TWI802695B - 人力驅動車用驅動單元 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種可減低人力驅動力之損失的人力驅動車用驅動單元，其包含：輔助人力驅動車之推進的電馬達；曲柄軸；連結於前述曲柄軸，當前述曲柄軸在第一旋轉方向旋轉時則在前述第一旋轉方向，當前述曲柄軸在前述第二旋轉方向旋轉時則在前述第二旋轉方向旋轉之輸出部；將前述電馬達之旋轉速度以複數個階段減速的減速機構；及設於前述輸出部與前述減速機構之間，從前述減速機構傳導前述電馬達之旋轉力至前述輸出部的離合器機構。

Description

人力驅動車用驅動單元
本發明係關於一種人力驅動車用驅動單元。
例如專利文獻1所揭示之人力驅動車用驅動單元包含輔助人力驅動車之推進的電馬達。輸入曲柄軸之人力驅動力與電馬達的旋轉力係輸入輸出部。電馬達係以經由減速機構傳導旋轉力至輸出部之方式構成。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利第4906982號公報
專利文獻1所揭示之人力驅動車用驅動單元即使電馬達停止時，因為人力驅動力係傳導至減速機構及電馬達，所以由於減速機構及電馬達之旋轉阻力造成人力驅動力的損失變大。
本發明之1個目的係提供一種可減低人力驅動力之損失的人力驅動車用驅動單元。
依本揭示第一種之人力驅動車用驅動單元包含：電馬達：其係輔助人力驅動車之推進；曲柄軸；輸出部，其係連結於前述曲柄軸，當前述曲柄軸在第一旋轉方向旋轉時則在前述第一旋轉方向旋轉，當前述曲柄軸在前述第二旋轉方向旋轉時則在前述第二旋轉方向旋轉；減速機構，其係將前述電馬達之旋轉速度以複數個階段減速；及離合器機構，其係設於前述輸出部與前述減速機構之間，並從前述減速機構傳導前述電馬達之旋轉力至前述輸出部。
採用第一種人力驅動車用驅動單元時，因為將離合器機構設於輸出部與減速機構之間，所以在電馬達之驅動停止情況下，人力驅動力可傳導至輸出部而不致傳導至電馬達側。因而可減低人力驅動力之損失。此外，不論曲柄軸在第一旋轉方向或第二旋轉方向旋轉時，仍可將曲柄軸之旋轉傳導至輸出部。
依本揭示第一種之第二種人力驅動車用驅動單元，其中前述減速機構包含：第一齒輪，其係設於前述電馬達之輸出軸；及第二齒輪，其係與第一齒輪嚙合。
採用第二種人力驅動車用驅動單元時，可藉由第一齒輪與第二齒輪而以簡單之構造構成減速機構。
依本揭示第三種之人力驅動車用驅動單元包含：電馬達：其係輔助人力驅動車之推進；曲柄軸；輸出部，其係連結於前述曲柄軸；減速機構，其係將前述電馬達之旋轉速度以複數個階段減速；及離合器機構，其係設於前述輸出部與前述減速機構之間，並從前述減速機構傳導前述電馬達之旋轉力至前述輸出部；前述減速機構包含：第一齒輪，其係設於前述電馬達之輸出軸；及第二齒輪，其係與前述第一齒輪嚙合。
採用第三種人力驅動車用驅動單元時，因為將離合器機構設於輸出部與減速機構之間，所以在電馬達之驅動停止情況下，人力驅動力可傳導至輸出部而不致傳導至電馬達側。因而可減低人力驅動力之損失。此外，可藉由第一齒輪與第二齒輪而以簡單之構造構成減速機構。
依本揭示第三種之第四種人力驅動車用驅動單元，其中進一步包含第一單向離合器，其係設於從前述曲柄軸至前述輸出部之人力驅動力的傳導路徑上。
採用第四種人力驅動車用驅動單元時，當曲柄軸在第二旋轉方向旋轉時，旋轉不致傳導至輸出部。
依本揭示第一種至第四種中任一種之第五種人力驅動車用驅動單元，其中前述離合器機構包含第二單向離合器。
採用第五種人力驅動車用驅動單元時，可藉由第二單向離合器從減速機構適切傳導電馬達之旋轉力至輸出部。
依本揭示第五種之第六種人力驅動車用驅動單元，其中前述減速機構進一步包含：第三齒輪，其係設於前述第二單向離合器之外周部，及第四齒輪，其係與前述第三齒輪嚙合。
採用第六種人力驅動車用驅動單元時，可藉由第三齒輪與第四齒輪而以簡單之構造構成減速機構。
依本揭示第二種至第四種中任一種之第七種人力驅動車用驅動單元，其中前述離合器機構包含第二單向離合器，前述減速機構進一步包含：第三齒輪，其係設於前述第二單向離合器之外周部；及第四齒輪，其係與前述第三齒輪嚙合；前述輸出部及前述第三齒輪係以在第一旋轉軸心周圍旋轉之方式構 成，前述電馬達之輸出軸及前述第一齒輪係以在與前述第一旋轉軸心平行之第二旋轉軸心周圍旋轉的方式構成，前述第二齒輪及前述第四齒輪係以在與前述第一旋轉軸心及前述第二旋轉軸心平行之第三旋轉軸心周圍旋轉的方式構成，前述第一旋轉軸心、前述第二旋轉軸心、及前述第三旋轉軸心配置於同一平面上。
採用第七種人力驅動車用驅動單元時，容易將與包含第一旋轉軸心、第二旋轉軸心、及第三旋轉軸心之平面交叉的方向之尺寸小型化。
依本揭示第二種至第四種中任一種之第八種人力驅動車用驅動單元，其中前述離合器機構包含第二單向離合器，前述減速機構進一步包含：第三齒輪，其係設於前述第二單向離合器之外周部；及第四齒輪，其係與前述第三齒輪嚙合；前述輸出部及前述第三齒輪係以在第一旋轉軸心周圍旋轉之方式構成，前述電馬達之輸出軸及前述第一齒輪係以在與前述第一旋轉軸心平行之第二旋轉軸心周圍旋轉的方式構成，前述第二齒輪及前述第四齒輪係以在與前述第一旋轉軸心及前述第二旋轉軸心平行之第三旋轉軸心周圍旋轉的方式構成，前述第三旋轉軸心係從包含前述第一旋轉軸心及前述第二旋轉軸心之平面分離。
採用第八種人力驅動車用驅動單元時，容易將沿著包含第一旋轉軸心及第二旋轉軸心之平面的方向，且與第一旋轉軸心及第二旋轉軸心正交之方向的尺寸小型化。
依本揭示第七種或第八種之第九種人力驅動車用驅動單元，其中前述第一旋轉軸心與前述第二旋轉軸心之最短距離，比前述第一旋轉軸心與前述第三旋轉軸心之最短距離長。
採用第九種人力驅動車用驅動單元時，可將減速機構之中間齒輪的旋轉軸心配置於第一旋轉軸心與第三旋轉軸心之間的區域。
依本揭示第七種至第九種中任一種之第十種人力驅動車用驅動單元，其中從與前述第一旋轉軸心平行之方向觀看時，前述第三齒輪係從前述電馬達偏移而配置。
採用第十種人力驅動車用驅動單元時，容易將在與第一旋轉軸心平行之方向的尺寸小型化。
依本揭示第五種至第九種中任一種之第十一種人力驅動車用驅動單元，其中前述第二單向離合器包含軋輥式單向離合器、棘輪式單向離合器、及楔塊(Sprag)式單向離合器之至少1個。
採用第十一種人力驅動車用驅動單元時，藉由軋輥式單向離合器、棘輪式單向離合器、及楔塊式單向離合器之至少1個可適切抑制人力驅動力傳導至電馬達側。
依本揭示第一種至第十一種中任一種之第十二種人力驅動車用驅動單元，其中前述減速機構係以僅以齒輪將前述電馬達之旋轉速度減速的方式構成。
採用第十二種人力驅動車用驅動單元時，可藉由齒輪以簡單構造構成減速機構。
依本揭示第一種至第十二種中任一種之第十三種人力驅動車用驅動單元，其中進一步包含電路基板，其係設置控制前述電馬達之控制部的至少一部分。
採用第十三種人力驅動車用驅動單元時，可將電路基板設於人力驅動車用驅動單元中。
依本揭示第十三種之第十四種人力驅動車用驅動單元，其中前述電路基板係在與前述曲柄軸之軸方向交叉的方向延伸。
採用第十四種人力驅動車用驅動單元時，可將電路基板適切配置於驅動單元中。
依本揭示第十四種之第十五種人力驅動車用驅動單元，其中前述電路基板在與前述曲柄軸之軸方向交叉的方向，係以重疊於前述減速機構之方式配置。
採用第十五種人力驅動車用驅動單元時，可將電路基板適切地配置於驅動單元中。
依本揭示第十三種至第十五種中任一種之第十六種人力驅動車用驅動單元，其中前述電路基板包含凹部，前述凹部中配置前述電馬達之輸出軸的一部分。
採用第十六種人力驅動車用驅動單元時，亦可將電路基板配置於電馬達之輸出軸周圍。
依本揭示第一種至第十六種中任一種之第十七種人力驅動車用驅動單元，其中進一步包含機殼，其係收容前述曲柄軸之至少一部分，從前述曲柄軸之軸方向觀看，在包含前述曲柄軸之旋轉軸心及前述電馬達之旋轉軸心的平面上，從前述曲柄軸之旋轉軸心至前述機殼之外面的最短距離小於70mm。
採用第十七種人力驅動車用驅動單元時，可抑制從曲柄軸至驅動輪之軸心的距離。
依本揭示第一種至第十七種中任一種之第十八種人力驅動車用驅動單元，其中進一步包含檢測部，其係設於前述曲柄軸與前述輸出部中連結前述離合器機構的部分之間的人力驅動力之傳導路徑上，來檢測前述人力驅動力。
採用第十八種人力驅動車用驅動單元時，可藉由轉矩感測器適切檢測人力驅動力。
本揭示之人力驅動車用驅動單元可減低人力驅動力的損失。
10:人力驅動車用驅動單元
12:電馬達
12A:定子
12B:轉子
12C:電端子
14:曲柄軸
14A:第一端部
14B:第二端部
16:輸出部
16A:第一端部
16B:第二端部
16X:第一部分
16Y:第二部分
18:減速機構
20:離合器機構
22:輸出軸
24:第一齒輪
26:第二齒輪
28:機殼
28A:凸部
28B:螺栓
28C:凹部
29A:第一密封構件
29B:第二密封構件
30:第一機殼
30A:第一孔
30S:第一安裝面
32:第二機殼
32A:第二孔
32B:第三孔
32C:凸部
32S:第二安裝面
34:安裝部
34A:孔
36:馬達機殼
38:第一軸承
40:第二軸承
42:第三軸承
44:第四軸承
46:第五軸承
48:第二單向離合器
48A:內輪體
48B:外輪體
48C:傳導體
50:第三齒輪
50A:一端部
52:第四齒輪
54:旋轉體
54A:第一端部
54B:第二端部
54C:凹部
56:第六軸承
58:第七軸承
60:電路基板
60A:凹部
61:電子零件
62:檢測部
62A:應變感測器
64:第一電路基板
65:基板固持器
66:第二電路基板
67:基板固持器
68:第一單向離合器
A1:軸方向
C1:第一旋轉軸心
C2:第二旋轉軸心
C3:第三旋轉軸心
L1、L2、L3、L4:最短距離
S:空間
第一圖係實施形態之人力驅動車用驅動單元的立體圖。
第二圖係第一圖之人力驅動車用驅動單元的右側視圖。
第三圖係第一圖之人力驅動車用驅動單元的左側視圖。
第四圖係沿著第二圖之D4-D4線的剖面圖。
第五圖係放大第四圖之一部分而顯示的剖面圖。
第六圖係在第二圖之人力驅動車用驅動單元中顯示第一旋轉軸心、第二旋轉軸心、及第三旋轉軸心的位置之右側視圖。
第七圖係從第二圖拆卸第一機殼之狀態的人力驅動車用驅動單元之右側視圖。
第八圖係第一圖之第二機殼的立體圖。
第九圖係沿著第八圖之D9-D9線的剖面圖。
第十圖係在第一變形例之人力驅動車用驅動單元中顯示第一旋轉軸心、第二旋轉軸心、及第三旋轉軸心的位置之右側視圖。
第十一圖係第二變形例之人力驅動車用驅動單元的剖面圖。
參照第一圖至第九圖說明實施形態之人力驅動車用驅動單元10。以後將人力驅動車用驅動單元10簡稱為驅動單元10。驅動單元10設於人力驅動車中。人力驅動車係至少可藉由人力驅動力驅動的車輛。人力驅動車之車輪數量不限定，例如亦包含具有1個車輪及3個以上車輪的車輛。人力驅動車例如包含山地自行車、公路自行車、市區自行車、載貨自行車、及斜躺自行車(Recumbent bike)等各種自行車、及電動輔助自行車(E-bike)。以下在實施形態中就人力驅動車係說明自行車。
驅動單元10包含：輔助人力驅動車之推進的電馬達12；曲柄軸14；輸出部16；將電馬達12之旋轉速度以複數個階段減速的減速機構18；及離合器機構20。輸出部16連結於曲柄軸14。輸出部16於曲柄軸14在第一旋轉方向旋轉時係在第一旋轉方向旋轉，於曲柄軸14在第二旋轉方向旋轉時係在第二旋轉方向旋轉。離合器機構20設於輸出部16與減速機構18之間，並以從減速機構18傳導電馬達12之旋轉力至輸出部16的方式構成。第一旋轉方向係使人力驅動車前進時曲柄軸14的旋轉方向。
減速機構18宜包含：設於電馬達12之輸出軸22的第一齒輪24；及與第一齒輪24嚙合之第二齒輪26。第一齒輪24之直徑宜比第二齒輪26的直徑小，第一齒輪24之齒數宜比第二齒輪的齒數少。
驅動單元10宜進一步包含收容曲柄軸14之至少一部分的機殼28。機殼28包含第一機殼30及第二機殼32。第一機殼30及第二機殼32之一方在曲柄 軸14之軸方向A1包含驅動單元10的第一側面，第一機殼30及第二機殼32之另一方在曲柄軸14之軸方向A1包含驅動單元10的第二側面。機殼28包含用於將驅動單元10安裝於人力驅動車之車架的安裝部34。安裝部34宜設於第一機殼30。安裝部34宜設置複數個。安裝部34設於機殼28之突出於曲柄軸14周圍的外周部之凸部28A。安裝部34包含插入用於將驅動單元10安裝於車架之螺栓的孔34A。
如第四圖所示，第一機殼30及第二機殼32在第一機殼30之第一安裝面30S與第二機殼32之第二安裝面32S重疊狀態下藉由螺栓28B而彼此安裝。在藉由第一機殼30與第二機殼32所形成之空間S中收容有電馬達12之一部分、曲柄軸14之一部分、輸出部16之一部分、減速機構18、及離合器機構20。配置於空間S之電馬達12的一部分包含電馬達12之輸出軸22的一部分。配置於空間S之曲柄軸14的一部分包含除去在曲柄軸14之軸方向A1的第一端部14A及第二端部14B之中間部分。配置於空間S之輸出部16的一部分包含除去在曲柄軸14之軸方向A1的輸出部16之第一端部16A的部分。
機殼28進一步包含用於收容電馬達12之馬達機殼36。馬達機殼36安裝於第二機殼32之外面。馬達機殼36與第二機殼32亦可一體形成。機殼28亦可藉由金屬形成，亦可藉由樹脂形成，亦可藉由金屬與樹脂兩者而形成。藉由金屬與樹脂兩者形成機殼28時，例如可藉由金屬形成第一機殼30及第二機殼32，並藉由樹脂形成馬達機殼36。
如第二圖及第四圖所示，第一機殼30包含供曲柄軸14之第一端部14A及輸出部16之第一端部16A突出的第一孔30A。空間S中，在第一孔30A附近設置接觸於第一機殼30與輸出部16之第一密封構件29A。
如第三圖及第四圖所示，第二機殼32包含供曲柄軸14之第二端部14B突出的第二孔32A。空間S中，在第二孔32A附近設置接觸於第二機殼32與曲柄軸14之第二密封構件29B。第二機殼32包含插入電馬達12之輸出軸22的第三孔32B。第一密封構件29A及第二密封構件29B係藉由具有彈性之樹脂材料而形成。具有彈性之樹脂材料例如包含合成橡膠。
如第四圖所示，輸出部16係中空軸，且以曲柄軸14之第一旋轉軸心C1與輸出部16的旋轉軸心相等之方式配置於曲柄軸14的周圍。輸出部16宜以與曲柄軸14一體旋轉之方式設於曲柄軸14。輸出部16例如藉由花鍵嵌合而安裝於曲柄軸14上。輸出部16宜對曲柄軸14以不致在第一旋轉軸心C1周圍相對旋轉之方式安裝於曲柄軸14上。輸出部16對曲柄軸14亦可可以指定角度旋轉地安裝於曲柄軸14上。指定角度例如係小於10度。輸出部16藉由設於第一機殼30之第一孔30A附近，且機殼28內部的第一軸承38而對機殼28可旋轉地支撐。第一軸承38例如包含滾動軸承。本實施形態係輸出部16之第二端部16B在曲柄軸14的軸方向A1比曲柄軸14之中央配置於曲柄軸14的第二端部14B側。輸出部16之第二端部16B的內周部具有花鍵，並與曲柄軸14之外周部結合。
曲柄軸14之第一端部14A經由設於輸出部16內周部之第二軸承40而支撐於輸出部16。第二軸承40例如包含滑動軸承。曲柄軸14之第二端部14B藉由設於第二機殼32之第二孔32A附近，且機殼28內部的第三軸承42而對機殼28可旋轉地支撐。第三軸承42例如包含滾動軸承。
電馬達12宜為內轉子型馬達。電馬達12包含：定子12A及轉子12B。本實施形態之情況係將輸出軸22固定於轉子12B上。定子12A及轉子12B收容於馬達機殼36中。定子12A固定設於馬達機殼36的內面。輸出軸22之中間部藉由設 於第二機殼32之第三孔32B內周部的第四軸承44對機殼28可旋轉地支撐。第四軸承44例如包含滾動軸承。輸出軸22之第一端部22A藉由設於馬達機殼36之第五軸承46對機殼28可旋轉地支撐。第五軸承46例如包含滾動軸承。
離合器機構20宜包含第二單向離合器48。第二單向離合器48宜包含軋輥式單向離合器、棘輪式單向離合器、及楔塊式單向離合器之至少1個。第二單向離合器48例如包含：內輪體48A、外輪體48B、及設於內輪體48A與外輪體48B之間的傳導體48C。傳導體48C例如包含軋輥、爪、及楔塊。第二單向離合器48設於輸出部16之第一旋轉軸心C1周圍的外周部。第二單向離合器48之內輪體48A設於輸出部16的外周部。第二單向離合器48之內輪體亦可一體地形成於輸出部16。第二單向離合器48之內輪體48A的外徑比輸出部16的外徑大。
減速機構18宜進一步包含：設於第二單向離合器48之外周部的第三齒輪50；以及與第三齒輪50嚙合之第四齒輪52。第三齒輪50之直徑宜比第四齒輪52的直徑大，第三齒輪50之齒數宜比第四齒輪52的齒數多。第二單向離合器48之外輪體48B設於第三齒輪50的內周部。第二單向離合器48之外輪體48B亦可與第三齒輪50一體形成。減速機構18宜以將電馬達12之旋轉速度僅以齒輪減速的方式構成。本實施形態之減速機構18係將電馬達12之旋轉速度以兩階段減速，不過亦可為3階段以上減速而構成。第一齒輪24及第二齒輪26宜包含螺旋齒輪。第一齒輪24亦可一體地形成於電馬達12的輸出軸22，亦可與電馬達12之輸出軸22分開形成，而安裝於輸出軸22上。第一齒輪24及第二齒輪26亦可包含平齒輪。第三齒輪50及第四齒輪52宜包含螺旋齒輪。第三齒輪50及第四齒輪52亦可包含平齒輪。
減速機構18進一步包含設置第二齒輪26與第四齒輪52之旋轉體54。第二齒輪26與第四齒輪52係以一體旋轉之方式構成。並宜第二齒輪26之直徑比第四齒輪52的直徑大，第二齒輪26之齒數比第四齒輪52的齒數多。旋轉體54宜藉由金屬材料形成。旋轉體54之第一端部54A藉由設於第一機殼30內面之第六軸承56對機殼28可旋轉地支撐。第六軸承56例如包含滾動軸承。第六軸承56在曲柄軸14之軸方向A1，配置於第一軸承38中至少一部分重疊的位置。旋轉體54之第二端部54B藉由設於第二機殼32內面之第七軸承58對機殼28可旋轉地支撐。第七軸承58例如包含滾動軸承。第二齒輪26係以內徑部比外徑部在曲柄軸14之軸方向A1的寬度變小之方式構成。第七軸承58在曲柄軸14之軸方向A1宜配置於第二齒輪26之寬度方向的兩端之間。第七軸承58其整體實質地配置在形成於第二齒輪26外徑部與旋轉體54之第二端部54B的外周部之間的空間。藉此，即使增大第二齒輪26之外徑部在曲柄軸14的軸方向A1之寬度，仍可抑制旋轉體54在曲柄軸14之軸方向A1於第二機殼32側變長。因而，可將驅動單元10在曲柄軸14之軸方向A1的寬度小型化。第一端部54A及第二端部54B之直徑宜實質地與第四齒輪52的直徑相等。第六軸承56及第七軸承58之外輪體的外徑宜與第二齒輪26之直徑實質地相等。旋轉體54具有第三旋轉軸心C3。在曲柄軸14之軸方向A1，第二齒輪26配置於比第四齒輪52靠近電馬達12的位置。第三齒輪50之內徑部中，在曲柄軸14之軸方向A1的一端部50A在曲柄軸14之軸方向A1配置於第二單向離合器48的內輪體48A與第一軸承38的內輪體之間。本實施形態之第三齒輪50的內徑部中，在曲柄軸14之軸方向A1的一端部50A係配置於輸出部16之外周部的階差部16D(參照第五圖)與第一軸承38的內輪體之間。藉此，可將第三齒輪50在曲柄軸14之軸方向A1實施定位。
第四齒輪52宜一體形成於旋轉體54之第三旋轉軸心C3周圍的外周部。第四齒輪52宜藉由金屬材料形成。第四齒輪52宜一體形成於旋轉體54之第三旋轉軸心C3周圍的外周部。第四齒輪52與第二齒輪26在旋轉體54之第三旋轉軸心C3的延長方向相鄰。第二齒輪26宜包含樹脂材料。用於形成第四齒輪52之凹凸在第三旋轉軸心C3方向延伸，亦形成於設置第二齒輪26的部分。用於形成第四齒輪52之凹凸中，第一端部54A側之部分比設置第二齒輪26的部分發揮第四齒輪52之功能。藉由在用於形成第四齒輪52之凹凸中設置第二齒輪26的內周部，來抑制第二齒輪26對旋轉體54旋轉。旋轉體54中，在第三旋轉軸心C3周圍之外周部形成有在徑方向凹下的凹部54C。凹部54C亦可形成環狀，亦可斷續地設於第三旋轉軸心C3周圍，亦可僅設置1個。藉由將第二齒輪26之內周部設於凹部54C，來抑制第二齒輪26對旋轉體54向第三旋轉軸心C3之延長方向移動。旋轉體54之第一端部54A及第二端部54B的外徑宜以比第四齒輪52之外徑小的方式構成。本實施形態係旋轉體54及第四齒輪52藉由金屬材料而一體地形成，第二齒輪26藉由樹脂材料形成。第二齒輪26宜藉由嵌入成形而設於旋轉體54的外周部。具體而言，藉由在藉由切削及滾軋而將用於形成第四齒輪52之凹凸及凹部54C一體成形的金屬之旋轉體54中，以樹脂進入用於形成凹部54C及第四齒輪52之凹凸的方式進行嵌入成形，而將第二齒輪26設於旋轉體54的外周部。凹部54C在曲柄軸14之軸方向A1宜形成於旋轉體54的中央部。
參照第四圖及第六圖說明電馬達12、曲柄軸14、輸出部16、及減速機構18之位置關係。
輸出部16及第三齒輪50係以在第一旋轉軸心C1周圍旋轉之方式構成。電馬達12之輸出軸22及第一齒輪24係以在與第一旋轉軸心C1平行之第二旋轉軸心C2 周圍旋轉的方式構成。第二齒輪26及第四齒輪52係以在與第一旋轉軸心C1及第二旋轉軸心C2平行之第三旋轉軸心C3周圍旋轉的方式構成。第一旋轉軸心C1、第二旋轉軸心C2、及第三旋轉軸心C3配置於同一平面上。
第一旋轉軸心C1與第二旋轉軸心C2之最短距離L1宜比第一旋轉軸心C1與第三旋轉軸心C3的最短距離L2長。第二旋轉軸心C2與第三旋轉軸心C3之最短距離L3宜比第一旋轉軸心C1與第三旋轉軸心C3的最短距離L2短。第一旋轉軸心C1與第二旋轉軸心C2之最短距離L1亦可與第一旋轉軸心C1與第三旋轉軸心C3的最短距離L2相等。第二旋轉軸心C2與第三旋轉軸心C3之最短距離L3亦可與第一旋轉軸心C1與第三旋轉軸心C3的最短距離L2相等。
從曲柄軸14之軸方向A1觀看，在包含曲柄軸14之旋轉軸心C1及電馬達12的旋轉軸心C2之平面上，從曲柄軸14之旋轉軸心C1至機殼28外面的最短距離L4宜小於70mm。人力驅動車為具有前輪及後輪，且以後輪作為驅動輪時，驅動單元10宜在曲柄軸14比電馬達12之輸出軸22配置於人力驅動車後方側的狀態下，安裝於人力驅動車的車架上。
從與第一旋轉軸心C1平行之方向觀看時，第三齒輪50宜從電馬達12偏移配置。從與第一旋轉軸心C1平行之方向觀看時，第三齒輪50係以不致與電馬達12之定子12A重疊的方式配置。此時，由於可增大構成減速機構18之齒輪，因此，就減速機構18之減速比的設計自由度提高。從與第一旋轉軸心C1平行之方向觀看時，第三齒輪50亦可以與電馬達12之定子12A重疊的方式配置。此時，可將在沿著包含第一旋轉軸心C1及第三旋轉軸心C3之平面的方向之驅動單元10的尺寸加以小型化。
如第四圖及第七圖所示，驅動單元10宜進一步包含設置控制電馬達12之控制部的至少一部分之電路基板60。控制部包含執行預定之控制程式的運算處理裝置。運算處理裝置例如包含CPU(中央處理單元)或MPU(微處理單元)。控制部亦可包含1個或複數個微電腦。電路基板60中宜進一步設置記憶部。記憶部中記憶各種控制程式及用於各種控制處理的資訊。記憶部例如包含非揮發性記憶體及揮發性記憶體。電路基板60上安裝電子零件61。電路基板60上亦可在基板之厚度方向的兩面安裝電子零件61。電子零件61例如包含微處理器、電容器及電阻器等。
電路基板60宜在與曲柄軸14之軸方向A1交叉的方向延伸。從與曲柄軸14之軸方向A1交叉的方向觀看，電路基板60係以與電馬達12重疊之方式配置。電路基板60收容於藉由第一機殼30與第二機殼32而形成的空間S中。在與曲柄軸14之軸方向交叉的方向，電路基板60宜以與減速機構18重疊之方式配置。例如，在與曲柄軸14之軸方向A1交叉的方向，電路基板60係以與第一齒輪24及第二齒輪26重疊之方式配置。與曲柄軸14之軸方向A1交叉的方向包含與曲柄軸14正交的方向。電路基板60宜包含凹部60A，凹部60A中配置電馬達12之輸出軸22的一部分。凹部60A形成於電路基板60之外周部。電路基板60之周緣靠近第一齒輪24及第二齒輪26之外周部而配置，並以沿著第一齒輪24及第二齒輪26之外周的一部分之方式而形成。電馬達12之電端子12C通過形成於第二機殼32之貫穿孔而直接連接於電路基板60。
驅動單元10宜包含檢測人力驅動力之檢測部62。檢測部62宜設於曲柄軸14與輸出部16中連結離合器機構20的部分16C間之人力驅動力的傳導路徑上。檢測部62包含轉矩感測器。轉矩感測器係用於檢測人力驅動力之轉矩。轉 矩感測器例如包含應變感測器62A。應變感測器62A例如包含應變計及半導體應變感測器等。應變感測器62A設於輸出部16之外周面。應變感測器62A亦可設置複數個。設置2個應變感測器62A時，例如係配置在第一旋轉軸心C1周圍且離開180°之位置。檢測部62經由軟性印刷配線基板而連接有第一電路基板64。第一電路基板64上設有：處理從檢測部62輸出之信號的第一信號處理電路；及連接於第一信號處理電路之第一天線部。第一電路基板64經由基板固持器65而安裝於輸出部16。在機殼28之空間S中設有在第一旋轉軸心C1方向與第一電路基板64相對，並在與第一電路基板64之間隔以間隙而配置的第二電路基板66。第二電路基板66例如經由基板固持器67而安裝於機殼28，不過亦可直接安裝於機殼28。第二電路基板66上設置與第一天線部相對之第二天線部。第二電路基板66上設置：處理第二天線部接收之信號的第二信號處理電路；及經由第二天線部對第一天線部供給電力之電力供給電路。第二電路基板66經由電纜線而電性連接於電路基板60。檢測部62之輸出係經由第一天線部而無線傳送至第二天線部。控制部宜依檢測部62之輸出控制電馬達12。例如控制部依藉由檢測部62檢測之人力驅動力所對應的信號，以人力驅動力與電馬達12之推進力成為預定比率的方式驅動電馬達。轉矩感測器亦可取代應變感測器62A而包含磁致伸縮感測器。此時，將磁致伸縮元件設於人力驅動力之傳導路徑，並將磁致伸縮感測器設於磁致伸縮元件周圍，可省略第一電路基板64及第二電路基板66。
參照第三圖、第八圖、及第九圖說明第二機殼32之製造方法。
第二機殼32之製造方法包含：第一工序及第二工序。
第一工序包含第二機殼32之製造工序。第一工序中在第二機殼32之外周部形成朝向外周而突出的凸部32C。凸部32C宜形成2個以上。凸部32C設於從第二 機殼32之第二安裝面32S離開的位置。凸部32C在曲柄軸14之軸方向A1中設於與凸部28A相對的位置。凸部28A比第一安裝面30S突出於第二機殼32側而形成。第三圖所示之凸部28A中形成凸部32C嵌入的凹部28C。在安裝了第一機殼30與第二機殼32之狀態下，藉由凸部32C嵌入凹部28C，可抑制凸部32C對機殼28外觀之影響。
第二工序包含第二機殼32之第二安裝面32S的切削工序。第二工序係在藉由夾具D夾入而保持第二機殼32之凸部32C的狀態下，以第二安裝面32S變成平面之方式切削第二安裝面32S。藉由將夾具D比第二安裝面32S配置於凸部32C側，凸部32C及夾具D不易阻礙第二安裝面32S之切削。
(變形例)
關於實施形態之說明係可獲得依本發明之人力驅動車用驅動單元的形態之例示，且並無限制其形態之意。依本發明之人力驅動車用驅動單元例如可獲得以下所示之變形例、及組合相互不矛盾之至少2個變形例的形態。在以下之變形例中，就與實施形態共通之部分，係註記與實施形態相同的符號並省略其說明。
˙如第十圖所示，第三旋轉軸心C3亦可以從包含第一旋轉軸心C1及第二旋轉軸心C2之平面分離的方式配置。此時，第一旋轉軸心C1與第二旋轉軸心C2之最短距離L1亦宜比第一旋轉軸心C1與第三旋轉軸心C3的最短距離L2長。在將驅動單元10安裝於機架狀態下，從曲柄軸14之軸方向A1觀看，第三旋轉軸心C3亦可以設於比包含第一旋轉軸心C1及第二旋轉軸心C2之平面下方的方式配置。第一旋轉軸心C1從曲柄軸14之軸方向A1觀看，宜配置於連結安裝部34之孔34A的中心之三角形區域R內。從曲柄軸14之軸方向A1觀看，在連結安裝 部34之孔34A的中心之三角形區域R內亦可配置第三旋轉軸心C3X。第二旋轉軸心C2與第三旋轉軸心C3之最短距離L3宜比第一旋轉軸心C1與第三旋轉軸心C3的最短距離L2短。第十圖所示之變形例，從與第一旋轉軸心C1平行之方向觀看時，第三齒輪50亦可與電馬達12之定子12A重疊的方式配置。從與第一旋轉軸心C1平行之方向觀看時，在第三齒輪50與電馬達12重疊之區域係以第二齒輪26之至少一部分重疊的方式配置。
˙如第十一圖所示，驅動單元10亦可進一步包含設於從曲柄軸14至輸出部16之人力驅動力傳導路徑的第一單向離合器68。第十一圖所示之變形例中，第一單向離合器68係設於輸出部16。輸出部16分割成：包含第一端部16A之第一部分16X；及包含第二端部16B之第二部分16Y。在第一部分16X與第二部分16Y之間設置第一單向離合器68。第一單向離合器68於曲柄軸14在第一旋轉方向旋轉時，使第二部分16Y在第一旋轉軸心C1周圍之第一旋轉方向旋轉，於曲柄軸14在第二旋轉方向旋轉時，不使第二部分16Y在第一旋轉軸心C1周圍之第二旋轉方向旋轉。第一單向離合器68包含軋輥式單向離合器、棘輪式單向離合器、及楔塊式單向離合器之至少1個。此時，檢測部62係設於輸出部16之第二部分16Y。第一單向離合器68之一部分亦可與第一部分16X及第二部分16Y的至少一方一體形成。
˙離合器機構20亦可構成切換可傳導輸出部16與減速機構18間之旋轉力的狀態與不可傳導之狀態。此時，驅動單元10宜進一步包含用於使離合器機構20動作之致動器，並藉由設於電路基板60之控制部控制致動器，來切換離合器機構20之狀態。離合器機構20亦可取代單向離合器而包含雙向離合器。
˙減速機構18亦可包含藉由齒輪以外將電馬達12之旋轉速度減速的構成。減速機構18亦可藉由滑輪及皮帶將旋轉速度減速。例如亦可將第三齒輪50及第四齒輪52分別替換成滑輪，並藉由皮帶或鏈條連結2個滑輪。此外，亦可將第一齒輪24及第二齒輪26分別替換成滑輪，並藉由皮帶或鏈條連結2個滑輪。減速機構18亦可包含遊星齒輪機構。
10:人力驅動車用驅動單元
12:電馬達
12A:定子
12C:電端子
14:曲柄軸
14A:第一端部
14B:第二端部
16:輸出部
16A:第一端部
16B:第二端部
18:減速機構
20:離合器機構
22:輸出軸
24:第一齒輪
26:第二齒輪
28:機殼
29A:第一密封構件
29B:第二密封構件
30:第一機殼
30A:第一孔
30S:第一安裝面
32:第二機殼
32A:第二孔
32B:第三孔
32S:第二安裝面
36:馬達機殼
38:第一軸承
40:第二軸承
42:第三軸承
44:第四軸承
48:第二單向離合器
48A:內輪體
48B:外輪體
48C:傳導體
50:第三齒輪
50A:一端部
52:第四齒輪
54:旋轉體
54A:第一端部
56:第六軸承
60:電路基板
60A:凹部
61:電子零件
62:檢測部
62A:應變感測器
64:第一電路基板
65:基板固持器
66:第二電路基板
67:基板固持器
A1:軸方向
C1:第一旋轉軸心
C2:第二旋轉軸心
C3:第三旋轉軸心
S:空間

Claims (16)

  1. 一種人力驅動車用驅動單元，其包含：電馬達：其係輔助人力驅動車之推進；曲柄軸；輸出部，其係連結於前述曲柄軸，當前述曲柄軸在第一旋轉方向旋轉時則在前述第一旋轉方向旋轉，當前述曲柄軸在第二旋轉方向旋轉時則在前述第二旋轉方向旋轉；減速機構，其係將前述電馬達之旋轉速度以複數個階段減速；前述減速機構包含第一齒輪及第二齒輪，前述第一齒輪係設於前述電馬達的輸出軸，前述第二齒輪與前述第一齒輪嚙合；離合器機構，其係設於前述輸出部與前述減速機構之間，並從前述減速機構傳導前述電馬達之旋轉力至前述輸出部；及檢測部，設於前述曲柄軸與前述輸出部中連結前述離合器機構的部分之間的人力驅動力之傳導路徑上，徑向地設置在前述輸出部與前述第二齒輪間，用來檢測人力驅動力。
  2. 一種人力驅動車用驅動單元，其包含：電馬達：其係輔助人力驅動車之推進；曲柄軸；輸出部，其係連結於前述曲柄軸；減速機構，其係將前述電馬達之旋轉速度以複數個階段減速；及離合器機構，其係設於前述輸出部與前述減速機構之間，並從前述減速機構傳導前述電馬達之旋轉力至前述輸出部； 前述減速機構包含：第一齒輪，其係設於前述電馬達之輸出軸；及第二齒輪，其係與前述第一齒輪嚙合；及檢測部，設於前述曲柄軸與前述輸出部中連結前述離合器機構的部分之間的人力驅動力之傳導路徑上，徑向地設置在前述輸出部與前述第二齒輪間，用來檢測前述人力驅動力；其中，前述輸出部與曲柄軸以一體旋轉的方式設於曲柄軸，及前述離合器完全地設置在前述第二齒輪的徑向內。
  3. 如申請專利範圍第2項之人力驅動車用驅動單元，其中進一步包含第一單向離合器，其係設於從前述曲柄軸至前述輸出部之人力驅動力的傳導路徑上。
  4. 如申請專利範圍第1~3項中任一項之人力驅動車用驅動單元，其中前述離合器機構包含第二單向離合器。
  5. 如申請專利範圍第4項之人力驅動車用驅動單元，其中前述減速機構進一步包含：第三齒輪，其係設於前述第二單向離合器之外周部，及第四齒輪，其係與前述第三齒輪嚙合。
  6. 如申請專利範圍第3項之人力驅動車用驅動單元，其中前述離合器機構包含第二單向離合器，前述減速機構進一步包含：第三齒輪，其係設於前述第二單向離合器之外周部；及第四齒輪，其係與前述第三齒輪嚙合； 前述輸出部及前述第三齒輪係以在第一旋轉軸心周圍旋轉之方式構成，前述電馬達之輸出軸及前述第一齒輪係以在與前述第一旋轉軸心平行之第二旋轉軸心周圍旋轉的方式構成，前述第二齒輪及前述第四齒輪係以在與前述第一旋轉軸心及前述第二旋轉軸心平行之第三旋轉軸心周圍旋轉的方式構成，前述第一旋轉軸心、前述第二旋轉軸心、及前述第三旋轉軸心配置於同一平面上。
  7. 如申請專利範圍第3項之人力驅動車用驅動單元，其中前述離合器機構包含第二單向離合器，前述減速機構進一步包含：第三齒輪，其係設於前述第二單向離合器之外周部；及第四齒輪，其係與前述第三齒輪嚙合；前述輸出部及前述第三齒輪係以在第一旋轉軸心周圍旋轉之方式構成，前述電馬達之輸出軸及前述第一齒輪係以在與前述第一旋轉軸心平行之第二旋轉軸心周圍旋轉的方式構成，前述第二齒輪及前述第四齒輪係以在與前述第一旋轉軸心及前述第二旋轉軸心平行之第三旋轉軸心周圍旋轉的方式構成，前述第三旋轉軸心係從包含前述第一旋轉軸心及前述第二旋轉軸心之平面分離。
  8. 如申請專利範圍第6或7項之人力驅動車用驅動單元，其中前述第一旋轉軸心與前述第二旋轉軸心之最短距離，比前述第一旋轉軸心與前述第三旋轉軸心之最短距離長。
  9. 如申請專利範圍第8項之人力驅動車用驅動單元，其中從與前述第一旋轉軸心平行之方向觀看時，前述第三齒輪係從前述電馬達偏移而配置。
  10. 如申請專利範圍第8項之人力驅動車用驅動單元，其中前述第二單向離合器包含軋輥式單向離合器、棘輪式單向離合器、及楔塊式單向離合器之至少1個。
  11. 如申請專利範圍第1~3項中任一項之人力驅動車用驅動單元，其中前述減速機構係以僅以齒輪將前述電馬達之旋轉速度減速的方式構成。
  12. 如申請專利範圍第11項之人力驅動車用驅動單元，其中進一步包含電路基板，其係設置控制前述電馬達之控制部的至少一部分。
  13. 如申請專利範圍第12項之人力驅動車用驅動單元，其中前述電路基板係在與前述曲柄軸之軸方向交叉的方向延伸。
  14. 如申請專利範圍第13項之人力驅動車用驅動單元，其中前述電路基板在與前述曲柄軸之軸方向交叉的方向，係以重疊於前述減速機構之方式配置。
  15. 如申請專利範圍第12項之人力驅動車用驅動單元，其中前述電路基板包含凹部，前述凹部中配置前述電馬達之輸出軸的一部分。
  16. 如申請專利範圍第1~3項中任一項之人力驅動車用驅動單元，其中進一步包含機殼，其係收容前述曲柄軸之至少一部分，從前述曲柄軸之軸方向觀看，在包含前述曲柄軸之旋轉軸心及前述電馬達之旋轉軸心的平面上，從前述曲柄軸之旋轉軸心至前述機殼之外面的最短距離小於70mm。
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