本发明涉及一种电动自行车，该自行车既装有一个由人力驱动的人力驱动部分又装有一个由一个电动机驱动的电驱动部分，并根据人力驱动力的大小驱动该电动机以便利用该电动机的驱动力支持人力驱动力。

按照常规，就这种电动自行车而论，已经知道一种电动自行车，其中并联地设置一个人力驱动系统和一个电动机驱动系统并适合于探测人力驱动系统的驱动力以便控制该电动机的输出，如在日本未审查的专利公开第358987/1992（B62M23/02）号中所表示的那样。

在这种电动自行车中，在脚蹬曲柄轴的外部包容着一个圆柱轴以便探测人力驱动系统的驱动力，即脚蹬的旋转转矩，并且适合把脚踏力从该圆柱轴经单向离合器传递到一个行星齿轮机构再通过与该行星齿轮联动的驱动轴传递到后轮。转矩探测杆的一端布置在行星齿轮的内部而另一端与连接到一个电位器的第二杆接触。该第二探测杆适合于利用复位弹簧复位，该第二杆仅根据脚蹬的脚踏力经转矩探测杆转动一个角度，并因此通过测量随电位器的转动量探测加到曲柄轴上的转矩。

该圆柱轴适合于经单向离合器和行星齿轮从电动机传递转动驱动力，并适合于根据探测到的转矩增加电动机的驱动力以减小人力负荷。

但是，在这种结构中，由于驱动部分远离后车轮，所以驱动力在到达后车轮之前损失较多。而且由于脚蹬和电动机在纵向的转动必须转变成驱动轴在侧向的转动以便传递驱动力，再转变成在纵向的转动以便转动后车轮。因此出现结构复杂、尺寸大和容易发生故障的问题。

另一方面，由于探测加到曲柄轴上的转矩，所以存在着电动机的旋转驱动力被控制得比必需的低的问题，因此当驱动力像上述的那样在传递到后车轮之前损失得较多时对人力的支持力变得较小。此外，由于转矩适合于经转矩探测杆和第二杆由电位器探测，恐怕由于振动会产生探测误差。

除了上述的实施例外，例如，在日本未审查的专利公开第321482/1992（B62M23/12）号中公开了一种结构，其中为了探测上述人力驱动系统的驱动力，即脚蹬的转动转矩，一个探测驱动力的载荷探测装置布置在用来传递驱动力的驱动轴的中部，该驱动轴布置有脚蹬与后车轮之间。

可是，当该载荷探测装置安装到驱动轴上时，由于布线之类的工作成为必需的以便把探测载荷而得到的信号传输给一个控制电路，所以存在着结构非常复杂和比较庞大的问题。

考虑到上述问题创造了本发明。因此，本发明的目的在于提供一种支持人力驱动力的电动自行车，其中用简单的结构精确地探测人力产生的转矩并根据该转矩准确地驱动电动机。

本发明的目的还在于提供一种支持人力驱动力的电动自行车，其中在车轴中产生的转矩转变成在车轴方向的运动，通过探测该运动的量用简单的结构精确地探测由人力产生的转矩并根据该转矩准确地驱动电动机。

第一发明包括：

一个利用脚蹬的旋转转动车轮的人力驱动部分;

一个利用电动机的驱动转动车轮的电驱动部分;

一个探测该人力驱动部分的转矩的转矩探测部分;

一个根据转矩探测部分的转矩大小控制电动机的驱动的控制部分;及

一个包括固定侧壳体和转动侧壳体的盘状壳体;

其中该盘状壳体在其中包括有电动机和转矩探测部分。

第一发明最好包括布置在盘状壳体内的控制部分。

该转矩探测部分最好探测由人力驱动部分的驱动力产生的转动轴应变。

转矩探测部分最好与车轮的车轴同心地固定到转动侧壳体上，并布置到由来自人力驱动部分的驱动力操作的转动轴上。

该转动轴最好在人力驱动部分与转动轴之间布置有一个飞轮并 在车轮轴与转动轴之间布置有一个轴承。

转矩探测部分最好连接到转动侧壳体上，并探测经一个旋转变压器传输给固定到固定侧壳体上的控制部分的信号。

第二发明进一步在第一发明中包括：

一个由脚蹬的脚踏力延伸和压缩并把脚踏力传递到盘状壳体上的弹性体;及

一个在车轮轴的方向转换弹性体的延伸和压缩的转换件;

其中转矩探测部分探测转换件的运动量。

该转换件最好包括：

一个由弹性体的延伸和压缩转动的转动盘;

一个带有一个凸出地布置到转动盘上的倾斜端的倾斜部分;

一个可滑动地布置在车轴方向的滑动件;

一个在与倾斜部分接触的滑动件上形成的凸出部分;及

一个在转动盘的方向推动滑动件的弹性体。

该转换件可以包括：

一个绕车轮轴形成的螺旋齿轮;

一个由弹性体的延伸和压缩转动并允许沿车轴方向滑动的转动盘;及

一个在转动盘中形成并与螺旋齿轮相啮合的螺旋部分。

该转矩探测部分可以包括一个磁性件或一个导电件和一个靠近该磁性件或该导电件布置的线圈，其中他们中的一个设计成利用转 换件在车轴方向运动。

该转矩探测部分可以包括一对相对着以预定距离布置的电极和布置成允许插入在这对电极之间的缝隙中的电介质，其中他们中的一个设计成利用转换件在车轴方向运动。

该转矩探测部分可以包括一个磁性体和一个相对着该磁性体布置的磁性探测器，其中他们中的一个设计成利用转换件在车轴方向运动。

该转矩探测部分可以包括一个反射光的反射板、一个发射光的发光部分和一个装有一个利用接收来自该反射板的反射光来探测光接收位置的光接收部分的光学部分，其中反射板或光学部分设计成利用转换件在车轴方向运动。

第三发明还在第一发明中包括一个利用脚蹬的脚踏力延伸和压缩并把该脚踏力传递到盘状壳体上的弹性体;其中转矩探测部分探测弹性体延伸和压缩的量。

最好在弹性体与人力驱动部分之间布置一个由人力驱动部分的脚踏力转动的推动件;而电位器根据推动件的位移改变量值。

第三发明最好包括：

一个在其延续到推动件的部分中形成一个齿轮部分并绕车轮轴的中心转动的转动盘;及

一个与转动盘齿轮部分的动作联动的小齿轮。

第三发明最好包括转矩探测部分，该转矩探测部分装有一个布 置在弹性体的延伸和压缩中部的操作体，还装有一个与该操作体的动作联动的可变电阻器。

根据本发明（第一发明）的结构，探测使用者脚踏产生的人力转矩，根据该转矩的大小驱动电动机，利用脚踏力和电动机的力使转动侧壳体转动以便转动车轮，借此利用脚踏驱动力结合电动机的驱动力使电动自行车行驶。

根据第一发明的结构，控制部分布置在盘状壳体中，并把来自盘状壳体内转矩探测部分的转矩信号传输到盘状壳体内的控制部分。

根据第一发明的结构，转矩探测部分布置到车轮的转动轴上，并且当脚踏产生转矩时，利用由该转矩的反作用力产生的转动轴应变探测该转矩。转矩探测部分布置在转动侧壳体与固定侧壳体之间的连接部分处，于是在脚踏时最大应变发生在该连接部分的转动轴处。

根据第一发明的结构，由于转动轴在人力驱动部分与转动部分之间布置有一个飞轮并在前车轮与转动轴之间布置有一个轴承，所以只有当人力驱动部分正常转动时才探测转矩，而只有在前进时才传递来自电驱动部分的驱动力。

根据第一发明的结构，由转矩探测部分探测到的信号利用旋转变压器从转动侧壳体传输到固定侧壳体。

根据第二发明的结构，当使用者脚踏时，脚踏力从脚蹬经弹性体传递到盘状壳体上，并进一步传递到车轮上。在启动时，当使用者蹬踏脚蹬时弹性体压缩量较大，而当自行车开始匀速运动时弹性体变 得几乎不受压缩。在加速时，弹性体会由于蹬踏脚蹬而压缩并推动盘状壳体以便转动车轮，借此电动自行车行驶。这样，弹性体根据人力转矩的大小延伸或压缩，该延伸和压缩由转换件在车轴方向转换，而转矩探测部分探测该位移以便探测人力转矩。由于在根据人力转矩的强度下驱动电动机，当人力转矩变大时，电动机的支持增加，于是伴随着人力驱动力结合电动机的驱动力的使用使电动自行车行驶。

根据第二发明的结构，当人力转矩增加时，弹性体压缩并且转动盘转动，因而凸出地布置到转动盘上的倾斜部分转动。此后接触该处的凸出部分的接触位置运动，并且在车轴方向推动的弹性件压缩或延伸以使滑动件在车轴方向运动。当人力转矩减小时，由于已经由人力转矩增加而压缩的弹性体延伸，转动盘反向转动，滑动件利用与转动有关的力或在车轴方向推动弹性件的延伸力返回原来位置。因而，人力转矩被作为滑动件在车轴方向的运动量探测。

根据第二发明的结构，当人力转矩增大时，弹性体压缩并且转动盘转动，因此在转动盘中形成的螺旋部分在车轴方向沿着绕车轴形成的螺旋齿轮作螺旋运动。当人力转矩减小时，已压缩的弹性体根据人力转矩的减小延伸，螺旋部分沿螺旋齿轮反向运动，借此转动盘在车轴方向返回原来位置。这样，像上述的实施例那样，人力转矩被作为滑动件在车轴方向的位移探测。

根据第二发明的结构，由于磁性件或导电件和线圈中的一个适 合于利用滑动件在车轴方向运动，所以当磁性件与线圈之间的相对位置接近时或磁性件插入线圈的体积增加时，线圈的电感增加。在相反的情况下，线圈的电感减小。此时电压的变化被作为脚踏力的变化探测，而根据该变化驱动电动机以便转动车轮。当导电件在线圈附近运动时，就磁性件而论发生反向操作。就是说，当导电件接近线圈时，线圈的电感减小，而当导电件撤离线圈时，线圈的电感增加。

根据第二发明的结构，就转矩探测部分而论，由于以预定距离相互对着布置的一对电极和布置成允许插入到该对电极之间的缝隙中的电介质中的一个设计成利用转换件在车轴方向运动，转换件根据转矩在车轴方向运动并且电介质进出电极的缝隙以便改变电极的静电容。因而，通过探测根据转矩而变化的静电电容探测转矩。

而且，根据第二发明的结构，就转矩探测部分而论，由于磁性体和相对着该磁性体布置的磁性探测器中的一个设计成可利用滑动件在车轴方向运动，所以在磁性体与磁性探测器之间距离根据转矩变化。因而，由于要探测的磁通密度根据转矩在磁性探测器中变化，所以探测变化量以便探测转矩。

根据第二发明的结构，来自光学部分的发光部分的出射光被反射板反射并且反射光被光接收部分接收。由于发光部分和光接收部分或者与此相对布置的反射板设计成利用滑动件在车轴方向运动，所以在光接收部分中的光接收位置根据运动量而变。当接收部分探测变化量以便探测转矩。

根据第三发明的结构，利用使用者的脚踏脚踏力从脚蹬经弹性体传递到盘状壳体，进一步传递到车轮。在启动时，当使用者蹬踏脚蹬时，弹性体大量压缩，而当电动自行车开始以匀速运动时，弹性体变得几乎不受压缩。在加速时，像在启动时那样，弹性体通过蹬踏在脚蹬上而压缩，弹性体推动盘状壳体以便转动车轮于是电动自行车行驶。这样，布置在人力驱动部分与车轮之间的弹性体根据人力转矩的大小延伸或压缩，并且转矩探测部分探测延伸和压缩的量以便探测延伸和压缩的大小，即人力转矩。当探测人力转矩时，控制部分根据转矩以一定量驱动电动机。当人力转矩变大时，电动机的支持变大并且电动自行车利用人力驱动力结合电动机的驱动力而行驶。

根据第三发明的结构，推动件根据人力驱动部分的运动推动弹性体以便转动车轮。此时，利用推动件的位移量探测弹性体的延伸和压缩，又利用电位器探测位移量。

根据第三发明的结构，为了探测推动件的位移量，连续形成到推动件的齿轮部分与布置到电位器上的小齿轮联动以便读出推动件的位移量。

此外，根据第三发明的结构，布置到弹性体上的操作体伴随着弹性体的延伸和压缩而运动，并且利用可变电阻器读出位移量以便根据可变电阻的值驱动电动机。

图1是根据第一发明一个实施例的电动自行车的总体轴测图;

图2是结构图，表示根据第一发明一个实施例的盘状壳体部分 的布置;

图3是沿图2的线A-A取出的剖视图;

图4是根据第一发明另一个实施例的电动自行车的盘状壳体的侧向剖视图;

图5是轴测图，表示根据第一发明另一实施例的电动自行车的盘状壳体的主要部分;

图6是根据第一发明另外一个实施例的电动自行车的盘状壳体的侧向剖视图;

图7表示根据第一发明的电动自行车的工作图;

图8是主视图，表示根据第二发明的盘状壳体的结构;

图9是侧向剖视图，表示末级皮带轮的结构;

图10是主视图，表示末级皮带轮的结构;

图11是另一张侧向剖视图，表示末级皮带轮的结构;

图12是根据第二发明的转矩探测部分的电路图;

图13是图12中所示电路中各点的波形图;

图14是侧向剖视图，表示根据第二发明的电动自行车另一末级皮带轮的结构;

图15是侧向剖视图，表示根据第二发明的另一转矩探测部分的结构;

图16是侧向剖视图，表示根据第二发明的另外一个转矩探测部分的结构;

图17是在图15中所示的转矩探测部分的电路图;

图18是侧向剖视图，表示另外一个转矩探测部分的结构;

图19是侧向剖视图，表示根据第二发明的另外一个转矩探测部分的结构;

图20是在图19中所示的光学部分和反射盘的局部放大视图;

图21是结构图，表示根据第三发明的盘状壳体部分的布置;

图22是平面图，表示根据第三发明一个实施例的电动自行车的末级皮带轮的结构;

图23是根据第三发明一个实施例的盘状壳体的侧向剖视图;

图24是根据第三发明一个实施例的盘状壳体的侧向剖视图;

图25是平面图，表示根据第三发明另一个实施例的电动自行车的末级皮带轮的结构;及

图26是根据第三发明另一个实施例的盘状壳体的局部侧向剖视图。

接下来参照图1至7详细描述根据第一发明的一种电动自行车。

图1是根据第一发明的电动自行车的总体轴测图，其中图中的标号1是电动自行车的主体。电动自行车的主体1装有一个下文描述的电动机8，并适合于根据人力产生转矩的大小改变电动机的驱动力，还适合于在人力受电动机8的动力支持的同时运行。

电动自行车主体的车架4装有一个前车轮2、一个后车轮3、一 个车把13和一个鞍座21，并且前车轮2适合于用车把13控制方向。一个盘状壳体5布置在后车轮3的转动轴部分处。盘状壳体5装有一个转动侧壳体6和一个固定到电动自行车主体1上的固定侧壳体7，并且转动侧壳体6设计成随后车轮3一起转动。电动机8也布置在盘状壳体5中并在需要电驱动时驱动以便用下文描述的人力驱动部分10来转动转动侧壳体6。一个装有盘状壳体5的驱动部分是电驱动部分9。

人力驱动部分10装有脚蹬11和一个链条12，并且使用者压下脚蹬11以便通过链条12转动后车轮。尽管链条12在这一实施例中用作人力传递件，但本发明中的人力传递件并不限于此，并且可以使用皮带、转动轴等代替驱动链条12。

闸把14、15装在控制前车轮方向的车把13的右端和左端，并且制动装置18、19分别布置到前车轮2和后车轮3上。闸把14、15与制动装置用钢绳16、17连接。钢绳16、17通过操作闸把14、15拉动并适合于分别操纵前后制动装置18、19。制动开关20装在钢绳16、17上并设计成当操作闸把14、15工作时切断到电动机8的电流。

作为电动机8的电源的电池部分22在后车轮3上方安装到车架4上。电池部分22包括能够滑动地装到车架4上并能从车架4上拆下的一个电池壳体23和装在电池壳体23中的一个单次充电电池。其电源的电压大约为24伏特。

接下来，参照图2和3描述盘状壳体5。

图2表示盘状壳体5的结构而标号7代表固定到电动自行车主体1上的固定侧壳体。固定侧壳体7装有一个包括一个控制基片24和一块散热板25或类似的东西的控制部分26;一个电动机8;一个包括一级皮带轮27、二级皮带轮28和末级皮带轮29的三个皮带轮的减速机构30;及连接减速机构30的传动带31。减速机构的末级皮带轮29固定到转动侧壳体6上，并且当电动机8转动时一级至末级皮带轮由传动带转动，借此转动侧壳体6随着减速后的末级皮带轮29转动。

标号32代表调整传动带31的张紧的推动件。

标号33代表一个调整传动带31的张紧的调整螺钉，并且一个椭圆孔制在一级皮带轮27转动轴的安装部分处。因而一级皮带轮27设计成在拉紧传动带31的方向运动并在其运动条件下用调整螺钉固定。

标号34、35和36分别代表电动机8的转动轴、线圈部分和电刷。

标号37代表一个把驱动力从链条12传递到转动侧壳体6上的链轮。一个飞轮38布置在该链轮与转动侧壳体6之间。该链轮设计成在链条12反向转动时并不把驱动力从链条12传递到转动侧壳体6上。

标号39代表一个通过轴承40同心地布置在后车轮3的车轴 44的周缘上的转动轴39，并且转动轴39设计成与转动侧壳体6连接。车轴44固定到主体1上，并且固定到转动轴39上的转动侧壳体6适合于在转动轴39绕车轴44转动时转动以便转动后车轮。

标号41代表一个探测抵抗转矩的力-即当使用者蹬踏脚蹬11时在转动轴39中出现的应变-的转矩探测部分，驱动力利用链条12来传递并且于是转矩出现在转动侧壳体6中。转矩探测部分41在末级皮带轮29中装有放大转矩量值信号-即在转矩探测部分41处探测到的应变-的放大器42。放大后的信号从转动侧壳体6经无绕组旋转变压器43传输到布置在固定侧壳体7上的控制部分26。旋转变压器43除把信号从放大器42传输到无绕组控制基片24上之外，还适合于提供一个操作放大器42的电源。

尽管在本发明中使用旋转变压器43来传输转动部分的信号，但可以使用甚至在转动部分处能传输信号的滑环或类似的东西。

上述的转矩探测部分41如图3中所示使用应变片，并借助于应变片的电阻变化来探测反作用力产生的转动轴39的应变，以便当人力驱动力作用于转动轴39时探测人力产生的转矩。除应变片外，还可以使用半导体应变片。

尽管在转矩探测部分41中使用一个应变片，但利用磁性应变探测转矩的传感器可以用于另一个实施例，如图4中所示。由于其他部分类似于上述实施例中的那些部分，所以省略其说明。在依据磁性应变的传感器中，如图5中所示，两组称为滚花82的45度方向 的多个槽相互垂直地刻在转动轴81的表面上的两处，一个励磁线圈和一个探测线圈83分别装在转动轴81外表面上的两处。当转动轴由人力转动时，拉应力和压应力产生在转动轴81中，因而两组滚花82分别拉伸和压缩，借此一组导磁率提高而另一组导磁率降低。因此，当通过布置在外表面上的励磁线圈83以几十千赫激励转动轴时，利用探测线圈83能探测输出电压的两种变化，借此利用该变化探测转矩。就是说，可以探测和输出人力产生的转矩。

而且，如在使用上述依据磁性应变的传感器的另一个实施例那样，当滚花刻在转动轴39内侧且探测线圈布置到后车轮3的车轴44上时，由于探测线圈探测到的信号能从固定的车轴44传输到在固定侧壳体7中的控制基片24上，所以旋转变压器43（参照图2和4）成为多余的并且放大器42能装在控制基片24中。因此，末级皮带轮29成为平衡良好的，并且通过控制基片24来包括放大器可以减少零件数。

在上述的两个实施例中，提出了利用应变片和利用磁性应变探测人力转矩方法的例子，但该方法并不限于此并且在本发明中可以采用任何探测转矩的方法。例如，可以考虑以下方法或类似的方法：一种利用测量固定在转动轴上的非晶体合金的应变来探测转矩的方法，或这样一种方法，其中一个表面弹性波元件安装在布置到转矩出现的部分上的一块长方形板上，并且当转矩出现时利用根据转矩而振荡的频率信号来探测人力产生的转矩量值。

一种磁性记录型的方法和一种依据磁编码器的方法也能探测人力转矩。磁性记录型方法是一种这样的方法，其中多个磁性记录层以确定的轴向间隔布置在外表面上，其两组形成在转动轴上，对应的磁头分别相对着这两组布置。当转动轴由人力转动时，来自这两个磁头的信号在转动轴扭曲的影响下互不相同，因此利用探测信号之间的差值能够探测转矩。另一方面，基于磁编码器的方法是这样的方法，其中两个装有一列多个磁铁的磁鼓布置在转动轴的外表面上，分别探测磁鼓的传感器被固定地布置。当转动轴转动以便转动磁鼓时，根据转矩的大小在两个磁鼓之间发生位置偏差即转动轴的扭曲，因此用传感器探测该差值。

如上所述，用于探测转矩的所有装置利用探测出现在转动轴上的扭曲大小来探测力有多大，即出现在转动轴的转矩有多大。

接下来，参照图7描述确定人力驱动部分9的驱动力与电驱动部分10的驱动力的比值的工作原理。

在图7中，竖轴表示加在整个电动自行车1上的动力即驱动力，而横轴表示各种速率的划分和平地与坡地之间的划分。在曲线中的多个峰值分别代表脚踏。

首先，部分A被解释成这样一部分，其中行驶道路是平地而力的状态是在启动时和启动后。在这种情况下，当在启动时人力驱动部分加上较大转矩时，电驱动部分9加上与该转矩相同大小的转矩，因而人力以1比1的比值得到支持。在启动时间之后人力驱动力 也以1比1的比值得到电驱动部分9的支持。如果人力驱动力逐渐减小，则电动机8的驱动力以相同的方式逐渐减小。此时，行驶速度低于15公里每小时。

第二，部分B被解释成这样一部分，其中行驶道路是上坡，人力驱动力增大而电动机8的驱动力也随之增大。在这种情况下，类似于上述的情况人力驱动力以1比1的比值得到支持。此时，行驶速度类似于上述的情况低于15公里每小时。

第三，部分C被解释成这样一部分，其中假定行驶道路从上述的上坡变为平地，最初后效应保持着并且出现轻微的转矩直到上坡结束爬坡完成为止。在人力转矩增大以便逐渐加速的同时，电动机8的驱动力相应地增大。当速度超过15公里每小时时，电动机8的驱动力与人力驱动力的比值从1比1的比率受到控制以便逐渐减小电动机8驱动力的比值。以控制方式，电动机8驱动力的比值适合于从15公里每小时的1比1线性地减小以致于在24公里每小时成为0比1。

最后，部分D被解释成这样一部分，其中假定行驶速度不低于24公里每小时，并且只有人力驱动部分10适合于实现行驶以便保持安全速度而电驱动部分9不工作。

如上所述，由于盘状壳体5在其中具有转矩探测部分41，所以实现了结构紧凑。而且由于能考虑到像转动侧壳体6之类的人力运动部分的全部重量来探测转矩，所以能精确探测人力转矩的细微变 化，因此电动机8的驱动能细微地变化以便准确地支持驱动力。

由于盘状壳体5在其中还具有控制部分26，所以来自转矩探测部分41的信号能以较低的损失传输，因此能根据人力施加的转矩的细微量值细微地改变电动机8的驱动以便准确地支持驱动力。

而且，由于转矩探测部分41仅利用转动轴39的应变来探测，所以节省了空间，并且由于在承载转动部分全部重量的部位探测转矩，所以能精确地探测转矩以便准确地支持驱动力。

再者，由于在转动侧壳体6与固定侧壳体7之间的连接部分处探测转矩并且转矩探测部分41布置到转动侧壳体6上，所以能精确地探测转矩以便使电驱动部分9能准确地支持。而且，由于探测转矩的转矩探测部分41布置在人力驱动部分10转动的一侧，所以能精确地探测人力转矩。

此外，由于转矩探测部分41安装到转动侧壳体6上以便精确地探测转矩并且使用旋转变压器43把转矩信号从转动侧壳体6传输到固定侧壳体7的控制部分26上，所以能把信号从转动侧壳体6传输到固定侧壳体7上。

参照图8至20描述根据第二发明的实施例。顺便说一下，由于第二发明的整体结构类似于图1中所示第一发明的结构，所以省略其描述。

图8是主视图，表示根据第二发明的盘状壳体105的一个实施例的结构。在图8中，标号107代表固定到电动自行车主体上的固 定侧壳体。固定侧壳体107装有一个包括一个控制基片124、一个散热板125或类似的东西的控制部分126;一个电动机108;一个包括一级皮带轮127、二级皮带轮128和末级皮带轮129三个皮带轮的减速机构130;及连接在每两个皮带轮之间和减速机构130与电动机108之间的传动带131。末级皮带轮129固定到转动侧壳体106上，而当电动机108转动时一级皮带轮127至末级皮带轮129由传动带131转动，而转动侧壳体106被减速并随末级皮带轮转动。连接到末级皮带轮129上的二级皮带轮128的较小皮带轮插有一个单向离合器（未表示）从而使电动机108不转动，就是说，当电动机108与脚蹬的力一起作用时，脚蹬工作轻便。

推动件132布置在一级皮带轮127与二级皮带轮128之间以便调整连接一级和二级皮带轮127、128的皮带131的张力，而推动件132的转动头可转动地接触皮带131的内侧以便通过把皮带向外推来张紧皮带131。

一个椭圆孔形成在装有转动轴的一级皮带轮127的一部分处并拧有一个调整螺钉133。在一级皮带轮沿张紧传动带131的方向运动的条件下，一级皮带轮适合于用调整螺钉133固定。

一个链轮137通过一个飞轮138安装到后车轮139的车轴上以便把力从链条传递到转动侧壳体106上，而来自链条的驱动力设计成当链条反向转动时不传递到转动侧壳体106上。

接下来，参照图9至11描述末级皮带轮的结构。

图9、10和11分别是表示末级皮带轮结构的侧向剖视图、主视图和另一张侧向剖视图。弹簧（弹性体）140、140这样布置在装有末级皮带轮129的车轴139的一部分上，使它们绕车轴139对称并大致与车轴139相切。弹簧140、140分别在一端固定到末级皮带轮129上而在另一端是架空的并可以弯曲。弹簧140用安装到末级皮带轮129上的盖134盖上。于是弹簧适合于当后车轮用脚踏力运转时易受推动件143的力。

一个外形凸出的受压件141与弹簧140的架空端接触。受压件141具有一个小于弹簧140的直径的部分和一个大于其直径的部分，较小部分插入弹簧140中安装而较大部分盖住弹簧140安装。受压件141用钢、陶瓷之类的光滑材料制造。

一个由链轮137的转动而转动的转动盘142绕车轴139安装，而利用链轮137的转动推动受压件141的推动件143绕车轴139对称地安装到转动盘142上。推动件143像上述的受压件那样也用钢、陶瓷之类的光滑材料制造。一块保护受弹簧140的推动力推动的受压部分免遭碰撞的橡胶板135在相对着推动件143与受压件141接触表面的背面的一部分处，安装到末级皮带轮129上。

转动盘142同心地插入末级皮带轮129的内部，并且当推动件143推动弹簧140时随末级皮带轮129转动。由于当推动件143推动受压件141时推动位置稍有滑动，所以接触受压件141的部分设计成弯曲的表面。

而且，两个在转动方向形成的倾斜部分144绕车轴139对称地形成在转动盘142处，并且倾斜部分144随转动盘142的转动而转动。

绕车轴139在固定侧壳体107的一侧在至车轴139的方向离开转动盘142可滑动地设置一个滑动件145，在滑动部分145相对着转动盘142的一部分处设置一个凸块146以便与转动盘142的倾斜部分144接触。滑动件145适合于由一个弹性体即弹簧147从凸块146的对侧推向转动盘142。因此，当转动盘142转动时，滑动部分145的凸块146由弹簧147的推动力沿着倾斜部分144的斜面推向转动盘142，而滑动件145向转动盘142的运动距离取决于转动盘142的转动量。当转动盘142返回原位时，凸块146由转动盘142的倾斜部分144推向固定侧壳体107，并且滑动件145随着弹簧147的收缩返回固定壳体107侧上的原始位置。转动盘142和滑动件145还称为转换件。

而且，当转动盘142转动时，凸块146可以由转动盘142的倾斜部分144推向固定侧壳体107，而当转动盘142返回原位而除去凸块146上的压力时，滑动件145可以通过弹簧147的作用返回转动盘142侧上的原始位置。

安装到转矩探测部分151上的一个磁性件-铁氧体148设置在滑动件145的固定侧壳体107一侧并适合于根据滑动件145的运动而运动。另一方面，在固定侧壳体107中，一个线圈架150布置在 铁氧体148的运动区域中并相对着铁氧体148，一个线圈149绕线圈架150缠绕。

接下来，描述人力驱动和基于它的转矩探测。

当电动自行车的主体1开始行驶时，使用者把力作用和在脚蹬11上以便行驶。此时，尽管后车轮3受较大的力作用而停止，但链轮137和转动盘142将要转动。因此，转动盘142通过推动件143和受压件141推动弹簧140，弹簧140推动末级皮带轮129，并且固定到末级皮带轮129上的转动侧壳体106和后车轮3转动以便使电动自行车的主体1运动。此时，由于给了转动盘142较大的转矩，所以弹簧140大量地收缩，于是转动盘142转动且倾斜部分144也转动。当转动盘142转动时，滑动件145的凸块146由弹簧147的推动力沿着倾斜部分144的斜坡推向转动盘142，因而滑动件145根据转动盘142的转动量向转动盘142运动一段距离。

当滑动件145向转动盘142侧运动时，铁氧体148在线圈149中运动以便改变线圈149的电感。就是说，在转动盘142中产生的转矩越大，则铁氧体148插入线圈149中的体积越大，于是线圈149的电感也越大。控制部分126通过探测该电感的变化来探测转矩的变化以便根据探测到的结果控制电动机108的驱动。

另一方面，当使用者行驶在平地上而不给出转矩时，转动盘142随末级皮带轮129转动。由于在此条件下没有转矩产生，所以弹簧不收缩且滑动件145不运动。因此，由于线圈149的电感不变化，所以 施加到线圈149上的电压不变化且不进行电动机108的驱动。

当使用者在平地或坡地上加速时，像在上述的启动时那样弹簧140在加速度产生的转矩的作用下收缩，因而转动盘142根据该转矩而转动。于是，与倾斜部分144接触的凸块146和滑动部分145运动并且铁氧体148插入线圈149中，因而线圈149的电感增加而控制部分126根据其增加控制电动机108的驱动。

接下来，参照图12描述转矩探测部分151的电路。

图12是根据第二发明的转矩探测部分的电路图。上述线圈149适合于加有来自设置于控制部分126（参照图8）上的微型电子计算机的、下文描述的脉冲电压。串联连接到线圈149上的电阻电压输出一个大小取决于在线圈149与铁氧体148之间的相对距离的脉冲。该电阻电压在一个直流转换部分160中转换为一个调平的信号，并供给一个要在此处被放大并输入给微型电子计算机的放大部分161。

图13是在图12中所示电路中各点处的波形图，而（A）、（B）和（C）分别代表在线圈输入侧的点A。在线圈输出侧的点B和在直流转换部分输出侧的点C（参照图12）处的脉冲形状。一个矩形脉冲电压加到线圈上，如图13（A）所示。由于当铁氧体接近该线圈时线圈的电感变大，所以该脉冲变成高度低于实线所示的锯齿形波的锯齿形波（用虚线表示）。当脉冲的高度由直流转换部分调平时，信号（用虚线表示）水平低于实线所示的信号水平，相差一个相当于铁氧体 至线圈的接近量的固有高度。

这样，由于转矩转换成铁氧体148在车轴139方向的运动并且由该运动改变的线圈电感变化转换成电压的变化因而得到一个电信号，所以能准确和精细地探测转矩以在准确的控制下支持人力。

图14是侧向剖视图，表示根据第二发明的电动自行车的另一个末级皮带轮的结构，该结构不包括图9中所示的滑动件。

由于这一实施例仅在转动盘处不同于上述的实施例，所以省略对相同部分的解释而只对转动盘进行解释。

转换件157的转动盘153绕车轴139设置，并且像上述的情形那样适合于随链轮137的转动而转动，通过转动盘153推动末级皮带轮129、既转动固定到末级皮带轮129上的转动壳体106又转动后车轮。一个螺旋齿轮159绕车轴139形成而与螺旋齿轮159啮合的螺旋154形成在传动盘153中。转动盘153随链轮137的转动而转动并向固定侧壳体107作螺旋运动。

转矩探测部分158的铁氧体155布置在螺旋154与弹簧147之间，并且转动盘153向固定侧壳体107运动以便把铁氧体155插入线圈中。当转动盘向转动壳体106反向运动时，铁氧体155随着转动盘153在弹簧147的推动力作用下向转动盘153运动。

在这一实施例中，像在上述的实施例中那样，当人力产生转矩时，转动盘153转动，铁氧体155插入线圈156中并且线圈156的电感变大。根据通过探测变化而得到的电压值的大小控制电动机的 驱动。

尽管在上述的实施例中磁性材料的铁氧体适合于插入线圈中，但该材料不限于此并且可以是像铜、铝之类的导电材料。

在这种情况下，导电件和线圈的结合可被看成是一个变压器，其中初级侧和次级侧分别包括一个多匝的线圈和一个一匝的线圈，次级线圈的距离变化转换成磁耦合的变化，因而当一匝的线圈靠近时初级线圈的电感减小而当一匝的线圈远离时初级线圈的电感增大。由此，该变化能转换成电压的变化以便控制电动机的驱动。

尽管铁氧体的位置适合于在线圈中移动，但由于线圈的电感仅由铁氧体的靠近而改变，不用说可以采用其中通过滑动件或转动盘的运动使铁氧体接近线圈而不是插入线圈的结构。

而且，尽管在上述的实施例中磁性材料的铁氧体适合于插入线圈中，但不用说本发明不限于此并且可以采用其中线圈安装到滑动件上并包容铁氧体的结构。

如已经描述的那样，由于由加在脚蹬上的脚踏力产生的转矩适合于由转换件转换为车轴方向的运动，所以转换件的运动位移适合于用转矩探测部分探测以便根据该位移的大小控制电动机的驱动并且盘状壳体还具有电驱动部分、转矩探测部分和控制部分在其内部，一种紧凑结构得以实现，考虑到作用到转动侧壳体上的全部重量能探测该转矩并且能精确地探测人力转矩的微小变化。而且，由于利用车轴方向的运动来探测转矩，所以能准确和精细地探测转矩 以便在准确的控制下支持人力。

由于磁性件或导电件根据人力转矩运动而进入或靠近固定在盘状壳体内的线圈，借此根据磁性件和导电件造成的电感变化能作为电压的变化来测量转矩，所以能准确和精细地探测转矩以便在准确的控制下支持人力。

图15和16是侧向剖视图，表示根据本发明的另一个转矩探测部分的结构，其中转矩探测部分适合于利用介电常数的变化来探测转矩。顺便说一下，在图15和16中，与图9和10中的对应部分给出相同的标号以便省去其解释。一个圆柱形电介质170安装到滑动件145相对着弹簧147的一端。电介质170的直径适合于在滑动件145一侧大致与滑动件145相同而在其另一侧为大于滑动件145的预定尺寸。当滑动件145由于转动盘142的转动向固定侧壳体107一侧运动时，电介质170因而以相同的方向运动，而当转动盘142返回原位时，该电介质受弹簧147的推动力向转动盘142一侧运动。而且，电极171、171以预定的距离与车轴139同心地布置，并且电介质170适合于在电极171、171之间的缝隙中前进和后退。

图17是图15中所示的转矩探测部分的电路图。电极171、171中的一个适合于加有来自设置于控制部分126（参照图8）上的微型电子计算机的预定电压脉冲，而另一个接地。当滑动件随着转动盘转动滑向固定侧壳体一侧而移动电介质170时，该电介质插入电极171、171之间的缝隙中并且电极171、171的静电容根据移动量而增 大，因而微型电子计算机所加的脉冲变成高度较低的锯齿形脉冲。该脉冲输给一个直流转换部分160，被转换成调平的信号并输给其后的放大部分161。当放大的信号输入微型电子计算机时，微型电子计算机把该输入放大信号与标准信号相比较并计算移动量以便根据计算出的移动量控制电动机的驱动。

此外，尽管在这一实施例中电介质适合于由滑动件移动，不用说本发明不限于此并且电极可以适于由滑动件移动。

图18是侧向剖视图，表示另外一种转矩探测部分的结构，其中该转矩探测部分适合于利用磁通密度的变化探测转矩。一个环形磁铁174布置在滑动件相对着转动盘142的一端。像霍尔元件、磁阻元件等之类的磁性探测器175安装到转动侧壳体106上以便相对着磁铁174。在该转矩探测部分中，转动盘142由给出的转矩转动，而滑动件145向固定侧壳体107一侧滑动。磁铁174因而移近磁性探测器175。当磁铁接近磁性探测器175时，在该磁性探测器处的磁通密度增大并且该磁性探测器的输出变大以便探测给出转矩的大小。

尽管在该实施例中滑动件装有磁铁，不用说本发明不限于此，并且滑动件可以装有磁性探测器而转动侧壳体106可以装有磁铁。

图19是侧向剖视图，表示根据第二发明的另外一个转矩探测部分的结构，其中该转矩探测部分适合于利用反射光光接收位置的变化探测转矩。一个环形反射盘177布置在滑动件相对着转动盘 142的一端上，并且一个光学部分180安装到固定侧壳体107上以便相对着反射盘177，该光学部分180带有一个包括一个透镜和一个LED（发光二极管）的发光部分178;及一个包括一个PSD（半导体位置探测元件或光学位置探测元件）、一个线型CCD（电荷转移器件）等的光接收部分179。

图20是图19中所示的光学部分180和反射盘177的局部放大图。从LED178b发射的光被透镜178a聚焦并以预定的入射角度入射到反射盘177上以便被反射盘177反射。在反射光路中，这样布置一个光接收部分179以便近似垂直地接收反射光。

在这样一种转矩探测部分中，当转矩作用时，转动盘142转动，滑动件145向固定侧壳体107的一侧滑动，反射盘177因而移近发光部分178。当反射盘177如图20中用虚线所示的那样接近发光部分178时，由于反射光路如图20中用点划线所示的那样相应地平行移动，所以在光接收部分179上的光接收位置平行地移动。因而通过求出光接收位置的变化就能探测作用转矩的大小。

尽管在此实施例中滑动件装有反射盘，不用说本发明不限于此并且滑动件可以装有发光部分。

接下来，参照图21至26描述第三发明的实施例。顺便说一下，由于该实施例的总体结构与图1中所示的第一发明相同，所以省略其解释。

图21是表示根据第三发明一个实施例的盘状壳体内结构的视 图，标号207代表固定到电动自行车主体201上的固定侧壳体。固定侧壳体207装有一个包括一个控制基片224、一个散热板225等的控制部分226;一个电动机208;一个包括一级皮带轮227、二级皮带轮228和末级皮带轮229三个皮带轮的减速机构230;及连接减速机构230的传动带231。减速机构230的末级皮带轮229固定到转动侧壳体206上，并且当电动机208转动时一级至末级皮带轮由传动带231转动而减速，借此转动侧壳体206随末级皮带轮229转动。与二级皮带轮228和末级皮带轮相连接的二级皮带轮228的小皮带轮插有一个单向离合器以致于可以使电动机不转动，就是说，当电动机与脚蹬11的力同时作用时，可以使脚蹬工作轻便。

标号232代表调整传动带231的张力的推动件232。

标号233代表调整传动带231的张力的调整螺钉，并且一个椭圆孔形成在装有一个转动轴的一级皮带轮的一部分处。一级皮带轮适合于在张紧传动带231的方向移动，并适合于在一级皮带轮移动的条件下用调整螺钉233固定。

标号237代表一个把驱动力从链条12传递到转动侧壳体206的链轮。一个飞轮238布置在链轮237与转动侧壳体206之间，于是链轮237被设计成当链条12反向转动时不把驱动力从链条12上传递到转动侧壳体206上。

标号239代表后车轮3的车轴。

参照图22至24详细描述末级皮带轮229的结构。

标号240代表弹性体，即布置在末级皮带轮中绕车轴对称的两个地方的弹簧，并且弹簧240在操作体一端固定到末级皮带轮229上而在另一端是架空的并可以弯曲。

标号241代表与弹簧240的架空端接触的受压件，并且受压件241具有一个小于弹簧240的直径的部分和一个大于该直径的部分，小直径部分插入安装到其上的弹簧240中。

标号242代表一个由链轮237的转动而转动的并绕车轴239布置的转动盘。转动盘242绕车轴239对称地装有随链轮237的转动来推动受压件241的推动件243。

转动盘242同心地插入末级皮带轮229的内部，并且当推动件243推动弹簧240时随着末级皮带轮229转动。由于当推动件243推动受压件241时推动位置稍有滑动，所以接触受压件241的部分适合于是弯曲的表面。而且，转动盘242装有一个在两个受压件241之间的齿轮部分244，齿轮部分244与改变布置在附近的电位器245的值的小齿轮246啮合。因而利用电位器245的值的变化就能读出人力脚踏所产生的弹簧240的延伸和压缩位移。

标号247代表一块保护弹簧240的推动力推动的受压件241免受碰撞的橡胶板。

标号248代表一个覆盖着弹簧240的盖板。

安装到末级皮带轮229上的弹簧240、转动盘242和电位器245总称为转矩探测部分249。

下面来解释末级皮带轮229的运动，当来自人力驱动部分10的力作用时，链轮237在转动方向受到推动并且转动盘242因而转动，以致于使布置到转动件242上的推动件243通过受压件241推动弹簧240以便利用该力转动末级皮带轮229。由于末级皮带轮229和转动侧壳体206用螺钉250固定，所以转动侧壳体206转动以便转动车轮3。此时，当为了启动、加速等人力驱动部分10的脚踏力作用时，转动盘242适合于转动以便压缩弹簧240。在正常行驶的情况下;由于人力驱动部分10作用的脚踏力不太大，所以不会产生弹簧240的延伸和压缩。就是说，弹簧240适于只有当人力驱动部分10作用脚踏力时才压缩。

标号251代表一个取出电位器245探测到的信号的转子，并且转子251随末级皮带轮229转动。转子251的电位器还装有两个端子。

标号252代表一个固定到转动侧壳体206上并设计成把信号从转子251传输到控制部分226的滑环。滑环252始终与转动的转子251接触以便传输信号。

尽管在本发明中使用转子251和滑环252把转动侧壳体206探测到的信号传输到固定侧壳体207上，但可以使用旋转变压器等。

接下来，描述另一个实施例。

该实施例是一种利用可变电阻器代替用在上述实施例中的电位器245来探测脚踏力的方法，而与上述实施例相同的部分给出相同 的标号以便省略其解释。

在该实施例中，像在上述的实施例中那样，当脚蹬作用脚踏力时，转动盘242被转动而弹簧240被推动以便运动末级皮带轮229、盘状壳体205和后车轮3。只有当脚踏力的转矩在行驶中作用时，弹簧240才适合于根据转矩的大小而收缩。

标号253代表一个布置在弹簧240的中部并用实心钢板制成的操作体。操作体253随着弹簧240的延伸和压缩而同步运动。操作体253还在改变布置在弹簧240侧的可变电阻器的电阻方向运动。尽管在本实施例中操作体用钢板或类似的材料制成，但只要操作体随弹簧240的运动操作可变电阻器254，可以使用像一条树脂或类似的一切东西。

在此实施例中，像在上述的实施例中那样，由于在行驶时转矩探测部分249在转动侧壳体206中转动，所以转子251和滑环252的组合、旋转变压器等适合于传输探测到的信号。

如上所述，由于弹簧240布置在脚蹬11与后车轮3之间以便利用脚蹬11的脚踏力通过弹簧240来转动后车轮3并且探测弹簧240的延伸和压缩的转矩探测部分249布置在盘状壳体205内，所以该简单的结构能精确地探测人力产生的转矩并能根据该转矩准确地驱动电动机208以便支持人力驱动力。

如已经描述的那样，在第一发明中，由于转矩探测部分布置在盘状壳体内，所以紧凑的结构能得以实现，并且能考虑到像转动侧壳 体之类的人力运动件的全部重量而探测转矩，能精确地探测人力转矩的微小变化，所以能细微地改变电动机的驱动以便准确地支持驱动。

由于盘状壳体在其中还具有控制部分，所以能以较低的损失传输来自转矩探测部分的信号，并因而能根据人力细微作用产生的转矩大小细微地改变电动机的驱动以便准确地支持驱动力。

由于转矩探测部分探测转动轴的应变，所以能节省空间，并且由于在承载转动部分全部重量的部位探测转矩，所以能精确地探测转矩以便准确地支持驱动力。

而且，由于在转动侧壳体与固定侧壳体之间的连接部分处探测转矩并且转矩探测部分布置到转动侧壳体上，所以能精确地探测转矩以便准确地受到电驱动部分的支持。此外，由于探测转矩的转矩探测部分布置在由人力驱动部分转动的一侧，所以能精确地探测人力转矩。

另外，由于飞轮布置在人力驱动部分与转动轴之间，且轴承布置在车轮的车轴与转动轴之间，所以只有当人力驱动部分在正常方向转动时才探测转矩以操作电驱动部分，借此仅在向前行驶时才能进行准确的支持。

此外，由于转矩探测部分安装到转动侧壳体上以便精确地探测转矩并且使用旋转变压器把转矩信号从转动侧壳体传输到固定侧壳体的控制部分上，所以转动壳体探测到的信号能传输到固定侧壳体 上。

在根据第二发明的电动自行车中，其结构做得紧凑，能考虑到作用到转动侧壳体上的全部重量而探测转矩并能精确地探测人力产生转矩的细微变化。而且，由于利用在车轴方向的运动来探测转矩，所以位移量可以设置得较大并因而能准确和精细地探测转矩以便在准确的控制下支持人力。

而且，在根据第二发明的电动自行车中，由于能利用简单的结构把人力产生的转矩变化精确地转变成在车轴方向的运动，所以故障几乎不发生。

在根据第二发明的电动自行车中，能获得优异的效果，即能准确和精细地探测在车轴方向所转变的运动量等。

在根据第三发明的电动自行车中，由于转矩探测部分布置在盘状壳体内，通过布置在脚蹬与车轮之间的弹性体利用其延伸和压缩探测人力驱动部分的转矩以便受到电驱动部分的支持，所以其结构做得紧凑，能考虑到人力运动部分的全部重量而探测转矩。此外，由于利用弹性体探测转矩的大小，所以能探测较大的位移，能精确地探测人力产生转矩的细微变化，因而能细微地改变电动机的驱动以便准确地支持驱动力。

由于利用电位器值的变化来探测弹性体的延伸和压缩位移，所以能实现结构简单、控制容易。

而且，由于电位器适合于利用其上的小齿轮与形成在转动盘处 的齿轮部分的联动来操作，所以能精确地探测转矩。

另外，由于操作体布置在弹性体延伸和压缩的中部并且可变电阻与操作体的运动联动，所以能直接探测弹性体的延伸和压缩以便以很小的误差和良好的响应受电动机的支持。

尽管上文描述了本发明的几个实施例，当然本发明不仅仅限于上文，并且在本发明中可以进行各种变更和改进而不脱离其精神和范围。