带有辅助动力装置的自行车 本发明涉及一种根据马达的动力来辅助人力的一种带有辅助动力装置的自行车。
作为一种带有辅助动力装置的自行车曾由特开平4-100790号公报、特开平6-305478号公报所记载。
在前述公报中所记载的现有的带有辅助动力装置的自行车中，装有脚蹬的曲轴与后车轴之间的连接不是依靠链条式地动力传递机构，而是通过伞齿轮及传动轴来连接，而检测加在脚蹬上的蹬踏力的扭矩传感器被设置在前述传动轴上。
象这样，在采用了传动轴作为动力传递方式的自行车中，倘若不能准确地设定曲轴与后车轴之间的轴间距离，传动轴与伞齿轮的啮合将无法圆滑进行，所以在装配后车轴时必须十分细心才行，与此同时，还需提高车体的刚度，这样，对提高组装作业的效率、追求车体的轻量化及降低成本均带来一定的困难。
本发明以克服上述困难为目的，对前述现有技术的带有辅助动力装置的自行车实施了改良，其特征在于：在具有检测出加给脚蹬的蹬踏力的大小，并依照该蹬踏力的检测值来控制马达的动力输出的控制装置的带有辅助动力装置的自行车中，在两端成一体地安装有脚蹬臂的基端的曲轴的外圆周上，可相对自由转动地嵌合着管状或筒状空心扭矩传动递构件，该空心扭矩传递构件的一端成一体地嵌合着传动链轮，与此同时，在邻近该传动链轮处的前述空心扭矩传递构件上设置有马达的单向离合器，前述空心扭矩传递构件的另一端，通过蹬踏力的单向离合器与前述曲轴相连，前述马达的单向离合器的输入端，通过减速机构与马达的输出端相连，该前述空心扭矩传递构件的外圆周上配置着磁致伸缩式扭矩传感器。
本发明由于采用了如上所述的结构，尽管仍是带有辅助动力的装置，但因采用链条式的动力传递机构仍可将动力传至给后车轮，故允许在曲轴与后车轴间的轴间距离上存在一定程度的误差，这样将使后车轴的装配变得简单，同时也没有必要使车体的刚性保持在高水准上，即提高了装配的作业效率，也可谋求车体的轻量化程度。
另外，在本发明中，空心扭矩传递构件被游动嵌合在曲轴的外圆周上，由于磁致伸缩式扭矩传感器被设置在该空心扭矩传递构件的外圆周上，故与普通的链条驱动式的自行车一样，可以紧凑地设置，尽管是带有辅助动力装置，但可抑制自行车的大型化和重量的增加，并使成本降低变为可能。
此外，在本发明中，加给设置在曲轴两端的左右脚蹬的蹬踏力都可通过扭矩传递构件传给后车轮，并依据设置在该扭矩传递构件外圆周上的磁致伸缩式扭矩传感器，将加在前述左右两个脚蹬上的蹬踏力准确无误地检测出来，所以可正确地完成由辅助动力装置实施的行走。
图1表示本发明的带有辅助动力装置的自行车的一种实施形式的侧面图。
图2是图1中主要部分的放大侧面图。
图3是沿图2III-III线截开后的断面图。
下面，参照附图就本发明所涉及的一种实施形式进行说明。
辅助动力装置1的各组成零件被配置在由左侧的辅助动力装置箱2和右侧的辅助动力装置盖3所包围的密封空间内，该辅助动力装置1被装在自行车车体0上，与车体形成一个整体。
另外，曲轴4的两端成一体地安装有可自由装拆的脚蹬臂5，该脚蹬臂5的前端转动自如地枢装着脚蹬6，曲轴4的左侧部转动自如地被嵌装在辅助动力装置箱2的球形轴承7上。
另外，筒状的空心扭矩传递构件8通过滚针轴承9转动自如地嵌合在曲轴4的外圆周上，与此同时，在邻近球形轴承7处的曲轴4和空心扭矩传递构件8间介装着作为蹬踏力单向离合器的爪轮式单向离合器10，该空心扭矩传递构件8的右侧通过球形轴承11转动自如地与辅助动力装置盖3嵌合在一起，在该辅助动力装置盖3的右侧方暴露的空心扭矩传递构件8的右侧部通过花键嵌合着传动链轮12，该空心扭矩传递构件8的右端部拧有盖形螺母13。
另一方面，在位于球形轴承11内侧的空心扭矩传递构件8上，通过相当于马达单向离合器的缓冲单向离合器14嵌装着从动齿轮15，在与该从动齿轮15相啮合的减速齿轮16的轴部16a上嵌合着带有从动齿的皮带轮17，直流马达20的旋转轴21上嵌合着带有驱动齿的皮带轮18，带齿的环形皮带19被装在带有从动齿的皮带轮17与带有驱动齿的皮带轮18上，当直流马达20开始运转时，直流马达20的动力将通过带有驱动齿的皮带轮18、带齿的环形皮带19、带从动齿的皮带轮17、减速齿轮16、从动齿轮15及缓冲单向离合器14传递给空心扭矩传递构件8，并使该空心扭矩传递构件8旋转，从而驱动后车轮30向前进方向旋转。
另外，减速齿轮16通过球型轴承22、23转动自如地枢支在辅助动力装置箱2及辅助动力装置盖3上。直流马达20的旋转轴21通过球型轴承24、25旋转自如地枢支在直流马达20的箱体20a及辅助动力装置盖3上。
另外，爪轮式单向离合器10与缓冲单向离合器14之间的空心扭转传递构件8的外圆周面上成一体地缠绕着由非晶质磁性合金材料制造的薄带26，位于该薄带26外侧的辅助动力装置箱2的内圆周面上设置有扭矩检测线圈27，当扭矩作用给前述空心扭矩传递构件8时，由加给前述薄带26的剪切应变产生的薄带26的导磁率的变化，将由扭矩检测线圈27检测出来，依照该扭矩检测线圈27发出的输出信号来检测出前述扭矩的值，爪轮式单向离合器10的外侧装有曲轴旋转速度传感器29。
并且还设有利用接收前述磁致伸缩式扭矩传感器28及曲轴旋转速度传感器29检测出的信号来控制直流马达20的控制装置(图中未示出)，当由前述曲轴旋转速度传感器29发出的旋转速度检测信号为规定值以内，并且由扭矩检测线圈27的磁致伸缩式扭矩传感器28发出的扭矩检测信号超过规定值时，向直流马达供给直流电，并依据前述检测信号的增大而增加供给直流马达的外加电压。
由于图示的实施状态采用了如上所述的结构，所以将会使自行车在路面行走时的阻力很低，而且，当加给脚蹬6的蹬踏力很小时，将造成加给空心扭矩传递构件8的扭矩也很小，使由磁致伸缩式扭矩传感器28检测出的信号处于规定值以下，此时的直流马达20不通电，处于非工作状态，这样，自行车将利用脚蹬的蹬踏力来驱动曲轴4旋转，该旋转力通过爪轮式单向离合器10及空心扭矩传递构件8传给传动链轮12，使后车轮30朝前进方向转动，从而使自行车行走。
此外，即使当曲轴4的旋转速度小于空心扭矩传递构件8的旋转速度，利用爪轮式单向离合器10的作用也可使空心扭矩传递构件8做空转，并可使曲轴4及脚蹬6保持在停止状态。
另外，即使直流马达30处于非工作状态，带从动齿的皮带轮17处于停止状态时，空心扭矩传递构件8也可通过缓冲单向离合器14，相对带有从动齿的皮带轮17作空转，此时，由带有从动齿的皮带轮17的停止而产生的行走阻力不会作用于空心扭矩传递构件8，传动链轮12可轻快自如地旋转。
此外，当由曲轴旋转速度传感器29检测出的曲轴4的旋转速度处于规定值以下的状态下，进行爬坡，或者行走中路面阻力增大时，或者想使自行车较大地加速时，加给曲轴4即空心扭矩传递构件8的扭矩增大，此时，因由磁致伸缩式扭矩传感器28检测出的扭矩值超过了规定值，所以将由控制装置(图中未示出)向直流马达20提供对应于由磁致伸缩式扭矩传感器28所检测出的扭矩值的直流电压，由直流马达20产生的动力辅助加给脚蹬6上的踏力，使自行车能够轻快地行走。
另外，因曲轴4与空心状的空心扭矩传递构件8通过传动链轮12及链条电动机构与后车轮30连接在一起，所以允许在空心扭矩传递构件8与后车轴的轴间距离存在一定程度的误差，后车轮30安装作业被简化，同时也没必要使自行车车体0保持高水平的刚性，因而将使自行车车体的轻量化及成本的降低变得可能。
另外，由于把从动齿轮15、减速齿轮16、带有从动齿的皮带轮17、由带有驱动齿的皮带轮18及带有齿的环状皮带19所构成的减速机构设置在空心扭矩传递构件8与直流马达20之间，所以直流马达20高速旋转，可望实现直流马达20的小型化。
并且，在带有直接检测加给曲轴的扭矩的现有的辅助动力装置的自行车中，由于曲轴的输出构件被设置在曲轴的一端侧，这样只能检测出加给没有设置曲轴输出构件的曲轴另一端侧的脚蹬上的蹬踏力，所以当加给左右脚蹬的蹬踏力的大小有较大差异的架驶者架驶时，将无法进行适当的动力补充使车子行走，但是在本实施状态中，加给曲轴4两端脚蹬6上的蹬踏力，通过空心扭矩传递构件8传递给传动链轮12，该两端的脚踏力都可由设置在空心扭矩传递构件8的外圆周上的磁致伸缩扭矩传感器28准确地检测出，所以即使当加给左右两侧脚蹬6上的蹬踏力存在着较大的差异，也可准确地进行检测，并可适当、准备地实行根据直流马达20产生的辅助动力行走。