CN108216484A - 自行车用内装变速轮毂 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够容易地安装于自行车主体的自行车用内装变速轮毂。自行车用内装变速轮毂具备：轮毂壳，该轮毂壳形成容纳空间；变速单元，该变速单元配置在所述容纳空间内，能够从多个变速级中选择一个变速级；及电动致动器，该电动致动器配置在所述容纳空间内，驱动所述变速单元。

Description

自行车用内装变速轮毂

技术领域

本发明涉及一种自行车用内装变速轮毂。

背景技术

已知有切换自行车变速比的自行车用内装变速轮毂。专利文献1的自行车用内装变速轮毂是其中一例，其具备轮毂轴、支撑于轮毂轴的驱动体及与驱动体连结的轮毂壳。该自行车用内装变速轮毂进一步具备：动力传递机构，其包括将旋转力从驱动体传递至轮毂壳的多个齿轮；换档机构，其切换动力传递机构的动力传递路径；及定位单元，其通过变速线与换档机构连结。定位单元配置在驱动单元的内部，该驱动单元设置在自行车的前链轮和后链轮之间。当乘骑者操作变速杆时，变速线被定位单元拉伸，换档机构旋转，动力传递机构的多个齿轮和轮毂轴的连结状态切换，自行车的变速比随之切换。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利公开2005-324649号公报

优选地以能够容易地安装于自行车主体的方式构成一种自行车用内装变速轮毂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够容易地安装于自行车主体的自行车用内装变速轮毂。

(1)根据本发明的自行车用内装变速轮毂的一种方式，其具备：轮毂壳，其形成容纳空间；变速单元，其配置在所述容纳空间，且构成为能够从多个变速级中选择一个变速级；及电动致动器，其配置在所述容纳空间，驱动所述变速单元。

由于电动致动器设置在轮毂壳的容纳空间，因此，能够容易地将自行车用内速变速轮毂安装于自行车主体的车架。

(2)在上述(1)所述的自行车用内装变速轮毂中，还具备：发电机构，其产生用于驱动所述电动致动器的电力。

因此，可以省略用于驱动电动致动器的电源。

(3)在上述(2)所述的自行车用内装变速轮毂中，所述发电机构配置在所述容纳空间。

因此，可以通过轮毂壳保护发电机构。

(4)在上述(2)或(3)所述的自行车用内装变速轮毂中，还具备：蓄电机构，其存储所述发电机构提供的电力。

因此，可以稳定地向电动致动器提供电力。

(5)在上述(4)所述的自行车用内装变速轮毂中，所述蓄电机构配置在所述容纳空间。

因此，可以通过轮毂壳保护蓄电机构。

(6)在上述(1)～(5)中任一项所述的自行车用内装变速轮毂中，还具备：控制单元，其用于控制所述电动致动器。

因此，可以根据各种条件使电动致动器作动。

(7)在上述(6)所述的自行车用内装变速轮毂中，所述控制单元配置在所述容纳空间。

因此，可以由轮毂壳保护控制单元。

(8)在上述(3)所述的自行车用内装变速轮毂中，所述轮毂壳包括关于中心轴线的第一端部及第二端部，所述电动致动器相对于所述变速单元至少部分配置在所述轮毂壳的所述第一端部侧，所述发电机构相对于所述变速单元至少部分配置在所述轮毂壳的所述第二端部侧。

因此，可以将作为重物的变速单元设置在轮毂壳的容纳空间的中央部附近，可以获得最优重量平衡。

(9)在上述(8)所述的自行车用内装变速轮毂中，还具备：蓄电机构，其配置在所述容纳空间，存储所述发电机构提供的电力，所述蓄电机构相对于所述变速单元至少部分配置在所述轮毂壳的所述第一端部侧。

因此，可以通过轮毂壳保护蓄电机构。

(10)在上述(9)所述的自行车用内装变速轮毂中，还具备：控制单元，其配置在所述容纳空间内，用于控制所述电动致动器，所述控制单元相对于所述变速单元配置在所述轮毂壳的所述第一端部侧。

因此，可以容易地确保控制单元的设置空間。

(11)在上述(10)所述的自行车用内装变速轮毂中，还具备：第一支撑部件，其相对于所述变速单元配置在所述轮毂壳的所述第一端部侧，以支撑所述变速单元，所述电动致动器设置于所述第一支撑部件。

因此，可以稳定地配置电动致动器。

(12)在上述(11)所述的自行车用内装变速轮毂中，还具备：第二支撑部件，其相对于所述变速单元配置在所述轮毂壳的所述第二端部侧，以支撑所述变速单元，所述发电机构配置在比所述第二支撑部件更靠近所述轮毂壳的所述第二端部侧。

因此，可以容易地确保发电机构的配置空間。

(13)在上述(11)或(12)所述的自行车用内装变速轮毂中，所述蓄电机构设置于所述第一支撑部件。

因此，可以稳定地配置蓄电机构。

(14)在上述(11)～(13)中任一项所述的自行车用内装变速轮毂中，所述控制单元设置于所述第一支撑部件。

因此，可以稳定地配置控制单元。

(15)在上述(6)、(7)、(10)～(14)中任一项所述的自行车用内装变速轮毂中，还具备：无线通信单元，其与所述控制单元电连接，以与外部设备进行通信。

因此，控制部可以使用从外部设备接收到的信息来控制电动致动器。

(16)在上述(15)所述的自行车用内装变速轮毂中，所述无线通信单元至少部分配置在所述容纳空间。

因此，至少可以通过轮毂壳保护部分无线通信单元。

(17)在上述(1)～(16)中任一项所述的自行车用内装变速轮毂中，还具备：通知单元，其用于通知该自行车用内装轮毂的状态。

因此，使用者可以容易地掌握自行车用内装轮毂的状态。

(18)在上述(1)～(17)中任一项所述的自行车用内装变速轮毂中，所述轮毂壳包括：壳主体，其通过中间部件与轮缘连结，中间部件与构成车轮的所述轮缘连结；和盖部件，其可旋转地设置于所述轮壳主体。

因此，可以从轮壳主体上拆卸盖部件，并拆卸配置在容纳空间内的电动致动器。

发明的效果

本发明中的自行车用内装变速轮毂可以容易地安装于自行车。

附图说明

图1为搭载有实施方式的自行车用内装变速轮毂的自行车的侧视图；

图2为图1的自行车用内装变速轮毂的正视图；

图3为表示图2的自行车用内装变速轮毂的内部结构的立体图；

图4为图3的自行车用内装变速轮毂的正视图；

图5为图4的第二旋转体的立体图；

图6为图5的第二旋转体的正视图；

图7为沿图3的D7-D7线的剖视图；

图8为图4的第一旋转体及解除部的立体图；

图9为图4的自行车用内装变速轮毂的后视图；

图10为图8的解除部的正面侧的立体图；

图11为图10的解除部的底面侧的立体图；

图12为图4的旋转轴及连结部件的正面侧的立体图；

图13为图12的旋转轴及连结部件的后面侧的立体图；

图14为图4的自行车用内装变速轮毂的侧视图；

图15为从图14的自行车用内装变速轮毂中省略控制单元后的状态的侧视图；

图16为一级时的自行车用内装变速轮毂的平面图；

图17为二级时的自行车用内装变速轮毂的平面图；

图18为三级时的自行车用内装变速轮毂的平面图；

图19为四级时的自行车用内装变速轮毂的平面图；

图20为五级时的自行车用内装变速轮毂的平面图；

图21为六级时的自行车用内装变速轮毂的平面图；

图22为表示变速级与连结部件的连结状态以及与单向离合器之间的连结状态的关系的表。

具体实施方式

下面实施例中的说明为本发明的自行车用内装变速轮毂可以采取的方式的示例，并非旨在限制其方式。本发明中的自行车用内装变速轮毂可以采取与实施例不同的形式，例如，实施例的变形例及互不矛盾的至少两个变形例组合而成的形式等。

(实施例)

图1为具备自行车用内装变速轮毂10的自行车A的一例。该自行车A是包括辅助机构C的城市自行车，该辅助机构使用电能辅助自行车A的推进。搭载有自行车用内装变速轮毂10的自行车A的结构可任意变更。在第一例中，自行车A不包括辅助机构C。在第二例中，自行车A的种类为公路自行车、山地自行车或越野自行车(Cross bike)。在第三例中，自行车A包括第一例及第二例的特征。如图1所示，自行车A具备自行车主体A1、车把A2、前轮A3、后轮A4、驱动机构B、辅助机构C、电池单元D、变速操作装置E、控制部F及自行车用内装变速轮毂10。自行车A进一步包括转矩传感器及车速传感器(未图示)。自行车主体A1具备车架A12。在一例中，自行车用内装变速轮毂10为自行车用内装变速轮毂。自行车用内装变速轮毂10安装在于自行车主体A1。在一例中，自行车用内装变速轮毂10安装于自行车主体A1的车架A12。

驱动机构B通过链传动、皮带传动或轴传动将人力驱动力传递至后轮A4。图1所示的驱动机构B包括链传动。驱动机构B包括前链轮B1、后链轮B2、链条B3、曲柄G及一对踏板B4。

曲柄G包括曲柄轴G1、右曲柄G2及左曲柄G3。曲柄轴G1可旋转地支撑于底部支架，底部支架设置于车架A12。右曲柄G2及左曲柄G3分别与曲柄轴G1连结。一对踏板B4的一个可旋转地支撑于右曲柄G2。一对踏板B4的另一个可旋转地支撑于左曲柄G3。

前链轮B1与曲柄轴G1连结。曲柄轴G1及前链轮B1具有同轴。与曲柄轴G1和前链轮B1的连结相关的结构可以任意选择。在第一例中，前链轮B1与曲柄轴G1以不能够相对旋转地方式连结。在第二例中，曲柄轴G1和前链轮B1之间设有单向离合器(未图示)。当向前转动的曲柄轴G1的旋转速度大于前链轮B1的旋转速度时，单向离合器将曲柄轴G1的旋转传递至前链轮B1。

辅助机构C包括辅助马达C1、驱动电路C2、减速器C3及单向离合器(未图示)。辅助机构C辅助自行车A的推进。在一例中，辅助机构C通过向前链轮B1传递转矩来辅助自行车A的推进。转矩传感器输出与施加给对象物的转矩相对应的信号。转矩传感器的检测对象物为例如曲柄或踏板。当检测对象物为曲柄或踏板时，转矩传感器输出与施加给曲柄或踏板的人力驱动力相对应的信号。转矩传感器的具体结构可以从多种结构中选择。在第一例中，转矩传感器包括应变式传感器。在第二例中，转矩传感器包括磁致伸缩传感器。在第三例中，转矩传感器包括光学传感器。作为第四例，转矩传感器包括压力传感器。

自行车用内装变速轮毂10构成后轮A4的一部分(中心部)。后链轮B2可旋转地支撑于后轮A4，与自行车用内装变速轮毂10连结。链条B3卷挂在前链轮B1及后链轮B2上。当曲柄G及前链轮B1通过施加给一对踏板B4的人力驱动力而向前转动时，后轮A4通过经由链条B3、后链轮B2及自行车用内装变速轮毂10传递的人力驱动力而向前转动。

电池单元D包括电池D1及电池座D2。电池D1为包括一个或多个单电池的蓄电池。电池座D2固定于自行车A的车架。电池D1可拆卸于电池座D2。电池座D2通过电线(未图示)至少与辅助马达C1及自行车用内装变速轮毂10分别连接。当电池D1安装在电池座D2上时，电池D1至少与辅助马达C1及自行车用内装变速轮毂10分别电连接。

变速操作装置E包括使用者操作的操作部E1。操作部E1的一例为一个或多个按键。变速操作装置E与自行车用内装变速轮毂10可通信地连接，以能够将与操作部E1的操作相对应的信号发送给自行车用内装变速轮毂10。在第一例中，变速操作装置E通过能够进行PLC(Power Line Communication)的电线或通信线与自行车用内装变速轮毂10可通信地连接。在第二例中，变速操作装置E通过能够进行无线通信的无线通信单元与自行车用内装变速轮毂10可通信地连接。当操作操作部E1时，用于变更自行车用内装变速轮毂10的变速级的信号被发送至自行车用内装变速轮毂10，自行车用内装变速轮毂10根据该信号作动，由此，变更变速级。

控制部F分别与自行车用内装变速轮毂10及辅助机构C可通信地连接，以至少能够控制自行车用内装变速轮毂10及辅助机构C。在第一例中，控制部F通过能够进行PLC的电线或通信线与自行车用内装变速轮毂10及辅助机构C中的至少一者可通信地连接。在第二例中，变速操作装置E通过能够进行无线通信的无线通信单元与自行车用内装变速轮毂10及辅助机构C中的至少一者可通信地连接。控制部F的结构可以从多种结构中选择。在第一例中，控制部F包括运算处理部及存储部。在第二例中，控制部F包括运算处理部，不包括存储部。存储部与控制部F分别设置。控制部F的一例为处理器。运算处理部的一例为CPU(Central Processing Unit)或MPU(Micro Processing Unit)。存储部的一例为存储器。

自行车用内装变速轮毂10用于相对于后链轮B2的转速来改变后轮A4的转速。自行车用内装变速轮毂10具备多个变速级。如图3及图4所示，自行车用内装变速轮毂10具备轮毂壳32A、变速单元10A及电动致动器24。自行车用内装变速轮毂10优选地具备引导部20(参见图12)、施力部件22(参见图12)、轮毂轴26A、26B、第一支撑部件28A、第二支撑部件28B、变速机构30、壳体32(参见图2)、发电机构34(参见图7)、蓄电机构36(参见图7)及控制单元38(参见图14)。

如图4所示，第一支撑部件28A相对于变速单元10A配置在轮毂壳32A(后述)的第一端部10B侧，以支撑变速单元10A。第二支撑部件28B相对于变速单元10A配置在轮毂壳32A(后述)的第二端部10C侧，以支撑变速单元10A。第一传递部12包括第一旋转体40、支撑轴42及第四旋转体44。向第一旋转体40传递有人力驱动力。第一旋转体40与支撑轴42同轴设置，可绕支撑轴42的中心轴线CX旋转。多个第一旋转体40可旋转地支撑于支撑轴42。在支撑轴42的轴向上，第一旋转体40配置在支撑部件28A和支撑部件28B之间。

第一旋转体40包括第一输入齿轮40A及第二输入齿轮40B。各齿轮40A、40B的齿数及分度圆直径彼此不同。第一输入齿轮40A的齿数比第二输入齿轮40B多。第一输入齿轮40A的分度圆直径比第二输入齿轮40B的分度圆直径长。在支撑轴42的轴向上，与第二输入齿轮40B相比，第一输入齿轮40A配置在第一轮毂轴26A附近。在第一例中，第一输入齿轮40A及第二输入齿轮40B一体形成。在第二例中，第一输入齿轮40A及第二输入齿轮40B分别形成，彼此固定。构成用于自行车用内装变速轮毂10的各齿轮的材料可以任意选择。在第一例中，构成用于自行车用内装变速轮毂10的各齿轮的材料为金属。在第二例中，构成用于自行车用内装变速轮毂10的各齿轮的材料为合成树脂。在第一例中，支撑轴42不可旋转地支撑于第一支撑部件28A及第二支撑部件28B。在第二例中，支撑轴42可旋转地支撑于第一支撑部件28A及第二支撑部件28B。支撑轴42为中空形状。

第四旋转体44向壳体32(参见图2)输出旋转。第四旋转体44包括第一输出齿轮44A、第二输出齿轮44B及第三输出齿轮44C。各齿轮44A～44C的齿数及分度圆直径彼此不同。第一输出齿轮44A的齿数最少。第二输出齿轮44B的齿数第二少。第三输出齿轮44C的齿数最多。第一输出齿轮44A的分度圆直径最短。第二输出齿轮44B的分度圆直径第二短。第三输出齿轮44C的分度圆直径最长。在第一例中，第一输出齿轮44A、第二输出齿轮44B及第三输出齿轮44C一体形成。在第二例中，第一输出齿轮44A、第二输出齿轮44B及第三输出齿轮44C分别形成，彼此固定。

在支撑轴42的轴向上，与第二输出齿轮44B及第三输出齿轮44C相比，第一输出齿轮44A配置在第一轮毂轴26A附近。在支撑轴42的轴向上，与第三输出齿轮44C相比，第二输出齿轮44B配置在第一轮毂轴26A附近。在支撑轴42的轴向上，第二输出齿轮44B配置在第一输出齿轮44A和第三输出齿轮44C之间。在支撑轴42的轴向上，与第二输出齿轮44B相比，第三输出齿轮44C配置在第二轮毂轴26B附近。

第二传递部14包括第二旋转体46、旋转轴48及第三旋转体50。第二旋转体46与第一旋转体40连结。第二旋转体46与旋转轴48同轴设置。在旋转轴48的轴向上，第二旋转体46配置在第一支撑部件28A和第二支撑部件28B之间。第二旋转体46可绕旋转轴48的中心轴线CY旋转。第二旋转体46包括第一输入侧齿轮46A及第二输入侧齿轮46B。

各齿轮46A、46B的齿数及分度圆直径彼此不同。第一输入侧齿轮46A的齿数比第二输入侧齿轮46B的齿数少。第一输入侧齿轮46A的分度圆直径比第二输入侧齿轮46B的分度圆直径短。第一输入侧齿轮46A与第一输入齿轮40A连结。在旋转轴48的轴向上，与第二输入侧齿轮46B相比，第一输入侧齿轮46A配置在第一轮毂轴26A附近。第二输入侧齿轮46B与第二输入齿轮40B连结。旋转轴48可旋转地支撑于第一支撑部件28A及第二支撑部件28B。

第三旋转体50包括第一输出侧齿轮50A、第二输出侧齿轮50B及第三输出侧齿轮50C。各齿轮50A～50C的齿数及分度圆直径彼此不同。第一输出侧齿轮50A的齿数最多。第二输出侧齿轮50B的齿数第二多。第三输出侧齿轮50C的齿数最少。第一输出侧齿轮50A的分度圆直径最長。第二输出侧齿轮50B的分度圆直径第二长。第三输出侧齿轮50C的分度圆直径最短。

在旋转轴48的轴向上，与第二输出侧齿轮50B及第三输出侧齿轮50C相比，第一输出侧齿轮50A配置在第一轮毂轴26A附近。在旋转轴48的轴向上，与第三输出侧齿轮50C相比，第二输出侧齿轮50B配置在第一轮毂轴26A附近。在旋转轴48的轴向上，第二输出侧齿轮50B配置在第一输出侧齿轮50A和第三输出侧齿轮50C之间。第一输出侧齿轮50A与第一输出齿轮44A连结。第二输出侧齿轮50B与第二输出齿轮44B连结。第三输出侧齿轮50C与第三输出齿轮44C连结。

如图5及图6所示，连结部件16包括连结部件52、第一追加连结部件54及第二追加连结部件56。各连结部件52、54、56为旋转轴48在旋转轴48的轴向上能够相对移动地插入的环部件。

连结部件52可相对于第二旋转体46在旋转轴48的轴向上移动。连结部件52能够连结第二旋转体46和旋转轴48，以使从第一传递部12(参见图4)传递来的人力驱动力经由第二旋转体46传递给旋转轴48。在旋转轴48的轴向上，连结部件52配置在第一输入侧齿轮46A和第二输入侧齿轮46B之间。连结部件52具有能够与第二旋转体46连结的连结结构。在图5所示的第一例中，连结结构包括凸部52A，该凸部52A以能够与在第二旋转体46的第一输入侧齿轮46A的侧面开口的凹部46C连结的方式设置于连结部件52。在第二例中，连结结构包括凹部，该凹部以能够与从第二旋转体46的侧面突出的凸部连结的方式设置于连结部件52。连结部件52的数量为任意的。作为优选的一例，连结部件52的数量比第二旋转体46的数量少。例如，当第二旋转体46的数量为n个时，连结部件52的数量为n-1个。n为2以上的任意自然数。连结部件52包括凸轮面52B，该凸轮面52B与第二旋转体46的第一输入侧齿轮46A的侧面相对。凸轮面52B以与旋转轴48的圆周方向不平行地延伸的方式设置。凸轮面52B的形状为螺旋状。

第一追加连结部件54可相对于第三旋转体50在旋转轴48的轴向上移动。第一追加连结部件54能够连结第三旋转体50和旋转轴48。在旋转轴48的轴向上，第一追加连结部件54配置在第一输出侧齿轮50A和第二输出侧齿轮50B之间。第一追加连结部件54具有能够与第三旋转体50的第一输出侧齿轮50A连结的连结结构。在图5所示的第一例中，连结结构包括凸部54A，该凸部54A以能够与第三旋转体50的第一输出侧齿轮50A的侧面开设的凹部50E连结的方式设置于第一追加连结部件54。在第二例中，连结结构包括凹部，该凹部以能够与从第三旋转体50的第一输出侧齿轮50A的侧面突出的凸部连结的方式设置于第一追加连结部件54。第一追加连结部件54包括凸轮面54B，该凸轮面54B与第三旋转体50的第一输出侧齿轮50A的侧面相对。凸轮面54B以与旋转轴48的圆周方向不平行地延伸的方式设置。凸轮面54B的形状为螺旋状。

第二追加连结部件56能够相对于第三旋转体50在旋转轴48的轴向上移动。第二追加连结部件56能够连结第三旋转体50和旋转轴48。在旋转轴48的轴向上，第二追加连结部件56配置在第二输出侧齿轮50B和第三输出侧齿轮50C之间。第二追加连结部件56具有能够与第三旋转体50的第二输出侧齿轮50B连结的连结结构。在图5所示的第一例中，连结结构包括凸部56A，该凸部以能够与第三旋转体50的第二输出侧齿轮50B的侧面开设的凹部50F连结的方式设置于第二追加连结部件56上。在第二例中，连结结构包括凹部，该凹部以与从第三旋转体50的第二输出侧齿轮50B的侧面突出的凸部连结的方式设置于第二追加连结部件56。第二追加连结部件56包括凸轮面56B，该凸轮面56B与第三旋转体50的第二输出侧齿轮50B的侧面相对。凸轮面56B以与旋转轴48的圆周方向不平行地延伸的方式设置。凸轮面56B的形状为螺旋状。

第一追加连结部件54及第二追加连结部件56的数量为任意的。作为优选的一例，第一追加连结部件54及第二追加连结部件56的总数比第三旋转体50的数量少。例如，当第三旋转体50的数量为n个时，第一追加连结部件54及第二追加连结部件56的总数为n-1个。n为2以上的任意自然数。

图8所示的解除部18利用从第一传递部12(参见图4)传递来的人力驱动力使连结部件52在旋转轴48的轴向上移动，由此，解除第二旋转体46和旋转轴48的连结。解除部18利用从第一传递部12传递来的人力驱动力使第一追加连结部件54及第二追加连结部件56在旋转轴48的轴向上移动，由此，解除第三旋转体50和旋转轴48的连结。解除部18具备支撑部58、作动部60及驱动轴70。

图8及图9所示的支撑部58支撑多个作动部60。支撑部58包括基础部58A及轴连结部58B、58C。基础部58A配置为与旋转轴48的中心轴线CY平行。基础部58A沿旋转轴48的中心轴线CY延伸。基础部58A通过多个螺栓H1固定于第一支撑部件28A及第二支撑部件28B(参见图4)。

轴连结部58B设置在基础部58A的一个端部。轴连结部58B可旋转地支撑驱动轴70的一个端部。轴连结部58C设置在基础部58A的另一个端部。轴连结部58C可旋转地支撑驱动轴70的另一个端部。

图10及图11所示的作动部60包括第一作动部60A、第二作动部60B及第三作动部60C。各作动部60A～60C沿旋转轴48的轴向设置。各作动部60A～60C具备接触部件64、保持部66及连结部68。

接触部件64包括第一接触部件72及第二接触部件74。第一接触部件72从保持部66向旋转轴48(参见图8)延伸。第二接触部件74包括第一部分74A及第二部分74B。第一部分74A从保持部66向旋转轴48延伸。第二部分74B从第一部分74A的旋转轴48侧的端部向第一接触部件72弯曲。第一接触部件72的前端和第二接触部件74的第二部分74B的前端经由旋转轴48相对设置。

保持部66通过多个螺栓H2(参见图9)与支撑部58的基础部58A固定。保持部66包括第一部分66A、第二部分66B、第三部分66C、第一引导部66D及第二引导部66E。在驱动轴70的更上侧处，第一部分66A通过多个螺栓H2固定于基础部58A。在驱动轴70的更下侧处，第二部分66B通过多个螺栓H2固定于基础部58A。第三部分66C连接第一部分66A和第二部分66B。第一引导部66D设置在第一部分66A和第三部分66C之间。第一引导部66D以第一接触部件72能够相对于保持部66滑动的方式支撑第一接触部件72。第一接触部件72能够在相对于保持部66在靠近旋转轴48的方向及远离旋转轴48的方向上滑动。第二引导部66E设置在第二部分66B和第三部分66C之间。第二引导部66E以第二接触部件74的第一部分74A能够相对于保持部66滑动的方式支撑第二接触部件74。第二接触部件74的第一部分74A能够在接近旋转轴48的方向及远离旋转轴48方向上滑动。

连结部构成为68将驱动轴70的旋转转换为平移运动并传递给接触部件64。连结部68包括连结板76及轴接触部78。

连结板76将第一接触部件72和第二接触部件74彼此连结。连结板76包括基础部76A、第一突起76B、第二突起76C及第三突起76D。

基础部76A的形状为从第一接触部件72向第二接触部件74延伸的板状。第一突起76B设置在基础部76A的长度方向的一个端部。第一突起76B插入第一接触部件72的连结孔72A。第二突起76C设置在基础部76A的长度方向的另一个端部。第二突起76C插入第二接触部件74的连结孔74C。第三突起76D设置在基础部76A的长度方向的中央。第三突起76D插入第三部分66C的连结孔66F。连结板76能够以第三突起76D为旋转中心而相对于保持部66旋转。连结板76通过扭力螺旋弹簧(未图示)向第一突起76B接近驱动轴70的方向(下面称为“第一旋转方向”)施力。扭力螺旋弹簧安装于第三突起76D。轴接触部78与基础部76A连接。轴接触部78能够与驱动轴70的轴凸轮面82、84、86接触。

驱动轴70与接触部件64连结，以将接触部件64的状态从接触部件64远离连结部件16的第一状态与接触部件64与连结部件16接触的第二状态中的一者切换为另一者。驱动轴70设置为能够绕旋转轴48的中心轴线CY以外的中心轴线CZ旋转。驱动轴70配置为与旋转轴48平行。驱动轴70包括第一轴凸轮面82、第二轴凸轮面84及第三轴凸轮面86。

第一轴凸轮面82设置在能够与驱动轴70中的第一作动部60A的轴接触部78接触的位置。第一轴凸轮面82将第一作动部60A的接触部件64的状态从接触部件64与连结部件52接触的第二状态切换为接触部件64未与连结部件52接触的第一状态。

当第一轴凸轮面82与第一作动部60A的轴接触部78时，轴接触部78被第一轴凸轮面82推高。因此，连结板76抵抗扭力螺旋弹簧的力而向与第一旋转方向相反的第二旋转方向旋转，各接触部件72、74的状态变为第一状态。当第一轴凸轮面82未与第一作动部60A的轴接触部78接触时，各接触部件72、74的状态因扭力螺旋弹簧的力而变为第二状态。连结部件52的凸轮面52B(参见图8)如下构成，在第二状态下，凸轮面52B与第二旋转体46的第一输入侧齿轮46A的侧面的在轴向的最大距离大于关于轴向的各接触部件72、74的前端的宽度。

第二轴凸轮面84设置在能够与驱动轴70中的第二作动部60B的轴接触部78接触的位置。第二轴凸轮面84将第二作动部60B的各接触部件72、74的状态从接触部件64与第一追加连结部件54接触的第二状态切换为各接触部件72、74未与第一追加连结部件54接触的第一状态。

当第二轴凸轮面84与第二作动部60B的轴接触部78接触时，轴接触部78被第二轴凸轮面84推高。因此，连结板76抵抗扭力螺旋弹簧的力而向第二旋转方向旋转，各接触部件72、74的状态变为第一状态。当第二轴凸轮面84未与第二作动部60B的轴接触部78接触时，各接触部件72、74的状态因扭力螺旋弹簧的力而变为第二状态。第一追加连结部件54的凸轮面54B(参见图8)如下构成，在第二状态下，凸轮面54B与第三旋转体50的第一输出侧齿轮50A的侧面的在轴向的最大距离大于关于轴向的各接触部件72、74的前端部的宽度。

第三轴凸轮面86设置在能够与驱动轴70中的第三作动部60C的轴接触部78接触的位置。第三轴凸轮面86将第三作动部60C的各接触部件72、74的状态从各接触部件72、74与第二追加连结部件56接触的第二状态切换为各接触部件72、74未与第二追加连结部件56接触的第一状态。

当第三轴凸轮面86与第三作动部60C的轴接触部78接触时，轴接触部78被第三轴凸轮面86推高。因此，连结板76抵抗扭力螺旋弹簧的力而向第二旋转方向旋转，各接触部件72、74的状态变为第一状态。当第三轴凸轮面86未与第三作动部60C的轴接触部78接触时，各接触部件72、74的状态因扭力螺旋弹簧的力而变为第二状态。第二追加连结部件56的凸轮面56B(参见图8)如下构成，在第二状态下，凸轮面56B与第三旋转体50的第二输出侧齿轮50B的侧面的在轴向的最大距离大于关于轴向的各接触部件72、74的前端部的宽度。

图12及图13所示的导向部20将各连结部件52、54、56向旋转轴48的轴向引导。导向部20包括限制结构，该限制结构限制旋转轴48和各连结部件52、54、56之间的相对旋转。图12及图13等所示的限制结构的一例为多个导向槽20A～20F，该多个导向槽20A～20F形成为以在旋转轴48的轴向上延伸的方式形成在旋转轴48的外周部。

第一导向槽20A及第二导向槽20B限制旋转轴48和连结部件52之间的相对旋转。连结部件52包括两个限制突起52C。一个限制突起52C(参见图12)从连结部件52的侧面向第一导向槽20A突出。一个限制突起52C插入第一导向槽20A。另一个限制突起52C(参见图13)从连结部件52的侧面向第二导向槽20B突出。另一个限制突起52C插入第二导向槽20B。

第三导向槽20C及第四导向槽20D限制旋转轴48和第一追加连结部件54的相对旋转。第一追加连结部件54包括两个限制突起54C。一个限制突起54C(参见图12)从第一追加连结部件54的侧面向第三导向槽20C突出。一个限制突起54C插入第三导向槽20C。另一个限制突起54C(参见图13)从第一追加连结部件54的侧面向第四导向槽20D突出。另一个限制突起54C插入第四导向槽20D。

第五导向槽20E及第6导向槽20F限制旋转轴48和第二追加连结部件56之间的相对旋转。第二追加连结部件56包括两个限制突起56C。一个限制突起56C(参见图12)从第二追加连结部件56的侧面向第五导向槽20E突出。一个限制突起56C插入第五导向槽20E。另一个限制突起56C(参见图13)从第二追加连结部件56的侧面向第六导向槽20F突出。另一个限制突起56C插入第六导向槽20F。

旋转轴48包括两个凹部48A。在旋转轴48的圆周方向上，一个凹部48A设置在第一导向槽20A和第二导向槽20B之间。一个凹部48A设置在旋转轴48中配置有第二输入侧齿轮46B(参见图4)的位置。一个凹部48A中设置有第一单向离合器88及压缩弹簧(未图示)。第一单向离合器88通过压缩弹簧向突出于一个凹部48A的方向上施力。当向前转动的第二输入侧齿轮46B的旋转速度大于旋转轴48的旋转速度时，第一单向离合器88将第二输入侧齿轮46B的旋转传递给旋转轴48，当第二输入侧齿轮46B的旋转速度小于或等于旋转轴48的旋转速度时，不将第二输入侧齿轮46B的旋转传递给旋转轴48。

在旋转轴48的圆周方向上，另一个凹部48A设置在第五导向槽20E和第六导向槽20F之间。另一个凹部48A设置在旋转轴48中配置有第三输出侧齿轮50C(参见图4)的位置。在另一个凹部48A设置有第二单向离合器90及压缩弹簧(未图示)。第二单向离合器90通过压缩弹簧向突出于另一个凹部48A的方向上施力。当向前转动的第三输出侧齿轮50C的旋转速度大于旋转轴48的旋转速度时，第二单向离合器90将第三输出侧齿轮50C的旋转传递给旋转轴48，当第三输出侧齿轮50C的旋转速度小于或等于旋转轴48的旋转速度时，不将第三输出侧齿轮50C的旋转传递给旋转轴48。

多个施力部件22将各连结部件52、54、56向第二旋转体46施力。各施力部件22配置于第一导向槽20A～第六导向槽20F。作为第一例，各施力部件22包括金属配件22A及压缩弹簧22B。金属配件22A固定于旋转轴48。压缩弹簧22B的一端部固定于金属配件22A。压缩弹簧22B的另一端部固定于对应的限制突起52C、54C、56C中的任意一个。在第二例中，施力部件22包括任意的弹性部件。在第三例中，施力部件22包括电作动的部件。

图4所示的电动致动器24配置在容纳空间32B内，驱动变速单元10A。电动致动器24使驱动轴70(参见图8)旋转。电动致动器24的一例为电动马达。电动致动器24通过电线(未图示)与控制单元38(参见图14)电连接。电动致动器24的输出轴24A与变速机构30(参见图14)连结。

图14及图15所示的变速机构30将电动致动器24的输出轴24A的旋转减速并传递给驱动轴70。变速机构30包括第一齿轮30A、第二齿轮30B、第三齿轮30C、第四齿轮30D、第五齿轮30E及第六齿轮30F。需要说明的是，变速机构30也可以为增速机构，该增速机构将电动致动器24的输出轴24A的旋转增速并传递给驱动轴70。

第一齿轮30A安装于电动致动器24的输出轴24A。第二齿轮30B～第五齿轮30E可旋转地支撑于第一支撑部件28A。第二齿轮30B与第一齿轮30A连结。第三齿轮30C与第二齿轮30B连结。第四齿轮30D与第三齿轮30C连结。第五齿轮30E与第四齿轮30D连结。第六齿轮30F安装在插入第一支撑部件28A的驱动轴70的端部。

图7所示的发电机构34配置在壳体32的容纳空间32B内。发电机构34的一例为发电机。蓄电机构36存储发电机构34所提供的电力。蓄电机构36通过电线(未图示)与发电机构34及控制单元38电连接。蓄电机构36存储发电机构34所发的电力。蓄电机构36包括第一电容器36A、第二电容器36B及电解电容器36C。第一电容器36A配置在中空的支撑轴42的内部。即，蓄电机构36的第一电容器36A通过支撑轴42设置于第一支撑部件28A。第二电容器36B及电解电容器36C配置在控制单元38的壳体38A的内部。

壳体32收纳第一传递部12、第二传递部14、连结部件16及解除部18。在一例中，壳体32包括轮毂壳32A。轮毂壳32A包括壳主体32C及盖部件32D。壳主体32C通过中间部件A43(参见图1)与轮缘A42连结，该中间部件A43与构成后轮A4的车轮的轮缘A42(参见图1)连结。盖部件32D可旋转地设置于壳主体32C。根据一例，盖部件32D包括飞轮。轮毂壳32A包括关于中心轴线的第一端部10B及第二端部10C(均参见图7)。电动致动器24相对于变速单元10A至少部分配置在轮毂壳32A的第一端部10B侧。发电机构34相对于变速单元10A至少部分配置在轮毂壳32A的第二端部10C侧。变速机构30相对于变速单元10A至少部分配置在轮毂壳32A的第一端部10B侧。蓄电机构36相对于变速单元10A至少部分配置在轮毂壳32A的第一端部10B侧。控制单元38相对于变速单元10A至少部分配置在轮毂壳32A的第一端部10B侧。更具体而言，电动致动器24设置于第一支撑部件28A。从轮毂壳32A的径向看时，电动致动器24以与变速单元10A重叠的方式配置。变速机构30以位于与变速单元10A的相反侧的方式设置于第一支撑部件28A。蓄电机构36以至少部分位于与变速单元10A的相反侧的方式设置于第一支撑部件28A。控制单元38以位于与变速单元10A的相反侧的方式设置于第一支撑部件28A。

如图3所示，与第二支撑部件28B相比，发电机构34配置在轮毂壳32A的第二端部10C侧(参见图2)。发电机构34包括转子34A和定子34B，该转子34A包括磁铁，该定子包括线圈。转子34A通过变速机构35与变速单元10A连结，该变速机构35以位于与变速单元10A相反侧的方式设置于第二支撑部件28B。在第一例中，变速机构35将变速单元10A的旋转增速并传递给转子34A。在第二例中，变速机构35将变速单元10A的旋转减速并传递给转子34A。

控制单元38包括壳体38A及控制部38B。壳体38A安装于第一支撑部件28A。控制部38B配置在壳体38A的内部。控制部38B与电动致动器24(参见图4)及变速操作装置E(参见图1)可通信地连接。

控制部38B包括存储器(未图示)。存储器预先存储控制部38B所执行的程序。控制部38B基于存储器中所存储的程序来算出曲柄轴G1的踏频及自行车A的行驶速度。控制部38B从第一旋转体40的旋转速度及包含于第四旋转体44中的任意一个齿轮的旋转速度来算出自行车用内装变速轮毂10的变速比，并确定当前变速级。变速比和变速级之间的对应关系预先存储于存储器。自行车用内装变速轮毂10进一步具备无线通信单元92(参见图14)，该无线通信单元92与控制单元38电连接，以与外部设备(未图示)进行通信。无线通信单元92至少部分配置在容纳空间32B内。自行车用内装变速轮毂10进一步具备通知单元94，用于检测自行车用内装变速轮毂10的状态。通知单元94至少部分配置在容纳空间32B内。

当对操作部E1进行升档操作时，变速操作装置E(参见图1)输出包括升档信号的变速信号。当对操作部E1进行降档操作时，变速操作装置E输出包括降档信号的变速信号。变速信号发送至控制部38B。当接收到包括升档信号的变速信号时，控制部38B控制电动致动器24，以使变速比变为升档信号所指定的变速比。在一例中，控制部38B控制电动致动器24，以使驱动轴70的旋转角度从与当前变速比相对应的旋转角度变为与升档信号所指定的变速比相对应的旋转角度。当接收到包括降档信号的变速信号时，控制部38B控制电动致动器24，以使变速比变为降档信号所指定的变速比。在一例中，控制部38B控制电动致动器24，以使驱动轴70的旋转角度从与当前变速比相对应的旋转角度变为与降档信号所指定的变速比相对应的旋转角度。

图22表示自行车用内装变速轮毂10的连结状态与自行车用内装变速轮毂10的级数之间的关系。在一例中，自行车用内装变速轮毂10能够选择的级数为一级～六级这六个级。自行车用内装变速轮毂10的变速比按照一级～六级的顺序减小。图22中的“连结状态”表示各连结部件52、54、56及各单向离合器88、90所对应的齿轮连结的状态。图22中的“非连结状态”表示各连结部件52、54、56及各单向离合器88、90所对应的齿轮未连结的状态。

如图16所示，当调整驱动轴70的旋转角度，使各作动部60A～60C的接触部件64成为第二状态时，第一单向离合器88及第二单向离合器90形成连结状态，连结部件52、第二追加连结部件56及第一追加连结部件54形成非连结状态。因此，变速级设定为一级。

如图17所示，当调整驱动轴70的旋转角度，使第一作动部60A及第二作动部60B的接触部件64成为第二状态，且第三作动部60C的接触部件64成为第一状态时，第一单向离合器88及第二追加连结部件56形成连结状态，连结部件52、第二单向离合器90及第一追加连结部件54形成非连结状态。因此，变速级设定为二级。

如图18所示，当调整驱动轴70的旋转角度，使第一作动部60A及第三作动部60C的接触部件64成为第二状态，且第二作动部60B的接触部件64成为第一状态时，第一单向离合器88及第一追加连结部件54形成连结状态，连结部件52、第二单向离合器90及第二追加连结部件56形成非连结状态。因此，变速级设定为三级。

如图19所示，当整驱动轴70的旋转角度，使第一作动部60A的接触部件64成为第一状态，且第二作动部60B及第三作动部60C的接触部件64成为第二状态时，连结部件52及第二单向离合器90形成连结状态，第一单向离合器88、第二追加连结部件56及第一追加连结部件54形成非连结状态。因此，变速级设定为四级。

如图20所示，当调整驱动轴70的旋转角度，使第一作动部60A及第三作动部60C的接触部件64成为第一状态，且第二作动部60B的接触部件64成为第二状态时，连结部件52及第二追加连结部件56形成连结状态，第一单向离合器88、第二单向离合器90及第一追加连结部件54形成非连结状态。因此，变速级设定为五级。

如图21所示，当调整驱动轴70的旋转角度，使第一作动部60A及第二作动部60B的接触部件64成为第一状态，且第三作动部60C的接触部件64成为第二状态时，连结部件52及第一追加连结部件54形成连结状态，第一单向离合器88、第二单向离合器90及第二追加连结部件56形成非连结状态。因此，变速级设定为六级。

例如，当变速级从三级变更为四级时，电动致动器24使驱动轴70旋转，以使驱动轴70的旋转角度从与三级相对应的角度变更为与四级相对应的角度。当驱动轴70的旋转角度从与三级相对应的角度变更为与三级相对应的角度和与四级相对应的角度之间的角度时，第一作动部60A的各接触部件72、74采用第一状态，第二作动部60B的各接触部件72、74采用第二状态。

当第一作动部60A的各接触部件72、74为第一状态时，连结部件52通过施力部件22的施力而相对于旋转轴48向第一方向移动，连结部件52的凸部52A插入第一输入侧齿轮46A的凹部46C，或连结部件52的凸部52A推压第一输入侧齿轮46A的侧面。当凸部52A插入凹部46C时，第一输入侧齿轮46A和连结部件52连结，第一输入侧齿轮46A关于动力的传递与旋转轴48形成连结状态。

第一输入侧齿轮46A与第一输入齿轮40A连结。第一输入齿轮40A与支撑轴42连结。因此，当支撑轴42通过人力驱动力而旋转时，第一输入齿轮40A及第一输入侧齿轮46A也通过人力驱动力而旋转。第一输入侧齿轮46A由于关于动力的传递未与支撑轴42连结，因此，通过从第一输入齿轮40A传递来的旋转力而绕旋转轴48相对于支撑轴42旋转。在连结部件52的凸部52A被第一输入侧齿轮46A的侧面推压的状态下，第一输入侧齿轮46A的凹部46C的旋转位置和连结部件52的凸部52A的旋转位置随着第一输入侧齿轮46A的旋转而一致时，凸部52A插入凹部46C，第一输入侧齿轮46A与连结部件52连结。因此，第一输入侧齿轮46A关于动力的传递与支撑轴42形成连结状态。

当第二作动部60B的各接触部件72、74从第一状态进入第二状态时，如下所述，第一输出侧齿轮50A和第一追加连结部件54之间的连结状态从连结状态变更为非连结状态。

第一输出侧齿轮50A与第二输入侧齿轮46B连结，第二输入侧齿轮46B与支撑轴42连结。因此，当支撑轴42通过人力驱动力旋转时，第二输入侧齿轮46B及第一输出侧齿轮50A也通过人力驱动力旋转。在第二作动部60B的各接触部件72、74与第一追加连结部件54的凸轮面54B接触的状态下，第一输出侧齿轮50A旋转，由此，在关于旋转轴48的中心轴线CY的圆周方向上，各接触部件72、74在凸轮面54B与第一输出侧齿轮50A的侧面之间的间隔变窄的方向上相对移动。因此，第一追加连结部件54在沿旋转轴48的中心轴线CY的方向上向第二方向移动，以使凸轮面54B和第一输出侧齿轮50A的侧面之间的间隔变宽，第一追加连结部件54的凸部54A脱离第一输出侧齿轮50A的凹部50E，第一追加连结部件54和第一输出侧齿轮50A形成非连结状态。因此，第一输出侧齿轮50A关于动力的传递与旋转轴48形成为非连结状态。

符号说明：

10…自行车用内装变速轮毂；10A…变速单元；10B…第一端部；10C…第二端部；24…电动致动器；28A…第一支撑部件；28B…第二支撑部件；32…壳体；32A…轮毂壳；32B…容纳空间；34…发电机构；36…蓄电机构；38…控制单元；92…无线通信单元；94…通知单元；A42…轮缘；A43…中间部件。

Claims (18)

1.一种自行车用内装变速轮毂，其具备：

轮毂壳，该轮毂壳形成容纳空间；

变速单元，该变速单元配置在所述容纳空间，且构成为能够从多个变速级中选择一个变速级；及

电动致动器，该电动致动器配置在所述容纳空间，用于驱动所述变速单元。

2.根据权利要求1所述的自行车用内装变速轮毂，其中，

还具备发电机构，该发电机构产生用于驱动所述电动致动器的电力。

3.根据权利要求2所述的自行车用内装变速轮毂，其中，

所述发电机构配置在所述容纳空间。

4.根据权利要求2或3所述的自行车用内装变速轮毂，其中，

还具备蓄电机构，该蓄电机构存储所述发电机构提供的电力。

5.根据权利要求4所述的自行车用内装变速轮毂，其中，

所述蓄电机构配置在所述容纳空间。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的自行车用内装变速轮毂，其中，

还具备控制单元，该控制单元用于控制所述电动致动器。

7.根据权利要求6所述的自行车用内装变速轮毂，其中，

所述控制单元配置在所述容纳空间。

8.根据权利要求3所述的自行车用内装变速轮毂，其中，

所述轮毂壳包括关于中心轴线的第一端部及第二端部，

所述电动致动器相对于所述变速单元至少部分配置在所述轮毂壳的所述第一端部侧，

所述发电机构相对于所述变速单元至少部分配置在所述轮毂壳的所述第二端部侧。

9.根据权利要求8所述的自行车用内装变速轮毂，其中，

还具备蓄电机构，该蓄电机构配置在所述容纳空间，存储所述发电机构提供的电力，

所述蓄电机构相对于所述变速单元至少部分配置在所述轮毂壳的所述第一端部侧。

10.根据权利要求9所述的自行车用内装变速轮毂，其中，

还具备控制单元，该控制单元配置在所述容纳空间，用于控制所述电动致动器，

所述控制单元相对于所述变速单元配置在所述轮毂壳的所述第一端部侧。

11.根据权利要求10所述的自行车用内装变速轮毂，其中，

还具备第一支撑部件，该第一支撑部件相对于所述变速单元配置在所述轮毂壳的所述第一端部侧，以支撑所述变速单元，

所述电动致动器设置于所述第一支撑部件。

12.根据权利要求11所述的自行车用内装变速轮毂，其中，

还具备第二支撑部件，该第二支撑部件相对于所述变速单元配置在所述轮毂壳的所述第二端部侧，以支撑所述变速单元，

所述发电机构配置在比所述第二支撑部件更靠近所述轮毂壳的第二端部侧。

13.根据权利要求11或12所述的自行车用内装变速轮毂，其中，

所述蓄电机构设置于所述第一支撑部件。

14.根据权利要求11～13中任一项所述的自行车用内装变速轮毂，其中，

所述控制单元设置于所述第一支撑部件。

15.根据权利要求6、7、10～14中任一项所述的自行车用内装变速轮毂，其中，

还具备无线通信单元，该无线通信单元与所述控制单元电连接，以与外部设备进行通信。

16.根据权利要求15所述的自行车用内装变速轮毂，其中，

所述无线通信单元至少部分配置在所述容纳空间。

17.根据权利要求1～16中任一项所述的自行车用内装变速轮毂，其中，

还具备通知单元，该通知单元用于通知该自行车用内装轮毂的状态。

18.根据权利要求1～17中任一项所述的自行车用内装变速轮毂，其中，

所述轮毂壳包括：

壳主体，该壳主体通过中间部件与轮缘连结，该中间部件与构成车轮的所述轮缘连结；和

盖部件，该盖部件可旋转地设置于所述壳主体。