自行车驱动单元的制作方法
自行车驱动单元的制作方法
【专利摘要】一种自行车驱动单元，所述自行车驱动单元包括：马达、曲柄轴和扭矩组合机构。曲柄轴绕着第一旋转轴线可旋转。扭矩组合机构操作地联接到马达和曲柄轴。扭矩组合机构具有链轮安装部分，该链轮安装部分构造为操作地附设到链轮，以使得随着曲柄轴在第一方向上绕着第一旋转轴线旋转，链轮在第一方向上绕着链轮的第二旋转轴线旋转。离合器机构操作地设置在曲柄轴与链轮之间。离合器机构构造为随着曲柄轴在第二方向上绕着第一旋转轴线旋转，使链轮在第二方向上绕着第二旋转轴线旋转。第二方向反向于第一方向。
【专利说明】自行车驱动单元
【技术领域】
[0001]本发明总体涉及一种自行车驱动单元。特别地，本发明涉及一种用于电助力自行车的驱动单元。
【背景技术】
[0002]布置在自行车上的脚刹闸通常是已知的(例如，参见欧洲专利申请公开N0.2 380806A2 (专利引文I)和日本专利N0.4959858 (专利引文2))。通常，自行车的曲柄臂和前部齿轮彼此不可旋转地联接。脚刹闸设置在自行车后轮毂上，并且操作地联接到前部齿轮。因此，当自行车曲柄臂在向后旋转方向上旋转时，操作脚刹闸。
[0003]另一方面，通常已知的是，电助力自行车使用马达输出作为辅助动力(例如，参见日本专利申请公开特许公报N0.H08-310478 (专利引文3))。在电助力自行车中，在由脚蹬输入的脚蹬作用力被传送并且所传送的驱动力与来自马达的驱动力相组合之后，组合的驱动力被传送到后车轮，从而导致后车轮旋转。
【发明内容】
[0004]已经发现的是，脚刹闸只是不能应用到电助力自行车。特别地，专利引文3公开了一种布置在曲柄臂与前部齿轮之间的单向离合器。单向离合器防止曲柄臂响应于马达旋转的旋转。然而，已经发现的是，当曲柄臂在向后旋转方向上旋转时，前部齿轮并不旋转。因而，即使将脚刹闸应用到电助力自行车，也不能操作脚刹闸。
[0005]一个方面用来提供一种可与自行车脚刹闸一起使用的自行车驱动单元。
[0006]根据第一方面，自行车驱动单元包括马达、曲柄轴、扭矩组合机构和离合器机构。曲柄轴绕着第一旋转轴线可旋转。扭矩组合机构操作地联接到马达和曲柄轴，以组合马达的旋转输出和曲柄轴的旋转输出。扭矩组合机构具有链轮安装部分，所述链轮安装部分构造为操作地附设到链轮，以使得随着曲柄轴在第一方向上绕着第一旋转轴线旋转，链轮在第一方向上绕着链轮的第二旋转轴线旋转。离合器机构操作地设置在曲柄轴与链轮之间。离合器机构被构造为随着曲柄轴在第二方向上绕着第一旋转轴线旋转，使链轮在第二方向上绕着第二旋转轴线旋转。第二方向反向于第一方向。
[0007]根据第二方面，对于根据第一方面的自行车驱动单元，第一旋转轴线和第二旋转轴线彼此重合。
[0008]根据第三方面，对于根据第一方面的自行车驱动单元，离合器机构允许在第一方向上曲柄轴与链轮之间的相对旋转。
[0009]根据第四方面，根据第一方面的自行车驱动单元还包括换档机构。换档机构包括支撑轴、输入部分、输出部分和行星齿轮单元。输入部分被可旋转地支撑在支撑轴，并且操作地联接到曲柄轴。输出部分被可旋转地支撑在支撑轴上，并且操作地联接到扭矩组合机构。行星齿轮单兀设置在输入部分与输出部分之间。
[0010]根据第五方面，对于根据第四实施例的自行车驱动单元，离合器机构被支撑到换档机构的支撑轴，以使得离合器机构操作地设置在行星齿轮单元的行星齿轮架与换档机构的输出部分之间。
[0011]根据第六方面，对于根据第五方面的自行车驱动单元，离合器机构包括带齿部分、棘爪支撑件、接合棘爪和偏压构件。带齿部分设置在换档机构的输出部分和行星齿轮单元的行星齿轮架中的一个上。棘爪支撑件可动地附设到换档机构的输出部分和行星齿轮单元的行星齿轮架中的另一个。接合棘爪在释放位置与接合位置之间可动地安装到棘爪支撑件上。偏压构件将接合棘爪朝向接合位置偏压。
[0012]根据第七方面，对于根据第五方面的自行车驱动单元，离合器机构包括内部带齿部分、棘爪支撑件、接合棘爪、偏压构件和控制部分。内部带齿部分设置在换档机构的输出部分的内圆周表面上。棘爪支撑件可动地附设到行星齿轮单元的行星齿轮架。接合棘爪在释放位置与接合位置之间可动地安装到棘爪支撑件。偏压构件将接合棘爪朝向接合位置偏压。控制部分设置在行星齿轮单元的行星齿轮架的外圆周表面上。随着曲柄轴在第二方向上旋转，控制部分选择性地使得接合棘爪与内部带齿部分接合，以使得离合器机构将曲柄轴的旋转传送到换档机构的输出部分。
[0013]根据第八方面，对于根据第六方面的自行车驱动单元，棘爪支撑件具有设置在棘爪支撑件的圆周方向上的凹部和凸起中的一个。行星齿轮单元的行星齿轮架具有位于行星齿轮架中的凹部和凸起中的另一个。凹部和凸起通过它们之间的周向间隔而相对于彼此布置，以提供棘爪支撑件和行星齿轮架之间的有限范围的相对旋转。
[0014]根据第九方面，对于根据第八方面的自行车驱动单元，凸起具有接触表面，该接触表面随着曲柄轴在第一方向上旋转而与凹部的内表面接触，从而将曲柄轴在第一方向上的旋转从行星齿轮单元的行星齿轮架传送到换档机构的输出部分。
[0015]根据第十方面，对于根据第六方面的自行车驱动单元，离合器机构还包括保持构件，所述保持构件操作地设置在支撑轴与棘爪支撑件之间。在接合棘爪与输出部分接合之前，保持构件保持棘爪支撑件与支撑轴之间的相对角度位置。
[0016]根据第十一方面，对于根据第十方面的自行车驱动单元，离合器机构的保持构件还包括滑动弹簧，所述滑动弹簧具有腿部分和环部分。腿部分不可旋转地联接到换档机构的支撑轴。环部分从腿部分延伸出，并且设置在离合器机构的棘爪支撑件的外圆周凹槽中。
[0017]根据第十二方面，对于根据第四方面的自行车驱动单元，行星齿轮单元包括由滑动弹簧操作地连接的第一中心齿轮和第二中心齿轮。
[0018]根据第十三方面，对于根据第十二方面的自行车驱动单元，滑动弹簧具有腿部分和环部分。腿部分设置在第一中心齿轮的的接收孔中。环部分从腿部分延伸出，并且设置在第二中心齿轮的内圆周凹槽中。
[0019]根据第十四方面，对于根据第一方面的自行车驱动单元，离合器机构被支撑在曲柄轴、链轮和位于曲柄轴与链轮之间扭矩组合机构中的一个上。
[0020]根据第十五方面，根据第十四方面的自行车驱动单元还包括换档机构。换档机构包括支撑轴、输入部分、输出部分和行星齿轮单元。输入部分被可旋转地支撑在支撑轴上，并且操作地联接到曲柄轴。输出部分被可旋转地支撑在支撑轴上，并且操作地联接到扭矩组合机构。行星齿轮单元设置在输入部分与输出部分之间。
[0021]根据第十六方面，对于根据第十四方面的自行车驱动单元，离合器机构包括带齿部分、棘爪支撑件、接合棘爪和偏压构件。带齿部分设置在链轮安装部分和曲柄轴中的一个上。棘爪支撑件固定地联接到链轮安装部分和曲柄轴中的另一个。接合棘爪在释放位置与接合位置之间可动地安装到棘爪支撑件。偏压构件将接合棘爪朝向接合位置偏压。
[0022]根据第十七方面，对于根据第十四方面的自行车驱动单元，离合器机构包括带齿部分、棘爪支撑件、接合棘爪和偏压构件。带齿部分设置在链轮和曲柄轴的一个上。棘爪支撑件固定地联接到链轮和曲柄轴中的另一个。接合棘爪在释放位置与接合位置之间可动地安装到棘爪支撑件。偏压构件将接合棘爪朝向接合位置偏压。
[0023]根据第十八方面，对于根据第十四方面的自行车驱动单元，离合器机构包括内部带齿部分、棘爪支撑件、接合棘爪、偏压构件和控制部分。内部带齿部分设置在链轮的内圆周表面上。棘爪支撑件固定地联接到曲柄轴。接合棘爪在释放位置与接合位置之间可动地安装到棘爪支撑件。偏压构件将接合棘爪朝向接合位置偏压。控制部分设置在扭矩组合机构的输出构件的内圆周表面上。随着曲柄轴在第二方向上旋转，控制部分选择性地使得接合棘爪与内部带齿部分接合，从而使得离合器机构将曲柄轴的旋转传送到链轮。
[0024]根据第十九方面，对于根据第十八方面的自行车驱动单元，随着曲柄轴在第一方向上旋转，该控制部分与内部带齿部分对准，以使得随着曲柄轴在第一方向上旋转，该接合棘爪在控制部分和内部带齿部分上滑动。
[0025]根据第二十方面，对于根据第十四方面的自行车驱动单元，扭矩组合机构的链轮安装部分具有凹部和凸起中的一个。链轮具有凹部和凸起中的另一个。凹部和凸起通过它们之间的周向间隔而相对于彼此布置，以提供扭矩组合机构的链轮安装部分与链轮之间的有限范围的相对旋转。
[0026]根据第二十一方面，对于根据第二十方面的自行车驱动单元，凹部具有内表面，该内表面随着曲柄轴在第一方向上旋转与凸起的接触表面周向接触，以将曲柄轴在第一方向上的旋转从扭矩组合机构的链轮安装部分传送到链轮。
[0027]根据第二十二方面，对于根据第一方面的自行车驱动单元，马达包括曲柄轴接收孔。曲柄轴可旋转地布置在马达的曲柄轴接收孔中。
[0028]根据第二十三方面，对于根据第一方面的自行车驱动单元，扭矩组合机构通过单向离合器操作地连接到马达的旋转输出部分，以接收马达的旋转输出。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]现在参照形成了本原始公开的一部分的所附附图:
[0030]图1是装备有根据第一实施例的驱动单元的电助力自行车的传动链的侧面正视图；
[0031]图2是示出了根据第一实施例的驱动单元沿着图1中的11-11线的剖视图；
[0032]图3是图2所示驱动单元的换档机构的放大剖视图；
[0033]图4是图2所示驱动单元的离合器机构的分解透视图；
[0034]图5是图2所示驱动单元的换档机构的第一中心齿轮和第二中心齿轮的分解透视图；
[0035]图6是示出了图2所示驱动单元的离合器机构沿着图3中的V1-VI线的剖视图，其中接合棘爪从内部带齿部分脱开接合；[0036]图7是示出了图2所示驱动单元的离合器机构沿着图3中的Vll-Vll线的剖视图，其中接合棘爪与内部带齿部分接合；
[0037]图8是布置在图5所示换档机构的第一中心齿轮与第二中心齿轮之间的滑动弹簧的正视图，示出了滑动弹簧的未加载状态；
[0038]图9是图8所示滑动弹簧的剖视图；
[0039]图10是图4所示离合器机构的滑动弹簧的正视图，示出了滑动弹簧的加载状态；
[0040]图11是图10所示滑动弹簧的顶部平面图，示出了滑动弹簧的未加载状态；
[0041]图12是示出了根据第二实施例的驱动单元的剖视图；
[0042]图13A是图12所示驱动单元的离合器机构的正视图，示出了曲柄轴处于静止的状态；
[0043]图13B是图12所示驱动单元的离合器机构的正视图，示出了当曲柄轴在向前旋转方向上旋转时，链轮安装部分开始从开始位置在向前旋转的方向上旋转的状态；
[0044]图13C是图12所示驱动单元的离合器机构的正视图，示出了当曲柄轴在向前旋转方向上旋转时，链轮安装部分从开始位置在向前旋转方向上旋转了五度的状态；
[0045]图13D是图12所示驱动单元的离合器机构的正视图，示出了当曲柄轴在向前旋转方向上旋转时，链轮安装部分从开始位置在向前旋转方向上旋转了二十度的状态；
[0046]图13E是图12所示驱动单元的离合器机构的正视图，示出了当曲柄轴在向前旋转方向上旋转时，链轮安装部分从开始位置在向前旋转方向上旋转了二十五度的状态；
[0047]图13F是图12所示驱动单元的离合器机构的正视图，示出了使曲柄轴停止且使曲柄轴在向后方向上旋转的状态；
[0048]图13G是图12所示的驱动单元的离合器机构的局部正视图，示出了曲柄轴处于静止的状态；
[0049]图13H是图12所示驱动单元的离合器机构的局部正视图，示出了当曲柄轴在向前旋转方向上旋转时，链轮安装部分开始从开始位置在向前旋转方向上旋转的状态；
[0050]图131是图12所示驱动单元的离合器机构的局部正视图，示出了当曲柄轴在向前旋转方向上旋转时，链轮安装部分从开始位置在向前旋转方向上旋转了五度的状态；
[0051]图13J是图12所示驱动单元的离合器机构的局部正视图，示出了当曲柄轴在向前旋转方向上旋转时，链轮安装部分从开始位置在向前旋转方向上旋转了二十度的状态；
[0052]图13K是图12所示驱动单元的离合器机构的局部正视图，示出了当曲柄轴在向前旋转方向上旋转时，链轮安装部分从开始位置在向前旋转方向上旋转了二十五度的状态；
[0053]图13L是图12所示驱动单元的离合器机构的局部正视图，示出了使曲柄轴停止并且使曲柄轴在向后旋转方向上旋转的状态；
[0054]图13M是图12所示驱动单元的离合器机构的局部正视图，示出了曲柄轴进一步在向后方向上旋转的状态；
[0055]图14是示出了根据第三实施例的驱动单元的剖视图；以及
[0056]图15是示出了根据第四实施例的驱动单元的剖视图。
【具体实施方式】
[0057]现在将参照【专利附图】
【附图说明】所选的实施例。根据本公开内容，对于本领域技术人员而言显而易见的是，提供实施例的下列描述仅仅为了进行说明，而不是为了限制所附的权利要求及其等同方案所限定的发明。
[0058]首先参见图1和2,示出了根据第一实施例的驱动单元10。如图1所示,驱动单元10布置在电助力自行车的传动链11上。在所示的实施例中，图1仅仅示出了与电助力自行车的传动链11相关的部分，因为电助力自行车的其它部分可以是传统的。因而，为了简洁起见，省略了对电助力自行车的详细描述。如图1所示，传动链11基本上包括一对脚蹬100、一对曲柄臂101、驱动单元10、第一链102、后链轮103和后轮毂104。脚蹬100分别可旋转地安装到曲柄臂101的自由端部。曲柄臂101的内部端部分别固定到驱动单元10的曲柄轴14 (参见图2)的相对端部。第一链操作地连接在驱动单元10与后链轮103之间。对于电助力自行车的传动链11，作用在脚蹬100上的脚蹬作用力被传送到后轮毂104，该后轮毂可旋转地联接到后轮毂轴105，以使经由下述传动路径电助力自行车的后车轮(未示出)旋转:曲柄臂101 —驱动单元10 —第一链102 —后链轮103 —后轮毂104。当传送脚蹬作用力时，驱动单元10将马达输出扭矩合成为用于辅助脚蹬作用力的辅助动力。在所示的实施例中，当检测到超过规定阈值的脚蹬作用力时，则将产生作为辅助动力的对应于脚蹬作用力的马达输出扭矩。驱动单元10通常布置在自行车车架的座管(未示出)与自行车车架的向下管(未示出)之间的连接部分的附近。用于驱动单元10的电池沿着后部载体、向下管或座管布置。
[0059]在所示的实施例中，后轮毂104装备有脚刹闸104a。脚刹闸104a被操作用来经由后轮毂104响应于曲柄轴101的向后旋转而对后车轮产生刹车作用力。特别地，在所示的实施例中，后轮毂104的脚刹闸104a经由驱动单元10、第一链102和后链轮103响应于曲柄臂101的向后旋转而操作。由于脚刹闸通常是公知的，为了简洁起见，将省略详细描述。
[0060]如图1所示，驱动单元10布置在曲柄臂101的附近。在所示的实施例中，如图2中所示，驱动单元10具有壳体12、曲柄轴14、第一旋转传送构件16、中间轴18、第二旋转传送构件20、支撑轴22、第二链24、第三旋转传送构件26和前链轮28 (例如，链轮)。在所示的实施例中，曲柄轴14、中间轴18和支撑轴22布置为在间隔开的位置处彼此平行地延伸。如图2中所示，驱动单元10具有马达30、换档机构32、减速齿轮单元34、扭矩组合机构36和离合器机构38。因此，自行车驱动单元10包括马达30、曲柄轴14、扭矩组合机构36和离合器机构38。
[0061]如图2所示，壳体12容纳第一旋转传送构件16、第二旋转传送构件20、第三旋转传送构件26、马达30、换档机构32、减速齿轮单元34、扭矩组合机构36和离合器机构38。
[0062]壳体12是例如由铝或另外的金属制成的构件。然而，壳体12的一部分或者全部也可以由合成树脂制成。壳体12具有第一侧壁12a和第二侧壁12b。第一侧壁12a和第二侧壁12b独立地形成为单独部件，并且在曲柄轴14的轴向方向上面向彼此。壳体12具有包含第二侧壁12b的壳体主体以及包含第一侧壁12a的盖构件。盖构件通过螺栓或其它锚固构件可拆卸地锚固在壳体主体的开口上，以形成容纳空间，以容纳第一旋转传送构件16、第二旋转传送构件20、第三旋转传送构件26、马达30、换档机构32、减速齿轮单元34、扭矩组合机构36和离合器机构38。第一侧壁12a具有第一侧壁主体12c和第一板构件12d。第一板构件12d可拆卸地且不可旋转地安装在第一接合孔12e上，该第一接合孔形成于第一侧壁主体12c上。第二侧壁12b具有第二侧壁主体12f。[0063]第一板构件12d由不同于第一侧壁主体12c的金属材料制成。当然，可替代地，它们可以由与第一侧壁主体12c相同的材料制成。第一板构件12d从壳体12的外侧可拆卸地安装到第一侧壁主体12c上。第一板构件12d在此形成为圆形板，其中锯齿和凸缘在它们的外圆周部分上与所形成的第一接合孔12e接合。第一板构件12d的锯齿与第一接合孔12e接合。第一板构件12d的凸缘与第一侧壁主体12c的侧表面接触。用于与第一板构件12d的锯齿接合的锯齿凹槽形成于第一接合孔12e上。通过这种构造，第一板构件12d不可旋转地联接到第一侧壁主体12c。
[0064]壳体12具有一对圆形的第一孔13a和13b、一对第二孔13c和13d。第一孔13a和13b分别形成在第一侧壁主体12c和第二侧壁主体12f上。在所示的实施例中，第一轴承39a和第二轴承39b (例如球轴承)分别布置在第一孔13a和13b中。
[0065]第二孔13c和13d形成在第一板构件12d和第二壁主体12f上。在第二孔13c和13d中，支撑轴22不可旋转地布置在第二孔13c和13d中。在所示的实施例中，第一板构件12d可拆卸地联接到第一侧壁主体12c。当然，可替代地，第一板构件12d可按压在第一侧壁主体12c中以及与第一侧壁主体形成为一体。
[0066]曲柄轴14是由例如铁、不锈钢或类似材料制成的金属轴构件。曲柄轴14绕着旋转轴线Xl (例如第一旋转轴线)可旋转。曲柄轴14由第一轴承39a和第二轴承39b可旋转地支撑。曲柄轴14的两个端部布置为分别从第一侧壁12a和第二侧壁12b突出。在曲柄轴14的端部部分上，曲柄臂101可拆卸地且不可旋转地联接到曲柄轴14。在第一侧壁主体12c的侧面上的曲柄轴14的端部部分中，曲柄轴14具有大直径凸缘部分14a和锯齿部分14b，所述大直径凸缘部分用于将第一旋转传送构件16定位在轴向方向上，所述锯齿部分14b用来与第一旋转传送构件16连接。大直径凸缘部分14a和锯齿部分14b靠近彼此布置。凸缘部分14a形成在曲柄轴14的圆周方向上的整个圆周上。当然，可替代地，凸缘部分14a可断续地形成在圆周方向上，并且从曲柄轴14突出。
[0067]第一旋转传送构件16不可旋转地联接到曲柄轴14，以使得第一旋转传送构件16传送曲柄臂101的旋转。第一旋转传送构件16具有第一齿轮16a，该第一齿轮由例如合成树脂或金属制成。第一齿轮16a连接到曲柄轴14的锯齿部分14b，以使得第一齿轮16a和曲柄轴14 一起旋转。第一齿轮16a通过压配合、粘结或其他适当的紧固方式而紧固到曲柄轴14。第一齿轮16a与曲柄轴14的凸缘部分14a接触，以使得第一齿轮16a定位在曲柄轴14的轴向方向上。第一齿轮16a经由第一轴承39a被可旋转地支撑到壳体12上。曲柄轴14经由第一轴承39a和第一齿轮16a而被可旋转地支撑到壳体12上。
[0068]中间轴18是由铁、不锈钢或其他金属制成的轴构件。中间轴18具有第一端部部分18a和第二端部部分18b。第一端部部分18a支撑在第一侧壁主体12c上，而第二端部部分18b支撑在马达30的马达外壳56的第二外壳56b上。中间轴18可旋转地支撑第二旋转传送构件20。
[0069]第二旋转传送构件20是传送第一旋转传送构件16的旋转的构件。第二旋转传送构件20具有:与第一齿轮16a啮合的第二齿轮20a ；以及与第二齿轮20a —起旋转的第一链轮20b。第二旋转传送构件20是例如由合成树脂或金属制成的构件。第二旋转传送构件20经由轴承40 (例如针形滚柱轴承)被可旋转地支撑在中间轴18上。第二齿轮20a具有与第一链轮20b的内圆周部分20d接合的接合部分20c。接合部分20c形成于在第二齿轮20a的带齿表面之中并未与第一齿轮16a接合的带齿表面上。在第一链轮20b的内圆周表面20d上形成有与第二齿轮20a的至少一部分接合的接合部分。结果，第二齿轮20a和第一链轮20b不可旋转地彼此联接。此外，挡圈布置在第二齿轮20a上，用于抑制第一链轮20b在中间轴18的轴向方向上的轴向移动。这些挡圈在中间轴18的轴向方向上布置在第一链轮20b的两侧上。
[0070]支撑轴22布置为相对于壳体12支撑换档机构32和离合器机构38。支撑轴22具有延伸穿过第二孔13c和13d的端部部分。支撑轴22的端部部分分别通过螺母42紧固到第一侧壁12a和第二侧壁12b。结果，它们分别被紧固到第一侧壁12a和第二侧壁12b。支撑轴22延伸穿过换档机构32和离合器机构38。支撑轴22可旋转地支撑第三旋转传送构件26。
[0071]第三旋转传送构件26是传送第二旋转传送构件20的旋转的构件。第二旋转传送构件20的旋转通过第二链24被传送到第三旋转传送构件26。第三旋转传送构件26具有与第二链24接合的第二链轮26a。第二链24缠绕在第一链轮20b和第二链轮26a上。第二链轮26a操作地联接到换档机构32。特别地，第二链轮26a固定地联接到换档机构32的输入部分64。因而，第二链轮26a经由输入部分64被可旋转地支撑在支撑轴22上。
[0072]如图2所示，马达30是内部转子型马达。马达30具有:马达外壳56 ;可旋转地支撑在马达外壳56上的转子58 ;以及安装在马达外壳56上的定子60。在所示的实施例中，马达外壳56具有第一外壳56a和第二外壳56b,所述第一外壳与壳体12 —体形成,所述第二外壳可拆卸地联接到第一外壳56a。马达外壳56还具有轴支撑凹部56c,所述轴支撑凹部将中间轴18的第二端部部分18b支撑在第二外壳56b上。
[0073]转子58是相对于曲柄轴14同轴地布置的圆筒形构件。曲柄轴14延伸穿过转子58。转子58具有磁铁单元58a，其中多个磁极在圆周方向上并排地布置在转子58的外圆周部分上。马达30的转子58具有曲柄轴接收孔58b。曲柄轴14可旋转地设置在马达30的转子58的曲柄轴接收孔58b中。转子58通过一对轴承62a和62b (例如球轴承)被可旋转地支撑在马达外壳56上。轴承62a和62b布置在转子58的外圆周侧面上。轴承62a安装在第一外壳56a上,而轴承62b安装在第二外壳56b上。
[0074]定子60与转子58相对地布置在转子58的外圆周侧面上。定子60具有在圆周方向上以某一间隔布置的多个螺线管60a。定子60固定地联接到第一外壳56a的内圆周部分。
[0075]在所示的实施例中，马达30由变换器(inverter)(未示出)驱动。该变换器由控制器(未示出)驱动。控制器基于脚蹬作用力和自行车的速度而控制该变换器。
[0076]在所示的实施例中，马达30的旋转轴线和曲柄轴14的旋转轴线彼此重合。因而，可能简化马达30的内部机构。结果，可进一步简化驱动单元10。然而，当然，根据本公开内容，对于本领域技术人员显而易见的是，马达30和曲柄轴14相对于彼此布置，以使得马达30的旋转轴线和曲柄轴14的旋转轴线相对于彼此偏离。
[0077]换档机构32布置在第三旋转传送构件26与扭矩组合机构36之间的动力传输通道上。换档机构32具有切换马达单元32a。换档机构32具有换档主体32b。在从安装在自行车车把上的切换器接收切换操作时，切换马达单元32a将换档主体32b的致动构件旋转到规定相位。切换马达单元32a是通常公知的马达单元，诸如在日本专利N0.3529723中公开的马达单元。然而，当然，根据本公开内容，对于本领域技术人员显而易见的是，切换马达单元32a可采用通常公知的用于切换换档主体32b的动力传输路径的机构(诸如金属线操作的致动器)来替代，该金属线操作的致动器通过从安装在自行车车把上的切换器接收切换操作而操作。
[0078]换档主体32b是允许从多个(例如8个)齿轮比中进行选择的传送单元。换档主体32b的构造基本上等同于通常公知的传送单元，除了在下面详细描述的结构之外，诸如在美国专利N0.6，607, 465或美国专利N0.7，682，283中所公开的传送单元。
[0079]换档机构32的换档主体32b主要包括支撑轴22、输入部分64、行星齿轮单元66和输出部分68。第三旋转传送构件26的旋转被传送到输入部分64、行星齿轮单兀66和输出部分68。输入部分64、行星齿轮单元66和输出部分68分别被可旋转地支撑在支撑轴22上。具体地，输入部分64被可旋转地支撑在支撑轴22上并且操作地联接到曲柄轴14。第三旋转传送构件26的第二链轮26a固定地联接到输入部分64，以使得它们可以一起旋转。行星齿轮单兀66设置在输入部分64与输出部分68之间。行星齿轮单兀66选择性地建立了多个(例如8个)齿轮比。输出部分68被可旋转地支撑在支撑轴22上并且操作地联接到扭矩组合机构36。在通过行星齿轮单元66改变旋转速度之后，输出部分68将旋转输出到扭矩组合机构36。
[0080]换档机构32布置在驱动单元10中。可能通过换档机构32从多个齿轮比中进行选择。所以，可在高效率下进行通过马达30的辅助驱动。再者，即使当内部传送单元被采纳作为换档机构32时，由于作用力在换档机构32上的作用力较小，可快速进行传送操作。下面将详细描述换档机构32的构造。
[0081]减速齿轮单元34将马达30的转子58的旋转传送到扭矩传送构件70。减速齿轮单元34具有一个或多个齿轮。在所示的实施例中，减速齿轮单元34具有第一行星齿轮机构72和第二行星齿轮机构74。第一行星齿轮机构72具有:连接到转子58的第一中心齿轮72a ;多个第一行星齿轮72b ;可旋转地支撑第一行星齿轮72b的第一载体72c ;以及固定地联接到壳体12的第一环形齿轮72d。第二行星齿轮机构74具有:连接到第一载体72c的第二中心齿轮74a ;多个第二行星齿轮74b ;可旋转地支撑第二行星齿轮74b的第二载体74c ;以及固定地联接到壳体12的第二环形齿轮74d。减速齿轮单元34的旋转输出经由扭矩传送构件70而被传送到扭矩组合机构36。扭矩传送构件70与第二载体74c —体形成。扭矩传送构件70通过扭矩组合机构36的第二齿轮构件78而被可旋转地支撑。扭矩传送构件70支撑单向离合器80的多个离合器棘爪80a。
[0082]扭矩组合机构36将马达30的旋转作用力和曲柄轴14的旋转作用力传送到前链轮28。扭矩组合机构36操作地联接到马达30和曲柄轴14，以组合马达30的旋转输出和曲柄轴14的旋转输出。扭矩组合机构36具有:固定地联接到换档机构32的输出部分68的第一齿轮构件76 ;与第一齿轮构件76啮合的第二齿轮构件78 ;以及单向离合器80。扭矩组合机构36通过单向离合器80操作地连接到马达30的转子58 (例如，旋转输出部分)，以接收马达30的旋转输出。
[0083]第二齿轮构件78经由壳体12上的第二轴承39b被可旋转地支撑在壳体12上。在第二齿轮构件78的内圆周部分与曲柄轴14的外圆周表面之间安装例如呈球轴承形式的轴承82。因此，曲柄轴14经由第二齿轮构件78而被可旋转地支撑在壳体12上。[0084]第二齿轮构件78具有第一环形凹部78a以及第二环形凹部78b，单向离合器80设置在第一环形凹部中，轴承39b设置在第二环形凹部78b中。扭矩组合机构36的第二齿轮构件78具有链轮安装部分78c。
[0085]第一环形凹部78a以环形形状形成在与第二侧壁12b相对的壳体12表面上。第一环形凹部78a的内侧上的外圆周部分可旋转地支撑扭矩传送构件70。第二环形凹部78b以环形形状形成在与第二侧壁12b相对的表面上。第二轴承39b的内圈设置在第二环形凹部78b中。链轮安装部分78c构造为操作地附设到前链轮28，以使得随着曲柄轴14在向前旋转方向上绕着旋转轴线Xl旋转，前链轮28在向前旋转的方向上(例如，第一方向)绕着旋转轴线Xl (例如，链轮的第二旋转轴线)旋转。链轮安装部分78c以环形形状在曲柄轴14的轴向方向上从第二环形凹部78b内侧上的外圆周表面延伸出。在第二齿轮构件78中，第二环形凹部78b形成在第一环形凹部78a的径向内侧上。前链轮28固定地联接到链轮安装部分78c的内圆周表面上的连接部分78d。连接部分78d可具有锯齿。前链轮28被按压到连接部分78d中，并且例如通过砸边(caulking)而塑性变形地固定。因而，第二齿轮构件78和前链轮28 —起旋转。
[0086]在所示的实施例中，单向离合器80仅仅将在向前的方向上驱动自行车的马达30的向前旋转传送到第二齿轮构件78。另一方面，第二齿轮构件78相对于马达30的向前旋转并不被传送到马达30。单向离合器80具有离合器棘爪80a、离合器齿80b和内侧构件80c。离合器棘爪80a可被调节，以使得离合器棘爪80a可沿着内侧构件80c的外圆周表面在释放位置与接合位置之间枢转。离合器棘爪80a可被朝向接合位置偏压。离合器齿80b形成在第一环形凹部78a外侧上的内圆周表面上。内侧构件80c以环形形状形成。扭矩传送构件70被可旋转地支撑在内侧构件80c的内圆周部分上。
[0087]前链轮28具有:环形部分28b ;形成在外圆周部分上的链轮齿28a ；以及与环形部分28b的内圆周部分一体形成的圆筒形部分28c。圆筒形部分28c的外圆周表面被按压到第二环形凹部78b的内圆周部分中，并且圆筒形部分28c的顶端部分通过砸边而被固定。然而，用于固定前链轮28的方法并不局限为压配合。前链轮28可通过任何其它适当的方式固定到第二齿轮构件78，诸如螺纹连接、粘结、熔焊等。前链轮28绕着曲柄轴14的旋转轴线Xl旋转。因此，曲柄轴14的旋转轴线(例如，第一旋转轴线)和前链轮28的旋转轴线(例如，第二旋转轴线)彼此重合。然而，当然，根据本公开内容，对于本领域技术人员来说显而易见的是，前链轮28和曲柄轴14可相对于彼此布置成使得前链轮28和曲柄轴14的旋转轴线相对于彼此偏离。
[0088]现在参照图3，将更详细地描述换档机构32的构造。如图3所示，换档机构32的行星齿轮单元66包括动力传送机构112以及切换/辅助机构114。动力传送机构112设置在输入部分64与输出部分68之间,用于将旋转动力从输入部分64通过多个动力传送路径而传送到输出部分68。切换/辅助机构114通过接收来自切换马达单元32a的旋转输出而控制对动力传送路径的选择。
[0089]输入部分64通过球轴承118和支承锥体120而被可旋转地支撑在支撑轴22上。支承锥体120通过致动器板122、间隔件124、垫圈126和锁紧螺母128而被保持在适当的位置。
[0090]输出部分68具有左杯状件130和右杯状件132。左杯状件130不可旋转地装配在输出部分68的内圆周表面的左侧处，而右杯状件132不可旋转地装配在输出部分68的内圆周表面的右侧处。左杯状件130相对于输入部分64通过球轴承136可旋转地支撑输出部分68。右杯状件132通过球轴承140和锥体142而将输出部分68可旋转地支撑在支撑轴22上。锥体142通过防松螺母144保持在支撑轴22上。在所示的实施例中，左杯状件130和右杯状件132独立地形成为与输出部分68分离的单独构件。然而，左杯状件130或右杯状件132可与输出部分68 —体形成为单件式一体构件。
[0091]动力传送机构112包括:第一中心齿轮148、单独的第二中心齿轮150、单独的第三中心齿轮152以及单独的第四中心齿轮154。第一中心齿轮148不可旋转地支撑到支撑轴22上。第一中心齿轮148包括:离合器凸轮部分156 ;形成在第一中心齿轮的外圆周表面上的多个第一中心齿轮齿158(例如，48T);以及内圆周的第二中心齿轮接触表面160。第二中心齿轮150围绕靠近第一中心齿轮148的支撑轴22被可旋转地支撑。第二中心齿轮150包括:外圆周的第一中心齿轮接触表面162，其用于可滑动地接触第一中心齿轮148上的第二中心齿轮接触表面160 ;多个第二中心齿轮棘轮齿168 (例如，12T)，其形成在第二中心齿轮的内圆周表面上，用于接合第二中心齿轮棘爪170 ;内圆周的第三中心齿轮接触表面166 ；以及多个第二中心齿轮齿164 (例如，48T)，其形成在第二中心齿轮的外圆周表面上。第二中心齿轮150还具有内圆周引导环接触表面，其用于可滑动地接触中心齿轮引导环176的外圆周表面。第三中心齿轮152围绕靠近第二中心齿轮150的支撑轴22被可旋转地支撑。第三中心齿轮152包括内圆周的第一引导环接触表面，其用于可滑动地接触中心齿轮引导环176的外圆周表面。第三中心齿轮152包括:形成在其外圆周表面上的多个第三中心齿轮棘轮齿180 (例如，12T)，其用于接合第三中心齿轮棘爪182 ;外圆周的第二中心齿轮接触表面184，其用于可滑动地接触第二中心齿轮150的第三中心齿轮接触表面166 ;以及多个第三中心齿轮齿186 (例如，42T)，其形成在第三中心齿轮的外圆周表面上。第四中心齿轮154包括:多个第四中心齿轮齿188 (例如，36T)，其形成在第四中心齿轮的外圆周表面上；多个第四中心齿轮棘轮齿190 (例如，12T)，其形成在第四中心齿轮的内圆周表面上，用于接合第四中心齿轮棘爪192。第四中心齿轮154包括内圆周引导环接触表面，其用于可滑动地接触引导环198的外圆周表面。
[0092]棘爪170、182和192枢转地联接到支撑轴22，并且通过切换控制套筒(未示出)进行控制，用来以传统方式在第二中心齿轮150、第三中心齿轮152和第四中心齿轮154的自由状态与锁定状态之间选择性地切换。在自由状态中第二中心齿轮150、第三中心齿轮152和第四中心齿轮154中的每一个绕着支撑轴22旋转，而在锁定状态下防止第二中心齿轮150、第三中心齿轮152和第四中心齿轮154中的每一个绕着支撑轴22旋转。通过这种状态切换，选择从输入部分64到输出部分68的动力传送路径。切换控制套筒的构造和操作例如在美国专利N0.6，607，465和N0.7，682，283中通常是公知的。因此，为了简洁起见，将省略详细的构造。
[0093]如图3所示，动力传送机构112还包括行星齿轮架200、第一环形齿轮202、第二环形齿轮204、多个(例如，三个)第一行星齿轮206和多个(例如，三个)第二行星齿轮208。
[0094]行星齿轮架200围绕支撑轴22可旋转地安装。行星齿轮架200围绕多个(例如，三个)第一小齿轮销210而可旋转地支撑第一行星齿轮206，以及围绕多个(例如，三个)第二小齿轮销212而可旋转地支撑第二行星齿轮208。第一小齿轮销210和第二小齿轮销212固定地联接到行星齿轮架200。特别地，第一小齿轮销210在围绕支撑轴22的圆周方向上等距地布置在行星齿轮架200上，同时第二小齿轮销212在围绕支撑轴22的圆周方向上等距地布置在行星齿轮架200上。第一小齿轮销210中每一个相对于第二小齿轮销212的相应一个同心地布置。在所示的实施例中，第一小齿轮销210和第二小齿轮销212独立地形成为单独构件。然而，同心地布置的第一小齿轮销210和第二小齿轮销212可一体形成为单件式一体构件。行星齿轮架200由轻合金金属制成，诸如铝合金、钢或任何其它合适的材料。另外，行星齿轮架200可通过将多个单独的部件结合起来而形成。
[0095]第一小齿轮销210分别可旋转地支撑第一行星齿轮206。第一行星齿轮206中的每一个具有:小直径齿轮部分220 (例如，14T),其与第一中心齿轮148的第一中心齿轮齿158接合；以及大直径齿轮部分222 (例如，22T)，其与第一环形齿轮202的第一内圆周齿轮部分224 (例如，84T)接合。类似地，第二小齿轮销212分别可旋转地支撑第二行星齿轮208。第二行星齿轮208中的每一个包括:大直径齿轮部分226 (例如，29T)，其与第四中心齿轮154的第四中心齿轮齿188接合；中等直径齿轮部分228(例如，18T)，其与第三中心齿轮152的第三中心齿轮齿186接合；以及小直径齿轮部分230 (例如，14T)，其与第二中心齿轮150的第二中心齿轮齿164以及第二环形齿轮204的内圆周齿轮部分232(例如，78T)接合。
[0096]行星齿轮架200还具有多个(例如，12个)花键238，所述多个花键处于行星齿轮架200的左端部分的内圆周表面上。行星齿轮架200的离合器接合花键238选择性地与沿圆周布置在离合器环242上的多个花键240接合。尤其是，响应于来自切换马达单元32a的旋转输入，离合器环242沿着支撑轴22的中心轴线在接合位置与脱开接合位置之间可滑动。离合器环242不可旋转地联接到输入部分64的内圆周表面上的花键。因而，当离合器环242位于接合位置上时，离合器环242通过行星齿轮架200联接输入部分64，以使得输入部分64和行星齿轮架200 —起旋转。另一方面，当离合器环242位于脱开接合位置上时，输入部分64与行星齿轮架200脱开接合。
[0097]第一环形齿轮202还包括第二内圆周齿轮部分244 (例如，36T)，其用于接合多个沿圆周布置的棘爪246，这些棘爪枢转地安装到输入部分64的外圆周表面。棘爪246通过棘爪弹簧248而被径向向外偏压，因而用作输入部分64与第一环形齿轮202之间的离合器。多个棘爪249也沿圆周设置在输入部分64的外圆周表面上,用于响应于曲柄轴14的向后旋转而以通常公知的方式驱动第一环形齿轮202。
[0098]第二环形齿轮204经由呈滚柱离合器形式的单向离合器250联接到输出部分68，所述滚柱离合器具有多个(例如，18个)滚柱和凸轮表面。单向离合器250被构造成使得单向离合器250仅仅将曲柄轴14的向前旋转传送到输出部分68。
[0099]在所示的实施例中，行星齿轮单元66的动力传送机构112还包括滑动弹簧254，该滑动弹簧设置在第一中心齿轮148与第二中心齿轮150之间。换句话说，行星齿轮单元66的动力传送机构112包括通过滑动弹簧254操作地连接的第一中心齿轮148和第二中心齿轮150。如图5、8和9所示，滑动弹簧254具有腿部分254a和环部分254b。如图3中所示，腿部分254a设置在第一中心齿轮148的接收孔256中。环部分254b从腿部分254a延伸出，并且设置在第二中心齿轮150的内圆周凹槽258中。特别地，当滑动弹簧254处于如图8和9所示的卸载状态时，环部分254b具有比第二中心齿轮150的内圆周凹槽258的直径更大的直径。因此，如图3中所示，当环部分254b设置在第二中心齿轮150的内圆周凹槽258中时，滑动弹簧254的环部分254b处于加载状态。尤其是，滑动弹簧254的腿部分254a设置在第一中心齿轮148的接收孔256中，以使得滑动弹簧254不可旋转地联接到第一中心齿轮148。另一方面,在滑动弹簧254处于加载状态时,滑动弹簧254的环部分254b可滑动地设置在第二中心齿轮150的内圆周凹槽258中。因此，第二中心齿轮150围绕支撑轴22相对于第一中心齿轮148的角度位置通过滑动弹簧254而保持，此时施加到第二中心齿轮150的旋转作用力小于滑动弹簧254的环部分254b与第二中心齿轮150的内圆周凹槽258之间的保持作用力或者摩擦作用力。另一方面，当施加到第二中心齿轮150的旋转作用力变得大于滑动弹簧254的环部分254b与第二中心齿轮150之间的保持作用力或摩擦作用力时，第二中心齿轮150相对于第一中心齿轮148旋转。
[0100]现在参照图2到4，将详细描述离合器机构38的构造。离合器机构38操作地设置在曲柄轴14与前链轮28之间。离合器机构38被构造为随着曲柄轴14绕着旋转轴线Xl在向后旋转方向上旋转而使前链轮38绕着旋转轴线Xl在向后旋转方向上(例如，第二方向)旋转。向后旋转方向相向于向前旋转方向。离合器机构38允许在向前旋转方向上(例如，第一方向)曲柄轴14与前链轮28之间的相对旋转。离合器机构38被旋转地支撑到换档机构32的支撑轴22，以使得离合器机构38操作地设置在行星齿轮单元66的行星齿轮架200与换档机构32的输出部分68之间。离合器机构38包括带齿部分260 (例如，内部带齿部分)、棘爪支撑件262、多个接合棘爪264和多个偏压构件266。离合器机构38包括控制部分 268。
[0101]带齿部分260设置在换档机构32的输出部分68的右杯状件132的内圆周表面上。带齿部分260具有形成在右杯状件132的内圆周表面上的多个接合齿260a。接合齿260a选择性与接合棘爪264接合，用于将曲柄轴14的向后旋转传送到输出部分68。
[0102]棘爪支撑件262可动地附设到行星齿轮单元66的行星齿轮架200。特别地，棘爪支撑件262围绕行星齿轮架200的轴向延伸部分270可动地附设，该轴向延伸部分具有大直径部分270a和小直径部分270b。棘爪支撑件262 —体形成为单件式一体构件,并且由金属材料或任何其它适当的材料制成。棘爪支撑件262具有相对于彼此轴向布置的第一环形部分272和第二环形部分274。第一环形部分272具有多个(例如，四个)棘爪接收开口272a，这些棘爪接收开口沿圆周布置在第一环形部分272的外圆周表面上。第二环形部分274具有多个离合器棘爪安装部分274a，这些离合器棘爪安装部分沿圆周布置在第二环形部分274的外圆周表面上。
[0103]棘爪支撑件262的第二环形部分274具有设置在棘爪支撑件262的圆周方向上的多个凹部278。尤其是，凹部278沿圆周布置在第二环形部分274的内圆周表面上。行星齿轮单元66的行星齿轮架200具有多个凸起280。尤其是，这些凸起280沿圆周布置在行星齿轮架200的轴向延伸部分270的大直径部分270a的外圆周表面上。凸起280分别定位于凹部278中。如图6和7所示，凹部278和凸起280分别以它们之间的周向间隔相对于彼此布置，以提供棘爪支撑件262与行星齿轮架200之间的有限范围的相对旋转。在所示的实施例中，如图6中所示，凸起280分别具有随着曲柄轴14在向前旋转方向上旋转分别与凹部278的第一内表面278a (例如，内表面)周向接触的第一接触表面280a (例如，接触表面)，以使得将曲柄轴14在向前旋转方向上的向前旋转从行星齿轮单元66的行星齿轮架200经由棘爪支撑件262传送到换档机构32的输出部分68。另外，如图7所示，凸起280分别具有随着曲柄轴14在向后旋转方向上旋转分别与凹部278的第二内表面278b周向接触的第二接触表面280b，以使得将曲柄轴14在向前旋转方向上的向后旋转从行星齿轮单元66的行星齿轮架200经由棘爪支撑件262传送到换档机构32的输出部分68。每个凸起280的第一接触表面280a和第二接触表面280b面向相反的圆周方向，与此同时每个凹部278的第一内表面278a和第二内表面278b面向相反的圆周方向。
[0104]在所示的实施例中，棘爪支撑件262具有凹部278，而行星齿轮架200具有凸起280。然而，可替代地，棘爪支撑件262可具有在棘爪支撑件262的圆周方向上设置的多个凸起，而行星齿轮单元66的行星齿轮架200可具有位于凹部中的多个凹部。在这种情况下，这些凹部和凸起可分别以它们之间的周向间隔相对于彼此布置，以提供棘爪支撑件262与行星齿轮架200之间的有限范围的相对旋转。
[0105]如图3、4、6和7所示，接合棘爪264在释放位置与接合位置之间可动地安装在棘爪支撑件262上。接合棘爪264中的每一个具有接合端部264a和控制端部264b。当接合棘爪264位于接合位置时，接合棘爪264的接合端部264a与右杯状件132的接合齿260a接合，而当接合棘爪264位于释放位置时，接合棘爪264的接合端部264a与右杯状件132的接合齿260a脱开接合。接合棘爪264分别枢转地布置在棘爪支撑件262的第一环形部分272的棘爪接收开口 272a中。更特别地，接合棘爪264分别枢转地联接到多个枢轴销282。枢轴销282分别固定地联接到棘爪接收开口 272a中的棘爪支撑件262的第一环形部分272。
[0106]偏压构件266将接合棘爪264朝向接合位置偏压。偏压构件266基本上包括棘爪弹簧，所述棘爪弹簧操作地设置在接合棘爪264与棘爪支撑件262之间。
[0107]控制部分268设置在行星齿轮单元66的行星齿轮架200的外圆周表面上。随着曲柄轴14在向后旋转方向上旋转，控制部分268选择性地使得接合棘爪264与带齿部分260接合，以使得离合器机构38将曲柄轴14的向后旋转传送到换档机构32的输出部分68。特别地，如图6和7所示，控制部分268具有多个控制凸起284，所述多个控制凸起沿圆周布置在行星齿轮架200的轴向延伸部分270的小直径部分270b的外圆周表面上。尤其是，如图6所示，控制凸起284与接合棘爪264的控制端部264b接合，与此同时，行星齿轮架200响应于曲柄轴14的向前旋转而旋转。这将使接合棘爪264朝向释放位置移动，以使得阻止行星齿轮架200的旋转经由接合棘爪264而传送到输出部分68的右杯状件132。另一方面，如图7所示，控制凸缘284与接合棘爪264的控制端部264b脱开接合，与此同时，行星齿轮架200响应于曲柄轴14的向后旋转而旋转。这由于偏压构件266的偏压作用力而使接合棘爪264向后移动接合位置，从而使得行星齿轮架200的旋转经由接合棘爪264而被传送到输出部分68的右杯状件132。更特别地，如图7所示，行星齿轮架200的旋转经由行星齿轮架200的凸起280与棘爪支撑件262的凹部278之间的连接而传送到棘爪支撑件262，然后棘爪支撑件262的旋转经由接合棘爪264而传送到输出部分68的右杯状件132。
[0108]离合器机构38还包括保持构件286，所述保持构件操作地设置在支撑轴22与棘爪支撑件262之间。在接合棘爪264与输出部分68的右杯状件132接合之前，保持构件286保持棘爪支撑件262与支撑轴22之间的相对角度位置。如图4、10、11中所示，离合器机构38的保持构件286还包括滑动弹簧288，该滑动弹簧具有腿部分288a和环部分288b。腿部分288a不可旋转地联接到锥体142，该锥体紧固到换档机构32的支撑轴22。环部分288b从腿部分288a延伸出并且设置在离合器机构38的棘爪支撑件262的外圆周凹槽262a中。特别地，如图11中所示，当滑动弹簧288处于卸载状态时，环部分288b具有比棘爪支撑件262的外圆周凹槽262a的直径更小的直径。因此，如图10中所示，在环部分288b设置在棘爪支撑件262的外圆周凹槽262a中时，滑动弹簧288的环部分288b处于加载状态。尤其是，滑动弹簧288的腿部分288a设置在锥体142的接收孔142a中，以使得滑动弹簧288不可旋转地联接到支撑轴22。另一方面，在滑动弹簧288处于加载状态时，滑动弹簧288的环部分288b可滑动地设置在棘爪支撑件262的外圆周凹槽262a中。因此，在施加到棘爪支撑件262的旋转作用力小于滑动弹簧288的环部分288b与棘爪支撑件262的外圆周凹槽262a之间的保持作用力或者摩擦作用力时，棘爪支撑件262围绕支撑轴22的角度位置通过滑动弹簧288进行保持。另一方面，当施加到棘爪支撑件262的旋转作用力变得大于滑动弹簧288的环部分288b与棘爪支撑件262的外圆周凹槽262a之间的保持作用力或摩擦作用力时，棘爪支撑件262相对于支撑轴22旋转。
[0109]离合器机构38还包括单向离合器290。单向离合器290操作地设置在棘爪支撑件262与输出部分68的右杯状件132之间，用于将曲柄轴14的向前旋转传送到输出部分68。特别地，单向离合器290具有多个离合器棘爪292，所述多个离合器棘爪被枢转地支撑在棘爪支撑件262的离合器棘爪安装部分274a上。离合器棘爪292通过多个棘爪弹簧294而被径向向外偏压，用于接合形成在右杯状件132左侧的内圆周表面上的内圆周离合器齿296。离合器棘爪292将曲柄轴14的向前旋转传送到右杯状件132，由此传送到输出部分68。尤其是，如图6所示，控制凸起284与接合棘爪264的控制端部264b接合，与此同时行星齿轮架200响应于曲柄轴14的向前旋转而旋转。防止行星齿轮架200的旋转经由接合棘爪264传送到输出部分68的右杯状件132。然而，如图6所示，行星齿轮架200的这种旋转经由行星齿轮架200的凸起280与棘爪支撑件262的凹部278之间的连接而被传送到棘爪支撑件262，然后，棘爪支撑件262的旋转经由单向离合器290而被传送到输出部分68的右杯状件132。
[0110]在所示的实施例中，带齿部分260设置在换档机构32的输出部分68上，而棘爪支撑件262可动地附设到行星齿轮单元66的行星齿轮架200。然而，可替代地，带齿部分260可设置在行星齿轮单元66的行星齿轮架上，而棘爪支撑件262可动地附设到换档机构32的输出部分68。
[0111]通过这种驱动单元10，如图2所示，在向前旋转方向上由脚蹬作用力所产生的扭矩在下列传送路径中进行传送:曲柄臂101 —曲柄轴14 —第一旋转传送构件16 —第二旋转传送构件20 —第三旋转传送构件26 —换档主体32b —第一齿轮构件76 —第二齿轮构件78。另一方面，马达30的输出扭矩在下列路径进行传送:减速齿轮单元34—扭矩传送构件70 —单向离合器80 —第二齿轮构件78。第二齿轮构件78组合这两个扭矩，以将它们传送到前链轮28。因此，曲柄臂101的向前旋转在由马达30辅助之后被传送到前链轮28。在换档主体32b中，行星齿轮单元66通过多个动力传送路径而传送曲柄轴14的向前旋转。该切换操作用于选择动力传送路径中的一个，这例如在美国专利N0.6，607，465和N0.7，682，283中通常是公知的。因此，为了简洁起见，将省略详细的构造。
[0112]另一方面，对于这种驱动单元10，曲柄臂101的向后旋转也被传送到前链轮28，以使前链轮28在向后旋转方向上旋转。特别地，在向后旋转方向上由脚蹬作用力所产生的扭矩在下列传送通道中进行传送:曲柄臂101 —曲柄轴14 —第一旋转传送构件16 —第二旋转传送构件20 —第三旋转传送构件26 —换档主体32b —第一齿轮构件76 —第二齿轮构件78 —前链轮28。特别地，在换档主体32b中，当曲柄轴101的向后旋转被传送到换档主体32b的输入部分64时，无论选择哪个动力传送路径，离合器环242都与行星齿轮架200脱开接合。然后，输入部分64的旋转通过下列输送路径传送到输出部分68:输入部分64 —棘爪249 —第一环形齿轮202 —行星齿轮架200 —接合棘爪264 —右杯状件132 —输出部分68。因而，曲柄臂101的向后旋转被传送到前链轮28，以使前链轮28在向后旋转方向上旋转，从而操作后轮毂104的脚刹闸104a。
[0113]对于这种驱动单元10,换档主体32b包括保持构件286,所述保持构件保持支撑轴22与棘爪支撑件262之间的相对角度位置。如图6中所示，行星齿轮架200和棘爪支撑件262在顺时针方向上一起旋转，与此同时将接合棘爪264保持在释放位置处。响应于用于操作脚刹闸104a的曲柄臂101的向后旋转，行星齿轮架200开始在图6中的逆时针方向上旋转。如果棘爪支撑件262响应于曲柄臂101的向后旋转而开始与行星齿轮架200 —起在图6中的逆时针方向上旋转，则接合棘爪264并不与带齿部分接合，如图6中所示。然而，对于这种驱动单元10，保持构件286保持支撑轴22与棘爪支撑件262之间的相对角度位置，直到施加到棘爪支撑件262的旋转作用力变得大于保持构件286的滑动弹簧288与棘爪支撑件262之间的保持作用力或摩擦作用力。因此，保持构件286允许行星齿轮架200响应于曲柄臂101的向后旋转而相对于棘爪支撑件262相对地旋转，并且防止了棘爪支撑件262与行星齿轮架200 —起在逆时针方向上旋转，直到行星齿轮架200与棘爪支撑件262之间的位置关系从如图6中所示的位置关系过渡到如图7中所示的位置关系。因而，对于这种驱动单元10，离合器机构38的接合棘爪264可响应于曲柄臂101的向后旋转而适当地操作。
[0114]对于这种驱动单元10，换档主体32b包括滑动弹簧254，该滑动弹簧保持第一中心齿轮148和第二中心齿轮150的相对角度位置。当曲柄臂101在向前旋转方向上旋转时，单向离合器250接合第二环形齿轮204和输出部分68。此外，如果曲柄臂101的旋转被停止，则单向离合器250还接合第二环形齿轮204和输出部分68。在这种情况下，如果在单向离合器250响应于用于操作脚刹闸104a的曲柄臂101的向后旋转而脱开接合之前，接合棘爪264变得与输出部分68的右杯状件132的带齿部分260接合，则换档机构32可被锁定，这是因为离合器机构38和单向离合器250两者与输出部分68接合。然而，对于这种驱动单元10，滑动弹簧254保持第一中心齿轮148和第二中心齿轮150之间的相对角度位置，直到施加到第二中心齿轮150的旋转作用力变得大于滑动弹簧254与第二中心齿轮150之间的保持作用力或摩擦作用力。因而，响应于曲柄臂101的向后旋转，第二行星齿轮208被首先旋转，与此同时与第二行星齿轮208相哨合的第二中心齿轮150相对于第一中心齿轮148静止，该第一中心齿轮也使第二环形齿轮204旋转，用于与单向离合器250脱开接合。在单向离合器250脱开接合之后，接合棘爪264与输出部分68的右杯状件132的带齿部分260接合。因此，滑动弹簧254防止离合器机构38和单向离合器250两者响应于曲柄臂101的向后旋转而与输出部分68接合，这防止换档机构32被锁住。因而，脚刹闸104a可响应于曲柄轴101的向后旋转而适当地操作。
[0115]在所示的实施例中，第一旋转传送构件16、第二旋转传送构件20和第三旋转传送构件26可由选自齿轮、链轮和滑轮的组中的任何适当的部件形成。[0116]在所示的实施例中，轴承是球轴承或针状滚柱轴承。然而，根据公开内容，对于本领域技术人员来说是显而易见的是，可采用允许这些构件可旋转地安装的任何类型的轴承。例如，除了球轴承和针状滚柱轴承之外，其它类型的滚柱轴承以及衬套或者其它滑动类型的轴承也可应用到所示的实施例。
[0117]第二实施例
[0118]现在参照图12，现在将说明根据第二实施例的驱动单元310。
[0119]鉴于第一实施例和第二实施例之间的相似性，与第一实施例的部分相同的第二实施例的部分采用了与第一实施例的部分相同的附图标记。无论如何，为了简洁起见，将省略对基本上与第一实施例的部分相同的第二实施例的部分的描述。然而，根据本公开内容，对于本领域技术人员来说显而易见的是，对第一实施例的描述和说明也适合于第二实施例，除非在此论述和/或说明。
[0120]基本上，驱动单元310布置在曲柄臂101的附近(参见图1)。在所示的实施例中，如图12中所示，驱动单元310具有壳体312、曲柄轴314、第一旋转传送构件316、中间轴318、第二旋转传送构件320、支撑轴322、第二链324、第三旋转传送构件326和前链轮328(例如，链轮)。在所示的实施例中，曲柄轴314、中间轴318和支撑轴322布置为平行于彼此在间隔开的位置处延伸。如图12中所示，驱动单元310具有马达330、换档机构332、减速齿轮单元334、扭矩组合机构336和离合器机构338。因而，自行车驱动单元310包括马达330、曲柄轴314、扭矩组合机构336和离合器机构338。
[0121 ] 在所示的实施例中，除了微小改变之外，壳体312、曲柄轴314、第一旋转传送构件316、中间轴318、第二旋转传送构件320、支撑轴322、第二链324、第三旋转传送构件326、马达330、减速齿轮单元334、扭矩组合机构336基本上与根据第一实施例的壳体12、曲柄轴14、第一旋转传送构件16、中间轴18、第二旋转传送构件20、支撑轴22、第二链24、第三旋转传送构件26、马达30、减速齿轮单元34和扭矩组合机构36。因此，为了简洁起见，将省略对这些部件的详细描述。
[0122]在所示的实施例中，曲柄轴314绕着旋转轴线Xl (例如，第一旋转轴线)可旋转。马达330包括曲柄轴接收孔330a。曲柄轴314可旋转地设置在马达330的曲柄轴接收孔330a 中。
[0123]换档机构332布置在第三旋转传送构件326与扭矩组合机构336之间的动力传送通道上。换档机构332具有切换马达单元332a。换档机构332具有换档主体332b。在从安装在自行车车把上的切换器接收切换操作时，切换马达单元332a将换档主体332b的致动构件旋转到规定相位。切换马达单元332a与根据第一实施例的切换马达单元32a相同。因此，为了简洁起见，将省略详细说明。
[0124]换档主体332b是允许从多个(例如8个)齿轮比进行选择的传送单元。换档主体332b的构造基本上与传统公知的传送单元相同，诸例如在日本实用新型专利登记号3146138中公开的传送单元。因此，为了简洁起见，将省略详细说明。在所示的实施例中，换档机构332的换档主体332b包括支撑轴322、输入部分344、行星齿轮单元346和输出部分348。第三旋转传送构件326的旋转被传送到输入部分344、行星齿轮单元346和输出部分348。输入部分344、行星齿轮单元346和输出部分348分别被可旋转地支撑在支撑杆322上。特别地，输入部分344被可旋转地支撑在支撑轴322上并且操作地联接到曲柄轴314。第三旋转传送构件326固定地联接到输入部分344，以使得它们可一起旋转。行星齿轮单元346设置在输入部分344与输出部分348之间。行星齿轮单元346选择性地确立了多个(例如8个)齿轮比。输出部分348被可旋转地支撑在支撑轴322上并且操作地联接到扭矩组合机构336。在通过行星齿轮单元346改变旋转速度之后，输出部分348将旋转输出到扭矩组合机构336。
[0125]除了第一环形齿轮372d和第二环形齿轮374d联接到马达外壳356的轴向延伸部分的内圆周表面之外，减速齿轮单元334也与减速齿轮单元34相同。因此，为了简洁起见，将省略详细构造。
[0126]扭矩组合机构336操作地联接到马达330和曲柄轴314，以组合马达330和曲柄轴314的旋转输出。扭矩组合机构336具有:第一齿轮构件376，其固定地联接到换档机构332的输出部分348 ;第二齿轮构件378，其与第一齿轮构件376啮合；以及单向离合器380。扭矩组合机构336通过单向离合器380操作地连接到马达的转子358 (例如，旋转输出部分)，以接收马达330的旋转输出。
[0127]除了前链轮328可动地附设到第二齿轮构件378之外，第二齿轮构件378基本上与第二齿轮构件78相同。因此，为了简洁起见，将省略详细说明。如图12中所示，扭矩组合机构336的第二齿轮构件378具有链轮安装部分379，该链轮安装部分构造为操作地附设到前链轮328 (例如，链轮)，以使得随着曲柄轴314绕着旋转轴线Xl在向前旋转方向旋转，前链轮328绕着旋转轴线Xl (例如，链轮的第二旋转轴线)在向前旋转的方向(例如，第一方向)上旋转。
[0128]离合器机构338操作地设置在曲柄轴314与前链轮328之间。随着曲柄轴314绕着旋转轴线Xl在向后旋转方向上旋转，离合器机构338构造为使前链轮328绕着旋转轴线Xl (例如，第二旋转轴线)在向后旋转方向(例如，第二方向)上旋转。向后旋转方向反向于向前旋转方向。离合器机构338允许在向前旋转方向(例如，第一方向)上曲柄轴314与前链轮328之间的相对旋转。在所示的实施例中，离合器机构338在曲柄轴314与前链轮328之间被支撑在曲柄轴314上。然而，可替代地，离合器机构338还可在曲柄轴314与前链轮328之间被支撑在前链轮328或者扭矩组合机构336上。离合器机构338包括带齿部分360 (例如，内部带齿部分)、棘爪支撑362、多个接合棘爪364、多个偏压构件366。离合器机构338还包括控制部分368。
[0129]带齿部分360设置在前链轮328上。尤其是，带齿部分360设置在前链轮328的内圆周表面385a上。带齿部分360具有形成在前链轮328的内圆周表面385a上的多个接合齿360a。接合齿360a选择性地接合接合棘爪364，用于将曲柄轴314的向后旋转传送到前链轮328。
[0130]棘爪支撑件362固定地联接到曲柄轴314。棘爪支撑件362以传统方式在棘爪支撑件362的外圆周表面上枢转地支撑接合棘爪364。在所示的实施例中，带齿部分360布置在前链轮328上，而棘爪支撑件362固定地联接到曲柄轴314。然而，可替代地，带齿部分360可设置在曲柄轴314上，而棘爪支撑件362可固定地联接前链轮328。尤其是，带齿部分360可设置在曲柄轴314的外圆周表面上，而棘爪支撑件362可固定地联接到前链轮328的内圆周表面385a。此外，带齿部分360可设置在链轮安装部分379和曲柄轴314中的一个上，而棘爪支撑件362可固定地联接到链轮安装部分379和曲柄轴314中的另一个。尤其是，带齿部分360可设置在链轮安装部分379的内圆周表面385a和曲柄轴314的外圆周表面中的一个上，而棘爪支撑件362可固定地联接到链轮安装部分379的内圆周表面385a和曲柄轴314的外圆周表面中的另一个。
[0131]如图13A-13M中所示，接合棘爪364在释放位置与接合位置之间可动地安装到棘爪支撑件362。接合棘爪364中的每一个具有接合端部364a和枢轴端部364b。当接合棘爪364位于接合位置处时，接合棘爪364的接合端部364a与前链轮328的接合齿360a接合，而当接合棘爪364朝向释放位置移动时，接合棘爪364的接合端部364a与前链轮328的接合齿360a脱开接合。接合棘爪364枢转地联接到棘爪支撑件364，以使得接合棘爪364以传统方式绕着枢轴端部364b上的枢轴轴线枢转。
[0132]偏压构件366分别将接合棘爪364朝向接合位置偏压。偏压构件366基本上包括棘爪弹簧，所述棘爪弹簧操作地设置在接合棘爪364与棘爪支撑件362之间。
[0133]控制部分368设置在扭转结合机构336的链轮安装部分379 (例如，输出构件)的内圆周表面379a上。随着曲柄轴314在向后旋转方向上旋转，控制部分368选择性地使得接合棘爪364与带齿部分360接合，以使得离合器机构338将曲柄轴314的旋转传送到前链轮328。另一方面，随着曲柄轴在向前旋转方向上旋转，控制部分368与带齿部分360对准，以使得随着曲柄轴314在向前旋转方向上旋转，接合棘爪364在控制部分368与带齿部分360上滑动。更特别地，如图13A到13M中所示，控制部分368具有多个凸块391，所述多个凸块沿圆周布置在链轮安装部分379的内圆周表面379a上。凸块391中的每一个具有倾斜表面391a。倾斜表面391a比每个与接合棘爪364接合的接合齿360a的接合表面360b更平坦。此外，凸块391在圆周方向上具有圆周宽度，该圆周宽度比接合齿360a的圆周宽度大。
[0134]在所示的实施例中，前链轮328具有环形部分383，该环形部分具有形成在外圆周部分上的链轮齿以及一体形成在环形部分383的内圆周部分上的圆筒形部分385。前链轮328可动地附设到链轮安装部分379的内圆周表面379a。前链轮328绕着曲柄轴314的旋转轴线Xl旋转。因此，曲柄轴314的旋转轴线(例如，第一旋转轴线)以及前链轮328的旋转轴线(例如，第二旋转轴线)彼此重合。然而，当然，根据本公开内容，对于本领域技术人员来说显而易见的是，前链轮328和曲柄轴314可相对于彼此布置成使得前链轮328和曲柄轴314的旋转轴线相对于彼此偏离。前链轮328具有接合齿360a，所述接合齿360a处于圆筒形部分385的内圆周表面385a上。
[0135]此外，如图13A到13M中所示，前链轮328具有多个凸起389。尤其是，凸起389沿圆周布置在圆筒形部分385的外圆周表面385b上。扭矩组合机构336的链轮安装部分379具有多个凹部387。尤其是，凹部387沿圆周布置在链轮安装部分379的内圆周表面379a上。凹部387和凸起389分别以它们之间的圆周间隔相对于彼此布置，以提供扭矩组合机构336的链轮安装部分379与前链轮328之间的有限范围的相对旋转。在所示的实施例中，如图13B到13E以及图13H到13K中所示，凹部387分别具有随着曲柄轴314在向前旋转方向上旋转分别与凸起389的第一接触表面389a接合的第一内表面387，从而曲柄轴314在向前旋转方向上的旋转从扭矩组合机构336的链轮安装部分379传送到前链轮328。此夕卜，如图13A和13G中所示，凹部387分别具有在曲柄轴314静止时分别周向接触凸起389的第二接触表面389b的第二内表面387b。尤其是，如图13A和13G中所示，前链轮328在顺时针方向上通过偏压或复位弹簧393而相对于链轮安装部分379被周向地偏压。另外，在曲柄轴314静止时，前链轮328相对于链轮安装部分379被周向地偏压，使得前链轮328的每个接合齿360a的接合表面360b在曲柄轴314的向前旋转方向上相对于链轮安装部分379的相应一个凸块的倾斜表面391a设置。
[0136]在所示的实施例中，扭矩组合机构336的链轮安装部分379具有凹部387，而前链轮328具有凸起389。然而，可替代地，扭矩组合机构336的链轮安装部分379可具有多个凸起，而前链轮328可具有多个凹部。在这种情况下，凹部和凸起分别以它们之间的周向间隔相对于彼此布置，以提供扭矩组合机构336的链轮安装部分379与前链轮328之间的有限范围的相对旋转。
[0137]对于这种驱动单元310，如图12中所示，在向前旋转方向上由脚蹬作用力所产生的扭矩在下列传送通道中进行传送:曲柄臂101 —曲柄轴314 —第一旋转传送构件316 —第二旋转传送构件320 —第三旋转传送构件326 —换档主体332b —第一齿轮构件376 —第二齿轮构件378。另一方面，马达330的输出扭矩在下列路径中进行传送:减速齿轮单元334 —扭转传送构件370 —单向离合器380 —第二齿轮构件378。第二齿轮构件378组合这两个扭矩，以将它们传送到前链轮328。
[0138]特别地，如图13A和13G中所示，当曲柄轴314静止时，前链轮328相对于链轮安装部分379被周向地偏压，以使得凹部387的第二内表面387b分别与凸起389的第二接触表面389b周向接触。此外，当曲柄轴314静止时，前链轮328的每个接合齿360a的接合表面360b在曲柄轴314的向前旋转方向上相对于链轮安装部分379的相应一个凸块391的倾斜表面391设置。
[0139]如图13B到13E和图13H到13K中所示，当曲柄轴314在向前旋转方向上被旋转时，第二齿轮构件378在顺时针方向上相对于前链轮328旋转，直到凹部387的第一内表面387a分别与凸起389的第一接触表面389a周向接触。当凹部387的第一内表面387a分别与凸起389的第一接触表面389a周向接触时，第二齿轮构件378的旋转被传送到前链轮328，这在向前旋转方向上使第二齿轮构件378和前链轮328 —起旋转。控制部分368的凸块391和带齿部分360的接合齿360a相对于彼此布置，以使得控制部分368的凸块391与带齿部分360的接合齿360a轴向对准，与此同时凹部387的第一内表面387a分别与凸起389的第一接触表面389a周向接触。因此，如图13H到13K中所示，随着曲柄轴314在向前旋转方向上旋转，接合棘爪364当在接合位置与释放位置之间枢转时在控制部分368的凸块391上滑动，这防止了接合棘爪364与带齿部分360的接合齿360a接合。特别地，在第二齿轮构件378相对于曲柄轴314的速度比大于由选择换档机构332的齿轮比所导致的速度比时，第二齿轮构件378的向前旋转速度比曲柄轴314向前旋转速度快。在这种情况下，接合棘爪364按照如图13H、131、13J和13K中所示的次序在向后旋转方向上在控制部分368的凸块391上相对滑动。另一方面，，在第二齿轮构件378相对于曲柄轴314的速度比小于由选择换档机构332的齿轮比所导致的速度比时第二齿轮构件378的向前旋转速度比曲柄轴的旋转速度慢。在这种情况下，接合棘爪364在向前旋转方向上按照如图13K、13J、13I和13H中所示的次序在控制部分368的凸块391上相对滑动。因此，离合器机构338允许在向前旋转方向上曲柄轴314与前链轮328之间的相对旋转。
[0140]另一方面，对于这种驱动单元10，曲柄臂101的向后旋转也被传送到前链轮328，以使前链轮328在向后旋转方向上旋转。特别地，在向后旋转方向上由脚蹬作用力所产生的扭矩在下列传送通道中进行传送:曲柄臂101 —曲柄轴314 —离合器机构338 —前链轮328。曲柄臂101的向后旋转并没有通过设置在换档机构332中的单向离合器的操作而经由换档机构332传送到第二齿轮构件378。
[0141]如图13F、13L和13M中所示，当曲柄轴314被停止时，前链轮328相对于链轮安装部分379在顺时针方向上通过复位弹簧393的偏压作用力而被旋转。通过这种偏压作用力，前链轮328相对于链轮安装部分379旋转，从而使得凹部387的第二内表面387b分别周向接触凸起389的第二接触表面389b。当凹部387的第二内表面387b分别周向接触凸起389的第二接触表面389b时，前链轮328的每个接合齿360a的接合表面360b在曲柄轴314的向前旋转方向上相对于链轮安装部分379的相应一个凸块391的倾斜表面391a布置。因而，当曲柄轴314在向后旋转方向上旋转时，接合棘爪364的接合端部364a与前链轮328的接合齿360a的接合表面360b接合，这在向后旋转方向上使前链轮328和链轮安装部分379 —起旋转。因此，曲柄臂101的向后旋转被传送到前链轮328，以使前链轮328在向后旋转方向上旋转，从而操作后轮毂104的脚刹闸104a。
[0142]第三实施例
[0143]现在参照图14，现在来解释根据第三实施例的驱动单元410。
[0144]鉴于与第一实施例和第三实施例的相似性，与第一实施例的部分相同的第三实施例的部分将采用与第一实施例的部分相同的附图标记。无论如何，为了简洁起见，将省略对基本上与第一实施例的部分相同的第三实施例的部分的描述。然而，根据本公开内容，对于本领域技术人员来说显而易见的是，第一实施例的描述和说明也适合于第三实施例，除非在此另有描述和/或说明。
[0145]基本上，驱动单元410布置在曲柄臂101的附近(参见图1)。在所示的实施例中，如图14中所示,驱动单元410具有壳体412、曲柄轴414、第一旋转传送构件416、中间轴418、第二旋转传送构件420、第三旋转传送构件426和前链轮428 (例如，链轮)。如图14中所示，驱动单元410具有马达430、扭矩组合机构436和离合器机构438。因而，自行车驱动单元410包括马达430、曲柄轴414、扭矩组合机构436和离合器机构438。
[0146]在所示的实施例中，曲柄轴414和前链轮428与根据第二实施例的曲柄轴314和前链轮328相同。因此，为了简洁起见，将省略详细构造。此外，离合器机构438与根据第二实施例的离合器机构338相同，只是对应于设置在链轮安装部分379上的离合器机构338的部分的离合器机构438的部分设置在链轮安装部分479上，该链轮安装部分479固定地联接到扭矩组合机构436的轴向延伸套筒444。然而，根据本公开内容，对于本领域技术人员来说显而易见的是，根据第二实施例的离合器机构338可应用于根据第三实施例的驱动单元410。因此，为了简洁起见，将省略详细构造。
[0147]壳体412主要容纳第一旋转传送构件416、中间轴418、第二旋转传送构件420、第三旋转传送构件426、马达430和扭矩组合机构436。壳体412通过一对轴承以传统方式可旋转地支撑曲柄轴414。曲柄轴414延伸穿过该壳体412。
[0148]曲柄轴414绕着旋转轴线Xl(例如，第一旋转轴线)可旋转。第一旋转传送构件416具有固定地联接到曲柄轴414的第一齿轮416a。中间轴418通过一对轴承被可旋转地支撑在壳体412内部。第二旋转传送构件420具有大的齿轮420a和小的齿轮420b。第三旋转传送构件426具有第三齿轮426a。前链轮428 (例如，链轮)与根据第二实施例的前链轮328相同。前链轮428绕着曲柄轴414的旋转轴线Xl旋转。因而，曲柄轴414的旋转轴线(例如，第一旋转轴线)和前链轮428的旋转轴线(例如，第二旋转轴线)彼此重合。
[0149]在所示的实施例中，马达430是内转子型马达。马达430具有转子430a和定子430b。因为马达430具有传统的构造，为了简洁起见，将省略详细说明。定子430b固定地联接到壳体412的内侧表面。转子430a固定地联接到马达430的驱动轴430c。驱动轴430c通过一对轴承相对于壳体被可旋转地支撑。
[0150]第三旋转传送构件426的第三齿轮426a固定地联接到马达430的驱动轴430c的远端部。第三齿轮426a还与第二旋转传送构件420的大的齿轮420a啮合。大的齿轮420a经由单向离合器440可旋转地联接到中间轴418。单向离合器440仅仅将用于前链轮428向前旋转的马达430的旋转输出传送到中间轴418。小的齿轮420b固定地联接到中间轴418。
[0151]扭矩组合机构436操作地联接到马达430和曲柄轴414，以组合马达430的旋转输出和曲柄轴414的旋转输出。扭矩组合机构436具有外壳部分442和轴向延伸套筒444。扭矩组合机构436通过轴承被可旋转地支撑在曲柄轴414上。外壳部分442在外壳部分442的外圆周表面上具有外部齿轮446。外部齿轮446与第二旋转传送构件420的小的齿轮420b卩齿合。外壳部分442经由单向离合器448可旋转地联接到第一旋转传送构件416。尤其是，单向离合器448设置在外壳部分442的内圆周表面与第一旋转传送构件416的第一齿轮416a之间。单向离合器448仅仅将曲柄轴414的向前旋转传送到扭矩组合机构436的外壳部分442。因而，扭矩组合机构436组合传送到外壳部分442的外部齿轮446的马达430的旋转输出和从第一齿轮416a经由单向离合器448传送的曲柄轴414的旋转输出。轴向延伸套筒444具有扭矩传感器450，该扭矩传感器450具有分别沿径向面向彼此的一对磁偏转元件450a和一对螺线管450b。通过扭矩传感器450所检测的扭矩用来控制马达430的旋转输出。当然，根据本公开内容，对于本领域技术人员显而易见的是，扭矩传感器450可以是其它类型的扭矩传感器。
[0152]链轮安装部分479被构造为操作地附设到前链轮428 (例如，链轮)，以使得随着曲柄轴414在向前旋转方向上绕着旋转轴线Xl旋转，前链轮428在向前旋转方向(例如，第一方向)上绕着旋转轴线Xl (例如，链轮的第二旋转轴线)旋转。链轮安装部分479固定地联接到轴向延伸套筒444的远端部，以使得链轮安装部分479与扭矩组合机构436 —起旋转。链轮安装部分479与根据第二实施例的链轮安装部分379相同。因此，为了简洁起见，将省略详细构造。
[0153]离合器机构438操作地设置在曲柄轴414与前链轮428之间。离合器机构438被构造为随着曲柄轴414在向后旋转方向上绕着旋转轴线Xl旋转，使前链轮428在向后旋转方向上(例如，第二方向)绕着旋转轴线Xl (例如，第二旋转轴线)旋转。向后旋转方向反向于向前旋转方向。
[0154]对于这种驱动单元410，在向前旋转方向上由脚蹬作用力所产生的扭矩在下列传送通道中进行传送:曲柄臂101 —曲柄轴414 —第一旋转传送构件416 —单向离合器448 —扭矩组合机构436。另一方面，马达430的输出转矩在以下路径中进行传送:第三旋转传送构件426 —第二旋转传送构件420 —扭矩组合机构436。扭矩组合机构436结合这两个扭矩，以经由链轮安装部分479将它们传送到前链轮428。因而，曲柄臂101的向前旋转在由马达430辅助之后被传送到前链轮428。从链轮安装部分479到前链轮428的扭矩传送与根据第二实施例的从链轮安装部分379到前链轮328的扭矩传送相同。因此，为了简洁起见，将省略详细说明。
[0155]另一方面，对于这种驱动单元410，曲柄臂101的向后旋转也被传送到前链轮428，以使前链轮428在向后旋转方向上旋转。特别地，在向后旋转方向上由脚蹬作用力所产生的扭矩在下列传送通道中进行传送:曲柄臂101 —曲柄轴414 —离合器机构438 —前链轮428。曲柄臂101的向后旋转没有通过操作单向离合器448经由第一旋转传送构件416传送到扭矩组合机构436的外壳部分442。从离合器机构438到前链轮428的扭矩传送与根据第二实施例的从离合器机构338到前链轮328的扭矩传送相同。因此，为了简洁起见，将省略详细说明。
[0156]第四实施例
[0157]现在参照图15，现在将解释根据第四实施例的驱动单元510。
[0158]鉴于与第一实施例和第四实施例之间的类似性，与第一实施例的部分相同的第四实施例的部分将采取与第一实施例的部分相同的附图标记。无论如何，为了简洁起见，可以省略对基本上与第一实施例的部分相同的第四实施例的部分的描述。然而，根据本公开内容，对于本领域技术人员来说显而易见的是，第一实施例的描述和说明也适合于第四实施例，除非在此另有描述和/或说明。
[0159]如图2中所示，根据第一实施例的驱动单元10包括换档机构32和离合器机构38，该离合器机构将由曲柄轴14的向前部旋转所导致的输入部分64的旋转传送到输出部分68，以使得前链轮28在向前旋转方向上旋转。换档机构32和离合器机构38还将由曲柄轴14的向后旋转所导致的输入部分64的旋转传送到输出部分68，以使得前链轮在向后旋转方向上旋转。根据本申请的驱动单元可包括任何种类的换档机构以及具有上述特征的离合器机构。例如，如图15所示，根据第四实施例的驱动单元510具有换档机构532和离合器机构538。换档机构532和离合器机构538基本上与在欧洲专利N0.EP1700780B1中所公开的内部安装的轮毂传动装置，只是换档机构532和离合器机构538安装在驱动单元510中。驱动单元510与图2中所示的驱动单元10相同，只是驱动单元510具有代替了换档机构32和离合器机构38的换档机构532和离合器机构538。因而，为了简洁起见，将省略对换档机构532、离合器机构538和驱动单兀510的详细描述。换档机构532和离合器机构538选择性地确立了用于前链轮28的向前旋转的三个齿轮比，以及用于前链轮28的后部旋转的一个齿轮比。
[0160]换档机构532主要包括支撑轴522、输入部分564、行星齿轮单元566和输出部分568。第三旋转传送构件26的旋转(参见图2)被传送到输入部分564、行星齿轮单元566和输出部分568。输入部分564、行星齿轮单元566和输出部分568分别被可旋转地支撑在支撑轴522上。
[0161]特别地，输入部分564被可旋转地支撑在支撑轴522并且操作地联接到曲柄轴14(参见图2)。第三旋转传送构件26的第二链轮26a(参见图2)固定地联接到输入部分564，以使得它们可以一起旋转。行星齿轮单元566设置在输入部分564与输出部分568之间。行星齿轮单元566选择性地确立了多个(例如三个)齿轮比。行星齿轮单元566在输入部分564与输出部分568之间传送动力。输出部分568被可旋转地支撑在支撑轴522上并且操作地联接到扭矩组合机构36 (参见图2)。输出部分568在通过行星齿轮单元566改变旋转速度之后，将旋转输出到扭矩组合机构36 (参见图2)。扭矩组合机构36的第一齿轮构件76 (参见图2)联接到输出部分568。
[0162]换档机构532还具有滚柱闸577，其自身通常称为脚刹闸单元。当曲柄轴14在向后旋转方向上旋转时，向后旋转动力被传送到行星齿轮单元566，并且使得滚柱闸577向后旋转。
[0163]驱动单元510还具有操作地设置在曲柄轴14与前链轮28 (参见图2)之间的离合器机构538。离合器机构538构造为随着曲柄轴14在向后旋转方向上旋转，使前链轮28在向后旋转方向上旋转。离合器机构538被支撑到换档机构532的支撑轴522，以使得离合器机构538操作地设置在行星齿轮单元566的行星齿轮架566a与换档机构532的输出部分568之间。特别地，如图15中所示，闸杯580承载滚柱闸577、内部活动齿轮582、外部活动齿轮584和处于内部活动齿轮582与外部活动齿轮584之间的单向离合器586，这形成了离合器机构538。外部活动齿轮584固定地联接到壳体12(参见图2)。单向离合器586被构造为将向后旋转作用力从闸杯580传送到外部活动齿轮584。结果，滚柱闸577将向后旋转动力传送到输出部分568，以使得前链轮28在向后旋转方向上旋转。
[0164]在所示的实施例，换档机构32和532分别具有八个和三个变速单元。然而，它们可由两个、五个、七个、九个或十一个变速单元。
[0165]在理解本发明的范围时，在此使用的术语“被联接”或者“联接”包括:其中元件通过将该元件直接附连到其它元件而直接固定到另一元件的构造；其中元件通过将该元件附到依次附到其它元件的一个或多个中间元件而间接地固定到其它元件的构造；以及其中一个元件与另一元件成一体(即，一个元件实际上是另一元件的一部分)的构造。该定义适用于具有类似含义的术语，例如“联结”、“连接”、“附设”、“安装”、“粘合”、“固定”以及它们的衍生词。
[0166]在理解本发明的范围方面时，在此使用的术语“包括”及其衍生词为开放性限定术语，其指出存在所列举的特征、元件、部件、组、整体和/或步骤，但是并不排除存在其它未列举的特征、元件、部件、组、整体和/或步骤。前述事项同样也适用于具有类似含义的词语，例如术语“包含”、“具有”以及它们的衍生词。
[0167]同样将知晓的是，尽管在此可以使用术语“第一”和“第二”来描述各种部件，这些部件不应受这些术语限制。这些术语仅仅是用来将一个部件与另一个部件区分开。因此，例如，在没有脱离本发明的教导的情况下，上面所论述的第一元件可被定义为第二元件，反之亦然。同样，术语“部件”、“部分”、“部”、“构件”或“元件”在其单数使用时，可具有单个部分或多个部分的双重含义。最后，在此使用的程度术语，例如“基本上”、“大约”和“约”表示修正术语的使得最终结果没有显著变化的合理偏差量。
[0168]虽然仅仅选择了所选的实施例对本发明进行说明，但是根据本公开内容对于本领域技术人员来说明显的是，在没有脱离如所附权利要求所限定的本发明的范围的情况下在此可进行各种改变和修改。例如，各种部件的尺寸、形状、位置或者取向可根据需要和/或期望而进行改变，只要它们并不显著改变它们的预定作用。所示的彼此直接连接或者接触的元件可以使得中间结构设置在它们之间，除非另有特别说明。一个元件的功能可通过两个元件实现，反之亦然，除非另有特定说明。一个实施例的结构和功能可以在另一个实施例中采用。对于全部优点来说，并不必须同时存在于一个特定实施例中。对于相对于现有技术独特的每个特征单独地或与其它特征相组合还应被认为是 申请人:对进一步发明的单独描述，其包括由所述一个或多个特征所体现的结构原理和/或功能原理。因而，对根据本发明的实施例的上述描述仅仅用于进行说明，而并不是用于限制由所附权利要求及其等同方案所限定的发明。
【权利要求】
1.一种自行车驱动单元，所述自行车驱动单元包括: 马达； 曲柄轴，所述曲柄轴绕着第一旋转轴线能够旋转； 扭矩组合机构，所述扭矩组合机构操作地联接到马达和曲柄轴，以组合马达的旋转输出和曲柄轴的旋转输出，扭矩组合机构具有链轮安装部分，所述链轮安装部分构造为操作地附设到链轮，以使得随着曲柄轴在第一方向上绕着第一旋转轴线旋转，链轮在第一方向上绕着链轮的第二旋转轴线旋转；以及 离合器机构，所述离合器机构操作地设置在曲柄轴与链轮之间，离合器机构被构造为随着曲柄轴在第二方向上绕着第一旋转轴线旋转，使链轮在第二方向上绕着第二旋转轴线旋转，第二方向反向于第一方向。
2.如权利要求1所述的自行车驱动单元，其中 第一旋转轴线和第二旋转轴线彼此重合。
3.如权利要求1所述的自行车驱动单元，其中 离合器机构允许在第一方向上曲柄轴与链轮之间的相对旋转。
4.如权利要求1所述的自行车驱动单元，还包括 换档机构，所述换档机构包括: 支撑轴， 输入部分，所述输入部分被能旋转地支撑在支撑轴上，并且操作地联接到曲柄轴， 输出部分，所述输出部分被能旋转地支撑在支撑轴上，并且操作地联接到扭矩组合机构，以及 行星齿轮单元，所述行星齿轮单元设置在输入部分与输出部分之间。
5.如权利要求4所述的自行车驱动单元，其中 离合器机构被支撑到换档机构的支撑轴，以使得离合器机构操作地设置在行星齿轮单元的行星齿轮架与换档机构的输出部分之间。
6.如权利要求5所述的自行车驱动单元，其中 离合器机构包括: 带齿部分，所述带齿部分布置在换档机构的输出部分和行星齿轮单元的行星齿轮架中的一个上， 棘爪支撑件，所述棘爪支撑件能运动地附设到换档机构的输出部分和行星齿轮单元的行星齿轮架中的另一个， 接合棘爪，所述接合棘爪在释放位置与接合位置之间能运动地安装到棘爪支撑件，以及 偏压构件，所述偏压构件将接合棘爪朝向接合位置偏压。
7.如权利要求5所述的自行车驱动单元，其中 离合器机构包括: 内部带齿部分，所述内部带齿部分布置在换档机构的输出部分的内圆周表面上， 棘爪支撑件，所述棘爪支撑件能运动地附设到行星齿轮单元的行星齿轮架， 接合棘爪，所述接合棘爪在释放位置与接合位置之间能运动地安装到棘爪支撑件， 偏压构件，所述偏压构件将接合棘爪朝向接合位置偏压，以及控制部分，所述控制部分设置在行星齿轮单元的行星齿轮架的外圆周表面上，所述控制部分随着曲柄轴在第二方向上旋转而选择性地使得接合棘爪与内部带齿部分接合，以使得离合器机构将曲柄轴的旋转传送到换档机构的输出部分。
8.如权利要求6所述的自行车驱动单元，其中 棘爪支撑件具有在棘爪支撑件的圆周方向上设置的凹部和凸起中的一种，以及 行星齿轮单元的行星齿轮架具有在行星齿轮架的的圆周方向上设置的凹部和凸起中的另一种， 所述凹部和凸起通过它们之间的周向间隔而相对于彼此布置，以提供棘爪支撑件与行星齿轮架之间的有限范围的相对旋转。
9.如权利要求8所述的自行车驱动单元，其中 凸起具有接触表面，该接触表面随着曲柄轴在第一方向上旋转而与凹部的内表面周向接触，从而将曲柄 轴在第一方向上的旋转从行星齿轮单元的行星齿轮架传送到换档机构的输出部分。
10.如权利要求6所述的自行车驱动单元，其中 离合器机构还包括保持构件，所述保持构件操作地设置在支撑轴与棘爪支撑件之间，在接合棘爪与输出部分接合之前，保持构件保持棘爪支撑件与支撑轴之间的相对角度位置。
11.如权利要求10所述的自行车驱动单元，其中 离合器机构的保持构件还包括滑动弹簧，所述滑动弹簧具有腿部分和环部分，所述腿部分不可旋转地联接到换档机构的支撑轴，环部分从腿部分延伸出并且设置在离合器机构的棘爪支撑件的外圆周凹槽中。
12.如权利要求4所述的自行车驱动单元，其中 行星齿轮单元包括通过滑动弹簧操作地连接的第一中心齿轮和第二中心齿轮。
13.如权利要求12所述的自行车驱动单元，其中 滑动弹簧具有腿部分和环部分，腿部分设置在第一中心齿轮的接收孔中，环部分从腿部分延伸出并且设置在第二中心齿轮的内圆周凹槽中。
14.如权利要求1所述的自行车驱动单元，其中 离合器机构被支撑在曲柄轴、链轮以及位于曲柄轴与链轮之间的扭矩组合机构中的一个上。
15.如权利要求14所述的自行车驱动单元，还包括 换档机构，所述换档机构包括: 支撑轴， 输入部分，所述输入部分被能旋转地支撑在支撑轴上，并且操作地联接到曲柄轴， 输出部分，所述输出部分被能旋转地支撑在支撑轴上，并且操作地联接到扭矩组合机构，以及 行星齿轮单元，所述行星齿轮单元设置在输入部分与输出部分之间。
16.如权利要求14所述的自行车驱动单元，其中 离合器机构包括: 带齿部分，所述带齿部分设置在曲柄轴和链轮安装部分中的一个上，棘爪支撑件，所述棘爪支撑件固定地联接到曲柄轴和链轮安装部分中的另一个， 接合棘爪，所述接合棘爪在释放位置与接合位置之间能运动地安装到棘爪支撑件，以及 偏压构件，所述偏压构件将接合棘爪朝向接合位置偏压。
17.如权利要求14所述的自行车驱动单元，其中 离合器机构包括: 带齿部分，所述带齿部分布置在链轮和曲柄轴中的一个上， 棘爪支撑件，所述棘爪支撑件固定地联接到链轮和曲柄轴中的另一个， 接合棘爪，所述接合棘爪在释放位置与接合位置之间能运动地安装到棘爪支撑件，以及 偏压构件，所述偏压构件将 接合棘爪朝向接合位置偏压。
18.如权利要求14所述的自行车驱动单元，其中 离合器机构包括: 内部带齿部分，所述内部带齿部分设置在链轮的内圆周表面上， 棘爪支撑件，所述棘爪支撑件固定地联接到曲柄轴， 接合棘爪，所述接合棘爪在释放位置与接合位置之间能运动地固定到棘爪支撑件， 偏压构件，所述偏压构件将接合棘爪朝向接合位置偏压，以及控制部分，所述控制部分设置在扭矩组合机构的输出构件的内圆周表面上，控制部分随着曲柄轴在第二方向上旋转而选择性地使得接合棘爪与内部带齿部分接合，以使得离合器机构将曲柄轴的旋转传送到链轮。
19.如权利要求18所述的自行车驱动单元，其中 控制部分随着曲柄轴在第一方向上旋转而与内部带齿部分对准，以使得接合棘爪随着曲柄轴在第一方向上旋转而在控制部分和内部带齿部分上滑动。
20.如权利要求14所述的自行车驱动单元，其中 扭矩组合机构的链轮安装部分具有凹部和凸起中的一种，并且 链轮具有凹部和凸起中的另一种， 所述凹部和凸起以它们之间的周向间隔而相对于彼此布置，从而提供扭矩组合机构的链轮安装部分与链轮之间有限范围的相对旋转。
21.如权利要求20所述的自行车驱动单元，其中 凹部具有内表面，所述内表面随着曲柄轴在第一方向上旋转而周向接触凸起的接触表面，从而将曲柄轴在第一方向上的旋转从扭矩组合机构的链轮安装部分传送到链轮。
22.如权利要求1所述的自行车驱动单元，其中 马达包括曲柄轴接收孔，以及 曲柄轴能旋转地设置在马达的曲柄轴接收孔中。
23.如权利要求1所述的自行车驱动单元，其中 扭矩组合机构通过单向离合器而操作地连接到马达的旋转输出部分，以接收马达的旋转输出。
【文档编号】B62M6/55GK103979062SQ201310365306
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2013年8月21日 优先权日:2013年2月7日
【发明者】樋野哲也, 正下昭彦, 伊藤实 申请人:株式会社岛野
【专利摘要】一种自行车驱动单元，所述自行车驱动单元包括：马达、曲柄轴和扭矩组合机构。曲柄轴绕着第一旋转轴线可旋转。扭矩组合机构操作地联接到马达和曲柄轴。扭矩组合机构具有链轮安装部分，该链轮安装部分构造为操作地附设到链轮，以使得随着曲柄轴在第一方向上绕着第一旋转轴线旋转，链轮在第一方向上绕着链轮的第二旋转轴线旋转。离合器机构操作地设置在曲柄轴与链轮之间。离合器机构构造为随着曲柄轴在第二方向上绕着第一旋转轴线旋转，使链轮在第二方向上绕着第二旋转轴线旋转。第二方向反向于第一方向。
【专利说明】自行车驱动单元
【技术领域】
[0001]本发明总体涉及一种自行车驱动单元。特别地，本发明涉及一种用于电助力自行车的驱动单元。
【背景技术】
[0002]布置在自行车上的脚刹闸通常是已知的(例如，参见欧洲专利申请公开N0.2 380806A2 (专利引文I)和日本专利N0.4959858 (专利引文2))。通常，自行车的曲柄臂和前部齿轮彼此不可旋转地联接。脚刹闸设置在自行车后轮毂上，并且操作地联接到前部齿轮。因此，当自行车曲柄臂在向后旋转方向上旋转时，操作脚刹闸。
[0003]另一方面，通常已知的是，电助力自行车使用马达输出作为辅助动力(例如，参见日本专利申请公开特许公报N0.H08-310478 (专利引文3))。在电助力自行车中，在由脚蹬输入的脚蹬作用力被传送并且所传送的驱动力与来自马达的驱动力相组合之后，组合的驱动力被传送到后车轮，从而导致后车轮旋转。
【发明内容】
[0004]已经发现的是，脚刹闸只是不能应用到电助力自行车。特别地，专利引文3公开了一种布置在曲柄臂与前部齿轮之间的单向离合器。单向离合器防止曲柄臂响应于马达旋转的旋转。然而，已经发现的是，当曲柄臂在向后旋转方向上旋转时，前部齿轮并不旋转。因而，即使将脚刹闸应用到电助力自行车，也不能操作脚刹闸。
[0005]一个方面用来提供一种可与自行车脚刹闸一起使用的自行车驱动单元。
[0006]根据第一方面，自行车驱动单元包括马达、曲柄轴、扭矩组合机构和离合器机构。曲柄轴绕着第一旋转轴线可旋转。扭矩组合机构操作地联接到马达和曲柄轴，以组合马达的旋转输出和曲柄轴的旋转输出。扭矩组合机构具有链轮安装部分，所述链轮安装部分构造为操作地附设到链轮，以使得随着曲柄轴在第一方向上绕着第一旋转轴线旋转，链轮在第一方向上绕着链轮的第二旋转轴线旋转。离合器机构操作地设置在曲柄轴与链轮之间。离合器机构被构造为随着曲柄轴在第二方向上绕着第一旋转轴线旋转，使链轮在第二方向上绕着第二旋转轴线旋转。第二方向反向于第一方向。
[0007]根据第二方面，对于根据第一方面的自行车驱动单元，第一旋转轴线和第二旋转轴线彼此重合。
[0008]根据第三方面，对于根据第一方面的自行车驱动单元，离合器机构允许在第一方向上曲柄轴与链轮之间的相对旋转。
[0009]根据第四方面，根据第一方面的自行车驱动单元还包括换档机构。换档机构包括支撑轴、输入部分、输出部分和行星齿轮单元。输入部分被可旋转地支撑在支撑轴，并且操作地联接到曲柄轴。输出部分被可旋转地支撑在支撑轴上，并且操作地联接到扭矩组合机构。行星齿轮单兀设置在输入部分与输出部分之间。
[0010]根据第五方面，对于根据第四实施例的自行车驱动单元，离合器机构被支撑到换档机构的支撑轴，以使得离合器机构操作地设置在行星齿轮单元的行星齿轮架与换档机构的输出部分之间。
[0011]根据第六方面，对于根据第五方面的自行车驱动单元，离合器机构包括带齿部分、棘爪支撑件、接合棘爪和偏压构件。带齿部分设置在换档机构的输出部分和行星齿轮单元的行星齿轮架中的一个上。棘爪支撑件可动地附设到换档机构的输出部分和行星齿轮单元的行星齿轮架中的另一个。接合棘爪在释放位置与接合位置之间可动地安装到棘爪支撑件上。偏压构件将接合棘爪朝向接合位置偏压。
[0012]根据第七方面，对于根据第五方面的自行车驱动单元，离合器机构包括内部带齿部分、棘爪支撑件、接合棘爪、偏压构件和控制部分。内部带齿部分设置在换档机构的输出部分的内圆周表面上。棘爪支撑件可动地附设到行星齿轮单元的行星齿轮架。接合棘爪在释放位置与接合位置之间可动地安装到棘爪支撑件。偏压构件将接合棘爪朝向接合位置偏压。控制部分设置在行星齿轮单元的行星齿轮架的外圆周表面上。随着曲柄轴在第二方向上旋转，控制部分选择性地使得接合棘爪与内部带齿部分接合，以使得离合器机构将曲柄轴的旋转传送到换档机构的输出部分。
[0013]根据第八方面，对于根据第六方面的自行车驱动单元，棘爪支撑件具有设置在棘爪支撑件的圆周方向上的凹部和凸起中的一个。行星齿轮单元的行星齿轮架具有位于行星齿轮架中的凹部和凸起中的另一个。凹部和凸起通过它们之间的周向间隔而相对于彼此布置，以提供棘爪支撑件和行星齿轮架之间的有限范围的相对旋转。
[0014]根据第九方面，对于根据第八方面的自行车驱动单元，凸起具有接触表面，该接触表面随着曲柄轴在第一方向上旋转而与凹部的内表面接触，从而将曲柄轴在第一方向上的旋转从行星齿轮单元的行星齿轮架传送到换档机构的输出部分。
[0015]根据第十方面，对于根据第六方面的自行车驱动单元，离合器机构还包括保持构件，所述保持构件操作地设置在支撑轴与棘爪支撑件之间。在接合棘爪与输出部分接合之前，保持构件保持棘爪支撑件与支撑轴之间的相对角度位置。
[0016]根据第十一方面，对于根据第十方面的自行车驱动单元，离合器机构的保持构件还包括滑动弹簧，所述滑动弹簧具有腿部分和环部分。腿部分不可旋转地联接到换档机构的支撑轴。环部分从腿部分延伸出，并且设置在离合器机构的棘爪支撑件的外圆周凹槽中。
[0017]根据第十二方面，对于根据第四方面的自行车驱动单元，行星齿轮单元包括由滑动弹簧操作地连接的第一中心齿轮和第二中心齿轮。
[0018]根据第十三方面，对于根据第十二方面的自行车驱动单元，滑动弹簧具有腿部分和环部分。腿部分设置在第一中心齿轮的的接收孔中。环部分从腿部分延伸出，并且设置在第二中心齿轮的内圆周凹槽中。
[0019]根据第十四方面，对于根据第一方面的自行车驱动单元，离合器机构被支撑在曲柄轴、链轮和位于曲柄轴与链轮之间扭矩组合机构中的一个上。
[0020]根据第十五方面，根据第十四方面的自行车驱动单元还包括换档机构。换档机构包括支撑轴、输入部分、输出部分和行星齿轮单元。输入部分被可旋转地支撑在支撑轴上，并且操作地联接到曲柄轴。输出部分被可旋转地支撑在支撑轴上，并且操作地联接到扭矩组合机构。行星齿轮单元设置在输入部分与输出部分之间。
[0021]根据第十六方面，对于根据第十四方面的自行车驱动单元，离合器机构包括带齿部分、棘爪支撑件、接合棘爪和偏压构件。带齿部分设置在链轮安装部分和曲柄轴中的一个上。棘爪支撑件固定地联接到链轮安装部分和曲柄轴中的另一个。接合棘爪在释放位置与接合位置之间可动地安装到棘爪支撑件。偏压构件将接合棘爪朝向接合位置偏压。
[0022]根据第十七方面，对于根据第十四方面的自行车驱动单元，离合器机构包括带齿部分、棘爪支撑件、接合棘爪和偏压构件。带齿部分设置在链轮和曲柄轴的一个上。棘爪支撑件固定地联接到链轮和曲柄轴中的另一个。接合棘爪在释放位置与接合位置之间可动地安装到棘爪支撑件。偏压构件将接合棘爪朝向接合位置偏压。
[0023]根据第十八方面，对于根据第十四方面的自行车驱动单元，离合器机构包括内部带齿部分、棘爪支撑件、接合棘爪、偏压构件和控制部分。内部带齿部分设置在链轮的内圆周表面上。棘爪支撑件固定地联接到曲柄轴。接合棘爪在释放位置与接合位置之间可动地安装到棘爪支撑件。偏压构件将接合棘爪朝向接合位置偏压。控制部分设置在扭矩组合机构的输出构件的内圆周表面上。随着曲柄轴在第二方向上旋转，控制部分选择性地使得接合棘爪与内部带齿部分接合，从而使得离合器机构将曲柄轴的旋转传送到链轮。
[0024]根据第十九方面，对于根据第十八方面的自行车驱动单元，随着曲柄轴在第一方向上旋转，该控制部分与内部带齿部分对准，以使得随着曲柄轴在第一方向上旋转，该接合棘爪在控制部分和内部带齿部分上滑动。
[0025]根据第二十方面，对于根据第十四方面的自行车驱动单元，扭矩组合机构的链轮安装部分具有凹部和凸起中的一个。链轮具有凹部和凸起中的另一个。凹部和凸起通过它们之间的周向间隔而相对于彼此布置，以提供扭矩组合机构的链轮安装部分与链轮之间的有限范围的相对旋转。
[0026]根据第二十一方面，对于根据第二十方面的自行车驱动单元，凹部具有内表面，该内表面随着曲柄轴在第一方向上旋转与凸起的接触表面周向接触，以将曲柄轴在第一方向上的旋转从扭矩组合机构的链轮安装部分传送到链轮。
[0027]根据第二十二方面，对于根据第一方面的自行车驱动单元，马达包括曲柄轴接收孔。曲柄轴可旋转地布置在马达的曲柄轴接收孔中。
[0028]根据第二十三方面，对于根据第一方面的自行车驱动单元，扭矩组合机构通过单向离合器操作地连接到马达的旋转输出部分，以接收马达的旋转输出。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]现在参照形成了本原始公开的一部分的所附附图:
[0030]图1是装备有根据第一实施例的驱动单元的电助力自行车的传动链的侧面正视图；
[0031]图2是示出了根据第一实施例的驱动单元沿着图1中的11-11线的剖视图；
[0032]图3是图2所示驱动单元的换档机构的放大剖视图；
[0033]图4是图2所示驱动单元的离合器机构的分解透视图；
[0034]图5是图2所示驱动单元的换档机构的第一中心齿轮和第二中心齿轮的分解透视图；
[0035]图6是示出了图2所示驱动单元的离合器机构沿着图3中的V1-VI线的剖视图，其中接合棘爪从内部带齿部分脱开接合；[0036]图7是示出了图2所示驱动单元的离合器机构沿着图3中的Vll-Vll线的剖视图，其中接合棘爪与内部带齿部分接合；
[0037]图8是布置在图5所示换档机构的第一中心齿轮与第二中心齿轮之间的滑动弹簧的正视图，示出了滑动弹簧的未加载状态；
[0038]图9是图8所示滑动弹簧的剖视图；
[0039]图10是图4所示离合器机构的滑动弹簧的正视图，示出了滑动弹簧的加载状态；
[0040]图11是图10所示滑动弹簧的顶部平面图，示出了滑动弹簧的未加载状态；
[0041]图12是示出了根据第二实施例的驱动单元的剖视图；
[0042]图13A是图12所示驱动单元的离合器机构的正视图，示出了曲柄轴处于静止的状态；
[0043]图13B是图12所示驱动单元的离合器机构的正视图，示出了当曲柄轴在向前旋转方向上旋转时，链轮安装部分开始从开始位置在向前旋转的方向上旋转的状态；
[0044]图13C是图12所示驱动单元的离合器机构的正视图，示出了当曲柄轴在向前旋转方向上旋转时，链轮安装部分从开始位置在向前旋转方向上旋转了五度的状态；
[0045]图13D是图12所示驱动单元的离合器机构的正视图，示出了当曲柄轴在向前旋转方向上旋转时，链轮安装部分从开始位置在向前旋转方向上旋转了二十度的状态；
[0046]图13E是图12所示驱动单元的离合器机构的正视图，示出了当曲柄轴在向前旋转方向上旋转时，链轮安装部分从开始位置在向前旋转方向上旋转了二十五度的状态；
[0047]图13F是图12所示驱动单元的离合器机构的正视图，示出了使曲柄轴停止且使曲柄轴在向后方向上旋转的状态；
[0048]图13G是图12所示的驱动单元的离合器机构的局部正视图，示出了曲柄轴处于静止的状态；
[0049]图13H是图12所示驱动单元的离合器机构的局部正视图，示出了当曲柄轴在向前旋转方向上旋转时，链轮安装部分开始从开始位置在向前旋转方向上旋转的状态；
[0050]图131是图12所示驱动单元的离合器机构的局部正视图，示出了当曲柄轴在向前旋转方向上旋转时，链轮安装部分从开始位置在向前旋转方向上旋转了五度的状态；
[0051]图13J是图12所示驱动单元的离合器机构的局部正视图，示出了当曲柄轴在向前旋转方向上旋转时，链轮安装部分从开始位置在向前旋转方向上旋转了二十度的状态；
[0052]图13K是图12所示驱动单元的离合器机构的局部正视图，示出了当曲柄轴在向前旋转方向上旋转时，链轮安装部分从开始位置在向前旋转方向上旋转了二十五度的状态；
[0053]图13L是图12所示驱动单元的离合器机构的局部正视图，示出了使曲柄轴停止并且使曲柄轴在向后旋转方向上旋转的状态；
[0054]图13M是图12所示驱动单元的离合器机构的局部正视图，示出了曲柄轴进一步在向后方向上旋转的状态；
[0055]图14是示出了根据第三实施例的驱动单元的剖视图；以及
[0056]图15是示出了根据第四实施例的驱动单元的剖视图。
【具体实施方式】
[0057]现在将参照【专利附图】
【附图说明】所选的实施例。根据本公开内容，对于本领域技术人员而言显而易见的是，提供实施例的下列描述仅仅为了进行说明，而不是为了限制所附的权利要求及其等同方案所限定的发明。
[0058]首先参见图1和2,示出了根据第一实施例的驱动单元10。如图1所示,驱动单元10布置在电助力自行车的传动链11上。在所示的实施例中，图1仅仅示出了与电助力自行车的传动链11相关的部分，因为电助力自行车的其它部分可以是传统的。因而，为了简洁起见，省略了对电助力自行车的详细描述。如图1所示，传动链11基本上包括一对脚蹬100、一对曲柄臂101、驱动单元10、第一链102、后链轮103和后轮毂104。脚蹬100分别可旋转地安装到曲柄臂101的自由端部。曲柄臂101的内部端部分别固定到驱动单元10的曲柄轴14 (参见图2)的相对端部。第一链操作地连接在驱动单元10与后链轮103之间。对于电助力自行车的传动链11，作用在脚蹬100上的脚蹬作用力被传送到后轮毂104，该后轮毂可旋转地联接到后轮毂轴105，以使经由下述传动路径电助力自行车的后车轮(未示出)旋转:曲柄臂101 —驱动单元10 —第一链102 —后链轮103 —后轮毂104。当传送脚蹬作用力时，驱动单元10将马达输出扭矩合成为用于辅助脚蹬作用力的辅助动力。在所示的实施例中，当检测到超过规定阈值的脚蹬作用力时，则将产生作为辅助动力的对应于脚蹬作用力的马达输出扭矩。驱动单元10通常布置在自行车车架的座管(未示出)与自行车车架的向下管(未示出)之间的连接部分的附近。用于驱动单元10的电池沿着后部载体、向下管或座管布置。
[0059]在所示的实施例中，后轮毂104装备有脚刹闸104a。脚刹闸104a被操作用来经由后轮毂104响应于曲柄轴101的向后旋转而对后车轮产生刹车作用力。特别地，在所示的实施例中，后轮毂104的脚刹闸104a经由驱动单元10、第一链102和后链轮103响应于曲柄臂101的向后旋转而操作。由于脚刹闸通常是公知的，为了简洁起见，将省略详细描述。
[0060]如图1所示，驱动单元10布置在曲柄臂101的附近。在所示的实施例中，如图2中所示，驱动单元10具有壳体12、曲柄轴14、第一旋转传送构件16、中间轴18、第二旋转传送构件20、支撑轴22、第二链24、第三旋转传送构件26和前链轮28 (例如，链轮)。在所示的实施例中，曲柄轴14、中间轴18和支撑轴22布置为在间隔开的位置处彼此平行地延伸。如图2中所示，驱动单元10具有马达30、换档机构32、减速齿轮单元34、扭矩组合机构36和离合器机构38。因此，自行车驱动单元10包括马达30、曲柄轴14、扭矩组合机构36和离合器机构38。
[0061]如图2所示，壳体12容纳第一旋转传送构件16、第二旋转传送构件20、第三旋转传送构件26、马达30、换档机构32、减速齿轮单元34、扭矩组合机构36和离合器机构38。
[0062]壳体12是例如由铝或另外的金属制成的构件。然而，壳体12的一部分或者全部也可以由合成树脂制成。壳体12具有第一侧壁12a和第二侧壁12b。第一侧壁12a和第二侧壁12b独立地形成为单独部件，并且在曲柄轴14的轴向方向上面向彼此。壳体12具有包含第二侧壁12b的壳体主体以及包含第一侧壁12a的盖构件。盖构件通过螺栓或其它锚固构件可拆卸地锚固在壳体主体的开口上，以形成容纳空间，以容纳第一旋转传送构件16、第二旋转传送构件20、第三旋转传送构件26、马达30、换档机构32、减速齿轮单元34、扭矩组合机构36和离合器机构38。第一侧壁12a具有第一侧壁主体12c和第一板构件12d。第一板构件12d可拆卸地且不可旋转地安装在第一接合孔12e上，该第一接合孔形成于第一侧壁主体12c上。第二侧壁12b具有第二侧壁主体12f。[0063]第一板构件12d由不同于第一侧壁主体12c的金属材料制成。当然，可替代地，它们可以由与第一侧壁主体12c相同的材料制成。第一板构件12d从壳体12的外侧可拆卸地安装到第一侧壁主体12c上。第一板构件12d在此形成为圆形板，其中锯齿和凸缘在它们的外圆周部分上与所形成的第一接合孔12e接合。第一板构件12d的锯齿与第一接合孔12e接合。第一板构件12d的凸缘与第一侧壁主体12c的侧表面接触。用于与第一板构件12d的锯齿接合的锯齿凹槽形成于第一接合孔12e上。通过这种构造，第一板构件12d不可旋转地联接到第一侧壁主体12c。
[0064]壳体12具有一对圆形的第一孔13a和13b、一对第二孔13c和13d。第一孔13a和13b分别形成在第一侧壁主体12c和第二侧壁主体12f上。在所示的实施例中，第一轴承39a和第二轴承39b (例如球轴承)分别布置在第一孔13a和13b中。
[0065]第二孔13c和13d形成在第一板构件12d和第二壁主体12f上。在第二孔13c和13d中，支撑轴22不可旋转地布置在第二孔13c和13d中。在所示的实施例中，第一板构件12d可拆卸地联接到第一侧壁主体12c。当然，可替代地，第一板构件12d可按压在第一侧壁主体12c中以及与第一侧壁主体形成为一体。
[0066]曲柄轴14是由例如铁、不锈钢或类似材料制成的金属轴构件。曲柄轴14绕着旋转轴线Xl (例如第一旋转轴线)可旋转。曲柄轴14由第一轴承39a和第二轴承39b可旋转地支撑。曲柄轴14的两个端部布置为分别从第一侧壁12a和第二侧壁12b突出。在曲柄轴14的端部部分上，曲柄臂101可拆卸地且不可旋转地联接到曲柄轴14。在第一侧壁主体12c的侧面上的曲柄轴14的端部部分中，曲柄轴14具有大直径凸缘部分14a和锯齿部分14b，所述大直径凸缘部分用于将第一旋转传送构件16定位在轴向方向上，所述锯齿部分14b用来与第一旋转传送构件16连接。大直径凸缘部分14a和锯齿部分14b靠近彼此布置。凸缘部分14a形成在曲柄轴14的圆周方向上的整个圆周上。当然，可替代地，凸缘部分14a可断续地形成在圆周方向上，并且从曲柄轴14突出。
[0067]第一旋转传送构件16不可旋转地联接到曲柄轴14，以使得第一旋转传送构件16传送曲柄臂101的旋转。第一旋转传送构件16具有第一齿轮16a，该第一齿轮由例如合成树脂或金属制成。第一齿轮16a连接到曲柄轴14的锯齿部分14b，以使得第一齿轮16a和曲柄轴14 一起旋转。第一齿轮16a通过压配合、粘结或其他适当的紧固方式而紧固到曲柄轴14。第一齿轮16a与曲柄轴14的凸缘部分14a接触，以使得第一齿轮16a定位在曲柄轴14的轴向方向上。第一齿轮16a经由第一轴承39a被可旋转地支撑到壳体12上。曲柄轴14经由第一轴承39a和第一齿轮16a而被可旋转地支撑到壳体12上。
[0068]中间轴18是由铁、不锈钢或其他金属制成的轴构件。中间轴18具有第一端部部分18a和第二端部部分18b。第一端部部分18a支撑在第一侧壁主体12c上，而第二端部部分18b支撑在马达30的马达外壳56的第二外壳56b上。中间轴18可旋转地支撑第二旋转传送构件20。
[0069]第二旋转传送构件20是传送第一旋转传送构件16的旋转的构件。第二旋转传送构件20具有:与第一齿轮16a啮合的第二齿轮20a ；以及与第二齿轮20a —起旋转的第一链轮20b。第二旋转传送构件20是例如由合成树脂或金属制成的构件。第二旋转传送构件20经由轴承40 (例如针形滚柱轴承)被可旋转地支撑在中间轴18上。第二齿轮20a具有与第一链轮20b的内圆周部分20d接合的接合部分20c。接合部分20c形成于在第二齿轮20a的带齿表面之中并未与第一齿轮16a接合的带齿表面上。在第一链轮20b的内圆周表面20d上形成有与第二齿轮20a的至少一部分接合的接合部分。结果，第二齿轮20a和第一链轮20b不可旋转地彼此联接。此外，挡圈布置在第二齿轮20a上，用于抑制第一链轮20b在中间轴18的轴向方向上的轴向移动。这些挡圈在中间轴18的轴向方向上布置在第一链轮20b的两侧上。
[0070]支撑轴22布置为相对于壳体12支撑换档机构32和离合器机构38。支撑轴22具有延伸穿过第二孔13c和13d的端部部分。支撑轴22的端部部分分别通过螺母42紧固到第一侧壁12a和第二侧壁12b。结果，它们分别被紧固到第一侧壁12a和第二侧壁12b。支撑轴22延伸穿过换档机构32和离合器机构38。支撑轴22可旋转地支撑第三旋转传送构件26。
[0071]第三旋转传送构件26是传送第二旋转传送构件20的旋转的构件。第二旋转传送构件20的旋转通过第二链24被传送到第三旋转传送构件26。第三旋转传送构件26具有与第二链24接合的第二链轮26a。第二链24缠绕在第一链轮20b和第二链轮26a上。第二链轮26a操作地联接到换档机构32。特别地，第二链轮26a固定地联接到换档机构32的输入部分64。因而，第二链轮26a经由输入部分64被可旋转地支撑在支撑轴22上。
[0072]如图2所示，马达30是内部转子型马达。马达30具有:马达外壳56 ;可旋转地支撑在马达外壳56上的转子58 ;以及安装在马达外壳56上的定子60。在所示的实施例中，马达外壳56具有第一外壳56a和第二外壳56b,所述第一外壳与壳体12 —体形成,所述第二外壳可拆卸地联接到第一外壳56a。马达外壳56还具有轴支撑凹部56c,所述轴支撑凹部将中间轴18的第二端部部分18b支撑在第二外壳56b上。
[0073]转子58是相对于曲柄轴14同轴地布置的圆筒形构件。曲柄轴14延伸穿过转子58。转子58具有磁铁单元58a，其中多个磁极在圆周方向上并排地布置在转子58的外圆周部分上。马达30的转子58具有曲柄轴接收孔58b。曲柄轴14可旋转地设置在马达30的转子58的曲柄轴接收孔58b中。转子58通过一对轴承62a和62b (例如球轴承)被可旋转地支撑在马达外壳56上。轴承62a和62b布置在转子58的外圆周侧面上。轴承62a安装在第一外壳56a上,而轴承62b安装在第二外壳56b上。
[0074]定子60与转子58相对地布置在转子58的外圆周侧面上。定子60具有在圆周方向上以某一间隔布置的多个螺线管60a。定子60固定地联接到第一外壳56a的内圆周部分。
[0075]在所示的实施例中，马达30由变换器(inverter)(未示出)驱动。该变换器由控制器(未示出)驱动。控制器基于脚蹬作用力和自行车的速度而控制该变换器。
[0076]在所示的实施例中，马达30的旋转轴线和曲柄轴14的旋转轴线彼此重合。因而，可能简化马达30的内部机构。结果，可进一步简化驱动单元10。然而，当然，根据本公开内容，对于本领域技术人员显而易见的是，马达30和曲柄轴14相对于彼此布置，以使得马达30的旋转轴线和曲柄轴14的旋转轴线相对于彼此偏离。
[0077]换档机构32布置在第三旋转传送构件26与扭矩组合机构36之间的动力传输通道上。换档机构32具有切换马达单元32a。换档机构32具有换档主体32b。在从安装在自行车车把上的切换器接收切换操作时，切换马达单元32a将换档主体32b的致动构件旋转到规定相位。切换马达单元32a是通常公知的马达单元，诸如在日本专利N0.3529723中公开的马达单元。然而，当然，根据本公开内容，对于本领域技术人员显而易见的是，切换马达单元32a可采用通常公知的用于切换换档主体32b的动力传输路径的机构(诸如金属线操作的致动器)来替代，该金属线操作的致动器通过从安装在自行车车把上的切换器接收切换操作而操作。
[0078]换档主体32b是允许从多个(例如8个)齿轮比中进行选择的传送单元。换档主体32b的构造基本上等同于通常公知的传送单元，除了在下面详细描述的结构之外，诸如在美国专利N0.6，607, 465或美国专利N0.7，682，283中所公开的传送单元。
[0079]换档机构32的换档主体32b主要包括支撑轴22、输入部分64、行星齿轮单元66和输出部分68。第三旋转传送构件26的旋转被传送到输入部分64、行星齿轮单兀66和输出部分68。输入部分64、行星齿轮单元66和输出部分68分别被可旋转地支撑在支撑轴22上。具体地，输入部分64被可旋转地支撑在支撑轴22上并且操作地联接到曲柄轴14。第三旋转传送构件26的第二链轮26a固定地联接到输入部分64，以使得它们可以一起旋转。行星齿轮单兀66设置在输入部分64与输出部分68之间。行星齿轮单兀66选择性地建立了多个(例如8个)齿轮比。输出部分68被可旋转地支撑在支撑轴22上并且操作地联接到扭矩组合机构36。在通过行星齿轮单元66改变旋转速度之后，输出部分68将旋转输出到扭矩组合机构36。
[0080]换档机构32布置在驱动单元10中。可能通过换档机构32从多个齿轮比中进行选择。所以，可在高效率下进行通过马达30的辅助驱动。再者，即使当内部传送单元被采纳作为换档机构32时，由于作用力在换档机构32上的作用力较小，可快速进行传送操作。下面将详细描述换档机构32的构造。
[0081]减速齿轮单元34将马达30的转子58的旋转传送到扭矩传送构件70。减速齿轮单元34具有一个或多个齿轮。在所示的实施例中，减速齿轮单元34具有第一行星齿轮机构72和第二行星齿轮机构74。第一行星齿轮机构72具有:连接到转子58的第一中心齿轮72a ;多个第一行星齿轮72b ;可旋转地支撑第一行星齿轮72b的第一载体72c ;以及固定地联接到壳体12的第一环形齿轮72d。第二行星齿轮机构74具有:连接到第一载体72c的第二中心齿轮74a ;多个第二行星齿轮74b ;可旋转地支撑第二行星齿轮74b的第二载体74c ;以及固定地联接到壳体12的第二环形齿轮74d。减速齿轮单元34的旋转输出经由扭矩传送构件70而被传送到扭矩组合机构36。扭矩传送构件70与第二载体74c —体形成。扭矩传送构件70通过扭矩组合机构36的第二齿轮构件78而被可旋转地支撑。扭矩传送构件70支撑单向离合器80的多个离合器棘爪80a。
[0082]扭矩组合机构36将马达30的旋转作用力和曲柄轴14的旋转作用力传送到前链轮28。扭矩组合机构36操作地联接到马达30和曲柄轴14，以组合马达30的旋转输出和曲柄轴14的旋转输出。扭矩组合机构36具有:固定地联接到换档机构32的输出部分68的第一齿轮构件76 ;与第一齿轮构件76啮合的第二齿轮构件78 ;以及单向离合器80。扭矩组合机构36通过单向离合器80操作地连接到马达30的转子58 (例如，旋转输出部分)，以接收马达30的旋转输出。
[0083]第二齿轮构件78经由壳体12上的第二轴承39b被可旋转地支撑在壳体12上。在第二齿轮构件78的内圆周部分与曲柄轴14的外圆周表面之间安装例如呈球轴承形式的轴承82。因此，曲柄轴14经由第二齿轮构件78而被可旋转地支撑在壳体12上。[0084]第二齿轮构件78具有第一环形凹部78a以及第二环形凹部78b，单向离合器80设置在第一环形凹部中，轴承39b设置在第二环形凹部78b中。扭矩组合机构36的第二齿轮构件78具有链轮安装部分78c。
[0085]第一环形凹部78a以环形形状形成在与第二侧壁12b相对的壳体12表面上。第一环形凹部78a的内侧上的外圆周部分可旋转地支撑扭矩传送构件70。第二环形凹部78b以环形形状形成在与第二侧壁12b相对的表面上。第二轴承39b的内圈设置在第二环形凹部78b中。链轮安装部分78c构造为操作地附设到前链轮28，以使得随着曲柄轴14在向前旋转方向上绕着旋转轴线Xl旋转，前链轮28在向前旋转的方向上(例如，第一方向)绕着旋转轴线Xl (例如，链轮的第二旋转轴线)旋转。链轮安装部分78c以环形形状在曲柄轴14的轴向方向上从第二环形凹部78b内侧上的外圆周表面延伸出。在第二齿轮构件78中，第二环形凹部78b形成在第一环形凹部78a的径向内侧上。前链轮28固定地联接到链轮安装部分78c的内圆周表面上的连接部分78d。连接部分78d可具有锯齿。前链轮28被按压到连接部分78d中，并且例如通过砸边(caulking)而塑性变形地固定。因而，第二齿轮构件78和前链轮28 —起旋转。
[0086]在所示的实施例中，单向离合器80仅仅将在向前的方向上驱动自行车的马达30的向前旋转传送到第二齿轮构件78。另一方面，第二齿轮构件78相对于马达30的向前旋转并不被传送到马达30。单向离合器80具有离合器棘爪80a、离合器齿80b和内侧构件80c。离合器棘爪80a可被调节，以使得离合器棘爪80a可沿着内侧构件80c的外圆周表面在释放位置与接合位置之间枢转。离合器棘爪80a可被朝向接合位置偏压。离合器齿80b形成在第一环形凹部78a外侧上的内圆周表面上。内侧构件80c以环形形状形成。扭矩传送构件70被可旋转地支撑在内侧构件80c的内圆周部分上。
[0087]前链轮28具有:环形部分28b ;形成在外圆周部分上的链轮齿28a ；以及与环形部分28b的内圆周部分一体形成的圆筒形部分28c。圆筒形部分28c的外圆周表面被按压到第二环形凹部78b的内圆周部分中，并且圆筒形部分28c的顶端部分通过砸边而被固定。然而，用于固定前链轮28的方法并不局限为压配合。前链轮28可通过任何其它适当的方式固定到第二齿轮构件78，诸如螺纹连接、粘结、熔焊等。前链轮28绕着曲柄轴14的旋转轴线Xl旋转。因此，曲柄轴14的旋转轴线(例如，第一旋转轴线)和前链轮28的旋转轴线(例如，第二旋转轴线)彼此重合。然而，当然，根据本公开内容，对于本领域技术人员来说显而易见的是，前链轮28和曲柄轴14可相对于彼此布置成使得前链轮28和曲柄轴14的旋转轴线相对于彼此偏离。
[0088]现在参照图3，将更详细地描述换档机构32的构造。如图3所示，换档机构32的行星齿轮单元66包括动力传送机构112以及切换/辅助机构114。动力传送机构112设置在输入部分64与输出部分68之间,用于将旋转动力从输入部分64通过多个动力传送路径而传送到输出部分68。切换/辅助机构114通过接收来自切换马达单元32a的旋转输出而控制对动力传送路径的选择。
[0089]输入部分64通过球轴承118和支承锥体120而被可旋转地支撑在支撑轴22上。支承锥体120通过致动器板122、间隔件124、垫圈126和锁紧螺母128而被保持在适当的位置。
[0090]输出部分68具有左杯状件130和右杯状件132。左杯状件130不可旋转地装配在输出部分68的内圆周表面的左侧处，而右杯状件132不可旋转地装配在输出部分68的内圆周表面的右侧处。左杯状件130相对于输入部分64通过球轴承136可旋转地支撑输出部分68。右杯状件132通过球轴承140和锥体142而将输出部分68可旋转地支撑在支撑轴22上。锥体142通过防松螺母144保持在支撑轴22上。在所示的实施例中，左杯状件130和右杯状件132独立地形成为与输出部分68分离的单独构件。然而，左杯状件130或右杯状件132可与输出部分68 —体形成为单件式一体构件。
[0091]动力传送机构112包括:第一中心齿轮148、单独的第二中心齿轮150、单独的第三中心齿轮152以及单独的第四中心齿轮154。第一中心齿轮148不可旋转地支撑到支撑轴22上。第一中心齿轮148包括:离合器凸轮部分156 ;形成在第一中心齿轮的外圆周表面上的多个第一中心齿轮齿158(例如，48T);以及内圆周的第二中心齿轮接触表面160。第二中心齿轮150围绕靠近第一中心齿轮148的支撑轴22被可旋转地支撑。第二中心齿轮150包括:外圆周的第一中心齿轮接触表面162，其用于可滑动地接触第一中心齿轮148上的第二中心齿轮接触表面160 ;多个第二中心齿轮棘轮齿168 (例如，12T)，其形成在第二中心齿轮的内圆周表面上，用于接合第二中心齿轮棘爪170 ;内圆周的第三中心齿轮接触表面166 ；以及多个第二中心齿轮齿164 (例如，48T)，其形成在第二中心齿轮的外圆周表面上。第二中心齿轮150还具有内圆周引导环接触表面，其用于可滑动地接触中心齿轮引导环176的外圆周表面。第三中心齿轮152围绕靠近第二中心齿轮150的支撑轴22被可旋转地支撑。第三中心齿轮152包括内圆周的第一引导环接触表面，其用于可滑动地接触中心齿轮引导环176的外圆周表面。第三中心齿轮152包括:形成在其外圆周表面上的多个第三中心齿轮棘轮齿180 (例如，12T)，其用于接合第三中心齿轮棘爪182 ;外圆周的第二中心齿轮接触表面184，其用于可滑动地接触第二中心齿轮150的第三中心齿轮接触表面166 ;以及多个第三中心齿轮齿186 (例如，42T)，其形成在第三中心齿轮的外圆周表面上。第四中心齿轮154包括:多个第四中心齿轮齿188 (例如，36T)，其形成在第四中心齿轮的外圆周表面上；多个第四中心齿轮棘轮齿190 (例如，12T)，其形成在第四中心齿轮的内圆周表面上，用于接合第四中心齿轮棘爪192。第四中心齿轮154包括内圆周引导环接触表面，其用于可滑动地接触引导环198的外圆周表面。
[0092]棘爪170、182和192枢转地联接到支撑轴22，并且通过切换控制套筒(未示出)进行控制，用来以传统方式在第二中心齿轮150、第三中心齿轮152和第四中心齿轮154的自由状态与锁定状态之间选择性地切换。在自由状态中第二中心齿轮150、第三中心齿轮152和第四中心齿轮154中的每一个绕着支撑轴22旋转，而在锁定状态下防止第二中心齿轮150、第三中心齿轮152和第四中心齿轮154中的每一个绕着支撑轴22旋转。通过这种状态切换，选择从输入部分64到输出部分68的动力传送路径。切换控制套筒的构造和操作例如在美国专利N0.6，607，465和N0.7，682，283中通常是公知的。因此，为了简洁起见，将省略详细的构造。
[0093]如图3所示，动力传送机构112还包括行星齿轮架200、第一环形齿轮202、第二环形齿轮204、多个(例如，三个)第一行星齿轮206和多个(例如，三个)第二行星齿轮208。
[0094]行星齿轮架200围绕支撑轴22可旋转地安装。行星齿轮架200围绕多个(例如，三个)第一小齿轮销210而可旋转地支撑第一行星齿轮206，以及围绕多个(例如，三个)第二小齿轮销212而可旋转地支撑第二行星齿轮208。第一小齿轮销210和第二小齿轮销212固定地联接到行星齿轮架200。特别地，第一小齿轮销210在围绕支撑轴22的圆周方向上等距地布置在行星齿轮架200上，同时第二小齿轮销212在围绕支撑轴22的圆周方向上等距地布置在行星齿轮架200上。第一小齿轮销210中每一个相对于第二小齿轮销212的相应一个同心地布置。在所示的实施例中，第一小齿轮销210和第二小齿轮销212独立地形成为单独构件。然而，同心地布置的第一小齿轮销210和第二小齿轮销212可一体形成为单件式一体构件。行星齿轮架200由轻合金金属制成，诸如铝合金、钢或任何其它合适的材料。另外，行星齿轮架200可通过将多个单独的部件结合起来而形成。
[0095]第一小齿轮销210分别可旋转地支撑第一行星齿轮206。第一行星齿轮206中的每一个具有:小直径齿轮部分220 (例如，14T),其与第一中心齿轮148的第一中心齿轮齿158接合；以及大直径齿轮部分222 (例如，22T)，其与第一环形齿轮202的第一内圆周齿轮部分224 (例如，84T)接合。类似地，第二小齿轮销212分别可旋转地支撑第二行星齿轮208。第二行星齿轮208中的每一个包括:大直径齿轮部分226 (例如，29T)，其与第四中心齿轮154的第四中心齿轮齿188接合；中等直径齿轮部分228(例如，18T)，其与第三中心齿轮152的第三中心齿轮齿186接合；以及小直径齿轮部分230 (例如，14T)，其与第二中心齿轮150的第二中心齿轮齿164以及第二环形齿轮204的内圆周齿轮部分232(例如，78T)接合。
[0096]行星齿轮架200还具有多个(例如，12个)花键238，所述多个花键处于行星齿轮架200的左端部分的内圆周表面上。行星齿轮架200的离合器接合花键238选择性地与沿圆周布置在离合器环242上的多个花键240接合。尤其是，响应于来自切换马达单元32a的旋转输入，离合器环242沿着支撑轴22的中心轴线在接合位置与脱开接合位置之间可滑动。离合器环242不可旋转地联接到输入部分64的内圆周表面上的花键。因而，当离合器环242位于接合位置上时，离合器环242通过行星齿轮架200联接输入部分64，以使得输入部分64和行星齿轮架200 —起旋转。另一方面，当离合器环242位于脱开接合位置上时，输入部分64与行星齿轮架200脱开接合。
[0097]第一环形齿轮202还包括第二内圆周齿轮部分244 (例如，36T)，其用于接合多个沿圆周布置的棘爪246，这些棘爪枢转地安装到输入部分64的外圆周表面。棘爪246通过棘爪弹簧248而被径向向外偏压，因而用作输入部分64与第一环形齿轮202之间的离合器。多个棘爪249也沿圆周设置在输入部分64的外圆周表面上,用于响应于曲柄轴14的向后旋转而以通常公知的方式驱动第一环形齿轮202。
[0098]第二环形齿轮204经由呈滚柱离合器形式的单向离合器250联接到输出部分68，所述滚柱离合器具有多个(例如，18个)滚柱和凸轮表面。单向离合器250被构造成使得单向离合器250仅仅将曲柄轴14的向前旋转传送到输出部分68。
[0099]在所示的实施例中，行星齿轮单元66的动力传送机构112还包括滑动弹簧254，该滑动弹簧设置在第一中心齿轮148与第二中心齿轮150之间。换句话说，行星齿轮单元66的动力传送机构112包括通过滑动弹簧254操作地连接的第一中心齿轮148和第二中心齿轮150。如图5、8和9所示，滑动弹簧254具有腿部分254a和环部分254b。如图3中所示，腿部分254a设置在第一中心齿轮148的接收孔256中。环部分254b从腿部分254a延伸出，并且设置在第二中心齿轮150的内圆周凹槽258中。特别地，当滑动弹簧254处于如图8和9所示的卸载状态时，环部分254b具有比第二中心齿轮150的内圆周凹槽258的直径更大的直径。因此，如图3中所示，当环部分254b设置在第二中心齿轮150的内圆周凹槽258中时，滑动弹簧254的环部分254b处于加载状态。尤其是，滑动弹簧254的腿部分254a设置在第一中心齿轮148的接收孔256中，以使得滑动弹簧254不可旋转地联接到第一中心齿轮148。另一方面,在滑动弹簧254处于加载状态时,滑动弹簧254的环部分254b可滑动地设置在第二中心齿轮150的内圆周凹槽258中。因此，第二中心齿轮150围绕支撑轴22相对于第一中心齿轮148的角度位置通过滑动弹簧254而保持，此时施加到第二中心齿轮150的旋转作用力小于滑动弹簧254的环部分254b与第二中心齿轮150的内圆周凹槽258之间的保持作用力或者摩擦作用力。另一方面，当施加到第二中心齿轮150的旋转作用力变得大于滑动弹簧254的环部分254b与第二中心齿轮150之间的保持作用力或摩擦作用力时，第二中心齿轮150相对于第一中心齿轮148旋转。
[0100]现在参照图2到4，将详细描述离合器机构38的构造。离合器机构38操作地设置在曲柄轴14与前链轮28之间。离合器机构38被构造为随着曲柄轴14绕着旋转轴线Xl在向后旋转方向上旋转而使前链轮38绕着旋转轴线Xl在向后旋转方向上(例如，第二方向)旋转。向后旋转方向相向于向前旋转方向。离合器机构38允许在向前旋转方向上(例如，第一方向)曲柄轴14与前链轮28之间的相对旋转。离合器机构38被旋转地支撑到换档机构32的支撑轴22，以使得离合器机构38操作地设置在行星齿轮单元66的行星齿轮架200与换档机构32的输出部分68之间。离合器机构38包括带齿部分260 (例如，内部带齿部分)、棘爪支撑件262、多个接合棘爪264和多个偏压构件266。离合器机构38包括控制部分 268。
[0101]带齿部分260设置在换档机构32的输出部分68的右杯状件132的内圆周表面上。带齿部分260具有形成在右杯状件132的内圆周表面上的多个接合齿260a。接合齿260a选择性与接合棘爪264接合，用于将曲柄轴14的向后旋转传送到输出部分68。
[0102]棘爪支撑件262可动地附设到行星齿轮单元66的行星齿轮架200。特别地，棘爪支撑件262围绕行星齿轮架200的轴向延伸部分270可动地附设，该轴向延伸部分具有大直径部分270a和小直径部分270b。棘爪支撑件262 —体形成为单件式一体构件,并且由金属材料或任何其它适当的材料制成。棘爪支撑件262具有相对于彼此轴向布置的第一环形部分272和第二环形部分274。第一环形部分272具有多个(例如，四个)棘爪接收开口272a，这些棘爪接收开口沿圆周布置在第一环形部分272的外圆周表面上。第二环形部分274具有多个离合器棘爪安装部分274a，这些离合器棘爪安装部分沿圆周布置在第二环形部分274的外圆周表面上。
[0103]棘爪支撑件262的第二环形部分274具有设置在棘爪支撑件262的圆周方向上的多个凹部278。尤其是，凹部278沿圆周布置在第二环形部分274的内圆周表面上。行星齿轮单元66的行星齿轮架200具有多个凸起280。尤其是，这些凸起280沿圆周布置在行星齿轮架200的轴向延伸部分270的大直径部分270a的外圆周表面上。凸起280分别定位于凹部278中。如图6和7所示，凹部278和凸起280分别以它们之间的周向间隔相对于彼此布置，以提供棘爪支撑件262与行星齿轮架200之间的有限范围的相对旋转。在所示的实施例中，如图6中所示，凸起280分别具有随着曲柄轴14在向前旋转方向上旋转分别与凹部278的第一内表面278a (例如，内表面)周向接触的第一接触表面280a (例如，接触表面)，以使得将曲柄轴14在向前旋转方向上的向前旋转从行星齿轮单元66的行星齿轮架200经由棘爪支撑件262传送到换档机构32的输出部分68。另外，如图7所示，凸起280分别具有随着曲柄轴14在向后旋转方向上旋转分别与凹部278的第二内表面278b周向接触的第二接触表面280b，以使得将曲柄轴14在向前旋转方向上的向后旋转从行星齿轮单元66的行星齿轮架200经由棘爪支撑件262传送到换档机构32的输出部分68。每个凸起280的第一接触表面280a和第二接触表面280b面向相反的圆周方向，与此同时每个凹部278的第一内表面278a和第二内表面278b面向相反的圆周方向。
[0104]在所示的实施例中，棘爪支撑件262具有凹部278，而行星齿轮架200具有凸起280。然而，可替代地，棘爪支撑件262可具有在棘爪支撑件262的圆周方向上设置的多个凸起，而行星齿轮单元66的行星齿轮架200可具有位于凹部中的多个凹部。在这种情况下，这些凹部和凸起可分别以它们之间的周向间隔相对于彼此布置，以提供棘爪支撑件262与行星齿轮架200之间的有限范围的相对旋转。
[0105]如图3、4、6和7所示，接合棘爪264在释放位置与接合位置之间可动地安装在棘爪支撑件262上。接合棘爪264中的每一个具有接合端部264a和控制端部264b。当接合棘爪264位于接合位置时，接合棘爪264的接合端部264a与右杯状件132的接合齿260a接合，而当接合棘爪264位于释放位置时，接合棘爪264的接合端部264a与右杯状件132的接合齿260a脱开接合。接合棘爪264分别枢转地布置在棘爪支撑件262的第一环形部分272的棘爪接收开口 272a中。更特别地，接合棘爪264分别枢转地联接到多个枢轴销282。枢轴销282分别固定地联接到棘爪接收开口 272a中的棘爪支撑件262的第一环形部分272。
[0106]偏压构件266将接合棘爪264朝向接合位置偏压。偏压构件266基本上包括棘爪弹簧，所述棘爪弹簧操作地设置在接合棘爪264与棘爪支撑件262之间。
[0107]控制部分268设置在行星齿轮单元66的行星齿轮架200的外圆周表面上。随着曲柄轴14在向后旋转方向上旋转，控制部分268选择性地使得接合棘爪264与带齿部分260接合，以使得离合器机构38将曲柄轴14的向后旋转传送到换档机构32的输出部分68。特别地，如图6和7所示，控制部分268具有多个控制凸起284，所述多个控制凸起沿圆周布置在行星齿轮架200的轴向延伸部分270的小直径部分270b的外圆周表面上。尤其是，如图6所示，控制凸起284与接合棘爪264的控制端部264b接合，与此同时，行星齿轮架200响应于曲柄轴14的向前旋转而旋转。这将使接合棘爪264朝向释放位置移动，以使得阻止行星齿轮架200的旋转经由接合棘爪264而传送到输出部分68的右杯状件132。另一方面，如图7所示，控制凸缘284与接合棘爪264的控制端部264b脱开接合，与此同时，行星齿轮架200响应于曲柄轴14的向后旋转而旋转。这由于偏压构件266的偏压作用力而使接合棘爪264向后移动接合位置，从而使得行星齿轮架200的旋转经由接合棘爪264而被传送到输出部分68的右杯状件132。更特别地，如图7所示，行星齿轮架200的旋转经由行星齿轮架200的凸起280与棘爪支撑件262的凹部278之间的连接而传送到棘爪支撑件262，然后棘爪支撑件262的旋转经由接合棘爪264而传送到输出部分68的右杯状件132。
[0108]离合器机构38还包括保持构件286，所述保持构件操作地设置在支撑轴22与棘爪支撑件262之间。在接合棘爪264与输出部分68的右杯状件132接合之前，保持构件286保持棘爪支撑件262与支撑轴22之间的相对角度位置。如图4、10、11中所示，离合器机构38的保持构件286还包括滑动弹簧288，该滑动弹簧具有腿部分288a和环部分288b。腿部分288a不可旋转地联接到锥体142，该锥体紧固到换档机构32的支撑轴22。环部分288b从腿部分288a延伸出并且设置在离合器机构38的棘爪支撑件262的外圆周凹槽262a中。特别地，如图11中所示，当滑动弹簧288处于卸载状态时，环部分288b具有比棘爪支撑件262的外圆周凹槽262a的直径更小的直径。因此，如图10中所示，在环部分288b设置在棘爪支撑件262的外圆周凹槽262a中时，滑动弹簧288的环部分288b处于加载状态。尤其是，滑动弹簧288的腿部分288a设置在锥体142的接收孔142a中，以使得滑动弹簧288不可旋转地联接到支撑轴22。另一方面，在滑动弹簧288处于加载状态时，滑动弹簧288的环部分288b可滑动地设置在棘爪支撑件262的外圆周凹槽262a中。因此，在施加到棘爪支撑件262的旋转作用力小于滑动弹簧288的环部分288b与棘爪支撑件262的外圆周凹槽262a之间的保持作用力或者摩擦作用力时，棘爪支撑件262围绕支撑轴22的角度位置通过滑动弹簧288进行保持。另一方面，当施加到棘爪支撑件262的旋转作用力变得大于滑动弹簧288的环部分288b与棘爪支撑件262的外圆周凹槽262a之间的保持作用力或摩擦作用力时，棘爪支撑件262相对于支撑轴22旋转。
[0109]离合器机构38还包括单向离合器290。单向离合器290操作地设置在棘爪支撑件262与输出部分68的右杯状件132之间，用于将曲柄轴14的向前旋转传送到输出部分68。特别地，单向离合器290具有多个离合器棘爪292，所述多个离合器棘爪被枢转地支撑在棘爪支撑件262的离合器棘爪安装部分274a上。离合器棘爪292通过多个棘爪弹簧294而被径向向外偏压，用于接合形成在右杯状件132左侧的内圆周表面上的内圆周离合器齿296。离合器棘爪292将曲柄轴14的向前旋转传送到右杯状件132，由此传送到输出部分68。尤其是，如图6所示，控制凸起284与接合棘爪264的控制端部264b接合，与此同时行星齿轮架200响应于曲柄轴14的向前旋转而旋转。防止行星齿轮架200的旋转经由接合棘爪264传送到输出部分68的右杯状件132。然而，如图6所示，行星齿轮架200的这种旋转经由行星齿轮架200的凸起280与棘爪支撑件262的凹部278之间的连接而被传送到棘爪支撑件262，然后，棘爪支撑件262的旋转经由单向离合器290而被传送到输出部分68的右杯状件132。
[0110]在所示的实施例中，带齿部分260设置在换档机构32的输出部分68上，而棘爪支撑件262可动地附设到行星齿轮单元66的行星齿轮架200。然而，可替代地，带齿部分260可设置在行星齿轮单元66的行星齿轮架上，而棘爪支撑件262可动地附设到换档机构32的输出部分68。
[0111]通过这种驱动单元10，如图2所示，在向前旋转方向上由脚蹬作用力所产生的扭矩在下列传送路径中进行传送:曲柄臂101 —曲柄轴14 —第一旋转传送构件16 —第二旋转传送构件20 —第三旋转传送构件26 —换档主体32b —第一齿轮构件76 —第二齿轮构件78。另一方面，马达30的输出扭矩在下列路径进行传送:减速齿轮单元34—扭矩传送构件70 —单向离合器80 —第二齿轮构件78。第二齿轮构件78组合这两个扭矩，以将它们传送到前链轮28。因此，曲柄臂101的向前旋转在由马达30辅助之后被传送到前链轮28。在换档主体32b中，行星齿轮单元66通过多个动力传送路径而传送曲柄轴14的向前旋转。该切换操作用于选择动力传送路径中的一个，这例如在美国专利N0.6，607，465和N0.7，682，283中通常是公知的。因此，为了简洁起见，将省略详细的构造。
[0112]另一方面，对于这种驱动单元10，曲柄臂101的向后旋转也被传送到前链轮28，以使前链轮28在向后旋转方向上旋转。特别地，在向后旋转方向上由脚蹬作用力所产生的扭矩在下列传送通道中进行传送:曲柄臂101 —曲柄轴14 —第一旋转传送构件16 —第二旋转传送构件20 —第三旋转传送构件26 —换档主体32b —第一齿轮构件76 —第二齿轮构件78 —前链轮28。特别地，在换档主体32b中，当曲柄轴101的向后旋转被传送到换档主体32b的输入部分64时，无论选择哪个动力传送路径，离合器环242都与行星齿轮架200脱开接合。然后，输入部分64的旋转通过下列输送路径传送到输出部分68:输入部分64 —棘爪249 —第一环形齿轮202 —行星齿轮架200 —接合棘爪264 —右杯状件132 —输出部分68。因而，曲柄臂101的向后旋转被传送到前链轮28，以使前链轮28在向后旋转方向上旋转，从而操作后轮毂104的脚刹闸104a。
[0113]对于这种驱动单元10,换档主体32b包括保持构件286,所述保持构件保持支撑轴22与棘爪支撑件262之间的相对角度位置。如图6中所示，行星齿轮架200和棘爪支撑件262在顺时针方向上一起旋转，与此同时将接合棘爪264保持在释放位置处。响应于用于操作脚刹闸104a的曲柄臂101的向后旋转，行星齿轮架200开始在图6中的逆时针方向上旋转。如果棘爪支撑件262响应于曲柄臂101的向后旋转而开始与行星齿轮架200 —起在图6中的逆时针方向上旋转，则接合棘爪264并不与带齿部分接合，如图6中所示。然而，对于这种驱动单元10，保持构件286保持支撑轴22与棘爪支撑件262之间的相对角度位置，直到施加到棘爪支撑件262的旋转作用力变得大于保持构件286的滑动弹簧288与棘爪支撑件262之间的保持作用力或摩擦作用力。因此，保持构件286允许行星齿轮架200响应于曲柄臂101的向后旋转而相对于棘爪支撑件262相对地旋转，并且防止了棘爪支撑件262与行星齿轮架200 —起在逆时针方向上旋转，直到行星齿轮架200与棘爪支撑件262之间的位置关系从如图6中所示的位置关系过渡到如图7中所示的位置关系。因而，对于这种驱动单元10，离合器机构38的接合棘爪264可响应于曲柄臂101的向后旋转而适当地操作。
[0114]对于这种驱动单元10，换档主体32b包括滑动弹簧254，该滑动弹簧保持第一中心齿轮148和第二中心齿轮150的相对角度位置。当曲柄臂101在向前旋转方向上旋转时，单向离合器250接合第二环形齿轮204和输出部分68。此外，如果曲柄臂101的旋转被停止，则单向离合器250还接合第二环形齿轮204和输出部分68。在这种情况下，如果在单向离合器250响应于用于操作脚刹闸104a的曲柄臂101的向后旋转而脱开接合之前，接合棘爪264变得与输出部分68的右杯状件132的带齿部分260接合，则换档机构32可被锁定，这是因为离合器机构38和单向离合器250两者与输出部分68接合。然而，对于这种驱动单元10，滑动弹簧254保持第一中心齿轮148和第二中心齿轮150之间的相对角度位置，直到施加到第二中心齿轮150的旋转作用力变得大于滑动弹簧254与第二中心齿轮150之间的保持作用力或摩擦作用力。因而，响应于曲柄臂101的向后旋转，第二行星齿轮208被首先旋转，与此同时与第二行星齿轮208相哨合的第二中心齿轮150相对于第一中心齿轮148静止，该第一中心齿轮也使第二环形齿轮204旋转，用于与单向离合器250脱开接合。在单向离合器250脱开接合之后，接合棘爪264与输出部分68的右杯状件132的带齿部分260接合。因此，滑动弹簧254防止离合器机构38和单向离合器250两者响应于曲柄臂101的向后旋转而与输出部分68接合，这防止换档机构32被锁住。因而，脚刹闸104a可响应于曲柄轴101的向后旋转而适当地操作。
[0115]在所示的实施例中，第一旋转传送构件16、第二旋转传送构件20和第三旋转传送构件26可由选自齿轮、链轮和滑轮的组中的任何适当的部件形成。[0116]在所示的实施例中，轴承是球轴承或针状滚柱轴承。然而，根据公开内容，对于本领域技术人员来说是显而易见的是，可采用允许这些构件可旋转地安装的任何类型的轴承。例如，除了球轴承和针状滚柱轴承之外，其它类型的滚柱轴承以及衬套或者其它滑动类型的轴承也可应用到所示的实施例。
[0117]第二实施例
[0118]现在参照图12，现在将说明根据第二实施例的驱动单元310。
[0119]鉴于第一实施例和第二实施例之间的相似性，与第一实施例的部分相同的第二实施例的部分采用了与第一实施例的部分相同的附图标记。无论如何，为了简洁起见，将省略对基本上与第一实施例的部分相同的第二实施例的部分的描述。然而，根据本公开内容，对于本领域技术人员来说显而易见的是，对第一实施例的描述和说明也适合于第二实施例，除非在此论述和/或说明。
[0120]基本上，驱动单元310布置在曲柄臂101的附近(参见图1)。在所示的实施例中，如图12中所示，驱动单元310具有壳体312、曲柄轴314、第一旋转传送构件316、中间轴318、第二旋转传送构件320、支撑轴322、第二链324、第三旋转传送构件326和前链轮328(例如，链轮)。在所示的实施例中，曲柄轴314、中间轴318和支撑轴322布置为平行于彼此在间隔开的位置处延伸。如图12中所示，驱动单元310具有马达330、换档机构332、减速齿轮单元334、扭矩组合机构336和离合器机构338。因而，自行车驱动单元310包括马达330、曲柄轴314、扭矩组合机构336和离合器机构338。
[0121 ] 在所示的实施例中，除了微小改变之外，壳体312、曲柄轴314、第一旋转传送构件316、中间轴318、第二旋转传送构件320、支撑轴322、第二链324、第三旋转传送构件326、马达330、减速齿轮单元334、扭矩组合机构336基本上与根据第一实施例的壳体12、曲柄轴14、第一旋转传送构件16、中间轴18、第二旋转传送构件20、支撑轴22、第二链24、第三旋转传送构件26、马达30、减速齿轮单元34和扭矩组合机构36。因此，为了简洁起见，将省略对这些部件的详细描述。
[0122]在所示的实施例中，曲柄轴314绕着旋转轴线Xl (例如，第一旋转轴线)可旋转。马达330包括曲柄轴接收孔330a。曲柄轴314可旋转地设置在马达330的曲柄轴接收孔330a 中。
[0123]换档机构332布置在第三旋转传送构件326与扭矩组合机构336之间的动力传送通道上。换档机构332具有切换马达单元332a。换档机构332具有换档主体332b。在从安装在自行车车把上的切换器接收切换操作时，切换马达单元332a将换档主体332b的致动构件旋转到规定相位。切换马达单元332a与根据第一实施例的切换马达单元32a相同。因此，为了简洁起见，将省略详细说明。
[0124]换档主体332b是允许从多个(例如8个)齿轮比进行选择的传送单元。换档主体332b的构造基本上与传统公知的传送单元相同，诸例如在日本实用新型专利登记号3146138中公开的传送单元。因此，为了简洁起见，将省略详细说明。在所示的实施例中，换档机构332的换档主体332b包括支撑轴322、输入部分344、行星齿轮单元346和输出部分348。第三旋转传送构件326的旋转被传送到输入部分344、行星齿轮单元346和输出部分348。输入部分344、行星齿轮单元346和输出部分348分别被可旋转地支撑在支撑杆322上。特别地，输入部分344被可旋转地支撑在支撑轴322上并且操作地联接到曲柄轴314。第三旋转传送构件326固定地联接到输入部分344，以使得它们可一起旋转。行星齿轮单元346设置在输入部分344与输出部分348之间。行星齿轮单元346选择性地确立了多个(例如8个)齿轮比。输出部分348被可旋转地支撑在支撑轴322上并且操作地联接到扭矩组合机构336。在通过行星齿轮单元346改变旋转速度之后，输出部分348将旋转输出到扭矩组合机构336。
[0125]除了第一环形齿轮372d和第二环形齿轮374d联接到马达外壳356的轴向延伸部分的内圆周表面之外，减速齿轮单元334也与减速齿轮单元34相同。因此，为了简洁起见，将省略详细构造。
[0126]扭矩组合机构336操作地联接到马达330和曲柄轴314，以组合马达330和曲柄轴314的旋转输出。扭矩组合机构336具有:第一齿轮构件376，其固定地联接到换档机构332的输出部分348 ;第二齿轮构件378，其与第一齿轮构件376啮合；以及单向离合器380。扭矩组合机构336通过单向离合器380操作地连接到马达的转子358 (例如，旋转输出部分)，以接收马达330的旋转输出。
[0127]除了前链轮328可动地附设到第二齿轮构件378之外，第二齿轮构件378基本上与第二齿轮构件78相同。因此，为了简洁起见，将省略详细说明。如图12中所示，扭矩组合机构336的第二齿轮构件378具有链轮安装部分379，该链轮安装部分构造为操作地附设到前链轮328 (例如，链轮)，以使得随着曲柄轴314绕着旋转轴线Xl在向前旋转方向旋转，前链轮328绕着旋转轴线Xl (例如，链轮的第二旋转轴线)在向前旋转的方向(例如，第一方向)上旋转。
[0128]离合器机构338操作地设置在曲柄轴314与前链轮328之间。随着曲柄轴314绕着旋转轴线Xl在向后旋转方向上旋转，离合器机构338构造为使前链轮328绕着旋转轴线Xl (例如，第二旋转轴线)在向后旋转方向(例如，第二方向)上旋转。向后旋转方向反向于向前旋转方向。离合器机构338允许在向前旋转方向(例如，第一方向)上曲柄轴314与前链轮328之间的相对旋转。在所示的实施例中，离合器机构338在曲柄轴314与前链轮328之间被支撑在曲柄轴314上。然而，可替代地，离合器机构338还可在曲柄轴314与前链轮328之间被支撑在前链轮328或者扭矩组合机构336上。离合器机构338包括带齿部分360 (例如，内部带齿部分)、棘爪支撑362、多个接合棘爪364、多个偏压构件366。离合器机构338还包括控制部分368。
[0129]带齿部分360设置在前链轮328上。尤其是，带齿部分360设置在前链轮328的内圆周表面385a上。带齿部分360具有形成在前链轮328的内圆周表面385a上的多个接合齿360a。接合齿360a选择性地接合接合棘爪364，用于将曲柄轴314的向后旋转传送到前链轮328。
[0130]棘爪支撑件362固定地联接到曲柄轴314。棘爪支撑件362以传统方式在棘爪支撑件362的外圆周表面上枢转地支撑接合棘爪364。在所示的实施例中，带齿部分360布置在前链轮328上，而棘爪支撑件362固定地联接到曲柄轴314。然而，可替代地，带齿部分360可设置在曲柄轴314上，而棘爪支撑件362可固定地联接前链轮328。尤其是，带齿部分360可设置在曲柄轴314的外圆周表面上，而棘爪支撑件362可固定地联接到前链轮328的内圆周表面385a。此外，带齿部分360可设置在链轮安装部分379和曲柄轴314中的一个上，而棘爪支撑件362可固定地联接到链轮安装部分379和曲柄轴314中的另一个。尤其是，带齿部分360可设置在链轮安装部分379的内圆周表面385a和曲柄轴314的外圆周表面中的一个上，而棘爪支撑件362可固定地联接到链轮安装部分379的内圆周表面385a和曲柄轴314的外圆周表面中的另一个。
[0131]如图13A-13M中所示，接合棘爪364在释放位置与接合位置之间可动地安装到棘爪支撑件362。接合棘爪364中的每一个具有接合端部364a和枢轴端部364b。当接合棘爪364位于接合位置处时，接合棘爪364的接合端部364a与前链轮328的接合齿360a接合，而当接合棘爪364朝向释放位置移动时，接合棘爪364的接合端部364a与前链轮328的接合齿360a脱开接合。接合棘爪364枢转地联接到棘爪支撑件364，以使得接合棘爪364以传统方式绕着枢轴端部364b上的枢轴轴线枢转。
[0132]偏压构件366分别将接合棘爪364朝向接合位置偏压。偏压构件366基本上包括棘爪弹簧，所述棘爪弹簧操作地设置在接合棘爪364与棘爪支撑件362之间。
[0133]控制部分368设置在扭转结合机构336的链轮安装部分379 (例如，输出构件)的内圆周表面379a上。随着曲柄轴314在向后旋转方向上旋转，控制部分368选择性地使得接合棘爪364与带齿部分360接合，以使得离合器机构338将曲柄轴314的旋转传送到前链轮328。另一方面，随着曲柄轴在向前旋转方向上旋转，控制部分368与带齿部分360对准，以使得随着曲柄轴314在向前旋转方向上旋转，接合棘爪364在控制部分368与带齿部分360上滑动。更特别地，如图13A到13M中所示，控制部分368具有多个凸块391，所述多个凸块沿圆周布置在链轮安装部分379的内圆周表面379a上。凸块391中的每一个具有倾斜表面391a。倾斜表面391a比每个与接合棘爪364接合的接合齿360a的接合表面360b更平坦。此外，凸块391在圆周方向上具有圆周宽度，该圆周宽度比接合齿360a的圆周宽度大。
[0134]在所示的实施例中，前链轮328具有环形部分383，该环形部分具有形成在外圆周部分上的链轮齿以及一体形成在环形部分383的内圆周部分上的圆筒形部分385。前链轮328可动地附设到链轮安装部分379的内圆周表面379a。前链轮328绕着曲柄轴314的旋转轴线Xl旋转。因此，曲柄轴314的旋转轴线(例如，第一旋转轴线)以及前链轮328的旋转轴线(例如，第二旋转轴线)彼此重合。然而，当然，根据本公开内容，对于本领域技术人员来说显而易见的是，前链轮328和曲柄轴314可相对于彼此布置成使得前链轮328和曲柄轴314的旋转轴线相对于彼此偏离。前链轮328具有接合齿360a，所述接合齿360a处于圆筒形部分385的内圆周表面385a上。
[0135]此外，如图13A到13M中所示，前链轮328具有多个凸起389。尤其是，凸起389沿圆周布置在圆筒形部分385的外圆周表面385b上。扭矩组合机构336的链轮安装部分379具有多个凹部387。尤其是，凹部387沿圆周布置在链轮安装部分379的内圆周表面379a上。凹部387和凸起389分别以它们之间的圆周间隔相对于彼此布置，以提供扭矩组合机构336的链轮安装部分379与前链轮328之间的有限范围的相对旋转。在所示的实施例中，如图13B到13E以及图13H到13K中所示，凹部387分别具有随着曲柄轴314在向前旋转方向上旋转分别与凸起389的第一接触表面389a接合的第一内表面387，从而曲柄轴314在向前旋转方向上的旋转从扭矩组合机构336的链轮安装部分379传送到前链轮328。此夕卜，如图13A和13G中所示，凹部387分别具有在曲柄轴314静止时分别周向接触凸起389的第二接触表面389b的第二内表面387b。尤其是，如图13A和13G中所示，前链轮328在顺时针方向上通过偏压或复位弹簧393而相对于链轮安装部分379被周向地偏压。另外，在曲柄轴314静止时，前链轮328相对于链轮安装部分379被周向地偏压，使得前链轮328的每个接合齿360a的接合表面360b在曲柄轴314的向前旋转方向上相对于链轮安装部分379的相应一个凸块的倾斜表面391a设置。
[0136]在所示的实施例中，扭矩组合机构336的链轮安装部分379具有凹部387，而前链轮328具有凸起389。然而，可替代地，扭矩组合机构336的链轮安装部分379可具有多个凸起，而前链轮328可具有多个凹部。在这种情况下，凹部和凸起分别以它们之间的周向间隔相对于彼此布置，以提供扭矩组合机构336的链轮安装部分379与前链轮328之间的有限范围的相对旋转。
[0137]对于这种驱动单元310，如图12中所示，在向前旋转方向上由脚蹬作用力所产生的扭矩在下列传送通道中进行传送:曲柄臂101 —曲柄轴314 —第一旋转传送构件316 —第二旋转传送构件320 —第三旋转传送构件326 —换档主体332b —第一齿轮构件376 —第二齿轮构件378。另一方面，马达330的输出扭矩在下列路径中进行传送:减速齿轮单元334 —扭转传送构件370 —单向离合器380 —第二齿轮构件378。第二齿轮构件378组合这两个扭矩，以将它们传送到前链轮328。
[0138]特别地，如图13A和13G中所示，当曲柄轴314静止时，前链轮328相对于链轮安装部分379被周向地偏压，以使得凹部387的第二内表面387b分别与凸起389的第二接触表面389b周向接触。此外，当曲柄轴314静止时，前链轮328的每个接合齿360a的接合表面360b在曲柄轴314的向前旋转方向上相对于链轮安装部分379的相应一个凸块391的倾斜表面391设置。
[0139]如图13B到13E和图13H到13K中所示，当曲柄轴314在向前旋转方向上被旋转时，第二齿轮构件378在顺时针方向上相对于前链轮328旋转，直到凹部387的第一内表面387a分别与凸起389的第一接触表面389a周向接触。当凹部387的第一内表面387a分别与凸起389的第一接触表面389a周向接触时，第二齿轮构件378的旋转被传送到前链轮328，这在向前旋转方向上使第二齿轮构件378和前链轮328 —起旋转。控制部分368的凸块391和带齿部分360的接合齿360a相对于彼此布置，以使得控制部分368的凸块391与带齿部分360的接合齿360a轴向对准，与此同时凹部387的第一内表面387a分别与凸起389的第一接触表面389a周向接触。因此，如图13H到13K中所示，随着曲柄轴314在向前旋转方向上旋转，接合棘爪364当在接合位置与释放位置之间枢转时在控制部分368的凸块391上滑动，这防止了接合棘爪364与带齿部分360的接合齿360a接合。特别地，在第二齿轮构件378相对于曲柄轴314的速度比大于由选择换档机构332的齿轮比所导致的速度比时，第二齿轮构件378的向前旋转速度比曲柄轴314向前旋转速度快。在这种情况下，接合棘爪364按照如图13H、131、13J和13K中所示的次序在向后旋转方向上在控制部分368的凸块391上相对滑动。另一方面，，在第二齿轮构件378相对于曲柄轴314的速度比小于由选择换档机构332的齿轮比所导致的速度比时第二齿轮构件378的向前旋转速度比曲柄轴的旋转速度慢。在这种情况下，接合棘爪364在向前旋转方向上按照如图13K、13J、13I和13H中所示的次序在控制部分368的凸块391上相对滑动。因此，离合器机构338允许在向前旋转方向上曲柄轴314与前链轮328之间的相对旋转。
[0140]另一方面，对于这种驱动单元10，曲柄臂101的向后旋转也被传送到前链轮328，以使前链轮328在向后旋转方向上旋转。特别地，在向后旋转方向上由脚蹬作用力所产生的扭矩在下列传送通道中进行传送:曲柄臂101 —曲柄轴314 —离合器机构338 —前链轮328。曲柄臂101的向后旋转并没有通过设置在换档机构332中的单向离合器的操作而经由换档机构332传送到第二齿轮构件378。
[0141]如图13F、13L和13M中所示，当曲柄轴314被停止时，前链轮328相对于链轮安装部分379在顺时针方向上通过复位弹簧393的偏压作用力而被旋转。通过这种偏压作用力，前链轮328相对于链轮安装部分379旋转，从而使得凹部387的第二内表面387b分别周向接触凸起389的第二接触表面389b。当凹部387的第二内表面387b分别周向接触凸起389的第二接触表面389b时，前链轮328的每个接合齿360a的接合表面360b在曲柄轴314的向前旋转方向上相对于链轮安装部分379的相应一个凸块391的倾斜表面391a布置。因而，当曲柄轴314在向后旋转方向上旋转时，接合棘爪364的接合端部364a与前链轮328的接合齿360a的接合表面360b接合，这在向后旋转方向上使前链轮328和链轮安装部分379 —起旋转。因此，曲柄臂101的向后旋转被传送到前链轮328，以使前链轮328在向后旋转方向上旋转，从而操作后轮毂104的脚刹闸104a。
[0142]第三实施例
[0143]现在参照图14，现在来解释根据第三实施例的驱动单元410。
[0144]鉴于与第一实施例和第三实施例的相似性，与第一实施例的部分相同的第三实施例的部分将采用与第一实施例的部分相同的附图标记。无论如何，为了简洁起见，将省略对基本上与第一实施例的部分相同的第三实施例的部分的描述。然而，根据本公开内容，对于本领域技术人员来说显而易见的是，第一实施例的描述和说明也适合于第三实施例，除非在此另有描述和/或说明。
[0145]基本上，驱动单元410布置在曲柄臂101的附近(参见图1)。在所示的实施例中，如图14中所示,驱动单元410具有壳体412、曲柄轴414、第一旋转传送构件416、中间轴418、第二旋转传送构件420、第三旋转传送构件426和前链轮428 (例如，链轮)。如图14中所示，驱动单元410具有马达430、扭矩组合机构436和离合器机构438。因而，自行车驱动单元410包括马达430、曲柄轴414、扭矩组合机构436和离合器机构438。
[0146]在所示的实施例中，曲柄轴414和前链轮428与根据第二实施例的曲柄轴314和前链轮328相同。因此，为了简洁起见，将省略详细构造。此外，离合器机构438与根据第二实施例的离合器机构338相同，只是对应于设置在链轮安装部分379上的离合器机构338的部分的离合器机构438的部分设置在链轮安装部分479上，该链轮安装部分479固定地联接到扭矩组合机构436的轴向延伸套筒444。然而，根据本公开内容，对于本领域技术人员来说显而易见的是，根据第二实施例的离合器机构338可应用于根据第三实施例的驱动单元410。因此，为了简洁起见，将省略详细构造。
[0147]壳体412主要容纳第一旋转传送构件416、中间轴418、第二旋转传送构件420、第三旋转传送构件426、马达430和扭矩组合机构436。壳体412通过一对轴承以传统方式可旋转地支撑曲柄轴414。曲柄轴414延伸穿过该壳体412。
[0148]曲柄轴414绕着旋转轴线Xl(例如，第一旋转轴线)可旋转。第一旋转传送构件416具有固定地联接到曲柄轴414的第一齿轮416a。中间轴418通过一对轴承被可旋转地支撑在壳体412内部。第二旋转传送构件420具有大的齿轮420a和小的齿轮420b。第三旋转传送构件426具有第三齿轮426a。前链轮428 (例如，链轮)与根据第二实施例的前链轮328相同。前链轮428绕着曲柄轴414的旋转轴线Xl旋转。因而，曲柄轴414的旋转轴线(例如，第一旋转轴线)和前链轮428的旋转轴线(例如，第二旋转轴线)彼此重合。
[0149]在所示的实施例中，马达430是内转子型马达。马达430具有转子430a和定子430b。因为马达430具有传统的构造，为了简洁起见，将省略详细说明。定子430b固定地联接到壳体412的内侧表面。转子430a固定地联接到马达430的驱动轴430c。驱动轴430c通过一对轴承相对于壳体被可旋转地支撑。
[0150]第三旋转传送构件426的第三齿轮426a固定地联接到马达430的驱动轴430c的远端部。第三齿轮426a还与第二旋转传送构件420的大的齿轮420a啮合。大的齿轮420a经由单向离合器440可旋转地联接到中间轴418。单向离合器440仅仅将用于前链轮428向前旋转的马达430的旋转输出传送到中间轴418。小的齿轮420b固定地联接到中间轴418。
[0151]扭矩组合机构436操作地联接到马达430和曲柄轴414，以组合马达430的旋转输出和曲柄轴414的旋转输出。扭矩组合机构436具有外壳部分442和轴向延伸套筒444。扭矩组合机构436通过轴承被可旋转地支撑在曲柄轴414上。外壳部分442在外壳部分442的外圆周表面上具有外部齿轮446。外部齿轮446与第二旋转传送构件420的小的齿轮420b卩齿合。外壳部分442经由单向离合器448可旋转地联接到第一旋转传送构件416。尤其是，单向离合器448设置在外壳部分442的内圆周表面与第一旋转传送构件416的第一齿轮416a之间。单向离合器448仅仅将曲柄轴414的向前旋转传送到扭矩组合机构436的外壳部分442。因而，扭矩组合机构436组合传送到外壳部分442的外部齿轮446的马达430的旋转输出和从第一齿轮416a经由单向离合器448传送的曲柄轴414的旋转输出。轴向延伸套筒444具有扭矩传感器450，该扭矩传感器450具有分别沿径向面向彼此的一对磁偏转元件450a和一对螺线管450b。通过扭矩传感器450所检测的扭矩用来控制马达430的旋转输出。当然，根据本公开内容，对于本领域技术人员显而易见的是，扭矩传感器450可以是其它类型的扭矩传感器。
[0152]链轮安装部分479被构造为操作地附设到前链轮428 (例如，链轮)，以使得随着曲柄轴414在向前旋转方向上绕着旋转轴线Xl旋转，前链轮428在向前旋转方向(例如，第一方向)上绕着旋转轴线Xl (例如，链轮的第二旋转轴线)旋转。链轮安装部分479固定地联接到轴向延伸套筒444的远端部，以使得链轮安装部分479与扭矩组合机构436 —起旋转。链轮安装部分479与根据第二实施例的链轮安装部分379相同。因此，为了简洁起见，将省略详细构造。
[0153]离合器机构438操作地设置在曲柄轴414与前链轮428之间。离合器机构438被构造为随着曲柄轴414在向后旋转方向上绕着旋转轴线Xl旋转，使前链轮428在向后旋转方向上(例如，第二方向)绕着旋转轴线Xl (例如，第二旋转轴线)旋转。向后旋转方向反向于向前旋转方向。
[0154]对于这种驱动单元410，在向前旋转方向上由脚蹬作用力所产生的扭矩在下列传送通道中进行传送:曲柄臂101 —曲柄轴414 —第一旋转传送构件416 —单向离合器448 —扭矩组合机构436。另一方面，马达430的输出转矩在以下路径中进行传送:第三旋转传送构件426 —第二旋转传送构件420 —扭矩组合机构436。扭矩组合机构436结合这两个扭矩，以经由链轮安装部分479将它们传送到前链轮428。因而，曲柄臂101的向前旋转在由马达430辅助之后被传送到前链轮428。从链轮安装部分479到前链轮428的扭矩传送与根据第二实施例的从链轮安装部分379到前链轮328的扭矩传送相同。因此，为了简洁起见，将省略详细说明。
[0155]另一方面，对于这种驱动单元410，曲柄臂101的向后旋转也被传送到前链轮428，以使前链轮428在向后旋转方向上旋转。特别地，在向后旋转方向上由脚蹬作用力所产生的扭矩在下列传送通道中进行传送:曲柄臂101 —曲柄轴414 —离合器机构438 —前链轮428。曲柄臂101的向后旋转没有通过操作单向离合器448经由第一旋转传送构件416传送到扭矩组合机构436的外壳部分442。从离合器机构438到前链轮428的扭矩传送与根据第二实施例的从离合器机构338到前链轮328的扭矩传送相同。因此，为了简洁起见，将省略详细说明。
[0156]第四实施例
[0157]现在参照图15，现在将解释根据第四实施例的驱动单元510。
[0158]鉴于与第一实施例和第四实施例之间的类似性，与第一实施例的部分相同的第四实施例的部分将采取与第一实施例的部分相同的附图标记。无论如何，为了简洁起见，可以省略对基本上与第一实施例的部分相同的第四实施例的部分的描述。然而，根据本公开内容，对于本领域技术人员来说显而易见的是，第一实施例的描述和说明也适合于第四实施例，除非在此另有描述和/或说明。
[0159]如图2中所示，根据第一实施例的驱动单元10包括换档机构32和离合器机构38，该离合器机构将由曲柄轴14的向前部旋转所导致的输入部分64的旋转传送到输出部分68，以使得前链轮28在向前旋转方向上旋转。换档机构32和离合器机构38还将由曲柄轴14的向后旋转所导致的输入部分64的旋转传送到输出部分68，以使得前链轮在向后旋转方向上旋转。根据本申请的驱动单元可包括任何种类的换档机构以及具有上述特征的离合器机构。例如，如图15所示，根据第四实施例的驱动单元510具有换档机构532和离合器机构538。换档机构532和离合器机构538基本上与在欧洲专利N0.EP1700780B1中所公开的内部安装的轮毂传动装置，只是换档机构532和离合器机构538安装在驱动单元510中。驱动单元510与图2中所示的驱动单元10相同，只是驱动单元510具有代替了换档机构32和离合器机构38的换档机构532和离合器机构538。因而，为了简洁起见，将省略对换档机构532、离合器机构538和驱动单兀510的详细描述。换档机构532和离合器机构538选择性地确立了用于前链轮28的向前旋转的三个齿轮比，以及用于前链轮28的后部旋转的一个齿轮比。
[0160]换档机构532主要包括支撑轴522、输入部分564、行星齿轮单元566和输出部分568。第三旋转传送构件26的旋转(参见图2)被传送到输入部分564、行星齿轮单元566和输出部分568。输入部分564、行星齿轮单元566和输出部分568分别被可旋转地支撑在支撑轴522上。
[0161]特别地，输入部分564被可旋转地支撑在支撑轴522并且操作地联接到曲柄轴14(参见图2)。第三旋转传送构件26的第二链轮26a(参见图2)固定地联接到输入部分564，以使得它们可以一起旋转。行星齿轮单元566设置在输入部分564与输出部分568之间。行星齿轮单元566选择性地确立了多个(例如三个)齿轮比。行星齿轮单元566在输入部分564与输出部分568之间传送动力。输出部分568被可旋转地支撑在支撑轴522上并且操作地联接到扭矩组合机构36 (参见图2)。输出部分568在通过行星齿轮单元566改变旋转速度之后，将旋转输出到扭矩组合机构36 (参见图2)。扭矩组合机构36的第一齿轮构件76 (参见图2)联接到输出部分568。
[0162]换档机构532还具有滚柱闸577，其自身通常称为脚刹闸单元。当曲柄轴14在向后旋转方向上旋转时，向后旋转动力被传送到行星齿轮单元566，并且使得滚柱闸577向后旋转。
[0163]驱动单元510还具有操作地设置在曲柄轴14与前链轮28 (参见图2)之间的离合器机构538。离合器机构538构造为随着曲柄轴14在向后旋转方向上旋转，使前链轮28在向后旋转方向上旋转。离合器机构538被支撑到换档机构532的支撑轴522，以使得离合器机构538操作地设置在行星齿轮单元566的行星齿轮架566a与换档机构532的输出部分568之间。特别地，如图15中所示，闸杯580承载滚柱闸577、内部活动齿轮582、外部活动齿轮584和处于内部活动齿轮582与外部活动齿轮584之间的单向离合器586，这形成了离合器机构538。外部活动齿轮584固定地联接到壳体12(参见图2)。单向离合器586被构造为将向后旋转作用力从闸杯580传送到外部活动齿轮584。结果，滚柱闸577将向后旋转动力传送到输出部分568，以使得前链轮28在向后旋转方向上旋转。
[0164]在所示的实施例，换档机构32和532分别具有八个和三个变速单元。然而，它们可由两个、五个、七个、九个或十一个变速单元。
[0165]在理解本发明的范围时，在此使用的术语“被联接”或者“联接”包括:其中元件通过将该元件直接附连到其它元件而直接固定到另一元件的构造；其中元件通过将该元件附到依次附到其它元件的一个或多个中间元件而间接地固定到其它元件的构造；以及其中一个元件与另一元件成一体(即，一个元件实际上是另一元件的一部分)的构造。该定义适用于具有类似含义的术语，例如“联结”、“连接”、“附设”、“安装”、“粘合”、“固定”以及它们的衍生词。
[0166]在理解本发明的范围方面时，在此使用的术语“包括”及其衍生词为开放性限定术语，其指出存在所列举的特征、元件、部件、组、整体和/或步骤，但是并不排除存在其它未列举的特征、元件、部件、组、整体和/或步骤。前述事项同样也适用于具有类似含义的词语，例如术语“包含”、“具有”以及它们的衍生词。
[0167]同样将知晓的是，尽管在此可以使用术语“第一”和“第二”来描述各种部件，这些部件不应受这些术语限制。这些术语仅仅是用来将一个部件与另一个部件区分开。因此，例如，在没有脱离本发明的教导的情况下，上面所论述的第一元件可被定义为第二元件，反之亦然。同样，术语“部件”、“部分”、“部”、“构件”或“元件”在其单数使用时，可具有单个部分或多个部分的双重含义。最后，在此使用的程度术语，例如“基本上”、“大约”和“约”表示修正术语的使得最终结果没有显著变化的合理偏差量。
[0168]虽然仅仅选择了所选的实施例对本发明进行说明，但是根据本公开内容对于本领域技术人员来说明显的是，在没有脱离如所附权利要求所限定的本发明的范围的情况下在此可进行各种改变和修改。例如，各种部件的尺寸、形状、位置或者取向可根据需要和/或期望而进行改变，只要它们并不显著改变它们的预定作用。所示的彼此直接连接或者接触的元件可以使得中间结构设置在它们之间，除非另有特别说明。一个元件的功能可通过两个元件实现，反之亦然，除非另有特定说明。一个实施例的结构和功能可以在另一个实施例中采用。对于全部优点来说，并不必须同时存在于一个特定实施例中。对于相对于现有技术独特的每个特征单独地或与其它特征相组合还应被认为是 申请人:对进一步发明的单独描述，其包括由所述一个或多个特征所体现的结构原理和/或功能原理。因而，对根据本发明的实施例的上述描述仅仅用于进行说明，而并不是用于限制由所附权利要求及其等同方案所限定的发明。
【权利要求】
1.一种自行车驱动单元，所述自行车驱动单元包括: 马达； 曲柄轴，所述曲柄轴绕着第一旋转轴线能够旋转； 扭矩组合机构，所述扭矩组合机构操作地联接到马达和曲柄轴，以组合马达的旋转输出和曲柄轴的旋转输出，扭矩组合机构具有链轮安装部分，所述链轮安装部分构造为操作地附设到链轮，以使得随着曲柄轴在第一方向上绕着第一旋转轴线旋转，链轮在第一方向上绕着链轮的第二旋转轴线旋转；以及 离合器机构，所述离合器机构操作地设置在曲柄轴与链轮之间，离合器机构被构造为随着曲柄轴在第二方向上绕着第一旋转轴线旋转，使链轮在第二方向上绕着第二旋转轴线旋转，第二方向反向于第一方向。
2.如权利要求1所述的自行车驱动单元，其中 第一旋转轴线和第二旋转轴线彼此重合。
3.如权利要求1所述的自行车驱动单元，其中 离合器机构允许在第一方向上曲柄轴与链轮之间的相对旋转。
4.如权利要求1所述的自行车驱动单元，还包括 换档机构，所述换档机构包括: 支撑轴， 输入部分，所述输入部分被能旋转地支撑在支撑轴上，并且操作地联接到曲柄轴， 输出部分，所述输出部分被能旋转地支撑在支撑轴上，并且操作地联接到扭矩组合机构，以及 行星齿轮单元，所述行星齿轮单元设置在输入部分与输出部分之间。
5.如权利要求4所述的自行车驱动单元，其中 离合器机构被支撑到换档机构的支撑轴，以使得离合器机构操作地设置在行星齿轮单元的行星齿轮架与换档机构的输出部分之间。
6.如权利要求5所述的自行车驱动单元，其中 离合器机构包括: 带齿部分，所述带齿部分布置在换档机构的输出部分和行星齿轮单元的行星齿轮架中的一个上， 棘爪支撑件，所述棘爪支撑件能运动地附设到换档机构的输出部分和行星齿轮单元的行星齿轮架中的另一个， 接合棘爪，所述接合棘爪在释放位置与接合位置之间能运动地安装到棘爪支撑件，以及 偏压构件，所述偏压构件将接合棘爪朝向接合位置偏压。
7.如权利要求5所述的自行车驱动单元，其中 离合器机构包括: 内部带齿部分，所述内部带齿部分布置在换档机构的输出部分的内圆周表面上， 棘爪支撑件，所述棘爪支撑件能运动地附设到行星齿轮单元的行星齿轮架， 接合棘爪，所述接合棘爪在释放位置与接合位置之间能运动地安装到棘爪支撑件， 偏压构件，所述偏压构件将接合棘爪朝向接合位置偏压，以及控制部分，所述控制部分设置在行星齿轮单元的行星齿轮架的外圆周表面上，所述控制部分随着曲柄轴在第二方向上旋转而选择性地使得接合棘爪与内部带齿部分接合，以使得离合器机构将曲柄轴的旋转传送到换档机构的输出部分。
8.如权利要求6所述的自行车驱动单元，其中 棘爪支撑件具有在棘爪支撑件的圆周方向上设置的凹部和凸起中的一种，以及 行星齿轮单元的行星齿轮架具有在行星齿轮架的的圆周方向上设置的凹部和凸起中的另一种， 所述凹部和凸起通过它们之间的周向间隔而相对于彼此布置，以提供棘爪支撑件与行星齿轮架之间的有限范围的相对旋转。
9.如权利要求8所述的自行车驱动单元，其中 凸起具有接触表面，该接触表面随着曲柄轴在第一方向上旋转而与凹部的内表面周向接触，从而将曲柄 轴在第一方向上的旋转从行星齿轮单元的行星齿轮架传送到换档机构的输出部分。
10.如权利要求6所述的自行车驱动单元，其中 离合器机构还包括保持构件，所述保持构件操作地设置在支撑轴与棘爪支撑件之间，在接合棘爪与输出部分接合之前，保持构件保持棘爪支撑件与支撑轴之间的相对角度位置。
11.如权利要求10所述的自行车驱动单元，其中 离合器机构的保持构件还包括滑动弹簧，所述滑动弹簧具有腿部分和环部分，所述腿部分不可旋转地联接到换档机构的支撑轴，环部分从腿部分延伸出并且设置在离合器机构的棘爪支撑件的外圆周凹槽中。
12.如权利要求4所述的自行车驱动单元，其中 行星齿轮单元包括通过滑动弹簧操作地连接的第一中心齿轮和第二中心齿轮。
13.如权利要求12所述的自行车驱动单元，其中 滑动弹簧具有腿部分和环部分，腿部分设置在第一中心齿轮的接收孔中，环部分从腿部分延伸出并且设置在第二中心齿轮的内圆周凹槽中。
14.如权利要求1所述的自行车驱动单元，其中 离合器机构被支撑在曲柄轴、链轮以及位于曲柄轴与链轮之间的扭矩组合机构中的一个上。
15.如权利要求14所述的自行车驱动单元，还包括 换档机构，所述换档机构包括: 支撑轴， 输入部分，所述输入部分被能旋转地支撑在支撑轴上，并且操作地联接到曲柄轴， 输出部分，所述输出部分被能旋转地支撑在支撑轴上，并且操作地联接到扭矩组合机构，以及 行星齿轮单元，所述行星齿轮单元设置在输入部分与输出部分之间。
16.如权利要求14所述的自行车驱动单元，其中 离合器机构包括: 带齿部分，所述带齿部分设置在曲柄轴和链轮安装部分中的一个上，棘爪支撑件，所述棘爪支撑件固定地联接到曲柄轴和链轮安装部分中的另一个， 接合棘爪，所述接合棘爪在释放位置与接合位置之间能运动地安装到棘爪支撑件，以及 偏压构件，所述偏压构件将接合棘爪朝向接合位置偏压。
17.如权利要求14所述的自行车驱动单元，其中 离合器机构包括: 带齿部分，所述带齿部分布置在链轮和曲柄轴中的一个上， 棘爪支撑件，所述棘爪支撑件固定地联接到链轮和曲柄轴中的另一个， 接合棘爪，所述接合棘爪在释放位置与接合位置之间能运动地安装到棘爪支撑件，以及 偏压构件，所述偏压构件将 接合棘爪朝向接合位置偏压。
18.如权利要求14所述的自行车驱动单元，其中 离合器机构包括: 内部带齿部分，所述内部带齿部分设置在链轮的内圆周表面上， 棘爪支撑件，所述棘爪支撑件固定地联接到曲柄轴， 接合棘爪，所述接合棘爪在释放位置与接合位置之间能运动地固定到棘爪支撑件， 偏压构件，所述偏压构件将接合棘爪朝向接合位置偏压，以及控制部分，所述控制部分设置在扭矩组合机构的输出构件的内圆周表面上，控制部分随着曲柄轴在第二方向上旋转而选择性地使得接合棘爪与内部带齿部分接合，以使得离合器机构将曲柄轴的旋转传送到链轮。
19.如权利要求18所述的自行车驱动单元，其中 控制部分随着曲柄轴在第一方向上旋转而与内部带齿部分对准，以使得接合棘爪随着曲柄轴在第一方向上旋转而在控制部分和内部带齿部分上滑动。
20.如权利要求14所述的自行车驱动单元，其中 扭矩组合机构的链轮安装部分具有凹部和凸起中的一种，并且 链轮具有凹部和凸起中的另一种， 所述凹部和凸起以它们之间的周向间隔而相对于彼此布置，从而提供扭矩组合机构的链轮安装部分与链轮之间有限范围的相对旋转。
21.如权利要求20所述的自行车驱动单元，其中 凹部具有内表面，所述内表面随着曲柄轴在第一方向上旋转而周向接触凸起的接触表面，从而将曲柄轴在第一方向上的旋转从扭矩组合机构的链轮安装部分传送到链轮。
22.如权利要求1所述的自行车驱动单元，其中 马达包括曲柄轴接收孔，以及 曲柄轴能旋转地设置在马达的曲柄轴接收孔中。
23.如权利要求1所述的自行车驱动单元，其中 扭矩组合机构通过单向离合器而操作地连接到马达的旋转输出部分，以接收马达的旋转输出。
【文档编号】B62M6/55GK103979062SQ201310365306
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2013年8月21日 优先权日:2013年2月7日
【发明者】樋野哲也, 正下昭彦, 伊藤实 申请人:株式会社岛野
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