專利名稱：自行車用發(fā)電輪轂、自行車用變速系統(tǒng)、自行車用撥鏈器及自行車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及設(shè)置在自行車的車輪中央部上的自行車用發(fā)電輪轂、安裝在自行車用車架的后部上的自行車用變速系統(tǒng)、安裝在自行車用車架上的電氣驅(qū)動(dòng)的自行車用撥鏈器、以及自行車。
背景技術(shù)：
在有的自行車上安裝有撥鏈器和內(nèi)置變速輪轂等變速裝置。在這樣的變速裝置中，以往已公知有由電動(dòng)驅(qū)動(dòng)的裝置。在現(xiàn)有的包含由電動(dòng)驅(qū)動(dòng)的變速裝置的變速系統(tǒng)中，例如對(duì)應(yīng)車速而被電動(dòng)驅(qū)動(dòng)的變速裝置進(jìn)行自動(dòng)變速控制，或利用變速操作部的操作進(jìn)行變速控制(例如參照特許文獻(xiàn)1)。
具體地，在自行車的車把上安裝變速操作部，在車架上安裝變速控制部并且將發(fā)電輪轂作為電源使用。在前述現(xiàn)有技術(shù)中，公開(kāi)了設(shè)置有電動(dòng)驅(qū)動(dòng)變速裝置的馬達(dá)組件、且利用變速纜線連接馬達(dá)組件與變速裝置的變速系統(tǒng)，和利用電氣配線連接電動(dòng)變速裝置與控制裝置的變速系統(tǒng)。
在現(xiàn)有的變速系統(tǒng)中，利用配線連接變速操作部與變速控制部，并且利用配線連接變速控制部與電動(dòng)變速裝置或馬達(dá)組件。又，在對(duì)應(yīng)車速自動(dòng)變速的情況下，在前述現(xiàn)有的變速系統(tǒng)中，通過(guò)來(lái)自設(shè)置于輪轂內(nèi)的發(fā)電機(jī)的信號(hào)獲得車速信號(hào)。但是，在用通常的電池等作為電源時(shí)，還需要利用配線連接速度傳感器與變速控制裝置。
特許文獻(xiàn)1特開(kāi)2003-011879號(hào)公報(bào)。
在前述現(xiàn)有的變速系統(tǒng)中，必須將變速操作部、變速控制裝置和變速裝置分別安裝在自行車的車架上之后再對(duì)這些部分進(jìn)行電氣配線作業(yè)或變速纜線的配線作業(yè)。因此，除通常的自行車的組裝作業(yè)外還必須進(jìn)行變速系統(tǒng)的裝置的安裝作業(yè)和配線作業(yè)，導(dǎo)致自行車的制造工時(shí)大幅增加，制造成本大幅增加。并且由于變速系統(tǒng)的安裝而使外觀變化較大，影響自行車的美觀。
另一方面，在前述現(xiàn)有的變速系統(tǒng)中，利用輪轂內(nèi)設(shè)置的發(fā)電機(jī)作為電源。但是，發(fā)電機(jī)的電力在車輪不旋轉(zhuǎn)時(shí)就不會(huì)產(chǎn)生，所以這樣電力供給不穩(wěn)定，不能用作變速控制裝置等自行車用電氣安裝件的電源。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的課題在于提供可降低自行車的制造成本且不易損害自行車的外觀的自行車、自行車用變速系統(tǒng)及自行車用撥鏈器。
本發(fā)明的另一課題在于提供可與行進(jìn)狀態(tài)無(wú)關(guān)地穩(wěn)定利用所產(chǎn)生的電力的自行車用發(fā)電輪轂。
技術(shù)方案1的自行車用發(fā)電輪轂，是設(shè)置在自行車的車輪中央部上的輪轂，備有輪轂軸、配置在輪轂軸外周的輪轂體、軸承、發(fā)電部、充電部、電力輸出部。軸承是用于支承輪轂體使其相對(duì)于輪轂軸旋轉(zhuǎn)自如的部件。發(fā)電部是通過(guò)車輪的旋轉(zhuǎn)而發(fā)電的部件。充電部是蓄積由發(fā)電部產(chǎn)生的電力的部件。電力輸出部是可將蓄積在充電部中的電力向外部輸出的部件。
根據(jù)該自行車用發(fā)電輪轂，當(dāng)車輪旋轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)電部產(chǎn)生電力，其產(chǎn)生的電力蓄積在充電部中，蓄積的電力向外部輸出。在此，設(shè)為在輪轂上設(shè)置充電部，而輸出充電部中蓄積的電力，所以即使自行車停止也可向電氣安裝件輸出電力。因此，可與行進(jìn)狀態(tài)無(wú)關(guān)地穩(wěn)定利用所產(chǎn)生的電力。
技術(shù)方案2的自行車用發(fā)電輪轂，是在技術(shù)方案1所述的輪轂中發(fā)電部通過(guò)車輪的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生交流電力，充電部具有將由發(fā)電部產(chǎn)生的交流轉(zhuǎn)換成直流的整流電路、和蓄積整流后的直流電力的蓄電元件。這種情況下，交流電力轉(zhuǎn)換為直流后蓄積在蓄電元件中，所以從電力輸出部向外部輸出直流電力。因此，可直接將發(fā)電輪轂作為變速控制裝置等通常在直流下動(dòng)作的電氣裝置的電源。
技術(shù)方案3的自行車用發(fā)電輪轂，是在技術(shù)方案2所述的輪轂中充電部具有安裝在輪轂體上并可被輪轂軸貫通的墊圈形狀的電路基板，整流電路及蓄電元件搭載在電路基板上。這種情況下，可利用輪轂內(nèi)的圓形的空間配置電路基板，所以可將充電部緊湊地配置在輪轂內(nèi)。
技術(shù)方案4的自行車用發(fā)電輪轂，是在技術(shù)方案2或3所述的輪轂中蓄電元件是雙電層電容器。這種情況下，通過(guò)使用容量比較大且耐久性高的雙電層電容器作為蓄電元件，從而可驅(qū)動(dòng)使用電量大的馬達(dá)等驅(qū)動(dòng)體，并且即使反復(fù)充放電蓄電元件也不易劣化。
技術(shù)方案5的自行車用發(fā)電輪轂，是在技術(shù)方案1～4任何一項(xiàng)所述的輪轂中還備有根據(jù)由發(fā)電部產(chǎn)生的電力而生成速度檢測(cè)用的信號(hào)的速度信號(hào)生成部。這種情況下，通過(guò)根據(jù)頻率對(duì)應(yīng)速度變化的電力生成速度檢測(cè)用的信號(hào)，從而不使用速度檢測(cè)用的傳感器即可檢測(cè)自行車的行進(jìn)速度。因此，可不設(shè)置速度傳感器，而將該信號(hào)用于變速裝置的自動(dòng)變速控制和懸架的控制，或用于速度顯示和距離顯示。
技術(shù)方案6的自行車用發(fā)電輪轂，是在技術(shù)方案5所述的輪轂中還備有將蓄積在蓄電元件中的電力與由速度信號(hào)生成部生成的速度檢測(cè)用的信號(hào)疊加起來(lái)的信號(hào)疊加部，電力輸出部輸出疊加了速度檢測(cè)用的信號(hào)的電力。這種情況下，可利用1根輸出線輸出速度檢測(cè)用信號(hào)和電力，所以可削減配線根數(shù)并且也可減少配線時(shí)間。
技術(shù)方案7的自行車用發(fā)電輪轂，是在技術(shù)方案1～6任何一項(xiàng)所述的輪轂中，發(fā)電部具有設(shè)置在輪轂體的內(nèi)周面上的永久磁鐵、配置在永久磁鐵的內(nèi)周側(cè)且固定在輪轂軸上的內(nèi)側(cè)固定組件。這種情況下，可收納在發(fā)電部的輪轂內(nèi)，所以與配置在發(fā)電部的輪轂體外的結(jié)構(gòu)相比發(fā)電輪轂變得緊湊。
技術(shù)方案8的自行車用發(fā)電輪轂，是在技術(shù)方案7所述的輪轂中，內(nèi)側(cè)固定組件備有環(huán)狀的線圈，配置在永久磁鐵的內(nèi)周側(cè)；磁軛，具有設(shè)置在線圈的軸向一側(cè)的分別由多片板狀疊層片構(gòu)成的多組第1疊層磁軛、和設(shè)置在線圈的軸向另一側(cè)的分別由多片板狀疊層片構(gòu)成的多組第2疊層磁軛，且以圍繞線圈的周圍的方式配置；多片板狀疊層片的每一片具有從軸向一側(cè)或另一側(cè)向相反側(cè)延伸且配置在永久磁鐵與線圈之間的磁軛外周部、和與磁軛外周部磁性地結(jié)合且配置在線圈內(nèi)周的軸向一側(cè)或另一側(cè)的磁軛內(nèi)周部；多組第1及第2疊層磁軛設(shè)置成，各自的磁軛內(nèi)周部沿軸向?qū)χ?，且磁軛外周部交替地位于圓周方向上。
這種情況下，永久磁鐵與磁軛外周部對(duì)置，通過(guò)使它們相對(duì)地旋轉(zhuǎn)，從而在磁軛內(nèi)周部產(chǎn)生交變磁通。這樣在線圈內(nèi)流過(guò)電流而發(fā)電。具體地，交替變換成第1疊層磁軛的磁軛外周部成為N極而第2疊層磁軛的磁軛外周部成為S極的狀態(tài)、與第1疊層磁軛的磁軛外周部成為S極而第2疊層磁軛的磁軛外周部成為N極的狀態(tài)而產(chǎn)生交變磁通。在該發(fā)電時(shí)除交變磁通外還產(chǎn)生渦電流。
該渦電流會(huì)使發(fā)電效率降低，但在發(fā)電部中，由多片板狀疊層片構(gòu)成磁軛，所以可抑制渦電流的發(fā)生。即在這樣的發(fā)電部中，眾所周知渦電流的產(chǎn)生與磁軛的厚度(板厚)的平方成反比地減少，通過(guò)由板狀疊層片構(gòu)成磁軛而使厚度變薄，可抑制渦電流的發(fā)生。又，在此，使磁軛的圓周部沿軸向?qū)χ玫嘏渲?，所以?疊層磁軛和第2疊層磁軛利用各自的磁軛內(nèi)周部而直接磁連接，從而不需要用于連接兩疊層磁軛的其他的磁性體。并且可充分地加工成磁通通過(guò)兩疊層磁軛間的磁路截面積而可避免磁飽和。因此，可大幅降低磁阻等損失，提高輸出和效率，可降低無(wú)負(fù)荷轉(zhuǎn)矩。
技術(shù)方案9的自行車用發(fā)電輪轂，是在技術(shù)方案1～8任何一項(xiàng)所述的輪轂中還備有僅能夠?qū)嗇烍w傳遞自行車的前進(jìn)方向的旋轉(zhuǎn)的飛輪。這種情況下，安裝有可安裝鏈輪的飛輪，所以可實(shí)現(xiàn)帶發(fā)電功能的后輪轂。因此，能夠以很短的距離對(duì)燈以外的大多配置在離后輪的距離比離前輪短的地方的變速裝置或其控制裝置等電氣安裝件提供電力，可高效地提供電力。又，從后輪轂配置纜線的根數(shù)減少，所以容易通過(guò)從后輪轂向電氣安裝件配線而進(jìn)行電氣安裝件的配線。
技術(shù)方案10的自行車用變速系統(tǒng)，是安裝在自行車用車架的后部上的系統(tǒng)，備有電動(dòng)變速裝置、后輪轂、充電部、變速控制部。電動(dòng)變速裝置是安裝在車架的后部上的被電氣驅(qū)動(dòng)的變速裝置。后輪轂是具有通過(guò)車輪的旋轉(zhuǎn)而發(fā)電的發(fā)電部并安裝在車架的后部上的輪轂。充電部設(shè)置在后輪轂及電動(dòng)變速裝置的某一個(gè)上并蓄積由發(fā)電部產(chǎn)生的電力。變速控制部設(shè)置在后輪轂及電動(dòng)變速裝置的某一個(gè)上并利用蓄積在充電部中的電力來(lái)對(duì)電動(dòng)變速裝置進(jìn)行變速控制。
在該變速系統(tǒng)中，當(dāng)自行車行進(jìn)時(shí)安裝在車架后部上的后輪轂內(nèi)的發(fā)電部產(chǎn)生的電力蓄積到充電部，利用該電力來(lái)通過(guò)變速控制部變速控制安裝在車架后部的電動(dòng)變速裝置。在此，在后輪轂上設(shè)置發(fā)電部并且在后輪轂及電動(dòng)變速裝置的某一個(gè)上設(shè)置充電部及變速控制部，所以只要將后輪轂及電動(dòng)變速裝置安裝在自行車上，并利用配線連接它們即可使變速系統(tǒng)動(dòng)作。在此，是不在自行車上安裝后輪轂及電動(dòng)變速裝置以外的多余的部件且不必進(jìn)行電源的更換的變速系統(tǒng)動(dòng)作，所以可減少自行車的組裝工時(shí)和配線工時(shí)，并且外觀的變化小。因此，即使將該變速系統(tǒng)安裝在自行車上，也可降低自行車的制造成本，且不損害自行車的外觀。
技術(shù)方案11的自行車用變速系統(tǒng)，是在技術(shù)方案10所述的系統(tǒng)中還備有設(shè)置在后輪轂及電動(dòng)變速裝置的某一個(gè)上并根據(jù)由發(fā)電部產(chǎn)生的電力而生成速度檢測(cè)用的信號(hào)的速度信號(hào)生成部。這種情況下，通過(guò)根據(jù)頻率對(duì)應(yīng)速度變化的電力而生成速度檢測(cè)用信號(hào)，從而不另外使用速度檢測(cè)用傳感器即可檢測(cè)自行車的行進(jìn)速度。因此，不設(shè)置速度傳感器，即可進(jìn)行電動(dòng)變速裝置的自動(dòng)變速控制。
技術(shù)方案12的自行車用變速系統(tǒng)，是在技術(shù)方案11所述的變速系統(tǒng)中速度信號(hào)生成部設(shè)置在后輪轂上。這種情況下，速度信號(hào)在后輪轂內(nèi)生成，所以容易實(shí)現(xiàn)利用速度信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)變速的自行車用變速系統(tǒng)。
技術(shù)方案13的自行車用變速系統(tǒng)，是在技術(shù)方案10～12任何一項(xiàng)所述的裝置中電動(dòng)變速裝置是具有以下部分的電動(dòng)后撥鏈器，即、安裝在車架上的基體部件、相對(duì)于基體部件移動(dòng)的可動(dòng)部件、可移動(dòng)地連結(jié)基體部件與可動(dòng)部件的連桿機(jī)構(gòu)、擺動(dòng)自如地安裝在可動(dòng)部件上并具有安裝在基端上的導(dǎo)向輪和安裝在前端上的張緊輪的鏈條導(dǎo)向件、驅(qū)動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)部。這種情況下，后撥鏈器，因?yàn)榕c內(nèi)置變速輪轂相比后輪轂內(nèi)的空間有富余，所以容易在后輪轂內(nèi)設(shè)置充電部等系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的一部分。
技術(shù)方案14的自行車用變速系統(tǒng)，是在技術(shù)方案13所述的系統(tǒng)中還備有檢測(cè)導(dǎo)向輪及張緊輪的某一個(gè)的旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)傳感器。這種情況下，2個(gè)輪與自行車的曲柄的旋轉(zhuǎn)聯(lián)動(dòng)地旋轉(zhuǎn)，所以，可利用旋轉(zhuǎn)傳感器檢測(cè)曲柄的旋轉(zhuǎn)。因此，可以可靠地對(duì)如果不旋轉(zhuǎn)曲柄而使鏈條移動(dòng)則不能變速的撥鏈器進(jìn)行變速控制。
技術(shù)方案15的自行車用變速系統(tǒng)，是在技術(shù)方案10～14任何一項(xiàng)所述的系統(tǒng)中變速控制部設(shè)置在電動(dòng)變速裝置上。這種情況下，在控制對(duì)象的裝置上設(shè)置變速控制部，所以可減少配線，進(jìn)而可降低制造成本。
技術(shù)方案16的自行車用變速系統(tǒng)，是在技術(shù)方案10～15任何一項(xiàng)所述的系統(tǒng)中充電部設(shè)置在后輪轂上。這種情況下，可使生成電力的發(fā)電部與充電部接近，所以可減少電力損失、有效地充電。
技術(shù)方案17的自行車用變速系統(tǒng)，是在技術(shù)方案11～16任何一項(xiàng)所述的裝置中變速控制部利用由速度信號(hào)生成部生成的速度檢測(cè)用的信號(hào)對(duì)電動(dòng)變速裝置進(jìn)行自動(dòng)變速控制。這種情況下，可低成本地實(shí)現(xiàn)不更換電源而對(duì)應(yīng)速度進(jìn)行換高檔或換低檔的自動(dòng)變速控制。
技術(shù)方案18的自行車用撥鏈器，是安裝在自行車用車架上的被電氣驅(qū)動(dòng)的撥鏈器，備有基體部件、可動(dòng)部件、連桿機(jī)構(gòu)、鏈條導(dǎo)向件、電動(dòng)驅(qū)動(dòng)部和變速控制部?；w部件是安裝在車架上的部件。可動(dòng)部件是相對(duì)于基體部件移動(dòng)的部件。連桿機(jī)構(gòu)是可移動(dòng)地連結(jié)基體部件與可動(dòng)部件的機(jī)構(gòu)。鏈條導(dǎo)向件是擺動(dòng)自如地安裝在可動(dòng)部件上的部件。電動(dòng)驅(qū)動(dòng)部驅(qū)動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)。變速控制部對(duì)電動(dòng)驅(qū)動(dòng)部進(jìn)行變速控制。
在該撥鏈器中，除電動(dòng)驅(qū)動(dòng)部外還設(shè)置有變速控制部，所以不必另外設(shè)置變速控制部和電動(dòng)驅(qū)動(dòng)部，只要連接電源和速度信號(hào)的信號(hào)線就可控制撥鏈器。因此，自行車的外觀與安裝通常的撥鏈器的相比沒(méi)有變化。又，不需要安裝變速控制部和變速驅(qū)動(dòng)部的作業(yè)及其配線作業(yè)，可簡(jiǎn)化自行車的制造工時(shí)。所以，可抑制自行車的制造成本。因此即使將該撥鏈器安裝在自行車上，也可抑制自行車的制造成本，并且不易損害自行車的外觀。
技術(shù)方案19的自行車用撥鏈器，是在技術(shù)方案18所述的撥鏈器中鏈條導(dǎo)向件具有擺動(dòng)自如地安裝在可動(dòng)部件上的板部件、旋轉(zhuǎn)自如地安裝在板部件的基端上的導(dǎo)向輪、旋轉(zhuǎn)自如地安裝在板部件的前端上的張緊輪，撥鏈器還備有檢測(cè)導(dǎo)向輪及張緊輪的某一個(gè)的旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)傳感器。這種情況下，2個(gè)輪與自行車的曲柄的旋轉(zhuǎn)聯(lián)動(dòng)地旋轉(zhuǎn)，所以，可利用旋轉(zhuǎn)傳感器檢測(cè)曲柄的旋轉(zhuǎn)。因此，通過(guò)在檢測(cè)到曲柄的旋轉(zhuǎn)時(shí)進(jìn)行變速控制，可以可靠地對(duì)如果不旋轉(zhuǎn)曲柄而使鏈條移動(dòng)則不能變速的撥鏈器進(jìn)行變速控制。
技術(shù)方案20的自行車，具有車架、前輪、后輪、電動(dòng)變速裝置、充電部、變速控制部。車架具有車把部及前叉。前輪旋轉(zhuǎn)自如地安裝在前叉上。后輪，具有后輪轂及設(shè)置在后輪轂上的發(fā)電部，且旋轉(zhuǎn)自如地安裝在車架后部上。電動(dòng)撥鏈器設(shè)置在車架后部上。充電部設(shè)置在后輪轂及電動(dòng)變速裝置的某一個(gè)上，蓄積由發(fā)電部產(chǎn)生的電力。變速控制部，設(shè)置在后輪轂及電動(dòng)后撥鏈器的某一個(gè)上，且利用充電部蓄積的電力對(duì)電動(dòng)變速裝置進(jìn)行變速控制。
在該自行車中，自行車行進(jìn)時(shí)安裝在車架后部的后輪轂內(nèi)的發(fā)電部產(chǎn)生的電力蓄積在充電部，利用該電力，安裝在車架后部的電動(dòng)變速裝置由變速控制部進(jìn)行變速控制。在此，在后輪轂中設(shè)置發(fā)電部并且在后輪轂及電動(dòng)變速裝置的某一個(gè)上設(shè)置充電部及變速控制部，所以只要將后輪轂及電動(dòng)變速裝置安裝在自行車上，并利用配線連接它們就可使變速系統(tǒng)動(dòng)作。其結(jié)果，為了變速，不在自行車上安裝后輪轂和電動(dòng)變速裝置以外的多余的部件且不需更換電源的變速控制系統(tǒng)動(dòng)作，所以可減少自行車的組裝工時(shí)和配線工時(shí)，并且外觀的變化也少。因此，即使將變速控制系統(tǒng)安裝在自行車上，也可抑制自行車的制造成本，并且不易損害自行車的外觀。
如果采用本發(fā)明的自行車用發(fā)電輪轂，則在輪轂中設(shè)置充電部且輸出充電部蓄積的電力，所以即使自行車停止也可向電氣安裝件輸出電力。因此，可與行進(jìn)狀態(tài)無(wú)關(guān)地穩(wěn)定利用所產(chǎn)生的電力。
如果采用本發(fā)明的另一發(fā)明的自行車用變速系統(tǒng)，則為了變速，不在自行車上安裝后輪轂和電動(dòng)變速裝置以外的多余的部件且不需更換電源的變速控制系統(tǒng)動(dòng)作，所以可減少自行車的組裝工時(shí)和配線工時(shí)，并且外觀的變化也少。因此，即使將變速控制系統(tǒng)安裝在自行車上，也可抑制自行車的制造成本，并且不易損害自行車的外觀。
如果采用本發(fā)明的又一發(fā)明的自行車用撥鏈器，則除電動(dòng)驅(qū)動(dòng)部外還設(shè)置有變速控制部，所以不必另外設(shè)置變速控制部和電動(dòng)驅(qū)動(dòng)部，只要連接電源和速度信號(hào)的信號(hào)線就可控制撥鏈器。因此，自行車的外觀與安裝通常的撥鏈器的相比沒(méi)有變化。又，不需要安裝變速控制部和變速驅(qū)動(dòng)部的作業(yè)及其配線作業(yè)，可簡(jiǎn)化自行車的制造工時(shí)。所以，可抑制自行車的制造成本。因此即使將該撥鏈器安裝在自行車上，也可抑制自行車的制造成本，并且不易損害自行車的外觀。
如果采用本發(fā)明的又一發(fā)明的自行車，則在后輪轂上設(shè)置發(fā)電部并且在后輪轂及電動(dòng)變速裝置的某一個(gè)上設(shè)置充電部及變速控制部，所以只要將后輪轂及電動(dòng)變速裝置安裝在自行車上，并利用配線連接它們就可使變速系統(tǒng)動(dòng)作。其結(jié)果，為了變速，不在自行車上安裝后輪轂和電動(dòng)變速裝置以外的多余的部件且不需更換電源的變速控制系統(tǒng)動(dòng)作，所以可減少自行車的組裝工時(shí)和配線工時(shí)，并且外觀的變化也少。因此，即使將變速控制系統(tǒng)安裝在自行車上，也可抑制自行車的制造成本，并且不易損害自行車的外觀。


圖1是采用了本發(fā)明的一實(shí)施方式的自行車的側(cè)視圖。
圖2是本發(fā)明的一實(shí)施方式的后輪轂的半剖視圖。
圖3是繞線架的截面?zhèn)纫晥D及主視圖。
圖4是圖3的局部放大圖。
圖5是繞線架及磁軛的局部立體圖。
圖6是繞線架及磁軛的主視圖。
圖7是疊層片的側(cè)視圖。
圖8是疊層片的主視圖。
圖9是表示內(nèi)側(cè)固定組件的止轉(zhuǎn)構(gòu)造的剖視圖。
圖10是充電部的主視圖。
圖11是變速系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
圖12是電動(dòng)后撥鏈器的側(cè)視圖。
圖13是其主視圖。
圖14是表示變速控制動(dòng)作的主鏈的處理內(nèi)容的流程圖。
圖15是表示其換高檔處理的內(nèi)容的流程圖。
圖16是表示其換低檔處理的內(nèi)容的流程圖。
具體實(shí)施例方式
在圖1中，采用了本發(fā)明的一實(shí)施方式的自行車101備有以下部分具有避震前叉98的菱形的車架102；固定在避震前叉98上的車把104；由安裝有鏈條95和腳蹬PD的齒輪曲柄96和電動(dòng)后撥鏈器(電動(dòng)變速裝置的一例)97等構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)部105；安裝在避震前叉98及車架后部上、且具有輻條99的前輪及后輪106、107。在后輪107上設(shè)置有輪轂發(fā)電機(jī)(發(fā)電輪轂的一例)1。
在圖2中，本發(fā)明的一實(shí)施方式的后輪轂1，是設(shè)置在自行車的后輪107上的后輪轂，與自行車的后輪107一起安裝在車架102的鏈拉條102a的后端。該后輪轂1具有兩端固定在鏈拉條102a后端部的輪轂軸5、配置在輪轂軸5外周側(cè)的輪轂體6、用于支承輪轂體6使其相對(duì)于輪轂軸5旋轉(zhuǎn)自如的一對(duì)軸承7a、7b、配置在輪轂體6與輪轂軸5之間而利用兩者的相對(duì)旋轉(zhuǎn)發(fā)電的發(fā)電機(jī)構(gòu)8、蓄積由發(fā)電機(jī)構(gòu)8產(chǎn)生的電力的充電部9、設(shè)置在輪轂體6的圖2右側(cè)面的飛輪10、可將充電部9蓄積的電力向外部輸出的電力輸出端子(電力輸出部的一例)11。
輪轂軸5，是例如鉻鉬鋼制的筒狀部件，其兩端利用快速裝拆機(jī)構(gòu)50而可容易拆裝地固定在車架102后端部上?？焖傺b拆機(jī)構(gòu)50是具有凸輪桿51、螺母52、在兩端螺合桿及螺母51、52的連結(jié)軸53的眾所周知的機(jī)構(gòu)。快速裝拆機(jī)構(gòu)50的連結(jié)軸53貫通輪轂軸5的內(nèi)部，并在外周面的3處從左端起依次形成有外螺紋部5a～5c。外螺紋部5a用于安裝軸承7a的推球器(后述)并固定發(fā)電機(jī)構(gòu)8的內(nèi)側(cè)固定組件(后述)。外螺紋部5b用于固定內(nèi)側(cè)固定組件。外螺紋部5c用于安裝軸承7b的推球器(后述)。在輪轂軸5的右端部上不能旋轉(zhuǎn)地安裝有電力輸出端子11。又，在輪轂軸5的外周面上從發(fā)電機(jī)構(gòu)8的安裝部分到圖2右端形成有用于穿過(guò)電力輸出用連接軟線35a、35b的軟線穿過(guò)槽5d。在輪轂軸5的形成有外螺紋部5a的外周面上，隔著軟線穿過(guò)槽5d形成有相互平行的倒角部5e(圖9)。在此，連接軟線35a是用于連接發(fā)電機(jī)構(gòu)8與充電部9的配線，連接軟線35b是用于連接充電部9與電力輸出端子11的配線。
輪轂體6，是例如輕質(zhì)的鋁合金制的部件，具有在圖2右側(cè)面?zhèn)染哂虚_(kāi)口12d的筒狀殼體主體12、以覆蓋殼體主體12的開(kāi)口12d的方式拆裝自如地安裝在殼體主體12上的蓋部件13。在殼體主體12的外周面形成有在軸向上隔有間隔地配置的1對(duì)輪轂凸緣12a、12b。在該輪轂凸緣12a、12b上連結(jié)著輻條99。殼體主體12的開(kāi)口12d具有可組裝發(fā)電機(jī)構(gòu)8的大小，且在此處形成有用于安裝蓋部件13的內(nèi)螺紋部12e。在殼體主體12的左端部上設(shè)置有制動(dòng)器安裝部12c，所述制動(dòng)器安裝部12c可安裝盤式制動(dòng)器55的盤式轉(zhuǎn)子55a。
蓋部件13，一體地形成有在外周上具有螺合在殼體主體12的內(nèi)螺紋部12e上的外螺紋部13d的外筒部13a、隔有間隔地配置在外筒部13a的內(nèi)周側(cè)的內(nèi)筒部13b、連結(jié)兩筒部13a、13b的連結(jié)部13c。在內(nèi)筒部13b的內(nèi)周面上，螺合有用于連結(jié)飛輪10的連結(jié)螺栓44。
軸承7a安裝在殼體主體12與輪轂軸5之間。軸承7a具有設(shè)置在殼體主體12的左端內(nèi)周面上的接球器14a、螺合在輪轂軸5的外螺紋部5a上的推球器14b、在推球器14b與接球器14a之間分別與兩者接觸地滾動(dòng)的滾珠14c。軸承7b配置在飛輪10與輪轂軸5之間。軸承7b具有設(shè)置在飛輪10上的接球器15a、螺合在輪轂軸5的外螺紋部5c上的推球器15b、在推球器15b與接球器15a之間分別與兩者接觸地滾動(dòng)的滾珠15c。在滾珠14c、15c的周圍填充有潤(rùn)滑脂。
發(fā)電機(jī)構(gòu)8具有固定在殼體主體12上的永久磁鐵16、固定在輪轂軸5上的內(nèi)側(cè)固定組件17。
永久磁鐵16，如圖2所示，固定在殼體主體12的內(nèi)表面上，由在圓周方向上等間隔地分割開(kāi)的4塊磁鐵體構(gòu)成。在該永久磁鐵16上，等間隔地交替磁化成N極和S極，分別與后述的磁軛外周部對(duì)置。
內(nèi)側(cè)固定組件17具有環(huán)狀線圈20、圍繞線圈20周圍地設(shè)置的磁軛21。而且，線圈20及磁軛21被螺合在輪轂軸5外周上形成的外螺紋部5a、5b上的1對(duì)螺母22a、22b夾著固定在輪轂軸5上，且在軸向上定位成與永久磁鐵16對(duì)置的位置關(guān)系。
線圈20卷繞在圖3所示的繞線架25上。繞線架25如圖3及作為圖3的局部放大圖的圖4所示那樣(圖3、圖4都表示磁軛取下的情況)，具有在外周卷繞有線圈20的筒狀的軀干部26、形成在軀干部26的軸向兩端部上的第1凸緣27及第2凸緣28。在第1及第2凸緣27、28上，在軸向外側(cè)的側(cè)面上形成有多條大致放射狀地延伸的槽27a、28a。這些槽27a、28a形成為在外周側(cè)，從軸向觀察時(shí)相互錯(cuò)開(kāi)，即第2凸緣28的槽28a位于第1凸緣27的相鄰的2個(gè)槽27a之間，且在徑向的大致中間部，從軸向觀察時(shí)兩槽27a、28a局部重疊，進(jìn)而，在內(nèi)周側(cè)，從軸向觀察時(shí)兩槽27a、28a大致全部重疊。而且，各槽27a、28a的外周側(cè)的一部分被切除而形成切口部27b、28b。又，在各凸緣27、28的外周面上，在沒(méi)有形成槽27a、28a的部分上，如圖4及作為圖4的局部立體圖的圖5所示，從軸向內(nèi)側(cè)向外側(cè)形成有規(guī)定長(zhǎng)度的多個(gè)凹部27c、28c。另外，在圖5中，為了方便說(shuō)明，去掉一部分磁軛。
圖6所示為安裝在繞線架25上的磁軛21，圖7及圖8僅取出磁軛21表示。該磁軛21如圖5及圖6所示，具有以嵌入在繞線架25的第1凸緣27的槽27a內(nèi)的方式安裝的多組第1疊層磁軛30、同樣地以嵌入在繞線架25的第2凸緣28的槽28a內(nèi)的方式安裝的多組第2疊層磁軛31。
各疊層磁軛30、31，通過(guò)層疊多片圖7及圖8所示那樣的板狀疊層片32而構(gòu)成。各疊層片32由在表面上形成有氧化覆膜的硅鋼板(更詳細(xì)地說(shuō)是無(wú)方向性鋼板)形成。各疊層片32的基本形狀相同，具有磁芯外周部32a、磁芯內(nèi)周部32b、連結(jié)部32c。磁芯外周部32a從連結(jié)部32c的一側(cè)的端部沿輪轂軸5的軸向(圖7中的O-O方向)延伸設(shè)置，是越靠前端越細(xì)的形狀。又，磁芯內(nèi)周部32b從連結(jié)部32c的另一側(cè)的端部同樣沿軸向延伸設(shè)置。而且，這些疊層片32，如圖8所示形成為，從軸向觀察時(shí)，磁軛外周部32a與磁軛內(nèi)周部32b位于不同的放射線上。
又，各疊層片32使用的是厚度為0.25～1mm的片，0.5mm的疊層片無(wú)論從成本上還是從性能上來(lái)說(shuō)利用價(jià)值都較高。各疊層片32的長(zhǎng)度不同。即，各疊層磁軛30、31通過(guò)層疊8片疊層片32而構(gòu)成，但在各疊層磁軛30、31中，如圖8所示形成為，最外側(cè)的1對(duì)疊層片321、328的內(nèi)周側(cè)的長(zhǎng)度最短，其內(nèi)側(cè)的1對(duì)疊層片322、327次短，其更內(nèi)側(cè)的1對(duì)疊層片323、326第三短，最內(nèi)側(cè)的1對(duì)疊層片324、325最長(zhǎng)。通過(guò)設(shè)定成這樣的長(zhǎng)度，可作成為下述效果良好的結(jié)構(gòu)在圓周方向上鄰接的疊層磁軛的內(nèi)周部相互不接觸，且可使磁路的截面積最寬。
并且，從圖5可看出，構(gòu)成各疊層磁軛30、31的疊層片32中，位于圓周方向的兩外側(cè)的疊層片321、328形成為，磁芯外周部32a的長(zhǎng)度與其他的疊層片相比大致短1/2左右。這是為了防止在圓周方向上鄰接的疊層片321、328彼此接近，抑制在兩者之間磁通泄露的情況。又，各疊層磁軛30、31比兩凸緣27、28更向輪轂軸向外側(cè)突出。
又，從圖7可知，各疊層片32的連接磁芯外周部32a與連結(jié)部32c的部分的外側(cè)(圖7中的P部分)不是圓弧形狀，而是形成為尖角形狀。因此，在該部分，與永久磁鐵16的距離也變近，與現(xiàn)有的板金沖壓形成的磁軛相比磁通量增加。
另外，以上那樣的各疊層片32可通用于第1疊層磁軛30及第2疊層磁軛31。
這樣的各疊層片32層疊并嵌入在繞線架25的各凸緣27、28上形成的槽27a、28a內(nèi)。又，各疊層片32的磁軛外周部32a的前端部嵌入在繞線架25的對(duì)置側(cè)的凸緣27、28上形成的凹部27c、28c上而得到保持。
利用這樣的磁軛21，如圖2所示，第1及第2疊層磁軛30、31的磁軛內(nèi)周部32b位于線圈20的內(nèi)周側(cè)，磁軛外周部32a位于線圈20與永久磁鐵16之間。又，從圖5及圖2可知，第1疊層磁軛30和第2疊層磁軛31的磁軛內(nèi)周部32b相互直接接觸。因此，不需要用于連接第1疊層磁軛30與第2疊層磁軛31的其他由磁性材料構(gòu)成的部件，可將阻抗抑制到很小。
另外，如圖2所示，在用于固定線圈20及磁軛21的螺母22a、22b的磁軛21側(cè)安裝有墊圈23a、23b。其中，墊圈23b，如圖9所示，具有大致長(zhǎng)圓形的卡止孔23c，不能旋轉(zhuǎn)地卡止在輪轂軸5上，所述卡止孔23c具有卡合在輪轂軸5的倒角部5e上的相互平行的面。又，在墊圈23b上，利用壓制加工朝向第1凸緣27突出地形成有卡止在第1疊層磁軛30的突出部分上的突起部23d。并且，在墊圈23b上，從與卡止孔23c的軟線穿過(guò)槽5d對(duì)置的位置向徑向外側(cè)切口而形成用于穿過(guò)從線圈20導(dǎo)出的連接軟線35a的狹縫23e。
這樣墊圈23b可使內(nèi)側(cè)固定組件17不能相對(duì)于輪轂軸5旋轉(zhuǎn)，所以可將從該線圈20取出的連接軟線35a可靠地導(dǎo)向軟線穿過(guò)槽5d。該連接軟線35a連接在充電部9上。
充電部9，如圖2所示，與發(fā)電機(jī)構(gòu)8一起固定在輪轂軸5上。具體地，充電部9如圖2及圖10所示，具有墊圈狀的電路基板60，電路基板60在墊圈23b與螺母22b之間經(jīng)由絕緣墊圈56而不能旋轉(zhuǎn)地安裝在輪轂軸5上。
在電路基板60上，如圖10及圖11所示，搭載著例如3個(gè)由雙電層電容器61a構(gòu)成的蓄電元件61、和包含例如半波整流電路的充電控制電路62。又，在電路基板60上，搭載著例如使用了齊納二極管的波形成形電路(速度信號(hào)生成部的一例)63、連結(jié)在蓄電元件61及波形成形電路63上的速度疊加電路64。
充電控制電路62，是用于將發(fā)電機(jī)構(gòu)8所產(chǎn)生的交流電力整流而轉(zhuǎn)換成直流、對(duì)蓄電元件61充電的電路。波形成形電路63是根據(jù)由發(fā)電機(jī)構(gòu)8產(chǎn)生的電力生成與發(fā)電頻率對(duì)應(yīng)的脈沖信號(hào)的電路。該脈沖信號(hào)的脈沖寬度短到不會(huì)復(fù)位微型計(jì)算機(jī)的程度?？筛鶕?jù)該脈沖信號(hào)的周期和車輪直徑檢測(cè)速度或行進(jìn)距離。速度疊加電路64，是利用波形成形電路63輸出的脈沖信號(hào)通斷蓄電元件61的輸出、在直流電力上疊加速度信號(hào)的電路。這樣，可以經(jīng)由將電力向外部輸出的連接軟線35b而向外部輸出速度信號(hào)。在電路基板60上，安裝有用于連接被連接在發(fā)電機(jī)構(gòu)8上的連接軟線35b及連接在電力輸出端子11上的連接軟線35b的陽(yáng)連接器66。在各連接軟線35a、35b上，設(shè)置有電氣地拆裝自如地連接在陽(yáng)連接器66上的陰連接器67。
飛輪10，如圖2所示，具有不能旋轉(zhuǎn)地連結(jié)在輪轂體6的蓋部件13的內(nèi)周側(cè)側(cè)面上的基體部41、旋轉(zhuǎn)自如地安裝在基體部41上的齒輪安裝部42、配置在基體部41與齒輪安裝部42之間的單向離合器43。
如前述那樣，基體部41通過(guò)擰入到內(nèi)筒部13b的內(nèi)周面上的筒狀的連結(jié)螺栓44而與內(nèi)筒部13b連結(jié)。連結(jié)螺栓44用頭部卡止基體部41。又，內(nèi)筒部13b與基體部41在連結(jié)螺栓44的外周側(cè)通過(guò)配置在兩者間的連結(jié)部件45而不能旋轉(zhuǎn)地連結(jié)。在連結(jié)部件45的外周面上形成有細(xì)齒，連結(jié)部件45被壓入到內(nèi)筒部13b上形成的細(xì)齒上。該壓入的連結(jié)部件45的細(xì)齒嚙合在基體部41的一端內(nèi)周面上形成的細(xì)齒上。這樣內(nèi)筒部13b與基體部41不能旋轉(zhuǎn)地牢固連結(jié)在一起。
基體部41是筒狀部件，在其上擰入有軸承7b的接球器15a。接球器15a兼用作支承齒輪安裝部42的軸承的推球器。
又，在基體部41上，起伏自如地安裝有構(gòu)成單向離合器43的爪部件43a。單向離合器43是用于只將安裝在齒輪安裝部42上的多級(jí)齒輪54(即腳蹬)的前進(jìn)方向的旋轉(zhuǎn)傳遞給基體部41，并且不將后輪107的前進(jìn)方向的旋轉(zhuǎn)傳遞給多級(jí)齒輪54的離合器。爪部件43a被彈簧部件43b向立起的方向施力。爪部件43a，當(dāng)齒輪安裝部42向前進(jìn)方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，嚙合在齒輪安裝部42的內(nèi)周面上形成的棘齒43c上而從齒輪安裝部42向基體部41傳遞旋轉(zhuǎn)。齒輪安裝部42是筒狀的部件，并在外周上拆裝自如且不能旋轉(zhuǎn)地安裝多級(jí)齒輪54。
電力輸出端子11不能旋轉(zhuǎn)地安裝在輪轂軸5上。在本實(shí)施方式中，用于將穿過(guò)軟線配線槽5d配線的連接軟線35b電氣地用在電動(dòng)后撥鏈器97上。從電力輸出端子11輸出疊加有速度信號(hào)的直流電力。
下面說(shuō)明后輪轂1的動(dòng)作。
當(dāng)?shù)盘ぷ孕熊嚨哪_蹬PD時(shí)，齒輪曲柄96的旋轉(zhuǎn)通過(guò)鏈條95傳遞給多級(jí)齒輪54，齒輪安裝部42旋轉(zhuǎn)。該旋轉(zhuǎn)經(jīng)由單向離合器43傳遞給基體部41，輪轂體6旋轉(zhuǎn)，后輪107向前進(jìn)方向旋轉(zhuǎn)。行進(jìn)中當(dāng)停止蹬踏腳蹬時(shí)，單向離合器43斷開(kāi)而即使后輪107旋轉(zhuǎn)其旋轉(zhuǎn)也不會(huì)傳遞給齒輪安裝部42，齒輪曲柄96不旋轉(zhuǎn)。但是，輪轂軸5與輪轂體6相對(duì)旋轉(zhuǎn)。
當(dāng)后輪107即輪轂體6相對(duì)于輪轂軸5旋轉(zhuǎn)時(shí)，永久磁鐵16相對(duì)于固定在輪轂軸5上的內(nèi)側(cè)固定組件17旋轉(zhuǎn)。這樣，永久磁鐵16在線圈20及磁軛21的磁軛外周部32a的外周側(cè)旋轉(zhuǎn)。
在此，第1疊層磁軛30的磁軛外周部32a和第2疊層磁軛31的磁軛外周部32a，在一方從永久磁鐵16接受N極的磁通供給時(shí)另一方接受S極的磁通供給，在一方從永久磁鐵16接受S極的磁通供給時(shí)另一方接受N極的磁通供給。即，通過(guò)使永久磁鐵16在第1及第2疊層磁軛30、31的磁軛外周部32a的外周側(cè)旋轉(zhuǎn)，反復(fù)出現(xiàn)第1疊層磁軛30為N極而第2疊層磁軛31為S極的第1狀態(tài)及第1疊層磁軛30為S極而第2疊層磁軛31為N極的第2狀態(tài)，在磁連結(jié)兩者30、31的兩疊層磁軛30、31的磁軛內(nèi)周部32b上產(chǎn)生交變磁通。利用在該線圈20的內(nèi)側(cè)產(chǎn)生的交變磁通在線圈20上產(chǎn)生電流而發(fā)電。
在本實(shí)施方式的后輪轂1中，通過(guò)層疊板狀的疊層片32而構(gòu)成磁軛21，所以與以往的通過(guò)板金沖壓成形而構(gòu)成的情況相比，可抑制渦電流的發(fā)生。
又，如本實(shí)施方式那樣，在凸極式構(gòu)造中，如果只簡(jiǎn)單地將磁軛部分置換為層疊構(gòu)造，就需要另外的磁性材料來(lái)將對(duì)置的磁軛彼此連接起來(lái)，因此磁阻增大而效率下降。但是，在本實(shí)施方式中，著力于磁軛的形狀，使對(duì)置的第1及第2疊層磁軛的內(nèi)周側(cè)部分可相互直接連接，所以不需要另外的部件連接第1及第2疊層磁軛，并且可確保磁通通過(guò)所需的足夠的截面積。因此，可將磁阻減少到非常小，可提高效率。
發(fā)電所得的電力被輸出到充電部9，由充電部9的充電控制電路62整流而變換成直流電力并蓄積在蓄電元件61內(nèi)。又，由波形成形電路63生成周期與自行車的速度對(duì)應(yīng)的脈沖信號(hào)，利用該脈沖信號(hào)通斷來(lái)自蓄電元件61的直流電力，疊加了速度信號(hào)的直流電力經(jīng)由連接軟線35a從電力輸出端子11輸出。在此，后輪轂1設(shè)置在后輪107上，所以能夠以短距離對(duì)燈以外的、離后輪的距離短的電氣安裝件供給電力，從而可高效供給電力。又，從后輪107的后輪轂1出來(lái)的纜線的配索根數(shù)少，所以通過(guò)從后輪107的后輪轂1向電氣安裝件配線而可容易地進(jìn)行電氣安裝件的配線。又，設(shè)為在后輪轂1上設(shè)置充電部9而輸出蓄積在其中的電力，所以即使自行車101停止也可將電力輸出到電動(dòng)后撥鏈器97等電氣安裝件上。因此，可與行進(jìn)狀態(tài)無(wú)關(guān)地穩(wěn)定利用電力。
電動(dòng)后撥鏈器97是將鏈條引導(dǎo)至安裝在后輪轂1上的、具有多個(gè)鏈輪的多級(jí)齒輪54的某一個(gè)鏈輪上而進(jìn)行變速的部件。電動(dòng)后撥鏈器97，如圖12及圖13所示，備有安裝在設(shè)于鏈拉條102a的后端的撥鏈器安裝部102b(圖1)上的基體部件70、相對(duì)于基體部件70移動(dòng)的可動(dòng)部件71、可移動(dòng)地連結(jié)基體部件70與可動(dòng)部件71的連桿機(jī)構(gòu)72、擺動(dòng)自如地安裝在可動(dòng)部件71上的鏈條導(dǎo)向件73、控制連桿機(jī)構(gòu)72的驅(qū)動(dòng)組件74。
基體部件70，通過(guò)帶六角孔的安裝螺栓80固定在撥鏈器安裝部102b上?；w部件70具有主架81和通過(guò)螺栓安裝在主架81上的副架82，所述主架81具有安裝在撥鏈器安裝部102b上的凸出部81a及臂部81b。被該主架81與副架82夾持地配置著驅(qū)動(dòng)組件74。在主架81上，設(shè)置有用于通過(guò)配線與后輪轂1的電力輸出端子11連接的配線連接部85。通過(guò)利用配線連接該配線連接部85與電力輸出端子11而賦予電動(dòng)后撥鏈器97電力及速度信號(hào)，電動(dòng)后撥鏈器97動(dòng)作。
可動(dòng)部件71，連結(jié)在連桿機(jī)構(gòu)72上，當(dāng)利用驅(qū)動(dòng)組件74驅(qū)動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)72時(shí)，向接近·離開(kāi)鏈拉條102a的方向移動(dòng)。在可動(dòng)部件71上，以擺動(dòng)自如且被向?qū)x予鏈條95張力的方向(圖12中順時(shí)針?lè)较?施力了的狀態(tài)安裝著鏈條導(dǎo)向件73。
連桿機(jī)構(gòu)72具有一端連結(jié)在驅(qū)動(dòng)組件74上而另一端連結(jié)在可動(dòng)部件71上的1對(duì)連桿83、84。連桿83、84相互平行地配置，當(dāng)連結(jié)在驅(qū)動(dòng)組件74上的一端轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，設(shè)置在另一端上的可動(dòng)部件71向接近·離開(kāi)鏈拉條102a的方向平行移動(dòng)。
鏈條導(dǎo)向件73具有擺動(dòng)自如地安裝在可動(dòng)部件71上的第1板部件90、隔有間隔地配置在第1板部件90的外側(cè)的第2板部件91、旋轉(zhuǎn)自如地安裝在第1及第2板部件90、91的基端上的導(dǎo)向輪92、旋轉(zhuǎn)自如地安裝在第1及第2板部件90、91的另一端上的張緊輪93。兩板部件90、91通過(guò)安裝各輪92、93的螺栓固定在一起。在第1板部件90的與導(dǎo)向輪92對(duì)置的位置上，安裝著由例如簧片開(kāi)關(guān)構(gòu)成的輪傳感器94。又，在導(dǎo)向輪92的與輪傳感器94對(duì)置的位置上，埋入作為檢測(cè)件的磁鐵94a。由此來(lái)檢測(cè)導(dǎo)向輪92是否正在旋轉(zhuǎn)。該導(dǎo)向輪92的旋轉(zhuǎn)與鏈條95的移動(dòng)聯(lián)動(dòng)，所以可檢測(cè)到齒輪曲柄96的旋轉(zhuǎn)。如果撥鏈器97在齒輪曲柄96不旋轉(zhuǎn)時(shí)變速則會(huì)產(chǎn)生不良情況，所以利用該輪傳感器94的輸出判斷是否處于可進(jìn)行變速控制的狀態(tài)。
驅(qū)動(dòng)組件74，具有被主架81及副架82夾持著收納以下各部的外殼部件75、利用馬達(dá)76驅(qū)動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)72的馬達(dá)組件77、驅(qū)動(dòng)馬達(dá)76的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路78、用于檢測(cè)被馬達(dá)組件77驅(qū)動(dòng)的鏈條導(dǎo)向件73的變速位置的變速位置傳感器79、位置修正存儲(chǔ)器86。又，驅(qū)動(dòng)組件74具有變速控制部87，所述變速控制部87利用從輪傳感器94、后輪轂1獲得的速度信號(hào)及變速位置傳感器79的輸出而經(jīng)由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路78控制馬達(dá)76。
馬達(dá)組件77，連結(jié)在連桿機(jī)構(gòu)72的連桿83上，使馬達(dá)76的旋轉(zhuǎn)減速而使連桿83擺動(dòng)。變速位置傳感器79檢測(cè)減速后的馬達(dá)組件的旋轉(zhuǎn)位置。因此，變速位置傳感器79檢測(cè)到的旋轉(zhuǎn)位置與鏈條導(dǎo)向件73的變速位置不成比例關(guān)系。因此，需要位置修正存儲(chǔ)器86。在位置修正存儲(chǔ)器86中，以例如表格形式儲(chǔ)存鏈條導(dǎo)向件73的變速位置與變速位置傳感器79檢測(cè)到的旋轉(zhuǎn)位置的關(guān)系。
變速控制部87，由例如包含CPU、I/O接口、RAM、ROM的微型計(jì)算機(jī)構(gòu)成，如前述那樣，主要利用速度信號(hào)來(lái)自動(dòng)變速控制電動(dòng)后撥鏈器97。利用該電動(dòng)后撥鏈器97、后輪轂1、充電部9、變速控制部87構(gòu)成變速系統(tǒng)88。
在這樣的變速系統(tǒng)88中，在后輪轂1上設(shè)置有發(fā)電機(jī)構(gòu)8及充電部9，并且在電動(dòng)后撥鏈器97上設(shè)置有變速控制部87，所以只要將后輪轂1和電動(dòng)后撥鏈器97安裝在自行車101上并利用配線連接它們就可使變速系統(tǒng)88動(dòng)作。在此，是不在自行車101上安裝后輪轂1和電動(dòng)后撥鏈器97以外的多余的部件且不必進(jìn)行電源的更換的變速系統(tǒng)88動(dòng)作，所以可削減自行車的組裝工時(shí)和配線工時(shí)，并且外觀的變化也小。因此，即使將該變速系統(tǒng)88安裝在自行車101上，也可將自行車101的制造成本抑制得較低，并且不易損害自行車101的外觀。
下面根據(jù)圖14及圖15所示的控制流程說(shuō)明變速控制部87的變速控制動(dòng)作。
當(dāng)騎車者使自行車101行進(jìn)，蓄電元件61利用發(fā)電機(jī)構(gòu)8產(chǎn)生的電力而充分蓄積電力后，便可進(jìn)行自行車1的變速控制。這樣，首先，在圖14的步驟S1中進(jìn)行變速控制部87的初始設(shè)定。利用該初始設(shè)定，將變量OP初始化為“1”。OP是變速檔的值，各變速檔OP的換高檔閾值U(OP)及換低檔閾值D(OP)是車速的值并存儲(chǔ)在圖未示的存儲(chǔ)器內(nèi)。
在步驟S2中，取入根據(jù)來(lái)自后輪轂1的速度信號(hào)算出的車速V。在步驟S3中，取入設(shè)定好了的變速檔OP。即，根據(jù)變速位置傳感器79的輸出，讀取來(lái)自位置修正存儲(chǔ)器86的數(shù)據(jù)并將其取入。在步驟S4中，判斷取入的車速V是否超過(guò)了對(duì)應(yīng)變速檔的換高檔閾值U(OP)。在步驟S5中，判斷取入的車速V是否超過(guò)了對(duì)應(yīng)變速檔的換低檔閾值D(OP)。當(dāng)判斷取入的車速V超過(guò)了對(duì)應(yīng)變速檔的換高檔閾值U(OP)時(shí)，則從步驟S4轉(zhuǎn)移到步驟S6，根據(jù)來(lái)自輪傳感器94的輸出判斷齒輪曲柄96是否正在旋轉(zhuǎn)，即騎車者是否正在蹬踏腳蹬。當(dāng)判斷齒輪曲柄96正在旋轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)移到步驟S7。在步驟S7中，實(shí)施圖15所示的換高檔處理。當(dāng)判斷齒輪曲柄96沒(méi)有旋轉(zhuǎn)時(shí)，不進(jìn)行換高檔處理而轉(zhuǎn)移到步驟S5。
當(dāng)判斷取入的車速V低于對(duì)應(yīng)變速檔的換低檔閾值D(OP)時(shí)，則從步驟S5轉(zhuǎn)移到步驟S8，與步驟S6一樣，利用輪傳感器94的輸出判斷齒輪曲柄96是否正在旋轉(zhuǎn)。當(dāng)判斷齒輪曲柄96正在旋轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)移到步驟S9。在步驟S9中，實(shí)施圖16所示的換低檔處理。當(dāng)判斷齒輪曲柄96沒(méi)有旋轉(zhuǎn)時(shí)，不進(jìn)行換低檔處理而返回步驟S2。
在步驟S7的換高檔處理中，在圖15的步驟S11中使目前的變速檔OP增加1檔來(lái)設(shè)定目標(biāo)變速檔。在步驟S12中，判斷馬達(dá)76是否在正轉(zhuǎn)動(dòng)作中。這樣，判斷電動(dòng)后撥鏈器97是否在向換高檔方向變速動(dòng)作中。在馬達(dá)76不是正轉(zhuǎn)動(dòng)作中時(shí)，即不是在換高檔變速動(dòng)作中時(shí)轉(zhuǎn)移到步驟S13，使馬達(dá)76正轉(zhuǎn)動(dòng)作并且開(kāi)始取入變速位置傳感器79的位置數(shù)據(jù)SH。當(dāng)馬達(dá)76正在進(jìn)行正轉(zhuǎn)動(dòng)作時(shí)跳過(guò)該處理。
在步驟S14中，判斷位置數(shù)據(jù)SH是否達(dá)到了設(shè)定的目標(biāo)變速檔，即判斷是否可結(jié)束變速動(dòng)作。當(dāng)判斷可結(jié)束變速動(dòng)作時(shí)轉(zhuǎn)移到步驟S15，關(guān)閉變速馬達(dá)并且結(jié)束變速位置傳感器的位置數(shù)據(jù)的取入。
在此，即使在變速動(dòng)作中，也在最初在步驟S11中新設(shè)定變速目標(biāo)檔而更新以前設(shè)定的變速目標(biāo)檔。
在步驟S9的換低檔處理中，在圖16的步驟S21中使目前的變速檔OP降低1檔來(lái)設(shè)定目標(biāo)變速檔。在步驟S22中，判斷馬達(dá)76是否在反轉(zhuǎn)動(dòng)作中。由此，判斷電動(dòng)后撥鏈器97是否在向換低檔方向變速動(dòng)作中。在馬達(dá)76沒(méi)有進(jìn)行反轉(zhuǎn)動(dòng)作時(shí)，即不是在換低檔變速動(dòng)作中時(shí)轉(zhuǎn)移到步驟S23，使馬達(dá)76反轉(zhuǎn)動(dòng)作并且開(kāi)始取入變速位置傳感器79的位置數(shù)據(jù)SH。在馬達(dá)76正在反轉(zhuǎn)動(dòng)作的情況下則跳過(guò)該處理。
在步驟S24中，判斷位置數(shù)據(jù)SH是否達(dá)到了設(shè)定的目標(biāo)變速檔，即是否可結(jié)束變速動(dòng)作。當(dāng)判斷可結(jié)束變速動(dòng)作時(shí)轉(zhuǎn)移到步驟S25，關(guān)閉馬達(dá)76并且結(jié)束變速位置傳感器79的位置數(shù)據(jù)SH的取入。
在此也與換高檔處理一樣，即使在變速動(dòng)作中，也在最初在步驟S21新設(shè)定變速目標(biāo)檔而更新以前設(shè)定的變速目標(biāo)檔。
在進(jìn)行這樣的自動(dòng)變速控制時(shí)，以往，從后輪轂輸出的電力由安裝在自行車上的充電電路整流而變成直流，并對(duì)應(yīng)從車速傳感器取入的車速，利用同樣安裝在自行車上的變速控制部控制撥鏈器等變速裝置。
但是，在本實(shí)施方式中，在后輪轂1內(nèi)設(shè)置充電部9而在后輪轂1內(nèi)將交流變成直流并輸出，所以不需要充電電路。又，變速控制部87安裝在電動(dòng)后撥鏈器97上，所以不必另設(shè)變速控制部。因此，作為配線，準(zhǔn)備后輪轂1的電力輸出端子11和電動(dòng)后撥鏈器97的配線連接部85即可。并且，在后輪轂1內(nèi)將速度信號(hào)疊加在電力上輸出，所以作為配線只要準(zhǔn)備2芯的線即可。因此，可顯著簡(jiǎn)化自行車組裝時(shí)的配線作業(yè)。又，只要在自行車101上安裝后輪轂1和電動(dòng)后撥鏈器97即可，所以部件的安裝作業(yè)也簡(jiǎn)化，自行車的組裝成本顯著下降。
(a)在前述實(shí)施方式中，作為電動(dòng)變速裝置例舉了電動(dòng)后撥鏈器，但也可使用具有充電功能的電動(dòng)內(nèi)置變速輪轂。即，在內(nèi)置變速輪轂的內(nèi)部安裝與前述實(shí)施方式同樣的發(fā)電機(jī)構(gòu)，并且將馬達(dá)組件、馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路和變速控制部收納在例如外殼等內(nèi)并安裝在輪轂軸上即可。在這樣的內(nèi)置變速輪轂的情況下，只要將輪轂安裝到自行車上就可進(jìn)行自動(dòng)變速控制。
(b)在前述實(shí)施方式中，將充電部9設(shè)置在后輪轂1內(nèi)，將變速控制部87設(shè)置在電動(dòng)后撥鏈器97上，但也可兩者都設(shè)置在后輪轂1上，還可都設(shè)置在電動(dòng)后撥鏈器上。只是在將發(fā)電機(jī)構(gòu)8的輸出用作其他電氣安裝件的電源、或利用速度信號(hào)的情況下，優(yōu)選地如前述實(shí)施方式那樣配置。
(c)在前述實(shí)施方式中，將發(fā)電機(jī)構(gòu)8配置在后輪轂1內(nèi)，但也可配置在后輪轂的外部。這種情況下，充電部等也可配置在輪轂的外部。
(d)在前述實(shí)施方式中，只進(jìn)行自動(dòng)變速處理，但也可在車把部上設(shè)置變速操作部，并電連接變速操作部與電動(dòng)后撥鏈器97而進(jìn)行手動(dòng)變速。在這種情況下，也是只要進(jìn)行變速操作部的安裝、變速操作部與電動(dòng)后撥鏈器之間的配線即可，所以與以往相比，裝置的安裝作業(yè)和配線作業(yè)簡(jiǎn)化。
權(quán)利要求
1.一種自行車用發(fā)電輪轂，設(shè)置在自行車的車輪中央部上，備有輪轂軸、配置在前述輪轂軸外周的輪轂體、用于支承前述輪轂體使其相對(duì)于前述輪轂軸旋轉(zhuǎn)自如的軸承、通過(guò)前述車輪的旋轉(zhuǎn)而發(fā)電的發(fā)電部、蓄積由前述發(fā)電部產(chǎn)生的電力的充電部、可將蓄積在前述充電部中的電力向外部輸出的電力輸出部。
2.如權(quán)利要求1所述的自行車用發(fā)電輪轂，其特征在于前述發(fā)電部通過(guò)前述車輪的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生交流電力，前述充電部具有將由前述發(fā)電部產(chǎn)生的交流轉(zhuǎn)換成直流的整流電路、和蓄積前述整流后的直流電力的蓄電元件。
3.如權(quán)利要求1所述的自行車用發(fā)電輪轂，其特征在于前述充電部具有安裝在前述輪轂體上并可被前述輪轂軸貫通的墊圈形狀的電路基板，前述整流電路及蓄電元件搭載在前述電路基板上。
4.如權(quán)利要求2或3所述的自行車用發(fā)電輪轂，其特征在于前述蓄電元件是雙電層電容器。
5.如權(quán)利要求1至4任何一項(xiàng)所述的自行車用發(fā)電輪轂，其特征在于還備有根據(jù)由前述發(fā)電部產(chǎn)生的電力而生成速度檢測(cè)用的信號(hào)的速度信號(hào)生成部。
6.如權(quán)利要求5所述的自行車用發(fā)電輪轂，其特征在于還備有將蓄積在前述蓄電元件中的電力與由前述速度信號(hào)生成部生成的前述速度檢測(cè)用的信號(hào)疊加起來(lái)的信號(hào)疊加部，前述電力輸出部輸出疊加了前述速度檢測(cè)用的信號(hào)的電力。
7.如權(quán)利要求1至6任何一項(xiàng)所述的自行車用發(fā)電輪轂，其特征在于，前述發(fā)電部具有設(shè)置在前述輪轂體的內(nèi)周面上的永久磁鐵、配置在前述永久磁鐵的內(nèi)周側(cè)且固定在前述輪轂軸上的內(nèi)側(cè)固定組件。
8.如權(quán)利要求7所述的自行車用發(fā)電輪轂，其特征在于，前述內(nèi)側(cè)固定組件備有環(huán)狀的線圈，配置在前述永久磁鐵的內(nèi)周側(cè)；磁軛，具有設(shè)置在前述線圈的軸向一側(cè)的分別由多片板狀疊層片構(gòu)成的多組第1疊層磁軛、和設(shè)置在前述線圈的軸向另一側(cè)的分別由多片板狀疊層片構(gòu)成的多組第2疊層磁軛，且以圍繞前述線圈的周圍的方式配置；前述多片板狀疊層片的每一片具有從軸向一側(cè)或另一側(cè)向相反側(cè)延伸且配置在前述永久磁鐵與線圈之間的磁軛外周部、和與前述磁軛外周部磁性地結(jié)合且配置在前述線圈內(nèi)周的軸向一側(cè)或另一側(cè)的磁軛內(nèi)周部；多組前述第1及第2疊層磁軛設(shè)置成，各自的前述磁軛內(nèi)周部沿軸向?qū)χ?，且前述磁軛外周部交替地位于圓周方向上。
9.如權(quán)利要求1至8任何一項(xiàng)所述的自行車用發(fā)電輪轂，其特征在于還備有僅能夠?qū)η笆鲚嗇烍w傳遞前述自行車的前進(jìn)方向的旋轉(zhuǎn)的飛輪。
10.一種自行車用變速系統(tǒng)，安裝在自行車用車架的后部上，備有安裝在前述車架的后部上的被電氣驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)變速裝置、具有通過(guò)車輪的旋轉(zhuǎn)而發(fā)電的發(fā)電部并安裝在前述車架的后部上的后輪轂、設(shè)置在前述后輪轂及前述電動(dòng)變速裝置的某一個(gè)上并蓄積由前述發(fā)電部產(chǎn)生的電力的充電部、設(shè)置在前述后輪轂及前述電動(dòng)變速裝置的某一個(gè)上并利用蓄積在前述充電部中的電力來(lái)對(duì)前述電動(dòng)撥鏈器進(jìn)行變速控制的變速控制部。
11.如權(quán)利要求10所述的自行車用變速系統(tǒng)，其特征在于還備有設(shè)置在前述后輪轂及前述電動(dòng)變速裝置的某一個(gè)上并根據(jù)由前述發(fā)電部產(chǎn)生的電力而生成速度檢測(cè)用的信號(hào)的速度信號(hào)生成部。
12.如權(quán)利要求11所述的自行車用變速系統(tǒng)，其特征在于前述速度信號(hào)生成部設(shè)置在前述后輪轂上。
13.如權(quán)利要求10至12任何一項(xiàng)所述的自行車用變速系統(tǒng)，其特征在于前述電動(dòng)變速裝置是具有以下部分的電動(dòng)后撥鏈器，即、具有安裝在前述車架上的基體部件、相對(duì)于前述基體部件移動(dòng)的可動(dòng)部件、可移動(dòng)地連結(jié)前述基體部件與前述可動(dòng)部件的連桿機(jī)構(gòu)、擺動(dòng)自如地安裝在前述可動(dòng)部件上，并具有安裝在基端上的導(dǎo)向輪和安裝在前端上的張緊輪的鏈條導(dǎo)向件、驅(qū)動(dòng)前述連桿機(jī)構(gòu)的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)部。
14.如權(quán)利要求13所述的自行車用變速系統(tǒng)，其特征在于還備有檢測(cè)前述導(dǎo)向輪及張緊輪的某一個(gè)的旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)傳感器。
15.如權(quán)利要求10至14任何一項(xiàng)所述的自行車用變速系統(tǒng)，其特征在于前述變速控制部設(shè)置在前述電動(dòng)變速裝置上。
16.如權(quán)利要求10至15任何一項(xiàng)所述的自行車用變速系統(tǒng)，其特征在于前述充電部設(shè)置在前述后輪轂上。
17.如權(quán)利要求10至16任何一項(xiàng)所述的自行車用變速系統(tǒng)，其特征在于前述變速控制部利用由前述速度信號(hào)生成部生成的速度檢測(cè)用的信號(hào)對(duì)前述電動(dòng)變速裝置進(jìn)行自動(dòng)變速控制。
18.一種自行車用撥鏈器，是安裝在自行車用車架上的被電氣驅(qū)動(dòng)的自行車用撥鏈器，備有安裝在前述車架上的基體部件、相對(duì)于前述基體部件移動(dòng)的可動(dòng)部件、可移動(dòng)地連結(jié)前述基體部件與前述可動(dòng)部件的連桿機(jī)構(gòu)、擺動(dòng)自如地安裝在前述可動(dòng)部件上的鏈條導(dǎo)向件、驅(qū)動(dòng)前述連桿機(jī)構(gòu)的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)部、對(duì)前述電動(dòng)驅(qū)動(dòng)部進(jìn)行變速控制的變速控制部。
19.如權(quán)利要求18所述的自行車用撥鏈器，其特征在于，前述鏈條導(dǎo)向件具有擺動(dòng)自如地安裝在前述可動(dòng)部件上的板部件、旋轉(zhuǎn)自如地安裝在前述板部件的基端上的導(dǎo)向輪、旋轉(zhuǎn)自如地安裝在前述板部件的前端上的張緊輪；還備有檢測(cè)前述導(dǎo)向輪及張緊輪的某一個(gè)的旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)傳感器。
20.一種自行車，備有具有車把部及前叉的車架、旋轉(zhuǎn)自如地安裝在前述前叉上的前輪、具有后輪轂及設(shè)置在前述后輪轂上的發(fā)電部，并旋轉(zhuǎn)自如地安裝在前述車架后部上的后輪、設(shè)置在前述車架后部上的電動(dòng)變速裝置、設(shè)置在前述后輪轂及前述電動(dòng)變速裝置的某一個(gè)上并蓄積由前述發(fā)電部產(chǎn)生的電力的充電部、設(shè)置在前述后輪轂及前述電動(dòng)后撥鏈器的某一個(gè)上并利用蓄積在前述充電部中的電力來(lái)對(duì)前述電動(dòng)變速裝置進(jìn)行變速控制的變速控制部。
全文摘要
本發(fā)明提供可降低自行車的制造成本、且不易損害自行車外觀的自行車、自行車用變速系統(tǒng)及自行車用撥鏈器。自行車用變速系統(tǒng)(88)是安裝在自行車用車架的后部上的系統(tǒng)，備有電動(dòng)后撥鏈器(97)、后輪轂(1)、充電部(9)、變速控制部(87)。電動(dòng)后撥鏈器是安裝在車架的后部上的被電氣驅(qū)動(dòng)的撥鏈器。后輪轂是具有通過(guò)車輪的旋轉(zhuǎn)而發(fā)電的發(fā)電機(jī)構(gòu)(8)且安裝在車架的后部上的輪轂。充電部設(shè)置在后輪轂上并蓄積由發(fā)電部產(chǎn)生的電力。變速控制部設(shè)置在電動(dòng)后撥鏈器上并利用蓄積在充電部中的電力來(lái)對(duì)電動(dòng)后撥鏈器進(jìn)行變速控制。
文檔編號(hào)B62M1/36GK1715125SQ20051008106
公開(kāi)日2006年1月4日 申請(qǐng)日期2005年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月29日
發(fā)明者北村智, 上野耕顯, 竹田和弘, 福田雅彥 申請(qǐng)人:株式會(huì)社島野