自行车用辅助动力装置及带辅助动力装置的自行车

本发明涉及可装卸地安装在普通自行车上的自行车用辅助动力装置及 带辅助动力装置的自行车。

带辅助动力装置的自行车是公知的，这种自行车带有可在人力与电动 机或内燃机等的辅助动力装置之间切换行驶的驱动源。

例如在日本专利公报特公昭52-37251号中就揭示了这种带辅 助动力装置的自行车。该公报记载的带辅助动力装置的自行车的动力切换 机构备有中空驱动齿轮轴、曲臂轴、第1单向离合器、输入齿轮、第2单 向离合器。上述中空驱动齿轮轴可旋转地支承在自行车的中轴套内，通过 链与后轮连接的链驱动齿轮固定在其一端部；曲臂轴可旋转地支承在驱动 齿轮轴的中空孔内，两端部固定着脚踏板曲臂；第1单向离合器位于曲臂 轴和驱动齿轮轴之间；输入齿轮可旋转地支承在驱动齿轮轴上，接受来自 内燃机的旋转力；第2单向离合器位于驱动齿轮轴和输入齿轮之间。骑车 者通过脚踏板及脚踏板曲臂作用到曲臂轴上的人力通过第1单向离合器传 递到驱动齿轮轴及链驱动齿轮，再从链驱动齿轮通过链条传递到后轮齿 轮。从内燃机传递到输入齿轮的旋转力通过第2单向离合器传递到驱动齿 轮轴及链驱动齿轮，再从链驱动齿轮通过链条传递给后轮齿轮。

但是，这种带辅助动力装置的自行车，为了安装上述构造的动力切换 机构，需要与一般自行车的中轴套不同构造的中轴套，所以，需要特别构 造的自行车。该特别构连的自行车比现有的带辅助动力装置的自行车价格 增高。

近年出现了这样一种带辅助动力装置的自行车，该自行车的行驶驱动 源通常是使用人力，当需要预定以上的驱动力时，除了人力外再使用电动 机或内燃机等辅助动力装置的辅助力。

在日本专利公报特公昭52-33850号中记载了上述这种带辅助 动力装置的自行车。该公报记载的带辅助动力装置的自行车的动力切换机 构备有中空驱动轴、曲臂轴和链驱动齿轮。上述中空驱动轴可旋转地支承 在自行车的中轴套内，带有接受内燃机旋转力的输入齿轮；上述曲臂轴可 旋转地支承在驱动轴的中空孔内，其两端部固定着脚踏板曲臂；链驱动齿 轮通过链条与后轮齿轮连接。骑车者通过脚踏板及脚踏板曲臂作用到曲臂 轴上的人力通过链驱动齿轮及链条传递到后轮齿轮。另外，当骑车者作用 到曲臂轴上的人力即驱动力达到预定以上的大小时，内燃机的旋转力通过 中空驱动轴传递给链驱动齿轮再加在上述人力上，通过链条传给后轮齿 轮。

此种带辅助动力装置的自行车，为了安装上述构造的动力切换装置， 也需要与一般自行车的中轴套不同构造的中轴套，因此，需要特别构造的 自行车。该特别构造的自行车比现有的带辅助动力装置的自行车价格增 高。

此种带辅助动力装置的自行车，当作用到曲臂轴上的人力即驱动力达 到预定以上的大小时，内燃机的旋转力加在上述人力上，所以，链驱动齿 轮的构造与现有自行车的链驱动齿轮的构造不同，需要特殊的构造。该特 殊构造的链驱动齿轮也使现有带辅助动力装置的自行车价格增高。

另外，在现有的带辅助动力装置的自行车中，用于将旋转力从辅助动 力装置传递到自行车前轮或后轮的旋转驱动力传递装置，是使辅助动力装 置的输出轴与自行车前轮或后轮摩擦接触的构造。这种利用摩擦接触的旋 转驱动力传递装置的传递旋转驱动力的效率很低。

本发明是鉴于上述问题而作出的，其目的在于提供一种自行车用辅助 动力装置及带辅助动力装置的自行车。本发明的自行车用辅助动力装置可 利用现有自行车车身或部件的一部分，价格便宜而且能高效地将辅助动力 装置的旋转驱动力传递给自行车车轮。

为了实现上述目的，本发明的自行车用辅助动力装置备有中空轴、曲 臂轴、辅助动力单元和旋转力控制单元。中空轴可旋转地且其沿旋转中心 线的移动被限制地支承在自行车的中轴套内，具有伸出于中轴套外侧的两 端部，两端部中的一方可装卸地安装着后轮驱动输出齿轮，另一方端部上 固定着输入齿轮。曲臂轴可旋转地且其沿中空轴旋转中心线的移动被限制 地支承在中空轴的中心孔内，具有伸出于中空轴外侧的两端部，在两端部 上可装卸地安装着一对带脚踏板的曲臂。辅助动力单元可装卸地安装在自 行车的车身上，包括电动机和将电动机的旋转力传递给输入齿轮的旋转力 传递机构，旋转力传递机构具有单向离合器，该单向离合器仅向使自行车 前进的方向将电动机的旋转力传递给输入齿轮。旋转力控制单元在中轴套 的外侧，位于曲臂轴与中空轴之间，将曲臂轴的旋转力传递给中空轴，并 且当曲臂轴的旋转力达到预定值以上时，使电动机产生旋转力。

上述构造的本发明自行车用辅助动力装置中，中空轴和曲臂轴同心地 并可旋转地支承在自行车的中轴套内，辅助动力单元可装卸地安装在自行 车的车身上，旋转力控制单元在中轴套的外侧，位于曲臂轴和中空轴之间。

因此，该自行车用辅助动力装置可以与自行车车身分开地制造及出 售，而且可利用现有的自行车车身。所以，采用该自行车用辅助动力装置 的自行车车比现有的带辅助动力装置的自行车价格便宜得多。

另外，为了将电动机的旋转力传递到中空轴的后轮驱动输出齿轮，使 用了旋转力传递机构和中空轴的带单向离合器的输入齿轮，所以，作为辅 助动力装置的电动机的旋转驱动力能高效地传递给自行车的车轮。

上述构造的本发明自行车用辅助动力装置中，最好把电动机、中空轴 另一方端部的输入齿轮、曲臂轴的从中空轴另一端伸出的端部上除去带脚 踏板的曲臂部分、辅助动力单元以及旋转力驱动单元都容纳在一个壳体 内。

做成这样的构造，可将本发明的自行车用辅助动力装置做成为一个盒 状的单一的组合体在市埸上出售，可减低价格。

当利用上述的一个壳体并且辅助动力单元的旋转力传递机构包含着具 有旋转中心轴的各种旋转部件时，最好在一个壳体内形成轴支承结构，该 轴支承结构的位置对应于各种旋转部件的旋转中心轴的两端部，对应的旋 转中心轴的端部可旋转地支承在该轴支承结构上。

根据这种构造，可以简单地形成旋转力传递机构的各种旋转部件的旋 转支承结构，从而可减低本发明自行车用辅助动力装置的成本。

上述构造的本发明自行车用辅助动力装置中，旋转力控制单元最好含 有形成在中空轴的输入齿轮侧面的放射状若干个突起或槽、选择接合部 件、施压/限定转动容许机构、电源开关。选择接合部件对着中空轴的输 入齿轮的上述侧面配置，通过单向离合器与曲臂轴连接并可在曲臂轴中心 线方向的预定范围内移动，该单向离合器将曲臂轴的人力仅向使自行车前 进方向传递，在与输入齿轮的上述侧面相对的侧面上形成放射状的若干个 突起或槽。施压/限定转动机构位于输入齿轮与选择接合部件之间，以预 定的力将选择接合部件向输入齿轮方向推，使输入齿轮侧面上的若干个突 起或槽与选择接合部件上的若干个突起或槽嵌合，并容许选择接合部件相 对于输入齿轮在预定范围内相对地转动。电源开关借助于选择接合部件沿 曲臂轴中心线方向从输入齿轮的上述侧面离开预定范围距离，而接通电动 机和电源。

这样的旋转力控制单元构造简单，故障少。当曲臂轴的旋转力(即加 到曲臂轴上的人力)达到预定值以上时，抵抗施压/限定转动容许机构的 推压力，中空轴的输入齿轮侧面的若干个突起或槽与选择接合部件上的若 干个突起或槽的接合被解除，选择接合部件可相对于输入齿轮在预定范围 内转动，这样，选择接合部件沿曲臂轴中心线方向离开输入齿轮侧面一定 距离，使电源开关接通。其结果，在中空轴的输入齿轮上，除了作用有预 定值的人力外，还通过辅助动力单元的旋转力传递机构作用了电动机的旋 转力，然后再传递到中空轴的后轮驱动输出齿轮。

上述构造的本发明自行车用辅助动力装置中，为了使中空轴旋转自如 地且沿旋转中心线的移动被限制地支承在自行车的中轴套内，可使用公知 的轴承保持端部件，该轴承保持端部件螺合在自行车中轴套的中心孔两端 开口部，具有供中空轴插入的中心孔，在中心孔的周围保持着可旋转地支 承中空轴的轴承。

使用上述构连本发明自行车用辅助动力装置的带辅助动力装置的自行 车备有车身、后轮、车把、前轮、中空轴、曲臂轴、辅助动力单元、旋转 力控制单元、后轮驱动旋转力传递机构。车身包含中轴套和车座，中轴套 具有供曲臂轴可旋转地插入的中心孔。后轮可旋转地支承在车身的车座后 方。车把设在车身的车座的前方；中空轴可旋转地且其沿旋转中心线的移 动被限制地支承在中轴套内，具有伸出于中轴套外侧的两端部，两端部中 的一方上可装卸地安装着后轮驱动输出齿轮，另一方端部上固定着输入齿 轮。曲臂轴可旋转地且其沿中空轴旋转中心线的移动被限制地支承在中空 轴的中心孔内，具有伸出于中空轴外侧的两端部，在两端部上可装卸地安 装着一对带脚踏板的曲臂。辅助动力单元可装卸地安装在车身上，包括电 动机和将电动机的旋转力传递给输入齿轮的旋转力传递机构，旋转力传递 机构具有单向离合器，该单向离合器仅向使自行车前进的方向将电动机的 旋转力传递给输入齿轮。旋转力控制单元在中轴套的外侧，位于曲臂轴与 中空轴之间，将曲臂轴的旋转力传递给中空轴，并且当曲臂轴的旋转力达 到预定值以上时，使电动机产生旋转力。后轮驱动旋转力传递机构将中空 轴的后轮驱动输出齿轮的旋转力传递给后轮。

该构造的带辅助动力装置的自行车，其车身、后轮、车把、前轮、后 轮驱动输出齿轮和后轮驱动旋转力传递机构都可与现有自行车的通用。

另外，上述构造的带辅助动力装置的自行车中，为了使中空轴旋转自 如地且沿旋转中心线的移动被限制地支承在自行车的中轴套内，可使用公 知的轴承保持端部件，该轴承保持端部件螺合在自行车中轴套的中心孔两 端开口部，具有供中空轴插入的中心孔，在中心孔的周围保持着可旋转地 支承中空轴的轴承。

图1是带辅助动力装置的自行车的侧面图，该自行车使用了本发明一 实施例的自行车用辅助动力装置。

图2是将图1中所示的自行车用辅助动力装置放大并局部剖切表示的 侧面图。

图3是沿图2中III-III线的断面图。

图4是将图3中的中轴套附近放大表示的放大断面图。

图5A是表示放射状的6个接合突起以及该放射状的6个接合突起之 间的3个螺栓插入孔的侧面图，上述6个接合突起形成在与图4所示输入 齿轮相对的选择接合部件的侧面。

图5B是表示放射状的6个接合凹部以及该放射状的6个接合凹部之 间的3个圆弧形连接孔的侧面图，上述6个接合凹部形成在与图4所示选 择接合部件相对的输入齿轮的侧面。

图6A表示在预定以上的旋转力作用到选择接合部件上之前，图5A 所示选择接合部件的接合突起嵌合在图5B所示输入齿轮的接合凹部最深 位置状态的局部放大平面图。

图6B表示在预定以上的旋转力作用到选择接合部件上之后，图5A 所示选择接合部件的接合突起从图5B所示输入齿轮的接合凹部的图6A 所示最深位置移动到倾斜面的浅位置，选择接合部件离开输入齿轮状态的 局部放大平面图。

图7是将本发明一实施例的自行车用辅助动力装置从现有自行车上卸 下，表示该自行车用辅助动力装置市售状态的立体图。

图8是表示将图7所示本发明一实施例自行车用辅助动力装置安装到 现有自行车上时的工序分解图。

图9A是表示图5A所示选择接合部件的接合突起的变形例在图5B 所示输入齿轮的接合凹部变形例最深位置状态的局部放大平面图。

图9B是表示在预定以上的旋转力作用到选择接合部件上后，图5A 所示选择接合部件的接合突起的上述变形例从图5B所示输入齿轮的接合 凹部的上述变形例的图6A所示最深位置移动到倾斜面浅位置，选择接合 部件离开输入齿轮状态的局部放大平面图。

图10A是概略地表示在预定以上的旋转力作用到选择接合部件上之 前，用于将旋转力从选择接合部件传递到输入齿轮的旋转力控制单元的变 形例的主要部分侧面图。

图10B是概略地表示在预定以上的旋转力作用到选择接合部件上之 后，图10A所示旋转力控制单元的变形例的主要部分使电动机产生旋转 力并加在上述旋转力上的动作状态侧面图。

下面，参照附图详细说明本发明一实施例的自行车用辅助动力装置以 及本发明一实施例的使用该自行车用辅助动力装置的带辅助动力装置的自 行车。

图1表示本发明一实施例的自行车用辅助动力装置以及本发明一实施 例的使用该辅助动力装置的带辅助动力装置自行车的侧面图。

图1中，标记A表示本发明一实施例的带辅助动力装置的自行车；标 记B表示本发明一实施例的带辅助动力装置的自行车A(以下简称自行车 A)所用的自行车；标记C表示本发明一实施例的自行车用辅助动力装置， 该自行车用辅助动力装置C(以下简称辅助动力装置C)可装卸地安装在 自行车B上，与自行车B一起共同构成自行车A。

自行车B的车身6备有中轴套(ハンガラグ)1、立管2、下管3、 头管4、上管5、一对链撑7、一对座撑11。中轴套1具有中心孔，曲 臂轴80可旋转地插入在该中心孔内，曲臂轴80的两端部固定着备有脚 踏板81a、82a的一对曲臂81、82；立管2固定在中轴套1上， 从中轴套1向略上方伸出；下管3固定在中轴套1上，从中轴套1向前上 方倾斜地伸出；头管4固定在下管3的伸出端上，略上下方向地延伸；上 管5在下管3的上方沿下管3延伸，其两端部固定在头管4和立管2上； 一对链撑7在水平方向相互分开地固定在中轴套1上，从中轴套1向后方 伸出；一对座撑11延伸在立管2的上端部和链撑7的后方伸出端部之 间，其两端部固定在立管2的上端部和一对链撑7的后方伸出端部上。

在立管2上端部，安装着车座13。前叉8支承在头管4上并可绕头 管4的中心线旋转。在前叉8的叉端下方伸出部下端，支承着可旋转的前 轮10，在叉端的下方伸出部上固定着前挡泥板10a，该前挡泥板10a 复盖着前轮10后半部的略2/3。在突出于立管2上方的前叉8的上端 部，固定着把手9。

一对链撑7的后方伸出端上支承着可旋转的后轮。在一对链撑7及一 对座撑11上固定着后挡泥板12a，该后挡泥板12a复盖着后轮12 的略上半部。在一对链撑7及一对座撑11上还固定着载物架14，该载 物架14位于后挡泥板12a的上方。

后轮12上通过单向离合器固定着飞轮齿轮18，在飞轮齿轮18上 与后轮驱动输出齿轮(本实施例中是链轮)17之间张设着链条19，该 后轮驱动输出齿轮与曲臂轴80同心且连动地连接着。本实施例中，由链 条19和飞轮齿轮18构成将后轮驱动输出齿轮17的旋转力传递给后轮 12的后轮驱动旋转力传递机构，但也可以由传动轴构成将后轮驱动输出 齿轮17的旋转力传递给后轮12的飞轮齿轮18的后轮驱动旋转力传递 机构，也可以是用橡皮带代替链条19的后轮驱动旋转力传递机构。飞轮 齿轮18、链条19、后轮驱动输出齿轮17收容在链套20内，该链套 20支承在与它们同侧的一方链撑7上。

上述构造的自行车B，除了曲臂轴80、曲臂轴80和后轮驱动输出 齿轮17的动作连接机构外，其余构造与市售的普通自行车相同。

关于曲臂轴80与后轮驱动输出齿轮17的动作连接，将在后文中详 细说明。

在自行车B中，辅助动力装置C位于后轮驱动输出齿轮17的相反 侧，通过下管3和曲臂轴80可装卸地安装在车身6上。

本实施例中，辅助动力装置C的动力源是电动机，电动机的电池15 可装卸地固定在载物架14上，通过导线16从电池15向电动机供给电 流。

下面，参照图2至图7详细说明辅助动力装置C的构造。

如图2、图3及图7所示，辅助动力装置C的大部分构造容纳在辅助 动力装置壳体30内。该壳体30为长圆形，备有长圆形的皿状内壳部件 31和长圆形的皿状外壳部件32。该内壳部件31在中轴套1前方沿下 管3配置，在下管3的相反侧开口；该外壳部件32与内壳部件31的开 口相向地开口。外壳部件32的开口端形成为可供内壳部件31的开口端 31a插入的嵌合凹部32a，内壳部件31的开口端31a通过密封部 件33a与外壳部件32开口端的嵌合凹部32a液密地嵌合。内壳部件 31和外壳部件32由贯穿它们的若干螺钉34a和螺合在该螺钉34a 前端的若干螺母34b而相互连接着。为了具有冷却效果和价格便宜，内 壳31和外壳32采用铁板等金属板做成。

在内壳部件31的侧面并远离中轴套1的部分，形成有供电动机40 的输出轴41插入的通孔31e，在通孔31e的周围，形成电动机安装部 31f，电动机40通过螺钉42等公知的固定方法可装卸地固定在该电动 机安装部31f上。从内壳部件31侧面突出的电动机40被罩44复盖 着，罩44通过密封部件43用螺钉44a等公知方法可装卸地固定在内 壳部件31的侧面。

在罩44上固定着包含抵接部45a的安装配件45，抵接部45a 具有从下方与下管3抵接的半圆形横断面。安装配件45的抵接部45a 从下方与下管3抵接着时，挡块46与安装配件45相向地从下管3的上 方与下管3抵接(见图2)，安装配件45和挡块46用螺钉47(见图 2及图3)等公知方法可装卸地固定在下管3上。

电动机40的输出轴41伸出到壳体30内部，在该输出轴41的伸 出端部，如图3所示地安装着由销51a止转的小直径皮带轮51。如图 2及图3所示，在壳体30内部、电动机40的输出轴41的上方，配置 着大直径的输入皮带轮52，在该输入皮带轮52上张设着在与电动机4 0的输出轴41的输出皮带轮51之间传递动力的皮带51a。

在输入皮带轮52的靠电动机一侧的侧面，与皮带轮52同心地形成 小直径的动力传递输入齿轮52a。成一体的输入皮带轮52和动力传递 输入齿轮52a通过轴承35a可旋转地支承在旋转中心轴35上。在壳 体30的内壳部件31的侧面，形成有例如轴支承孔31b等的轴支承结 构，在外壳部件32的侧面，形成有与上述轴支承孔31b对应的例如轴 支承凹部32b等的轴支承结构，旋转中心轴35的两端支承在上述的支 承结构31b、32b上。

在输入皮带轮52的动力传递输入齿轮52a上，啮合着动力传递中 间齿轮53a。该动力传递中间齿轮53a在壳体30的内部配置在动力 传递输入齿轮52a的后方。在大直径的动力传递中间齿轮53a的靠输 入皮带轮一侧的侧面上，形成有与大直径动力传递中间齿轮53a同心的 小直径动力传递中间齿轮53b。成一体的大直径动力传递中间齿轮53a 和小直径动力传递中间齿轮53b通过轴承36a可旋转地支承在旋转中 心轴36上。在壳体30的内壳部件31的侧面形成有例如轴支承凹部3 1c等的轴支承结构，在外壳部件32的侧面形成有与上述轴支承凹部3 1c对应的例如轴支承凹部32c等的轴支承结构，旋转中心轴36的两端 部支承在上述轴支承结构31c、32c上。

在小直径的动力传递中间齿轮53b上，啮合着大直径的动力传递前 输出齿轮54，该动力传递前输出齿轮54在壳体30的内部配置在小直 径动力传递中间齿轮53b的下方。大直径的动力传递前输出齿轮54固 定在旋转中心轴37上。在壳体30的内壳部件31的侧面形成有例如轴 支承凹部31d等轴支承结构，在外壳部件32的侧面形成有与上述轴支 承凹部31d对应的例如轴支承凹部32d等的轴支承结构，旋转中心轴 37的两端通过轴承37a可旋转地支承在上述轴支承结构31d、32d 上。在旋转中心轴37上、在动力传递输出齿轮54的靠电动机一侧，通 过单向离合器37c支承着动力传递输出齿轮55。

在本实施例中，从固定在电动机40的输出轴41上的输出皮带轮5 1到动力传递输出齿轮55之间，由上述各种动力传递部件、即动力传递 皮带51a、成一体的输入皮带轮52及动力传递输入齿轮52a、成一 体的大直径动力传递中间齿轮53a及小直径动力传递中间齿轮53b、 大直径动力传递前输出齿轮54与旋转中心轴37、单向离合器37c、 动力传递输出齿轮55的组合，构成了旋转力传递机构50。并且，由旋 转力传递机构50、壳体30、通过壳体30与旋转力传递机构50成一 体的电动机40构成了辅助动力单元。

如图3及图4所示，壳体30的内壳部件31上，在与中轴套1的中 心孔1a相对的位置处，形成大直径的轴贯通口31g，外壳部件32上 的与内壳部件31的轴贯通口31g对应位置处，形成小直径的轴贯通口 32g。

中空轴70、穿过中空轴70的中心孔71(见图4)的曲臂轴80 插入中轴套1的中心孔1a内。中空轴70及曲臂轴80的两端部从中轴 套1的中心孔1a两端伸出，曲臂轴80的两端部又从中空轴70的两端 部伸出。

壳体30一侧的中空轴70及曲臂轴80的端部插入内壳部件31的 大直径轴贯通口31g内，壳体30一侧的曲臂轴80的端部又通过外壳 部件32的小直径轴贯通口32g伸出到外部空间。内壳部件31的大直 径轴贯通口31g的周边部构成为轴承安装凹部31h，由安装在轴承安 装凹部31h的轴承77支承着壳体30一侧的中空轴70的端部，中空 轴70可相对于内壳部件31旋转。在外壳部件32的小直径轴贯通口3 2g内装着密封垫33b，水密地支承着壳体30一侧的曲臂轴80的端 部，曲臂轴80可相对于外壳部件32旋转。

在中空轴70的外周面、在壳体30的外侧、与轴承77邻接处，形 成环形槽74，在环形槽74上嵌合着环形的止挡部件74a(见图4)。 该上挡部件的作用是将中空轴70本身相对于轴承77、即相对于壳体3 0沿中空轴70本身旋转中心线方向定位。

壳体30一侧的曲臂轴80插入内壳部件31的大直径轴贯通口31 g内，其端部又通过外壳部件32的小直径轴贯通口32g伸出到外部空 间。

与壳体30相反一侧的中空轴70及曲臂轴80的端部，插入链套2 0中形成在与中轴套1对应部分上的轴贯通口，曲臂轴80的端部从链套 20的轴贯通口伸出到外方。

曲臂轴80穿过中空轴70的中心孔71(见图4)，曲臂轴80的 与中心孔71两端部对应的轴承支承部分87a、87b可旋转地支承在 轴承93a、93b上，该轴承93a、93b配置在中心孔71的两端 部。

如图4所示，在曲臂轴80的外周面上、在2个轴承支承部分87a、 87b与2个轴承支承部分87a、87b之间的中央部分86的交界处， 形成有环形的槽90及91，在该2个环形槽90及91内嵌合着环形的 嵌合部件90a、91a。在曲臂轴80的外周面、在各嵌合部件90a、 91a的外侧，配置着垫圈90b、91b。曲臂轴80外周面的2个轴 承支承部分87a、87b内端的垫圈90b、91b及嵌合部件90a、 91a的作用是限制中空轴70的中心孔71两端部的轴承93a、93b 从2个轴承支承部分87a、87b向内方移动。

如图3及图4所示，在曲臂轴80的外周面，壳体30一侧的轴承支 承部分87a的外侧稍稍大于轴承支承部分87a的直径。如图4所示， 带台阶部分85与轴承支承部分87a之间的台阶上通过衬垫92安放着 垫圈92a，垫圈92a的作用是阻止中空轴70的靠壳体一侧的端面及 轴承支承部分87a上的轴承93a向壳体30内方在曲臂轴80上移 动，并且防止曲臂轴80相对于中空轴70的中心孔71向链套20一侧 移动而最终从中空轴70的中心孔71中脱落。

在链套20一侧的曲臂轴80的端部外周面、从链套一侧的中空轴7 0端部伸出的部分上，与链套一侧的中空轴70的端部端面邻接地形成有 环形槽94，在该环形槽94内嵌合着环形的嵌合部件94a。在链套一 侧的曲臂轴80的端部外周面设有垫圈94b，该垫圈94b在中空轴7 0的上述端部的端面，与嵌合部件94a邻接。垫圈94b的作用是阻止 中空轴70的链套一侧端面及轴承支承部分87b上的轴承93b向着链 套20的外侧、即在链套20中远离中轴套1的方向在曲臂轴80上移 动，同时防止曲臂轴80相对于中空轴70的中心孔71向壳体30一侧 移动而最终从中空轴70的中心孔71中脱落。

即，在伸出于中空轴70两端部轴承93a、93b的曲臂轴80的 两端部外周面上，与中空轴70的两端部轴承93a、93b邻接配置的 垫片92及垫圈92a的组合，以及嵌合部件94a与垫圈94b的组合， 防止中空轴70两端部的轴承93a、93b从中空轴70的中心孔71 中脱落，也防止曲臂轴80从中心孔71中脱落。

如图4所示，穿过中轴套1中心孔1a的中空轴70由轴承115、 125支承着，可相对于轴套1的中心孔1a旋转。轴承115、125 由略筒形的轴承保持部件110、120保持着，在该保持部件110、 120的外周面形成有阳螺纹114、124，该阳螺纹114、124 从中轴套1外方与形成在中轴套1的中心孔1a两端的阴螺纹1b、1c 螺合。

轴承保持部件110、120的筒形本体113、123的内周分别 保持着轴承115、125，在筒形本体113、123的外端备有凸缘 116、136，靠壳体一侧的轴承保持部件110的凸缘116与中轴 套1的靠壳体一侧端面抵接，靠壳体30相反侧的轴承保持部件120的 凸缘136与中轴套1的靠壳体30相反侧端面协同地挟持着形成在链套 20内侧壁上的上述轴贯通口周缘，将链20的靠中轴套一侧的端部固定 在中轴套1上。

一对轴承保持部件110、120的凸缘116、136的内端部形 成有内方突起111、121，该内方突起111、121具有比中空轴 外周面的直径稍小的内周112、122，内方突起111、121的作 用是防止由轴承保持部件110、120的筒形本体113、123的内 周面保持着的轴承115、125从本体113、123的内周面脱落到 外方。

在中轴套1的中心孔1a内还配置着筒状的轴承位置限制部件13 0，该限制部件130在中心孔1a的两端部轴承保持部件110、12 0之间，设在中空轴70的外周面上。轴承位置限制部件130的筒状本 体131的两端与轴承保持部件110、120的内端邻接，在本体13 1的两端形成有环形的端板132、133。该环形端板132、133 用于防止轴承保持部件110、120的筒状本体113、123内周面 保持着的轴承115、125从本体113、123的内周面向内方脱落。

在中空轴70的外周面、与中轴套1的中心孔1a两端部的一对轴承 保持部件110、120的凸缘116、136外侧邻接处，形成环形槽 75、76，在该环形槽75、76内嵌合着环形嵌合部件75a、76a。 在中空轴70的外周面，邻接嵌合部件75a、76a的靠中轴套1一侧 端面处，配置着垫圈75b、76b，当外力沿中轴套1的中心孔1a的 中心线作用到中空轴70上时，垫圈75b、76b被推压在中空轴70 外周面的嵌合部件75a、76a上，与中轴套1中心孔1a两端部的一 对轴承保持部件110、120的凸缘116、136的外侧抵接。这样， 可防止中空轴70从中轴套1中心孔1a中脱落。

如图4所示，配置在链套20内的中空轴70的端部外周面上，形成 有阳型花键槽73，形成在筒形连接部件17a内周面上的阴型花键槽1 7b与该阳花键槽70嵌合。上筒形连接部件17a同心地固定在后轮驱 动输出齿轮17上。通过上述的嵌合，后轮驱动输出齿轮17可相对于中 空轴70的端部沿中空轴70中心线的方向上装卸自如，并且可与中空轴 70一起旋转。

链套20一侧的曲臂轴80的端部外周面的嵌合部件94a与垫圈9 4b的组合，阻止了后轮驱动输出齿轮17的连接部件17a从中空轴7 0的靠链套一侧的端部脱落。

如图3及图4所示，分别从壳体30及链套20向外方伸出的曲臂轴 80的两端部，构成为备有若干接合面83a、84a的预定形状的曲臂 接合部83、84。上述接合面83a、84a可离合地与公知曲臂81、 82端部预定形状的曲臂轴接合孔81b、82b嵌合。在曲臂轴80两 端部的预定形状曲臂接合部83、84的突出端上形成有固定阳螺纹83 b、84b，基端部带预定形状曲臂轴接合孔81b、82b的公知曲臂 81、82通过螺母140、141与固定阳螺纹83b、84b的螺合， 而可装卸地固定在曲臂接合部83、84上。

在壳体30内的中空轴70的端部外周面上，在上述端部的端面(即 与上述端面邻接的曲臂轴80端部的垫片92与垫圈92a的组合)和对 应于内壳部件31的上述端部的轴承77之间的区域，形成阳型花键槽7 2，形成在输入齿轮56的筒形中心部56b的中心孔56a内周面上的 阴型花键槽56c与该阳型花键槽72嵌合。输入齿轮56与旋转力传递 机构50中的最靠近中空轴70及曲臂轴80的动力传递齿轮55啮合， 该旋转力传递机构50在壳体30内配置在中空轴70及曲臂轴80的前 方。

曲臂轴80的带台阶部分85与壳体30内的中空轴70的端部邻 接，在该带台阶部分85的外周面周围，配置着旋转力控制单元T。旋转 力控制单元T用于将曲臂轴80的旋转力传递给中空轴70，并且当曲臂 轴80的旋转达到预定值以上时，使电动机40产生旋转力。

下面说明旋转力控制单元T的构造。在曲臂轴80的带台阶部分85 的外周面上，形成阳型的花键槽85a，在单向离合器59的中心孔59a 内周面上形成的阴型花键槽59b与阳型花键槽85a嵌合着。通过该嵌 合，单向离合器59沿着曲臂轴80的中心线方向、通过壳体一侧的曲臂 轴80的端部可相对于曲臂轴80的带台阶部分85装卸，并且能与曲臂 轴80一起旋转。

在曲臂轴80的外周面、在带台阶部分85与邻接带台阶部分85的 曲臂接合部83之间，由于带台阶部分85的直径比曲臂接合部83的直 径大，所以产生了一个台阶，垫圈85b抵接在该台阶上。垫圈85b在 外壳部件32的内侧面，与小直径的轴贯通口32g的周边区域抵接，确 保单向离合器59的阴型花键槽59b在带台阶部分85的阳型花键槽8 5a上的预定滑动距离。

在单向离合器59的外周面，固定着选择接合部件58的筒形中心部 58a。选择接合部件58备有从中心部58a相对于输入齿轮56同心 且平行地伸出的圆板形部58b。在选择接合部件58的圆板形部58b 上对着输入齿轮56的侧面，如图2及图5A所示，形成有沿圆板形部5 8b半径方向延伸的6个放射状的接合突起58c，该6个突起58c位 于圆板形部58b周方向相互等间隔的6个位置上。在6个放射状接合突 起之间的区域，在上述周方向上相互等间隔的3个位置上形成螺栓插入孔 58d。

与选择接合部件58的圆板形部58b相向的输入齿轮56的侧面区 域，如图2及图5B所示，设有沿输入齿轮56半径方向延伸的放射状的 6个接合凹部57，该6个接合凹部57与上述接合突起58对应，形成 在输入齿轮56周方向上相互等间隔的6个位置上。在6个接合凹部57 之间的区域，形成3个连接孔56d。该3个连接孔56d与上述3个螺 栓插入孔58d对应，形成在上述周方向相互等间隔的3个位置处。3个 连接孔56d为沿上述周方向的细长圆弧形。

在输入齿轮56的3个连接孔56d和选择接合部件58的圆板形部 58b的3个螺栓插入孔58d内，分别插入带套筒60的螺栓61(以 下简称螺栓61)，该螺栓61从输入齿轮56的选择接合部件的圆板形 部58b相反侧侧面插入。在圆板形部58b中距输入齿轮56相反侧侧 面一定距离位置处，螺栓61的突出端部从套筒60伸出，在从圆板形部 58b的上述侧面伸出的套筒60的外周面区域，装着例如压缩螺旋弹簧 62等施压机构。螺合在螺栓61的伸出端部上的螺母64通过垫圈63 压缩压缩螺旋弹簧62。压缩螺旋弹簧62的弹力将6个放射状的接合突 起58c往6个放射状的接合凹部57内推压。

本实施例中，6个放射状接合凹部57的横断面如图6A所示，具有 倾斜面57a。该倾斜面57a在后轮驱动输出齿轮17使后轮(见图1) 旋转驱动时随着旋转方向(在图2及图5B中用箭头F表示的反时针方 向)而渐渐变浅。因此，在图2及图5B中箭头F所示反时针方向的预定 以上的旋转力加到选择接合部件58的圆板形部58b之前，在压缩螺旋 弹簧62的弹力作用下，被推向6个放射状接合凹部57的6个放射状接 合突起58c座落在6个接合凹部57的最深位置处。

当图2及图5B中箭头F所示的反时针方向的预定以上的旋转力作用 到选择接合部件58的圆板形部58a上时，圆板形部58a的6个放射 状接合突起58c抵抗与输入齿轮56的6个放射状接合凹部57之间的 摩擦力，如图6B所示地，在6个放射状的接合凹部57中向着接合凹部 57的浅位置在倾斜面57a上滑动。该滑动距离因圆板形部的3个螺栓 61的移动距离被输入齿轮56的3个连接孔56d限制而受到限制。

上述滑动是抵抗压缩螺旋弹簧62的弹力而引起的。该压缩螺旋弹簧 62的弹力作用在选择接合部件58及与其成一体的单向离合器59的阳 型花键槽59b的、曲臂轴80的壳体一侧的端部带台阶部分85的阳型 花键槽85a上。由于随着该选择接合部件58的单向离合器59的上述 滑动，如图3及图4中双点划线所示，选择接合部件58离开输入齿轮5 6。

由此可见，本实施例中，施压/限定转动容许机构由固定在选择接合 部件58上的螺栓61和连接孔56d的组合及装在螺栓61上的压缩螺 旋弹簧62构成。上述施压/限定转容许机构位于输入齿轮56与选择接 合部件58之间，用预定的力将选择接合部件58向输入齿轮56推压， 使输入齿轮56侧面的若干个突起或槽(本实施例中是接合凹部57a) 与选择接合部件58上的若干个突起或槽(本实施例中是接合突起58c) 接合，并容许选择接合部件58相对于输入齿轮56在预定范围内作相对 转动。

在壳体30内，在内壳部件32的内侧面，配置着电动机40的电源 开关S。该电源开关S与选择接合部件58的圆板形部58b的外周缘5 8e相对。本实施例中，电源开关S是用例如固定螺钉26a和螺母26b 等公知固定方法固定在内壳部件32内侧面上的非接触式开关25。当选 择接合部件58的圆板形部58b的外周缘58e如图3及图4的双点划 线所示地接近非接触开关25时，该非接触开关25被接通，电流从电源 15(见图1)供给电动机40。

下面参照图1至图6B说明本发明一实施例带辅助动力装置的自行车 A的动作。该自行车A由上述辅助动力装置C和现有自行车B组合而成。

为了使自行车A行驶，骑在自行车B上的人将力加在脚踏板81a、 81b上时，作用在脚踏板81a、81b上的人力通过曲臂81、82 和曲臂轴80传递到壳体30中的旋转力控制单元T。在旋转力控制单元 T中，上述人力通过单向离合器59从曲臂轴80传递到选择接合部件5 8。如果上述人力所产生的旋转力在预定值以下，则在6个放射状接合突 起58c与6个接合凹部57件之间将选择接合部件58往输入齿轮56 方向推压的压缩螺旋弹簧62产生的摩擦力克服上述旋转力，6个接合突 起58c如图6A所示地不从6个接合凹部57的最深位置移动，使输入 齿轮56在该方向(图2中箭头F所示方向)旋转，将上述旋转力传递给 输入齿轮56。输入齿轮56通过中空轴70将上述旋转力传递给后轮驱 动输出齿轮17，后轮驱动输出齿轮17通过链条19和飞轮齿轮18将 上述旋转力传给后轮12。该旋转力使后轮12旋转从而推动自行车A前 进。

从选择接合部件58传递到输入齿轮56的上述旋转力也被传递到旋 转力传递机构50的动力传递输出齿轮55，使动力传递输出齿轮55旋 转，但是由于单向离合器37a(该离合器37a位于动力传递输入齿轮 55与动力传递输入齿轮55用的旋转中心轴37之间)的作用，动力传 递输出齿轮55在旋转中心轴37上自由旋转，不使旋转中心轴37旋 转。因此，从选择接合部件58传递到输入齿轮56上的上述旋转力的大 部分都用于后轮12的驱动。

例如，当自行车A上坡时或者行驶速度达到预定值时，上述人力产生 的旋转力就达到预定值。这时，在壳体30内的旋转力控制单元T中，单 向离合器37a传递到选择接合部件58上的预定值以上的旋转力克服了 压缩螺旋弹簧62(该压缩螺旋弹簧62将选择接合部件58向输入齿轮 56推压)在6个放射状接合突起58c与6个放射状接合凹部57之间 产生的摩擦力，从而，选择接合部件58比输入齿轮56早旋转。由于选 择接合部件58与输入齿轮56之间的旋转的错开，6个放射状接合突起 58c如图6B所示地，从6个放射状接合凹部57的最深位置向浅位置 移动。另外，由于固定在选择接合部件58上的螺栓61的移动被螺栓6 1插入着的输入齿轮56的圆弧形连接孔56d限制，所以该旋转的错开 被圆弧形连接孔56d的延伸长度限制。因此，在旋转错开后，传递到选 择接合部件58上的人力产生的旋转力也通过螺栓61(该螺栓61固定 在选择接合部件58上)和圆弧形连接孔56d的端面继续传递给输入齿 轮(56)。

由于6个接合突起58c在6个放射状接合凹部57内能作上述的相 对移动，另外，安装有选择接合部件的单向离合器59在曲臂轴80上能 沿曲臂轴80的中心线在离开输入齿轮56的方向上移动，所以，随着离 合器59的输入齿轮56的沿旋转中心线的离开输入齿轮56方向的移动 抵抗上述压缩螺旋弹簧62的弹力，产生图6B所示情形。

当选择接合部件58从图3实线所示摩擦接合位置移动到双点划线所 示的滑动产生位置以及在离开输入齿轮56的方向上移动时，由壳体30 中电源开关S(该电源开关S由非接触开关25构成)感知选择接合部件 58的外周缘部58e的上述移动，电源开关S接通，电流便从电源15 供到电动机40，电动机40的输出轴41开始旋转。电动机40的输出 轴41的旋转力由壳体30中的旋转力传递机构50传递给旋转中心轴3 7(该旋转中心轴37用于与输入齿轮56啮合着的旋转力传递机构50 的动力传递输出齿轮55)，再由位于动力传递输出齿轮55与旋转中心 轴37之间的单向离合器37c传递给动力传递输出齿轮55，最后从动 力传递输出齿轮55传递到输入齿轮56。

在输入齿轮56，除了有从选择接合部件58传递到输入齿轮56的 预定值人力外，还加上了从电动机40通过旋转力传递机构50传递到输 入齿轮56上的旋转力。作用到输入齿轮56上的人力和电动机40的旋 转力的总和通过中空轴70传递到后轮驱动输出齿轮17，后轮驱动输出 齿轮17借助上述总力使后轮12旋转，推动自行车A前进。

当驱动后轮12的人力产生的旋转力达到预定值时，就追加电动机4 0的旋转力，该追加的电动机40的旋转力在人力产生的旋转力达到预定 值以上后也继续追加。因此，驱动后轮12所需的旋转力达到预定值以上 后，人力产生的旋转力的大小，是从驱动后轮12所需旋转力中减去电动 机40的旋转力的值。

因此，例如当自行车A上坡时或者行驶速度达到预定值后，骑自行车 A比骑普通自行车所需的人力小得多。

图7表示本发明一实施例的辅助动力装置C从普通自行车B(见图 1)上卸下的市售状态的图。

从该图可见，自行车用动力辅助装置C作为一个组件市售。该组件上， 电动机罩44、由臂轴80的壳体一侧端部的曲臂接合部83、中空轴7 0的壳体相反侧端部及曲臂轴80的壳体相反侧端部的曲臂接合部84从 壳体30伸出。

图8概略地表示将本发明一实施例的辅助动力装置C安装到普通自行 车B(见图1)上工序。在中空轴70的壳体相反侧端部的外周面，先将 环形嵌合部件75a嵌合在邻接壳体30的环形槽65(见图4)内，然 后依次装上保持着垫圈95b及轴承115的一个轴承保持部件110和 轴承位置限制部件130。再将中空轴70的壳体相反侧端部与曲臂轴8 0的壳体相反侧端部一起从壳体一侧插入自行车B(见图1)的中轴套1 的中心孔1a内，将一个轴承保持部件110螺接在中心孔1a内周面的 靠壳体一侧端部。在从中轴套1的中心孔1a伸出于壳体相反侧的中空轴 70的壳体相反侧端部，装上保持着轴承125的另一个轴承保持部件1 20，并螺接在中心孔1a内周面的壳体相反侧端部上。在中空轴70的 壳体相反侧端部再装上垫圈76b后，将环形嵌合部件76a嵌合到环形 槽76内。然后，中空轴70的壳体相反侧端部的阳型花键槽73上装上 了后轮驱动输出齿轮17中心部的连接部件17a的阴型花键槽17b(见 图4)后，在中空轴70的壳体相反侧端部，邻接阳型花键槽73的外侧 装上垫圈94b，另外，在中空轴70的壳体相反侧端部，将环形嵌合部 件94a嵌入邻接阳型花键槽73外侧的环形槽94中。

在中空轴70的壳体相反侧端部与曲臂轴80的壳体相反侧端部一起 从壳体侧插入自行车B(见图1)的中轴套1的中心孔1a后的适当时期， 壳体30内固定在离开中空轴70及曲臂轴80位置上的电动机罩44上 的安装配件45如图2所示地，用挡块46和螺钉47等公知的固定方法 可装卸地连接到自行车B的下管3上。

最后，如图4所示，在曲臂轴80两端部的曲臂接合部83、84上， 可装卸地嵌合相应曲臂81、82基端部的曲臂轴接合孔81b、82b， 将螺母140、141螺合在曲臂接合部83、84伸出端的固定阳螺纹 上，至此，该辅助动力装置C往普通自行车B上的安装工序结束。

图9A表示图6A所示旋转力控制单元T的选择接合部件58侧面的 6个放射状接合突起58c和输入齿轮56侧面的6个放射状接合凹部5 7的组合关系的变形例。

该变形例中，输入齿轮56侧面的6个放射状接合凹部157的横断 面形状与图6A所示输入齿轮56侧面的接合凹部57的横断面形状相 同。选择接合部件58侧面的6个放射状接合突起158的横断面形状与 图6A所示选择接合部件58侧面的6个放射状接合突起58c的横断面 形状不同，与输入齿轮56侧面的6个放射状接合凹部157的横断面形 状吻合。即，选择接合部件58的各接合突起58c的横断面上有倾斜面 158a，该倾斜面158a与输入齿轮56的接合凹部157的倾斜面 157a吻合。

如图9B所示，该变形例中，当预定值以上的人力作用到选择接合部 件58上，选择接合部件58在与输入齿轮56之间旋转错开时，选择接 合部件58的各接合突起158分别与输入齿轮56的各接合凹部157 的倾斜面157a接触的面积增大，所以，接合突起158及接合凹部1 57的寿命以及旋转力控制单元T的寿命都比上述实施例中的延长。

图10A概略地表示另一种构造的主要部分侧面图，该构造不同于图 6A所示6个放射状接合突起58c与6个放射状接合凹部57的组合， 但具有相同的功能。

该另一种构造中，不是在图4中位于壳体30内部的曲臂轴80的带 台阶部分85外周面上形成花键槽85a，而是如图10A所示地，地上 述外周面上形成阳螺纹185a。另外，不是在图4中配置在与选择接合 部件58成一体的带台阶部分85上单向离合器59内周面上形成花键槽 59b，而是如图10A所示地，在上述内周面上形成阴螺纹159a， 该阴螺纹159a与曲臂轴80的带台阶部分85外周面上的阳螺纹18 5a螺合。

在选择接合部件58的侧面，不形成6个放射状的接合突起58c， 在输入齿轮56的侧面也不形成6个放射状的接合凹部57。

由于上述构造的曲臂轴80的带台阶部分85外周面上的阳螺纹18 5a与单向离合器59内周面的阴螺纹159a的螺合，当预定值以上的 旋转力作用到曲臂轴80上时，曲臂轴80也可以比单向离合器59先旋 转。该曲臂轴80比单向离合器59先行的旋转，由于上述阳螺纹185a 与阴螺纹159a的螺合，如图10B所示地，使单向离合器59与选择 接合部件58一起向离开输入齿轮56的方向移动。选择接合部件58的 该移动使电源开关S接通，这与上一实施例是同样的。

本发明的自行车用辅助动力装置装在现有普通自行车上即构成带辅助 动力装置的自行车。