专利名称：电动辅助车辆的制作方法
技术领域：
本发明涉及把与踏板踏力相应的辅助驱动力从电动机供给车轮的电动辅助车辆。
近年来，把输入给踏板的踏力和来自电动机的辅助驱动力的合力供给车轮的电动辅助自行车倍受注目(例如日本特願平6-324686号)。该电动辅助自行车备有输出踏板踏力与电动机辅助驱动力之合力的动力单元、检测踏板踏力的踏力检测装置、根据该踏力检测值可变地控制电动机输出的控制单元。
此种电动辅助车辆中，为确保动力单元、控制单元的安装强度及安装空间，以及为了防止外力的损伤等，通常把该动力单元等分别沿主管下侧配置，通过支架固定，并用罩复盖。
现有技术中的上述检测踏板踏力的装置如图14所示，是把反力承受部与角度检测部组装成一体的构造。即，该踏力检测装置200备有力矩板202、转动杆203和反力承受部204。力矩板202根据作用在曲柄轴201上的踏板踏力大小在图示的反时针方向转动。转动杆203作为角度检测部，能与力矩板202的抵接部202a相抵接地轴支着。反力承受部204把转动杆203往反时针方向推。转动杆202的转动角度由电位器205检测。反力承受部204的结构是，在固定于支承板206上的气缸部207与可滑动地插入该气缸部207内的活塞208之间。夹设着弹簧204a。
但是，如上述现有的电动辅助自行车那样把动力单元、控制单元沿主管分别配置的结构中，必须设置复盖它们的大型罩，还需要分别设置安装用支架，因此，使组装费、零件费用提高。另外，在把两单元分别配置的结构中，控制单元周边的线束、联接器的配线复杂，配置空间大而使装置大型化。
另外，在上述现有的踏力检测装置中，由于反力承受部和角度检测部组装成一体，所以，容纳它们的箱体的突出尺寸变大，造成箱体整个大型化。由此，在变更车身的动力单元配置时，其安装位置选择自由度小。
本发明是鉴于上述问题而作出的，其目的在于提供一种能减少组装工序及零件数目、缩小配置空间、结构紧凑、提高对安装位置自由度的电动辅助车辆。
为了实现上述目的，本申请权利要求1所述的电动辅助车辆，备有动力单元和控制单元，该动力单元把输入到曲柄轴的踏板踏力与电动机辅助动力之合力输出，该控制单元可变地控制电动机的辅助力，其特征在于，控制单元沿着动力单元箱体的曲柄轴直径方向外周面配置，并可装卸地固定在该箱体上。
权利要求2的发明是在权利要求1的基础上增加以下特征，即，至少将控制单元的一部分从侧面看隐蔽地配置在安装支架内，该安装支架用于将动力单元安装到车架上。
权利要求3所述的电动辅助车辆，备有动力单元、踏力传感器和控制单元；动力单元输出输入到曲柄轴的踏板踏力与电动机辅助力的合力，踏力传感器检测踏板踏力，控制单元根据踏力传感器检测出的踏板踏力可变地控制电动机的辅助力；其特征在于，控制单元和踏力传感器沿着动力单元箱体的曲柄轴直径方向外周面配置，并可装卸地固定在该箱体上。
权利要求4的发明是在权利要求3的基础上增加以下特征，即，动力单元备有行星齿轮机构，该行星机构与曲柄轴同轴地配置，踏板踏力输入到行星齿轮后从内齿轮或太阳齿轮中的任一方输出；上述踏力传感器中的反力承受部和角度检测部分开形成，该反力承受部及角度检测部沿上述箱体的曲柄轴直径方向外周面配置；上述反力承受部使内齿轮或太阳齿轮中的任何另一方对抗作用在该另一方上的反力而转动，上述角度检测部检测该另一方的转动角度。
权利要求5的发明是在权利要求4的基础上增加以下特征，即，上述角度检测部的旋转轴配置在垂直于曲柄轴的方向。
权利要求6的发明是在权利要求3至5中的任一项的基础上增加以下特征，即，至少将踏力传感器的一部分从侧面看隐蔽地配置在安装支架内，该安装支架用于把动力单元安装在车架上。
权利要求7的发明是在权利要求3至6中的任一项的基础上增加以下特征，即，检测车速的车速传感器沿动力单元箱体的外周面配置，并固定在该箱体上。
权利要求8的发明是在权利要求3至7中的任一项的基础上增加以下特征，即，将上述控制单元、踏力传感器、车速传感器各自的至少一部分从侧面看隐蔽地配置在上述安装支架内。
权利要求9的发明是在权利要求1的基础上增加以下特征，即，上述控制单元具有贯通孔，上述曲柄轴穿过该贯通孔。
权利要求10的发明是在权利要求1或9的基础上增加以下特征，即，上述控制单元配设在曲柄轴的一侧，位于从动力单元取出合力的链轮的相反侧。
本发明中的踏力检测装置中，可采用旋转式电位器和往复式直线电位器。
本发明中所述箱体的曲柄轴直径方向外周面是指外周面中除了与·轴柄轴交叉的端面。
根据权利要求1所述发明的电动辅助车辆，由于控制单元沿着动力单元的箱体外周面配置并固定在该箱体上，所以控制单元发出的热可由箱体散出，提高了控制单元的耐久性。另外，不需要将控制单元往车架上安装用的支架，可减少组装工序及零件数目，降低成本。加设罩时只要小型的罩即可。由于把两单元做成为一体，配线可以缩短而且简单。另外，还提高了车身配置的自由度，还能使车身整体小型化。
另外，由于控制单元沿箱体外周面配置，所以曲柄轴的宽度尺寸可变窄，在角落部把车身倾倒时的倾角可以加大，同时可减少踩踏板时的不舒服感。与把控制单元配置在箱体内部的情形相比，其维修或装卸作业都容易得多。
权利要求2的发明中，由于把控制单元的至少一部分从侧面看隐蔽地配置在安装支架内，所以不必设置专门的罩就可以防止外力的损伤，并且有效地利用空间进行配置，可实现结构紧凑化。
权利要求3的发明中，由于沿动力单元箱体的外周面配置并固定控制单元和踏力传感器，所以，可提高控制单元的散热性，减少组装工序和零件数目，降低成本等，具有与实施例1同样的效果。
权利要求4的发明中，由于把检测踏板踏力的踏力传感器的反力承受部和角度检测部分开形成，并将该反力承受部和角度检测部沿动力单元箱体的外周面配置，所以，与把反力承受部、角度检测部做成为一体的情形相比，可提高它们的选择配置位置的自由度，另外，可以减小动力单元的箱体突出尺寸从而使整个箱体小型化，还可提高往车身上安装时的配置自由度。
权利要求5的发明中，由于把角度检测部的旋转轴配置在垂直于曲柄轴的方向上，所以，可提高组装性，并能减小箱体的突出尺寸。
权利要求6的发明中，由于把踏力传感器的至少一部分、以及在权利要求8的发明中，把控制单元、踏力传感器、车速传感器各自的至少一部分从侧面看隐蔽地配置在安装支架内，所以，可防止外力的损伤。
权利要求7的发明中，由于沿动力单元的箱体外周面配置、固定车速传感器，所以能减少组装工序及零件数目，降低成本等，具有与权利要求1同样的效果。
权利要求9的发明中，由于在控制单元上形成供曲柄轴穿过的贯通孔，所以可避免与该曲柄轴的干涉，提高外观及容纳效率。
权利要求10的发明中，由于把控制单元配置在动力单元的链轮的相反侧，所以，左右方向的配置平衡，提高外观及容纳效率。
图1是权利要求1、2发明一实施例的电动辅助自行车的左侧视图。
图2是上述电动辅助自行车的动力单元的平面剖视图。
图3是上述动力单元的局部剖视左侧视图。
图4是表示上述动力单元安装在车身上状态的左侧视图。
图5是表示上述动力单元安装在车身上状态的右侧视图。
图6是表示上述动力单元安装在车身上状态的背面图。
图7是权利要求3～7发明一实施例的电动辅助自行车的左侧视图。
图8是表示上述电动辅助自行车的辅助驱动装置的左侧视图。
图9是上述辅助驱动装置的动力单元的左侧视图。
图10是上述动力单元的平面图。
图11是上述动力单元的剖视底面图。
图12是表示上述动力单元的踏力检测装置的左侧视图。
图13是上述踏力检测装置的构造图。
图14是表示现有踏力检测装置的局部剖视侧视图。
图15是权利要求1、9、10发明一实施例的电动辅助自行车的左侧视图。
图16是电动辅助自行车的动力单元的左侧视图。
图17是上述动力单元的剖视平面图。
图18是表示卸下上述动力单元的盖状态时左侧视图。
图19是上述动力单元的左侧视图。
图20是上述动力单元的平面图。
图21是上述控制单元的构造图。
下面，参照
本发明的实施例。
图1至图6是说明权利要求1、2发明一实施例的电动辅助自行车的图。图1是电动辅助自行车的左侧视图，图2、图3是动力单元的断面图、局部剖视侧视图，图4～图6是分别表示动力单元安装在车身状态时的左侧视图、右侧视图和背面图。本实施例中所述的前后左右是指骑车状态时的前后左右。
图中，1是电动辅助自行车，其车架2由头管2a、主管2b和车座管2c一体结合而成。头管2a可转动地支承着前叉4，前轮3可旋转地支承在该前叉4上。主管2b从头管2a向斜后下方延伸。车座管2c从主管2b的后端部向上方立起。
在主管2b和车座管2c的结合部，焊接固定着安装支架5。该支架5从侧面看略呈圆弧形，由从左右复盖着管结合部的左、右侧壁5a、5b和从后部向上地复盖该两侧壁间的上壁5c构成的横断面略呈コ字形的金属板做成。
向车身后方延伸的左右一对链撑杆6的前端部连接在上述支架5上，各链撑杆6的后端部和车座管2c的上端部由左右一对车座撑杆7连接。该链撑杆6和车座撑杆7通过后轮支架8结合成一体，后轮9可旋转地支承在该支架8上。车把10装在前叉4的上端，在车座管2c的上端插着可调节高度的车座柱管12，车座11安装在车座柱管12上端。
驱动装置20由安装支架5悬挂着。该驱动装置20备有人力驱动机构和电动驱动机构，人力驱动机构借助输入到曲柄轴13的踏板踏力驱动后轮9旋转，电动驱动机构借助电动机21的辅助驱动力驱动后轮9旋转。上述踏板踏力和辅助驱动力在动力单元22内成为合力后传递给后轮9。
人力驱动机构的构造是，曲柄轴13沿车宽方向贯穿动力单元22并可旋转地配置在动力单元22内，该动力单元22固定在上述支架5上。在曲柄轴13的两端固定着曲柄14，在该曲柄14的前端装可旋转的踏板15，输入到曲柄轴13的踏力从后述的行星齿轮式增速机构16通过链轮17、链18、飞轮(图未示)传递到后轮9。
上述电动驱动机构备有动力单元22、向电动机21供给电源的电池23和控制单元24。动力单元22输出电动机21的辅助力与踏板踏力的合力，控制单元24可变地控制电动机21的辅助力。
上述电池23略呈长方体形状，其内部容纳着多个串联的Ni-Cd电池。该电池23沿车座管2c的长度方向固定配置在该车座管2c的前侧。在该电池23上设有在车载状态下与电动机连接的放电用端子和充电用端子(图未示)，电池23可在车载状态下充电，也可以从车身上取下后在家中充电。
上述动力单元22是把行星齿轮式增速机构16和踏力检测装置27容纳在铝模铸的箱体26内而构成的。箱体26由箱本体30和盖31构成，盖31闭塞在该箱本体30左侧壁上的开口，螺固在箱本体30上。
在箱本体30上壁的前部及后部，分别一体地形成沿车宽方向延伸的凸起部30a、30b。箱本体30的凸起部30a、30b位于安装支架5的左、右侧壁5a、5b之间，螺栓32a、32a穿过凸起部30a、30b，通过拧上螺母32b、32b而将箱本体30紧固在安装支架5上。
曲柄轴13穿过箱体26，其两端伸出到箱体26之外，该曲柄轴13的左端部通过轴承33支承在盖31的凸起部上。略成筒形的合力轴35通过轴承34可相对旋转地安装在曲柄轴13的右端部。在该合力轴35的轴向中央部，一体地形成大直径的输出齿轮35a。合力轴35通过轴承36支承在箱本体30的凸起部上，在该合力轴35的外端与链轮17花键结合。
在箱本体30的下部，一体地形成电动机安装座30c，在该安装座30c上通过螺栓37固定着电动机21和盖31。电动机21的旋转轴21a平行于曲柄轴13，旋转轴21a向箱本体30内伸出。在该旋转轴21a的伸出部与小直径齿轮40花键结合。小直径齿轮40的两端支承在箱本体30和盖31上。
在曲柄轴13与旋转轴21a之间，配设着与其平行的驱动轴41，该驱动轴41通过轴承42、42支承在箱本体30、盖31上。在该驱动轴41的左端部，通过单向离合器43安装着大直径齿轮44，该大直径齿轮44通过中间齿轮45与旋转轴21a的小直径齿轮40啮合。该中间齿轮45配设在驱动轴41与旋转轴21a之间，通过轴承46、46支承在箱本体30、盖31上。在驱动轴41的右端部一体地形成小直径齿轮41a，该齿轮41a与合力轴35的输出齿轮35a啮合。
行星齿轮增速机构16安装在曲柄轴13的轴方向中央部。该行星齿轮增速机构16设有太阳齿轮35b、若干个行星齿轮47、和内齿轮48。太阳齿轮35b一体地形成在合力轴的内端部。各行星齿轮47可自转公转地装在太阳齿轮35b的周围。内齿轮48呈碗状，与各行星齿轮47啮合。该内齿轮48可相对旋转地安装在曲柄轴13上。上述各行星齿轮47可旋转地支承在齿轮架50上，该齿轮架50通过单向离合器49装在曲柄轴13上。
这样，输入到曲柄轴13的踏板踏力通过行星齿轮增速机构16传递到合力轴35，再通过链轮17、链18传递到后轮9。电动机21的驱动力通过小直径齿轮40、中间齿轮45和大直径齿轮44从驱动轴41传递到输出齿轮35a，在这里与来自曲轴13的踏板踏力合并后传递到后轮9。
在驱动轴41的轴方向中央部配设着车速检测装置51。该车速检测装置51由等间隔地配设在驱动轴41周围的4个磁铁52和与该磁铁52相对的舌簧接点开关式车速传感器53构成。车速传感器51用螺栓固定于箱本体30的底壁。在车速检测装置51中，用舌簧接点开关式传感器53检测驱动轴41的磁铁52的旋转，该驱动轴41的磁铁52的旋转是把曲柄轴13的旋转从行星齿轮增速机构16经过输出齿轮35a、小直径齿轮41a两级增速了的旋转。因此，即使用少的磁铁也可具有足够高的检测精度，可减低成本。
上述踏力检测装置27配设在箱体26的前侧。该踏力检测装置27备有固定在内齿轮48前部的略呈钩状的力矩板55、随着力矩板55的转动而摆动的转动杆56、检测转动杆56的转动角度的电位器57、把力矩板55往反转动方向推的推压机构58。
推压机构58的构造是，活塞部60可进退地插入螺接于箱本体30上的气缸部59内，在该活塞部60与气缸部59之间配设着螺旋弹簧61。力矩板55的前端面55a与活塞部60抵接。
螺接在箱本体30上的电位器的0点调节用止挡螺栓62抵接在力矩板55的弯曲部上，由该止挡螺栓62限制力矩板55的顺时针方向的转动。在力矩板55的弯曲部立设着销63。
在转动杆56的前端部形成切槽部56a，上述销63嵌合在该切槽部56a内。电位器57的输入轴64插入并固定在转动杆56的基部，该电位器57用螺栓固定在箱本体30的前端部右壁上。该电位器57检测输入轴64的转动角度，通过导线(图未示)将该检测值输出给控制单元24。
控制单元24根据电位器57的检测值求出加在踏板15上的踏力的大小，并求出车速传感器53的旋转速度，根据内装的辅助驱动力控制图表计算辅助驱动力，把对应于该辅助驱动力的电流从电池23供给电动机21。该辅助驱动力相对于踏力1如下述地设定，即在车速为1～15km/h时，大体为1∶1，从超过15km/h时开始渐渐减小，到达24km/h时，成为0。
控制单元24的基板24c上锡焊着电子零件24a，该电子零件24a可传热地固定在金属制控制箱24b内，在空间中充填树脂，该控制箱24b通过螺栓66可装卸地紧固在突设于箱本体30的散热凸起部30e上。另外，控制单元24的上半部位于安装支架5内，被左右侧壁5a、5b和上壁5c包围。
下面说明本实施例的作用效果。
本实施例中，由于将控制单元24沿动力单元22的箱本体30的后壁面固定，并与动力单元22形成为一体，所以，与现有技术中的分别配置式相比，不需要大型罩和安装控制单元用的支架，可减少组装成本和零件费用。
由于动力单元22与控制单元24成为一体，所以，可缩短从单元本体24a到电动机21、电位器57、车速传感器51的配线长度，使控制单元24周边的配线简单化，还可提高安装到车身上时的配置自由度，缩小配置空间，使整个车身小型化。
由于在箱本体30的后壁面上形成散热凸起部30e，控制单元24的控制箱24b抵接在该散热凸起部30e上，所以，控制单元24发出的热可由箱本体30散出，从而能抑制控制单元24的温度上升。
本实施例中，由于控制单元24的上半部配置在安装支架5内，该安装支架5用于把动力单元22安装在车架上，控制单元24的上半部由支架5的左右侧壁5a、5b和上壁5c复盖着，所以，不需要专用的复盖部件即可防止飞石等的损伤，从这一点上也可以减低成本。另外，由于有效地利用箱本体30的后部与支架5之间的空间来配置控制单元24，所以，能实现小型化。
通过配线把配设在车把10周围的主开关、信号灯等与控制单元24连接时，将该配线穿过主管2b内、在支架5内可容易地与控制单元24连接，可防止露出联接器之外，外观效果好，也能防止因外力而损伤。
另外，由于把控制单元24配置在动力单元22的背面，把踏力检测装置27配置在前面，所以，与例如把控制单元、踏力检测装置配置在主管下面与动力单元之间的情形相比，可减低主管的地面以上高度，提高骑降便利性。另外，动力单元与主管之间的间隔狭窄，可以缩短安装支架5的上下方向长度，这样可以防止动力单元在该安装支架上的安装刚度下降。即，如果把控制单元、踏力检测装置配置在主管下面与动力单元之间，必须加长用于悬挂动力单元的安装支架的臂长，这样，会使刚度降低。
图7至图13是说明权利要求3～8发明一实施例的电动辅助自行车的图。图7是电动辅助自行车的左侧视图，图8是辅助驱动装置的左侧面图，图9～图11分别是动力单元的左侧视图、平面图、剖视底面图，图12、图13是踏力检测装置的左侧视图、构造图。各图中，与图1相同标号者表示相同或相当部分。
本实施例的电动辅助自行车80的车架2上，悬挂着驱动装置81。该驱动装置81备有动力单元83、电池84、控制单元85以及踏力检测装置86。81a是从上方复盖驱动装置81的罩。动力单元83输出电动机82的辅助驱动力与加到曲柄轴13的踏板踏力的合力，电池84向电动机82供给电源，控制单元85可变地控制电动机82的辅助力，踏力检测装置86检测踏板踏力。
上述电池84略呈长方体形状，其内部容纳着多个串联的Ni-Cd电池。该电池84在构成车架2的车座管2c的后方沿着该管2c配置，该电池84的下端部嵌装在有底筒形的支承箱88内，该支承箱88用螺栓88a固定在安装支架5的上壁5c上。借助上述的嵌装，电池下部的放电阴端子84a与支承箱88一侧的放电阳端子(图未示)电气连接。电池84的上端部通过左右的车座撑杆7、7之间向上方突出，并由两车座撑杆7、车座管2c及后挡泥板9a围住地支承着，所以只能从上方向出入。在电池64的上部安装着把手87a及充电用端子87b。
动力单元83是把行星辊式减速机构91、行星齿轮式增速机构92、踏力检测装置86容纳在铝模铸的箱90内而构成的。箱90由有底筒形箱本体93和盖94构成，盖94用于闭塞形成在箱本体93左侧壁上的开口。盖94通过螺栓95可装卸地连接在箱本体93上。
箱本体93上壁的前部及后部，分别一体地形成沿车宽方向延伸的凸起部93a、93b。箱本体93的凸起部93a、93b位于安装支架5的左、右侧壁5a、5b之间，由螺栓89a、89a和螺母89b、89b紧固。在箱本体93的前端的法兰部上，用螺栓紧固着电动机82的法兰部，该电动机82的旋转轴82a垂直于曲柄轴13。
曲柄轴13沿车宽方向插入在箱90内，其两端部伸出于箱体外方。曲柄轴13的左侧端部通过轴承96可旋转地支承在盖94的凸起部上。在曲柄轴13的右侧端部通过轴承97装着可相对旋转的略筒形合力轴98，在该合力轴98的轴方向中央部一体地形成大直径的输出齿轮98a。合力轴98通过轴承99由箱本体93的凸起部可旋转地支承着。在该合力轴98的外端花键结合着链轮17。
在曲柄轴13的轴方向中央部装着行星齿轮增速机构92。该增速机构92备有可旋转地套在曲轴13上的太阳齿轮100、可自转公转地啮合在太阳齿轮100周围的3个行星齿轮101、与各行星齿轮101啮合呈碗状的外周齿轮102。上述各行星齿轮101可旋转地支承在行星轮架104上。该行星轮架104通过单向离合器103装在曲柄轴13上，该单向离合器103用于阻止后轮的旋转力传到曲柄轴13上。
在外周齿轮102的底壁上，通过铆钉固定着合力轴98的输出齿轮98a。这样，输入到曲柄轴13的踏板踏力通过行星齿轮增速机构92的外周齿轮102传到输出齿轮98a，再通过链轮17、链18传递到后轮9。
在电动机82的旋转轴82a(相当于中心辊)上装着行星辊式减速机构91。该减速机构91备有大直径筒形外轮110、若干个行星辊111、支承销113。外轮110与旋转轴82a同轴地固定着。各行星辊111配设在外轮110与旋转轴82a之间，与旋转轴82a、外轮110相接。支承销113通过轴承112支承可旋转的行星辊111。在外轮111的两端面上配设着限制各行星辊111轴向移动的导板114、115，该导板114、115由螺栓116紧固在电动机82的法兰部。在把电动机82固定到箱本体93上时，外轮110的外周面起到凹坑的作用，这样，可以使电动机轴与后述齿轮部件118的同心度具有较高精度。
上述各销113上固定着有底筒形的行星轮架117，该行星轮架117的轴芯内插着输出齿轮部件118的轴部。输出齿轮部件118通过轴承119可旋转地支承在箱本体93上，该输出齿轮部件118与合力轴98的输出齿轮98a啮合。输入齿轮部件118的轴部与行星轮架117通过单向离合器120连接，该单向离合器120在仅靠人力行驶时阻止踏力传递到电动机82。这样，电动机82的驱动力被行星辊式减速机构91减速后从行星轮架117通过齿轮部件118传递到合力轴98，在这里与来自曲柄轴13的踏力合并后传递给后轮9。
踏力检测装置86配设在箱本体93上。该踏力检测装置86如图12、图13所示，由配设在箱本体93底部的反力承受部125和配设在箱本体93上壁后部的角度检测部126构成。反力承受部125和角度检测部126沿箱本体93的外周面分开配置。
反力承受部125的结构是，支承板127通过螺栓固定在承受部93c的开口处，该承受部93c鼓出地形成箱本体93的底壁，在承受部93c内配置着螺旋弹簧130，在该螺旋弹簧130内插入着圆筒形杆部件131，在该圆筒形杆部件131上一体地形成有凸缘131a，在该凸缘131a的下面与支承板127之间支承着螺旋弹簧130。
角度检测部126的结构是，电位器132用螺栓紧固在安装座93d上，该安装座93d形成在箱本体93的上壁。该电位器132的输入轴133垂直于曲柄轴13，并伸到箱本体93内。在输入轴133的前端固定着转动杆135，该转动杆135从输入轴方向看被图未示的弹簧向顺时针方向推(见图13)。
在太阳齿轮100上一体形成径向延伸的推压部100a及检测臂部100b。在推压臂部100a的前端支承着辊137，该辊137与杆部件131的凸缘131a的表面滚动相接。可进退地拧在箱本体93内的零点调节用止挡螺栓138抵接在辊137上，由该止挡螺栓138限制推压臂部100a向顺时针方向转动。检测壁部100b抵接在输入轴133的转动杆135上。
输入到曲柄轴13的踏板踏力和螺旋弹簧130的推压力到达平衡位置之前，太阳齿轮100反时针向转动，随之检测臂部100b也转动。这样，输入轴133通过转动杆135转动，电位器134检测出该输入轴133的旋转角度，通过导线把该检测值输入给控制单元85。
在箱本体93的上壁前部配设着车速传感器140。其配设构造是，用螺栓把传感器本体141紧固在箱本体93的安装座93e上，使传感器本体141的检测部142向箱本体93内突出。检测部142有微小间隙地与齿部102a相对，该齿部102a以预定间距形成在外周齿轮101的外面。车速传感器140检出随外周齿轮102旋转的齿部102a的磁阻抗变化，通过导线140a将该检测值输出到控制单元85。齿部102a也可以在锻造外周齿轮102的内齿时同时形成。
控制单元85由单元本体85a和容纳该本体85a的控制箱85b构成。控制箱85b沿着箱本体93的后壁面配置。在控制箱85b上一体地形成突出的安装片85c、85d，该安装片85c、85d用螺栓145紧固到形成在箱本体93上的凸起部上。
控制箱85b的上半部、电位器134以及车速传感器140位于安装支架5内，由该支架5的左右侧壁5a、5b及上壁5c包围。
下面说明本实施例的作用效果。
本实施例中，由于控制单元85、电位器134及车速传感器140沿箱体83的外周面配置并固定在该箱体83上，所以，可减少组装工序和零件数量，降低成本。还可以使控制单元85周边的配线简化，能提高往车身安装时的配置自由度，同时使整个驱动装置小型化，具有与上述实施例同样的效果。
另外，由于控制单元85、电位器134及车速传感器140配置在安装支架5内并由该支架5复盖，可防止飞石等外力的损伤，另外，能有效利用箱本体93与支架5之间的空间而进行配置，从这一点上也具有与上述实施例同样的效果。
本实施例中，由于将反力承受部125(该反力承受部125推压设有行星齿轮增速机构92的动力单元83的太阳齿轮100)和角度检测部126沿箱本体93的外周面分开配置，所以容纳反力承受部125的箱本体93的承受部93c的突出尺寸小，可使箱体小型化。其结果，可提高把动力单元83往车身上安装时的配置自由度。
由于角度检测部126的输入轴133垂直于曲柄轴13，所以，如图12所示，在取下盖94的状态下把角度检测部126组装到箱本体93上时，可以目视地接合太阳齿轮100的推压臂部100a和检测臂部100b。这样可改善组装性。另外，由于输入轴133垂直于曲柄轴13，所以，能把角度检测部126配置在安装支架5宽度范围内。
由于推压臂部100a滚动相接的杆部件131插入在螺旋弹簧130内，所以能抑制平衡阻滞，即，可避免踏板踏力增加时和减少时的检测值的变动，避免挂住而提高助推感觉。即，如图14所示的现有装置中，在气缸部207与可滑动地插入其中的活塞部208之间，夹设着螺旋弹簧204。在作动时因两者的滑动阻力而容易产生平衡阻滞，另外，因活塞部208的歪斜而使助推感觉恶化。
图15至图21是说明权利要求1、9、10发明一实施例的电动辅助自行车的图。图15是电动辅助自行车的左侧视图，图16是驱动装置的左侧视图，图17～图20分别是动力单元的剖视平面图、卸下盖状态的左侧视图、左侧视图、平面图，图21是控制单元的构造图。这里所述的前后左右是指骑车状态时的前后左右。
图中，1是电动辅助自行车，其车架2由头管2a、主管2b和车座管2c一体结合而成。头管2a可转动地支承着前叉4，前轮3可旋转地支承在该前叉4上。主管2b从头管2a向斜后方延伸。车座管2c从主管2b的后端部向上方立起。
在主管2b和车座管2c的结合部，焊接固定着安装支架5。该支架5从侧面看略呈圆弧形，由从左右复盖管结合部的左、右侧壁5a、5b和从后部向上地复盖该两侧壁间的上壁5c构成的横断面略呈コ字形的金属板做成。
向车身后方延伸的左右一对链撑杆6的前端部连接在上述支架5上，各链撑杆6的后端部和车座管2c的上端部由左右一对车座撑杆7连接。该链撑杆6和车座撑杆7通过后轮支架8结合成一体，后轮9可旋转地支承在该支架8上。车把10装在前叉4的上端，在车座管2c的上端插着可调节高度的车座柱管12，车座安装在车座柱管12上端。
驱动装置81由安装支架5悬挂着。该驱动装置81备有人力驱动机构和电动驱动机构，人力驱动机构借助输入到曲柄轴13的踏板踏力驱动后轮9旋转，电动驱动机构借助电动机82的辅助驱动力驱动后轮9旋转。上述踏板踏力和辅助驱动力在动力单元83内合并成合力后传递给后轮9。81a是复盖驱动装置81上方的罩。
人力驱动机构的构造是，曲柄轴13沿车宽方向贯穿动力单元83并可旋转地配置在动力单元83内，该动力单元83固定在上述支架5上。在曲柄轴13的两端固定着曲柄14，在该曲柄14的前端装可旋转的踏板15，输入到曲柄轴13的踏力从后述的行星齿轮式增速机构92通过链轮17、链18、飞轮(图未示)传递到后轮9。
上述电动驱动机构备有动力单元83、向电动机82供给电源的电池84、控制单元85和检测踏板踏力的踏力检测装置86。动力单元83输出电动机82的辅助力与踏板踏力的合力，控制单元85可变地控制电动机82的辅助力。
上述电池84略呈长方体形状，其内部容纳着多个串联的Ni-Cd电池。该电池84在构成车架2的车座管2c的后方沿该管2c配置，该电池84的下端部嵌装在有底筒形的支承盒88内，该支承盒88用螺栓88a固定在安装支架5的上壁5c上。借助于该嵌装，电池下部的放电阴端子84a与支承盒88一侧的放电阳端子(图未示)电气连接。电池84的上端部通过左右车座撑杆7、7之间向上方突出，由两车座撑杆7、车座管2c及后挡泥板9a包围地支承着，只能从上方向出入。在电池64的上部安装着把手87a和充电用端子87b。
上述动力单元83是在铝模铸的单元箱90(箱体)内配置行星辊式减速机构91、行星齿轮式增速机构92和踏力检测装置86而构成的。单元箱90由略呈有底筒形的箱本体93和盖94构成。盖94闭塞形成在箱本体93左侧壁上的开口，通过螺栓95可装卸地固定在箱本体93上。
在箱本体93上壁的前部和后部，分别一体地形成沿车宽方向延伸的凸起部93a、93b。箱本体93的凸起部93a、93b位于安装支架5的左、右侧壁5a、5b之间，由螺栓89a、89a固定。在箱本体93的前端开口法兰处，用螺栓固定着电动机82的法兰部，该电动机82的旋转轴82a配置在垂直于曲柄轴13的方向。
曲柄轴13沿车宽方向插入在单元箱90内，该曲柄轴13的两端部伸出于箱体外方。曲柄轴13的左侧部通过轴承96可旋转地支承在盖94的凸起部。一体地形成在略呈碗状外周齿轮155底部的略筒形合力轴155a通过轴承97可相对旋转地装在曲柄轴13的右侧端部。
在合力轴155a的外周部装着输出齿轮156，该输出齿轮156通过轴承158支承在箱本体93上。合力轴155a与输出齿轮156通过单向离合器157连接。在仅靠人力行驶时，该单向离合器157防止踏板踏力从输出齿轮156传到电动机82。这样，在用人力行驶时，可防止因输出齿轮156与后述输出齿轮152的啮合而产生噪音。合力轴155a通过轴承99可旋转地由箱本体部93的凸起部支承着，链轮17花键结合在合力轴155a的外端。
行星齿轮增速机构92同轴地配置在曲柄轴13的轴方向中央部。该增速机构92备有可旋转地装在曲柄轴13上的太阳齿轮100、可自转公转地与该太阳齿轮100周围的3个行星齿轮101、与各行星齿轮101啮合的外周齿轮155啮合。各行星齿轮101可旋转地支承在齿轮架104上，该齿行星轮架104通过单向离合器103装在曲柄轴13上。这样，输入到曲柄轴13的踏板踏力通过行星齿轮增速机构92的行星齿轮101传到外周齿轮155、合力轴155a，再通过链轮17、链18传递到后轮9。
行星辊式减速机构91装在电动机82的旋转轴82a上。该减速机构91备有大直径圆筒形外轮110、若干个行星辊111和支承销113。外轮110与旋转轴82a同轴地固定着。行星辊111配设在外轮110与旋转轴82a之间，并与旋转轴82a、外轮110抵接。支承销通过轴承112支承可旋转的行星辊111。在外轮111的两端面配设着限制各行星辊111轴向移动的导板114、115。该导板114、115通过螺栓116固定在电动机82的法兰部。
各销113固定在带凸起部151a的圆板形齿轮架151上，在该凸起部151a上花键结合着输出齿轮152的轴部152a。输出齿轮152与输出齿轮156啮合，轴部152a通过一对轴承153、153支承在箱本体93上。这样，电动机82的驱动力被行星辊式减速机构91减速后、从齿轮架151、输出齿轮152通过输出齿轮156传到合力轴155a，在这里与来自曲柄轴13的踏板踏力合成后再传到后轮9。
踏力检测装置86配设在箱本体93上。该踏力检测装置86如图18所示，由配设在箱本体93底部的反力承受部125和配设在箱本体93上壁后部的角度检测部126构成。反力承受部125和角度检测部126沿箱本体93的外周面分开配置。
反力承受部125的构造是，支承板127通过螺栓固定在承受部93c的开口，该承受部93c鼓出地形成箱本体93的底壁，在承受部93c内配置螺旋弹簧130，在该螺旋弹簧130内插入着圆筒形杆部件131，在该圆筒形杆部件131上一体地形成有凸缘131a，在该凸缘131a的下面与支承板127之间支承着螺旋弹簧130。杆部件131与螺旋弹簧130的内面滑接，一直延伸到该螺旋弹簧130的大体中央部位。
角度检测部126的构造是，传感器本体132用螺栓紧固在安装座93d上，该安装座93d形成在箱本体93的上壁。传感器轴133可转动地轴支在传感器本体132上，在传感器本体132上固定着检测该传感器轴133转动角度的电位器134。该传感器轴133配置在垂直于曲柄轴13的方向，并伸到箱本体93内部。在传感器轴133的前端固定着转动杆135，该转动杆135从传感器轴方向看被图中未示的弹簧向顺时针方向推压。
在太阳齿轮100上一体形成沿半径方向延伸的、在周方向相距一定间隔的推压部100a及转动臂部100b。在推压臂部100a的前端轴支着辊137，该辊137与杆部件131的凸缘131a的上面滚动相接。可进退地拧入箱本体93内的零点调节用止挡螺栓138抵接在辊137上，由该止挡螺栓138限制推压臂部100a向顺时针方向转动。转动臂部100b抵接在传感器轴133的转动杆135上。
根据输入到曲柄轴13的踏板踏力的大小，太阳齿轮100反时针向转动，随之推压臂部100a也转动并压缩螺旋弹簧130，同时转动臂部100b通过转动杆135使传感器轴133转动。电位器134检测传感器轴133的转动角度，通过导线134a把该检测值输出给控制单元85。
在箱本体93的上壁前部配设着车速传感器140。其配设结构是，在箱本体93上形成安装座93e，用螺栓把传感器本体141紧固在该安装座93e上，将该传感器本体141的检测部142伸到箱本体93内。检测部142有微小间隙地与齿部155b相对，该齿部155b以预定间距形成在外周齿轮155的外周面。车速传感器140检测随着外周齿轮155的旋转而变化的齿部155的磁阻抗变化，通过导线140a将该检测值输出到控制单元85。齿部155b也可以在锻造外周齿轮155的内齿时同时形成。电位器134和车速传感器140位于安装支架5内，被该支架5的左右侧壁5a、5b和上壁5c包围。
控制单元85沿着盖94配置并用螺栓固定在该盖94上，位于链轮17的相反侧。盖94构成单元箱90的车宽方向左外端面。该控制单元85略呈椭圆形，在其中央部形成贯通孔85a，曲柄轴13的左端部朝着车宽方向外方穿过该贯通孔85a。
控制单元85由单元本体85b和容纳该本体85b的铝合金制控制单元盖85c构成。在控制单元盖85c的三个部位上形成凸起部85f，该凸起部85f通过螺栓200固定在盖94的散热座94a上。单元本体85b的构造如图21所示，把连接着各传感器132、140的导线134a、140a的插头145、CPU146、分流电阻147、电容148配置在基板85d的开口85a′的周边，并在前端部配列FET149(晶体管)。另外，150、151是连接电动机82、电池84的电源线(图未示)的插头。85e是防止与凸起部85f干涉的凹部。
控制单元85根据电位器134的检测值求出加在踏板15上的踏力的大小，并读入车速传感器140测出的车速，根据内装着的辅助驱动力控制图表计算辅助驱动力，把与该辅助驱动力对应的电流从电池84供给电动机82。该辅助驱动力相对于骑车者的踏板踏力1大致这样设定当车速为0～15km/h时，约设定为1∶1，当车速从超过15km/h时开始渐渐减小，当车速达到24km/h时，成为0。
下面说明本实施例的作用效果。
由于控制单元85沿着动力单元83的单元箱90的左外侧面配置并用螺栓固定在该箱90上，所以，与现有的把该两单元分别配置的情形相比，可以不需要大型罩和安装控制单元用的支架，减少了组装工序和零件数目，降低成本并能实现小型化、轻量化。
由于把两单元83、85形成为一体，所以，可缩短控制箱85与电动机82、电位器134、车速传感器140等的配线长度，可使控制单元85周边的配线简化，还能抑制噪音，提高往车身上安装时的配置自由度。
由于有效地利用单元箱体90与曲柄14之间的空间配置控制单元85，所以，可避免配置空间的扩大。另外，由于复盖单元本体85b的控制单元盖85c是向外方配置的，所以可防止飞石等的损伤，并且该控制单元盖85c还可作为装饰部件，可不需要专门的装饰板等。
由于控制单元85的凸起部85f与形成在单元箱体90一侧的散热座94a抵接，所以，控制单元85产生的热可由单元箱体90散出，抑制了单元本体85b的温度上升。另外，行驶风容易作用在控制单元85的控制单元盖85c上，从这点上也可以抑制温度上升。
本实施例中，由于在控制单元85的中央部形成供曲柄轴13穿过的贯通孔85a，所以，能避免与曲柄轴13的干扰。把控制单元85配置在单元箱90的侧面，容易将该控制单元85做成合理的形状，提高外观和容纳效率。
由于把控制单元85配置在链轮17的相反侧，所以，左右方向的配置平衡，从这一点上也能提高外观及容纳效率。
另外，由于把控制单元85配置在单元箱体90的外侧，所以，与配置在内侧时相比，更容易进行控制单元85的维修和更换。
权利要求
1.一种电动辅助车辆，备有动力单元和控制单元；动力单元把输入到曲柄轴的踏板踏力与电动机辅助力的合力输出，控制单元可变地控制电动机的辅助力；其特征在于，控制单元沿动力单元箱体的曲柄轴径向外周面配置，并可装卸地固定在该箱体上。
2.如权利要求1所述的电动辅助车辆，其特征在于，将控制单元的至少一部分从侧面看隐蔽地配置在安装支架内，该安装支架把动力单元安装在车架上。
3.一种电动辅助车辆，备有动力单元、踏力传感器和控制单元；动力单元输出加到曲柄轴的踏板踏力与电动机辅助力的合力，踏力传感器检测踏板踏力，控制单元根据踏力传感器检测出的踏板踏力可变地控制电动机的辅助力；其特征在于，控制单元和踏力传感器沿着动力单元箱体的曲柄轴径向外周面配置，并可装卸地固定在该箱体上。
4.如权利要求3所述的电动辅助车辆，其特征在于，动力单元备有行星齿轮机构，该行星机构与曲柄轴同轴地配置，踏板踏力输入到行星齿轮后从内齿轮或太阳齿轮中的任一方输出，上述踏力传感器中的反力承受部和角度检测部分开形成，该反力承受部及角度检测部沿上述箱体的曲柄轴径向外周面配置；上述反力承受部使内齿轮或太阳齿轮中的任何另一方对抗作用在该另一方上的反力而转动，上述角度检测部检测该另一方的转动角度。
5.如权利要求4所述的电动辅助车辆，其特征在于，上述角度检测部的旋转轴配置在垂直于曲柄轴的方向。
6.如权利要求3至5中的任一项所述的电动辅助车辆，其特征在于，至少将踏力传感器的一部分从侧面看隐蔽地配置在安装支架内，该安装支架用于把动力单元安装在车架上。
7.如权利要求3至6中的任一项所述的电动辅助车辆，其特征在于，检测车速的车速传感器沿动力单元箱体的曲柄轴径向外周面配置，并可装卸地固定在该箱体上。
8.如权利要求3至7中的任一项所述的电动辅助车辆，其特征在于，将上述控制单元、踏力传感器、车速传感器各自的至少一部分从侧面看隐蔽地配置在上述安装支架内。
9.如权利要求1所述的电动辅助车辆，其特征在于，上述控制单元具有贯通孔，上述曲柄轴穿过该贯通孔。
10.如权利要求1或9所述的电动辅助车辆，其特征在于，上述控制单元配设在曲柄轴的一侧，位于从动力单元取出合力的链轮的相反侧。
全文摘要
本发明提供能减少组装工序和零件数目、降低成本、缩小配置空间而实现小型化的电动辅助车辆。备有动力单元和控制单元,该动力单元输出加到曲柄轴的踏板踏力与电动机的辅助动力之合力,该控制单元可变地控制电动机的辅助力,其特征在于,控制单元沿着动力单元的单元壳体(箱体)的车宽方向外端面配置,并可装卸地固定在该箱上。
文档编号B62K11/00GK1172048SQ9711409
公开日1998年2月4日 申请日期1997年7月3日 优先权日1996年7月3日
发明者山本聪, 中山浩典 申请人:雅马哈发动机株式会社