专利名称：电动助力车的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电动助力车，其中发动机动力根据利用人力检测装置所检测到的人力大小进行控制，而车体由人力和发动机动力共同驱动。
这种类型的电动助力车已经公开于如专利出版物，日本公开专利申请No Hei-9-183394中。在出版物中公开的电动助力车中，车体由人力和发动机动力的合力驱动，并且其结构中，人力装置组中的一根踏板曲轴和发动机动力装置组中的一个旋转构件与一根合成动力轴相连，踏板下压力或者说人力和与人力相对应的发动机动力的合力通过链条从合成动力轴传送至后轮。电动机根据从检测人力的人力检测装置输出的信号进行控制。
人力检测装置由介于踏板曲轴和合成动力轴之间的一个行星机构和一个用于检测由当行星齿轮机构中的踏板下压时产生的反作用力转动的一个组件的旋转的电位计构成。行星齿轮机构的构成中，一个中心轮与合成动力轴相连，一个用于支承行星齿轮的托架与踏板曲轴相连，而一个外圆周齿轮在一根弹簧的推斥力的反作用力作用下转动。行星齿轮机构与合成动力轴等一起置于壳体中差不多为车辆宽度的中心位置处。
然而，对于结构如上所述的传统的电动助力车，由于人力(踏板力)通过行星齿轮机构传送至合成动力轴，行星齿轮机构的每个组件必须具有足够的强度以便承受人力。为了提高强度，例如，每个组件由高硬度的材料制成，并进行热处理，而且齿轮的宽度和直径比较大。因此，传统的电动助力车检测人力所用的行星齿轮机构存在尺寸大、重量重以及成本高的问题。
另一个问题是，由于行星齿轮机构几乎位于车辆宽度的中心处，因而难于将该机构安装于车体上。
本发明用于解决以上问题，其第一目的是使用于检测人力的机构紧凑、轻便、成本低廉，第二目的是使将人力检测机构安装于车体上的工作简便易行。
为了实现这些目的，本发明的权利要求1的电动助力车的构成中，由人力转动的输入构件和与驱动轮相连的输出构件位于同一根轴线上并通过多个弹性构件互连在一起，并且人力检测装置的构成使得一对结构相同的行星机构与输入构件和输出构件相连，并且这两个构件之间的相位差由转角检测传感器来检测，对于包括两个中心轮、两个用于支承行星轮的托架以及两个外圆周轮的行星机构对中的三组组件，任意一组中的组件与输入和输出构件相连，要么同轴并整体地相连，要么通过相同直径的齿轮相连，对于剩下的两组中的组件，一组中的两个组件为一体式结构以便使两个组件按相同的速度转动，对于另一组的两个组件，一个组件固定于车体上，而另一个组件与转角检测传感器相连。
根据本发明，人力通过弹性构件从输入构件传送至输出构件，由于与这些构件互锁在一起，与输入和输出构件相连的行星机构对也转动。当输入构件与输出构件同相位转动时，转动动作不被传送至转角检测传感器。当输入构件与输出构件异相转动时，与相位差相等的转动量被传送至转角检测传感器，然后与人力大小相对应的电信号就会从转角检测传感器输出。
因此，用于推动驱动轮的很大的力不会被传至用于检测人力的行星机构。因此，与传统结构中相比，行星机构的各组件的强度可以更低。
权利要求2的电动助力车为权利要求1中所述的电动助力车，其构成中，人力通过传送装置传送至后轮，传送装置用的是皮带、链条之类，置于沿车辆宽度方向的一侧，一个输入构件和一个输出构件位于使用皮带、链条之类的传送装置所在的同一侧，并互相靠近，两个构件的轴线沿车辆的宽度方向，并且一对行星机构置于输入和输出构件附近，行星机构的轴线沿车辆的宽度方向。
根据本发明，使用皮带、链条等的传送装置和用于检测人力的组件可以置于车辆宽度方向的同一侧。用于检测人力的组件，即输出构件和输出构件，和行星机构对可以共同置于车体的一侧。
权利要求3的电动助力车为权利要求2中所述的电动助力车，在其构成中，多个弹性构件放入输入和输出构件之间，其位置处于半径几乎恒定的圆上，相互之间间距几乎相同，并且一个用于安放传送装置的皮带、链条之类的环形旋转构件所安装到的位置位于与传送装置相连的输入和输出构件之一上，并且从侧视图中看叠放于弹性构件上。
根据本发明，由于各个弹性构件和用于安放皮带、链条之类的环形旋转构件定位于输入和输出构件的轴线上，环形旋转构件的轴向定位不会受到输入和输出构件上的各弹性构件的径向位置的限制。也可以利用由输入和输出构件所占的部分空间来安放弹性构件。
权利要求4的电动助力车为权利要求1中所述的电动助力车，在其构成中，输入和输出构件以及行星机构对的轴线相互平行，并且输入和输出构件在与轴线成直角的方向上与行星机构隔开。
根据本发明，由于输入和输出构件不在用于安放行星机构的空间中，因此与输入和输出构件置于行星机构的轴向中心区域中的结构相比，行星机构尺寸可以更小。
权利要求5的电动助力车的构成中，由人力转动的输入构件和与驱动轮相连的输出构件位于同一根轴线上并通过多个弹性构件互连在一起，并且人力检测装置的构成使得一个行星机构与输入和输出构件相连，并且这两个构件之间的相位差由转角检测传感器来检测，行星机构的三个组件之一，即中心轮、用于支承行星轮的托架和外圆周轮三者中的一个，与转角检测传感器相连，并且剩下的两个组件分别通过两个直径不同的齿轮与输入和输出构件相连。
根据本发明，人力通过各弹性构件从输入构件传送至输出构件，由于与这些构件互锁在一起，与输入和输出构件相连的行星机构也转动。转角检测传感器检测与输入和输出构件之间的相位差对应的转动角。
因此，用于推动驱动轮的很大的力不会被传送至用于检测人力的行星机构。因此，与传统结构中相比，行星机构的各组件的强度可以更低。此外，输入和输出构件之间的相位差可由单个行星机构来检测。
图1示出了一种电动助力自行车所用的动力装置的构成方案。
图2所示为人力检测装置的另一个实施方案的构成方案。
图3所示为人力检测装置的另一个实施方案的构成方案。
图4所示为人力检测装置的另一个实施方案的俯视图中的构成方案。
图5为从车体右侧观察时的侧视图。
图6为沿图5中VI-VI线的剖面图。
图7为沿图5中VII-VII线的剖面图。
图8为托架的侧视图。
图9所示为沿图8中IX-IX线的剖面图。
图10所示为安装于吊架管上时的人力检测装置的一个剖面图。
图11所示为另一个实施方案的人力检测装置的构成方案。
图12所示为人力检测装置的剖面图。
图13为从车体右侧观察时的侧视图。
图14为一个剖面图，示出了弹性构件的支承结构。
图15所示为安装到吊架管时的剖面图。
图16所示为安装于电动助力自行车的动力装置中的人力检测装置的构成方案。
图17所示为本发明的另一个实施方案中的电动助力自行车的一个构成方案。
图18所示为本发明的另一个实施方案中的电动助力自行车的一个构成方案。
图19所示为本发明的另一个实施方案中的电动助力自行车的一个构成方案。
第一实施方案作为本发明的第一实施方案的一种电动助力车将在下文中进行描述。此外，对将本发明实施于一种电动助力自行车的方案进行了说明。
图1示出了一种电动助力自行车的动力装置。在图中，带有标号1的部分是本实施方案的电动助力自行车的动力装置。动力装置1安装于电动助力自行车的一个吊架部分上并且在其构成中，一根踏板曲轴2通过了一根合成动力轴3。轴2和轴3通过弹性构件4如压缩螺旋弹簧或扭转弹簧和一个单向离合器5互锁在一起。合成动力轴3通过单向离合器6和作为减速机构的传动装置(图中未示出)与电动机7相连。踏板曲轴2做为本发明的输入构件，而合成动力轴3则用做输出构件。
介于踏板曲轴2和合成动力轴3之间的单向离合器5用于只沿从踏板曲轴2到合成动力轴3的方向单向传送动力。介于发动机7和合成动力轴3之间的单向离合器用于只沿从发动机7到合成动力轴3的方向单向传送动力。
通过单向离合器6从发动机7至合成动力轴3的发动机驱动装置组的构成使得当旋转以便驱动车辆前进时，踏板曲柄2的转动方向与合成动力轴3的转动方向相同。
本实施方案的构成使得人力和发动机7的动力通过踏板曲轴2和合成动力轴3经由弹性构件的互连从而一起合加于合成动力轴3上。链轮8紧固于车体合成动力轴3的外端。链条8a绕在链轮8上以便将动力从动力装置1传送至后驱动轮(图中未示出)。顺便说一下，为传送合成动力轴3的转动，可以用皮带型传送装置来代替链条型传送装置。
踏板曲轴2用图1中所示的动力装置壳体H支承，可在轴承上自由转动，踏板曲轴2的每一端带有一个具有踏板9的曲柄10。同样，合成动力轴3用动力装置壳体H支承，可与踏板曲轴2一起在轴承上自由转动，在图1中，用于支承踏板曲轴2和合成动力轴3的轴承标号为B。
电动助力车的人力驱动装置组由多个介于踏板9和后轮间的组件构成。即，当发动机停止转动时，人力驱动装置组由多个部件构成，包括踏板9、曲柄10、踏板曲轴2、弹性构件4、合成动力轴3、链轮8、链条8a以及由链条8将转动传送至的后轮毂。另一方面，当发动机7转动时，发动机7的动力作用于合成动力轴3上，而人力(踏板9的下压力)和发动机7的动力合加于合成动力轴3上。因此，当发动机7转动时，后轮由人力和发动机7的动力所组成的合力驱动。
发动机7的动力根据人力的大小进行控制。即，人力由随后所述的人力检测装置11进行检测。供向发动机7的电流根据从人力检测装置11输出的信号进行控制。
本实施方案的人力检测装置11由一对行星齿轮机构12、13和一个转角检测传感器14构成，行星齿轮机构12、13的结构中，中心齿轮12a、13a的齿数相同，行星齿轮12b、13b的齿数和齿轮数分别相同，外圆周齿轮12c、13c的齿数相同，而且机构12、13位于与踏板曲轴2和合成动力轴3相同的轴线上。顺便说一下，机构12、13的组件，即齿轮、支承轴和行星齿轮12d、13d，由轻型、廉价的材料如塑料材料制成。
对于行星齿轮机构对12、13的三组组件两个中心轮12a、13a、两个用于支承行星齿轮的托架12d、13d和两个外圆周齿轮12c、13c，中心齿轮12a与踏板曲轴2相连而中心齿轮13a与合成动力轴3相连。即是说，位于图1中左侧的第一行星齿轮机构12的中心齿轮12a与踏板曲轴2相连而第二行星齿轮机构13的中心齿轮则与合成动力轴3相连。
这三组组件中，两个外圆周齿轮12c、13c结构为单个整体以便一起转动。对于剩下的组件，即用于支承行星齿轮的托架12d、13d，托架12d固定于第一行星齿轮结构12的动力装置壳体H上以便不会转动。托架13d带有传感器所用的齿轮15。传感器齿轮15与转角检测传感器14的输入齿轮14a啮合。
转角检测传感器14包括一个用于检测输入齿轮14a的转动的电位计，并由动力装置壳体H支承，与一台控制器(图中未示出)相连。转角检测传感器14带有一个复位弹簧16或一个扭转螺旋弹簧。复位弹簧16弹性地置于转角检测传感器14的输入齿轮14b和器体14c之间以便推动输入齿轮14a沿一个方向转动。当复位弹簧按如上所述的方式使用时，由于复位弹簧所产生的转矩从输入齿轮14a传送至行星齿轮机构12、13，行星齿轮机构12、13就无需带有用于消除其齿隙的弹簧。
上述的控制器根据人力的大小控制着发动机7的动力，并可根据输入齿轮14a(用于支承第二行星齿轮机构的行星轮13的托架13d)的转角测定人力的大小，然而向发动机7输出与人力大小相对应的电流。
对于上述结构的动力装置1，当踏板9下压时，踏板曲轴2转动，转动通过单向离合器5和弹性构件4传送至合成动力轴3。当发动机7静止时，只有人力被通过链轮8和链条8a传送于后轮。一旦发动机7转动，发动机7的转动就会传送至合成动力轴3，合成动力轴3由人力及发动机7的动力共同转动。
当踏板曲轴2转动时，由于与踏板曲轴2为单个整体，第一行星齿轮机构12的中心轮12a也同时转动。与此同时，由于用于支承行星齿轮的托架12d固定于动力装置壳体H上，第一行星齿轮机构12的行星轮12b绕其自身的轴线转动。因此，行星齿轮12b的转动被传送至外圆周齿轮12c。这时，由于与转动被从踏板曲轴2传送至的合成动力轴3互锁在一起，第二行星齿轮机构13的中心齿轮13a也同时转动。
这就是说，由于与踏板曲轴2和合成动力轴3互锁在一起，两个行星齿轮机构12、13都转动。由于两个机构的组件的齿数彼此相同，因而当踏板曲轴2与合成动力轴3同相位转动时，两个机构按彼此相同的方式转动。
当中心齿轮12a、13a彼此同相位转动时，由于所有成对的齿轮均按相同的方式转动，第二行星齿轮机构13的行星齿轮13b只绕其自身的轴线转动。这就是说，这时，由于用于支承第二行星齿轮机构13的行星齿轮的托架13d静止不动，转角检测传感器检测不到转动，因而不会有电流送往发动机。
在上坡行驶加速过程中，或者即使在恒速行驶过程中当踏板9上的下压力增大时，踏板曲轴2，顶着弹性构件4的弹力，相位比合成动力轴3提前。相应的，第一行星齿轮机构12的相位比第二行星齿轮机构13提前。然而，由于外圆周齿轮12c、13c为整体式结构，行星齿轮13的外圆周齿轮13c相位提前，因此，行星齿轮13b绕其自身的轴线转动。同时还绕踏板曲轴2缓慢转动。
这时，用于支承第二行星齿轮机构13的托架13d转动。由于与托架13d互锁在一起，传感器齿轮15和转角检测传感器14的输入齿轮14a转动。也就是说，转角检测传感器14检测到与人力大小对应的转角，而控制器则发出与人力对应的电流。因此，发动机7的动力随人力的增大而增大。
顺便说一下，当踏板曲轴2的转速小于合成动力轴3时，发生的现象与上述恰恰相反，通向发动机7的电流被切断。
因此，对于这种动力装置1，当踏板曲轴2和合成动力轴3之间出现转动相位差时，与转动相位差相应的转动量被传送至转角检测传感器14，与人力大小相应的电信号从转角检测传感器14输出，从而对发动机7的动力进行控制。
因此，由于用于驱动车体的很大的力没有被传送至行星齿轮机构对12、13，因而行星齿轮机构对12、13的每个组件的强度可以低于传统的结构。因此，如这个实施方案中所示，行星齿轮机构对12、13的各组件可由廉价、轻型的材料如塑料材料制成。这就可以制造电动助力车所用的成本较低、尺寸和重量更小的动力装置1。
第二实施方案本发明的电动助力车结构可如图2中所示，其中人力驱动装置组与发动机驱动装置组分开。
图2示出了本发明的第二实施方案的电动助力自行车的构成。在图中，与如图1中所述的部件相同或相似的部件标号也相同，它们的详细描述省略不提。在这个实施方案中，本发明应用于一种电动助力自行车。
图2中所示的电动助力自行车的动力装置，由用于将踏板曲轴2的转动传送至后轮17的人力后轮驱动装置组18和用于利用发动机7驱动前轮19的发动机前轮驱动装置组20构成。
人力后轮驱动装置组18的构成中，发动机驱动装置组从第一实施方案的动力装置1中拆下。也就是说，合成动力轴3通过弹性构件4和单向离合器5只与踏板曲轴2相连。这个实施方案的人力检测装置11的动力轴3(输出构件)带有第二行星齿轮机构13的一个中心齿轮13a。
发动机前轮驱动装置组20由发动机7构成，发动机7置于前轮19的轮毂(图中未示出)中以便使轮毂相对于轮轴转动。与第一实施方案相似，发动机7的输出根据利用转角检测传感器14检测到的下踏力的大小进行控制。
人力后轮驱动装置组18与发动机前轮驱动装置组20分开的动力装置1具有与第一实施方案相同的效果。
第三实施方案安装于本发明的电动助力车上的人力检测装置构成可如图3至图10所示。象第二实施方案一样，这个实施方案的人力检测装置的构成中，人力驱动装置组与发动机驱动装置组分开，这种人力检测装置应用于电动助力自行车的动力装置中。
图3示出了人力检测装置的另一个实施方案的构成。图4是人力检测装置的俯视图。图5是从车辆右侧观察时人力检测装置的侧视图。图6所示为图5中的横截面VI-VI。图7所示为图5中的横截面VII-VII。图8所示为托架的侧视图。图9所示为图8中的横截面VX-VX。图10所示为安装于吊架管上的人力检测装置的剖面图。在图中，与图1和图2中的部件相同或相似的部件标号也相同，它们的详细描述省略不提。
本实施方案的人力检测装置11的构成如图3所示。输入构件2a固定于踏板曲轴2上。第一行星齿轮机构12的外圆周齿轮12c与输入构件2a相连。链轮8(输出构件)通过四个弹性构件4与输入构件2a相连。第二行星齿轮机构13的外圆周齿轮13c与链轮8相连。第一行星齿轮机构12和第二行星齿轮机构13通过分别支承着行星齿轮12b、13b的托架12d、13d互连在一起。
四个弹性构件4为压缩螺旋弹簧，它们置于输入构件2a和作为本发明的输出构件的链轮8之间在大约恒定半径的圆上间距大约相等的四个位置上。为更详细地进行描述，如图5和图6所示，每个弹性构件4的一端安装于输入构件2a上形成的凸台2b上，而另一端与利用螺钉固定于链轮8上的支承构件8b啮合。在本实施方案中，为了为安装弹性构件4提供空间，在输入构件2a的外周区域带有切口2c，而在链轮8中则带有开口8c。当车辆前进时输入构件2a和链轮8转动的方向在图5中用箭头F表示。
支承构件8与用于安放弹性构件4或压缩弹簧的圆柱8d以及圆凸缘8e作为一个整体加工而成，它利用固定螺栓8f固定于链轮8上，圆柱8d和凸缘8e则位于开口8c中。在侧视图中，开口8c被加工成矩形。本实施方案中，圆凸缘8e的圆形端面与开口8c的壁面8g相接触，当车辆前进时，位于链轮8的转动方向上的前方。
使圆凸缘8e与开口壁面8g如上所述保持接触使得可以将由弹性构件4施加于支承构件8b上的载荷传至链轮8。也就是说，由于上述载荷未施加于固定螺栓8f上，因而螺栓8f就只需具有足以将支承构件8固定于链轮8上的原位置上的最小刚度即可。因此，与上述载荷施加于螺栓8f上的结构中所用的螺栓相比，螺栓8f的直径、长度和重量可以更小。
使圆凸缘8e与开口壁8g如上所述保持接触还使得可以可靠地支承支承构件8，尽管支承构件8仅仅利用单个螺栓8f固定于链轮上，原因是在车辆行进中当载荷由弹性构件4施加于支承构件8上时，圆凸缘8e可以用作防止支承构件8绕螺栓8f转动的止动装置。
在本实施方案中，图5和图7中所示的止动机构S介于输入构件2a和链轮8之间。止动机构S的作用是限制相对于链轮8正向或反向转动的输入构件2a的转动范围，并且利用螺钉固定于链轮8上的滑块8h(参见图7)安装入输入构件2中的导槽2d中。
也就是说，当车辆前进时，如果由于输入构件2a压缩弹性构件4因而输入构件2a相对于链轮8转动，滑块8h就会在导槽2d中前后移动。当从输入构件2a上所施加的下踏力超过发动机7的输出功率达到最大时的值时，相对于导槽2d的转向，滑块8h在后端与槽壁面接触，而输入构件2a和链轮8作为一个整体转动。另一方面，当踏板下压力撤消时，输入构件2a顶着弹性构件4的弹力沿相反方向转动，直到滑块8h在导槽2d的另一侧与槽壁面接触。
本实施方案的第一行星齿轮机构12构成如下如图7中所示，外圆周齿轮12c与输入构件2a形成一体。如图6、图7和图10所示，中心齿轮12a在传感器支承托架112的作用下不能转动，并固定于电动助力车的吊架管111上。转角检测传感器14由传感器支承托架112支承。此处将对用于将传感器支承托架112安装于吊架管111上的结构进行描述。
吊架管111构成了电动助力自行车的车体车架(未示出)的一部分，用于支承着踏板曲轴2并可使其自由转动。支承圆筒113从车体右侧(也是图10中的右侧)上的开口中插入吊架管111。支承圆筒113具有一个圆锥部分113a，其直径向车体的右侧逐渐增大，位于车体右侧端的圆周部分周围，并且车体左侧端带有螺纹113b，支承圆筒113通过吊架管111中。圆锥部分113a与吊架管111的车体右侧端的内圆周表面上的圆锥面119相配合。
在圆锥部分113a与圆锥面111a配合的情况下，支承圆筒113通过螺母114与车体左侧的螺纹113b的螺纹啮合而固定于吊架管111上。传感器支承托架112固定于支承圆筒113的内部。
传感器支承托架112为一体式结构，由两个整体部件组成在车体右侧插入与支承圆筒113的内圆周面利用螺纹啮合的圆筒112a，以及与圆筒112a部分形成一体、位于支承圆筒113之外、沿径向向外延伸的圆盘形托架主体112b。第一行星齿轮机构12的中心齿轮12a通过键联接安装于圆筒12a的车体右侧的外圆周上。转角检测传感器14固定于托架主体112b上。顺便说一下，转角检测传感器14位于由车架构件(图中未示出)如下管、底管和链拉条所包围的空间中从而不会与它们干涉。为了确定转角检测传感器14的位置，传感器支承托架112螺旋入支承圆筒113中，而支承圆筒113可相对于吊架管113转动。
踏板曲轴2的车体右侧部分利用安装于圆筒112a的前端内部的第一轴承115可转动地支承着。踏板曲轴2的车体左侧部分利用安装于车体左侧支承圆筒113的内圆周表面的第二轴承11b可转动地支承着。在轴承115和116以外的车体外侧，踏板曲轴2上装有O形环。用于固定轴承的开口环118位于踏板曲轴上轴承115和116以内的车体内侧。
如图8和图9所示，用于支承第一行星齿轮机构12的行星齿轮12b的托架12d和用于支承第二行星齿轮机构13的行星齿轮13b的托架13d为一体式环形构件。行星齿轮12b和13b各有三个，在托架12d和13d的圆周方向上等间距分布。托架12d在车体右侧的凹口中安放行星轮12b，而托架13d则在车体左侧的凹口中安放行星轮13b。
这样，利用行星齿轮12b和13b沿轴向方向两侧置于圆周方向上的不同位置的结构，就可以减小托架12d和13d沿轴向方向的长度，尽管在轴向方向的两侧分别有多个行星齿轮12b和13b置于圆周方向上的不同位置上。
第二行星齿轮机构13的构成如图6所示，外圆周齿轮13c固定于链轮8上。中心齿轮13a支承传感器支承托架的圆筒112a上以便可以自由转动。转角检测传感器14的输入齿轮14a与同中心齿轮13a形成一体的传感器齿轮119啮合。
同样，当利用这种形式实施本发明时，行星齿轮机构12和13的中心齿轮12a和13a之间、行星齿轮12b和13b之间以及外圆周齿轮12c和13c之间彼此齿数相同。行星齿轮12b和13b的数且亦相同。
下面，对将本实施方案的人力检测装置11安装于电动助力自行车的车体架上的步骤进行描述。
第一和第二行星齿轮机构12和13预先安装于踏板曲轴2上并与踏板曲轴2一起安装于车体上。也就是说，首先，将踏板曲轴2从车体右侧插入传感器支承托架112的圆筒112a中。将车体右侧的O形环和第一轴承115安装好，并使踏板曲轴2的凸条120与传感器支承托架112的车体右侧端接触(参见图6、图7和图10)。顺便说一下，O形环17和第一轴承115可在将踏板曲轴2插入圆筒112a之前安装在圆筒112a中。
然后，将两个开口环18安装到踏板曲轴2上，并安装好车体左侧的第二轴承116和O形环117。在这之后，将踏板曲轴2和圆筒112a从车体右侧插入支承圆筒113中，并将支承圆筒113旋入圆筒112a并固定于其上。顺便说一下，O形环17和第二轴承116可在插入踏板曲轴2之前安装于支承圆筒113中。
在将传感器支承托架112和支承圆筒113安装于踏板曲轴2上之后，将第一和第二行星齿轮机构12和13的中心齿轮12a和13装于感器支承托架112的圆筒112a上。从车体右侧使由托架12d和13d支承的行星齿轮12b和13b与中心齿轮12a和13a啮合。
与上述在踏板曲轴2一侧的装配步骤分开，将输入构件2a和链轮8通过弹性构件4、支承构件8b和止动装置S互连在一起。在连接输入构件2a的过程中，或在完成连接之后，将第二行星齿轮机构13的外圆周齿轮13c固定于链轮8上。
装配在一起的输入构件2a、链轮8和外圆周齿轮13c所构成的装配组通过键联接安装于踏板曲轴2的车体右侧端部上，如上所述，齿轮已经安装于踏板曲轴2上。这时，使输入构件2a与踏板曲轴2的凸条120接触。这种接触使位于输入构件2a一侧的外圆周齿轮12c与行星齿轮12b啮合，并使位于链轮8一侧的外圆周齿轮13c与行星齿轮13b啮合。
下面，如图10中所示，将弹簧垫圈121和曲柄10顺序地安装到踏板曲轴2的车体右侧端部，并使输入构件2保持与凸条120接触的状态。
在如上所述将输入构件2a、链轮8以及第一和第二行星齿轮机构12、13的行星齿轮12、13安装到踏板曲轴2上之后，将转角检测传感器14安装到支承托架112上。将装配在一起的踏板曲轴2和其它部件组成的装配组从车体右侧插入吊架管111中。使支承圆筒113的车体右侧端的圆锥部分113a与吊架管111的圆锥面111a配合，并将螺母114拧到车体左侧上的螺纹113b上。在安装螺母14时，用手一起转动传感器支承托架112及支承圆筒113以及将转角检测传感器14定于其位置上。
在将转角检测传感器14定于其位置上之后，将螺母114拧紧。在拧紧之后，支承圆筒就会固定于吊架管111上并使吊架管111保持两侧受支承圆筒113的圆锥部分113a和螺母114的挤压的状态。这样，本实施方案的人力检测装置就安装于车体上了。
如上所述，对于本实施方案中所示的结构，由于用于驱动车体的很大的力没有被传送至用于检测人力的行星齿轮机构对12、13，因而与传统结构中的组件相比，行星齿轮机构12、13的每个组件的强度可以降低。在本实施方案中，为减小人力检测装置11的尺寸、重量和成本，以下组件由塑料材料制成第一和第二行星齿轮机构12、13的中心齿轮12a、13a；行星齿轮12b、13b；第二行星齿轮机构13的外圆周齿轮13c；托架12d、13d的环形部分；转角检测装置14的输入齿轮14a。
本实施方案的电动助力自行车使得可以将人力后轮驱动装置组的链条型传送装置(链轮8和链条8a)和人力检测装置11安装于车辆宽度方向上的同一侧，即车体右侧。因此，可以将人力后轮驱动装置组的组件和人力检测机构紧凑地安装于车体上。
另外，由于输入构件2a、链轮8(输出构件)、以及第一和第二行星齿轮机构12、13共同置于车体的同一侧，所以将这些组件安装于车体上的工作简便易行。特别是，由于可以在输入构件2a、链轮8、第一和第二行星齿轮机构12、13，以及转角检测传感器14装配在一起的情况下，将人力检测装置11安装于车体上，所以安装到车体上的工作更加简便。
此外，由于从输入构件2a的轴向观察时，第一和第二行星齿轮机构12、13的位置沿径向比弹性构件4更靠里，因而通过消除无效空间可以使结构尺寸较小。
第四实施方案电动助力自行车的人力检测装置构成可如图11至图15所示。
图11示出了人力检测装置另一个实施方案的构成。图12示出了人力检测装置沿图13中的XII一XII线的剖面图。图13是从车体右侧观察时的侧视图。图14示出了弹性构件的支承结构沿图13中的XIV-XIV线的剖面图。图15示出了本实施方案与吊架管相连时的剖面图。在这些图中，与根据图1至图10说明的部件相同或相似的部件标号也相同，它们的详细描述省略不提。
如图11所示，在本实施方案的人力检测装置11中，第一行星齿轮机构12的托架12d安装于踏板曲轴2上，而第二行星齿轮机构13的托架13a则安装于通过两个弹性构件4与输入构件2a相连的链轮8(输出构件)上。第一行星齿轮机构12和第二行星齿轮机构13通过中心齿轮12a和13a实现互连。
如图12所示的本实施方案的链轮8(输出构件)的构成中有由踏板曲轴2上的轴承201支承以便可以自由转动的圆盘202、以及固定于圆盘202的圆周的链环203。圆盘202构成了第二行星齿轮机构13的行星齿轮支承托架13d。链环203利用固定螺栓202b安装到输入构件2a所在侧的另一侧从圆盘202凸出的安装凸台202a上。
由于当链环203安装于圆盘202上时弹性构件4和链环203位于输入构件2a和圆盘202的轴向上，所以设定链环203的直径及轴向位置不会受到弹性构件4相对于输入构件2a和圆盘202的径向定位的限制。
因此，在设计链环203的直径和轴向位置方面有较高的自由度。
另外，由于沿输入构件2a的轴向看，第一和第二行星齿轮机构12、13的位置比弹性构件4更靠里，所以可以通过消除无用空间而减小结构尺寸。此外，由于链环203只能在不拆除圆盘202的情况下替换，所以维修工作简便易行。
两个弹性构件4为两个压缩螺旋弹簧，它们置于输入构件2a和圆盘202之间半径大约恒定的圆上间距大约相等的两个位置。为对其进一步详述，如图12至图14所示，每根压缩螺旋弹簧4的一端安装于固定在输入构件2a上的支承构件204上，而另一端安装于固定在圆盘202上的支承构件205上。
在本实施方案中，为了给安装弹性构件4提供空间，在输入构件2a的周边区域带有开口206，而在链轮8的圆盘中带有开口207。当车辆前行时输入构件2a和链轮8的转动方向在图13中用箭头F表示。
支承构件204整体地加工而成，它带有用于安放弹性构件(压缩螺旋弹簧)4的圆柱204a、圆凸缘20b以及固定螺栓8可过其中的基本为三角形的固定凸耳204c。支承构件205整体地加工而成，它带有用于安放弹性构件(压缩螺旋弹簧)4的圆柱205a、圆凸缘205b、以及固定螺栓8可穿过其中的基本为三角形的固定凸耳205c。支承构件204位于输入构件2a的开口206中并固定于其中。支承构件205位于圆盘202的开口207中并固定于其中。
如图14所示，支承构件204固定于输入构件2a上，固定凸耳204c与输入构件2a的车体左侧(圆盘202一侧)的表面保持面接触，而圆凸缘204b与输入构件2a的开口206的壁面206a保持面接触。固定凸耳204c向圆盘202移动以便使得当支承构件204固定于输入构件2a上时，圆柱204a的轴线位于输入构件2a和圆盘202之间的中央位置。
如图13所示，开口206的壁面206a为平面从而使其全部面积与圆凸缘204b保持面接触。与开口206的壁面206a相对的开口壁面206b与另一个支承构件205的固定凸耳保持面接触。也就是说，开口壁面206b与侧视图中为三角形的固定凸耳除底面外的两个侧面保持配合。
如图14中所示，支承构件205在其原位上，固定凸耳205c与圆盘202的车体右侧(输入构件2a一侧)的表面保持面接触，而圆凸缘205b与圆盘202中的开口207的壁面207a保持面接触。固定凸耳205c向输入构件2a移动以便使得当支承构件205固定于圆盘202上时，圆柱205a的轴线位于输入构件2a和圆盘202之间的中央位置。
圆盘202的开口207与输入构件2a的开口206对称、两个开口指向相对的圆周方向。也就是说，开口207的开口壁面207a与圆盘202一侧支承构件205的圆凸缘205b保持面接触(参见图14)，而开口壁面207b与输入构件2a一侧支承构件204的固定凸耳204c相配合(如图14所示)。
如上所述，当车辆由人力驱动时，如果支承构件204、205的圆凸缘204a、205a与开口壁面206a、207a接触，载荷就会从输入构件2a通过圆凸缘204a传至弹性构件4并从弹性构件4通过圆凸缘205a传至圆盘202。也就是说，由于载荷不会施加于固定螺栓208上，螺栓208只需具有足以将支承构件204、205固定于输入构件2a和圆盘202上的原位上的最小刚度即可。因此，与上述载荷施加于螺栓208上的结构中所用的螺栓相比，螺栓208的直径、长度和重量可以更小。
使圆凸缘204a、205a与开口壁面206a、207a如上所述保持接触使得可以可靠地支承支承构件204、205，尽管支承构件204、205只用单个螺栓208固定于输入构件2a和圆盘202上，原因是在车辆行进中当载荷通过支承构件204、205和弹性构件4从输入构件2a传至圆盘202上时，圆凸缘204a、205a起到防止支承构件204、205绕螺栓208转动的止动装置的作用。
另外，在本实施方案中，由于支承构件204的固定凸耳204c安装于圆盘202而支承构件205的固定凸耳205c安装于输入构件2a上，由弹性构件引起的输入构件2a和圆盘202沿相反方向转动的范围受到限制。
此外，由于在输入构件2a一侧支承构件204的圆柱204a和圆盘202一侧支承构件205的圆柱205a的共同作用，在车辆前行过程中输入构件2a相对于圆盘202的转动范围就受到限制。也就是说，圆柱204a、205a的前端面彼此相对放置，并间隔着与转动范围相对应的一段干涉距离，以便使得在圆柱204a的前端面与圆柱205a的前端面相接触后，输入构件2a和圆盘202一起转动。
这样，利用由支承弹性构件4的构件限制输入构件2a的转动范围的结构，就可以无需使用专门用于限制转动范围的组件因而可以减少组件数目。
如图12和图15所示，本实施方案的第一行星齿轮机构12的构成如下用于支承行星齿轮的托架12d固定于踏板曲轴2上以便它们可以一起转动。托架12d支承着与外圆周齿轮12c啮合的行星齿轮12b。外圆周齿轮12c不可转动地固定于电动助力自行车的吊架管211上。
此处，参照图15，对用于将踏板曲轴2以及第一和第二行星齿轮机构12、13安装到吊架管211上的结构进行详细说明。
吊架管211构成了电动助力自行车的车体车架(图中未示出)的一部分。第一支承圆筒212螺旋入吊架管211的车体右侧开口中。第二支承圆筒213螺旋入吊架管211的车体左侧开口中。滚柱轴承14和滚珠轴承15安装于支承圆筒212、213的内圆周上以便支承着踏板曲轴2自由转动。密封构件216插入滚柱轴承214以外的位置。开口环217位于滚珠轴承215的车体内侧。
第一支承圆筒212由位于吊架管211内的小直径圆筒212a和与圆筒212a的车体右侧端形成一体的大直径圆筒212b组成。大直径圆筒212的内圆周部分带有第一行星齿轮机构12的外圆周齿轮12c。大直径圆筒212的外圆周部分支承着圆筒形传感器齿轮218并可使其自由转动。传感器齿轮218的齿在其外圆周部分上，其轮齿与转角检测传感器14的输入齿轮14a啮合。传感器齿轮218向车体右侧伸出超出大直径圆筒212b的内圆周部分的一部分带有第二行星齿轮机构13的外圆周齿轮13c。
转角检测传器14由固定于吊架管211和大直径圆筒212b之间的传感器托架219支承。
第一行星齿轮机构12的中心齿轮12a和第二行星齿轮机构的中心齿轮13a形成一个整体，并且由踏板曲轴2上的两个轴承221支承以便可自由转动。
在第二行星齿轮机构13中，行星齿轮13b支承在链轮8的圆盘202上以便可以自由转动。如上所述，外圆周齿轮13c通过传感器齿轮218与转角检测传感器14的输入齿轮14a啮合。
另外在本实施方案中，第一行星齿轮机构12和13的中心齿轮12a与13a，行星齿轮12b与13b，外圆周齿轮12c与13c齿数相同。此外，行星齿轮12b的数目与行星齿轮13b的数目相同。
下面，对将其构成如上所述的本实施方案的人力检测装置11安装于电动助力自行车的车体架上的步骤进行描述。
首先，从车体右侧通过压紧力将托架12d安装到踏板曲柄2上并固定住。将车体右侧的密封构件216、滚柱轴承214和滚珠轴承215装入第一支承圆筒212中。从车体右侧将踏板曲轴2插入第一支承圆筒212中。将车体右侧的开口环217安装到踏板曲轴2上以将轴承等定位。
在如上所述将第一支承圆筒212安装到踏板曲轴2上之后，从车体左侧将传感器托架219安装到第一支承圆筒212上。将车体左侧的开口环217安装到踏板曲轴2上。安装车体左侧的开口环217的工作也可在安装车体右侧的开口环217时进行。
下面，从车体右侧将踏板曲轴2插入吊架管211中，并使第一支承圆筒212的圆筒212a与吊架管211保持螺纹啮合，使传感器支承托架219保持在吊架管211和大直径圆筒212b的车体左侧端面之间受挤压的状态。
当使第一支承圆筒212与吊架管211通过螺纹啮合时，用手转动传感器支承托架219，以便按照要求将转角检测传感器安装到其应在的位置。
在如上所述将踏板曲轴2安装到吊架管211上后，从车体左侧将已经装有滚珠轴承215、滚柱轴承214和密封构件216的第二支承圆筒214安装到踏板曲轴2的车体左侧端部分，并通过螺纹啮合安装到吊架管211上。
在此之后，将中心齿轮12a、13a和轴承221安装到踏板曲轴2上，并将第一行星齿轮机构12的行星齿轮12b安装到托架12d上。从车体右侧将传感器齿轮218安装到第一支承圆筒212的大直径齿轮212b的外圆周侧。
在如上所述安装好第一行星齿轮机构12后，将轴承201安装在中心齿轮12a、13a的车体右侧。然后将圆盘202安装在轴承201上。顺便说一下，链环203和第二行星齿轮机构13的行星齿轮13b提前安装到圆盘202上。另外，输入构件2a提前通过弹性构件4安装到圆盘202上。
也就是说，将圆盘202和输入构件2a装在一起并安装到踏板曲轴2上。
在如上所述安装好输入构件2a后，将曲柄10安装到踏板曲轴2上，并将转角检测传感器14安装到传感器支承托架219上。这样，所有装配工作都已完成。
如上所述，对于本实施方案中所示的结构，由于很大的力没有被传送至用于检测人力的行星齿轮机构对12、13，因而与传统结构中的组件相比，行星齿轮机构12、13中的组件强度可以较低。在本实施方案中，为减小人力检测装置11的尺寸、重量和成本，以下组件由塑料材料制成第一和第二行星齿轮机构12、13的中心齿轮12a、13a、行星齿轮12b、13b、第二行星齿轮机构13的外圆周齿轮13c；以及转角检测传感器14的输入齿轮14a。
本实施方案的电动助力自行车使得可以将人力后轮驱动装置组的链条型传送装置(链轮8和链条8a)和人力检测装置11置于车辆宽度方向上的同一侧，即车体右侧。因此，可在较小空间中将人力后轮驱动装置组的组件和人力检测机构安装在车体上。
另外，由于输入构件2a、链轮8(输出构件以及第一和第二行星齿轮机构12、13共同置于车体的同一侧，所以将这些组件安装于车体上的工作简便易行，由于本实施方案的人力检测装置11可以通过逐次沿轴向安装第一和第二行星齿轮机构12、13的各组件而得以装配好，因而装配工作非常简便。
顺便说一下，当使用如同第三和第四实施方案中将输入构件2a和输出构件并排置于车体的同一侧的结构时，可以对将弹性构件4置于这两个构件之间的结构进行改变。也就是说，例如，假定安装于踏板曲轴2上的曲柄10为输入构件，可将弹性构件4置于曲柄10和位置邻近曲柄10的链轮8之间。弹性构件4可以位于曲柄10的转动方向的前侧，或者相对于轴向而言车体内侧。
第五实施方案对本发明的权利要求4的电动助力车所用的人力检测装置将参照图16进行详细描述。
图16示出了安装于一种电动助力自行车的动力装置中的人力检测装置的构成。在图中，与参照图1至15说明的部件相同的部件标号亦相同，它们的详细描述省略不提。
图16中的人力检测装置的第一和第二行星齿轮机构12、13的轴线与输入构件，即踏板曲轴2和输出构件，即合成动力轴3的轴线平行，而在与轴线成直角的方向上，与踏板曲轴2和合成动力轴3隔开。外圆周齿轮12c、13c与踏板曲轴2和合成动力轴3啮合。
在本实施方案中，第一行星齿轮机构12的外圆周齿轮12c结构上与第二行星齿轮机构13的外圆周齿轮13c分开。转角检测传感器14与用于支承第一行星齿轮机构12的行星齿轮的托架12d相连，而用于支承第二行星齿轮机构13的行星齿轮的托架13d则不可转动地固定于动力装置壳体上。中心齿轮12a和13a通过一根连接轴互连在一起以便一起转动。
另外，在本实施方案中，第一和第二行星齿轮机构12和13的中心齿轮12a和13a、行星齿轮12b和13b以及外圆周齿轮12c和13c齿数分别相同。行星齿轮12b的数目与行星齿轮13b的个数相同。
使第一行星齿轮机构12的外圆周齿轮12c与踏板曲轴2连接起来的齿轮21、22，和使第二行星齿轮机构13的外圆周齿轮13c与合成动力轴3连接起来的齿轮23、24，直径分别相同，以便使当踏板曲轴2和合成动力轴3同相位转动时，第一和第二行星齿轮机构12、13的外圆周齿轮12c和13c的转数彼此相同。也就是说，齿轮21和齿轮23直径相同，而齿轮22和齿轮24直径也相同。另外，单向离合器25置于踏板曲轴2和齿轮22之间以便将踏板曲轴2的转动单向传至外圆周齿轮12c。
对于电动助力自行车所用的构成如上所述的动力装置，由于当踏板曲轴2与合成动力轴3同相位转动时，外圆周齿轮12c和13c的转数彼此相同，所以第一行星齿轮机构12的托架12d处于静止状态，利用转角检测传感器14检测不到转动。在这种情况下，没有电流送往发动机7。
当踏板曲轴2与合成动力轴3异相位转动时，当两个行星齿轮机构12、13转动时发生的平衡状态被打破，第一行星齿轮机构12的外圆周齿轮12c的相位领先于另一个外圆周齿轮13c。相应地，行星齿轮12b绕其自身的轴线转动，同时也绕行星齿轮机构的轴线缓缓转动，因而托架12d也转动。托架12d的转动利用转角检测传器14检测到。而控制器发出与人力大小相应的电流。因此，发动机7的动力随着人力的增大而增大。
因此，利用这对第一和第二行星齿轮机构12、13置于踏板曲轴2和合成动力轴3的旁边的结构，也能取得与第一实施方案相同的效果。
另外，将这对第一和第二行星齿轮机构12、13置于踏板曲轴2和合成动力轴3的旁边这种结构，使得与踏板曲轴2和合成动力轴3置于行星齿轮机构12、13的轴线中心的结构相比，行星齿轮机构12、13的直径可以减小。
另外，对于将这对第一和第二行星齿轮机构12、13置于踏板曲轴2的旁边的这种结构，可以使用图2中所示的结构，即可以使用驱动装置组被分成人力后轮驱动装置组18和与其分开的发动机前轮驱动装置组20的结构。
对于这对行星齿轮机构12、13的三组组件，即两个中心齿轮12a、13a，两个用于支承中心齿轮的托架12d、13d，以及两个外圆周齿轮12c、13c，在输入端与曲轴2(输入构件)及合成动力轴(输出构件)相连的组件和在输出端与转角检测传感器14相连的组件可以进行适当地改变。三组组件的布置图实例示于下面的表1中。
表1※
表1
在表中，符号ST代表中心齿轮12a和13a的齿轮，而RT则代表外圆周齿轮12c和13c的齿数。表中增大比的值基于以下假定中心齿轮12a和13a的齿数ST为20、外圆周齿轮12c和13c的齿数RT为60，而行星齿轮12b和13b的个数则为20。增大比是输出端组件的转角与踏板曲轴2和合成动力轴3之间的相位差的比值。
在中心齿轮12a和13a分别与人力驱动装置组的踏板曲轴2和合成动力轴3相连的情况下，可以使用表1中例1和例2所示的构成方案。
例1的布置图实例中，转角传感器14与第一行星齿轮机构12的外圆齿轮12c相连，第二行星齿轮机构13的外圆周齿轮13c固定而不可转动，托架12d和13d互连在一起。当使用这种构成方案时，增大比(输出/相位差)为1/3，而与旋转传感14相连的外圆周齿轮12c的转动方向与输入端相同。
例2为使用第一或第二实施方案的结构时的布置图，其中第一行星齿轮机构12的托架12d固定不可转动，第二行星齿轮机构13的托架13d与转角检测传感器14相连，而外圆周齿轮12c和13c互连在一起。当使用这种构成方案时，增大比(输出/相位差)为1/4，而与转角传感器相连的外圆周齿轮1x的转动方向与输入端的转动方向相反。
在外圆周齿轮12c和13c与人力驱动装置组的踏板曲轴2和合成动力轴3相连时，可以使用例3和例4中所示的构成方案。
例3为采用第五实施方案的结构时的布置图，其中转角检测传感器14与第一行星齿轮机构12的托架12d相连，第二行星齿轮机构13的托架13d固定不能转动，而外圆周齿轮12c和13c互连在一起。当使用这种构成方案时，增大比(输出/相位差)为3/4，而与转角传感器14相连的外圆周齿轮12d的转动方向与输入端的转动方向相反。
例4为采用第三实施方案的结构时的布置图，其中第一行星齿轮机构12的中心齿轮12a固定不能转动，转角检测传感器14与第二行星齿轮机构13的中心齿轮13a相连，而托架12d和13d互连在一起。当选用这种构成方案时，增大比为3，而与转角传感器14相连的外圆周齿轮12c的转动方向与输入端相同。
在托架12d和13d与人力驱动装置组的踏板曲轴2和输出构件相连的情况下，可以使用例5和例6中所示的构成方案。
例5为使用第四实施方案的结构时的布置图，其中第一行星齿轮机构12的外圆周齿轮12c固定不能转动，转角检测传感器14与第二行星齿轮机构13的外圆周齿轮13c相连，而中心齿轮12a和13a互连在一起。当使用这种构成方案时，增大比为3/4，而与转角传感器14相连的外圆周齿轮12c的转动方向与输入端的转动方向相反。
在例6中，转角检测传感器与第一行星齿轮机构12的中心齿轮12a相连，第二行星齿轮机构13的中心齿轮13a固定不能转动，而外圆周齿轮12c和13c则互连在一起。当使用这种构成方案时，增大比为4，而与转角检测传感器14相连的中心齿轮12a的转动方向与输入端的转动方向相反。
在布置图实例例1至例6中，与转角检测传感器14相连的组件和禁止转动的组件可以对第一行星齿轮机构12和第二行星齿轮机构13进行替换。例如，在使用例1的布置图的情况中，在其结构中，可以使转角检测传感器14与第二行星齿轮机构13的外圆周齿轮13c相连，而使第一行星齿轮机构12的外圆周齿轮12c固定不能转动。
在选用例4或例6的构成方案的情况中，由于输入端组件之间的相位差被增大并传至转角检测传感器14，所以即使使用的是较低分辨力的转角检测传感器，仍可达到与其它布置图相同的检测精度。因此，可以使用价格较低的转角检测传感器14。这可以进一步降低动力装置1的成本。
第六实施方案本发明权利要求5的电动助力车所用的人力检测装置的一个实施方案将在下文中参照图17至19进行描述。
图17示出了将转角检测传感器与中心齿轮相连的一个结构方案实例。图18示出了将转角检测传感器与外圆周齿轮相连的一个结构方案实例。图19示出了将转角检测传感器与托架相连的一个结构方案实例。在这些图中，与参照图1至16说明的部件相同的部件标号亦相同，它们的详细描述省略不提。
如图17中所示的电动助力自行车所用的人力检测装置11的构成方案中，一个行星齿轮机构31与踏板曲轴2和合成动力轴3啮合连接，而转角检测传感器14通过行星齿轮机构31与两根轴2和3相连。行星齿轮机构31的构成使得转角检测传感器14的输入轴14b与中心齿轮32相连从而使它们一起转动。而踏板曲轴2通过齿轮35、36与支承行星齿轮33以便使其可自由转动的托架34相连。合成动力轴3通过齿轮38和39与外圆周齿轮37相连。
连接踏板曲轴2和托架34的齿轮35和36具有相同的齿数(相同的直径)。连接合成动力轴3和外圆周齿轮37的齿轮38和39具有不同的齿数。另外，齿轮38和39的齿数与齿轮35和36的齿数亦不相同。
如果行星齿轮机构31的各组件的齿数以及齿轮35、36、38和39的齿数的设定能使得下面的公式(1)得到满足，那么当踏板曲轴2和合成动力轴3之间不存在相位差时，转角检测传感器14的输入轴14b静止不动，而当踏板曲轴2和合成动力轴3之间存在相位差时，转角检测传感器14的输入轴14b转动。
在下面的公式(1)中，行星齿轮机构31的齿数用符号来表示ST代表中心齿轮32的齿数，RT代表外圆周齿轮37的齿数，A代表齿轮35的齿数，B代表齿轮36的齿数，C代表齿轮38的齿数，而D代表齿轮39的齿数。
(1+ST/RT)＝(C/D)/(A/B)…………………(1)例如，假定中心齿轮32的齿数ST为20，行星齿轮33的齿数为20，而外圆周齿轮37的齿数RT为60，则根据上面的公式(1)上述四个齿轮35(A)、36(B)、38(C)和39(D)的齿数如下表所示。
表2<
>同样，利用图17中所示的动力装置1的构成方案，用于驱动车体的人力通过单向离合器25和弹性构件4由踏板曲轴2传送至合成动力轴3，而与踏板曲轴2和合成动力轴3相连的行星齿轮机构31由于与两根轴2和3互锁在一起因而转动。
当踏板曲轴2与合成动力轴3同相位转动时，转角检测传感器14的输入轴14b不会转动。当踏板曲轴2与合成动力轴3异相位转动时，输入轴14b转过与相位差相应的转角。
同样在本实施方案中，如同至此所述的各实施方案一样，由于驱动车体的很大的力没有被传送至用于检测人力的行星齿轮机构31，因而与传统结构方案中相比，行星齿轮机构31的组件强度可以更低。因此，行星齿轮机构31的组件可由轻型、廉价的材料如塑料制成。这就可以使动力装置1的成本降低、尺寸和重量减小。
图18中所示的电动助力自行车所用的人力检测装置11的构成方案中，一个行星齿轮机构41与踏板曲轴2和合成动力轴3啮合连接，而转角检测传感器14通过行星齿轮机构41与两根轴2和3相连。在行星齿轮机构41中，转角检测传感器14的输入轴14b与外圆周齿轮42b相连以便使它们一起转动，而踏板曲轴2通过齿轮44和45与中心齿轮43相连。用于支承行星齿轮46以便使其可自由转动的托架47通过齿轮48和49与合成动力轴3相连。
连接踏板曲轴2和中心齿轮43的齿轮44和45具有不同的齿数(直径)。连接合成动力轴3和托架47的齿轮48和49具有相同的齿数。另外，齿轮48和49的齿数与齿轮44和45的齿数不同。
如果行星齿轮机构41的各组件的齿数和齿轮44、45、48及49的齿数的测定使得下面的公式(2)得到满足，那么当踏板曲轴2和合成动力轴3之间不存在转动相位差时，转角检测传感器14的输入轴14b静止不动。然而当踏板曲轴2和合成动力轴3之间存在转动相位差时，转角检测传感器14的输入轴14b转动。
在下面的公式(2)中，行星齿轮机构41中的齿数用符号表示ST代表中心齿轮43的齿数，RT代表外圆周齿轮42的齿数，A代表齿轮44的齿数，B代表齿轮45的齿数，C代表齿轮48的齿数，而D代表齿轮49的齿数。
(RT/ST)+1＝(A/B)/(C/D)………………………(2)例如，假定中心齿轮43的齿数ST为20，行星齿轮46的齿数为20，而外圆周齿轮42的齿数RT为60，则根据上面的公式(2)上述四个齿轮44(A)、45(B)、48(C)和49(D)的齿数如下表3所示。
表3
同样，利用图18中所示的动力装置1的构成方案，用于驱动车体的人力通过单向离合器25和弹性构件4从踏板曲轴2传送至合成动力轴3，而与踏板曲轴2和合成动力轴3相连的行星齿轮机构41由于与两根轴2和3互锁在一起因而转动。
当踏板曲轴2与合成动力轴3同相位转动时，转角检测传感器14的输入轴14b不会转动。当踏板曲轴2与合成动力轴3异相位转动时，输入轴14b转过与相位差相应的转角。
同样，在本实施方案中，如同至此所述的各实施方案一样，由于驱动车体很大的力没有被传送至用于检测人力的行星齿轮机构41，因而与传统结构方案中相比，行星齿轮机构41的组件强度可以更低。因此，行星齿轮机构41的组件可用轻型、廉价的材料如塑料制成。这就可以使动力装置1的成本降低、尺寸和重量减小。
图19中所示的电动助力自行车所用的人力检测装置11的构成方案中，一个行星齿轮机构51与踏板曲轴2和合成动力轴3啮合连接，而转角检测传感器14通过行星齿轮机构51与两根轴2和3相连，在行星齿轮机构51中，转角检测传感器14的输入轴14b与用于支承行星齿轮52以便使其可自由转动的托架53相连从而使它们可一起转动，而踏板曲轴2通过齿轮55和56与中心齿轮54相连。合成动力轴3通过齿轮58和59与外圆周齿轮57相连。
连接踏板曲轴2和中心齿轮54的齿轮55和56具有不同的齿数(不同的直径)。连接合成动力轴3和外圆周齿轮57的齿轮58和59具有相同的齿数。另外，齿轮58和59的齿数与齿轮55和56的齿数不同。
如果行星齿轮机构51的各组件的齿数和齿轮55、56、58及59的齿数的设定使得下面的公式(3)得到满足，那么当踏板曲轴2和合成动力轴3之间不存在转动相位差时，转角检测传感器14的输入轴14b静止不动。然而，当踏板曲轴2和合成动力轴3之间存在转动相位差时，转角检测传感器的输入轴14b转动。
在下面的公式(3)中，行星齿轮机构41中的齿数用符号表示ST代表中心齿轮54的齿数，RT代表外圆周齿轮57的齿数，A代表齿轮55的齿数，B代表齿轮56的齿数，C代表齿轮58的齿数，而D代表齿轮59的齿数。
(RT/ST)＝(A/B)/(C/D)…………………………(3)例如，假定中心齿轮54的齿数ST为20，行星齿轮52的齿数为20，而外圆周齿轮57的齿数RT为60，则根据上面的公式(3)上述四个齿轮55(A)、56(B)、58(C)和59(D)的齿数如下表4所示。
表4
同样，利用图19中所示的动力装置1的构成方案，用于驱动车体的人力通过单向离合器25和弹性构件4由踏板曲轴2传送至合成动力轴3，而与踏板曲轴2和合成动力轴3相连的行星齿轮机构51由于与两根轴2和3互锁在一起因而转动。
当踏板曲轴2与合成动力轴3同相位转动时，转角检测传感器14的输入轴14b不会转动。当踏板曲轴2与合成动力轴3异相位转动时，输入轴14b转过与相位差相应的转角。
同样，在本实施方案中，如同至此所述的各实施方案一样，由于驱动车体的很大的力没有被传送至用于检测人力的行星齿轮机构51，因而与传统结构方案中相比，行星齿轮51的组件强度可以更低。因此，行齿轮机构51的组件可用轻型、廉价的材料如塑料制成。这就可以使动力装置1的成本降低、尺寸和重量减小。
另外，由于构成方案如图17～19所示的第六实施方案的人力检测装置11只需一个行星齿轮机构31、41和51来检测踏板曲轴2和合成动力轴3之间的相位差，因而人力检测装置11比第一至第五实施方案中的人力检测11更轻便，而且所需安装空间更小。此外，人力检测装置11带有的组件数目较少，制造成本也得以降低。
尽管在第一至第六实施方案中。对由塑料材料制成的行星齿轮机构的组件的实例进行了描述，然而并非所有组件均由塑料材料制成，只有轴部分可由金属材料制成。或者，各组件可由塑料材料以外的其它材料如铝制成。
尽管第一至第六实施方案示出的一个实例中，人力检测装置11位于安装于电动助力自行车的吊架上的动力装置1中，然而动力装置1也可置于电动助力自行车的后轮毂中。当采用这种构成方案时，人力驱动装置组的后轮侧的轮轴用做输入构件，与轮毂中的发动机相连的合成动力轴(输出构件)和输入构件位于同一根轴线上并通过弹性构件互连在一起。并且行星齿轮机构与输入构件和合成动力轴相连。
尽管第一至第六实施方案示出的实例中将本发明的电动助力车应用于电动助力自行车，然而本发明也可应用于其它电动车辆如电动轮椅中。
此外，尽管第一至第六实施方案示出的实例中利用行星齿轮机构作为行星机构，然而行星齿轮机构可用于行星滚子机构来代替。
根据上述的发明，用于驱动被驱动的部件的人力通过弹性构件从输入构件传送至输出构件，与输入和输出构件相连的行星齿轮机构对由于与两根轴互锁在一起因而转动。当输入构件与输出构件同相位转动时，没有转动被传送至转动检测装置。当输入构件与输出构件异相位转动时，与相位差相对应的转动量被传递至转动检测装置，并且从转动检测装置输出一个值与人力大小相对应的电信号。
因此，由于推动驱动轮的很大的力没有被传至行星机构，因而行星机构的组件的强度可比传统的行星机构中更低。
因此，用于检测人力的机构(行星机构)可用较轻便、较便宜的材料如塑料制成，尺寸可以更小，因此可以使转矩检测装置的成本低、重量轻、尺寸小。
根据权利要求2的发明，在皮带或链条型传送装置和人力检测装置中所用的组件可置于车辆宽度方向上的同一侧。这就使得可以在较小的空间中将人力驱动装置组各部件和人力检测机构安装于车体上。另外，由于输入和输出构件以及行星齿轮机构对共同置于车体的同一侧，因而将这些部件安装到车体上的工作简便易行。
利用权利要求3的发明，由于用于连接驱动轮的弹性构件和链轮置于输入和输出构件的轴线方向上，因而链轮沿径向和轴向的定位不会受到输入和输出构件上的弹性构件的径向位置的限制。
因此，在设计链轮(链条线)沿径向和轴向的位置时有较高的自由度。
由于沿轴向观察时行星机构置于径向比弹性构件更靠里的位置，因而通过有效空间可使机构更为紧凑。
由于链轮只可以在不拆除输出构件的情况下进行替换，维修工作也非常简便。
由于弹性构件利用了用于安放输入和输出构件的部分空间，因而与弹性构件的位置与输入和输出构件隔开的结构方案相比，可使人力检测机构的尺寸更小。
对于权利要求4的发明，与输入和输出构件置于行星机构的轴向中心区域中的结构方案相比，行星机构的直径更小。
因此，转矩检测装置的尺寸和重量可以进一步降低。
对于权利要求5的发明，用于驱动被驱动的构件的人力通过弹性构件从输入构件传至输出构件；而与输入和输出构件相连的行星机构由于与两个构件互锁在一起因而转动。转角检测传感器检测到与输入和输出构件之间的相位差相对应的转角。
因此，由于用于驱动的构件的很大的力没有被传送至用于检测人力的行星机构，行星机构的组件的强度可比传统结构方案中更小。因此，用于检测人力的机构(行星机构)可由较轻便、较便宜的材料如塑料制成，尺寸可以更小，因此可以使转矩检测装置的成本低、重量轻、尺寸小。
另外，由于输入和输出构件之间的相位差可用单个行星机构检测，因而与权利要求1至3的结构方案相比，重量和尺寸得以减小。制造成本也得以降低。
权利要求
1.一种电动助力车，其中发动机动力根据利用人力检测装置所检测到的人力大小进行控制，而车体由人力和发动机动力共同驱动，其特征在于由人力转动的输入构件和与驱动轮相连的输出构件位于同一根轴线上并通过多个弹性构件互连在一起，并且人力检测装置的构成使得一对结构相同的行星机构与输入构件和输出构件相连，并且这两个构件之间的相位差由转角检测传感器来检测。对于包括两个中心轮、两个用于支承行星轮的托架以及两个外圆周轮的行星机构对中的三组组件，任意一组中的组件均与输入构件和输出构件相连，或者同轴并整体地相连，或者通过相同直径的齿轮相连，对于剩下的两组中的组件，一组中的两个组件作为一体式结构以便使两个组件按相同的速度转动，对于另一组的两个组件，一个组件固定于车体上，而另一个组件与转角检测传感器相连。
2.权利要求1的电动助力车，其特征在于人力通过传送装置传送至后轮，传送装置用的是皮带、链条等，置于沿车辆宽度方向的一侧，一个输入构件和一个输出构件位于使用皮带、链条等的传送装置的同一侧，并互相靠近，两个构件的轴线沿车辆的宽度方向，并且一对行星机构置于输入构件和输出构件的附近，行星机构的轴线沿车辆的宽度方向。
3.权利要求2的电动助力车，其特征在于多个弹性构件放入输入和输出构件之间，各弹性构件位于半径差不多恒定的圆上，相互之间间隙差不多都相同，并且一个用于安放传送装置的皮带、链条之类的环形旋转构件所安装到的位置位于与传送装置相连的输入和输出构件之一上，并且从侧视图中看叠加于弹性构件上。
4.权利要求1的电动助力车，其特征在于输入和输出构件以及行星机构对的轴线相互平行，并且输入和输出构件在与轴线成直角的方向上与行星机构隔开。
5.一种电动助力车，其中发动机动力根据利用人力检测装置所检测到的人力大小进行控制，而车体由人力和发动机动力共同驱动，其特征在于由人力转动的输入构件和与驱动轮相连的输出构件位于同一根轴线上并通过多个弹性构件互连在一起，并且人力检测装置的构成使得一个行星机构与输入和输出构件相连，并且这两个构件之间的相位差由转角检测传感器来检测，行星机构的三个组件之一，即中心轮、用于支承行星轮的托架和外圆周轮三者中的一个，与转角检测传感器相连，并且剩下的两个组件分别通过两个直径不同的齿轮与输入和输出构件相连。
全文摘要
一种尺寸小、重量轻的用于检测人力的机构。踏板曲轴和合成动力轴通过弹性构件互连在一起。转矩检测装置用于利用转角检测传感器和与踏板曲轴及合成动力轴相连的一对行星齿轮机构来检测踏板曲轴与合成动力轴之间的相位差。行星齿轮机构的中心齿轮与踏板曲轴及合成动力轴相连。外圆周齿轮互连在一起。用于支承行星齿轮的托架不能转动。转角检测传感器与用于支承行星齿轮的托架相连。
文档编号B62M7/00GK1240741SQ9911003
公开日2000年1月12日 申请日期1999年6月29日 优先权日1999年6月29日
发明者牧野聪 申请人:雅马哈发动机株式会社