TWI640453B - 自行車輔助組件 - Google Patents

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TWI640453B
TWI640453B TW104134101A TW104134101A TWI640453B TW I640453 B TWI640453 B TW I640453B TW 104134101 A TW104134101 A TW 104134101A TW 104134101 A TW104134101 A TW 104134101A TW I640453 B TWI640453 B TW I640453B
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浦部宏之
Tetsuya Hino
樋野哲也
Takashi Yamamoto
山本貴士
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島野股份有限公司
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Abstract

本發明提供一種自行車輔助組件，其可使機械要素自環形齒輪脫離時賦予至機械要素之負載減小。
本發明之自行車輔助組件包含：變速機，其具備行星齒輪機構及旋轉限制機構，且被傳遞曲柄軸之旋轉，該行星齒輪機構具備複數個環形齒輪，該旋轉限制機構選擇性地限制上述複數個環形齒輪中之1個環形齒輪之旋轉；及輔助馬達；且於自上述變速機之輸出部至前鏈輪之間之動力傳遞路徑中，對自上述變速機輸出之第1驅動力附加自上述輔助馬達輸出之第2驅動力。

Description

自行車輔助組件
本發明係關於一種自行車輔助組件。
專利文獻1中揭示有具備輔助馬達及變速機之自行車輔助組件。變速機由行星齒輪機構而構成。變速機係藉由對構成行星齒輪機構之複數個環形齒輪中之1者耦合機械要素而限制環形齒輪之旋轉來決定變速比。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開平10-194186號公報
專利文獻1之自行車輔助組件係於被賦予輔助馬達之轉矩之後藉由變速機進行變速比之變更，故而對環形齒輪施加較大之轉矩。因此，難以於變速時對環形齒輪制動，從而變速性能下降。
本發明之目的在於提供一種可提高變速性能之自行車輔助組件。
〔1〕本發明之一形態之自行車輔助組件包含：變速機，其具備行星齒輪機構及旋轉限制機構，且被傳遞曲柄軸之旋轉，該行星齒輪機構具備複數個環形齒輪，該旋轉限制機構選擇性地限制上述複數個 環形齒輪之旋轉；及輔助馬達；且於自上述變速機之輸出部至前鏈輪之間之動力傳遞路徑中，對自上述變速機輸出之第1驅動力附加自上述輔助馬達輸出之第2驅動力。
〔2〕根據上述自行車輔助組件之一形態，上述變速機之上述輸出部為上述行星齒輪機構之支座。
〔3〕根據上述自行車輔助組件之一形態，關於上述行星齒輪機構之旋轉軸，於徑向之外側配置有上述輔助馬達。
〔4〕根據上述自行車輔助組件之一形態，進而具備將上述第2驅動力傳遞至上述動力傳遞路徑之傳遞機構。
〔5〕根據上述自行車輔助組件之一形態，上述傳遞機構使上述輔助馬達之輸出軸之旋轉減速。
〔6〕根據上述自行車輔助組件之一形態，上述傳遞機構具備與上述變速機之輸出部耦合之輸出側之傳遞齒輪。
〔7〕根據上述自行車輔助組件之一形態，上述傳遞機構進而具備：輸入側之傳遞齒輪，其與上述輔助馬達之輸出軸嚙合；傳遞軸，其與上述輸入側之傳遞齒輪耦合；及中間之傳遞齒輪，其與上述傳遞軸耦合，且與上述輸出側之齒輪嚙合。
〔8〕根據上述自行車輔助組件之一形態，上述旋轉限制機構具備與上述複數個環形齒輪之各者對應之複數個爪部，上述爪部係藉由與上述環形齒輪卡合而限制上述環形齒輪之旋轉，且藉由自上述環形齒輪脫離而容許上述環形齒輪之旋轉。
〔9〕根據上述自行車輔助組件之一形態，上述輔助馬達之輸出軸與上述曲柄軸平行。
〔10〕根據上述自行車輔助組件之一形態，上述行星齒輪機構之輸出部與上述曲柄軸圍繞同軸旋轉。
〔11〕根據上述自行車輔助組件之一形態，上述行星齒輪機構之 輸出部與上述曲柄軸圍繞不同之軸旋轉。
〔12〕根據上述自行車輔助組件之一形態，上述複數個環形齒輪排列配置於上述曲柄軸之軸向，於上述複數個環形齒輪中與上述輸出部之距離相對較短之環形齒輪的內徑小於與上述輸出部之距離相對較長之環形齒輪的內徑。
〔13〕根據上述自行車輔助組件之一形態，具有將上述曲柄軸之旋轉增速並輸入至上述變速機之增速機構。
〔14〕根據上述自行車輔助組件之一形態，進而具有設置於上述增速機構與上述變速機之間之單向離合器。
〔15〕根據上述自行車輔助組件之一形態，上述增速機構具有包括太陽齒輪、行星齒輪、支座及環形齒輪之行星齒輪機構，且自上述支座輸入曲柄軸之旋轉，自上述太陽齒輪輸出旋轉。
〔16〕根據上述自行車輔助組件之一形態，進而具備檢測賦予至上述增速機構之環形齒輪之人力驅動力之感測器。
〔17〕根據上述自行車輔助組件之一形態，上述感測器為應變感測器。
自行車輔助組件可提高變速性能。
3-3‧‧‧線
8-8‧‧‧線
10‧‧‧自行車
12‧‧‧框架
14‧‧‧把手桿
16‧‧‧前輪
18‧‧‧後輪
18A‧‧‧車軸
20‧‧‧驅動機構
22‧‧‧電池組件
24‧‧‧變速控制裝置
26‧‧‧曲柄臂
28‧‧‧踏板
30‧‧‧前鏈輪
32‧‧‧後鏈輪
34‧‧‧鏈條
36‧‧‧電池
38‧‧‧電池支架
40‧‧‧纜線
40A‧‧‧內部纜線
42‧‧‧鏈條導件
44‧‧‧螺栓
44A‧‧‧螺栓44之頭部
48‧‧‧間隔件
50‧‧‧輔助組件
52‧‧‧曲柄軸
52A‧‧‧第1部分
52B‧‧‧第2部分
54‧‧‧外殼
54A‧‧‧孔
54B‧‧‧孔
54C‧‧‧安裝部
55‧‧‧蓋構件
56‧‧‧輸出軸
56A‧‧‧第1端部
58‧‧‧增速機構
60‧‧‧變速機
62‧‧‧輔助裝置
64‧‧‧連結體
65‧‧‧旋轉體
65A‧‧‧凹部
66‧‧‧被連結部
66A‧‧‧突起
66B‧‧‧凹部
67‧‧‧連接構件
67A‧‧‧第1連接構件
67B‧‧‧第1凸部
67C‧‧‧第2凸部
67D‧‧‧第2連接構件
67E‧‧‧第1凹部
67F‧‧‧第2凹部
68‧‧‧太陽齒輪
69‧‧‧保持構件
70‧‧‧行星齒輪
72‧‧‧支座
74‧‧‧環形齒輪
76‧‧‧單向離合器
78‧‧‧行星齒輪機構
80‧‧‧旋轉限制機構
82‧‧‧太陽齒輪
84‧‧‧行星齒輪
84A‧‧‧第1齒輪部
84B‧‧‧第2齒輪部
84C‧‧‧第3齒輪部
85‧‧‧銷
86‧‧‧支座
88‧‧‧第1環形齒輪
88A‧‧‧凹部
90‧‧‧第2環形齒輪
90A‧‧‧凹部
92‧‧‧第3環形齒輪
92A‧‧‧凹部
94‧‧‧軸
94A‧‧‧凸部
95‧‧‧變速用軸套
95A‧‧‧基部
95B‧‧‧臂
95C‧‧‧槽
96‧‧‧第1離合器構件
96A、98A、100A‧‧‧爪部
96B、98B、100B‧‧‧被控制部分
98‧‧‧第2離合器構件
100‧‧‧第3離合器構件
102‧‧‧輔助馬達
102A‧‧‧輸出部(輸出軸)
102B‧‧‧本體
104‧‧‧驅動組件
106‧‧‧傳遞機構
108‧‧‧輸入側之傳遞齒輪
110‧‧‧傳遞軸
110A‧‧‧齒
112‧‧‧中間之傳遞齒輪
114‧‧‧輸出側之傳遞齒輪
116‧‧‧單向離合器
118‧‧‧感測器
120‧‧‧磁鐵
122‧‧‧磁鐵檢測用感測器
124‧‧‧齒輪
126‧‧‧輸入齒輪
127‧‧‧軸
128‧‧‧輸出部
130‧‧‧傳遞齒輪
132‧‧‧輸出齒輪
134‧‧‧傳遞齒輪
136‧‧‧輸入齒輪
B‧‧‧螺栓
圖1係搭載第1實施形態之自行車輔助組件之自行車之側視圖。
圖2係圖1之輔助組件之右側視圖。
圖3係圖1之輔助組件之左側視圖。
圖4係沿著圖2之輔助組件之3-3線之剖視圖。
圖5係圖4之旋轉限制機構之立體圖。
圖6係表示圖5之連接構件與變速用軸套之分解立體圖。
圖7係第1變化例之輔助組件之右側視圖。
圖8係表示沿著圖7之8-8線之剖面構造之模式圖。
圖9係表示圖8之輔助組件之構成之模式圖。
圖10係表示第2變化例之輔助組件之構成之模式圖。
圖11係表示第3變化例之輔助組件之構成之模式圖。
參照圖1對搭載自行車輔助組件之自行車10之構成進行說明。
自行車10具備框架12、把手桿14、前輪16、後輪18、驅動機構20、電池組件22、變速控制裝置24、及輔助組件50。
驅動機構20包含左右之曲柄臂26、左右之踏板28、前鏈輪30、後鏈輪32、及鏈條34。左右之曲柄臂26分別安裝於輔助組件50之曲柄軸52之兩端部，且經由曲柄軸52能夠旋轉地安裝於框架12。踏板28能夠圍繞踏板軸旋轉地安裝於曲柄臂26。
前鏈輪30連結於曲柄軸52。前鏈輪30與曲柄軸52設置為同軸。
後鏈輪32能夠圍繞後輪18之車軸18A旋轉地安裝。後鏈輪32經由單向離合器連結於後輪18。鏈條34捲繞於前鏈輪30與後鏈輪32。於藉由施加至踏板28之人力驅動力而曲柄臂26旋轉時，藉由前鏈輪30、鏈條34、及後鏈輪32而後輪18旋轉。
電池組件22具有電池36及電池支架38，該電池支架38用以將電池36能夠裝卸地安裝於框架12。電池36包含1個或複數個電池單元。電池36由2次電池構成。電池36電性地連接於輔助組件50，而對輔助組件50供給電力。
變速控制裝置24安裝於把手桿14。變速控制裝置24既可為對桿進行操作之方式之變速控制裝置，亦可為使操作部圍繞把手旋轉之方式之變速控制裝置。於變速控制裝置24安裝有纜線40(參照圖3)之一端。纜線40(參照圖3)之內部纜線40A(參照圖3)藉由變速控制裝置24而能夠捲取地安裝。藉由變速控制裝置24之操作而內部纜線40A(參照圖 3)之捲取量變化。纜線40(參照圖3)為鮑登線(Bowden Cable)。
如圖2所示，輔助組件50具備：曲柄軸52；外殼54，其支持曲柄軸52且使之能夠旋轉；及輸出軸56，其連結於圖4所示之前鏈輪30。如圖4所示，於外殼54之內部配置有：增速機構58，其使輸入至曲柄軸52之旋轉增速；變速機60，其使藉由增速機構58而增速之旋轉變速；及輔助裝置62，其輔助使曲柄軸52旋轉之人力驅動動力。
於外殼54之一側壁形成有用以使曲柄軸52及輸出軸56貫通之孔54A。於外殼54之另一側壁形成有用以使曲柄軸52貫通之孔54B。曲柄軸52之兩端部自外殼54突出。如圖3所示，於外殼54設置有用以將外殼54安裝於自行車之框架之安裝部54C。於安裝部形成有供螺栓通過之孔。
如圖4所示，於曲柄軸52之外周配置有輸出軸56。輸出軸56形成為筒狀，且輸出軸56與曲柄軸52能夠圍繞同軸旋轉。再者，曲柄軸52亦可形成為圓柱狀。於輸出軸56之自外殼54突出之第1端部56A，於外周部形成有花鍵。於前鏈輪30之內周面形成有花鍵。藉由前鏈輪30之內周面之花鍵與輸出軸56之第1端部56A之花鍵嚙合，而前鏈輪30相對於輸出軸56圍繞圓周方向之旋轉停止。於第1端部56A之內周面形成有母螺紋，於該母螺紋安裝中空之螺栓44。於前鏈輪30之與輸出軸56為相反側之端面與螺栓44之頭部44A之間配置有間隔件48。前鏈輪30隔著間隔件48而被螺栓44按壓，而使可對輔助組件50裝卸之位置固定。保護前鏈輪30之鏈條導件42經由螺栓44而安裝於輸出軸56。鏈條導件42亦藉由複數個螺栓B而固定於前鏈輪30。螺栓44之軸向與輸出軸56之軸向一致。
曲柄軸52於在其軸向空開間隔之至少2個位置，能夠旋轉地保持於外殼54。曲柄軸52中安裝前鏈輪30之側之第1部分52A經由軸承及軸套之至少一者而能夠旋轉地保持於輸出軸56。第1部分52A亦可間 接地保持於輸出軸56。輸出軸56經由軸承或軸套而能夠旋轉地保持於外殼54之形成有孔54A之側壁。曲柄軸52中未安裝前鏈輪30之側之第2部分52B經由軸承或軸套而能夠旋轉地保持於外殼54之形成有孔54B之側壁。
如圖3所示，於輔助組件50之側面安裝有連結體64，於該連結體64安裝纜線40之另一端。藉由圖1所示之變速控制裝置24之操作，而變速控制裝置24之纜線40之內部纜線40A(參照圖3)之捲取量變化，從而內部纜線40A移動。連結體64之捲繞有內部纜線40A之旋轉體65根據內部纜線40A之移動方向而向一側或另一側旋轉。連結體64連結於圖4所示之旋轉限制機構80。
增速機構58由行星齒輪機構而構成。增速機構58具備太陽齒輪68、複數個行星齒輪70、支座72、及環形齒輪74。
太陽齒輪68相對於曲柄軸52能夠旋轉地經由軸承或軸套而支持於曲柄軸52。複數個行星齒輪70圍繞太陽齒輪68而配置。支座72安裝於曲柄軸52，與曲柄軸52一體地旋轉。支座72支持複數個行星齒輪70。環形齒輪74安裝於外殼54之內表面。再者，環形齒輪74亦可與外殼54一體地形成。
自支座72對增速機構58輸入曲柄軸52之旋轉。支座72之圍繞曲柄軸52之旋轉使行星齒輪70於環形齒輪74之內周旋轉及圍繞太陽齒輪68旋轉。行星齒輪70之旋轉被傳遞至太陽齒輪68。太陽齒輪68之旋轉被傳遞至變速機60之行星齒輪機構78。
增速機構58與變速機60經由單向離合器76而連結。單向離合器76由輥式離合器或爪式離合器而構成。單向離合器76於使曲柄軸52正向旋轉時之增速機構58之輸出轉數為變速機60之輸入轉數以上時將增速機構58之旋轉傳遞至變速機60。
變速機60具備行星齒輪機構78及旋轉限制機構80。
行星齒輪機構78具備太陽齒輪82、複數個行星齒輪84、作為變速機60之輸出部之支座86、及複數個環形齒輪。於本實施形態中，作為複數個環形齒輪，具備第1環形齒輪88、第2環形齒輪90、及第3環形齒輪92。變速機60藉由限制第1環形齒輪88、第2環形齒輪90、及第3環形齒輪92中之1者之旋轉，而實現3個階段之變速比。
太陽齒輪82經由單向離合器76而支持於增速機構58之太陽齒輪68。複數個行星齒輪84圍繞太陽齒輪82配置。行星齒輪84係於曲柄軸52之圓周方向空開等間隔而設置有例如3個。複數個行星齒輪84係所謂台階行星齒輪。複數個行星齒輪84分別具備第1齒輪部84A、較第1齒輪部84A齒數更少之小徑之第2齒輪部84B、及較第2齒輪部84B齒數更少之小徑之第3齒輪部84C。第1齒輪部84A、第2齒輪部84B、及第3齒輪部84C依序排列於自作為輸入側之太陽齒輪82側至作為行星齒輪機構78之輸出部之支座86之前鏈輪30側之端部側。
支座86藉由保持貫通複數個行星齒輪84之銷85之圍繞太陽齒輪82之位置，而支持複數個行星齒輪84且使之能夠旋轉。支座86與曲柄軸52圍繞同軸旋轉。支座86之前鏈輪30側之端部具有圓筒形狀，其內周鋸齒狀地嵌合於連結於輸出軸56之傳遞齒輪114。支座86與傳遞齒輪114一體地旋轉。
環形齒輪88、90、92能夠旋轉地安裝於外殼54之內表面。環形齒輪88、90、92之外周部中曲柄軸52之方向之一部分支持於外殼54之內表面。再者，環形齒輪88、90、92之外周部亦可經由軸承或軸套而支持外殼54之內表面。環形齒輪88、90、92之外徑相等。環形齒輪88、90、92排列配置於曲柄軸52之軸向。環形齒輪88、90、92中與變速機60之輸出部(支座86之前鏈輪30側之端部)之距離相對較短之環形齒輪88、90、92的內徑小於與變速機60之輸出部之距離相對較長之環形齒輪88、90、92的內徑。具體而言，環形齒輪88、90、92按照第1 環形齒輪88、第2環形齒輪90、及第3環形齒輪92之順序，排列於自作為輸入側之太陽齒輪82側至輸出部側。而且，環形齒輪88、90、92係按照第1環形齒輪88、第2環形齒輪90、及第3環形齒輪92之順序齒數變少，且內徑變小。
第1環形齒輪88與第1齒輪部84A嚙合。第2環形齒輪90與第2齒輪部84B嚙合。第3環形齒輪92與第3齒輪部84C嚙合。
自太陽齒輪82對變速機60輸入藉由增速機構58而增速之曲柄軸52之旋轉。太陽齒輪82之旋轉使複數個行星齒輪84於環形齒輪88、90、92之內周旋轉。複數個行星齒輪84之旋轉使支座86圍繞太陽齒輪82旋轉。支座86之旋轉被傳遞至安裝於支座86之內周之輸出軸56。於本實施形態中，變速機60之太陽齒輪68與增速機構58之太陽齒輪82係形成為外徑相等，第1環形齒輪88之內徑與增速機構58之內徑係形成為相同，變速機60之行星齒輪中直徑最大之第1齒輪部84A之外徑與增速機構58之行星齒輪70之外徑係形成為相等。
旋轉限制機構80具備軸94、變速用軸套95、第1離合器構件96、第2離合器構件98、及第3離合器構件100。旋轉限制機構80選擇性地限制環形齒輪88、90、92中之1個環形齒輪88、90、92之旋轉。
軸94配置於環形齒輪88、90、92之徑向之外側。軸94之軸向與環形齒輪88、90、92之軸向平行。於軸94之外周，於軸94之軸向配置有第1離合器構件96、第2離合器構件98、及第3離合器構件100。
第1離合器構件96配置於軸94與第1環形齒輪88之間。第2離合器構件98配置於軸94與第2環形齒輪90之間。第3離合器構件100配置於軸94與第3環形齒輪92之間。第1離合器構件96、第2離合器構件98、及第3離合器構件100為爪式離合器，且構成為能夠於突出位置與退避位置之間移動。第1離合器構件96、第2離合器構件98、及第3離合器構件100藉由彈簧而被向突出位置按壓。
如圖5所示，連結體64之旋轉體65連結於設置於軸94之被連結部66。於被連結部66之外周設置有向徑向突出之突起66A，於旋轉體65之內周部形成有嵌合至被連結部66之突起之凹部65A。被連結部66與變速用軸套95經由連接構件67而連結。連接構件67包含第1連接構件67A及第2連接構件67D。第1連接構件67A及第2連接構件67D形成為筒狀。再者，亦可將旋轉體65或被連結部66與變速用軸套95直接地連接。第2連接構件67D與一端相對於軸94固定之回位彈簧(圖示省略)之另一端連結。回位彈簧(圖示省略)為捲簧，且設置於第2連接構件67D之外周。於軸94固定而設置有向徑向突出之凸部94A。回位彈簧(圖示省略)之一端連結於該凸部94A。回位彈簧(圖示省略)係經由第2連接構件67D而對變速用軸套95賦予使該變速用軸套95返回至初始位置之力。
如圖6所示，第1連接構件67A具備：第1凸部67B，其於軸94(參照圖5)之軸向上向被連結部66側突出；及第2凸部67C，其向與第1凸部67B為相反側突出。第2連接構件67D具備沿著軸94(參照圖5)之軸向延伸之第1凹部67E及第2凹部67F。如圖5所示，第1凸部67B嵌入至形成於被連結部66之凹部66B。如圖6所示，第2凸部67C嵌入至第1凹部67E。變速用軸套95中之基部95A之一端部嵌入至第2凹部67F。基部95A之另一端部保持於設置於軸94之外周之圓環狀之保持構件69。隨著藉由變速控制裝置24(參照圖1)之操作而產生之被連結部66之旋轉，而變速用軸套95沿著軸94之外周旋轉。
如圖5所示，變速用軸套95具有沿著軸向延伸之基部95A、及自基部95A向軸94之圓周方向延伸之複數個臂95B。複數個臂95B分別對應於第1離合器構件96、第2離合器構件98、及第3離合器構件100。離合器構件96、98、100分別具有爪部96A、98A、100A及被控制部分96B、98B、100B。離合器構件96、98、100係其被控制部分96B、 98B、100B配置於各臂95B與軸94之間。於各臂95B，於軸94之圓周方向之一部分形成有槽95C。藉由使臂95B向軸94之圓周方向移動，而被控制部分96B、98B、100B出入於槽95C，從而使離合器構件96、98、100之爪部96A、98A、100A向退避位置移動，或向突出位置移動。再者，槽95C亦可形成為孔。
根據變速用軸套95之旋轉相位，變速用軸套95之各臂95B與被控制部分96B、98B、100B接觸而控制離合器構件96、98、100。如圖6所示，變速用軸套95之各臂95B之槽95C圍繞軸94之相位互不相同。因此，變速用軸套95可根據旋轉相位而僅使離合器構件96、98、100中之1個爪部96A、98A、100A選擇性地向突出位置移動。
藉由圖4所示之變速用軸套95旋轉，而於第1離合器構件96自退避位置向突出位置變化時，第1離合器構件96之爪部96A嵌入至形成於第1環形齒輪88之外周之凹部88A，而限制第1環形齒輪88之旋轉。於第1離合器構件96自突出位置向退避位置變化時，第1離合器構件96之爪部96A自形成於第1環形齒輪88之外周之凹部88A脫離，而容許第1環形齒輪88之旋轉。凹部88A於第1環形齒輪88之圓周方向設置有複數個，較佳為以棘輪爪(ratchet pawl)之方式形成。
當藉由變速用軸套95旋轉而第2離合器構件98自退避位置向突出位置移動時，第2離合器構件98之爪部98A嵌入至形成於第2環形齒輪90之外周之凹部90A，而限制第2環形齒輪90之旋轉。當第2離合器構件98自突出位置向退避位置移動時，第2離合器構件98之爪部98A自形成於第2環形齒輪90之外周之凹部90A脫離，而容許第2環形齒輪90之旋轉。凹部90A於第2環形齒輪90之圓周方向設置有複數個，較佳為以棘輪爪之方式形成。
當藉由變速用軸套95旋轉而第3離合器構件100自退避位置向突出位置移動時，第3離合器構件100之爪部100A嵌入至形成於第3環形 齒輪92之外周之凹部92A，而限制第3環形齒輪92之旋轉。當第3離合器構件100自突出位置向退避位置移動時，第3離合器構件100之爪部100A自形成於第3環形齒輪92之外周之凹部92A脫離，而容許第3環形齒輪92之旋轉。凹部92A於第3環形齒輪92之圓周方向設置有複數個，較佳為以棘輪爪之方式形成。
各臂95B係形狀互不相同。因此，根據變速用軸套95之旋轉相位，而容許旋轉之環形齒輪88、90、92之組合不同。環形齒輪88、90、92係齒數互不相同，故而根據容許旋轉之環形齒輪88、90、92之組合，而行星齒輪機構78之各要素之旋轉狀態不同。因此，藉由旋轉限制機構80之動作而變速機60之變速比變化。
輔助裝置62具備：輔助馬達102；驅動組件104，其對輔助馬達102進行控制；及傳遞機構106，其將輔助馬達102之第2驅動力傳遞至動力傳遞路徑。
關於行星齒輪機構78之旋轉軸，輔助馬達102係配置於行星齒輪機構78之徑向之外側。輔助馬達102之輸出部102A與曲柄軸52平行。輔助馬達102為電動馬達。輔助馬達102固定於外殼54。輔助馬達102係包含未圖示之轉子及定子之本體102B設置於外殼54之外部，輸出部102A設置於外殼54內。輔助馬達102之本體102B藉由安裝於外殼54之蓋構件55覆蓋。
傳遞機構106為減速機構，使輔助馬達102之輸出部102A之旋轉減速。傳遞機構106具備：輸入側之傳遞齒輪108，其與輔助馬達102之輸出部102A嚙合；傳遞軸110，其與輸入側之傳遞齒輪108耦合；中間之傳遞齒輪112，其與傳遞軸110耦合；及輸出側之傳遞齒輪114，其與中間之傳遞齒輪112嚙合，且與變速機60之支座86耦合。傳遞齒輪114鋸齒狀地連結於輸出軸56。傳遞齒輪114經由軸承而能夠旋轉地保持於曲柄軸52。再者，支座86與傳遞齒輪114亦可一體地形 成。輔助馬達102之輸出部102A既可與輔助馬達102之轉子(圖示省略)連結，或者由一體地形成之輸出軸而構成，亦可由固定於輸出軸之齒輪而構成。傳遞軸110之兩端經由軸承或軸套而能夠旋轉地支持於外殼54。傳遞齒輪112之兩端經由軸承或軸套而能夠旋轉地支持於外殼54。傳遞軸110之旋轉軸及傳遞齒輪112之旋轉軸與曲柄軸52平行地設置。
輸入側之傳遞齒輪108與傳遞軸110經由單向離合器116而連結。單向離合器116由輥式離合器或爪部之離合器而構成。單向離合器116於輸入側之傳遞齒輪108之旋轉速度為傳遞軸110之旋轉速度以上時，將輔助馬達102之旋轉力傳遞至傳遞軸。於傳遞軸110之外周部形成有與傳遞齒輪112嚙合之齒110A。
輔助組件50進而具備檢測人力驅動力之感測器118。感測器118為應變感測器。感測器118安裝於增速機構58之環形齒輪74。感測器118輸出與施加至環形齒輪74之人力驅動力對應之信號。於曲柄軸52或支座72設置有用以檢測曲柄軸52之旋轉速度之磁鐵120。於外殼54設置有磁鐵檢測用感測器122以檢測磁鐵。
驅動組件104設置於外殼54內，且固定於外殼54之內周部。驅動組件104包含電路基板，且以電路基板之主面於與曲柄軸52垂直之方向延伸之方式配置。驅動組件104基於感測器118及磁鐵檢測用感測器122之至少一者之輸出而驅動輔助馬達102。再者，驅動組件104亦可基於來自感測器118、122、及檢測自行車10之速度之感測器(圖示省略)之輸出之至少1個而驅動輔助馬達102。
輔助組件50發揮以下之作用及效果。
(1)傳遞機構106將輔助馬達102之旋轉傳遞至支座86。即，輔助組件50於自作為變速機60之輸出部之支座86至前鏈輪30之間之動力傳遞路徑中，將自輔助馬達102輸出之第2驅動力減速並附加於自變速機 60輸出之第1驅動力。因此，對變速機60之環形齒輪88、90、92僅賦予藉由人力驅動力而產生之轉矩。因此，與於變速機60之輸入部以前施加自輔助馬達102輸出之第2驅動力之情形相比，於爪部96A、98A、100A自環形齒輪88、90、92脫離時施加至爪部96A、98A、100A之負載較小。因此，可抑制因爪部96A、98A、100A自環形齒輪88、90、92脫離所需要之時間變長而導致變速所花費之時間變長，或者爪部96A、98A、100A無法自環形齒輪88、90、92脫離而變速失敗。因此，變速性能提高。
(2)關於行星齒輪機構78之旋轉軸，輔助組件50係於徑向於行星齒輪機構78之外側配置有輔助馬達102。因此，與輔助馬達102於曲柄軸52之軸向與行星齒輪機構78鄰接之情形相比，可使輔助組件50之自行車10之寬度方向之尺寸變小。
(3)增速機構58與變速機60經由單向離合器76而連接。輔助組件50具備檢測賦予至增速機構58之環形齒輪74之人力驅動力之感測器118。因此，感測器118可檢測不對輔助馬達102之轉矩帶來影響之人力驅動力。因此，輔助組件50可更適當地驅動輔助馬達102。
本輔助組件能夠取得之具體性的形態並不限定於上述實施形態所例示之形態。本輔助組件能夠取得與上述實施形態不同之各種形態。以下所示之上述實施形態之變化例係本輔助組件能夠取得之各種形態之一例。
‧亦能以使行星齒輪機構78之輸出部與上述曲柄軸52圍繞不同之軸旋轉之方式構成。於該情形時，行星齒輪機構78之輸入部亦與曲柄軸52圍繞不同之旋轉軸旋轉。又，此種驅動組件中，於行星齒輪機構78之環形齒輪之徑向之外側配置有曲柄軸52。
例如，如圖7所示，行星齒輪機構78及旋轉限制機構80配置於曲柄軸52與輔助馬達102之間。行星齒輪機構78設置於與曲柄軸52平行 地設置之軸127。軸127固定並設置於外殼54，例如軸127之軸線方向之兩端部分別固定於外殼54之壁部。
如圖8所示，於曲柄軸52之外周設置有齒輪124。齒輪124嚙合於與作為行星齒輪機構78之輸入部之太陽齒輪(圖示省略)一體地旋轉之輸入齒輪126。輸入齒輪126及太陽齒輪(圖示省略)能夠旋轉地設置於軸127。由齒輪124與輸入齒輪126而構成增速機構。齒輪124既可固定並設置於曲柄軸52，亦可經由單向離合器而設置於曲柄軸52。於齒輪124固定並設置於曲柄軸52之情形時，亦可於輸入齒輪126與太陽齒輪之間設置單向離合器。於與行星齒輪機構78之支座(圖示省略)一體地旋轉之輸出部128設置有傳遞齒輪130及輸出齒輪132。輸出部128、傳遞齒輪130、及輸出齒輪132能夠旋轉地設置於軸127。亦可於輸出部128、傳遞齒輪130、及輸出齒輪132與軸127之間設置有軸套、軸承等旋轉支持構件。此處，使傳遞齒輪130及輸出齒輪132之齒數不同，但亦可使傳遞齒輪130及輸出齒輪132之齒數為相同數量。於使傳遞齒輪130及輸出齒輪132之齒數為相同數量情形時，可利用1個齒輪構成傳遞齒輪130及輸出齒輪132之功能。傳遞齒輪130及輸出齒輪132以一體地旋轉之方式連結。
於傳遞齒輪130嚙合有與輔助馬達102連結之傳遞機構106之傳遞齒輪134。輸出齒輪132嚙合於設置於輸出軸56之外周之輸入齒輪136。輸入齒輪136固定並設置於輸出軸56，且與輸出軸56一體地旋轉。藉此，如圖9所示，曲柄軸52之旋轉被傳遞至行星齒輪機構78之輸入部，輔助馬達102之輸出被傳遞至行星齒輪機構78之輸出部。而且，行星齒輪機構78之輸出及輔助馬達102之輸出被傳遞至輸出軸56。
於圖8所示之構成之情形時，可圍繞與曲柄軸52不同之軸設置行星齒輪機構78，故而可抑制於曲柄軸52周圍該外殼54變大。於普通之 自行車中，於曲柄軸52周圍與地面之距離最小。因此，藉由圍繞與曲柄軸52不同之軸配置行星齒輪機構78，可確保與地面之間隙。於安裝於自行車10時，較佳為行星齒輪機構78及馬達102隔著曲柄軸52而配置於與後輪18為相反側。若如此配置，則藉由圍繞與曲柄軸52不同之軸配置行星齒輪機構78，可使後輪18接近於曲柄軸52而配置，故而可使曲柄軸52與後輪18之間之距離變小。
‧於圖7~9所示之變化例中，亦可將行星齒輪機構78之輸出部與輸出軸56藉由鏈條及鏈輪而連接。
‧於圖7~9所示之變化例中，既可將曲柄軸52與行星齒輪機構78藉由包含鏈條及鏈輪之構成而連接，並非藉由齒輪而連接，亦可藉由包含齒輪與鏈條及鏈輪之構成而連接。於該情形時，鏈條及鏈輪作為使曲柄軸52之旋轉增速之增速機構而發揮功能。
‧亦可如圖10所示般變更圖7~9所示之變化例。具體而言，輔助馬達102之輸出不經由行星齒輪機構78之輸出部即可傳遞至輸出軸56。
‧亦可如圖11所示般變更圖7~9所示之變化例。具體而言，如圖10所示，將輸出軸56與行星齒輪機構78之軸127圍繞同軸配置。於該情形時，輔助馬達102之輸出既可不經由行星齒輪機構78之輸出部便傳遞至輸出軸56，輔助馬達102之輸出亦可傳遞至行星齒輪機構78之輸出部128(參照圖8)。於該情形時，可使前鏈輪30圍繞與曲柄軸52不同之軸線旋轉，可提高自行車10之設計之自由度。又，亦能以輸出軸56圍繞與曲柄軸52及軸127不同之軸線旋轉之方式設置於外殼54。於該情形時，將支持輸出軸56且使之能夠旋轉地之軸設置於外殼54。
‧亦可於曲柄軸52之軸向於與行星齒輪機構78鄰接之位置配置輔助馬達102。例如，亦可構成為將輔助馬達102之輸出軸形成為中空，使曲柄軸52插通於輔助馬達102之輸出部102A，使輔助馬達102 與曲柄軸52圍繞同軸旋轉。於該情形時，亦可由行星齒輪機構而構成傳遞機構106。又，例如，亦可僅將輔助馬達102之一部分於曲柄軸52之軸向配置於與行星齒輪機構78鄰接之位置。
‧亦可省略傳遞機構106，將輔助馬達102之輸出部102A與支座86或輸出軸56直接地連結。傳遞機構106之構成並不限定於上述構成，只要可根據輔助馬達102之性能、特性而獲得所需之減速比，則可任意選擇齒輪之數量、齒輪之齒數。又，例如，傳遞機構106既可並非為齒輪而為包含鏈條及鏈輪之構成，亦可為包含齒輪與鏈條及鏈輪之構成。於該情形時，鏈條及鏈輪作為使輔助馬達102之旋轉減速之減速機構而發揮功能。
‧亦可省略設置於傳遞機構106之單向離合器116。
‧單向離合器116並不限定於傳遞齒輪108與傳遞軸110之間，亦可設置於自輔助馬達102之輸出部102A至前鏈輪30為止之路徑之任一部分。藉此，可防止藉由人力驅動力而輔助馬達102之輸出部102A旋轉。
‧亦可將輔助馬達102以輸出部102A與曲柄軸52不平行之方式配置。於該情形時，例如，於傳遞機構106設置傘齒輪(bevel gear)，將輔助馬達102與支座86連結。藉此，可提高輔助馬達102之配置之自由度。
‧亦可使與輸出部之距離相對較長之環形齒輪88、90、92之內徑小於與輸出部之距離相對較短之環形齒輪88、90、92之內徑。
‧亦可省略增速機構58。於該情形時，曲柄軸52之旋轉直接傳遞至太陽齒輪82。
‧亦可省略設置於增速機構58與變速機60之間之單向離合器76。於該情形時，藉由使曲柄軸52反向旋轉，而可使前鏈輪30反向旋轉，於在後輪18設置有倒輪式刹車(coaster brake)之情形時，可操作 該倒輪式剎車。
‧亦可將增速機構58連結於變速機60之支座72，使藉由變速機60而變速後之旋轉增速。於該情形時，亦可將輸出側之傳遞齒輪114連結於增速機構58之輸出部。
‧亦可將感測器118安裝於曲柄軸52、太陽齒輪68、行星齒輪70、或支座72。於該情形時，感測器118亦可檢測不對輔助馬達102之轉矩帶來影響之人力驅動力。
‧亦可將感測器118安裝於行星齒輪機構78。
‧亦可將輔助裝置62與變速機60分別配置於不同之外殼內。
‧亦可將連結體64變更為以電動控制旋轉體65之電動變速組件。電動變速組件具有電動馬達及減速機，且與變速控制裝置24電性地連接。
‧亦可將旋轉限制機構80變更為同時限制複數個環形齒輪88、90、92中之2個環形齒輪88、90、92之旋轉者。
‧亦可將旋轉限制機構80變更為藉由與複數個環形齒輪88、90、92之外周接觸之皮帶而選擇性地限制複數個環形齒輪88、90、92之旋轉者。於藉由皮帶而限制複數個環形齒輪88、90、92之旋轉之構成中，亦於限制環形齒輪88、90、92之旋轉時，施加至環形齒輪88、90、92之轉矩越大則越難以對環形齒輪制動，從而導致變速性能下降。因此，可發揮根據實施形態之(1)之效果。
‧亦可採用實現2段之變速比之變速機60或實現4段以上之變速比之變速機60。
‧變速機60之構成亦可適當變更。總之，輔助組件50之變速機只要為包括具備複數個環形齒輪之行星齒輪機構及選擇性地限制各環形齒輪之旋轉之旋轉限制機構，且傳遞曲柄軸之旋轉之變速機，則亦可採用任一變速機。

Claims (17)

  1. 一種自行車輔助組件，其包含：變速機，其具備行星齒輪機構及旋轉限制機構，該行星齒輪機構具備複數個環形齒輪，該旋轉限制機構選擇性地限制上述複數個環形齒輪之旋轉，當曲柄軸正向旋轉時，上述曲柄軸之旋轉力被傳遞至上述變速機；及輔助馬達，位於上述曲柄軸之軸線之外側；且於自上述變速機之輸出部至前鏈輪之間之動力傳遞路徑中，對自上述變速機輸出之第1驅動力附加自上述輔助馬達輸出之第2驅動力。
  2. 如請求項1之自行車輔助組件，其中上述變速機之上述輸出部為上述行星齒輪機構之支座。
  3. 如請求項1或2之自行車輔助組件，其中關於上述行星齒輪機構之旋轉軸，於徑向之外側配置有上述輔助馬達。
  4. 如請求項1或2之自行車輔助組件，其進而具備將上述第2驅動力傳遞至上述動力傳遞路徑之傳遞機構。
  5. 如請求項4之自行車輔助組件，其中上述傳遞機構使上述輔助馬達之輸出軸之旋轉減速。
  6. 如請求項4之自行車輔助組件，其中上述傳遞機構具備與上述變速機之輸出部耦合之輸出側之傳遞齒輪。
  7. 如請求項6之自行車輔助組件，其中上述傳遞機構進而具備：輸入側之傳遞齒輪，其與上述輔助馬達之輸出軸嚙合；傳遞軸，其與上述輸入側之傳遞齒輪耦合；及中間之傳遞齒輪，其與上述傳遞軸耦合，且與上述輸出側之齒輪嚙合。
  8. 如請求項1或2之自行車輔助組件，其中上述旋轉限制機構具備與上述複數個環形齒輪之各者對應之複數個爪部，上述爪部係藉由與上述環形齒輪卡合而限制上述環形齒輪之旋轉，且藉由自上述環形齒輪脫離而容許上述環形齒輪之旋轉。
  9. 如請求項1或2之自行車輔助組件，其中上述輔助馬達之輸出軸與上述曲柄軸平行。
  10. 如請求項1或2之自行車輔助組件，其中上述行星齒輪機構之輸出部與上述曲柄軸圍繞同軸旋轉。
  11. 如請求項1或2之自行車輔助組件，其中上述行星齒輪機構之輸出部與上述曲柄軸圍繞不同之軸旋轉。
  12. 如請求項1或2之自行車輔助組件，其中上述複數個環形齒輪排列配置於上述曲柄軸之軸向，且於上述複數個環形齒輪中與上述輸出部之距離相對較短之環形齒輪的內徑小於與上述輸出部之距離相對較長之環形齒輪的內徑。
  13. 如請求項1或2之自行車輔助組件，其具有將上述曲柄軸之旋轉增速且輸入至上述變速機之增速機構。
  14. 如請求項13之自行車輔助組件，其進而具有設置於上述增速機構與上述變速機之間之單向離合器。
  15. 如請求項13之自行車輔助組件，其中上述增速機構具有包括太陽齒輪、行星齒輪、支座及環形齒輪之行星齒輪機構，且自上述支座輸入曲柄軸之旋轉，自上述太陽齒輪輸出旋轉。
  16. 如請求項15之自行車輔助組件，其進而具備檢測賦予至上述增速機構之環形齒輪之人力驅動力之感測器。
  17. 如請求項16之自行車輔助組件，其中上述感測器為應變感測器。
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