ES2208200T3 - Unidad de asistencia accionada por motor. - Google Patents

Abstract

Una unidad de asistencia movida por motor conteniendo un motor eléctrico (M) para generar una potencia de asistencia en respuesta a una potencia de pedaleo introducida en un cigüeñal (101), donde dicha potencia de asistencia y dicha potencia de pedaleo se sintetizan y la potencia resultante se transmite a una rueda motriz (WR), donde dicha unidad de asistencia movida por motor (1) incluye un engranaje de gran diámetro (111) previsto en dicho cigüeñal; un eje loco (102) incluyendo un engranaje de diámetro pequeño (113) y un segundo engranaje (102d) engranado con un eje de salida (105); de tal manera que sea paralelo a dicho eje de salida (105), por lo que dicho eje de salida está conectado a dicha rueda motriz (WR); dicha unidad de asistencia movida por motor incluye además dicho eje de salida (105), por lo que dicho eje de salida se caracteriza porque dicha unidad de asistencia movida por motor incluye además: un eje loco (102) dispuesto entre dicho cigüeñal (101) y dicho eje de salida (105), estando engranado dicho eje loco con dicho engranaje de gran diámetro (111) de dicho cigüeñal y un mecanismo detector de potencia de pedaleo (102a, b, c ...), dispuesto en dicho eje loco (102), para detectar la potencia de pedaleo introducida en dicho cigüeñal (101).

Description

Unidad de asistencia accionada por motor.

La presente invención se refiere a un mecanismo detector de potencia de pedaleo de una unidad de asistencia movida por motor para detectar una potencia de pedaleo aplicada a pedales de una bicicleta y generar eléctricamente una potencia de asistencia en respuesta a la potencia de pedaleo detectada, y en particular a una unidad de asistencia movida por motor capaz de conformar la dirección rotacional de un cigüeñal a la de un eje de salida con una estructura barata.

En una bicicleta con motor auxiliar incluyendo un sistema de accionamiento que utiliza la potencia de pedaleo y un sistema de accionamiento que utiliza la potencia de un motor eléctrico, es decir, la denominada bicicleta asistida, un par motor del motor eléctrico se controla aumentando/disminuyendo la cantidad de una corriente de excitación a suministrar desde una batería al motor eléctrico en base a una potencia de pedaleo aplicada a pedales o una velocidad del vehículo.

En una unidad de asistencia movida por motor, la potencia resultante de una potencia de pedaleo aplicada manualmente a pedales y la potencia de asistencia salida de un motor eléctrico se transmite a un eje de salida conectado a una rueda motriz (rueda trasera) mediante una cadena. Aquí, puesto que la dirección rotacional de un cigüeñal se debe conformar a la del eje de salida, es esencial proporcionar un tercer eje para conformar la dirección rotacional del cigüeñal a la del eje de salida, entre el cigüeñal y el eje de salida.

Por ejemplo, la Patente japonesa publicada nº Hei 8-175471 describe un mecanismo que, para conformar la dirección rotacional de un cigüeñal a la de un eje de salida y también para transmitir con aceleración la rotación del cigüeñal al eje de salida, un engranaje de aceleración con dientes internos está dispuesto coaxialmente con el cigüeñal, y los dientes internos del engranaje de aceleración se engranan con dientes externos del eje de salida.

Sin embargo, la técnica anterior antes descrita tiene el problema de que, puesto que se debe usar el engranaje de aceleración con dientes internos, que es caro, para conformar la dirección rotacional del cigüeñal a la del eje de salida, es difícil lograr la reducción de costo del mecanismo.

Un objeto de la presente invención es resolver el problema antes descrito de la técnica anterior y proporcionar una unidad de asistencia movida por motor capaz de conformar la dirección rotacional de un cigüeñal a la de un eje de salida con una estructura barata y también de detectar con precisión una potencia de pedaleo introducida en el cigüeñal.

Para lograr el objeto anterior, según la presente invención, se facilita una unidad de asistencia movida por motor conteniendo un motor eléctrico para generar una potencia de asistencia en respuesta a una potencia de pedaleo introducida en un cigüeñal, donde la potencia de asistencia y la potencia de pedaleo se sintetizan y la potencia resultante se transmite a una rueda motriz, caracterizada porque la unidad de asistencia movida por motor incluye: un engranaje de gran diámetro dispuesto en el cigüeñal; un eje de salida conectado a la rueda motriz; un eje loco dispuesto entre el cigüeñal y el eje de salida de tal manera que esté paralelo a ellos, incluyendo el eje loco un engranaje de diámetro pequeño engranado con el engranaje de gran diámetro del cigüeñal y un segundo engranaje engranado con el eje de salida; y un mecanismo detector de potencia de pedaleo, dispuesto en el eje loco, para detectar una potencia de pedaleo introducida en el cigüeñal.

Con esta configuración, puesto que el eje loco se gira a la inversa con respecto al cigüeñal y el eje de salida engranado con el eje loco se gira a la inversa con respecto al eje loco, es decir, se gira normalmente con respecto al cigüeñal, es posible conformar la dirección rotacional del cigüeñal a la del eje de salida sin el uso de un engranaje de aceleración caro con dientes internos. Además, puesto que el cigüeñal puede estar separado del eje de salida, es posible aumentar el grado de libertad de selección del piñón de accionamiento conectado al eje de salida.

Si la potencia de asistencia generada por el motor eléctrico se transmite al eje de salida mediante el eje loco, es posible obtener una gran relación de reducción mediante el eje loco y por lo tanto obtener una potencia de asistencia grande (par).

Si se transmite una potencia de asistencia generada por el motor eléctrico al eje de salida no por medio del eje loco, es posible reducir el número de engranajes dispuestos en el eje loco y por lo tanto incrementar el grado de libertad de diseño del mecanismo detector de potencia de pedaleo en el eje loco.

Si se dispone el eje de salida en una posición más alta, es posible poner unas líneas de puntos y rayas en una posición más alta y por lo tanto suprimir la interferencia de la superficie de la carretera con la cadena, y además, puesto que el motor eléctrico está dispuesto en una posición inferior, es posible bajar el centro de gravedad del vehículo.

A continuación, la presente invención se describirá con detalle con referencia a los dibujos.

La figura 1 es una vista lateral de una bicicleta con motor auxiliar a la que se aplica una unidad de asistencia movida por motor de la presente invención.

La figura 2 es una vista lateral derecha que representa una porción esencial de la bicicleta representada en la figura 1.

La figura 3 es una vista ampliada de una porción esencial mostrada en la figura 1.

La figura 4 es una vista lateral de una primera realización de la unidad de asistencia movida por motor de la presente invención, con partes parcialmente cortadas.

La figura 5 es una vista en sección, tomada en la línea A-A de la figura 2, mostrando trenes de engranajes.

La figura 6 es una vista en sección, tomada en la línea B-B de la figura 2, mostrando trenes de engranajes.

La figura 7 es una vista lateral de una segunda realización de la unidad de asistencia movida por motor de la presente invención, con partes parcialmente cortadas.

La figura 8 es una vista en sección, tomada en la línea A-A de la figura 7, mostrando trenes de engranajes.

La figura 9 es una vista en sección, tomada en la línea B-B de la figura 7, mostrando trenes de engranajes.

Las figuras 10a a 10c son vistas que ilustran la función de un primer eje loco.

Con referencia a la figura 1, un bastidor de carrocería 2 de una bicicleta asistida por motor según la presente invención incluye un tubo delantero 21 colocado en el lado delantero de un cuerpo de la bicicleta; un tubo descendente (bastidor principal) 22 que se extiende hacia atrás, hacia abajo del tubo delantero 21 y que está curvado en su porción inferior de forma sobresaliente hacia abajo; y un poste de asiento 23 elevado hacia arriba, hacia atrás de una porción, cerca del extremo inferior, del tubo descendente 22.

El poste de asiento 23 está conectado integralmente al tubo descendente 22, y por consiguiente, el bastidor de carrocería 2 tiene en conjunto forma de U sobresaliente hacia abajo. Dado que el poste de asiento 23 se extiende hacia arriba, hacia atrás de la porción de conexión con el tubo descendente 22 y el tubo descendente 22 se extiende hacia adelante, hacia arriba de la porción de conexión con el poste de asiento 23, un intervalo entre el poste de asiento 23 y el tubo descendente 22 es mayor hacia el lado superior de la porción de conexión entremedio. Como resultado, al subir y bajar de la bicicleta, el ciclista puede montar fácilmente a través del bastidor de carrocería en forma de U 2.

La porción de conexión entre el tubo descendente 22 y el poste de asiento 23 y su entorno se cubren con una cubierta de resina 33. La cubierta de resina 33, que está dividida en partes superior e inferior, está montada extraíblemente. Un puntal de manillar 27A se introduce rotativamente en el tubo delantero 21. Un manillar 27 está conectado a un extremo superior del puntal de manillar 27A, y una horquilla delantera 26 está conectada a un extremo inferior del puntal de manillar 27A. La horquilla delantera 26 conectada al puntal de manillar 27A se puede dirigir con el manillar 27. Una rueda delantera WF se soporta rotativamente por extremos inferiores de la horquilla delantera 26.

Una unidad de asistencia movida por motor 1 incluyendo un motor eléctrico para asistir una potencia de pedaleo está dispuesta en una porción inferior del bastidor de carrocería 2. Un interruptor de suministro de corriente 29 para la unidad de asistencia movida por motor 1 está dispuesto en una porción, cerca del tubo delantero 21, del tubo descendente 22. Se deberá notar que el interruptor de suministro de corriente 29 se puede disponer en el manillar 27 delante del puntal de manillar 27A.

Un cigüeñal 101 se soporta rotativamente por la unidad de asistencia movida por motor 1, y unos pedales 12 se soportan rotativamente mediante manivelas 11 por los extremos derecho e izquierdo del cigüeñal 101. Un par de brazos inferiores traseros derecho e izquierdo 25 se extienden hacia atrás de la unidad de asistencia movida por motor 1, y una rueda trasera WR como una rueda motriz se soporta rotativamente entre extremos traseros de brazos inferiores traseros 25. Un par de brazos superiores traseros derecho e izquierdo 24 están dispuestos entre una porción superior del poste de asiento 23 y extremos inferiores de los brazos inferiores traseros 25. Un tubo de asiento 31, en cuyo extremo superior se ha dispuesto un asiento 30, está introducido deslizantemente en el poste de asiento 23, de manera que la posición vertical del asiento 30 se pueda ajustar deslizando el tubo de asiento 31 en el poste de asiento 23.

Una caja de alojamiento de batería 5 (denominada a continuación "caja de alojamiento") para alojar una batería 4 está montada en el lado trasero del poste de asiento 23 en una posición debajo del asiento 30. La batería 4, que contiene una pluralidad de celdas de batería teniendo cada una un tamaño que se puede alojar en una caja de batería formada en forma paralelepípeda aproximadamente rectangular, está dispuesta a lo largo del poste de asiento 23 con su dirección longitudinal tomada casi en la dirección vertical.

Un asidero 41 con su porción de empuñadura colocada en el lado derecho de la carrocería de vehículo está montado en una porción de extremo (extremo superior en la figura 1) de la batería 4 en la dirección longitudinal. El asidero 41 se soporta rotativamente por la batería 4, y se retira normalmente en un rebaje dispuesto en una esquina de la batería 4. Dado que un motorista se pone de pie en general en el lado izquierdo de la carrocería de vehículo, la porción de empuñadura del asidero 41 está colocada en el lado derecho de la carrocería de vehículo con su eje rotacional (no representado) dispuesto en una porción central de la carrocería de vehículo. Con esta disposición, al motorista le es fácil levantar el asidero 41. Además, para permitir que el motorista compruebe fácilmente la potencia residual de la batería 4 de la posición de conducción, se ha dispuesto un medidor de carga residual de batería 42 en una posición de la batería 4 desviada hacia la izquierda del asiento 30.

Con referencia a la figura 3, una palanca operativa 45 para bloquear/desbloquear la batería 4 y una dispositivo de bloqueo de rueda 100 están dispuestos detrás de la batería 4. La palanca operativa 45 se introduce en una cámara lateral 50 dispuesta detrás de la caja de alojamiento de batería. La cámara lateral 50 tiene un tamaño más largo en la dirección vertical y una forma aproximadamente rectangular. Un gancho de enganche 52, que es empujado hacia la derecha en una vista lateral derecha por un muelle de torsión 51, está dispuesto en una porción inferior de la cámara lateral 50. Cuando la batería 4 se introduce en la caja de alojamiento 5, el gancho de enganche 52 se engancha en un rebaje 47 dispuesto en una porción inferior de la batería 4, por lo que la batería 4 se fija en la caja de alojamiento 5. El rebaje 47 se forma aproximadamente en forma de V. Dado que la porción inferior de la batería 4 se fija por el gancho de enganche 52, el estado de alojamiento de la batería 4 se mantiene establemente. Es decir,, aunque la carrocería de vehículo se hace vibrar, la batería 4 no se mueve en la dirección vertical ni en la dirección lateral.

El asiento 30 dispuesto en la porción superior del poste de asiento 23 se puede girar hacia adelante, por la operación de desbloqueo de una palanca 65, hasta una posición en la que el asiento 30 no interfiere con la extracción de la batería 4. Sin embargo, en el estado en el que el gancho de enganche 52 se engancha en el rebaje 47, aunque el asiento 30 se gira hacia adelante, la batería 4 no se puede sacar hacia arriba.

La palanca operativa 45 es empujada de ordinario hacia arriba por un muelle (no representado) suspendido entre la palanca operativa 45 y una pared de la cámara lateral 50. En el caso de montar la batería cargada 4 en la bicicleta, el asiento 30 se gira hacia adelante, y la batería 4 se introduce en la caja de alojamiento 5 por arriba. Cuando la batería 4 casi está introducida en la caja de alojamiento 5, el extremo inferior de la batería 4 se pone en contacto con una porción lateral del gancho de enganche 52 para empujar el gancho de enganche 52 hacia la izquierda. Después, cuando la batería 4 se introduce más en la caja de alojamiento 5, el gancho de enganche 52 se engancha elásticamente en el rebaje en forma de V 47 formado en la batería 4, por lo que la batería 4 se fija en la caja de alojamiento 5. al mismo tiempo, terminales de salida más (+) y menos (-) (contactos de descarga) dispuestos en la parte inferior de la batería 4 se conectan eléctricamente mecánicamente a una unidad de contacto 60 atornillada en un soporte de batería 49 fijado, típicamente por soldadura, al poste de asiento 23. Esta conexión es estable a causa del peso muerto de la batería 4 y la presión ejercida por el gancho de enganche 52.

En el caso de extraer la batería 4, se oprime la palanca operativa 45 de manera que el gancho de enganche 52 se empuje hacia abajo por la punta de la palanca operativa 45. El gancho de enganche 52 así empujado hacia abajo por la punta de la palanca operativa 45 se gira hacia la izquierda en la figura contra la fuerza de empuje del muelle 51. Como resultado, el gancho de enganche 52 sale del rebaje 47. De esta forma, se libera el enganche del gancho de enganche 52 en el rebaje 47. Después de liberar el enganche del gancho de enganche 52 en el rebaje 47, la batería 4 puede retirarse hacia arriba. El asidero 41 se puede usar para la extracción de la batería 4.

Una porción superior de la caja de alojamiento de batería 5 se fija, por medio de un tornillo 39, a un soporte 40 fijado, típicamente por soldadura, al brazo superior trasero 24. El dispositivo de bloqueo de rueda 100 y el guardabarros trasero 34 también están fijados al soporte 40 por medio de tornillos 44a y 44b, respectivamente.

Un extremo delantero del soporte de batería 49 se suelda al poste de asiento 23, y un extremo trasero del soporte de batería 49 se atornilla a un extremo delantero del brazo inferior trasero 25 y una porción sustentadora 90 de la unidad de asistencia movida por motor 1. La unidad de asistencia movida por motor 1 tiene dos porciones sustentadoras 91 y 92, además de la porción sustentadora anterior 90. Estas porciones sustentadoras 92, 91 y 90 de la unidad de asistencia movida por motor 1 se atornillan en un extremo trasero del tubo descendente 22, una porción cerca del extremo delantero del soporte de batería 49, y el brazo inferior trasero 25 cerca del extremo trasero del soporte de batería 49, respectivamente. De esta forma, la unidad de asistencia movida por motor 1 está suspendida fijamente del bastidor de carrocería 2. Se deberá notar que puesto que la porción sustentadora 92 está situada debajo del cigüeñal 101 de la unidad de asistencia movida por motor 1, la parte inferior, es decir, el extremo inferior del bastidor de carrocería en forma de U 2 se puede colocar debajo del cigüeñal 101.

Dado que la parte inferior del bastidor de carrocería en forma de U 2 está situado al nivel bajo como se ha descrito anteriormente, es posible mejorar la facilidad del movimiento de montar del ciclista a través del bastidor de carrocería 2. Además, puesto que la unidad de asistencia movida por motor 1 se soporta en su porción sustentadora de nivel inferior 92 por el extremo inferior del tubo descendente 22, es decir, está dispuesta en un nivel inferior en conjunto, es posible bajar el centro de gravedad de la unidad de asistencia movida por motor 1.

La unidad de asistencia movida por motor 1 contiene el cigüeñal 101, un primer eje loco 102, un segundo eje loco 103, un eje de salida 105 al que está conectado el piñón de accionamiento 13, y engranajes 111, 102d, 102e, y 115 para transmitir potencia entre los ejes 101, 102, 103, y 105. El motor eléctrico M que tiene un eje rotacional 104 dispuesto en paralelo al cigüeñal 101 está montado en la unidad de asistencia movida por motor 1. La razón por la que el eje rotacional 104 del motor eléctrico M es paralelo al cigüeñal 101 es reducir una porción, que sobresale hacia atrás de la unidad de asistencia movida por motor 1, del motor eléctrico M. Esto hace posible reducir un intervalo entre el cigüeñal 101 y la rueda trasera WR y por lo tanto evitar que la base de rueda sea más larga.

La potencia de pedaleo introducida desde el cigüeñal 101 se transmite con aceleración al primer eje loco 102 y se transmite desde el primer eje loco 102 al eje de salida 105, para girar el piñón de accionamiento 13. La rotación del piñón de accionamiento 13 se transmite a un piñón de rueda 14 de la rueda trasera WR (véase la figura 1) mediante una cadena 6. La estructura de la unidad de asistencia movida por motor 1 se describirá con más detalle con referencia a las figuras 4, 5 y 6.

La batería 4 montada en el soporte de batería 49 situado detrás del poste de asiento 23 suministra potencia al motor M, y el motor M genera potencia de asistencia en respuesta a la potencia de pedaleo detectada por un mecanismo detector de potencia de pedaleo (a describir más adelante) dispuesto en el primer eje loco 102. La rotación del motor M se transmite al primer eje loco 102 mediante el segundo eje loco 103, y se sintetiza con la potencia (potencia de pedaleo) en el primer eje loco 102. La potencia resultante se transmite después al eje de salida 105.

Como se representa en las figuras 1 y 2, el conjunto del piñón de accionamiento 13 y una mitad superior de la cadena 6 se cubren con una cubierta de cadena 32. Dado que en esta bicicleta el piñón de accionamiento 13 no es concéntrico con el cigüeñal 101, no es esencial que la cubierta de cadena 32 tenga una porción de arco circular centrada en el cigüeñal 101; sin embargo, para obtener un buen aspecto externo, evitar la captura de la pierna de ciclista, proteger la unidad de asistencia movida por motor 1, y garantizar una imagen familiar convencional de una bicicleta, la cubierta de cadena 32 se extiende en forma circular centrada en el cigüeñal 101 hasta una posición para cubrir el conjunto del piñón de accionamiento 13.

Una primera realización de la unidad de asistencia movida por motor 1 se representa en las figuras 4 a 6. En estas figuras, las partes idénticas o similares a las descritas anteriormente se designan con los mismos caracteres.

Con referencia a las figuras 4 y 5, una carcasa 10 de la unidad de asistencia movida por motor 1 se forma conectando una mitad izquierda (carcasa izquierda) 10L y una mitad derecha (carcasa derecha) 10R, cada una de las cuales se hace de aluminio, entre sí por medio de una pluralidad de pernos 781.

Según esta realización, puesto que cada una de las porciones sustentadoras 90, 91 y 92 no tiene plano divisor, las carcasas izquierda y derecha 10L y 10R se pueden separar una de otra quitando los pernos 781 mientras la unidad de asistencia movida por motor 1 permanece montada en el bastidor de carrocería 2. Para ser más específicos, puesto que las porciones sustentadoras 90, 91 y 92 se han dispuesto solamente en la carcasa izquierda 10L, la carcasa derecha 10R se puede quitar mientras que la carcasa izquierda 10L se deja montada en el bastidor de carrocería 2. Como resultado, es posible realizar fácilmente el mantenimiento de una unidad de control 8 y el motor M contenido en la carcasa 10 de la unidad de asistencia movida por motor 1. Además, para efectuar el mantenimiento de una porción, en el lado de la carcasa izquierda 10L, del motor M y su sistema de accionamiento, el interior de la unidad de asistencia movida por motor 1 se puede exponer quitando una cubierta de resina 10A a describir más adelante.

El cigüeñal 101 como un eje de entrada de potencia de pedaleo se soporta rotativamente por la carcasa 10 mediante cojinetes 181 y 182. Un engranaje de aceleración de gran diámetro 111 se soporta rotativamente en el cigüeñal 101 mediante un embrague unidireccional 161, y por consiguiente, aunque el cigüeñal 101 se gire hacia atrás, el engranaje de aceleración 111 no se gira hacia atrás. El primer eje loco 102 para hacer coincidir la dirección rotacional del cigüeñal 101 con la dirección rotacional del piñón de accionamiento 13 se soporta rotativamente por la carcasa 10 en una posición desviada hacia atrás, hacia abajo del cigüeñal 101. En esta realización, el primer eje loco 102 incluye el mecanismo detector de potencia de pedaleo (par).

El primer eje loco 102 incluye ejes huecos de accionamiento primero y segundo 102a y 102b, que están separados uno de otro en los lados izquierdo y derecho y dispuestos coaxialmente en la dirección transversal; una barra de torsión 102c que pasa por los ejes de accionamiento 102a y 102b, con sus dos extremos enchavetados al extremo izquierdo del primer eje de accionamiento 102a y el extremo derecho del segundo eje de accionamiento 102b; y un muelle 102S para empujar elásticamente los ejes de accionamiento primero y segundo 102a y 102b entre sí en la dirección axial. Una porción de dientes de engranaje de diámetro pequeño 113 formada en una porción de diámetro pequeño de la periferia externa del primer eje de accionamiento 102a se engrana con el engranaje de aceleración 111 del cigüeñal 101. El primer eje de accionamiento 102a se soporta rotativamente por la carcasa izquierda 10L mediante cojinetes 183a y 183b, y el segundo eje de accionamiento 102b se soporta rotativamente por la carcasa derecha 10R mediante un cojinete 184.

Con esta configuración, puesto que la potencia de pedaleo introducida en el cigüeñal 101 se acelera por el engranaje de aceleración 111 y la porción de dientes de engranaje 113, el par de la potencia de pedaleo se reduce, con el resultado de que se reduce el par aplicado a la barra de torsión 102c. Esto hace posible miniaturizar la barra de torsión 102c, y por lo tanto hacer compacto el mecanismo detector de potencia de pedaleo en conjunto.

En esta realización, para manejar fácilmente el primer eje loco 102 como un cuerpo único por submontaje de los dos ejes de accionamiento 102a y 102b, y la barra de torsión 102c al primer eje loco 102, un clip 771 está encajado en el extremo izquierdo de la barra de torsión 102c para evitar la caída de los ejes de accionamiento 102a y 102b y componentes de la barra de torsión 102c asociados con ellos en un estado en el que el primer eje loco 102 no se soporta rotativamente por la carcasa 10. Para ser más específicos, el segundo eje de accionamiento 102b se presiona fijamente en una porción derecha de extremo de la barra de torsión 102c, y el primer eje de accionamiento 102a se introduce de forma extraíble en la porción izquierda de extremo de la barra de torsión 102c y mantiene en ella por el clip 771.

Un primer engranaje 102d está fijado a una porción de diámetro pequeño de la periferia externa del segundo eje de accionamiento 102b, y un segundo engranaje 102e está conectado a una porción de gran diámetro de la periferia externa del segundo eje de accionamiento 102b mediante un trinquete unidireccional 162. Por consiguiente, cuando la bicicleta avanza por potencia humana en un estado en el que el motor M está parado, el engranaje 102e y componentes dispuestos en el lado del motor M del engranaje 102e no giran.

Una corredera 921 que tiene en su superficie de extremo dos porciones excéntricas sobresalientes 921a está enchavetada a una porción de gran diámetro de la periferia externa del primer eje de accionamiento 102a de tal manera que pueda deslizar en la dirección axial. Una rótula 924 se engancha con una palanca de detección de desplazamiento 152 (véase la figura 6) y es empujada de ordinario al lado del segundo eje de accionamiento 102b por un muelle helicoidal 923. La rótula 924 empuja generalmente la corredera 921 al segundo eje de accionamiento 102b absorbiendo al mismo tiempo la rotación de la corredera 921.

Las figuras 10(a) a 10(c) son vistas que ilustran la función del segundo eje de accionamiento 102b, donde la figura 10(a) es una vista en sección; la figura 10(b) es una vista en sección tomada en la línea C-C de la figura 10(a); y la figura 10(c) es una vista esquemática con las superficies laterales de la porción de extremo del segundo eje de accionamiento y la corredera ilustrada linealmente. En estas figuras, las partes idénticas o similares a las antes descritas se designan con los mismos caracteres.

En esta realización, dos ranuras excéntricas rebajadas 922 que se extienden en la dirección circunferencial, que se han de enganchar con las dos porciones excéntricas sobresalientes 921a dispuestas en la superficie de extremo, enfrente del segundo eje de accionamiento 102b, de la corredera 921, se forman en una superficie de extremo, enfrente de la corredera 921, del segundo eje de accionamiento 102b.

Cuando una torsión (fase diferencial) en la dirección rotacional se produce entre los ejes de accionamiento primero y segundo 102a y 102b en respuesta a una potencia de pedaleo introducida en el cigüeñal 101, también se produce una fase diferencial entre el segundo eje de accionamiento 102b y la corredera 921. Como resultado, una posición de la excéntrica sobresaliente 921a con relación a la ranura excéntrica rebajada 922 se cambia de la relación mostrada en el lado izquierdo de la figura 10(c) a la relación mostrada en el lado derecho de la figura 10(c), de manera que la corredera 921 deslice axialmente al lado izquierdo de la carrocería de vehículo y correspondientemente la palanca de detección de desplazamiento 152 se desplaza axialmente al lado izquierdo de la carrocería de vehículo contra la fuerza de empuje del muelle helicoidal 923.

En esta realización, el desplazamiento axial de la palanca de detección de desplazamiento 152 representa una potencia de pedaleo introducida en el cigüeñal 101. La potencia de pedaleo así detectada como el desplazamiento axial por el mecanismo detector de potencia de pedaleo es convertida en una señal eléctrica por un sensor de carrera 150 (véase la figura 6), que se describirá con detalle más adelante, y se transmite a la unidad de control 8.

Se ha dispuesto un saliente de tope 921b en una superficie de extremo del primer eje de accionamiento 102a, y un agujero de tope 922a a encajar con el saliente de tope 921b está dispuesto en una superficie de extremo del segundo eje de accionamiento 102b para evitar la aparición de una torsión excesiva entre los ejes de accionamiento 102a y 102b. Con esta configuración, es posible proteger efectivamente la barra de torsión miniaturizada 102c y por lo tanto miniaturizar más la barra de torsión 102c.

En las figuras 5 y 6, el lado derecho de la barra de torsión 102c muestra el estado en el que el saliente excéntrico 921a está recién encajado en la excéntrica rebajada 922, es decir, no se produce par por la potencia de pedaleo (equivalente al estado representado en el lado izquierdo de la figura 10(c)), y el lado izquierdo de la barra de torsión 102c muestra el estado en el que la corredera 921 se desplaza al lado izquierdo de la carrocería de vehículo por el cambio de posición del saliente excéntrico 921a con relación a la excéntrica rebajada 922, es decir, se produce par por la potencia de pedaleo (equivalente al estado representado en el lado derecho de la figura 10(c)).

El segundo eje loco 103 se soporta rotativamente por la carcasa 10 mediante cojinetes 185 y 186 en una posición desviada hacia atrás, hacia abajo del primer eje loco 102. Una porción de dientes de engranaje 114 a engranar con el segundo engranaje 102e del segundo eje de accionamiento 102b se forma en la periferia externa del segundo eje loco 103, y un engranaje de resina 115 está enroscado en una porción de extremo del segundo eje loco 103.

El motor eléctrico M está dispuesto en una posición desviada hacia atrás, hacia abajo del segundo eje loco 103, y su eje rotacional 104 se soporta rotativamente por la carcasa 10 mediante cojinetes 187 y 188. Además, el cojinete 188 y una carcasa de motor 10M se mantienen solamente en la carcasa izquierda 10L (no se mantienen en la carcasa derecha 10R). Por consiguiente, en el caso de quitar la carcasa derecha 10R, no hay que quitar el motor eléctrico M. Esto hace posible quitar fácilmente la carcasa derecha 10R.

El cárter de motor 10M está fijado a la carcasa izquierda 10L mediante un aro en O 10S por medio de un perno 782. Un rotor de estator 131 incluyendo una bobina de motor 130 está fijado al eje rotacional 104 del motor M, y se ha dispuesto un imán 132 alrededor del rotor de estator 131. Una porción de dientes de engranaje 116 a engranar con el engranaje de resina 115 del segundo eje loco 103 está fijado a un extremo del eje rotacional 104. Por consiguiente, se puede suprimir el ruido de engranajes entre los engranajes 115 y 116 que giran a alta velocidad. Dado que la cubierta de resina 10A está fijada a la carcasa izquierda 10L en los lados izquierdos de los engranajes 115 y 116 por medio de un perno 783, se puede mejorar más el efecto de reducción de ruido.

Se ha dispuesto un cierre hermético estanco al agua 10B en un plano de conexión entre la cubierta de resina 10A y la carcasa izquierda 10L. Para mejorar más la estanqueidad al agua, se ha dispuesto un nervio estanco al agua 10C a lo largo de la periferia exterior del plano de conexión entre la cubierta de resina 10A y la carcasa izquierda 10L. Por consiguiente, la estanqueidad al agua entre la cubierta de resina 10A y la carcasa izquierda 10L se puede garantizar suficientemente aunque la cubierta de resina 10 se deforme cuando la cubierta de resina 10A esté fijada a la carcasa izquierda 10L por el perno 783.

Con referencia a la figura 6, el eje de salida 105 está situado en una posición desviada hacia atrás, hacia arriba del primer eje loco 102, y se soporta rotativamente por la carcasa de unidad 10 mediante cojinetes 191 y 192. Un cuarto engranaje 118 engranado con el primer engranaje 102d del segundo eje de accionamiento 102b está dispuesto en el eje de salida 105, y el piñón de accionamiento 13 está fijado a una porción de extremo, expuesta con respecto a la carcasa 10, del eje de salida 105.

En un espacio delantero de la carcasa 10, como se representa en las figuras 3 a 5, una unidad de control en forma de chapa plana 8 para controlar la unidad de asistencia movida por motor 1 está montada en una posición desviada hacia adelante, hacia abajo del cigüeñal 101. La unidad de control 8 está configurada de tal manera que una placa de control 82 se contenga en una carcasa en forma de disco hecha de resina 81 con un intervalo entremedio y la superficie de chapa moldeada con una resina aislante 83. Varios circuitos de control 820, una pluralidad de transistores de potencia (FETs) 821a, una pluralidad de diodos 821b, y un sensor de rotación 822 están montados en la placa de control 82. Los dispositivos 821a y 821b, que generan calor en su operación, están en contacto fijo con una chapa de radiación hecha de aluminio 829. La chapa de radiación 829 está fijamente en contacto con la carcasa derecha 10R hecha de aluminio.

La unidad de control 8 se bascula hacia abajo de la parte delantera a la trasera de la carrocería de vehículo, con el componente plano de montaje de la placa de control 82 dirigido hacia dentro. El sensor de rotación 822 está fijado cerca de un extremo de la placa de control 82 de tal manera que mire a la porción de dientes de engranaje del engranaje de aceleración 111 del cigüeñal 101. Por consiguiente, el calor generado por los dispositivos generadores de calor 821a y 821b se irradia a la carcasa derecha 10R, y el sensor de rotación 822 dispuesto cerca de la carcasa izquierda 10L no queda afectado por el calor generado por los dispositivos 821a y 821b.

De esta forma, según esta realización, puesto que el sensor de rotación 822 está dispuesto en la unidad de control 8 y la unidad de control 8 está dispuesta de tal manera que el sensor de rotación 822 esté dispuesto cerca del rotor (engranaje de gran diámetro 111) girado en sincronización con el cigüeñal 101, es posible eliminar la necesidad de prever adicionalmente un espacio para el sensor de rotación 822 y por lo tanto hacer compacta toda la unidad de asistencia movida por motor. Además, dado que la distancia entre el sensor de rotación 822 y la unidad de control 8 se puede reducir a cero, es posible no sólo eliminar la necesidad de provisión de un cable entremedio, sino también suprimir la inclusión de ruido en una señal de salida del sensor de rotación 822.

Dado que la unidad de control 8 está dispuesta en la posición desviada hacia adelante, hacia abajo del cigüeñal 101 en la posición en la que la unidad de asistencia movida por motor 1 está montada en el bastidor de carrocería 2, es posible mejorar un efecto de refrigeración por aire de la unidad de control 8 durante la marcha de la bicicleta, y por lo tanto mejorar la eficiencia de refrigeración de la unidad de control 8.

Según esta realización, puesto que la placa de control 82 se bascula hacia abajo de la parte delantera a la trasera del bastidor de carrocería 2 en la posición en la que la unidad de asistencia movida por motor 1 está montada en el bastidor de carrocería 2, la placa de control 82 se puede contener en la unidad de asistencia movida por motor 1 haciendo uso efectivo del espacio interno existente sin cambiar la forma exterior de la porción delantera inferior de la unidad de asistencia movida por motor 1. En este caso, montando la placa de control 82 de tal manera que su plano de montaje de componente de circuito se dirija hacia dentro, es posible facilitar el mantenimiento de la placa de control 82.

Un pasador de colocación 811 que se extiende en paralelo a una superficie inferior de la carcasa en forma de disco 81 sobresale hacia fuera de la superficie inferior de la carcasa en forma de disco 81 en una posición correspondiente a una posición de montaje del sensor de rotación 822 de la placa de control 82, y un agujero de posición 911 en el que se ha de introducir el pasador de posición 811, se forma en una porción de la carcasa 10 que mira al pasador de colocación 811. Igualmente, un pasador de colocación 812 que se extiende en paralelo a una superficie lateral de la carcasa en forma de disco 81 sobresale hacia fuera de la superficie lateral de la carcasa en forma de disco 81 (véase la figura 4), y un agujero de colocación 912 en el que se ha de introducir el pasador de posición 812 se forma en una porción de la carcasa 10, que mira al pasador de colocación 812. Por consiguiente, dos planos de la unidad de control 8 pueden estar colocados para mantener a un valor específico un espacio libre entre el sensor de rotación 822 y el engranaje de gran diámetro 111.

La unidad de control 8, es decir, la carcasa en forma de disco 81, está colocada con relación a la carcasa 10 de tal manera que cuando los pasadores de colocación 811 y 812 entren primero en contacto con las entradas de los agujeros de colocación 911 y 912, el sensor de rotación 822 no mire al engranaje de gran diámetro de aceleración 111, y después, cuando los pasadores 811 y 812 se empiezan a introducir en los agujeros 911 y 912, la relación posicional relativa (relación frontal) entre la porción de dientes de engranaje del engranaje de aceleración 111 y el sensor de rotación 822 resulta una relación predeterminada. Por consiguiente, en el caso de fijar la unidad de control 8 a la carcasa 10, el engranaje de aceleración 111 no interfiere con el sensor de rotación 822 dispuesto cerca del engranaje de aceleración 111, de manera que es posible montar fácilmente la unidad de control 8 en la carcasa 10.

Como se representa en la figura 5, la unidad de control 8 se fija a la carcasa 10 sujetando ambas porciones laterales de una porción de extremo, enfrente de la porción de extremo en la que se ha dispuesto el sensor de rotación 822 y el pasador de colocación 811, de la carcasa en forma de disco 81, a la carcasa 10 por medio de tornillos 831 (831a y 831b, véase la figura 4).

De esta forma, según esta realización, puesto que los pasadores de colocación 811 y 812 como los medios de colocación se han dispuesto en la unidad de control 8 y la unidad de control 8 se fija a la posición específica en la unidad de asistencia movida por motor 1 manteniendo su posición específica, es posible mantener la relación posicional relativa entre el sensor de rotación 822 y el rotor (engranaje de aceleración 111) en la relación predeterminada, y por lo tanto garantizar la exactitud de detección de la velocidad rotacional del rotor.

Además, según esta realización, puesto que una porción lateral de la unidad de control 8 se engancha con la carcasa 10 de la unidad de asistencia movida por motor 1 por los medios de colocación dispuestos en una porción lateral de la unidad de control 8 y la otra porción lateral de la unidad de control 8 está fijada a la carcasa 10 por los medios de sujeción, es posible simplificar la estructura de sujeción y reducir el número de piezas.

Como se representa en la figura 6, puesto que un terminal de fuente de alimentación 752 está dispuesto en una superficie de extremo, en el lado de salida, del motor eléctrico M, un cable de fuente de alimentación 751 se tiene que extender desde el lado de salida del motor eléctrico M a la unidad de control 8. Con respecto a la extensión del cable de fuente de alimentación 751, puesto que los muchos trenes de engranajes están dispuestos en el lado de salida del motor eléctrico M en la carcasa 10, puede ser deseable que el cable de fuente de alimentación 751 se extienda a lo largo de la superficie de extremo interior de la carcasa derecha 10R en vez de extenderse a lo largo de la superficie de extremo interior de la carcasa izquierda 10L.

Según esta realización, se facilita adicionalmente una segunda pared interior 754 de tal manera que sea paralela a una pared interior 756, dispuesta junto al cárter de motor 10M, de la carcasa izquierda 10L, para formar un espacio (paso de cable) 753 rodeado por las paredes internas 754 y 756. El cable de fuente de alimentación 751 desde la superficie de extremo, en el lado de salida, del motor eléctrico M se extiende a la superficie de extremo interior de la carcasa derecha 10R a través del paso de cable 753, y además se extiende a la unidad de control 8 a lo largo de la superficie de extremo interior de la carcasa derecha 10R.

Con esta configuración, puesto que el cable de fuente de alimentación 751 se extiende, en la carcasa de unidad 10, desde el lado de la superficie de extremo interior de la carcasa izquierda 10L a la superficie de extremo interior de la carcasa derecha 10R mediante el paso de cable 753, el cable de fuente de alimentación 751 no interfiere con los trenes de engranajes y los otros componentes.

Además, según esta realización, para retener el cable de fuente de alimentación 751 en la superficie de extremo interior de la carcasa derecha 10R, se ha dispuesto una abrazadera 755 de tal manera que cruce entre salientes de soporte 749 y 748 erigidos en la superficie de extremo interior de la carcasa derecha 10R para soportar los cojinetes 184 y 185. El cable de fuente de alimentación 751 se hace pasar por un paso rodeado por los salientes 749 y 748 y la abrazadera 755, para fijarse así. De esta forma, previendo la abrazadera 755 de tal manera que cruce entre los salientes existentes 749 y 748, es posible sujetar con seguridad el cable de fuente de alimentación 751 con una estructura simple.

Según la unidad de asistencia movida por motor configurada como se ha descrito anteriormente, una potencia de pedaleo como potencia de pedaleo se introduce en el cigüeñal 101 mediante los pedales 12 y las manivelas 11, y se transmite desde el primer eje de accionamiento 102a al segundo eje de accionamiento 102b del primer eje loco 102 mediante el engranaje de aceleración 111. Por otra parte, se transmite un par rotativo del motor eléctrico M al segundo eje de accionamiento 102b mediante el engranaje 115, el segundo eje loco 103, la porción de dientes de engranaje 114, y el segundo engranaje 102e, y se sintetiza con la potencia de pedaleo en el segundo eje de accionamiento 102b. La potencia resultante en el segundo eje de accionamiento 102b se transmite al eje de salida 105 mediante el primer engranaje 102d y el cuarto engranaje 118, y se transmite además a la rueda trasera WR mediante el piñón de accionamiento 13 y la cadena 6.

Aquí, como se representa en la figura 6, una porción aproximadamente central de una palanca de detección de desplazamiento 152 con su extremo soportado de forma basculante por un pasador 153 se engancha con la rótula 924 del primer eje loco 102, y un eje detector de carrera 151 del sensor de carrera 150 fijado a la carcasa derecha 10R está conectado al otro extremo de la palanca de detección de desplazamiento 152. Por consiguiente, cuando se produce una fase diferencial entre los ejes de accionamiento primero y segundo 102a y 102b del primer eje loco 102 en respuesta a una potencia de pedaleo introducida en el cigüeñal 101, la rótula 924 se desplaza axialmente según la fase diferencial. La palanca de detección de desplazamiento 152 se bascula por el desplazamiento axial de la rótula 924, y el movimiento oscilante de la palanca 152 se transmite al sensor de carrera 150. De esta forma, la potencia de pedaleo introducida en el cigüeñal 101 se detecta por el sensor de carrera 150.

La potencia de pedaleo detectada se convierte en una señal eléctrica, que después se suministra a la unidad de control B. La unidad de control 8 determina un par auxiliar más adecuado en base a una velocidad rotacional del cigüeñal (engranaje de aceleración 111) detectado por el sensor de rotación 822 y la potencia de pedaleo antes descrita, y controla, por los transistores de potencia 821a, una corriente de excitación a suministrar al motor eléctrico M a un valor tal que permita que el motor eléctrico M genere el par auxiliar anterior.

Según esta realización, puesto que el mecanismo detector de potencia de pedaleo para convertir una potencia de pedaleo introducida en el cigüeñal 101 a un desplazamiento mecánico está dispuesto en el primer eje loco 102 junto al cigüeñal 101, es posible eliminar la necesidad de provisión de un espacio que se requiere si el mecanismo detector de potencia de pedaleo se prevé independientemente del primer eje loco 102, y por lo tanto garantizar un espacio requerido para disponer la unidad de control 8 en la carcasa 10 de la unidad de asistencia movida por motor 1 sin ampliar la carcasa 10 de la unidad de asistencia movida por motor 1.

Según esta realización, puesto que el segundo eje de accionamiento 102b es empujado de ordinario al lado de la carcasa derecha 10R (lado del cojinete 184) por el muelle 102s para colocarse, la posición axial de la ranura excéntrica rebajada 922 formada en la superficie de extremo del primer eje de accionamiento 102a también se coloca con relación a la carcasa derecha 10R, y además, puesto que el sensor de carrera 150 está fijado al saliente dispuesto en la carcasa derecha 10R, se coloca con precisión con relación a la carcasa derecha 10R.

Aquí, como se ha descrito anteriormente, según esta realización, un desplazamiento del primer eje de accionamiento 102a con relación al segundo eje de accionamiento 102b se detecta como una potencia de pedaleo por el sensor de carrera 150, y por lo tanto, si se produce una diferencia posicional relativa entre el segundo eje de accionamiento 102b y el sensor de carrera 150, resulta imposible detectar con exactitud la potencia de pedaleo. Según esta realización, sin embargo, puesto que el segundo eje de accionamiento 102b y el sensor de carrera 150 se colocan con relación al mismo elemento (carcasa derecha 10R) como se ha descrito anteriormente, la relación posicional relativa entre el segundo eje de accionamiento 102b y el sensor de carrera 150 se puede mantener generalmente constante, con el resultado de que es posible detectar con exactitud la potencia de pedaleo.

Una segunda realización de la unidad de asistencia movida por motor 1 se representa en las figuras 7 a 9. En estas figuras, las partes idénticas o similares a las descritas anteriormente se designan con los mismos caracteres.

Según la primera realización, la potencia de asistencia generada por el motor de accionamiento M se transmite al primer eje loco 102 mediante el segundo eje loco 103, sincronizándose con la potencia de pedaleo en el primer eje loco 102, y se transmite al eje de salida 105; sin embargo, según la segunda realización, la potencia de asistencia generada por un motor de accionamiento M se transmite directamente a un eje de salida 105 mediante un segundo eje loco 103.

Para ser más específicos, la potencia de asistencia generada por un eje rotacional 104 del motor de accionamiento M se transmite al segundo eje loco 103 mediante un engranaje de resina 115. Una porción de dientes de engranaje 103a engranada con un engranaje 119 del eje de salida 105 se forma en el segundo eje loco 103. La potencia de asistencia, que se ha transmitido al segundo eje loco 103, se transmite al eje de salida 105 mediante la porción de dientes de engranaje 103a y el engranaje 119.

Por otra parte, la potencia de pedaleo introducida en el cigüeñal 101 se transmite a un primer eje loco 102 mediante un engranaje de aceleración 111, el segundo eje loco 103, y una porción de dientes de engranaje 113 de un primer eje de accionamiento 102a, y se transmite además al eje de salida 105 mediante una porción de dientes de engranaje de un segundo eje de accionamiento 102b y un cuarto engranaje 118 del eje de salida 105. La potencia de pedaleo se sintetiza con la potencia de asistencia en el eje de salida 105.

De esta forma, según esta realización, puesto que la potencia de asistencia generada por el motor eléctrico M se transmite directamente al eje de salida 105, es posible reducir el número de engranajes previsto en el primer eje loco en comparación con la realización anterior en la que el primer eje loco se usa como un eje sintetizador. Esto es eficaz para incrementar el espacio ocupado de un mecanismo detector de potencia de pedaleo en el primer eje loco y por lo tanto incrementar el grado de libertad de diseño.

La invención proporciona una unidad de asistencia movida por motor capaz de conformar la dirección rotacional de un cigüeñal a la de un eje de salida con una estructura barata y también de detectar con precisión la potencia de pedaleo introducida en el cigüeñal.

Una unidad de asistencia movida por motor contiene un motor eléctrico para generar una potencia de asistencia en respuesta a una potencia de pedaleo introducida en un cigüeñal, donde se sintetizan la potencia de asistencia y la potencia de pedaleo y la potencia resultante se transmite a una rueda motriz. La unidad de asistencia movida por motor se caracteriza por incluir un engranaje de gran diámetro 111 previsto en un cigüeñal 101; un eje de salida 105 conectado a la rueda motriz; un eje loco 102 dispuesto entre el cigüeñal 101 y el eje de salida 105 de tal manera que sea paralelo a ellos, incluyendo el eje loco 102 un engranaje de diámetro pequeño 113 engranado con el engranaje de gran diámetro 111 del cigüeñal 101 y un segundo engranaje 102d engranado con el eje de salida 105; y un mecanismo detector de potencia de pedaleo (102a, 102b, 102c, etc), dispuesto en el eje loco 102, para detectar una potencia de pedaleo introducida en el cigüeñal 101.

Claims (4)

1. Una unidad de asistencia movida por motor conteniendo un motor eléctrico (M) para generar una potencia de asistencia en respuesta a una potencia de pedaleo introducida en un cigüeñal (101), donde dicha potencia de asistencia y dicha potencia de pedaleo se sintetizan y la potencia resultante se transmite a una rueda motriz (WR), donde

dicha unidad de asistencia movida por motor (1) incluye un engranaje de gran diámetro (111) previsto en dicho cigüeñal;

un eje loco (102) incluyendo un engranaje de diámetro pequeño (113) y un segundo engranaje (102d) engranado con un eje de salida (105);

de tal manera que sea paralelo a dicho eje de salida (105), por lo que dicho eje de salida está conectado a dicha rueda motriz (WR);

dicha unidad de asistencia movida por motor incluye además dicho eje de salida (105), por lo que dicho eje de salida se caracteriza porque dicha unidad de asistencia movida por motor incluye además:

un eje loco (102) dispuesto entre dicho cigüeñal (101) y dicho eje de salida (105), estando engranado dicho eje loco con dicho engranaje de gran diámetro (111) de dicho cigüeñal y

un mecanismo detector de potencia de pedaleo (102a, b, c ...), dispuesto en dicho eje loco (102), para detectar la potencia de pedaleo introducida en dicho cigüeñal (101).

2. Una unidad de asistencia movida por motor según la reivindicación 1, donde la potencia de asistencia generada por dicho motor eléctrico (M) se transmite a dicho eje loco (102).

3. Una unidad de asistencia movida por motor según la reivindicación 1, donde la potencia de asistencia generada por dicho motor eléctrico (M) se transmite a dicho eje de salida (105).

4. Una unidad de asistencia movida por motor según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, donde dicho eje loco (102) está situado detrás de dicho cigüeñal (101) al mismo tiempo que se mantiene a un nivel igual al de dicho cigüeñal (101) en una posición montada en un vehículo; dicho eje de salida está situado sobre dicho eje loco (102) en una posición montada en el vehículo; y dicho motor (M) está situado debajo de dicho eje loco (102) en una posición montada en el vehículo.