TWI285175B - Bicycle electric component and bicycle derailleur that uses such component - Google Patents

Description

(1) 1285175 Λ 九、發明說明 - 【發明所屬之技術領域】 本發明，是關於電系零件，特別是關於可裝配在自行 • 車上的自行車用電系零件及使用該零件之自行車用撥鏈 . 器。 【先前技術】 • 最近，於自行車領域也使用種種的電系零件。例如以 電動來執行自行車變速的電動變速裝置或自行車驅動力輔 助用的輔助驅動裝置等電動零件是被廣泛地採用（例如參 照專利文獻1 )。上述習知的電系零件，是經由變速線來 驅動自行車的前撥鏈器，其具備有：可裝配在自行車上的 殻構件；被收納在殻構件內可使變速線形成定位的定位單 元（內部零件之一例）：及，與定位單元排列收納在殻構 件內根據變速訊號來控制定位單元的變速控制部。變速控 • 制部，具有控制單元其根據控制程式來動作的微電腦是被 搭載在平板狀的電路板上。於變速控制部，連接著被裝配 在方向把手上的軸切換器，根據來自於軸開關的變速訊號 ' 使變速線移動，使前撥鏈器形成變速動作。 • [專利文獻1]日本特開2004-909 1 5號公報 【發明內容】 [發明欲解決之課題] 於上述習知構成，具有平板狀電路板的控制單元是與 (2) 1285175 ^ 定位單元排列配置在殼構件的內部。因此，於殼構件內的 • i間就需要有不必要的空間，電系零件的大型化恐怕會導 致重量增加。特別是，自行車因是以人的力量來驅動踏 • 板’所以若整體重量增加就必須浪費徒勞無功的勞力。 - 本發明的課題，是提供一種能夠實現小型輕量化的自 行車用電系零件及使用該零件之自行車用撥鏈器。 •[用以解決課題之手段] 發明1相關的自行車用電系零件，其是可裝配在自行 車上的電系零件，具備有殻構件、內部零件及電子線路 部。殻構件，是一種具有安裝部的構件可安裝在自行車 上。內部零件’是被收納在殻構件內。電子線路部，具有 電路板，該電路板是被配置成至少可包圍著內部零件一部 份。 於該電系零件，電子線路部的電路板是被配置成至少 Φ 是可包圍著被收納在殼構件內的內部零件一部份。於此， 由於電路板並非是配置成平板狀的平面形狀，而是配置成 立體形狀來包圍著內部零件，所以具有電路板的電子線路 ' 部能夠有效率地將利用殻構件內部的空間。因此，控制用 • 的微電腦等較大的元件即使是配置在電路板上，具有電路 板的電子線路部也能夠簡潔配置在殼構件的內部，能夠實 現電系零件的小型輕量化。 發明2相關的自行車用電系零件，是於發明1所記載 的零件中，將電路板爲具有撓性的軟性電路板。於該狀況 -5- (3) 1285175 • 時，使用軟性電路板是能夠彎曲配置電路板，能夠更有效 . 率利用空間。因此，能夠實現更爲小型化的電系零件。 發明3相關的自行車用電系零件，是於發明2所記載 • 的零件中，將軟性電路板的至少一部份沿著殻構件的內壁 m 形成配置。於該狀況時，利用撓性是能夠容易使軟性電路 板配置在殻構件的內壁，所以能夠更有效率利用殼構件內 的空間。此外，也使殻構件的造型設計自由度增加。 φ 發明4相關的自行車用電系零件，是於發明1至發明 3任一發明所記載的零件中，將內部零件形成爲具有馬達 和可使馬達旋轉減速的減速機構。於該狀況時，是能夠利 用馬達來控制撥鏈器或懸吊單元或行駛驅動裝置。 發明5相關的自行車用電系零件，是於發明4所記載 的零件中，將內部零件形成爲具有要將馬達的旋轉傳達至 殼構件外部用的輸出軸；將電路板形成爲具有輸出軸要通 過用的通過孔。於該狀況時，因電路板是配置在輸出軸的 • 周圍，所以能夠有效率地將輸出軸相關連的檢測電路配置 在電路板上。 發明6相關的自行車用電系零件，是於發明5所記載 的零件中，將電路板形成爲在通過孔周圍具有要檢測出輸 " 出軸旋轉位置用的旋轉位置檢測電路。於該狀況時，以簡 單的構成就能夠緊湊檢測出輸出軸的旋轉位置。 發明7相關的自行車用電系零件，是於發明1至發明 6任一發明所記載的零件中，將內部零件形成爲是要對可 使自行車變速成複數變速段當中任一變速段的變速裝置進 -6- (4) 1285175 • 行電動驅動的變速驅動部；將電子線路構成爲是根據變速 - 訊號對變速驅動部進行變速控制。於該狀況時，是能夠使 具有：變速裝置的變速驅動部；及，電子線路部的電系零 • 件實現小型化。 . 發明8相關的自行車用撥鏈器，具備有：發明1至發 明7任一發明所記載的自行車用電系零件以及固定構件、 移動機構、活動構件及鏈條導件。固定構件，是一種要被 φ 固定在自行車上的構件。移動機構，是一種對固定構件形 成爲可朝要接近或離開自行車的方向移動，由內部零件來 驅動的機構。活動構件，是一種要連結於移動機構的構 件。鏈條導件，是一種要連結於活動構件的構件。殼構件 是設置在該固定構件及活動構件當中的任一構件上，透過 固定構件或活動構件使殻構件裝配在自行車上。 於該自行車用撥鏈器，於設置在固定構件或活動構件 上的殼構件內部設有對移動機構進行驅動的內部零件，透 # 過內部零件來驅動移動機構使活動構件朝要接近或離開自 行車的方向移動，透過鏈條導件使鏈條形成移動。於此， 因具有內部零件的電系零件是構成爲小型輕量化，所以能 ~ 夠實現撥鏈器的小型輕量化。因此，於自行車車架上被配 ^ 置成露出在外部的撥鏈器，是難以接觸障礙物的同時，在 自行車倒下時也難以受到損傷。 發明9相關的自行車用撥鏈器，是於發明8所記載的 撥鏈器中，將移動機構形成爲具有兩端是分別擺動自如連 結於固定構件和活動構件被配置成彼此大致平行的第1及 -7- (5) 1285175 第2連桿構件；將輸出軸構成爲是要將第〗連桿構件連結 於固定構件或活動構件用的連結構件。於該狀況時，因該 撥鏈器是能夠形成爲與通常的以變速線來形成動作的撥鏈 器相同構造，所以其設計及製造就變容易。 [發明效果] 根據本發明時，由於電路板並非是配置成平板狀的平 • 面形狀，而是配置成立體形狀來包圍著內部零件，所以具 有電路板的電子線路部能夠有效率地利用殼構件內部的空 間。因此，控制用的微電腦等較大的元件即使是配置在電 路板上，具有電路板的電子線路部也能夠簡潔配置在殼構 件的內部，能夠實現電系零件的小型輕量化。 【實施方式】 [發明之最佳實施形態] • 第1圖，是採用本發明之一實施形態後的自行車4側 面圖。自行車4，具備有習知的車架6，該車架6具有： 管焊接形成的鑽石構造車架體8;及，裝配在車架體8前 % 部的前叉1 2。前叉1 2，是可繞著形成傾斜的軸轉動自如 " 地安裝在車架體8的前部。此外，於前叉12的上部，安 裝著方向把手組裝體16。於車架體8的中央上部，安裝著 座墊18。於車架體8的下部，安裝著驅動機構20。於前 叉1 2的下部，旋轉自如地安裝著前輪24。另外，後輪 28，是旋轉自如地安裝在車架體8的後部。前煞車機構 -8- (6) 1285175 • 32，是在要制動前輪24時使用。此外，後煞車機構36， ’ 是在要制動後輪28時使用。 驅動機構20，具備有：可旋轉地安裝在車架體8底托 • 架上的踏板曲柄組裝體40 ;具有被安裝在車架體8上的前 - 撥鏈器46及被安裝在踏板曲柄組裝體40右側的複數（例 如2片）前齒盤48之前變速器44;及，具有被安裝在車 架體8後部的後撥鏈器52及被安裝在後輪28上的複數 • (例如8〜10片）後齒盤54之後變速器50。前撥鏈器 46，是將鏈條60擇一性地咬合於複數前齒盤48當中的任 一齒盤。另外，後撥鏈器52，是將鏈條60擇一性地咬合 於複數後齒盤54當中的任一齒盤。 方向把手組裝體16，具備有：被安裝在前叉12頂部 的龍頭64 ;及被安裝在龍頭64上部的下垂型方向把手 66。於方向把手66的彎曲部份上部相向的兩側，安裝有 煞車把70 (僅圖示右側的煞車把）。左側的煞車把7〇, • 是在要透過BORDEN(音譯）型的煞車線74來操作後煞車機 構3 6時使用。另外，右側的煞車把7 0，是在要透過 BORDEN型的煞車線72來操作前煞車機構32時使用。於 右側（或左側）的煞車把70，設有後變速切換器（或前變 < 速切換器）2 70，後變速切換器（或前變速切換器）2 70, 是構成爲透過被安裝在方向把手66中央部的顯示單元78 來對前變速器44及後變速器50進行手動變速。兩變速切 換器270，例如是爲條狀型的切換器，以不同方向的擺動 操作來執行加速操作及減速操作。顯示單元78，是以習知 (7) 1285175 • 的方法’根據來自於具備有被安裝在前叉1 2上的舌簧開 • 關86及被安裝在前輪磁石88之前輪旋轉傳感器經配線90 輸入的訊號，顯示出速度或行駛距離等資訊。顯示單元 • 78，是透過配線84來連接於前撥鏈器46及後撥鏈器52。 . 如第2圖所示，後撥鏈器52，具備有：被固定在車架 體8後部8a的底座構件（固定構件之一例）1〇〇 ;對底座 構件1 00是形成爲可朝要接近或離開自行車4的方向移動 • 的移動機構130 ;要被連結於移動機構130的活動構件 1〇4 ;及，要被連結於活動構件1〇4的鏈條導件108。 底座構件1〇〇，具備有：大致圓筒狀的車架裝配部 170 ;，及，驅動機構殻（殼構件之一例）174。於驅動機 構殻1 74的內部，收納著下述的變速驅動部（內部零件之 一例）2 1 2和變速控制電路（電子線路部之一例）2 1 6。車 架裝配部170，具備有螺栓裝配開口部178。底座構件 1〇〇，是由要貫通螺栓裝配開口部178的車架裝配螺栓182 • 固定在車架體8上形成爲可調整轉動位置。 移動機構130，具有：其一端是擺動自如被連結於底 座構件100的第1連桿構件120;及在第1連桿構件120 •Γ 的外側其一端是擺動自如被連結於底座構件1 〇〇的第2連 ^ 桿構件124。兩連桿構件120、124，是配置成大致平行。 活動構件1 04，是擺動自如地被連結於兩連桿構件 120、124的另一端。活動構件104，是將鏈條導件108連 結成擺動自如。此外，在活動構件104和鏈條導件108之 間，裝設有要將鏈條導件1 〇8朝第2圖時針方向彈推的例 -10- (8) 1285175 * 如是由扭力螺旋彈簧所形成的未圖示彈推構件。 • 鏈條導件1 08，是，將在轉動中心附近要對鏈條60進 行引導的引導傳動輪118及要對鏈條60賦予張力的張力 ^ 傳動輪Π 6支撐成旋轉自如，以使鏈條60可咬合於複數 • 後齒盤54所被選出的一個齒盤。 驅動機構殻1 74，如第2圖至第4圖所示，具備有： 於內部具驅動機構收納空間202 (第3圖）的殼本體 # 190;及，由螺絲198安裝在殻本體190上的外蓋194。外 蓋194是以安裝在殼本體190的底面爲佳，藉此可避免水 或其他污染物質進入殻本體190的內部。殼本體190，是 與車架裝配部170 —體形成，於驅動機構收納空間202， 收納著變速驅動部2 1 2和要對變速驅動部2 1 2進行變速控 制的變速控制電路2 1 6。 變速驅動部212，是以電動來驅動著可將複數變速段 變速成任一變速段的後撥鏈器，具有電動馬達206及減速 _ 機構210(第4圖）。 馬達206，是配置在靠近殼本體190的一側。減速機 構210，是裝配在馬公206的旋轉軸前端，具有未圖示的 * 螺旋齒輪。螺旋齒輪，是咬合於未圖示的蝸輪。蝸輪，是 ’ 與第1齒輪214 —體形成。第1齒輪214及螺旋齒輪，是 旋轉自如地裝配在齒輪支撐構件220。要咬合於第1齒輪 214的第2齒輪（未圖示）和與第2齒輪一體形成的第3 齒輪23 0，也是旋轉自如地支撐在齒輪支撐構件220。因 此，藉由齒輪支撐構件220裝脫於殻本體190是能夠一體 -11 - (9) 1285175 • 性裝脫減速機構210。第3齒輪23 0，是連結於要將馬 • 206旋轉傳達至殻本體190外部用的輸出軸234。輸出 234，是連結於第1連桿構件120以擺動來驅動第1連 • 構件1 2 0。 . 輸出軸234，具有：要咬合於第3齒輪230的齒輪 234a;配置在輪部234a兩端的軸部234b、234c，從軸 23 4c朝殻本體190外側延伸的連結軸部23 4d。第1連 • 構件120是不能旋轉地被連結於該連結軸部234d的 端。藉此，使後撥鏈器52形成電動驅動。於連結軸 234d的外周面，形成有平面缺口的切面部234e，於第 連桿構件120的一端，形成有要卡合於切面部23 4e的 合孔120a (第2圖）。 變速控制電路216，具有電路板2 40和被裝配在電 板240上的微電腦或記億體等的各種LSI或電阻或電容 等電氣元件。電路板240，是形成爲包覆著齒輪支撐構 β 220的三方並且沿著驅動機構收納空間202的內壁202a 成彎曲的合成樹脂製具有撓性的軟性電路板，與減速機 210 —起被收納在狹窄的驅動機構收納空間202內。變 m 控制電路2 1 6，例如是透過來自於配線84途中設置的電 | 單元94 (第1圖）所供給的電力來形成動作。於電源單 94的內部，裝配有可更換的一次電池或二次電池。可暫 性儲蓄該電力的大容量電容器等蓄電元件244是被裝配 電路板240上。於電路板240，形成有輸出軸23 4要通 用的通過孔240a，於通過孔240a的周圍’形成有要檢 達 軸 桿 部 部 桿 刖 部 1 卡 路 器 件 形 構 速 源 元 時 在 過 測 -12- (10) 1285175 * 出輸出軸234旋轉位置即變速位置用的旋轉位置檢測電路 • 248。旋轉位置檢測電路248，是由同芯不同半徑及長度的 4種圓弧狀電路24 8a〜24 8d所構成。此外，金屬製的檢測 ^ 片256是隔著絕緣墊圈252不能旋轉地裝配在輸出軸234 . 的連結軸部234d。檢測片256，具有可在圓弧狀電路248a 〜24 8d不同半徑位置形成接觸的 4個接觸片 25 6a〜 2 56d，藉由該接觸片2 5 6a〜2 5 6d來選擇性導通4個圓弧 # 狀電路248a〜248d，是能夠檢測出例如10階段的變速位 置。變速位置傳感器260是由該旋轉位置檢測電路248和 檢測片2 5 6所構成。 變速控制電路2 1 6的功能構成方塊圖如第5圖所示。 變速控制電路2 1 6，具有採用微電腦的變速控制部 264。於變速控制部264，是根據變速切換器270所輸出的 加速及減速的變速訊號來控制變速驅動部212。於變速控 制部264，連接著變速位置傳感器270和已連接在變速控 ® 制部264的馬達驅動電路268，此外，透過顯示單元78連 接著後變速切換器270。馬達驅動電路268,例如：具有 被備配著FET等開關晶體管的PWM (脈衝寬度調製電 路），是根據後變速切換器270操作對應的輸出控制訊號 來驅動馬達。 上述構成的後撥鏈器52，由於電路板240並非是配置 成平板狀的平面形狀，而是配置成立體形狀來包圍著變速 驅動部212，所以具有電路板240的變速控制電路216在 驅動機構殻1 74內部的驅動機構收納空間202是能夠有效 -13- (11) 1285175 • 率地利用空間。因此，具有控制用的微電腦等 • 變速控制部264即使是配置在電路板240上， 有電路板240的變速控制電路216簡潔配置在 • 1 74的內部，能夠實現後撥鏈器52的小型輕量 - 表示著變速控制部264變速動作的控制恭 圖所示。 當電源投入變速控制部264時，於第6 ! • 就執行初期設定。於步驟S2，是要判斷加速 根據後變速切換器270來執行。於步驟S3， 速操作是否已根據後變速切換器270來執行。 速操作已經執行時，就從步驟S2轉移至步驟 S 5，是要判斷變速位置SH是否根據變速位置 的輸出形成爲1 〇速，即後撥鏈器5 2是否位於 側）的齒盤5 4位置上。在變速位置S Η爲1 0 執行這以上的加速所以就忽視變速操作轉移三 • 當判斷出減速操作已經執行時，就從步驟S 3 S10。於步驟1〇，是要判斷變速位置SH是否 置傳感器260的輸出形成爲8速，即後撥鏈署 於最大徑（內側）的齒盤5 4位置上。在變速ΐ ^ 時，因無法執行這以上的減速所以就忽視變速 S2 〇 (其他實施形態） (a )於上述實施形態中，雖是以設置在 較大元件的 也能夠使具 驅動機構殻 化。 程圖如第6 圖的步驟S 1 操作是否已 是要判斷減 當判斷出加 S 5。於步驟 傳感器260 最小徑（外 時，因無法 [步驟S3。 轉移至步驟 根據變速位 :52是否位 [置SH爲1 操作回步驟 撥鏈器內的 •14- (12) 1285175 _ 變速控制電路（電子線路部）來執行撥鏈器 • 子線路部並不限定於變速控制電路。例如也 部配置控制單元，以電子線路部來構成馬達 ¥ 該狀況時，是根據來自於外部的控制訊號對 . 行控制。 (b)於上述實施形態的後撥鏈器52, 構殼174設置在底座構件（固定構件）100 • 圖所示，也可將後撥鏈器3 52的驅動機構殻 動機構3 04上。第7圖中，驅動機構殻374 機構3 04上，在其內部收納著上述驅動齒輪 制電路。此外，第1連桿構件1 20的另一端 機構。 (c )於上述實施形態中，雖是以電動 子說明了本發明相關的電系零件，但電系零 後撥鏈器，還可應用在電動前撥鏈器或懸吊 • 動裝置（行駛用輔助動力裝置）等電氣零件 零件。 (d )於上述實施形態中，雖是揭示著 桿構件的機構來做爲移動機構，但移動機構 β 述實施形態。例如也可由根據馬達來旋轉的 在螺絲軸上的螺帽構件來構成移動機構，將 於活動構件。此外，也可形成爲剪刀形狀的 該狀況，引動器也可使用壓氣缸或電動氣缸 的控制，但電 可於撥鏈器外 驅動電路。於 電子線路部進 雖是將驅動機 上，但如第7 3 74設置在活 是設置在活動 機構或變速控 是連結於減速 後撥鏈器爲例 件並不限定於 單元或行駛驅 要搭載的電系 以具有一對連 並不限定於上 螺絲軸和裝配 螺帽構件連結 移動機構。於 〇 -15- (13) 1285175 • 【圖式簡單說明】 • 第1圖爲採用本發明之一實施形態的自行車側面圖。 第2圖爲本發明之一實施形態的電系零件即電動後撥 • 鏈器的側面圖。 . 第3圖爲外蓋拆掉後的底座構件側面圖。 第4圖爲被收納在驅動機構殼內的馬達、驅動齒輪及 變速控制電路的分解透視圖。 • 第5圖爲表示變速控制電路的功能構成方塊圖。 第6圖爲變速控制電路的控制流程圖。 第7圖爲相當於第2圖的其他實施形態圖。 【主要元件符號說明】 52、3 5 2 :後撥鏈器（電系零件之一例） 100 :底座構件（固定構件之一例） 104、3 04 :活動構件 籲 1 〇 8 :鏈條導件 120、124 :第1及第2連桿構件 130 :移動構件 170 :車架裝配部 ^ 174、3 74 :驅動機構殻（殼構件之一例） 202 :驅動機構收納空間 202a :內壁 2 0 6 :馬達 2 1 0 :減速機構 -16- (14) 1285175 * 2 1 2 :減速驅動部（內部零件之一例） * 2 1 6 :減速控制電路 2 3 4 :輸出軸 * 2 4 0 :電路板 ， 240a ：通過孔 24 8 :旋轉檢測電路 264 :變速控制部

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Claims (1)

1. (1) 1285175 十' 申請專利範圍 • 種自行車用電系零件，是可裝配在自行車上的電 系零件，其特徵爲：具備有殻構件、內部零件及電子線路 - 部，上述殼構件，具有可安裝在上述自行車上的安裝部； • 上述內部零件，是被收納在上述殼構件內；上述電子線路 部，具有電路板，該電路板是被配置成至少可包圍上述內 部零件一部份。 • 2.如申請專利範圍第1項所記載的自行車用電系零 件，其中，上述電路板具有撓性的軟性電路板。 3 ·如申請專利範圍第2項所記載的自行車用電系零 件，其中，上述軟性電路板的至少一部份，是配置形成沿 著上述殼構件的內壁。 4 ·如申請專利範圍第1項所記載的自行車用電系零 件，其中，上述內部零件具有馬達和可使上述馬達旋轉減 速的減速機構。 • 5 ·如申請專利範圍第2項所記載的自行車用電系零 件，其中，上述內部零件具有馬達和可使上述馬達旋轉減 速的減速機構。 6.如申請專利範圍第3項所記載的自行車用電系零 ^ 件，其中，上述內部零件具有馬達和可使上述馬達旋轉減 速的減速機構。 7·如申請專利範圍第4項所記載的自行車用電系零 件，其中，上述內部零件具有將上述馬達的旋轉傳達至上 述殼構件外部用的輸出軸；上述電路板具有上述輸出軸通 -18- (2) 1285175 過用的通過孔。 * 8 · 串請專利範圍第7項所記載的自行車用電系零 件’其中’上述電路板，是於上述通過孔周圍具有檢測上 • 述輸出軸旋轉位置用的旋轉位置檢測電路。 - 9·如申請專利範圍第1項至第8項任一項所記載的自 行車用電系零件，其中，上述內部零件，是形成對可變速 成複數變速段當中任一變速段的自行車用變速裝置進行電 ® 動驅動的變速驅動部；上述電子線路部，是根據變速訊號 來對上述變速驅動部進行變速控制。 10·一種自行車用撥鏈器，其特徵爲，具備有：申請 專利範圍第1項至第9項任一項所記載的自行車用電系零 件：被固定在自行車上的固定構件；對上述固定構件形成 可朝著接近或離開上述自行車的方向移動，由上述內部零 件來驅動的移動機構；連結於上述移動機構的活動構件； 及連結於上述活動構件的鏈條導件，此外，上述殻構件， ® 是設置在上述固定構件及上述活動構件當中的任一構件 上0 1 1 ·如申請專利範圍第1 0項所記載的自行車用撥鏈 器’其中，上述移動機構具有兩端分別擺動自如地連結於 上述固定構件和上述活動構件被配置成彼此大致平行的第 1及第2連桿構件；上述輸出軸是將上述第1連桿構件連 結於上述固定構件或上述活動構件用的連結構件。 -19-