CN100372729C - 自行车用驱动装置以及自行车用链条支架 - Google Patents

Abstract

本发明提供的能使整体保持较高的刚性、且容易实现变速装置变速动作的电动化的自行车用驱动装置，安装在自行车的车架上能安装后轮，具备车架本体；第1和第2罩部件；内装变速轮毂。车架本体在前端具有摆动安装部，在后端具有将后轮夹在中间的第1和第2轮毂安装部。第1和第2罩部件安装在车架本体的两外侧面，可在与车架本体之间形成第1和第2空间。内装变速轮毂具有轮毂轴；轮毂壳体；与轮毂壳体的一端连接的驱动体；后链轮，是能对自行车的曲柄轴的旋转进行多档变速的装置。变速定位装置配置在第1空间，能与内装变速轮毂连接，且能使内装变速轮毂的变速动作电动化。电路单元配置在第1和第2空间的任意一方中，蓄电元件配置在第1和第2空间的任意一方中。

Description

自行车用驱动装置以及自行车用链条支架

技术领域

本发明涉及一种安装在自行车的车架上的、能安装后轮的自行车用驱动装置以及能安装后轮的自行车用链条支架。

背景技术

自行车通常具有：车架、安装有能自如旋转地安装在车架上的左右曲柄的驱动部、安装在车架的前后的前轮以及后轮。作为搭载在这样的自行车上的零件，众所周知的有使驱动部和车架的后部成为一体的驱动模块(自行车用驱动装置的一个例子)(参照专利文献1)。若使用这样的自行车用驱动装置，能提高自行车的组装作业效率，便于降低自行车的成本。

现有的自行车用驱动装置具有：成为车架的后部的支撑部(车架本体以及链条支架的一个例子)；配置在支撑部的两端上的曲柄轴以及后轮车轴；安装在曲柄轴的两端的左右曲柄；安装在后轮车轴上的带制动器的内装变速轮毂。在右曲柄上安装有前链轮，在内装变速轮毂上安装有后链轮。在支撑部的内部，安装有架设在两链轮上的链条。支撑部能自如摆动地安装在车架上。在支撑部的前端突出设置有用1对轴承支承曲柄轴的筒状的曲柄支承部，悬臂支承在车架上。

专利文献1  德国专利  19840576号公报

发明内容

上述现有的自行车用驱动装置，由于车架本体由曲柄支承部悬臂支承在车架上，所以，整个驱动装置难以保持较高的刚性。

另一方面，最近，广泛采用使内装变速轮毂等变速装置的变速动作电动化的技术。这样一来，在使变速装置的变速动作电动化的场合，由于在上述现有的结构中悬臂支承着支撑部，所以，被悬臂支承的支撑部的内部空间变得狭小。因此，安装具有用于使变速装置的变速动作电动化的马达的变速定位装置(电气驱动机构的一个例子)和其电源很困难。因此，上述现有的驱动装置难以实现变速装置变速动作的电动化。

本发明的课题在于能提供一种能使整体保持较高的刚性，且容易实现变速装置变速动作的电动化的自行车用驱动装置。

本发明的另一课题在于能提供一种能使整体保持很高的刚性，且容易实现变速装置变速动作的电动化的自行车用链条支架。

与发明1涉及的自行车用驱动装置，是一种安装在自行车的车架上的、能安装后轮的装置，具备车架本体、第1和第2罩部件、后轮毂、后变速装置、电气驱动机构、控制部、电源。车架本体在第1端具有能自如摆动地安装在车架上的摆动安装部，在从第1端分成两股延伸的第2端具有配置成将后轮夹在中间的第1和第2轮毂安装部。第1和第2罩部件，是安装在车架本体的两外侧面，使其在与车架本体之间能形成第1和第2空间的部件。后轮毂具有：不能旋转地安装在第1和第2轮毂安装部上的轮毂轴；能自如旋转地安装在轮毂轴上的轮毂壳体；与轮毂壳体的一端连接的驱动体；不能旋转地安装在驱动体上的后链轮。后变速装置是能对自行车的曲柄轴的旋转进行多档变速的装置。电气驱动机构是配置在第1空间、能与后变速装置连接，且能使后变速装置的变速动作电动化的机构。控制部配置在第1和第2空间的任意一方，对电气驱动机构进行控制。电源配置在第1和第2空间的任意一方，将电力供给到电气驱动机构和控制部。

该驱动装置，后轮的轮毂配置在设置于车架本体的分成两股延伸的第2端的第1和第2轮毂安装部上。由此，后轮为两端支承的结构。另外，用第1和第2罩部件覆盖车架本体的外侧，使其在与车架本体之间能形成第1和第2空间，在第1空间设有用电力驱动后变速装置进行变速的电气驱动机构，在第1和第2空间的任意一方设有控制电气驱动机构的控制部和电源。在此，由于后轮的轮毂不是悬臂支承、而是两端支承的结构，所以，能使车架本体保持较高的刚性。另外，由于能使后变速装置的变速动作电动化的电气驱动机构设置在第1空间，同时，控制它的控制部、电气驱动机构和控制部的电源设置在第1或第2空间，所以，能很容易地实现后变速装置变速动作的电动化。

与发明2涉及的自行车用驱动装置，是在发明1所记载的装置的基础上，后轮毂是将具有用多个动力传递路径传递驱动体的旋转的传动机构和选择其一地切换动力传递路径的切换机构的后变速装置设置在内部的内装变速轮毂。在这种场合，能很容易地实现内装变速轮毂变速动作的电动化。

与发明3涉及的自行车用驱动装置，是在发明2所记载的装置的基础上，后轮毂还具有与传动机构并排配置、通过轮毂壳体和轮毂轴的相对旋转进行发电、将发出的电力供给电源的发电机构。在这种场合，由于将二次电池或电容器等蓄电元件作为电源进行使用，所以，能用发电机构产生的电力对电源进行充电。因此，不易损耗电源，能长时间地做电动变速动作。

与发明4涉及的自行车用驱动装置，是在发明3所记载的装置的基础上，用于电气连接发电机构和电源的电气配线配置在第1和第2空间的至少任意一方中。在这种场合，由于已配置电气配线，所以，在组装自行车时，不需要电源和发电机构的电气配线工序。

与发明5涉及的自行车用驱动装置，是在发明1至4中的任意一项所记载的装置的基础上，电气驱动机构用变速线缆与后变速装置连接。在这种场合，由于电气驱动机构不是直接、而是通过变速线缆与内装变速轮毂连接，所以，能将原有的内装变速轮毂组装在装置内。

与发明6涉及的自行车用驱动装置，是在发明1至5中的任意一项所记载的装置的基础上，还具备与控制部连接、用于检测后轮的旋转速度的速度传感器。在这种场合，由于能检测后轮的旋转速度，所以，能用它显示自行车的速度，或能根据旋转速度进行自动变速控制。

与发明7涉及的自行车用驱动装置，是在发明1至6中的任意一项所记载的装置的基础上，还具备设置在后轮毂和车架本体上、对上述后轮进行制动的轮毂制动机构，车架本体具有卡止用于连接轮毂制动机构和制动手柄的制动线缆的线缆卡止部。在这种场合，由于将线缆卡止部设置在车架上，所以，没有必要将线缆卡止部设置在轮毂制动装置上，能减少轮毂制动装置的设计限制。

与发明8涉及的自行车用驱动装置，是在发明1至7中的任意一项所记载的机构的基础上，摆动安装部能绕自行车的曲柄轴自如摆动地安装在上述车架上。在这种场合，由于驱动装置绕曲柄轴摆动，所以，即使驱动装置摆动，也不会改变从曲柄轴到轮毂轴的长度，能防止由于链条长度的变化而引起的链条振动。

与发明9涉及的自行车用驱动装置，是在发明8所记载的装置的基础上，摆动支承部在内部能自如旋转地支承自行车的曲柄轴。在这种场合，由于曲柄轴支承在车架本体的摆动支承部上，所以，仅将驱动装置安装在自行车的车架上，就能完成自行车的整个车架的组装，能简化自行车的组装工序。

与发明10涉及的自行车用驱动装置，是在与发明9涉及的装置的基础上，还具备安装在曲柄轴的一端的、具有前链轮的齿轮曲柄，和安装在另一端的左曲柄。在这种场合，由于预先将齿轮曲柄和左曲柄安装在驱动装置的曲柄轴上，所以，能进一步简化自行车的组装工序。

与发明11涉及的自行车用驱动装置，是在发明10所记载的装置的基础上，还具备架设在前链轮和后链轮上的链条。在这种场合，由于将链条架设在前链轮和后链轮上，所以能以安装着第1和第2罩部件的状态装运驱动装置，能进一步简化自行车的组装工序。

与发明12涉及的自行车用链条支架，是能安装后轮的撑杆，具备车架部件和电气驱动机构。车架部件在第1端具有能绕曲柄轴自如摆动地安装在自行车的车架上的摆动安装部，在从第1端分成两股延伸的第2端具有配置成将后轮夹在中间的第1和第2轮毂安装部。电气驱动机构是安装在车架部件上、能使自行车用变速装置的变速动作电动化的机构。

该链条支架，车架部件的第1端能绕曲柄轴自如摆动地安装在自行车的车架上。另外，车架部件在分成两股分开延伸的第2端具有第1和第2轮毂安装部。在该车架部件上安装有电气驱动机构。在此，由于后轮的轮毂不是悬臂支承，为两端支承的结构，所以，能使车架部件保持较高的刚性。另外，当将后轮的轮毂安装在车架部件的第2端的第1和第2轮毂安装部上时，即使将内装变速机构或外装变速机构的多级齿轮等配置在后轮轮毂上，通过用例如变速线缆连接这些变速装置和电气驱动机构，也能使变速等变速动作电动化，能很容易地实现后变速装置变速动作的电动化。另外，由于链条支架绕曲柄轴摆动，所以，即使链条支架摆动，也不会改变从曲柄轴到轮毂轴的长度，能防止由于链条长度变化而引起的链条振动。

根据与本发明涉及的自行车用驱动装置，由于后轮的轮毂不是悬臂支承而是两端支承的结构，所以，能使车架部件保持较高的刚性。另外，由于在第1空间能使后变速装置的变速动作电动化的电气驱动机构设置在第1空间，而且，控制它的控制部、电气驱动机构和控制部的电源设置在第1或第2空间，所以，能很容易地实现后变速装置的电动化。

根据与本发明涉及的自行车用链条支架，由于后轮的轮毂不是悬臂支承而是两端支承的结构，所以，能使车架部件保持较高的刚性。另外，当将后轮的轮毂安装在车架部件的第2端的第1和第2轮毂安装部上时，即使将内装变速机构或外装变速机构的多能齿轮等配置在后轮轮毂上，通过用例如变速线缆连接这些后变速装置和电气驱动机构，也能使变速等变速动作电动化，能很容易地实现后变速装置变速动作的电动化。

附图说明

图1是采用了本发明的一实施方式的自行车的右视图。

图2是采用了本发明的一实施方式的自行车的左视图。

图3是其驱动装置的剖视图。

图4是卸下了驱动装置的第1车架部件侧的第1罩部件的状态的侧视图。

图5是卸下了驱动装置的第2车架部件侧的第2罩部件的状态的侧视图。

图6是内装变速轮毂的半剖视图。

图7是变速定位装置的俯视局部剖视图。

图8是打开了第2外壳部件的状态的定位装置的俯视图。

图9是沿图7的IX-IX线剖切的剖视图。

图10是表示电路单元的构成的框图。

图11是其它实施方式的相当于图4的图。

图12是其它实施方式的相当于图3的图。

具体实施方式

在图1和图2中，采用本发明的一实施方式的自行车10具有车架11，该车架11具有弯曲成“V”字形的车架体12和前叉13。另外，自行车10具有：能自如摆动地安装在车架体12的下部的本发明一实施方式的驱动装置15；安装在前叉13的前端的前轮16f；安装在驱动装置15的后端的后轮16r；与前叉13的上部连接的车把部17。车架体12具有从弯曲部分向下方突出的悬吊部12a，如图3所示，在悬吊部12a上沿左右方向(图3中的上下方向)贯通形成有曲柄轴安装孔12b。在该曲柄轴安装孔12b上安装有曲柄轴组合体20。

曲柄轴组合体20具有不能旋转地安装在曲柄轴安装孔12b中的套筒21；通过轴承23a、23b能自如旋转地安装在套筒21中的曲柄轴22。套筒21在两端形成有小直径的1对摆动支承部21a，与摆动支承部21a的内侧邻接地形成有直径比摆动支承部21a的直径大的1对外螺纹部21b。1对外螺纹部21b之间成为直径更大的固定部21c。在各外螺纹部21b上安装有固定螺母24a、24b，由此，套筒21不能旋转地固定在悬吊部12a上。而且，也可以在套筒21的外周面上形成键槽等，由键阻止套筒21旋转。在曲柄轴22的右端(图3的下端)不能旋转地安装有具有前链轮38的齿轮曲柄40。在曲柄轴22的左端(图3的上端)不能旋转地安装有左曲柄41。如图1和图2所示，在各曲柄40、41的前端安装有脚蹬42a、42b。

如图3至图5所示，驱动装置15具有：能自如摆动地安装在悬吊部12a上的车架本体30；安装在车架本体30的外侧面上的第1和第2罩部件31、32；安装在车架本体30的后端的内装变速轮毂33；能使内装变速轮毂33的变速动作电动化的变速定位装置(电气驱动机构的一个例子)35；控制变速定位装置35的电路单元36(控制部的一个例子)；作为将电力供给到变速定位装置35以及电路单元36的电源的蓄电元件37。

车架本体30具有：前后延伸的第1车架部件45；用固定螺栓55拧紧固定在第1车架部件45上的前后延伸的第2车架部件46。第1和第2车架部件45、46在前端具有能自如摆动地安装在固定于车架体12的悬吊部12a的套筒21的两端上的第1和第2摆动安装部50a、50b，在从前端分成两股延伸以两车架部件45、46的形式延伸的后端，分别具有配置成将配置在后轮16r的中心的内装变速轮毂33夹在中间的第1和第2轮毂安装部51a、51b。

第1车架部件45具有：与第2车架部件46对置配置的主车架部件45a；在与第1罩部件31之间能形成第1空间的附属车架部件45b。主车架部件45a在前端具有第1摆动安装部50a，在从第1摆动安装部50a向斜上方且向后方延伸之后，向稍斜下方且向后方延伸。在该延伸的后端，以从后端向前方延伸的切口的形式设有第1轮毂安装部51a。在第1摆动安装部50a上，例如从内侧安装有带凸缘衬套53a。该带凸缘衬套53a与套筒21的摆动支承部21a接触。从属车架部件45b设计成在与第1罩部件31之间形成第1空间56，而且，用于堵塞第1空间。从属车架部件45b其前端部具有比主车架部件45a大的侧面，以使第1罩部件31能覆盖前链轮38。

如图3和图5所示，第2车架部件46是相对自行车的左右方向的中心线与第1车架部件45的主车架部件45a大致线对称的形状。第2车架部件46其外侧面向内凹入，以便在与第2罩部件32之间形成第2空间57。而且，也可以使第2罩部件32膨出，形成第2空间57。第2车架部件46在前端具有第2摆动安装部50b，在从第2摆动安装部50b向斜上方且向后方延伸之后，向稍斜下方且向后方延伸。在该延伸的后端，以从后端向前方延伸的切口的形式设有第2轮毂安装部51b。在第2摆动安装部50b上，例如从内侧安装有带凸缘衬套53b。该带凸缘衬套53b安装在套筒21的摆动支承部21b上。由此，驱动装置15能相对车架体12自如摆动地安装在车架体12上。在第2车架部件46的第1轮毂安装部51b的前方内面，安装有用于安装制动线缆61的外套的外支座62，而该制动线缆61是用于使安装在内装变速轮毂33上的后述的轮毂制动装置——辊式制动装置60动作的。该制动线缆61与安装在车把部17上的制动手柄17a、17b连接。

如图3和图4所示，第1罩部件31用小螺钉固定在附属车架部件45b上，使其在与附属车架部件45b之间能形成第1空间56。在第1空间56中配置有：前链轮38、安装在内装变速轮毂33上的后链轮39、变速定位装置35、电路单元36、蓄电元件37、张紧轮68、搭设在导向轮67和两链轮38、39上的链条65。张紧轮68配置在靠近前链轮38的位置上，使链条65具有张紧力。导向轮67配置在靠近后链轮39的位置上，将链条65引导到第1空间56内。

第2罩部件32设计成覆盖在第2车架部件46上凹入形成的部分，用于形成第2空间57。在第2空间57中配设有电气地连接后述的发电机构和蓄电元件37、用于将从发电机构输出的电力供给到蓄电元件37的2根电气配线69。电气配线69穿过连通第2空间57和第1空间56的连通孔63、通过第1空间56内的电路单元36与蓄电元件37连接。

内装变速轮毂33具有作为后轮毂的功能和作为变速装置的功能。在图6中，作为后轮毂，内装变速轮毂33具有不能旋转地安装在第1和第2轮毂安装部51a、51b上的轮毂轴71；能自如旋转地安装在轮毂轴71上的轮毂壳体72；与轮毂壳体72的一端连接的驱动体73；不能旋转地安装在驱动体上的后链轮39。左右套筒77a、77b安装在轮毂壳体72的两端，通过套筒77a、77b能自如旋转地支承在轮毂轴71上。在套筒77a的外周安装有辊式制动装置60。

作为后变速装置，内装变速轮毂33具有：通过多个动力传递路径将驱动体73的旋转传递到轮毂壳体的传动机构74；选取其一地切换动力传递路径的切换机构75。作为后变速装置的内装变速轮毂33具有例如8个动力传递路径，能对由脚蹬42a、42b产生的曲柄轴22的旋转进行8级变速。另外，内装变速轮毂33还具有与传动机构并排配置、通过轮毂壳体72和轮毂轴71的相对旋转而发电、将发出的电力供给电源的发电机构76。如图6所示，发电机构76主要由内侧定子78和外侧转子79构成。由该发电机构76发出的电力能从端子80取出。

内侧定子78主要由2个定子轭铁81、82、卷绕有线圈83的线圈骨架84和筒状芯轭85构成。定子轭铁81、82、线圈骨架84以及筒状芯轭85组装成一体，构成内侧定子。该内侧定子78固定在轮毂轴71上。

外侧转子79主要具有固定在轮毂壳体72上的盖部件86和永久磁铁87，两者成为一体。该一体化的外侧转子79嵌合固定在轮毂壳体72的内周面上。

由沿圆周方向等间隔地分割的4个磁铁体构成的永久磁铁87固着在盖部件86上。该永久磁铁87等间隔地带有磁性，交替地为N极和S极，总共28个磁极分别与定子轭铁81、82对置。

以下对内装变速轮毂33内的发电机构76的发电动作进行说明。

当随着自行车10的行驶轮毂壳体72相对轮毂轴71旋转时，固定在轮毂壳体72的内周面上、相对内侧定子78自如旋转的外侧转子79，相对固定在轮毂轴71上的内侧定子78旋转。于是，永久磁铁87在定子轭铁81、82的外侧旋转。由此，定子轭铁81、82，在一个定子轭铁接收来自永久磁铁87的N极的磁通时，另一个定子轭铁接收S极的磁通，在一个定子轭铁接收来自永久磁铁87的S极的磁通时，另一个定子轭铁接收N极的磁通。即，由于永久磁铁87在定子轭铁81、82的外侧旋转，所以，反复出现定子轭铁81是N极、定子轭铁82是S极的第1状态，以及定子轭铁81是S极、定子轭铁82是N极的第2状态，在磁性连接两者81、82的筒状芯轭85中产生轮毂轴向的交变磁通。由于在其线圈83的内侧产生的交变磁通，在线圈83中产生电流，产生电力。产生的电力从端子80用电气配线69通过蓄电元件37和电路单元36供给到变速定位装置35，由此，能实现内装变速轮毂33的电动变速动作。

如图7至图9所示，变速定位装置35通过变速线缆88与具有8个变速档的内装变速轮毂33连接，是通过变速线缆88根据变速档的不同对内装变速轮毂33进行定位的装置。变速定位装置35具有：安装在第1空间56内的外壳90；能绕第1轴X自如旋转地安装在外壳90上的卷绕体91；固定在外壳90上的定位部件92；能以锁止状态和脱离状态自如摆动地安装在卷绕体91上的爪部件93；使爪部件93具有卡止状态的趋势的环状弹簧部件94；使爪部件93倒向脱离状态的爪解除部件95；检测变速位置的变速位置传感器(未图示)；驱动爪解除部件95的电动驱动部97。

外壳90具有：第1外壳部件100；用螺栓固定在第1外壳部件100上的第2外壳部件101；用螺栓固定在第2外壳部件101上的盖部件102。

第1外壳部件100是具有一面开口的矩形的第1收纳空间100a的框体，在底部形成有凸起部100b。能自如旋转地支承卷绕体91和爪解除部件95的转动轴98的基端部不能旋转地立设在该凸起部100b上。转动轴98的前端支承在盖部件102上。

形成第2外壳部件101，使其堵塞第1外壳部件100的第1收纳空间100a，在表面上形成收纳卷绕体91的一部分的圆筒状的第2收纳空间101a。在第2 外壳部件101的第1收纳空间100a一侧安装有电动驱动部97的电动马达110。在第2收纳空间101a的中心形成有与第1收纳空间100a连通的圆形的开口101b。另外，在第2外壳部件101的侧面突出形成有卡止变速线缆88的外套88b的外套卡止部101c。

卷绕体91具有：具有卡止变速线缆88的内线缆88a的前端的线缆卡止部103a的线缆卷绕部103；不能旋转地与线缆卷绕部103连接的爪安装部104。线缆卷绕部103是不能旋转地与爪安装部104连接的一部分向径向突出的、例如合成树脂制的雨滴筒状的部件。线缆卡止部103a在突出的部分上具有圆形的孔部，该圆形的孔部用于卡止固定在内线缆88a的前端的圆柱状的鼓部件(タイコ)88c。在线缆卷绕部103的外周面上形成有卷绕内线缆88a的卷绕槽103b。另外，在内周面上形成有不能旋转地与爪安装部104连接的花键槽103c。

爪安装部104收纳在第1收纳空间100a中，是转动轴98从中心贯通的筒状的金属制的部件。爪安装部104具有：在外周面上形成有能自如摆动地收纳爪部件93的凹部104a的大直径部104b；从大直径部104b向线缆卷绕部103延伸的小直径的轴部104c。在大直径部104b的外周面上形成有安装环状弹簧部件94的环状槽94d。另外，在大直径部94b的端面上、向爪解除部件95突出形成有用于与爪解除部件95联动、向线缆卷绕方向旋转的联动销104h(图9)。

轴部104c贯通开口101b，向第2收纳空间101a延伸，在其前端的外周面上，并列形成有与线缆卷绕部103的花键槽103c卡合的花键槽104e和安装有防水用O形圈99a的环状槽104f。另外，在前端面上，形成有用于安装O形圈99b的环状凹部104g。O形圈99a密封第2外壳部件101的开口101b和爪安装部104的间隙，阻止液体从第2收纳空间101a进入到第1收纳空间100a。O形圈99b密封爪安装部104和转动轴98的间隙，阻止液体从外部进入到第1收纳空间100a。

定位部件92是用于通过爪部件93将卷绕体91定位在8个变速位置的部件。因此，变速线缆88被定位在8个变速位置。定位部件92是金属制的大致矩形的板状部件，具有：在中心部形成的圆形的定位开口部92a；在定位开口部92a上向内周侧突出形成的8个突起部92b。8个突起部92b根据8档变速的内装变速轮毂33的变速位置，沿旋转方向空开间隔地配置。

爪部件93是金属制的部件，前端93b在向直径方向外侧立起、与8个突起部92b的任意一个卡合的卡止状态、和从卡止状态向直径方向内侧卧倒、脱离8个突起部92b的任意一个的脱离状态之间摆动。爪部件93设计成用于与定位部件92一起允许卷绕体91向卷绕线缆的方向A旋转、禁止向抽出线缆的方向B旋转。即，爪部件93在能自如摆动地安装在卷绕体91的爪安装部104的凹部104a中的状态下，其摆动中心93a配置在爪部件93前端93b的卷绕线缆的方向A的下游一侧。由此，爪部件93当向卷绕线缆的方向A旋转、与突起部92b接触时，倒向脱离状态。相反，当向抽出线缆的方向B旋转时，被突起部92b卡住，阻止卷绕体91向抽出线缆的方向旋转。

在爪部件93的外周部沿旋转方向形成有安装环状弹簧部件94的槽部93c。爪部件93中间隔着槽部93c，沿第1轴X方向空开间隔，其前端93b能与定位部件92和爪解除部件95接触。

环状弹簧部件94是金属制的弹簧部件，以拉开设置在环状槽104d和槽部93c中的状态安装着。由此，环状弹簧部件94产生要缩回去的力。利用该力使爪部件93具有成为卡止状态的趋势。当用这样的环状弹簧部件94对爪部件93施加力时，对爪部件93施加力很容易，且用于收纳弹簧的第1轴X方向的空间小也没问题。

爪解除部件95是在外周形成有与电动驱动部97啮合的齿轮齿95a的圆板状的金属制的部件，与卷绕体91并排能自如旋转地安装在转动轴98上。

如图8所示，电动驱动部97具有：驱动用的电动马达110；对电动马达110的旋转进行减速的减速机构111。电动马达110例如是直流马达。

减速机构111具有：固定在电动马达110的输出轴上的蜗杆112；包含与蜗杆112啮合的蜗轮113a的第1减速齿轮部113；与第1减速齿轮部113啮合的第2减速齿轮部114；与第2减速齿轮部114啮合的第3减速齿轮部115。各减速齿轮部114具有大直径齿轮和小直径齿轮，通过小直径齿轮与其它的减速齿轮部的大直径齿轮啮合而进行减速。第3减速齿轮部115的小直径齿轮与在爪解除部件95的外周上形成的齿轮部95a相啮合。电动马达110的旋转能由该减速机构111减速到例如1/1500的程度。

用这种结构的变速定位装置35，能用电动马达110对卷绕体91的旋转进行定位，能使内装变速轮毂33的变速动作电动化。

如图10所示，电路单元36具备包含由CPU、RAM、ROM、I/O接口构成的微型计算机的变速控制部125。而且，图中的粗线表示例如1A左右的电流线、实线表示5mA左右的电流线，虚线表示信号线。

变速控制部125随着安装在车把部17上的变速操作部(未图示)的操作开关126的操作，根据速度对内装变速轮毂33进行自动变速控制，同时，对设置在变速操作部上的液晶显示部124进行显示控制。另外，对灯进行控制，当周围的状况为规定的亮度以下时，点亮安装在前筐的前端上的灯118，当超过规定的亮度时，熄灯。变速控制部125与以下部件连接：设置在变速操作部上的操作开关126；液晶显示部124；作为用于控制灯118的照度传感器的光传感器136；用于由来自交流发电机119的输出产生速度信号的发电机波形成形电路134。另外，在变速控制部125上通过省电电路131连接有充电控制电路133、蓄电元件37和自动照明电路135。还连接有马达驱动器128、设置在变速定位装置35上的变速传感器156和其它输入输出部。

液晶显示部124也显示当时的行驶速度，同时，在变速时显示操作的变速档。

省电电路131是为了减少自行车停止时的电力损耗而设置的。储存在蓄电元件37中的电力供给到省电电路131。省电电路131与变速控制部125、马达驱动器128、充电控制电路133以及自动照明电路135连接，将在蓄电元件37储存的动作用电力供给到以上元件，同时，在自行车停止时切断向以上元件供给的电力。来自发电机构76的信号输入到省电电路131，根据该信号判断自行车10是否停止。通过设置这样的省电电路131，能抑制储存在蓄电元件37中的电力的无谓的损耗。

蓄电元件37由例如双电荷层电容器等大容量电容器构成，储存从发电机构76输出、用充电控制电路133进行整流了的直流电。由蓄电元件37储存的1mA的电流，通过省电电路131供给到变速控制部125、马达驱动器128、充电控制电路133以及自动照明电路135。由蓄电元件37储存的IA的电流也能直接供给到马达驱动器128。而且，也可以不使用电容器，而使用镍镉电池或锂离子电池或镍氢电池等二次电池构成蓄电元件37。

马达驱动器128对电动马达110进行定位控制。马达驱动器128用从省电电路131供给的1mA的电流进行工作，控制从蓄电元件37供给的1A的电流用于定位，将电流供给到电动马达110。

充电控制电路133例如用半波整流电路构成，将从发电机构76输出的交流电整流成例如1A和5mA的直流电。

发电机波形成形电路134由从发电机构76输出的交流电生成速度信号。即，提取例如半周期的正弦曲线的交流信号，使其通过施密特电路等适当的波形成形电路，生成与速度相对应的脉冲信号。

自动照明电路135根据由来自光传感器136的检测输出、从变速控制部125输出的开关信号进行动作，将从发电机构76输出的1A的电流供给到灯118或将其断开。由此，当照度为规定值以下时，灯118自动地点亮，当超过规定的照度时，其熄灭。

用这样构成的变速控制部125，能以在变速操作部选择的自动变速模式或手动变速模式下，对内装变速轮毂33进行变速控制。具体地说，例如，当选择了自动变速模式时，与车速相对应地进行8档变速控制。另外，也能对应变速操作部的操作进行变速控制。而且，在电路单元36上设有用于与变速操作部连接的配线端子。

另一方面，当车轮旋转时，省电电路131检测这一情况，将控制动作用的电力供给到变速控制部125或充电控制电路133等。其结果是，变速控制部125开始动作，对液晶显示部124、马达驱动器128、自动照明电路135和充电控制电路133进行控制。并且，来自发电机构76的电力对蓄电元件37进行充电。另外，从发电机波形成形电路134将车速信号赋予变速控制部125。当车轮停止转动时，省电电路131检测这一情况，切断控制用的电力。由此，在停止时不会浪费无谓的电力。因此，在停止时蓄电元件37没有损耗。

在此，由于设置蓄电元件37，储存来自发电机构76的电力，由该电力使包含变速控制部125的各部动作，所以，不需要更换电池和充电作业。另外，不需要电池余量的控制或携带预备电池，能不用进行与电源涉及的烦杂的作业而做变速动作。

而且，依据从发电机构76输出的交流信号检测车速，根据该检测的车速进行变速控制。由于构成发电机构76的交流发电机一般情况下具有多个磁极，所以，能从交流发电机输出与该磁极数和车速涉及的频率的交流信号。因此，与由自行车通常所使用的、例如检测安装在车轮上的磁铁的速度传感器得到的速度信号相比，能从交流信号获得每1转的很多的脉冲信号。因此，能在1转之间仔细地检测车速，能实时进行高精度的变速控制。另外，由于依据来自发电机构76的交流信号进行控制，所以，能在驱动装置15内进行变速控制。

另外，能有效地利用现有技术中白天不使用的发电机构76的电力。

再有，由于使变速定位装置35薄型化，所以，能与电路单元36和蓄电元件37并排配置在第1空间56内。这样一来，能作为电路单元36和电动马达70的电源使用来自发电机构76的电力，同时，由于使变速定位装置35薄型化，所以能以紧凑且重量轻的结构实现自行车的自动变速。

另外，由于后轮16r的内装变速轮毂33不是悬臂支承而是两端支承的结构，所以车架本体30能保持较高的刚性。另外，由于在第1空间56内能使内装变速轮毂33的变速动作电动化的变速定位装置35设置在第1空间，同时，对其进行控制的控制部、电气驱动机构以及控制部的电源也设置在第1空间56内，所以，能很容易地与内装变速轮毂33的变速动作的电动化相对应。

其它实施方式

(a)在上述实施方式中，虽然作为后变速装置例举了内装变速轮毂，但也可以将本发明应用于具有变轨器(デイレ-ラ)和多级齿轮的外装变速装置。

(b)在上述实施方式中，虽然能绕曲柄轴自如旋转地将车架本体30连接在车架体12上，但也可以使其在曲柄轴以外的地方摆动。

(c)在上述实施方式中，虽然将曲柄轴组合体20设置在悬吊部上，但也可以如图11和图12所示那样，将其组装在驱动装置215上。因此，也可以将曲柄轴组合体220设置在驱动装置215上。

在图11中，车架体212的悬吊部212a具有2个对开的筒状的摆动支承部212b。摆动支承部212b具有：固定在悬吊部212a上的上半圆筒部213a；用固定螺栓214固定在上半圆筒部213a上的下半圆筒部213b；安装在上半圆筒部213a上的上半对开衬套216a；安装在下半圆筒部213b上的下半对开衬套216b。在上半圆筒部213a和下半圆筒部213b以及上半对开衬套216a和下半对开衬套216b上，分别形成有用于定心定位的台阶部214、217。在上半对开衬套216a和下半对开衬套216b上，分别在两端形成有凸缘部218。

如图12所示，驱动装置215具有：能自如摆动地安装在悬吊部212a上的车架本体230；安装在车架本体230的外侧面上的第1和第2罩部件231、232；安装在车架本体230的后端的内装变速轮毂33；能使内装变速轮毂33的变速动作电动化的变速定位装置(电动驱动机构的一个例子)35；控制变速定位装置35的电路单元36(控制部的一个例子)；作为将电力供给到变速定位装置35和电路单元36的电源的蓄电元件37；曲柄轴组合体220。

曲柄轴组合体220不能旋转地安装在车架本体230的前端部。曲柄轴组合体220具有：能自如摆动地安装在上下半对开衬套216a、216b上的套筒221；用轴承223a、223b能自如旋转地安装在套筒221上的曲柄轴222；安装在曲柄轴222的两端的曲柄40、41。

车架本体230具有：前后延伸的第1车架部件245；用固定螺栓255拧紧固定在第1车架部件245上的、前后延伸的第2车架部件246。第1车架部件245具有固定在前端的具有套筒221的功能的摆动安装部250。摆动安装部250插入在形成于第2车架部件246的孔部246a中。两车架部件245、246，在从前端分成两股以两车架部件245、246的形式延伸的后端，分别具有第1和第2轮毂安装部251a、251b，该轮毂安装部251a、251b配置成将配置在后轮16r的中心的内装变速轮毂33夹在中间的形式。上半对开衬套216a和上半对开衬套216b的凸缘部217与摆动安装部250周围的第1和第2车架部件145、146的内侧面接触。其它构成由于与上述实施方式相同，所以，省略其说明。

这种结构的驱动装置215，由于将摆动安装部250安装在半对开衬套216a、216b上，用固定螺栓214进行固定，因此，能将组装了曲柄40、41、前链轮38和链条65的成品的驱动装置215安装在车架212上。

(d)在上述实施方式中，虽然通过变速线缆88使变速定位装置35与内装变速轮毂33连接，但也可以直接与内装变速轮毂33或后变轨器(リアデイレ-ラ)等的后变速装置的切换机构连接。

(e)在上述实施方式中，虽然将车架本体30分割成第1车架部件45和第2车架部件46，但也可以不分割车架本体而将其制成一体。

(f)在上述实施方式中，虽然根据发电机构76的输出检测自行车的车速，但也可以例如在电路单元等上设置速度传感器。具体地说，也可以在后轮的轮辐上安装磁铁，在能检测磁铁的位置上，例如，将磁导线开关配置在电路单元内，用磁导线开关的输出脉冲检测车速。

Claims (11)

1.一种自行车用驱动装置，所述自行车用驱动装置安装在自行车的车架上并能安装后轮，其特征是，具备：

车架本体，所述车架本体在第1端具有能自如摆动地安装在所述车架上的摆动安装部，在从所述第1端分成两股延伸的第2端具有配置成将所述后轮夹在中间的第1和第2轮毂安装部；

与所述车架本体之间能形成第1和第2空间地安装在所述车架本体的两外侧面上的第1和第2罩部件；

后轮毂，所述后轮毂具有不能旋转地安装在所述第1和第2轮毂安装部上的轮毂轴、能自如旋转地安装在所述轮毂轴上的轮毂壳体、与所述轮毂壳体的一端连接的驱动体、和不能旋转地安装在所述驱动体上的后链轮；

能对所述自行车的曲柄轴的旋转进行多档变速的后变速装置；

配置在所述第1空间、能与所述后变速装置连接且能使所述后变速装置的变速动作电动化的电气驱动机构；

配置在所述第1和第2空间的任意一方，对所述电气驱动机构进行控制的控制部；

和配置在所述第1和第2空间的任意一方，将电力供给到所述电气驱动机构和所述控制部的电源。

2.根据权利要求1所记载的自行车用驱动装置，其特征是：所述后轮毂是将所述后变速装置设置在内部的内装变速轮毂，所述后变速装置具有用多个动力传递路径将所述驱动体的旋转传递到所述轮毂壳体的传动机构、和择一地切换所述动力传递路径的切换机构。

3.根据权利要求2所记载的自行车用驱动装置，其特征是：所述后轮毂还具有与所述传动机构并排配置、通过所述轮毂壳体和所述轮毂轴的相对旋转进行发电、将发出的电力供给到所述电源的发电机构。

4.根据权利要求3所记载的自行车用驱动装置，其特征是：用于电气连接所述发电机构和所述电源的电气配线配置在所述第1和第2空间的至少任意一方。

5.根据权利要求1至4中的任意1项所记载的自行车用驱动装置，其特征是：所述电气驱动机构用变速线缆与所述后变速装置连接。

6.根据权利要求1至4中的任意1项所记载的自行车用驱动装置，其特征是：还具备与所述控制部连接、用于检测所述后轮的旋转速度的速度传感器。

7.根据权利要求1至4中的任意1项所记载的自行车用驱动装置，其特征是：还具备设置在所述后轮毂和所述车架本体上、对所述后轮进行制动的轮毂制动机构，

所述车架本体具有卡止用于连接所述轮毂制动机构和制动手柄的制动线缆的线缆卡止部。

8.根据权利要求1至4中的任意1项所记载的自行车用驱动装置，其特征是：所述摆动安装部能绕所述自行车的曲柄轴自如摆动地安装在所述车架上。

9.根据权利要求8所记载的自行车用驱动装置，其特征是：所述摆动支承部在内部能自如旋转地支承所述自行车的曲柄轴。

10.根据权利要求9所记载的自行车用驱动装置，其特征是：还具备安装在所述曲柄轴的一端且具有前链轮的齿轮曲柄，和安装在另一端的左曲柄。

11.根据权利要求10所记载的自行车用驱动装置，其特征是：还具备架设在所述前链轮和所述后链轮上的链条。

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