自行車用驅動單元和包括該驅動單元的自行車的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種能夠抑制曲軸與后端部之間的距離變長的自行車用驅動單元和包括該驅動單元的自行車。自行車用驅動單元是配置于曲軸的周圍的自行車用驅動單元，包括：輔助馬達，對從上述曲軸輸入的人力驅動力附加輔助力；和殼體，設置有上述曲軸的至少一部分和上述輔助馬達，其中，上述殼體形成為，在上述自行車用驅動單元安裝于自行車的車架時，從與上述曲軸的中心軸平行的方向觀察，上述曲軸的中心軸與上述殼體中的上述車架的后端部側的后端面之間的最小距離為50毫米以下且大于上述曲軸的半徑。
【專利說明】
自行車用驅動單元和包括該驅動單元的自行車
技術領域
[0001]本發明涉及自行車用驅動單元和包括該驅動單元的自行車。【背景技術】
[0002]作為自行車用驅動單元，已知有安裝于曲軸周圍的驅動單元(例如，參照專利文獻 1)〇
[0003]現有技術文獻專利文獻1:日本實用新型登記第3081960號公報。
[0004]在將驅動單元安裝于曲軸周圍時，與不包括驅動單元的通常的自行車相比，從曲軸至后端的距離變長，自行車的操作性降低。
【發明內容】

[0005]本發明的目的在于提供一種能夠抑制曲軸與后端部之間的距離變長的自行車用驅動單元和包括該驅動單元的自行車。
[0006][1]依據本發明的自行車用驅動單元是配置于曲軸的周圍的自行車用驅動單元， 包括:輔助馬達，對從上述曲軸輸入的人力驅動力附加輔助力；和殼體，設置有上述曲軸的至少一部分和上述輔助馬達，其中，上述殼體形成為，在上述自行車用驅動單元安裝于自行車的車架時，從與上述曲軸的中心軸平行的方向觀察，上述曲軸的中心軸與上述殼體中的上述車架的后端部側的后端面之間的最小距離為50毫米以下且大于上述曲軸的半徑。
[0007][2]根據上述自行車用驅動單元，上述殼體的上述后端面包括以下部分:在從與上述曲軸的中心軸平行的方向觀察時，跨越上述曲軸的周圍的預定范圍，該部分至上述曲軸的中心軸的距離為50毫米以下且大于上述曲軸的半徑。[00〇8][3]根據上述自行車用驅動單元，上述最小距離是45毫米以下。
[0009][4]根據上述自行車用驅動單元，上述殼體的上述后端面包括以下部分:在從與上述曲軸的中心軸平行的方向觀察時，跨越上述曲軸的周圍的預定范圍，該部分至上述曲軸的中心軸的距離是恒定的。
[0010][5]依據本發明的自行車用驅動單元是配置于曲軸的周圍的自行車用驅動單元， 包括:輔助馬達，對從上述曲軸輸入的人力驅動力附加輔助力；和殼體，設置有上述曲軸的至少一部分和上述輔助馬達，其中，上述殼體在上述自行車用驅動單元安裝于自行車的車架時的上述車架的后端部側的后端面包括以下部分:從與上述曲軸的中心軸平行的方向觀察，跨越上述曲軸的周圍的預定范圍，自上述曲軸的中心軸至該部分的距離是恒定的。
[0011][6]根據上述自行車用驅動單元，上述距離是45毫米以下。
[0012][7]根據上述自行車用驅動單元，上述曲軸配置成靠近與上述曲軸正交的方向上的上述殼體的縱長方向的一端，上述輔助馬達配置成靠近上述殼體的縱長方向的另一端。
[0013][8]根據上述自行車用驅動單元，上述殼體包括形成有供上述曲軸配置的孔的兩個側面和連接上述兩個側面的外周面，上述殼體在上述外周面還包括用于安裝至上述車架的多個安裝部。
[0014][9]根據上述自行車用驅動單元，在上述殼體安裝于上述車架時，上述多個安裝部的半數以上位于比供上述曲軸配置的部分靠上方的位置。
[0015][10]根據上述自行車用驅動單元，上述自行車用驅動單元包括三個上述安裝部， 上述三個安裝部形成為，在與上述曲軸正交的平面中，供上述曲軸配置的孔的中心包含在由上述三個安裝部包圍的范圍內。
[0016][ 11 ]根據上述自行車用驅動單元，上述自行車用驅動單元還包括將輸入到上述曲軸的旋轉變速并輸出的變速機構，上述變速機構收納于上述殼體的內部。
[0017][12]根據上述自行車用驅動單元，在與上述曲軸正交的平面上，上述曲軸的中心軸、上述輔助馬達的中心軸以及上述變速機構的中心軸配置成，連結各中心軸的線段為三角形形狀。
[0018][13]根據上述自行車用驅動單元，上述三角形形狀是以上述輔助馬達的中心軸為頂點的大致等腰三角形。
[0019][14]根據上述自行車用驅動單元，在上述自行車用驅動單元安裝于上述車架時， 從與上述曲軸的中心軸平行的方向觀察，上述變速機構的中心軸配置于比上述曲軸的中心軸靠下方的位置。
[0020][ 15]根據上述自行車用驅動單元，上述變速機構包括:行星齒輪機構，包括輸入體、輸出體以及傳遞體;單向離合器，配置于上述輸入體與上述輸出體之間；以及切換機構， 能夠在允許上述傳遞體相對于上述殼體旋轉的第一狀態與限制上述傳遞體相對于上述殼體旋轉的第二狀態之間切換。
[0021][16]根據上述自行車用驅動單元，上述輸入體是齒輪架，上述輸出體是齒圈，上述傳遞體是太陽齒輪，上述變速機構還包括變速軸，該變速軸配置于上述太陽齒輪的內周并與上述太陽齒輪一體地旋轉，且能夠旋轉地支承于上述殼體，上述切換機構包括:連結部， 設置于上述變速軸或者上述殼體中的與上述變速軸對置的對置部，能夠在突出位置與退避位置之間移動，在所述突出位置限制上述變速軸向至少一個方向的旋轉并形成上述第一狀態，在所述退避位置不限制上述傳遞體的旋轉并形成上述第二狀態；以及控制部，使上述連結部從上述突出位置移動到上述退避位置。
[0022][17]根據上述自行車用驅動單元，上述切換機構還包括切換上述第一狀態與上述第二狀態的致動器。
[0023][18]根據上述自行車用驅動單元，還包括上述曲軸。
[0024][19]根據本發明的自行車包括上述自行車用驅動單元和后避震器。[〇〇25]發明效果上述自行車用驅動單元和包括該驅動單元的自行車能夠抑制曲軸與后端部之間的距離變長。【附圖說明】
[0026]圖1是搭載第一實施方式的自行車的驅動單元的自行車的左視圖。
[0027]圖2是圖1的自行車的驅動機構的左視圖。[〇〇28]圖3是圖2的驅動單元的左視圖。
[0029]圖4是圖2的驅動單元的右側視圖。
[0030]圖5是沿著圖4的5-5線的剖視圖。
[0031]圖6是圖1的切換機構的連結部處于突出位置時的局部放大圖。
[0032]圖7是圖1的切換機構的連結部處于退避位置時的局部放大圖。
[0033]圖8是表示圖2的驅動單元的部件的位置關系的左視圖。
[0034]圖9是表示圖1的車架與驅動單元的關系的示意圖。[〇〇35] 附圖標記說明10自行車 22車架22D后立而 50驅動單元 52殼體 58變速機構 60切換機構 68第一側面(側面)68A孔70第二側面(側面)70A孔 72外周面 72A后端面 74安裝部 86行星齒輪機構 92太陽齒輪(傳遞體)96齒輪架(輸出體)98齒圈(輸出體)108連結部 110控制部 122致動器。【具體實施方式】
[0036]參照圖1，對搭載自行車用驅動單元的自行車的結構進行說明。[〇〇37]自行車10包括前輪12、后輪14、車身16、驅動機構18、電池單元20以及驅動單元50。 [〇〇38] 車身16包括車架22、與車架22連接的車把24、與車架22連接的座桿26、以及與車架 22連接的前叉28。前叉28包括前避震器。[〇〇39] 車架22包含前車架22F和后車架22R。
[0040] 前車架22F包含支承部22A、從支承曲軸54的支承部22A向前方延伸的下管22B、安裝座桿26的座管22C、以及與下管22B和座管22C連接的上管22T。圖1所示的前車架22F也可以是其他形狀的車架。[0041 ] 后車架22R包括擺臂22S，擺臂22S包含從前車架22F的后端部向后方延伸的后下叉22G以及與后下叉22G的后端連接的后上叉22H。擺臂22S的后下叉22G通過樞軸22E能夠旋轉地安裝于前車架22F。在后車架22R與前車架22F之間設置有后避震器22K。后避震器22K的一端經由連桿22J安裝于擺臂22S的后上叉22H，另一端安裝于前車架22F。連桿22J的一端能夠旋轉地與后上叉22H連結，另一端能夠旋轉地與后避震器22K連結，一端與另一端之間的中間部能夠旋轉地與座管22C連結。后下叉22G、后上叉22H以及連桿22J在平行于驅動單元50 的曲軸54的方向上隔開間隔地分別各設置有一對。后車架22R向前車架22F的安裝結構也可以是其他結構。樞軸22E配置于比曲軸54靠上方的位置。從平行于曲軸54的方向觀察，樞軸 22E的軸心配置于鏈條38的軌跡上或者配置于比鏈條38的軌跡接近曲軸54的軸心的位置。 在作為后車架22R的后端的后端部22D安裝有后輪14的車軸。支承部22A將驅動單元50支承為能夠拆裝。支承部22A包括在自行車10的寬度方向上隔開間隔地設置的連結部22L。連結部22L與后述的驅動單元50的安裝部74連結。連結部22L設置成從自行車10的寬度方向兩側夾著驅動單元50的安裝部74。[〇〇42] 如圖2所示，驅動機構18包含左右的曲柄臂30、左右的踏板32、前鏈輪34、后鏈輪36 以及鏈條38。左右的曲柄臂30經由驅動單元50的曲軸54能夠旋轉地安裝于車架22(參照圖 1)。踏板32能夠繞踏板軸40旋轉地安裝于曲柄臂30。[〇〇43] 前鏈輪34與驅動單元50的輸出部56(參照圖5)連結。前鏈輪34與曲軸54同軸地設置。后鏈輪36安裝成能夠繞后輪14(參照圖1)的車軸旋轉。后鏈輪36經由單向離合器(省略圖示)與后輪14(參照圖1)連結。在本實施方式中，后鏈輪36具有多個鏈輪。鏈條38繞掛在前鏈輪34和后鏈輪36上。在曲柄臂30通過施加到踏板32的人力驅動力而旋轉時，后輪14(參照圖1)通過前鏈輪34、鏈條38以及后鏈輪36而旋轉。驅動機構18還具有后撥鏈器39。后撥鏈器 39在多個后鏈輪之間切換繞掛鏈條38。后撥鏈器39也可以是根據后述的控制裝置64的指示來變速的電動式的撥鏈器，還可以是通過使用者對變速操作部進行操作而經由拉索進行動作的機械式的撥鏈器。[〇〇44]如圖1所示，電池單元20包括電池42、以及用于將電池42以能夠拆裝的方式安裝于車架22的電池架44。電池42包含一個或者多個電池單元。電池42由充電電池構成。電池42與驅動單元50電連接，向驅動單元50供電。[〇〇45]如圖5所示，驅動單元50包括殼體52、曲軸54、輸出旋轉的輸出部56、能夠將從曲軸 54輸入的旋轉輸出至輸出部56的變速機構58、切換機構60、輔助機構62、控制裝置64以及轉矩傳感器66。[〇〇46]殼體52包括前鏈輪34側的第一側面68、與前鏈輪34相反一側的第二側面70、以及連接第一側面68與第二側面70的外周面72。殼體52通過將第一部分52A與第二部分52B組合而構成，其中第一部分52A包含第一側面68和外周面72的一部分，第二部分52B包含第二側面70和外周面72的另一部分。[〇〇47]如圖3所示，在第一側面68形成有供曲軸54配置的孔68A。如圖4所示，第二側面70 形成有供曲軸54配置的孔70A。[〇〇48] 如圖3和圖4所示，第一側面68和第二側面70具有縱長方向DX和短邊方向DY。即，殼體52在與曲軸54正交的方向上具有縱長方向DX和短邊方向DY。
[0049] 外周面72包含后端面72A。如圖2所示，在驅動單元50安裝于車架22(參照圖1)時， 從與曲軸54的中心軸CA平行的方向觀察，后端面72A是車架22的后端部22D側的部分。
[0050]如圖3所示，后端面72A包括第一部分72B，在從與曲軸54的中心軸CA平行的方向觀察時，第一部分72B跨越曲軸54周圍的預定范圍。第一部分72B到曲軸54的中心軸CA的距離L 是最小距離LA。殼體52形成為最小距離LA為50毫米以下且大于曲軸54的半徑。優選的是，最小距離LA為45毫米以下。無論是第一部分72B中的哪一處，距離L都是最小距離LA。即，在第一部分72B中，距離L是恒定的。后端面72A與第一部分72B也可以一致。上述預定范圍選擇為繞曲軸54的30°?120°的范圍。在本實施方式中，上述預定范圍是繞曲軸54的大約90°的范圍。[〇〇511 外周面72包含與第一部分72B連續的第二部分72C以及第三部分72D。如圖2所示， 第二部分72C具有平面形狀，在驅動單元50安裝于車架22(參照圖1)時位于比第一部分72B 靠下方的位置。第二部分72C大致平行于短邊方向DY。第三部分72D具有平面形狀，在驅動單元50安裝于車架22(參照圖1)時位于比第一部分72B靠上方的位置。第三部分72D大致平行于縱長方向DX。[〇〇52]如圖3所示，在殼體52的外周面72上設置有用于將驅動單元50安裝于車架22(參照圖1)的三個安裝部74。各安裝部74在繞曲軸54的周向上設置于彼此離開的位置。各安裝部 74形成于外周面72中的除了第一部分72B之外的部分。[〇〇53]各安裝部74從外周面72向外方突出。各安裝部74在平行于曲軸54的方向上具有80 毫米以上的長度，優選的是具有90毫米以上的長度。各安裝部74的平行于曲軸54的方向的長度比左右的曲柄臂30(參照圖2)之間的最小距離短。各安裝部74的平行于曲軸54的方向的長度與連結部22L之間的距離大致相等。各安裝部74分別具有沿曲軸54的軸向延伸的孔 74A。在圖1所示的連結部22L的與各安裝部74的孔74A對應的位置形成有孔(省略圖示)。螺栓BA(參照圖1)插入到各安裝部74的孔74A和車架22的連結部22L的孔(省略圖示)中，各安裝部74(參照圖2)通過螺栓BA的頭和螺母(省略圖示)而被連結部22L夾持，由此將驅動單元 50安裝于車架22。[〇〇54]如圖2所示，在殼體52安裝于車架22 (參照圖1)時，三個安裝部74中的半數以上即兩個安裝部74位于比供曲軸54配置的部分靠上方的位置。在殼體52安裝于車架22(參照圖 1)時，三個安裝部74中的另一個安裝部74位于比供曲軸54配置的部分靠下方的位置。在本實施方式中，在殼體52安裝于車架22(參照圖1)時，三個安裝部74中的半數以上即兩個安裝部74位于比曲軸54的軸心靠上方的位置，另一個安裝部74位于比曲軸54的軸心靠下方的位置。[〇〇55] 如圖5所示，殼體52收納曲軸54的一部分、輸出部56的一部分、變速機構58、切換機構60、輔助機構62的一部分以及控制裝置64。如圖2和圖3所示，孔68A、70A形成為靠近第一偵靦68和第二側面70的縱長方向DX的一端，且靠近短邊方向DY的一端。因此，曲軸54配置成靠近殼體52的縱長方向DX的一端，且靠近短邊方向DY的一端。[〇〇56]如圖2所示，作為變速機構58的中心軸的變速軸82的中心軸CB配置成靠近殼體52 的縱長方向DX的一端，且靠近短邊方向DY的另一端。在驅動單元50安裝于車架22(參照圖1) 時，若從與曲軸54的中心軸CA平行的方向觀察，則變速機構58的中心軸CB配置于比曲軸54 的中心軸CA靠下方的位置。[〇〇57]輔助機構62的輔助馬達124的中心軸CC配置成靠近殼體52的縱長方向DX的另一端，且配置于短邊方向DY的中央附近。在驅動單元50安裝于車架22(參照圖1)時，若從平行于曲軸54的中心軸CA的方向觀察，則輔助馬達124的中心軸CC配置于比曲軸54的中心軸CA 靠自行車1〇(參照圖1)的前方的位置。
[0058]如圖5所示，曲軸54能夠旋轉地支承于殼體52。曲軸54的兩端露出至殼體52的外部。在曲軸54的兩端能夠安裝曲柄臂30(參照圖2)，人力驅動力經由曲柄臂30被輸入。曲軸 54也可以是中空軸。曲軸54的軸向的一端部的外周部經由軸承80A支承于殼體52。曲軸54的軸向的另一端部的外周部經由軸承80B支承于輸出部56。[〇〇59] 輸出部56形成為筒狀，在曲軸54周圍與曲軸54同軸地配置。輸出部56的一端露出至殼體52的外部。輸出部56軸向的中間部的外周部經由軸承80C支承于殼體52。輸出部56具有能夠將前鏈輪34安裝于曲軸54的軸向的一端的外周部的安裝部56A。安裝部56A是花鍵。 前鏈輪34內周的花鍵嵌入到安裝部56A。通過將螺栓B夾著前鏈輪34擰入到輸出部56的內周部，將前鏈輪34安裝于輸出部56。輸出部56也可以沿軸向分割地構成。
[0060]變速機構58包括變速軸82、傳遞機構84以及行星齒輪機構86。變速機構58具有兩個變速級，能夠將從曲軸54輸入的旋轉變速并輸出至輸出部56。[〇〇61 ] 變速軸82配置于曲軸54的徑向外側。變速軸82與曲軸54平行地設置。變速軸82能夠旋轉地支承于殼體52。變速軸82軸向的一端部和另一端部分別經由軸承80D、80E支承于殼體52。變速軸82能夠繞位置相對于曲軸54不變的中心軸CB旋轉。變速軸82軸向的一端部由滾珠軸承80D支承，另一端部由滾針軸承80E支承。[〇〇62]傳遞機構84包括在曲軸54周圍與曲軸54同軸地設置的第一傳遞齒輪88、和在變速軸82周圍與變速軸82同軸地設置的第二傳遞齒輪90。[〇〇63]第一傳遞齒輪88是外齒輪。第一傳遞齒輪88的內周通過花鍵嵌合或者壓入等而以不能相對旋轉的方式支承于曲軸54。[〇〇64]第二傳遞齒輪90是外齒輪。第二傳遞齒輪90經由軸承等以能夠旋轉的方式支承于變速軸82。第一傳遞齒輪88的外齒輪與第二傳遞齒輪90的外齒輪彼此嚙合。因此，曲軸54的旋轉經由第一傳遞齒輪88傳遞至第二傳遞齒輪90。[〇〇65]行星齒輪機構86包括作為傳遞體的太陽齒輪92、多個行星齒輪94、作為輸入體的齒輪架96以及作為輸出體的齒圈98。[〇〇66]太陽齒輪92在變速軸82周圍與變速軸82同軸地設置。太陽齒輪92與變速軸82—體化。因此，變速軸82能夠與太陽齒輪92—體地旋轉。[〇〇67]多個行星齒輪94配置于太陽齒輪92的周圍。多個行星齒輪94配置于太陽齒輪92與齒圈98之間。多個行星齒輪94的外齒輪與太陽齒輪92的外齒輪以及齒圈98的內齒輪嚙合。 [〇〇68]齒輪架96將多個行星齒輪94支承為能夠旋轉，使多個行星齒輪94繞太陽齒輪92— 體地旋轉。齒輪架96的變速軸82的軸向的一端通過花鍵嵌合或者壓入等與第一傳遞齒輪88 結合，能夠與第一傳遞齒輪88—體地旋轉。即，齒輪架96經由第一傳遞齒輪88以能夠旋轉的方式支承于變速軸82。曲軸54的旋轉經由第一傳遞齒輪88輸入至齒輪架96。[〇〇69]齒圈98在太陽齒輪92周圍與太陽齒輪92同軸地設置。齒圈98具有在變速軸82的軸向上與行星齒輪94結合的一側的第一端部98A、以及與第一端部98A相反一側的第二端部 98B。齒圈98的第一端部98A覆蓋多個行星齒輪94。齒圈98的第二端部98B的內周經由軸承等以能夠旋轉的方式支承于變速軸82。
[0070]齒圈98在第一端部98A的外周形成有第一齒輪98C。齒圈98在第二端部98B的外周形成有第二齒輪98D。第二齒輪98D與形成于輸出部56的外周的齒輪56B嚙合。即，齒圈98將旋轉輸出至外部。第二齒輪98D的齒數比第一齒輪98C的齒數少。在齒圈98的第一齒輪98C與第二齒輪98D之間形成有圓環部分98F。圓環部分98F經由軸承80F以能夠旋轉的方式支承于殼體82。[〇〇71]切換機構60能夠將變速機構58的變速狀態在第一狀態和第二狀態之間切換。第一狀態允許太陽齒輪92相對于殼體52的旋轉。第二狀態限制太陽齒輪92相對于殼體52的旋轉。切換機構60包括保持部件100、固定部件102 (參照圖6 )、第一施力部件104 (參照圖6 )、單向離合器106、連結部108以及控制部110。[〇〇72]保持部件100具有圓筒形狀。保持部件100在變速軸82周圍與變速軸82同軸地設置。保持部件100固定地設置于變速軸82,并與變速軸82—體地旋轉。保持部件100在內周部具有花鍵槽100C。花鍵槽100C安裝于在變速軸82的外周設置的花鍵槽82A中，并阻止變速軸 82的繞中心軸CB的旋轉。保持部件100設置于變速軸82,通過圖6所示的直徑不同的階梯部 82B和固定部件102來限制軸向的移動。固定部件102例如由E形環構成。保持部件100在變速軸82的軸向上配置于與齒圈98的第二端部98B相鄰的位置。[〇〇73] 連結部108繞變速軸82的中心軸CB設置有多個。各連結部108具有爪部件112。各爪部件112以其至少一部分能夠收納在形成于保持部件100的外周部的槽100A中的方式安裝于保持部件100。各爪部件112的在變速軸82的軸向上與齒圈98相反一側的端部和殼體52的對置部76對置。對置部76繞變速軸82的軸形成為環狀。在對置部76的內周部形成有槽76A。 槽76A在對置部76的內周部在周向上隔開預定間隔地形成有多個。槽76A具有與所謂的棘輪槽相同的形狀。各爪部件112的至少一部分從槽100A突出，能夠在與槽76A結合的結合位置、 和從對置部76的槽76A離開而收納于保持部件100的槽100A中的退避位置之間移動。另外， 在本實施方式中，結合位置相當于突出位置。對置部76A可以一體地形成于殼體52,也可以與殼體52的主體分體地形成。優選的是，對置部76由金屬構成。在與殼體52的主體分體地形成對置部76的情況下，在殼體52的主體的內周部形成裝配對置部76的裝配部，阻止對置部 76的繞中心軸CB(參照圖5)的旋轉。殼體52的主體可以由樹脂形成，還可以由金屬形成。 [〇〇74]第一施力部件104是環形的彈簧。第一施力部件104嵌入到在多個爪部件112的外表面形成的槽112A以及在保持部件100的外周形成的周槽(省略圖示)中。第一施力部件104 對爪部件112施加朝向結合位置的力。[〇〇75]控制部110包括環狀部件114、第二施力部件116、用于使環狀部件114沿變速軸82 的軸向移動的凸輪118、連結體120以及驅動凸輪118的致動器122。致動器122例如是電動馬達。致動器122切換第一狀態與第二狀態。[〇〇76] 環狀部件114在齒圈98周圍與齒圈98同軸地設置。環狀部件114覆蓋作為齒圈98的第二端部98B的在變速軸82的軸向上比第二齒輪98D接近連結部108的一側的部分。[〇〇77]環狀部件114在內周部形成有多個凹部114A，在側面部(軸向的端面部)形成有多個槽114B，并且在外周部形成有環狀的凸部114C。凸部114C形成于環狀部件114的外周部中的齒圈98的第二齒輪98D側的部分。
[0078]凹部114A以沿軸向延伸的方式形成在環狀部件114的內周部中的齒圈98側的部分。凹部114A嵌入到形成于齒圈98的外周的沿軸向延伸的凸部98E。凹部114A形成得比凸部 98E略大。環狀部件114由于凹部114A嵌入到凸部98E，因此在齒圈98旋轉時，環狀部件114與齒圈98—體地旋轉。并且，環狀部件114的凹部114A能夠沿著凸部98E(參照圖1)移動。因此， 環狀部件114相對于齒圈98能夠沿軸向移動。[〇〇79]槽114B形成于環狀部件114的爪部件112側的側面部。槽114B與爪部件112對置。各槽114B隨著從周向的另一方朝向一方，而沿軸向變淺。多個槽114B在周向上連續地形成。并且，在各槽114B的邊界形成有階梯部(省略圖示)。該階梯部隨著從外周朝向內周而從周向的另一方朝向一方傾斜。環狀部件114的連結部108側的內周面114D與多個槽114B相連，并形成為圓環狀。
[0080]在變速軸82的軸向上環狀部件114的齒圈98側的端部與齒圈98之間安裝有第二施力部件116。第二施力部件116對環狀部件114施加朝向連結部108側的力。[0081 ]凸輪118在環狀部件114周圍與環狀部件114同軸地配置。凸輪118能夠繞環狀部件 114的軸旋轉地支承于殼體52。具體來說，凸輪118嵌入到從殼體52的前鏈輪34(參照圖5)側的端部沿變速軸82的軸向延伸的圓筒部分78中。凸輪118具有凸輪面118A和齒輪118B。凸輪 118形成為環狀。[〇〇82]凸輪面118A在凸輪118中的變速軸82的軸向上形成于齒圈98側的側面部。凸輪面 118A包含以隨著朝向周向的一方而從齒圈98側朝向連結部108側的方式傾斜的部分。[〇〇83] 連結體120包含環狀部分120A和從環狀部分120A沿徑向延伸的操作件120B。環狀部分120A從齒圈98的相反側與上述環狀部件114的凸部114C接觸。操作件120B在環狀部分 120A的周向上設置有多個。這里，兩個操作件120B設置于關于中心軸CB(參照圖5)對稱的位置。連結體120的操作件120B在變速軸82的軸向上與凸輪面118A接觸。連結體120的操作件 120B在凸輪118的周向上嵌入到沿殼體52的變速軸82的軸向延伸的槽78A中。連結體120能夠沿著槽78A在變速軸82的軸向上移動。[〇〇84] 致動器122配置于凸輪118的徑向的外側。致動器122與凸輪118的齒輪118B結合。 致動器122使凸輪118旋轉預定角度。在凸輪118的內周部形成有插入到在殼體52的圓筒部分78形成的孔(省略圖示)中的凸部(省略圖示)，凸輪118的旋轉角度被孔(省略圖示)的周向的端面限制。
[0085]參照圖6和圖7，對切換機構60的動作進行說明。[〇〇86]如圖6所示，在凸輪118的旋轉相位處于凸輪面118A中的齒圈98側的部分與連結體 120的操作件120B接觸的相位時，環狀部件114經由連結體120維持于齒圈98側的位置。此時，環狀部件114的槽114B從爪部件112離開。因此，爪部件112維持于朝向在殼體52的對置部76形成的槽76A突出的突出位置。因此，爪部件112不能進行相對于殼體52的相對旋轉。爪部件112經由保持部件100以不能相對旋轉的方式支承于變速軸82。因此，爪部件112限制變速軸82和太陽齒輪92 (參照圖5 )的向一個方向的旋轉。[〇〇87]如圖7所示，在凸輪118的旋轉相位從凸輪面118A中的齒圈98側的部分與操作件 120B接觸的相位朝向凸輪面118A中的爪部件112側的部分與操作件120B接觸的相位移動了時，伴隨著環狀部件114的向一個方向的旋轉，處于突出位置的爪部件112從槽114B的淺的部分移動至深的部分。此時，環狀部件114經由連結體120維持于爪部件112側的位置。[〇〇88]并且，爪部件112的外表面被形成于相鄰的槽114B的邊界的階梯部朝向槽100按壓。即，控制部110的環狀部件114按壓連結部108的爪部件112并使其從突出位置移動至退避位置。由于爪部件112處于被連結部108的環狀部件114的內周面114D按壓的狀態，因此爪部件112維持于收納在保持部件100的槽100A中的退避位置。因此，爪部件112能夠進行相對于殼體52的相對旋轉。爪部件112經由保持部件100以不能相對旋轉的方式支承于變速軸 82。因此，爪部件112不限制變速軸82和相對于變速軸82不能相對旋轉的太陽齒輪的向一個方向的旋轉。
[0089]圖5所示的單向離合器106是滾柱式離合器。單向離合器106設置于齒輪架96與齒圈98之間。在齒輪架96的向一個方向的旋轉速度為齒圈98的旋轉速度以上時，單向離合器 106使齒輪架96與齒圈98—體地旋轉。在齒輪架96的向一個方向的旋轉速度小于齒圈98的向一個方向的旋轉速度時，單向離合器106允許齒輪架96與齒圈98的相對旋轉。另外，齒輪架96和齒圈98的向一個方向的旋轉與自行車10(參照圖1)前進時的曲軸54的旋轉方向對應。
[0090]對驅動單元50的變速狀態進行說明。
[0091]在爪部件112處于突出位置時，太陽齒輪92相對于殼體52的相對旋轉被限制。因此，在將旋轉輸入到齒輪架96時，行星齒輪94 一邊繞太陽齒輪92公轉，一邊通過從太陽齒輪 92產生的反作用力向與公轉方向相同的方向自轉。通過行星齒輪94的自轉，將齒圈98向行星齒輪94的旋轉方向按壓，使得齒圈98與齒輪架96向相同方向旋轉。此時，輸入到齒輪架96 的旋轉被增速并從齒圈98輸出。[〇〇92]在爪部件112處于退避位置時，太陽齒輪92相對于殼體52的相對旋轉不被限制。因此，當將旋轉輸入到齒輪架96時，行星齒輪94由于使太陽齒輪92旋轉，因此不能將旋轉傳遞至齒圈98。因此，齒輪架96的向一個方向的旋轉速度為齒圈98的旋轉速度以上。因此，通過單向離合器106來限制齒輪架96與齒圈98的相對旋轉，齒輪架96與齒圈98—體地旋轉，并且此時，由于太陽齒輪92被行星齒輪94向與齒輪架96和齒圈98相同的方向按壓，因此太陽齒輪92也與齒輪架96和齒圈98—體地旋轉。即，單向離合器106控制太陽齒輪92的旋轉。[〇〇93] 輔助機構62具有輔助馬達124和減速機構126。[〇〇94]輔助馬達124配置于曲軸54的徑向外側。輔助馬達124連結于從曲軸54至輸出部56 的動力傳遞路徑。輔助馬達124的輸出軸124A與曲軸54平行地配置。輔助馬達124以一部分從殼體52露出的方式設置于殼體52。[〇〇95]減速機構126包括第一減速齒輪128、第二減速齒輪130、單向離合器132以及第三減速齒輪134。[〇〇96]第一減速齒輪128具有圓筒形狀。第一減速齒輪128由于與輔助馬達124的輸出軸 124A連接，因此輔助馬達124的旋轉被輸入到第一減速齒輪128。[〇〇97]第二減速齒輪130與第一減速齒輪128同軸地配置。第二減速齒輪130經由單向離合器132與第一減速齒輪128連接。第二減速齒輪130在外周部具有支承單向離合器132和第一減速齒輪128的支承部分130A，第二減速齒輪130的軸向的兩端經由軸承等能夠旋轉地支承于殼體52。
[0098] 單向離合器132傳遞從第一減速齒輪128向第二減速齒輪130的一個方向的旋轉， 而不傳遞從第二減速齒輪130向第一減速齒輪128的一個方向的旋轉。[〇〇99]第二減速齒輪130與第三減速齒輪134連接。第二減速齒輪130的向一個方向的旋轉被傳遞至第三減速齒輪134。第三減速齒輪134的軸向的兩端經由軸承等能夠旋轉地支承于殼體52。
[0100]第三減速齒輪134與齒圈98的第一齒輪98C連接。因此，輔助馬達124的轉矩通過減速機構126被減速并輸入到齒圈98。
[0101]控制裝置64與施加于曲軸54的人力驅動力對應地驅動輔助馬達124。控制裝置64 設置于殼體52的內部。控制裝置64具有電路板，電路板的主面與曲軸54垂直地配置。人力驅動力例如通過安裝于曲軸54或者變速機構58的轉矩傳感器66來檢測。[〇1〇2] 轉矩傳感器66設置于支承變速軸82的一端部的軸承80D的附近。轉矩傳感器66設置于變速軸82的輸入側的端部。轉矩傳感器66例如是負載傳感器，包含與軸承80D接觸的支承部件、以及安裝于支承部件的應變計。[〇1〇3]在轉矩傳感器66檢測到預定轉矩以上的轉矩時，控制裝置64與轉矩傳感器66檢測到的轉矩對應地驅動輔助馬達124。控制裝置64控制致動器122。控制裝置64與未圖示的變速操作部連接，根據來自變速操作部的信號驅動致動器122。變速操作部通過設置于自行車 10的車把24(參照圖1)的變速開關和變速桿來實現。變速操作部可以通過電氣配線與控制裝置64連接，也可以通過無線與控制裝置64連接。并且，控制裝置64也可以例如根據設置于自行車10的傳感器的檢測信號來驅動致動器122。傳感器例如是檢測自行車10(參照圖1)的速度的速度傳感器、檢測曲軸的腳踏圈速的腳踏圈速傳感器等。通過由控制裝置64驅動致動器122,使得驅動單元50作為二級變速裝置發揮功能。[〇1〇4] 對驅動單元50的動力傳遞路徑進行說明。[〇1〇5] 輔助馬達124與齒圈98連結。切換機構60的至少一部分與輔助馬達124和輸出部56 之間的傳遞路徑連結。因此，在驅動輔助馬達124的情況下，將傳遞至環狀部件114的轉矩與輔助馬達124的轉矩相加。因此，控制部110使用人力驅動力以及輔助馬達124的旋轉力使連結部108的爪部件112從突出位置移動至退避位置。即，切換機構60能夠使用輔助馬達124的旋轉力來切換變速機構58的變速狀態。并且，在不驅動輔助馬達124的情況下，控制部110能夠只使用人力驅動力來使連結部108的爪部件112從突出位置移動至退避位置。
[0106]參照圖8,對殼體52中的各部件的位置關系進行說明。[〇1〇7]在與曲軸54正交的平面上，供曲軸54配置的孔68A的中心包含在由三個安裝部74 包圍的范圍RA內。換言之，在與曲軸54正交的平面上，曲軸54的軸心包含在由三個安裝部74 包圍的范圍RA內。[〇1〇8] 在與曲軸54正交的平面上，曲軸54的中心軸CA、輔助馬達124的中心軸CC、變速機構58的中心軸即變速軸82的中心軸CB配置成，連結各中心軸CA、CB、CC的線段為三角形形狀 S。三角形形狀S是以輔助馬達124的中心軸CC為頂點的大致等腰三角形。連結曲軸54的中心軸CA與變速軸82的中心軸CB的線段與第二部分72C大致平行。因此，從連結曲軸54的中心軸 CA與變速軸82的中心軸CB的線段的任意點到第二部分72C的距離大致恒定。
[0109]對驅動單元50的作用進行說明。
[0110]如圖3所示，驅動單元50的從曲軸54至后端面72A的距離L小。因此，能夠縮短圖9所示的從曲軸54的中心軸CA至后端部的距離MX。即，能夠縮短從圖9所示的曲軸54的中心軸CA 至后輪14的旋轉軸的距離。在包括這樣的驅動單元50的自行車10中，與搭載現有的驅動單元的自行車相比，能夠提高自行車10的操作性。
[0111]由于驅動單元50從曲軸54至后端面72A的距離L小，因此能夠將樞軸22E的軸心配置于這樣的位置:從平行于曲軸54的方向觀察，鏈條38繞掛在最小直徑的后鏈輪36上時的鏈條38的軌跡上，或者比鏈條38的軌跡接近曲軸54的軸心的位置。由此，能夠抑制后車架 22R被鏈條38的張力牽拉的方向成為與當后避震器22K收縮時后車架22R的移動方向相反的方向，能夠抑制后避震器22K的動作被妨礙。前鏈輪34的齒數為25以上，例如優選的是選擇為30、32或者34等。
[0112]驅動單元50起到以下效果。
[0113](1)驅動單元50的曲軸54的中心軸CA與后端面72A之間的最小距離LA為50毫米以下。因此，能夠縮短從曲軸54的中心軸CA到后端部22D的距離MX。
[0114](2)驅動單元50的曲軸54的中心軸CA與后端面72A之間的最小距離LA為45毫米以下。因此，能夠進一步縮短從曲軸54的中心軸CA到后端部22D的距離MX。
[0115](3)殼體52的后端面72A包含跨越曲軸54周圍的預定范圍距離LA為恒定的第一部分72B。因此，即使在驅動單元50對車架22的安裝角度不同的情況下，在第一部分72B的范圍內，從曲軸54到殼體52中的后端部側的部分的距離L也為最小距離LA。因此，即使在由安裝引起的傾斜角度不同的情況下，也能夠縮短從曲軸54的中心軸CA到后端部22D的距離MX。
[0116](4)三個安裝部74形成為供曲軸54配置的孔68A、70A的中心包含在由三個安裝部 74包圍的范圍RA內。因此，在將驅動單元50安裝于車架22的狀態下，能夠穩定地支承曲軸 54。
[0117](5)在從曲軸54的軸向觀察時，曲軸54的中心軸CA、輔助馬達124的中心軸CB以及變速機構58的中心軸CC不同。因此，與將輔助馬達124和變速機構58的至少一方設置成與曲軸54同軸的情況相比，能夠減少在曲軸54周圍與曲軸54同軸地配置的零件數量。因此能夠使曲軸54接近外周面72。因此能夠減小最小距離LA。
[0118](變形例)自行車用驅動單元能夠采取的具體方式不限定于上述實施方式所例示的方式。自行車用驅動單元能夠采取與上述實施方式不同的各種方式。以下所示的上述實施方式的變形例是自行車用驅動單元能夠采取的各種方式的一例。
[0119]?能夠將曲軸54的中心軸CA、變速軸82的中心軸CB以及輔助馬達124的中心軸CC 配置成使得三角形形狀S為大致等邊三角形。[〇12〇]?也能夠將曲軸54的中心軸CA、變速軸82的中心軸CB以及輔助馬達124的中心軸CC配置成大致直線狀。在該情況下，殼體52在縱長方向DX上變長。
[0121]?也能夠使安裝部74為一個、兩個或者四個以上。
[0122]?還能夠將安裝部74形成為，在安裝于自行車10時，安裝部74的全部位于比曲軸 54靠上方的位置。并且，還能夠將安裝部74形成為，在安裝于自行車10時，安裝部74的半數以下或者零個位于比曲軸54靠下方的位置。
[0123]?還能夠從驅動單元50省略曲軸54,而安裝與驅動單元50分體的曲軸。
[0124]?還能夠如以下的(A)-(E)的方式來變更行星齒輪機構86。
[0125](A)將曲軸54的旋轉輸入到作為輸入體的齒圈，將作為輸出體的齒輪架的旋轉輸出到輸出部56，利用切換機構60來控制作為傳遞體的太陽齒輪的旋轉。
[0126](B )將曲軸54的旋轉輸入到作為輸入體的齒輪架，將作為輸出體的太陽齒輪的旋轉輸出到輸出部56，利用切換機構60來控制作為傳遞體的齒圈的旋轉。
[0127](C)將曲軸54的旋轉輸入到作為輸入體的太陽齒輪，將作為輸出體的齒輪架的旋轉輸出到輸出部56，利用切換機構60來控制作為傳遞體的齒圈的旋轉。
[0128](D )將曲軸54的旋轉輸入到作為輸入體的太陽齒輪，將作為輸出體的齒圈的旋轉輸出到輸出部56，利用切換機構60來控制作為傳遞體的齒輪架的旋轉。
[0129](E )將曲軸54的旋轉輸入到作為輸入體的齒輪架，將作為輸出體的太陽齒輪的旋轉輸出到輸出部56，利用切換機構60來控制作為傳遞體的齒輪架的旋轉。[〇13〇]?還能夠將變速機構58變更為如下變速機構:包括多個太陽齒輪92,并能夠切換多個太陽齒輪92中的限制旋轉的太陽齒輪92。并且，還能夠變更為不包含行星齒輪機構86 的變速機構。總之，只要是能夠變更輸入到曲軸54的變速比的變速機構，則能夠采用任意的變速機構。
[0131]?還能夠省略致動器122。在該情況下，利用線纜來連接安裝于自行車10的操作裝置與切換機構60,通過線纜的動作使凸輪118進行動作。
[0132]?驅動單元50還能夠搭載于不包括后避震器22K的自行車10。
【主權項】
1.一種自行車用驅動單元，包括:輔助馬達，對從曲軸輸入的人力驅動力附加輔助力； 和殼體，設置有上述曲軸的至少一部分和上述輔助馬達，上述自行車用驅動單元配置于上 述曲軸的周圍，其特征在于，上述殼體形成為，在上述自行車用驅動單元安裝于自行車的車架時，從與上述曲軸的 中心軸平行的方向觀察，上述曲軸的中心軸與上述殼體中的上述車架的后端部側的后端面 之間的最小距離為50毫米以下且大于上述曲軸的半徑。2.根據權利要求1所述的自行車用驅動單元，其特征在于，上述殼體的上述后端面包括以下部分:在從與上述曲軸的中心軸平行的方向觀察時， 跨越上述曲軸的周圍的預定范圍，該部分至上述曲軸的中心軸的距離為50毫米以下且大于 上述曲軸的半徑。3.根據權利要求1或2所述的自行車用驅動單元，其特征在于，上述最小距離是45毫米以下。4.根據權利要求1?3中的任一項所述的自行車用驅動單元，其特征在于，上述殼體的上述后端面包括以下部分:在從與上述曲軸的中心軸平行的方向觀察時， 跨越上述曲軸的周圍的預定范圍，該部分至上述曲軸的中心軸的距離是恒定的。5.—種自行車用驅動單元，包括:輔助馬達，對從曲軸輸入的人力驅動力附加輔助力； 和殼體，設置有上述曲軸的至少一部分和上述輔助馬達，上述自行車用驅動單元配置于上 述曲軸的周圍，其特征在于，上述殼體在上述自行車用驅動單元安裝于自行車的車架時的上述車架的后端部側的 后端面包括以下部分:從與上述曲軸的中心軸平行的方向觀察，跨越上述曲軸的周圍的預 定范圍，自上述曲軸的中心軸至該部分的距離是恒定的。6.根據權利要求4或5所述的自行車用驅動單元，其特征在于，上述距離是45毫米以下。7.根據權利要求1?6中的任一項所述的自行車用驅動單元，其特征在于，上述曲軸配置成靠近與上述曲軸正交的方向上的上述殼體的縱長方向的一端，上述輔助馬達配置成靠近上述殼體的縱長方向的另一端。8.根據權利要求1?7中的任一項所述的自行車用驅動單元，其特征在于，上述殼體包括形成有供上述曲軸配置的孔的兩個側面和連接上述兩個側面的外周面，上述殼體在上述外周面還包括用于安裝至上述車架的多個安裝部。9.根據權利要求8所述的自行車用驅動單元，其特征在于，在上述殼體安裝于上述車架時，上述多個安裝部的半數以上位于比供上述曲軸配置的 部分靠上方的位置。10.根據權利要求8或9所述的自行車用驅動單元，其特征在于，上述自行車用驅動單元包括三個上述安裝部，上述三個安裝部形成為，在與上述曲軸正交的平面中，供上述曲軸配置的孔的中心包 含在由上述三個安裝部包圍的范圍內。11.根據權利要求1?10中的任一項所述的自行車用驅動單元，其特征在于，上述自行車用驅動單元還包括將輸入到上述曲軸的旋轉變速并輸出的變速機構，上述變速機構收納于上述殼體的內部。12.根據權利要求11所述的自行車用驅動單元，其特征在于，在與上述曲軸正交的平面上，上述曲軸的中心軸、上述輔助馬達的中心軸以及上述變 速機構的中心軸配置成，連結各中心軸的線段為三角形形狀。13.根據權利要求12所述的自行車用驅動單元，其特征在于，上述三角形形狀是以上述輔助馬達的中心軸為頂點的大致等腰三角形。14.根據權利要求12或13所述的自行車用驅動單元，其特征在于，在上述自行車用驅動單元安裝于上述車架時，從與上述曲軸的中心軸平行的方向觀 察，上述變速機構的中心軸配置于比上述曲軸的中心軸靠下方的位置。15.根據權利要求11?14中的任一項所述的自行車用驅動單元，其特征在于，上述變速機構包括:行星齒輪機構，包括輸入體、輸出體以及傳遞體;單向離合器，配置 于上述輸入體與上述輸出體之間；以及切換機構，能夠在允許上述傳遞體相對于上述殼體 旋轉的第一狀態與限制上述傳遞體相對于上述殼體旋轉的第二狀態之間切換。16.根據權利要求15所述的自行車用驅動單元，其特征在于，上述輸入體是齒輪架，上述輸出體是齒圈，上述傳遞體是太陽齒輪，上述變速機構還包括變速軸，該變速軸配置于上述太陽齒輪的內周并與上述太陽齒輪 一體地旋轉，且能夠旋轉地支承于上述殼體，上述切換機構包括:連結部，設置于上述變速軸或者上述殼體中的與上述變速軸對置 的對置部，能夠在突出位置與退避位置之間移動，在所述突出位置限制上述變速軸向至少 一個方向的旋轉并形成上述第一狀態，在所述退避位置不限制上述傳遞體的旋轉并形成上 述第二狀態；以及控制部，使上述連結部從上述突出位置移動到上述退避位置。17.根據權利要求15或16所述的自行車用驅動單元，其特征在于，上述切換機構還包括切換上述第一狀態與上述第二狀態的致動器。18.根據權利要求1?17中的任一項所述的自行車用驅動單元，其特征在于，上述自行車用驅動單元還包括上述曲軸。19.一種自行車，包括:權利要求1?18中的任一項所述的自行車用驅動單元；以及后避震器。
【文檔編號】B62M6/55GK106005222SQ201610062352
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年1月29日
【發明人】謝花聰, 山本智久, 浦部宏之, 西川裕輔
【申請人】株式會社島野