄軸314之旋轉軸相對於彼此偏移。前鏈輪328具有位於圓柱形區段385之內周邊表面385a上之接合齒360a。
此外，如圖13A至圖13M中所展示，前鏈輪328具有複數個突出部389。特定言之，突出部389周向配置於圓柱形區段385之一外周邊表面385b上。轉矩組合機構336之鏈輪安裝部分379具有複數個凹部387。特定言之，凹部387周向配置於鏈輪安裝部分379之內周邊表面379a上。凹部387及突出部389分別配置成彼此間具有周向間隔以提供轉矩組合機構336之鏈輪安裝部分379與前鏈輪328之間之一有限範圍之相對旋轉。在所繪示之實施例中，如圖13B至圖13E及圖13H至圖13K中所展示，凹部387分別具有第一內表面387a，當曲柄軸314沿向 前旋轉方向旋轉時，第一內表面387a分別與突出部389之第一接觸表面389a周向接觸，使得曲柄軸314沿向前旋轉方向之一旋轉自轉矩組合機構336之鏈輪安裝部分379傳輸至前鏈輪328。此外，如圖13A及圖13G中所展示，凹部387分別具有第二內表面387b，當曲柄軸314固定時，第二內表面387b分別與突出部389之第二接觸表面389b周向接觸。特定言之，如圖13A及圖13G中所展示，利用一偏置或復位彈簧393來使前鏈輪328相對於鏈輪安裝部分379沿順時針方向周向偏置。此外，使前鏈輪328相對於鏈輪安裝部分379周向配置，使得當曲柄軸314固定時，前鏈輪328之接合齒360a之各者之接合表面360b相對於鏈輪安裝部分379之凸塊391之對應者之斜面391a而沿曲柄軸314之向前旋轉方向安置。
在所繪示之實施例中，轉矩組合機構336之鏈輪安裝部分379具有凹部387，而前鏈輪328具有突出部389。然而，替代地，轉矩組合機構336之鏈輪安裝部分379可具有複數個突出部，而前鏈輪328可具有複數個凹部。在此情況中，該等凹部及該等突出部分別配置成彼此間具有周向間隔以提供轉矩組合機構336之鏈輪安裝部分379與前鏈輪328之間之一有限範圍之相對旋轉。
就此驅動單元310而言，如圖12中所展示，沿以下傳輸路線傳輸由踩踏力產生之沿向前旋轉方向之轉矩：曲柄臂101→曲柄軸314→第一旋轉傳輸構件316→第二旋轉傳輸構件320→第三旋轉傳輸構件326→齒輪變速主體332b→第一齒輪構件376→第二齒輪構件378。另一方面，沿以下路徑傳輸馬達330之輸出轉矩：減速齒輪單元334→轉矩傳輸構件370→單向離合器380→第二齒輪構件378。第二齒輪構件378組合此等兩個轉矩以將其等傳輸至前鏈輪328。
具體言之，如圖13A及圖13G中所展示，當曲柄軸314固定時，使前鏈輪328相對於鏈輪安裝部分379周向偏置，使得凹部387之第二內 表面387b分別與突出部389之第二接觸表面389b周向接觸。此外，當曲柄軸314固定時，相對於鏈輪安裝部分379之凸塊391之對應者之斜面391a而沿曲柄軸314之向前旋轉方向安置前鏈輪328之接合齒360a之各者之接合表面360b。
如圖13B至圖13E及圖13H至圖13K中所展示，當曲柄軸314沿向前旋轉方向旋轉時，第二齒輪構件378相對於前鏈輪328沿順時針方向旋轉，直至凹部387之第一內表面387a分別與突出部389之第一接觸表面389a周向接觸。當凹部387之第一內表面387a分別與突出部389之第一接觸表面389a周向接觸時，將第二齒輪構件378之旋轉傳輸至前鏈輪328，其使第二齒輪構件378及前鏈輪328沿向前旋轉方向一起旋轉。控制部件368之凸塊391及齒形部件360之接合齒360a相對於彼此配置，使得當凹部387之第一內表面387a分別與突出部389之第一接觸表面389a周向接觸時，控制部件368之突出部391與齒形部件360之接合齒360a軸向對準。因此，如圖13H至圖13K中所展示，當曲柄軸314沿向前旋轉方向旋轉時，接合棘爪364在控制部件368之凸塊391上滑動，同時在接合位置與釋放位置之間樞轉，其防止接合棘爪364與齒形部件360之接合齒360a接合。具體言之，當第二齒輪構件378相對於曲柄軸314之速度比歸因於齒輪變速機構332之齒輪比之一選擇而大於1時，第二齒輪構件378之向前旋轉速度快於曲柄軸314之向前旋轉速度。在此情況中，接合棘爪364依序沿向後旋轉方向在控制部件368之凸塊391上相對滑動，如圖13H、圖13I、圖13J及圖13K中所繪示。另一方面，當第二齒輪構件378相對於曲柄軸314之速度比歸因於齒輪變速機構332之齒輪比之一選擇而小於1時，第二齒輪構件378之向前旋轉速度慢於曲柄軸314之旋轉速度。在此情況中，接合棘爪364依序沿向前旋轉方向在控制部件368之凸塊391上相對滑動，如圖13K、圖13J、圖13I及圖13H中所繪示。因此，離合器機構338容許曲柄軸314 與前鏈輪328之間之一相對旋轉沿向前旋轉方向。
另一方面，就此驅動單元10而言，亦將曲柄臂101之向後旋轉傳輸至前鏈輪328以使前鏈輪328沿向後旋轉方向旋轉。具體言之，沿以下傳輸路線傳輸由踩踏力產生之沿向後旋轉方向之轉矩：曲柄臂101→曲柄軸314→離合器機構338→前鏈輪328。由於安置於齒輪變速機構332中之一單向離合器之操作，所以曲柄臂101之向後旋轉未經由齒輪變速機構332而傳輸至第二齒輪構件378。
如圖13F、圖13L及圖13M中所展示，當停止曲柄軸314時，利用復位彈簧393之偏置力來使前鏈輪328沿順時針方向相對於鏈輪安裝部分379旋轉。利用此偏置力來使前鏈輪328相對於鏈輪安裝部分379旋轉，使得凹部387之第二內表面387b分別與突出部389之第二接觸表面389b周向接觸。當凹部387之第二內表面387b分別與突出部389之第二接觸表面389b周向接觸時，相對於鏈輪安裝部分379之凸塊391之對應者之斜面391a而沿曲柄軸314之向前旋轉方向安置前鏈輪328之接合齒360a之各者之接合表面360b。因此，當曲柄軸314沿向後旋轉方向旋轉時，接合棘爪364之接合端364a與前鏈輪328之接合齒360a之接合表面360b接合，其使前鏈輪328與鏈輪安裝部分379一起沿向後旋轉方向旋轉。相應地，將曲柄臂101之向後旋轉傳輸至前鏈輪328以使前鏈輪328沿向後旋轉方向旋轉，藉此操作後輪轂104之倒煞車104a。
第三實施例
現參考圖14，現將解釋根據一第三實施例之一驅動單元410。
鑒於第一實施例與第三實施例之類似性，相同於第一實施例之部件之第三實施例之部件將被給予與第一實施例之部件相同之參考元件符號。無論何種情況，為簡潔起見，可省略實質上相同於第一實施例之部件之第三實施例之部件之描述。然而，熟習此項技術者將自本發明瞭解：第一實施例之描述及繪示亦適用於此第三實施例，除如本 文中所討論及/或所繪示之內容之外。
驅動單元410基本上配置於曲柄臂101附近(參閱圖1)。在所繪示之實施例中，如圖14中所展示，驅動單元410具有一外殼412、一曲柄軸414、一第一旋轉傳輸構件416、一中間軸418、一第二旋轉傳輸構件420、一第三旋轉傳輸構件426及一前鏈輪428(例如一鏈輪)。如圖14中所展示，驅動單元410具有一馬達430、一轉矩組合機構436及一離合器機構438。因此，自行車驅動單元410包含馬達430、曲柄軸414、轉矩組合機構436及離合器機構438。
在所繪示之實施例中，曲柄軸414及前鏈輪428相同於根據第二實施例之曲柄軸314及前鏈輪328。因此，為簡潔起見，將省略詳細組態。此外，離合器機構438相同於根據第二實施例之離合器機構338，除對應於安置於鏈輪安裝部分379上之離合器機構338之部件之離合器機構438之部件安置於固定地耦合至轉矩組合機構436之一軸向延伸套筒444之一鏈輪安裝部分479上之外。然而，熟習此項技術者將自本發明瞭解：根據第二實施例之離合器機構338可如何應用於根據第三實施例之驅動單元410。因此，為簡潔起見，將省略詳細組態。
外殼412主要容納第一旋轉傳輸構件416、中間軸418、第二旋轉傳輸構件420、第三旋轉傳輸構件426、馬達430及轉矩組合機構436。外殼412亦藉由一對軸承而依一習知方式可旋轉地支撐曲柄軸414。曲柄軸414延伸穿過外殼412。
曲柄軸414可圍繞一旋轉軸X1(例如一第一旋轉軸)旋轉。第一旋轉傳輸構件416具有固定地耦合至曲柄軸414之一第一齒輪416a。中間軸418藉由一對軸承而可旋轉地支撐於外殼412內。第二旋轉傳輸構件420具有一大齒輪420a及一小齒輪420b。第三旋轉傳輸構件426具有一第三齒輪426a。前鏈輪428(例如一鏈輪)相同於根據第二實施例之前鏈輪328。前鏈輪428圍繞曲柄軸414之旋轉軸X1旋轉。因此，曲柄軸 414之旋轉軸(例如一第一旋轉軸)與前鏈輪428之旋轉軸(例如一第二旋轉軸)彼此重合。
在所繪示之實施例中，馬達430為一內轉子型馬達。馬達430具有一轉子430a及一定子430b。由於馬達430具有一習知組態，所以為簡潔起見，將省略詳細描述。定子430b固定地耦合至外殼412之一內側面。轉子430a固定地耦合至馬達430之一驅動軸430c。藉由一對軸承而相對於外殼可旋轉地支撐驅動軸430c。
第三旋轉傳輸構件426之第三齒輪426a固定地耦合至馬達430之驅動軸430c之一遠端。第三齒輪426a亦與第二旋轉傳輸構件420之大齒輪420a嚙合。大齒輪420a經由一單向離合器440而可旋轉地耦合至中間軸418。單向離合器440僅將用於前鏈輪428之向前旋轉之馬達430之旋轉輸出傳輸至中間軸418。小齒輪420b固定地耦合至中間軸418。
轉矩組合機構436可操作地耦合至馬達430及曲柄軸414以組合馬達430及曲柄軸414之旋轉輸出。轉矩組合機構436具有一殼體部分442及一軸向延伸套筒444。轉矩組合機構436藉由一軸承而可旋轉地支撐於曲柄軸414上。殼體部分442具有位於殼體部分442之一外周邊表面上之一外齒輪446。外齒輪446與第二旋轉傳輸構件420之小齒輪420b嚙合。殼體部分442經由一單向離合器448而可旋轉地耦合至第一旋轉傳輸構件416。特定言之，單向離合器448安置於殼體部分442之一內周邊表面與第一旋轉傳輸構件416之第一齒輪416a之間。單向離合器448僅將曲柄軸414之向前旋轉傳輸至轉矩組合機構436之殼體部分442。因此，轉矩組合機構436組合傳輸至殼體部分442之外齒輪446之馬達430之旋轉輸出與經由單向離合器448而自第一齒輪416a傳輸之曲柄軸414之旋轉輸出。軸向延伸套筒444具有一轉矩感測器450，其具有分別徑向地面向彼此之一對磁性偏轉元件450a及一對線圈450b。由轉矩感測器450偵測之轉矩用於控制馬達430之旋轉輸出。當然，熟習 此項技術者將自本發明瞭解：轉矩感測器450可為任何類型之轉矩感測器。
鏈輪安裝部分479經組態以可操作地附接至前鏈輪428(例如一鏈輪)，使得當曲柄軸414沿向前旋轉方向(例如一第一方向)圍繞旋轉軸X1(例如一鏈輪之一第二旋轉軸)旋轉時，前鏈輪428沿向前旋轉方向圍繞旋轉軸X1旋轉。鏈輪安裝部分479固定地耦合至軸向延伸套筒444之一遠端，使得鏈輪安裝部分479與轉矩組合機構436一起旋轉。鏈輪安裝部分479相同於根據第二實施例之鏈輪安裝部分379。因此，為簡潔起見，將省略詳細組態。
離合器機構438可操作地安置於曲柄軸414與前鏈輪428之間。離合器機構438經組態以在曲柄軸414沿向後旋轉方向(例如一第二方向)圍繞旋轉軸X1(例如一第二旋轉軸)旋轉時使前鏈輪428沿向後旋轉方向圍繞旋轉軸X1旋轉。向後旋轉方向與向前旋轉方向相反。
就此驅動單元410而言，沿以下傳輸路線傳輸由踩踏力產生之沿向前旋轉方向之轉矩：曲柄臂101→曲柄軸414→第一旋轉傳輸構件416→單向離合器448→轉矩組合機構436。另一方面，沿以下路徑傳輸馬達430之輸出轉矩：第三旋轉傳輸構件426→第二旋轉傳輸構件420→轉矩組合機構436。轉矩組合機構436組合此等兩個轉矩以經由鏈輪安裝部分479而將其等傳輸至前鏈輪428。因此，曲柄臂101之向前旋轉在由馬達430輔助之後傳輸至前鏈輪428。自鏈輪安裝部分479至前鏈輪428之轉矩傳輸相同於根據第二實施例之自鏈輪安裝部分379至前鏈輪328之轉矩傳輸。因此，為簡潔起見，將省略詳細描述。
另一方面，就此驅動單元410而言，亦將曲柄臂101之向後旋轉傳輸至前鏈輪428以使前鏈輪428沿向後旋轉方向旋轉。具體言之，沿以下傳輸路線傳輸由踩踏力產生之沿向後旋轉方向之轉矩：曲柄臂101→曲柄軸414→離合器機構438→前鏈輪428。由於單向離合器448 之操作，所以曲柄臂101之向後旋轉未經由第一旋轉傳輸構件416而傳輸至轉矩組合機構436之殼體部分442。自離合器機構438至前鏈輪428之轉矩傳輸相同於根據第二實施例之自離合器機構338至前鏈輪328之轉矩傳輸。因此，為簡潔起見，將省略詳細描述。
第四實施例
現參考圖15，現將解釋根據一第四實施例之一驅動單元510。
鑒於第一實施例與第四實施例之間之類似性，相同於第一實施例之部件之第四實施例之部件將被給予與第一實施例之部件相同之參考元件符號。無論何種情況，為簡潔起見，可省略實質上相同於第一實施例之部件之第四實施例之部件之描述。然而，熟習此項技術者將自本發明瞭解：第一實施例之描述及繪示亦適用於此第四實施例，除如本文中所討論及/或所繪示之內容之外。
如圖2中所展示，根據第一實施例之驅動單元10包含齒輪變速機構32及離合器機構38，其等將由曲柄軸14之向前旋轉引起之輸入部件64之旋轉傳輸至輸出部件68，使得前鏈輪28沿向前旋轉方向旋轉。齒輪變速機構32及離合器機構38亦將由曲柄軸14之向後旋轉引起之輸入部件64之旋轉傳輸至輸出部件68，使得前鏈輪沿向後旋轉方向旋轉。根據本申請案之驅動單元可包含具有上文所提及特徵之任何類型之齒輪變速機構及離合器機構。例如圖15中所展示，根據第四實施例之驅動單元510具有一齒輪變速機構532及離合器機構538。此齒輪變速機構532及離合器機構538基本上相同於歐洲專利第EP 1 700 780 B1號中所揭示之內部安裝式輪轂傳動裝置，除齒輪變速機構532及離合器機構538安裝於驅動單元510中之外。驅動單元510亦相同於圖2中所展示之驅動單元10，除驅動單元510具有取代齒輪變速機構32及離合器機構38之齒輪變速機構532及離合器機構538之外。因此，為簡潔起見，將省略齒輪變速機構532、離合器機構538及驅動單元510之詳細描 述。此齒輪變速機構532及離合器機構538選擇性建立前鏈輪28之向前旋轉之3個齒輪比及前鏈輪28之向後旋轉之1個齒輪比。
齒輪變速機構532主要包含一支撐軸522、一輸入部件564、一行星齒輪單元566及一輸出部件568。將第三旋轉傳輸構件26(參閱圖2)之旋轉傳輸至輸入部件564、行星齒輪單元566及輸出部件568。輸入部件564、行星齒輪單元566及輸出部件568分別可旋轉地支撐於支撐軸522上。
具體言之，輸入部件564可旋轉地支撐於支撐軸522上且可操作地耦合至曲柄軸14(參閱圖2)。第三旋轉傳輸構件26(參閱圖2)之第二鏈輪26a固定地耦合至輸入部件564，使得其等可一起旋轉。行星齒輪單元566安置於輸入部件564與輸出部件568之間。行星齒輪單元566選擇性建立複數個(例如3個)齒輪比。行星齒輪單元566在輸入部件564與輸出部件568之間傳輸動力。輸出部件568可旋轉地支撐於支撐軸522上且可操作地耦合至轉矩組合機構36(參閱圖2)。輸出部件568在藉由行星齒輪單元566而改變旋轉速度之後將旋轉輸出至轉矩組合機構36(參閱圖2)。轉矩組合機構36(參閱圖2)之第一齒輪構件76耦合至輸出部件568。
齒輪變速機構532進一步具有本身被稱為一倒煞車單元之一滾子煞車577。當曲柄軸14沿向後旋轉方向旋轉時，向後旋轉動力被傳輸至行星齒輪單元566且引起滾子煞車577向後旋轉。
驅動單元510進一步具有可操作地安置於曲柄軸14與前鏈輪28(參閱圖2)之間之一離合器機構538。離合器機構538經組態以在曲柄軸14沿向後旋轉方向旋轉時使前鏈輪28沿向後旋轉方向旋轉。離合器機構538支撐至齒輪變速機構532之支撐軸522，使得離合器機構538可操作地安置於行星齒輪單元566之一行星齒輪托架566a與齒輪變速機構532之輸出部件568之間。具體言之，如圖15中所展示，一煞車罩580承載 滾子煞車577、一內自由齒輪582、一外自由齒輪584及內自由齒輪582與外自由齒輪584之間之一單向離合器586(其形成離合器機構538)。外自由齒輪584固定地耦合至外殼12(參閱圖2)。單向離合器586經組態以將一向後旋轉力自煞車罩580傳輸至外自由齒輪584。因此，滾子煞車577將向後旋轉動力傳輸至輸出部件568，使得前鏈輪28沿向後旋轉方向旋轉。
在所繪示之實施例中，齒輪變速機構32及532分別具有8速度傳輸單元及3速度傳輸單元。然而，其等可由一2速度、5速度、7速度、9速度或11速度傳輸單元替換。
在理解本發明之範疇時，如本文中所使用，術語「耦合」涵蓋：其中藉由將一元件直接附裝至另一元件而使該元件直接牢固至該另一元件之組態；其中藉由將該元件附裝至(若干)中間構件(其(等)接著附裝至該另一元件)而使該元件間接牢固至該另一元件之組態；及其中一元件與另一元件整合(即，一元件本質上為另一元件之部分)之組態。此定義亦適用於具有類似含義之用語，例如「連結」、「連接」、「附接」、「安裝」、「結合」、「固定」及其等之衍生詞。
在理解本發明之範疇時，術語「包括」及其衍生詞(如本文所使用)意指開放式術語，其特指存在所陳述之特徵、元件、組件、群組、整體及/或步驟，但不排除存在其他未陳述之特徵、元件、組件、群組、整體及/或步驟。上述內容亦適用於具有類似含義之用語，諸如術語「包含」、「具有」及其等之衍生詞。
此外，應瞭解，儘管術語「第一」及「第二」可在本文中用於描述各種組件，但此等組件不應受限於此等術語。此等術語僅用於區別一組件與另一組件。因此，例如，可在不背離本發明之教示之情況下將上文所討論之一第一組件稱為一第二組件，且反之亦然。此外，以單數形式使用之「部件」、「區段」、「部分」、「構件」或「元件」可 具有一單一部件或複數個部件之雙重含義。最後，程度術語(諸如本文中所使用之「實質上」、「大約」及「近似」)意謂經修飾術語之一合理偏差量，使得最終結果無明顯改變。
儘管僅選擇選定實施例來繪示本發明，但熟習此項技術者將自本發明瞭解：可在不背離如隨附申請專利範圍所界定之本發明之範疇之情況下於本文中作出各種改變及修改。例如，可根據需要及/或期望改變各種組件之尺寸、形狀、位置或定向，只要其等實質上未改變該等組件之意欲功能。若無另外特別說明，則展示為彼此直接連接或接觸之組件可具有安置於該等組件之間之中間結構。若無另外特別說明，則一個元件之功能可由兩個元件執行，且反之亦然。一實施例之結構及功能可用在另一實施例中。一特定實施例中未必同時存在全部優點。與先前技術不同之每一特徵(單獨或與其他特徵組合)亦應被視為申請人之另外發明之一單獨描述，其包含由此(等)特徵體現之結構及/或功能概念。因此，根據本發明之實施例之先前描述僅供說明，且並非為了限制如由隨附申請專利範圍及其等效物所界定之本發明。
10‧‧‧驅動單元
12‧‧‧外殼
12a‧‧‧第一側壁
12b‧‧‧第二側壁
12c‧‧‧第一側壁主體
12d‧‧‧第一板構件
12e‧‧‧第一接合孔
12f‧‧‧第二側壁主體
13a‧‧‧第一孔
13b‧‧‧第一孔
13c‧‧‧第二孔
13d‧‧‧第二孔
14‧‧‧曲柄軸
14a‧‧‧大直徑凸緣區段
14b‧‧‧鋸齒區段
16‧‧‧第一旋轉傳輸構件
16a‧‧‧第一齒輪
18‧‧‧中間軸
18a‧‧‧第一端部部分
18b‧‧‧第二端部部分
20‧‧‧第二旋轉傳輸構件
20a‧‧‧第二齒輪
20b‧‧‧第一鏈輪
20c‧‧‧接合區段
20d‧‧‧內周邊部分
22‧‧‧支撐軸
24‧‧‧第二鏈條
26‧‧‧第三旋轉傳輸構件
26a‧‧‧第二鏈輪
28‧‧‧前鏈輪
28a‧‧‧鏈輪齒
28b‧‧‧環形區段
28c‧‧‧圓柱形區段
30‧‧‧馬達
32‧‧‧齒輪變速機構
32a‧‧‧變速馬達單元
32b‧‧‧齒輪變速主體
34‧‧‧減速齒輪單元
36‧‧‧轉矩組合機構
38‧‧‧離合器機構
39a‧‧‧第一軸承
39b‧‧‧第二軸承
40‧‧‧軸承
42‧‧‧螺母
56‧‧‧馬達殼體
56a‧‧‧第一殼體
56b‧‧‧第二殼體
56c‧‧‧軸支撐凹部
58‧‧‧轉子
58a‧‧‧磁鐵單元
58b‧‧‧曲柄軸接收孔
60‧‧‧定子
60a‧‧‧線圈
62a‧‧‧軸承
62b‧‧‧軸承
64‧‧‧輸入部件
66‧‧‧行星齒輪單元
68‧‧‧輸出部件
70‧‧‧轉矩傳輸構件
72‧‧‧第一行星齒輪機構
72a‧‧‧第一太陽齒輪
72b‧‧‧第一行星齒輪
72c‧‧‧第一托架
72d‧‧‧第一環形齒輪
74‧‧‧第二行星齒輪機構
74a‧‧‧第二太陽齒輪
74b‧‧‧第二行星齒輪
74c‧‧‧第二托架
74d‧‧‧第二環形齒輪
76‧‧‧第一齒輪構件
78‧‧‧第二齒輪構件
78a‧‧‧第一環形凹部
78b‧‧‧第二環形凹部
78c‧‧‧鏈輪安裝部分
78d‧‧‧連接區段
80‧‧‧單向離合器
80a‧‧‧離合器棘爪
80b‧‧‧離合器齒
80c‧‧‧內側構件
82‧‧‧軸承
101‧‧‧曲柄臂
X1‧‧‧旋轉軸

Claims (23)

  1. 一種自行車驅動單元，其包括：一馬達；一曲柄軸，其可圍繞一第一旋轉軸旋轉；一轉矩組合機構，其可操作地耦合至該馬達及該曲柄軸以組合該馬達及該曲柄軸之旋轉輸出，該轉矩組合機構具有一鏈輪安裝部分，該鏈輪安裝部分經組態以可操作地附接至一鏈輪，使得當該曲柄軸沿一第一方向圍繞該第一旋轉軸旋轉時，該鏈輪沿該第一方向圍繞該鏈輪之一第二旋轉軸旋轉；及一離合器機構，其可操作地安置於該曲柄軸與該鏈輪之間，該離合器機構經組態以在該曲柄軸沿一第二方向旋轉圍繞該第一旋轉軸旋轉時使該鏈輪沿該第二方向圍繞該第二旋轉軸旋轉，該第二方向與該第一方向相反。
  2. 如請求項1之自行車驅動單元，其中該第一旋轉軸與該第二旋轉軸彼此重合。
  3. 如請求項1之自行車驅動單元，其中該離合器機構允許該曲柄軸與該鏈輪之間沿該第一方向之一相對旋轉。
  4. 如請求項1之自行車驅動單元，其進一步包括：一齒輪變速機構，其包含：一支撐軸；一輸入部件，其可旋轉地支撐於該支撐軸上且可操作地耦合至該曲柄軸；一輸出部件，其可旋轉地支撐於該支撐軸上且可操作地耦合至該轉矩組合機構；及 一行星齒輪單元，其安置於該輸入部件與該輸出部件之間。
  5. 如請求項4之自行車驅動單元，其中該離合器機構支撐至該齒輪變速機構之該支撐軸，使得該離合器機構可操作地安置於該行星齒輪單元之一行星齒輪托架與該齒輪變速機構之該輸出部件之間。
  6. 如請求項5之自行車驅動單元，其中該離合器機構包含：一齒形部件，其安置於該齒輪變速機構之該輸出部件及該行星齒輪單元之該行星齒輪托架之一者上；一棘爪支撐件，其可移動地附接至該齒輪變速機構之該輸出部件及該行星齒輪單元之該行星齒輪托架之另一者；一接合棘爪，其安裝至該棘爪支撐件以可在一釋放位置與一接合位置之間移動；及一偏置構件，其使該接合棘爪朝向該接合位置偏置。
  7. 如請求項5之自行車驅動單元，其中該離合器機構包含：一內齒部件，其安置於該齒輪變速機構之該輸出部件之一內周邊表面上；一棘爪支撐件，其可移動地附接至該行星齒輪單元之該行星齒輪托架；一接合棘爪，其安裝至該棘爪支撐件以可在一釋放位置與一接合位置之間移動；一偏置構件，其使該接合棘爪朝向該接合位置偏置；及一控制部件，其安置於該行星齒輪單元之該行星齒輪托架之一外周邊表面上，當該曲柄軸沿該第二方向旋轉時，該控 制部件選擇性引起該接合棘爪與該齒形部件接合，使得該離合器機構將該曲柄軸之一旋轉傳輸至該齒輪變速機構之該輸出部件。
  8. 如請求項6之自行車驅動單元，其中該棘爪支撐件具有沿該棘爪支撐件之一圓周方向安置之一凹部及一突出部之一者，及該行星齒輪單元之該行星齒輪托架具有該凹部及位於該凹部中之該突出部之另一者，該凹部及該突出部配置成彼此間具有周向間隔以提供該棘爪支撐件與該行星齒輪托架之間之一有限範圍之相對旋轉。
  9. 如請求項8之自行車驅動單元，其中該突出部具有一接觸表面，該接觸表面在該曲柄軸沿該第一方向旋轉時與該凹部之一內表面周向接觸，使得該曲柄軸沿該第一方向之該旋轉自該行星齒輪單元之該行星齒輪托架傳輸至該齒輪變速機構之該輸出部件。
  10. 如請求項6之自行車驅動單元，其中該離合器機構進一步包含可操作地安置於該支撐軸與該棘爪支撐件之間之一保持構件，在該接合棘爪與該輸出部件接合之前，該保持構件維持該棘爪支撐件與該支撐軸之間之相對角位置。
  11. 如請求項10之自行車驅動單元，其中該離合器機構之該保持構件進一步包含具有一支腳部分及一環部分之一滑動彈簧，該支腳部分不可旋轉地耦合至該齒輪變速機構之該支撐軸，該環部分自該支腳部分延伸且安置於該離合器機構之該棘爪支撐件之一外圓周凹槽中。
  12. 如請求項4之自行車驅動單元，其中 該行星齒輪單元包含由一滑動彈簧可操作地連接之第一太陽齒輪及第二太陽齒輪。
  13. 如請求項12之自行車驅動單元，其中該滑動彈簧具有一支腳部分及一環部分，該支腳部分安置於該第一太陽齒輪之一接收孔中，該環部分自該支腳部分延伸且安置於該第二太陽齒輪之一內圓周凹槽中。
  14. 如請求項1之自行車驅動單元，其中該離合器機構支撐於該曲柄軸、該鏈輪及該曲柄軸與該鏈輪之間之該轉矩組合機構之一者上。
  15. 如請求項14之自行車驅動單元，其進一步包括：一齒輪變速機構，其包含：一支撐軸；一輸入部件，其可旋轉地支撐於該支撐軸上且可操作地耦合至該曲柄軸；一輸出部件，其可旋轉地支撐於該支撐軸上且可操作地耦合至該轉矩組合機構；及一行星齒輪單元，其安置於該輸入部件與該輸出部件之間。
  16. 如請求項14之自行車驅動單元，其中該離合器機構包含：一齒形部件，其安置於該鏈輪安裝部分及該曲柄軸之一者上；一棘爪支撐件，其固定地耦合至該鏈輪安裝部分及該曲柄軸之另一者；一接合棘爪，其安裝至該棘爪支撐件以可在一釋放位置與一接合位置之間移動；及 一偏置構件，其使該接合棘爪朝向該接合位置偏置。
  17. 如請求項14之自行車驅動單元，其中該離合器機構包含：一齒形部件，其安置於該鏈輪及該曲柄軸之一者上；一棘爪支撐件，其固定地耦合至該鏈輪及該曲柄軸之另一者；一接合棘爪，其安裝至該棘爪支撐件以可在一釋放位置與一接合位置之間移動；及一偏置構件，其使該接合棘爪朝向該接合位置偏置。
  18. 如請求項14之自行車驅動單元，其中該離合器機構包含：一內齒部件，其安置於該鏈輪之一內周邊表面上；一棘爪支撐件，其固定地耦合至該曲柄軸；一接合棘爪，其安裝至該棘爪支撐件以可在一釋放位置與一接合位置之間移動；一偏置構件，其使該接合棘爪朝向該接合位置偏置；及一控制部件，其安置於該轉矩組合機構之一輸出構件之一內周邊表面上，當該曲柄軸沿該第二方向旋轉時，該控制部件選擇性引起該接合棘爪與該齒形部件接合，使得該離合器機構將該曲柄軸之一旋轉傳輸至該鏈輪。
  19. 如請求項18之自行車驅動單元，其中當該曲柄軸沿該第一方向旋轉時，該控制部件與該齒形部件對準，使得當該曲柄軸沿該第一方向旋轉時，該接合棘爪在該控制部件及該齒形部件上滑動。
  20. 如請求項14之自行車驅動單元，其中該轉矩組合機構之該鏈輪安裝部分具有一凹部及一突出部之 一者，及該鏈輪具有該凹部及該突出部之另一者，該凹部及該突出部配置成彼此間具有周向間隔以提供該轉矩組合機構之該鏈輪安裝部分與該鏈輪之間之一有限範圍之相對旋轉。
  21. 如請求項20之自行車驅動單元，其中該凹部具有一內表面，該內表面在該曲柄軸沿該第一方向旋轉時與該突出部之一接觸表面周向接觸，使得該曲柄軸沿該第一方向之一旋轉自該轉矩組合機構之該鏈輪安裝部分傳輸至該鏈輪。
  22. 如請求項1之自行車驅動單元，其中該馬達包含一曲柄軸接收孔，及該曲柄軸可旋轉地安置於該馬達之該曲柄軸接收孔中。
  23. 如請求項1之自行車驅動單元，其中該轉矩組合機構透過一單向離合器而可操作地連接至該馬達之一旋轉輸出部分以接收該馬達之該旋轉輸出。
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