专利名称：电动车的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种借助于设在车轮轴心部的马达的驱动给车轮施加电动驱动力的电动车。
以往，比如特开昭50-52737号公报(B62M23/02)中所述的带辅助动力的车所示，这类电动车设有驱动轮轴心部，分为旋转外套部和固定外套部，人力驱动力是通过设在旋转外套部上的链轮传递的，来自马达的电动驱动力通过减速机构对由内设在固定外套部上的马达产生的驱动力进行减速后再传递到旋转外套部，这样，通过人力驱动力和电动驱动力使驱动轮旋转而行驶。
可是，如果是这样的车，会构成为在固定外套部的马达的侧面上配设有减速机构，有可能使驱动部的车轴方向上的外形变大，在市面上卖的自行车等上只安装带有驱动部的车轮的情况下，如用市面上卖的自行车的框架的话有可能超过预先定好的自行车框架的宽度，这样，必须改变自行车的支撑架等。
还有，在这种车中，为了对马达的旋转速度进行减速要使用多个减速机，因该减速机设计成夹在固定外套部和旋转外套部之间，在把旋转外套部装到固定外套部只前，必须在固定外套部的外侧装上很多的齿轮，这使操作变得繁杂，组装起来非常困难。
还有，如果是这样的车，因旋转外套部只在单侧受到支撑，如果不对旋转外套部的强度进行相当的提高，在耐用性上会有问题，如果长期使用，有可能会因自行车的自重和使用者的重量导致旋转外套部变形。
本发明就是参照上述缺点以提供具有紧凑构成、易于组装、防水和防尘性能好且可以稳定行驶的电动车为目的。
本发明一种电动车，其特征在于具备有以车轮的车轴为中心且与车轮一起旋转的旋转外套部、设在与旋转外套部相向的位置上且与旋转外套部一起构成上述车轮轴心部的固定外套部、设在上述轴心部内的上述车轴周围可以转换齿轮传动比的变速机和旋转驱动上述旋转外套部的马达，上述马达设成与上述变速机同轴并包围上述变速机的外周。
本发明另外的特征在于具备有借助于人力使上述旋转外套部旋转驱动的人力驱动部、测出该人力驱动部的人力驱动力大小的扭矩传感器和根据该扭矩传感器测出的值驱动上述马达的控制部，上述扭矩传感器设在上述车轴的纵向上并与马达同轴。
另外的特征在于上述扭矩传感器以圆弧状设在上述变速机周围。另外的特征在于上述旋转外套部覆盖上述固定外套部的外周。
另外的特征在于上述旋转外套部在上述轴心部的车轴方向的约两端处受到支撑。
另外的特征在于上述固定外套部包围上述马达。
另外的特征在于设有对上述马达的输出减速后传递到旋转外套部的减速机构，上述减速机构与上述马达同轴配设。
另外的特征在于上述减速机构被配设成夹在上述马达和上述扭矩传感器之间。
还有另外的特征在于上述减速机构在上述扭矩传感器一侧与上述旋转外套部联接而接受动力传递。
根据以上的构成，本发明由旋转外套部和固定外套部构成车轮的轴心部，在轴心部内的车轴周围所设的变速机的周围以马达围住构成，可以把轴心部的径向大小做得紧凑，可以把重量做得轻。
于是，因为把马达和扭矩传感器并设在车轴上，具有紧凑的效果。
还有，因扭矩传感器设在变速机的外围，在上述车轴的纵向上不会变长，可以减小车轴方向的尺寸。
于是，因旋转外套部覆盖固定外套部的外周，来自外部的水滴、灰尘等不会落到内设在固定外套部中的马达等上面，故障变少。而且，由于是在把马达等装入固定外套部中之后再覆盖上旋转外套部的，组装性得到改善。
还有，旋转外套部包围固定外套部，在车轴方向上的轴心部的两端受到支撑，因此，使用者和电动车的重量不会只加在单侧上，而是均匀平衡地加在车轴上，这样，即便长期使用，旋转外套部也不会变形，可望改善产品质量。
还有，由于马达等内设在固定外套部中，其外周受到包围，来自外部的水滴和灰尘等不会掺入，不容易引起故障。
还有，因上述减速机构与上述马达同轴配设，可以用车轴作为共同的轴构成，组装变得非常简单。
这样，因上述减速机构被配设成夹在上述马达和上述扭矩传感器之间，减速机构部分的噪音可以被马达和扭矩传感器屏蔽。
还有，由人力驱动部通过扭矩传感器使旋转外套部旋转，因在这个扭矩传感器一侧的近旁设有减速机构，减速马达输出的减速机构的输出可以在旋转外套部的与扭矩传感器联接的部分附近进行联接，除了构成变得简单之外还可以使结构紧凑。
另外，本发明另一种电动车，其特征在于具备有构成车轮轴心部并与车轮一起旋转的旋转外套部和在该旋转外套部内设在车体上的固定外套部，在上述固定外套部内设有马达以及减速机构。
于是，其特征在于上述固定外套部形成为一侧开口的碗状，内设上述马达，在上述开口内配设有上述减速机构。
另外的特征在于减速机构采用行星减速机构。
另外的特征在于设有为使旋转外套部旋转的人力驱动部，该人力驱动部和上述旋转外套部被配设成相互独立旋转，在上述人力驱动力和旋转外套部之间设有由人力驱动力把动力传递到旋转外套部的扭矩传感器，上述固定外套部的开口与在上述人力驱动部和上述旋转外套部之间所形成的开口相向配设。
还有，另外的特征在于在上述人力驱动部和上述旋转外套部之间形成的开口的旋转外套部的内侧面上设有堵住该开口的轴环部，在上述固定外套部的碗状的底面外侧壁上设有控制电路板。
还有，另外的特征在于设有为使旋转外套部旋转的人力驱动部，在该人力驱动部和上述旋转外套部之间且在作为上述车轮的旋转中心的车轴上设有内装变速机。
还有，另外的特征在于上述变速机设在位于上述车轴的纵向上到中部为止的位置上，上述旋转外套部设成受上述变速机和设在未设上述变速机部分的上述车轴上的轴承所支撑。
还有，另外的特征在于在上述旋转外套部的一侧输入借助于人力的人力驱动力，在与该人力驱动力被输入的一侧相对的一侧输入由上述马达产生的电动驱动力。
根据以上的构成，本发明借助于减速机构对内设在固定外套部中的马达的电动驱动力减速后使车轮旋转。而且，在组装该驱动部时，通过把内设有马达和减速机构的固定外套部装入旋转外套部，可以对驱动部分进行组装。
还有，在上述固定外套部的开口部分配设有减速机构，即使减速后的电动驱动力的输出朝着易于与旋转外套部联接的方向，因此，在装入旋转外套部时，可以使之简单地与旋转外套部联接。
这样，由于减速机构采用行星减速机构，被构成为堵住固定外套部的开口，当被装入旋转外套部时驱动部的输出位于旋转外套部的内表面。
还有，固定外套部的开口与在人力驱动部和上述旋转外套部之间所形成的开口相向配设，万一在雨水等从人力驱动部和旋转外套部之间的开口进入，水也不会进入到固定外套部中的马达内。
还有，因设有轴环部可以堵住人力驱动部和旋转外套部之间的开口，雨水等不容易进入控制电路板。
还有，在车轴上设有内装变速机，来自人力驱动部的输入通过变速机变速后使车轮旋转。也就是说，可以用与使用者的人力相配合的变速比率使车轮旋转，而且，因使用内装变速机，结构变得紧凑。
还有，变速机设在位于车轴的纵向上到中部为止的位置上，旋转外套部设成受变速机和设在未设变速机部分的车轴上的轴承所支撑，可以配设成把固定外套部装在不旋转的车轴上，而且，可以把旋转外套部跨过车轴的纵向配设，可以使之稳定地旋转。
这样，在旋转外套部的一侧输入人力驱动力，在车轴方向的与该人力驱动力被输入的一侧相对的一侧输入电动驱动力，因此，加在旋转外套部上的平衡性良好，可以使车轮旋转。
下面，以带辅助动力的电动辅助自行车为例对本发明的电动车的实施例进行说明。
与本发明相关的电动车并不只限于电动辅助自行车，不用说，以马达为驱动源的电动摩托车、电动汽车等只要是受马达驱动的电动车都包括在内。
下面对附图进行简单说明。
图1为本发明实施例1的驱动部的侧视剖面图。
图2为从侧面看该驱动部的扭矩传感器附近的俯视图。
图3为该控制电路的方框图。
图4为该动力系统图。
图5为表示该整体构成的侧视图。
图6为本发明实施例2的驱动部的侧视剖面图。
图7为从侧面看该驱动部的扭矩传感器附近的俯视图。
图8为该动力系统图。
图9为该控制电路的方框图。
图10为本发明实施例3的驱动部的侧视剖面图。
图11为从侧面看该驱动部的扭矩传感器附近的俯视图。
图12为本发明实施例4的驱动部的侧视剖面图。
图13为该动力系统图。
图14为该控制电路的方框图。
图15为本发明实施例4的驱动部的侧视剖面图。
图中，11车轮(后轮)，18车轴，29旋转外套部，36固定外套部，28变速机，39马达，52扭矩传感器，40控制部(控制电路板)，44行星齿轮，45固定齿轮，46输出盘，50轴环部，31轴承。
首先，对实施例1进行说明。
参照图5对电动辅助自行车的整体的构成进行说明。
1为连接设在前部的顶头管2和设在车座3下方的座位支撑管4的主框架，在该主框架1和上述座位支撑管4连接部分装有可以借助于人力转动的脚踏板5。
6为与把手7的动作连动且依照把手7的操作决定行驶方向的前轮，该前轮6是由辐条8、轮环9、轮胎10所构成。
11为作为驱动轮的后轮，该后轮11也是由轮胎12、轮环13、辐条14以及用于驱动后轮11的驱动部15所构成。在上述驱动部15中内设有后述的扭矩传感器52，测出通过链条16传递的人力扭矩，而且，还内设有微型计算机58，输入该扭矩传感器52的值后把驱动信号输出到后述的马达39。
17为随上述脚踏板5的转动而转动的前链轮，在该前链轮17上挂有链条16，用于把前链轮17的转动动力传递到设在上述驱动部15的车轴18上的后链轮19上。如上所述，上述后轮11可以受2个驱动部所驱动而行驶，这2个驱动部是由内设马达39的上述驱动部15组成的电动驱动部20和由上述脚踏板5、上述链条16等组成的人力驱动部21。
22是作为后述的马达39的电源的电池，装有24伏的镍镉电池。而且，电池22是可拆卸的，充电时可在屋内进行充电。上述电池22安装成围在上述座位支撑管4上，并在车座3的下方设有锁定装置23，用于锁定上述电池22。
24为前车筐，25为停车时支撑自行车的支架。
26为夜间行驶时照亮前方的照明装置。该照明装置26由发电机和灯所构成。
27为用于制动后轮11的刹车手柄。
其次，参照图1及图2对这个电动辅助自行车的驱动部15进行说明。
28为设在上述车轴18的纵向一部分上的内装式变速机，该变速机28通过单方向的离合器(未图示)与上述后链轮19联接，上述脚踏板5只有一个转动方向可传递动力，当使上述脚踏板5反向转动时，与变速机28之间的动力传递被屏蔽。
29为构成以上述车轴18为中心的后轮11的轴心部的旋转外套部，该旋转外套部29由2个部件组成，一个是把用于安装上述辐条14的U字状环30设在其外周的旋转外套部29A，另一个是通过轴承31装在上述车轴18上且堵住上述旋转外套部29A的开口部并在多处用螺钉固定在上述环30上的旋转外套部29B。
32为通过焊接固定在上述旋转外套部29B上与车轴18同心且朝着旋转外套部29B的外侧形成圆盘状的竖壁的旋转片，在该旋转片32的内周上设有制动装置33，用于根据上述刹车手柄27的操作在外侧即与该旋转片32的内周摩擦接触制动旋转外套部29的转动。34为覆盖该制动装置33外部的制动器外罩。
35为用于由上述电池22向后述控制电路板40供电的电线，该电线35贯穿制动器外罩34，并穿过车轴18的部分切削口，沿着后述固定外套部36的外侧壁并有部分沿着固定外套部36的内侧壁与控制电路板40连线。
36为设在上述旋转外套部29内且固定在上述车轴18上的一面开口的碗状固定外套部，该固定外套部36通过与上述变速机28的外周之间的轴承37被固定安装，使之不防碍上述变速机28的外周的转动，内设有后述的DC无电刷马达39和行星齿轮减速机构。于是，这个固定外套部36被固定在上述车轴18的纵向上未设变速机28部分的车轴上。
38为构成设在上述固定外套部36的内侧面上的马达39的定子，该定子38通过设在上述固定外套部36的外侧面上的控制电路板40接受电力供给。而且，上述定子38是通过把线圈缠在形成有18个槽的铁芯上构成的，带有12极的磁铁。
41为通过设在上述固定外套部36的内侧面上的2个轴承42可在上述定子38的内周旋转的转子，该转子41是装在齿轮部43上的，该齿轮部形成有小径部分，在该部分上有一部分齿轮。该齿轮部43是后述行星齿轮减速机构43、44、45的中心齿轮部分。而且，上述转子41带有磁铁41a。
上述转子41和上述定子38一起构成马达39。在本实施例中虽然使用了DC无电刷马达，但使用其他种类的马达也没关系，不用说，用步进马达可以使结构变得更加紧凑。
44为设在上述齿轮部43和上述固定外套部36之间的4个行星齿轮，该行星齿轮44与固定在上述固定外套部36内周上的固定齿轮45及上述齿轮部4 3咬合，通过转子41的旋转绕着车轴18转动。还有，46为可自由转动地设在上述行星齿轮44的各自的中心上且通过设在车轴18上的轴承47可自由旋转的输出盘，该输出盘46通过带有棘轮机构的单向离合器48设在上述旋转外套部29的旋转外套部29B上。当后轮11的转动速度比因人力导致的旋转外套部29的转动更快时，这个单向离合器48可以屏蔽人力驱动力和马达39的动力。
49为固定在上述变速机28外周上的压片，该压片49被固定在上述变速机28上，由设计成可堵住变速机28和旋转外套部29B之间所形成的开口大小的圆盘状的轴环50和在与该轴环50相对的位置上形成的压板51所构成，上述压板51和上述旋转外套部29A之间压迫似地夹着由磁致伸缩元件组成的扭矩传感器52。也就是说，由人力驱动部21所加的力从压板51压向扭矩传感器52从而使旋转外套部29A转动。此时，在扭矩传感器52上会根据人力驱动力的大小产生相应的形变。
53为安装在上述固定外套部36和旋转外套部29之间的旋转变压器，安装在上述旋转外套部29上的线圈作为旋转变压器53A，安装在固定外套部36上的线圈作为旋转变压器53B。该旋转变压器53把上述扭矩传感器52的信号传到控制电路板40上。
下面参照图3对上述扭矩传感器52的构成和信号传递电路进行说明。
本申请的扭矩传感器52是由由磁致伸缩元件组成的磁心54和绕在该磁心54外周上的线圈55所构成，施加在上述轴环部50上的力通过压迫磁心54使之产生形变，由此测出产生的线圈55的电感的变化。然后，上述磁心54被连接在旋转变压器53A上，磁心54的形变导致旋转变压器53A一侧的电感变化。
56为根据上述旋转变压器53A和扭矩传感器52的电感使振荡频率变化的振荡电路。
57为与上述振荡电路56连接、测定发自振荡电路56的信号的振荡频率并输出到微型计算机58的频率测定电路。
下面参照图3对本实施例的电动辅助自行车的控制电路进行说明。
首先，对上述扭矩传感器52的动作进行说明。
在自行车的启动时、加速时、登坡时等和在对脚踏板5加大力时，把由磁致伸缩元件组成的磁心54夹到轴环部50和旋转外套部29之间，动力受到传递，根据人力的大小产生相应的形变。此时，磁心54的变化导致线圈55的电感的变化。
因此，从连接在振荡电路56上的旋转变压器53B上看到的电感也发生变化，从而，振荡电路56的振荡频率发生变化。
于是由振荡电路56产生的振荡电压波形被输入到频率测定电路57，此值被输入到微型计算机58中，然后，根据这个信号输出驱动马达39的驱动信号。
其次，对控制电路中除扭矩传感器52之外的部分进行说明。
58为微型计算机，输入来自扭矩传感器52的信号，根据人力驱动力的信号大小输出驱动信号至反相电路59，该微型计算机58与降低上述电池22的电压的恒压电路60相连，并以此为电源进行工作。然后，由微型计算机58输出的驱动信号切换反相电路59内的多个FET，把U、V、W信号输出到马达39的定子38上使转子41旋转。而且，为测出转子41的位置，用于测出转子41的位置的信号线被连接到微型计算机58的输入口。
如果对这个控制电路进行说明，就是把由扭矩传感器52测出的人力驱动力信号输入到微型计算机58中，输出驱动信号使得马达39能够以大小与人力驱动力的大小相同的电动驱动力驱动。也就是说，以人力驱动力比电动驱动力1∶1的比例输出。上述扭矩传感器52的信号被预先存储在微型计算机58内的列表数据中，根据扭矩传感器52的信号输出相应的驱动信号。
下面参照图4对动力系统图进行说明。
首先，对人力驱动力的动力传递进行说明。
当输入来自脚踏板5的人力驱动力时，固定在脚踏板5上的前链轮17旋转，通过链条16使后链轮19旋转。当后链轮19旋转时，通过单向离合器(未图示)使动力只被单向传递。
当前进方向的动力被传递时，通过设定成使用者所指定的齿轮传动比的变速机28进行变速后，在使扭矩传感器52中由磁致伸缩元件组成的磁心54形变的同时使旋转外套部29旋转，这样，可以使后轮11旋转。
其次，对电动驱动力的动力传递进行说明。
由上述扭矩传感器52测出的电感变化通过旋转变压器53被输入到控制电路板40上的微型计算机58中。然后，根据该信号值把信号输出到反相电路59，反相电路59内的FET的通断致使定子38的极性变化，由设在转子41上的磁铁导致转子41旋转，从而驱动马达39。马达39的驱动通过行星齿轮减速机构即齿轮部43、行星齿轮44和固定齿轮45被减速，再通过连接在上述行星齿轮44上的输出盘46被输出，借助于单向离合器48使旋转外套部29旋转，从而使后轮11旋转。
如上所述，人力驱动力和电动驱动力在旋转外套部29上产生合力驱动后轮11。
下面，对与本发明的电动车有关的电动辅助自行车的实施例2进行说明。
对于本实施例中的整体构成，因与实施例1相同，略去说明。
下面参照图6及图7对驱动部15进行说明。而且，对于与实施例1相同的部件，附上相同的符号进行说明。
与实施例1相比，本实施例在扭矩传感器52的部分上不同，因此，只对扭矩传感器52部分进行说明。
49为固定在上述变速机28外周上的压片，该压片49被固定在上述变速机28上，由设计成可堵住变速机28和旋转外套部29之间所形成的开口大小的圆盘状的轴环50和在与该轴环50相对的2个位置上形成的压板51所构成，在上述压板51和上述旋转外套部29之间设有作为弹性体的弹簧61。然后，当由变速机28传递人力驱动力时，以与人力扭矩大小相对应的收缩量使弹簧61收缩，从而使旋转外套部29旋转。
62为一圆弧状的环，其一端72可移动地装在上述压板51一侧，形成有长孔71，另一端73装在旋转外套部29上并可以转动，以车轴18为中心对称地设有两个该环62，设计成各自的一端72朝着设有上述弹簧61的部分附近，而且，环62的材质使用导体材料或磁性材料，在本实施例中使用铝制品。
53为设在根据弹簧61的收缩而移位的上述环62的内周上的线圈，该线圈53由控制电路板40供电，环62的移位所导致的电感的变化作为人力扭矩大小的电信号输入到控制电路板40上，根据此信号值控制马达39。
68为一个位置检测传感器，用于检测为驱动控制马达39所必需的转子41的旋转位置，该位置检测传感器68的信号被输入到微型计算机58，产生马达控制信号。
下面参照图7对上述环62的动作进行具体说明。
当加上大的人力时，弹簧61会大收缩，由此环62在压板51一侧的一端72移向内侧。此时，环62在压板51附近的一端72因弹簧61的收缩而移动，因此虽然移向内侧，但另一端73因受轴支承安装在旋转外套部29上没有移动，最终，环62以该环另一端73为轴移向内侧，也就是说环62从实线位置移位到两点划线的状态。而且，当这个所加的大的人力消失时，因上述弹簧61的恢复力，使压板51回到原位，此动作导致环62在压板51附近的一端以环62的另一端73为轴回到原位，即当人力消失时，如实线所示环62朝着向外扩展的方向移动。
因使用了根据弹簧61的收缩即人力扭矩的大小使位移量变化的环62，可以根据人力扭矩的大小使线圈53的电感变化，可以用电信号输出人力扭矩的大小。
下面参照图8的动力系统图对动作进行说明。
本实施例与实施例1一样，当使用者蹬脚踏板5时，使弹簧61收缩，然后在弹簧61收缩的同时旋转外套部29转动，这样由人力驱动力导致车轮11旋转。
此时因弹簧61的收缩使得环62的一端72被压迫，环62与线圈53之间的间隔发生变化，由此导致线圈53的电感变化，这个变化作为电信号被输入到控制电路板40上。然后马达39根据这个电信号的大小即人力扭矩的大小驱动，人力驱动力和马达39的驱动力合成后传递到旋转外套部29上。
如果对马达39的输出传递路线进行详细说明，则当转子41旋转时，通过轴承设在与转子41作为一个整体设计的变速机28的外周上的齿轮部43旋转。然后设在固定在固定外套部36内部的固定齿轮45与上述齿轮部43之间的行星齿轮44因齿轮部43的旋转一边自转一边绕齿轮部43周围公转。还有，设计成在各个行星齿轮44的中心上受轴支承并穿透变速机28的输出盘46因行星齿轮44的公转而旋转，设在输出盘46上的棘轮65咬合着齿轮使旋转外套部29旋转。
下面参照图9对控制电路的方框图进行说明。
对于这个方框图的说明，略去与实施例1相同的驱动马达电路的部分进行说明。
52为由上述弹簧61、环62、线圈53等组成的扭矩传感器，该扭矩传感器52连着微型计算机58，把与人力扭矩的大小相对应的电信号输入到微型计算机58中，此时的人力驱动力与电动驱动力的比例按1∶1被输出。
68为一个位置检测传感器，用于检测为驱动控制马达39所必需的转子41的旋转位置，该位置检测传感器68的信号被输入到微型计算机58，产生马达控制信号。
下面对与本发明的电动车有关的电动辅助自行车的实施例3进行说明。
对于本实施例的整体构成因与实施例1相同而略去说明。
下面参照图10及图11对驱动部15进行说明，而且对与实施例1相同的部件附上相同的符号进行说明。
39为设在内装型变速机28的外周上的马达，该马达39由通过轴承42设在变速机28外周上的转子41和设在该转子41外周上的定子38所组成。上述定子38被固定在固定外套部36的内周上。
上述马达39的输出被连接到减速机构即行星齿轮减速机构，该行星齿轮减速机构设计在车轴18的方向上夹在扭矩传感器52与马达39之间的位置上。而且在行星齿轮减速机构的各个中心齿轮44上装有圆盘状的输出盘46，使得中心齿轮44可自由旋转。当中心齿轮44旋转时，输出盘46减速旋转。如上所述，因该行星齿轮减速机构设计在车轴18的方向上夹在扭矩传感器52与马达39之间的位置上，行星齿轮减速机构的齿轮咬合声被马达39与扭矩传感器52所屏蔽，不容易漏到外部。
63为被多个栓64分别装在上述输出盘46上的圆盘。在该圆盘63上设有棘轮65，该棘轮65与和旋转外套部29形成一个整体的凸出部66的齿轮咬合，输出盘46的旋转通过棘轮65使得旋转外套部29只作单方向旋转。
67为盖住固定外套部36且在中心部有开口的外套盖，并在此开口上穿透变速机28和扭矩传感器52，盖住固定外套部36的开口。
53为一线圈，与上述环62邻近，被装在上述外套盖67的开口内圈上，把环62的移位变换成电信号。
在本实施例中，因扭矩传感器52的环62的机构与实施例2相同，略去说明。
还有，供电用的电线35与实施例1一样，穿过制动器外套34沿着车轴18被配线在固定外套部36内并连接到控制电路板40上，而且控制电路板40和线圈53各自设有用于馈电和传送电信号的电线。还有，控制电路板40和马达39也设有用于驱动控制马达39的电线。然后，用于检测马达39的转子41位置的位置检测传感器68被设在固定旋转外套部36的内侧壁上，这个位置检测传感器68和控制电路板40也是通过电线连接的。
下面参照图8的动力系统图对动作进行说明。
本实施例与实施例2一样，当使用者蹬脚踏板5时，使弹簧61收缩，然后在弹簧61收缩的同时旋转外套部29转动，这样由人力驱动力导致车轮11旋转。
此时因弹簧61的收缩使得环62的一端72被压迫，通过设在这一端72上的长孔71使环62与线圈5 3之间的间隔发生变化，由此导致线圈53的电感变化，这个变化作为电信号被输入到控制电路板40上。然后马达39根据这个电信号的大小即人力扭矩的大小驱动，人力驱动力和马达39的驱动力合成后传递到旋转外套部29上。
如果对马达39的输出传递路线进行详细说明，则当转子41旋转时，通过轴承设在与转子41作为一个整体设计的变速机28的外周上的齿轮部43旋转。然后设在固定在固定外套部36内部的固定齿轮45与上述齿轮部43之间的行星齿轮44因齿轮部43的旋转一边自转一边绕齿轮部43周围公转。还有，设计成在各个行星齿轮44的中心上受轴支承并穿透变速机28的输出盘46因行星齿轮44的公转而旋转，设在输出盘46上的棘轮65咬合着齿轮使旋转外套部29旋转。
下面参照图9对控制电路的方框图进行说明。
对于这个方框图的说明，略去与实施例2相同的驱动马达电路的部分进行说明。
52为由上述弹簧61、环62、线圈53等组成的扭矩传感器，该扭矩传感器52连着微型计算机58，把与人力扭矩的大小相对应的电信号输入到微型计算机58中，此时的人力驱动力与电动驱动力的比例按1∶1被输出。
68为一个位置检测传感器，用于检测为驱动控制马达39所必需的转子41的旋转位置，该位置检测传感器68的信号被输入到微型计算机58，产生马达控制信号。
下面对与本发明的电动车有关的电动辅助自行车的实施例4进行说明。
对于本实施例的整体构成因与实施例1相同而略去说明。
下面参照图12对驱动部15进行说明，而且对与实施例1相同的部件附上相同的符号进行说明。
在本实施例，由于马达39与实施例1的构成相同，扭矩传感器52与实施例2和实施例3的构成相同，因此省略对其说明。
46为通过行星齿轮减速机构把马达39的输出减速后取出的输出盘，该输出盘46通过轴承47安装在车轴18上。然后在输出盘46的内侧形成齿轮，随着输出盘46的旋转一起旋转。而且，在固定于变速机28的外周上的圆筒齿轮69上设有棘轮65，只有输出盘46的某单方向旋转才能使圆筒齿轮69旋转。
还有，与实施例1一样，馈电用的电线35穿过制动器外套34被配线在固定外套部36内并连接到控制电路板40上。而且控制电路板40和线圈53各自设有用于馈电和传送电讯号的电线。还有，控制电路板40和马达39也设有用于驱动控制马达39的电线。然后，用于检测马达39的转子41位置的位置检测传感器68被设在固定旋转外套部36的内侧壁上，这个位置检测传感器68和控制电路板40也是通过电线连接的。
还有，67为盖住上述外套部36开口的外套盖，在该外套盖67的内侧上设有位置检测传感器68，在外侧上设有控制电路板40和线圈53。而且，该外套盖67使由变速机28和轴承37导致的动力传递被屏蔽。
下面参照图13的动力系统图对动作进行说明。
本实施例与实施例1一样，当使用者蹬脚踏板5时，使弹簧61收缩，然后在弹簧61收缩的同时旋转外套部29转动，这样由人力驱动力导致车轮11旋转。
此时因弹簧61的收缩使得环62的一端72被压迫，环62与线圈53之间的间隔发生变化，由此导致线圈53的电感变化，这个变化作为电信号被输入到控制电路板40上。
另一方面，如果对马达39的输出传递路线进行详细说明，则当转子41旋转时，通过轴承设在与转子41作为一个整体设计的变速机28的外周上的齿轮部43旋转。然后设在固定在固定外套部36内部的固定齿轮45与上述齿轮部43之间的行星齿轮44因齿轮部43的旋转一边自转一边绕齿轮部43周围公转。还有，设计成在各个行星齿轮44的中心上受轴支承并穿透变速机28的输出盘46因行星齿轮44的公转而旋转，通过设在输出盘46上的棘轮65使圆筒齿轮69旋转，电动驱动力传递到变速机28的外周上。
这里，如果对本实施例中的扭矩传感器52进行说明，则构成扭矩传感器52的弹簧61被配设成在变速机28的输出后测出，与上述实施例不同，因电动驱动力被动力传递到变速机28上，该弹簧61的收缩可测出人力驱动力和电动驱动力这两个力的合力。因此，本实施例中的控制电路在要输出与人力驱动力大小相同的电动驱动力的情况下，由测出的扭矩减去电动驱动力算出人力驱动力，控制马达39使之能够输出与该人力扭矩的大小相应的电动驱动力。此时，通过检测、运算马达电流可以算出减去的电动驱动力。
下面参照图14对控制电路的方框图进行说明。
这个方框图对与实施例2、3相同的部分略去说明。
70为测出通过马达39上电流的电流传感器，该电流传感器70把测出的电流值的信号输入到微型计算机58中。
然后，微型计算机58以来自上述扭矩传感器52和上述电流传感器70的信号值为基础进行运算输出马达39的驱动信号。具体来说，如上所述，由扭矩传感器52测出的扭矩的大小为人力与马达39的扭矩的合力，从该值减去由来自上述电流传感器70的信号所求得的马达39的输出扭矩的值算出人力扭矩。然后，输出驱动信号到马达39上，形成与该人力扭矩的大小相同的电动驱动力。
下面对与本发明的电动车有关的电动辅助自行车的实施例5进行说明。
对于本实施例的整体构成因与实施例1相同而略去说明。
下面参照图15对驱动部15进行说明，而且对与实施例1相同的部件附上相同的符号进行说明。
本实施例的马达39及扭矩传感器52因与实施例4的构成相同，略去说明。
46为用于取出马达39输出的装在行星齿轮44上的输出盘，该输出盘46与变速机28联接。在实施例4中设有的棘轮在本实施例中没有设。
67为用于盖住固定外套部36的开口的外套盖，该外套盖67贯穿车轴18被固定着。
本实施例中配线用的电线穿过制动器外套34沿着外套盖67被配线在固定外套部36内并连接到控制电路板40上，而且控制电路板40和线圈53各自设有用于馈电和传送电信号的电线，还有，控制电路板40和马达39也设有用于驱动控制马达39的电线。然后，用于检测马达39的转子41位置的位置检测传感器68被设在固定旋转外套部36的内侧壁上，这个位置检测传感器68和控制电路板40也是通过电线连接的。
下面对于本实施例的动力传递路线以及控制电路的方框图，除了在没设有棘轮65这一点上与实施例4不同之外，因其他部分相同略去说明。
根据本发明第一种电动车的构成，因马达设成与上述变速机同轴并包围上述变速机的外周，可以使轴心部的径向尺寸变小，除了驱动部分变得紧凑外，还具有使以往大型和重量型的结构变得小型化和轻量化的效果。
然后，根据上述的构成，因马达和扭矩传感器共设成与车轴同轴，可以在变速机的周围设置必要的部件，具有使整体结构变得紧凑的效果。
还有，根据上述的构成，因扭矩传感器以圆弧状设在上述变速机外周上，可以在变速机的外周上配设扭矩传感器，具有使在车轴方向上的尺寸变小的效果。
还有，根据上述的构成，因旋转外套部覆盖固定外套部的外周，来自外部的水滴、灰尘等不会落到装有马达等电气部件的固定外套部内，具有减少故障的效果。
还有，根据上述的构成，因旋转外套部在轴心部的车轴方向的约两端处受到支撑，与以往的只在单侧受到支撑的情况相比，电动车和使用者的重量均匀地加在车轴上，可以进行稳定的行驶，具有可以防止因长期使用导致旋转外套部变形的效果。
还有，根据上述的构成，因固定外套部包围上述马达，即便万一水滴和灰尘掺入到旋转外套部内，由于覆盖着固定外套部，可以防止水滴和灰尘粘在马达上，具有减少故障的效果。
还有，根据上述的构成，因减速机构与上述马达同轴配设，可以以车轴为共同轴构成，具有组装非常简单的效果。
然后，根据上述的构成，因用于减速马达输出的减速机构配设成夹在马达与扭矩传感器之间，由减速机产生的齿轮声等噪音被马达和扭矩传感器所屏蔽，漏到外部的声音变小，具有不使使用者有不愉快的感受的效果。
还有，根据上述的构成，因减速机构在扭矩传感器一侧联接到旋转外套部上并接受动力传递，可以在与旋转外套部的扭矩传感器联接的部分附近联接来自减速机构的输出，除了构成简单外还具有使结构变得紧凑的效果。
根据作为本发明另一个电动车，具备有由构成车轮轴心部并与车轴一同旋转的旋转外套部和在旋转外套部内设在车体上的固定外套部，因在固定外套部内内藏马达和减速机构，在组装时，通过把内藏有马达和减速机构的固定外套部装到旋转外套部内可以把驱动部装起来，具有组装非常简单等效果。
还有，根据上述另一电动车的构成，因固定外套部形成为一边开口的碗状、内藏马达并在开口上配设减速机构，使得驱动部分的输出位于固定外套部的一个侧面上，因此，在把固定外套部装到旋转外套部内的时候，容易把来自马达的输出联接到旋转外套部上，具有改善组装性等效果。
还有，根据上述另一电动车的构成，因减速机构采用行星减速机构，可以构成为堵住固定外套部的碗状开口，具有可以使结构紧凑等效果。
然后，根据上述另一电动车的构成，设有用于转动旋转外套部的人力驱动部，配设成使人力驱动不和旋转外套部产生错位旋转，在人力驱动力和旋转外套部之间设有从人力驱动力动力传递到旋转外套部上的扭矩传感器，固定外套部的开口与在人力驱动部和旋转外套部之间所形成的开口相向配设，因此，雨等水滴不会落入固定外套部内，即具有不用对马达进行防水处理就可以防止水滴等效果。
还有，根据上述另一电动车的构成，在人力驱动部和旋转外套部之间所形成的开口的旋转外套部内面上设有堵住开口的轴环部，因在固定外套部的碗状底面外侧壁上设有控制电路板，即使从人力驱动部和旋转外套部之间的开口有水滴进入，因设有轴环部可堵住水滴，水滴也不容易碰到控制电路板，具有可以保护电路板不受水分影响等效果。
还有，根据上述另一电动车的构成，设有为使旋转外套部旋转的人力驱动部，在人力驱动部和旋转外套部之间设有内装在作为车轮的旋转中心的车轴上的变速机，因此，除了加上因电动驱动力而生产的辅助外还可以通过变速机使得使用者可以以所指定的最佳齿轮传动比行驶，除了让使用者觉得行驶愉快外，还因变速机内藏在旋转外套部内，具有使结构变得紧凑的效果。
还有，根据上述另一电动车的构成，变速机设在位于车轴的纵向上到中部为止的位置上，旋转外套部设成受变速机和设在未设上述变速机部分的上述车轴上的轴承所支撑，因此，可以把固定外套部简单地安装在不旋转的车轴上，而且，因旋转外套部受车轴和变速机所支撑，可以跨过车轴的纵向安装，可以以良好的平衡配设旋转外套部，具有可以获得稳定旋转等效果。
还有，根据上述另一电动车的构成，旋转外套部的一侧输入借助于人力的人力驱动力，在与该人力驱动力被输入的一侧相对的一侧输入由马达产生的电动驱动力，加在车轮上的力比较平衡，驱动时不会摇摆，具有可以获得稳定旋转等效果。
权利要求
1．一种电动车，其特征在于具备有以车轮的车轴为中心且与车轮一起旋转的旋转外套部、设在与旋转外套部相向的位置上且与旋转外套部一起构成上述车轮轴心部的固定外套部、设在上述轴心部内的上述车轴周围可以转换齿轮传动比的变速机和旋转驱动上述旋转外套部的马达，上述马达设成与上述变速机同轴并包围上述变速机的外周。
2．根据权利要求1所述的电动车，其特征在于具备有借助于人力使上述旋转外套部旋转驱动的人力驱动部、测出该人力驱动部的人力驱动力大小的扭矩传感器和根据该扭矩传感器测出的值驱动上述马达的控制部，上述扭矩传感器设在上述车轴的纵向上并与马达同轴。
3．根据权利要求2所述的电动车，其特征在于上述扭矩传感器以圆弧状设在上述变速机周围。
4．根据权利要求1所述的电动车，其特征在于上述旋转外套部覆盖上述固定外套部的外周。
5．根据权利要求4所述的电动车，其特征在于上述旋转外套部在上述轴心部的车轴方向的约两端处受到支撑。
6．根据权利要求4所述的电动车，其特征在于上述固定外套部包围上述马达。
7．根据权利要求2所述的电动车，其特征在于设有对上述马达的输出减速后传递到旋转外套部上的减速机构，上述减速机构与上述马达同轴配设。
8．根据权利要求7所述的电动车，其特征在于上述减速机构被配设成夹在上述马达和上述扭矩传感器之间。
9．根据权利要求8所述的电动车，其特征在于上述减速机构在上述扭矩传感器一侧与上述旋转外套部联接而接受动力传递。
10．一种电动车，其特征在于具备有构成车轮轴心部并与车轮一起旋转的旋转外套部和在该旋转外套部内设在车体上的固定外套部，在上述固定外套部内内藏有马达以及减速机构。
11．根据权利要求10所述的电动车，其特征在于上述固定外套部形成为一侧开口的碗状，内藏上述马达，在上述开口内配设有上述减速机构。
12．根据权利要求10所述的电动车，其特征在于减速机构采用行星减速机构。
13．根据权利要求11所述的电动车，其特征在于设有为使旋转外套部旋转的人力驱动部，该人力驱动部和上述旋转外套部被配设成相互独立旋转，在上述人力驱动力和旋转外套部之间设有由人力驱动力把动力传递到旋转外套部上的扭矩传感器，上述固定外套部的开口与在上述人力驱动部和上述旋转外套部之间所形成的开口相向配设。
14．根据权利要求13所述的电动车，其特征在于在上述人力驱动部和上述旋转外套部之间形成开口的旋转外套部的内侧面上设有堵住该开口的轴环部，在上述固定外套部的碗状的底面外侧壁上设有控制电路板。
15．根据权利要求10所述的电动车，其特征在于设有为使旋转外套部旋转的人力驱动部，在该人力驱动部和上述旋转外套部之间且在作为上述车轮的旋转中心的车轴上设有内装变速机。
16．根据权利要求10所述的电动车，其特征在于上述变速机设在位于上述车轴的纵向上到中部为止的位置上，上述旋转外套部设成受上述变速机和设在未设上述变速机部分的上述车轴上的轴承所支撑。
17．根据权利要求10所述的电动车，其特征在于在上述旋转外套部的一侧输入借助于人力的人力驱动力，在与该人力驱动力被输入的一侧相对的一侧输入由上述马达产生的电动驱动力。
全文摘要
一种电动车，其特征在于由旋转外套部29和固定外套部36构成车轮11的轴心部，在该轴心部内设有可以切换齿轮传动比的变速机28，设计成以马达围住变速机28的外周，在设有用于检测人力驱动力大小的扭矩传感器52的情况下，扭矩传感器52与马达39并设在车轴18的纵向上。这种电动车具有紧凑构成、易于组装、防水和防尘性能好且可以稳定行驶。
文档编号B62M11/16GK1237521SQ99107369
公开日1999年12月8日 申请日期1999年5月18日 优先权日1998年5月29日
发明者藤原正胜, 田中辉贵, 山口征史 申请人:三洋电机株式会社