电动辅助自行车的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种可通过来自踏板的踏力实现的人力驱动力加上由电动机产生的辅助驱动力来行驶的电动辅助自行车。
【背景技术】
[0002]已知有如下的电动辅助自行车，即，具有从蓄电池等蓄电器供电的电动机，利用转矩传感器等检测由施加于踏板的踏力构成的人力驱动力，通过加上与人力驱动力相对应的电动机的辅助驱动力(辅助力)，即使是上坡等，也可以轻松地行驶。
[0003]在该电动辅助自行车中，具有将内装有电动机等的电动机驱动单元配设于设有曲柄轴的部位的结构。就这种配置结构的电动辅助自行车而言，重量比较大的电动机驱动单元配置于电动辅助自行车的前后方向的中央(即，前轮和后轮之间的中间)的较低的位置。因此，该配置结构的电动辅助自行车与电动机内装于前轮的轮毂或后轮的轮毂的电动辅助自行车相比，易于抬高前轮或后轮，即使道路上有台阶，也能够容易地跨过等，车身的操作良好，另外，行驶稳定性也良好。
[0004]作为设置于这种电动辅助自行车的电动机驱动单元，如图15所示，大体上具有电动机驱动单元100和电动机驱动单元200，电动机驱动单元100也称为所谓的双轴式电动机驱动单元100，具备与配设于曲柄轴101的一端部附近部位的作为人力驱动力输出轮体的驱动链轮(也称为前链轮或大齿轮)102分体地输出来自电动机的辅助驱动力的辅助驱动力输出链轮103 ;电动机驱动单元200也称为所谓的单轴式电动机驱动单元200，如图16、图17所示，由踏力实现的人力驱动力和由电动机实现的辅助驱动力在电动机驱动单元200内部合成，所合成的合力从驱动链轮201输出。
[0005]上述双轴式电动机驱动单元100公开在例如专利文献I等。如图15所示，辅助驱动力输出链轮103以从电动机驱动单元100的驱动链轮102的后方的部位向电动机驱动单元100的单元壳体104的外侧突出的状态配设。而且，输出人力驱动力的驱动链轮102和输出辅助驱动力的辅助驱动力输出链轮103分别与作为环状驱动力传递体的链条105啮合，通过链条105，人力驱动力和辅助驱动力被合成，并传递到后轮侧。
[0006]在辅助驱动力输出链轮103的更后方，配设有与辅助驱动力输出链轮103啮合后的链条105啮合并向下方进行引导的张紧装置(也称为导向装置)106。而且，通过设置于该张紧装置106的张紧链轮107，使与辅助驱动力输出链轮103啮合的链条105的夹角增加。
[0007]另一方面，所谓单轴式电动机驱动单元200公开在例如专利文献2等。如图16、图17所示，在传递来自踏板的人力驱动力的曲柄轴202的外周配设有:通过锯齿结合等来传递上述人力驱动力的筒状的人力传递体203、将经由该人力传递体203传递的人力驱动力和来自电动机204的辅助驱动力合成的合力体205。而且，来自人力传递体203的人力驱动力经由单向离合器206传递到合力体205。另外，在合力体205的一端部形成有经由减速机构207传递来自电动机204的辅助驱动力的大径齿轮部205a，在合力体205的另一端部安装有与作为环状驱动力传递体的链条208啮合的作为驱动力输出轮体的驱动链轮201。而且，在合力体205中被合成的合力从驱动链轮201经由链条208传递到后轮侧。
[0008]如图16、图17所示，单轴式电动机驱动单元200是仅驱动链轮201与链条208啮合，且将人力驱动力和辅助驱动力合成后的合力传递到链条208的方式。与此相对，如图15所示，双轴式电动机驱动单元100需要使传递人力驱动力的驱动链轮102和传递辅助驱动力的辅助驱动力输出链轮103与链条105啮合，还需要使张紧链轮107与链条105啮合。
[0009]因此，单轴式电动机驱动单元200通过对电动机204或减速机构207等的配置进行下功夫设计，具有能够使电动机驱动单元200的侧面看的状态下的面积(来自横向的投影面积)比双轴式电动机驱动单元100的面积更小(可小型化)的优点。另外，在要安装所谓前变速器的情况下，单轴式电动机驱动单元200通过将驱动链轮201制成多级，可以容易安装。另一方面，双轴式电动机驱动单元100由于需要使驱动链轮102、辅助驱动力输出链轮103和张紧链轮107与链条105啮合，因此，难以安装前变速器。
[0010]进而，单轴式电动机驱动单元200也具有不需要设置张紧链轮107等张紧装置106就可以实现的优点。另外，作为用于电动辅助自行车的制动装置，与一般的自行车一样，大多使用通过操作安装于车把的制动杆而制动的轮圈制动器、带式制动器或辊式制动器等，但根据地域不同，或根据驾驶员的期望等不同，有时希望将通过使踏板向前进行驶时的旋转方向的相反方向旋转而制动的倒轮制动器安装于后轮。但是，在该情况下，在使踏板向反方向旋转时，作用有向前方拉伸链条的下侧部分那样的张力，因此，在双轴式电动机驱动单元100中，作为张紧装置106，需要特别的下功夫设计。与此相对，在单轴式电动机驱动单元200中，也具有不需要这种特别的下功夫设计的优点。
[0011]在具有这种优点的单轴式电动机驱动单元200中，大多在传递来自曲柄轴202的人力驱动力的人力传递体203的外周面和其对向部分设置检测人力驱动力的磁致伸缩式的转矩传感器209。S卩，在人力传递体203的外周面形成有磁致伸缩产生部，并且以与该磁致伸缩产生部对向的方式配设有检测磁致伸缩产生部的磁变动的线圈209a。而且，在踏入左右踏板时，曲柄轴202由于踏力(人力驱动力)而扭转，因此，利用上述转矩传感器209检测传递来自曲柄轴202的人力驱动力的人力传递体203的扭转状态。
[0012]这样，在人力传递体203的外周形成有扭矩传感器209的磁致伸缩产生部，另一方面，在人力传递体203的端部，如上述安装有单向离合器206。该单向离合器206由于以下原因而设置。即，在现有的这种电动辅助自行车中，即使搭乘者停止蹬踏板，有时也以电动机204继续旋转一段时间的方式控制(进行所谓的延迟控制的情况)，在该情况下，当未设置单向离合器206时，来自电动机204的辅助驱动力传递至曲柄轴202，踏板要继续随意地旋转。因此，为了不使这种力作用于曲柄轴202或踏板，利用单向离合器206切断来自电动机204的辅助驱动力。此外，也将单向离合器206称为辅助驱动力切断用的单向离合器206。
[0013]另外，如图17所示，该单轴式电动机驱动单元200中，在电动机204的旋转轴204a和转子部204b之间也设有单向离合器210。该单向离合器210以如下方式设置，S卩，在驱动电动机204的蓄电池的剩余容量用尽的情况下，在蹬踏板时，也可以不使电动机204的转子部204b旋转。S卩，若未设置单向离合器210，则在蓄电池的剩余容量用尽时，若蹬踏板，则根据踏板的踏力也使电动机204的转子部204b旋转，因此，由于电动机204的齿槽转矩等，为使踏板旋转，需要较大的力(具有所谓的拖曳阻力)。与此相对，通过设置上述单向离合器210，也可以不使电动机204的转子部204b旋转，因此，也可以不额外施加电动机204的齿槽转矩等的力。此外，将上述单向离合器210也称为人力切断用的单向离合器210。
[0014]作为单轴式电动机驱动单元，还具有例如专利文献3等中公开的单轴式电动机驱动单元。如图18所示，该单轴式电动机驱动单元250中，在传递来自踏板的人力驱动力的曲柄轴251的外周配设有筒状的合力体255，该合力体255以如下方式构成，经由安装于该一端部的单向离合器252从曲柄轴251传递人力驱动力，并且将来自电动机253的辅助驱动力经由减速机构254等传递。另外，在合力体255的靠近另一端部的部位安装有大径齿轮259，该大径齿轮259经由另一个单向离合器258与减速机构254的输出齿轮254a啮合。而且，来自电动机253的辅助驱动力经由减速机构254、大径齿轮259及单向离合器258传递至合力体255，且将在合力体255中合成的合力从驱动链轮257经由链条256向后轮侧传递。
[0015]该单轴式电动机驱动单元250中，在传递来自曲柄轴251的人力驱动力和来自电动机253的辅助驱动力的合力体255的外周面形成有磁致伸缩产生部，并且设有磁致伸缩式扭矩传感器260，该磁致伸缩式扭矩传感器260以与该磁致伸缩产生部对向的方式配设检测磁致伸缩产生部中的磁变动的线圈而构成。而且，在踏入左右踏板时，曲柄轴251扭转，因此，利用扭矩传感器260检测传递来自曲柄轴251的人力驱动力的合力体255的扭转状态。
[0016]图18所示的单轴式电动机驱动单元250中，利用安装于合力体255的一端部的单向离合器252，无论是否停止蹬踏板，即使是电动机253继续旋转一段时间的情况下，来自电动机253的辅助驱动力也被单向离合器252切断，不对曲柄轴251或踏板进行作用。
[0017]现有技术文献
[0018]专利文献
[0019]专利文献1:(日本)特开2009 - 208710号公报
[0020]专利文献2:(日本)特开平10 - 250673号公报
[0021]专利文献3:(日本)特开平9 - 95289号公报
[0022]发明所要解决的课题
[0023]但是，在现有的单轴式电动机驱动单元200中，如图17所示，在设有扭矩传感器209的人力传递体203安装有单向离合器206，或如图18所示，在设有扭矩传感器260的合力体255安装有单向离合器252、258。因此，这些单向离合器206、252、258的切换动作时的振动或凸轮部的啮合动作及跨越动作时的振动直接传递给设有扭矩传感器209的人力传递体203或设有扭矩传感器260的合力体255，因此，变为转矩检测时的噪声，转矩的检测能力可能会降低。
[0024]另外，为了在人力传递体203或合力体255安装单向离合器206、252、258后，也维持良好的组装状态，优选使用耐磨损性优异的材料作为人力传递体203或合力体255，或进行热处理，但必须在人力传递体203或合力体255的表面上形成扭矩传感器209、260的磁致伸缩产生部，因此，人力传递体203或合力体255的材料被极其限定，根据情况不同，有时不得不使用转矩的检测能力较低的材料。
[0025]另外，由于在人力传递体203或合力体255上安装有单向离合器206、252、258，因此，即使要将倒轮制动器设于后轮的轮毂，在使踏板向与前进行驶时相反方向旋转时，踏板的旋转不能传递至驱动链轮102、201、257或链条105、208、256，而不能对应。