CN1070125C - 附有动力的自行车制动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种附有动力的自行车制动装置，其由第1小齿轮、行星齿轮、以及由公转的齿轮框及固定的第1内周齿构成行星齿轮机构，而构成第 1减速机构。减速后的电动马达输出，将第2小齿轮旋转驱动。第2小齿轮的旋转是利用第2内周齿而减速。减速后的旋转，经单向离合器而旋转驱动轮毂体，而只能将电动马达的动力传递给前车轮。离合器机构可将来自轮毂体的驱动传递至电动马达或将其解除，而进行发电制动或将其解除。

Description

附有动力的自行车制动装置

本发明涉及附有动力的自行车制动装置。更详细地说，是涉及具备使驱动自行车的后轮或前轮的电动马达转子转动，而产生发电制动效果的离合器机构的附有动力的自行车制动装置。

已知有装载蓄电池做为动力的配备有电动马达的附动力自行车。自行车毕竟是以人蹬踏板的力来做为动力，而附有动力的自行车是具备有用来辅助人踩蹬踏板施力的驱动机构的自行车。对于这种附有动力的自行车的驱动装置已有各种提案。其中，已知有在轮毂组装上直流电动机的提案(如日本特开昭53-94515号，特表平6-506891号)。

一方面，链条传动的自行车的后轮毂，具备有自由轮，只有以踏板踩踏驱动时，才会使旋转力量以正旋转对驱动车轮做传递，反过来，驱动车轮产生正旋转力时，是不会传递至踏板。因此，自由轮，具有只传递单一方向的旋转力的功能，也就是具备单向离合器机构。

通常，前轮毂因为不具有该自由轮机构，所以在前轮毂装上电动马达，或在前叉等装载电动马达而驱动前轮时，在电动马达未动作时连电动马达的转子也将由踏板驱动，而造成加重踏板操作之问题。

并且，附有动力的自行车，因装载电动马达、蓄电池，所以车体比一般自行车重。因此，若是装载一般自行车所采用的制动装置时，便会有与刹车性能无法匹配的问题。本发明要解决附有动力的自行车的此类问题。

本发明是依上述的技术背景所开发，可达成以下的目的。

本发明的目的是提供一种利用驱动自行车的电动马达本身的发电制动作用来制动自行车的制动装置。

本发明的其它目的是提供一种具备能够开关电动马达发电制动的离合器机构的附有动力的自行车制动装置。

为了达到上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种附有动力的自行车制动装置，其将电动马达的输出轴的旋转输出传递至自行车的后轮或前轮轮毂的轮毂体，来驱动前述后轮或前述前轮，其特征为：具备有介于前述轮毂体和前述输出轴之间，将来自前述后轮或前述前轮的旋转，传递至前述电动马达的转子而发电制动的装置。

一种附有动力的自行车制动装置，其将电动马达的输出轴的旋转输出传递至自行车的后轮或前轮轮毂的轮毂体，来驱动前述后轮或前述前轮，其特征为：具备有介于前述轮毂体和前述输出轴之间，将来自前述后轮或是前述前轮的旋转，传递至前述电动马达的转子，来进行发电制动用的离合器。

所述的附有动力的自行车制动装置，其特征为：具有将前述电动马达的旋转输出传递至前述轮毂体，来作为旋转输出用的第1单向离合器。

所述的附有动力的自行车制动装置，其特征为：前述离合器为，用来将来自前述后轮或前述前轮的旋转，传递至前述电动马达之转子的第2单向离合器。

所述的附有动力的自行车制动装置，其特征为：前述第2单向离合器，是能从前述后轮或前述前轮将旋转传递至前述电动马达的转子而发电制动、或将传递切断成为空档的两个位置中，选择其中任一位置的单向离合器。

为了解决前述课题本发明将采取以下的装置。

本发明的附有动力的自行车制动装置是将电动马达的输出轴的旋转输出传递至自行车的后轮或前轮轮毂的轮毂体，来驱动前述后轮或前述前轮的附动力自行车制动装置，其特征为：具备有介于前述轮毂体和前述输出轴之间，将来自前述后轮或前述前轮的旋转，传递至前述电动马达的转子而用以发电制动的装置。

另外本发明的附有动力的自行车制动装置是，将电动马达的输出轴的旋转输出传递至自行车的后轮或前轮轮毂的轮毂体，来驱动前述后轮或前述前轮的附动力自行车的驱动装置，其特征为：具备有介于前述轮毂体和前述输出轴之间，为了发电制动，而将来自前述后轮或前述前轮的旋转，传递至前述电动马达转子的离合器。

前述离合器，以具备有将前述电动马达的旋转输出，用以传递至前述轮毂体做旋转输出的第1单向离合器为理想。再者前述离合器，以具有用以将来自前述后轮或来自前述前轮的旋转，传递至前述电动马达转子的第2单向离合器为理想。

前述第2单向离合器，其将来自前述后轮或前述前轮的旋转传递到前述电动马达的转子而产生发电制动、或是切断传递而使之成为空档的这2个位置中，选择其中任一位置的单向离合器，使控制更为细密而有效。

本发明的效果：

如以上所详述，本发明通过由电动马达发电制动，而能够有效地制动。同时，由于组装离合器机构，所以也能够解除发电制动。并且能够使电动马达的动力与踏板操作无关，而确实地传递给车轮。

以下参照附图，举例对本发明进行详细说明：

图1是本发明所示的实施例的轮毂的截面图。

图2(a),(b)是表示第2环形齿轮的细节的截面图。

图3是表示爪和棘轮爪咬合的截面图。

图4是(a),(b),(c)表示离合器的爪的细节图。

图5是(a),(b),(c)表示离合器解除凸轮的细节图。

以下，根据图面说明本发明的实施例。图1，为本发明之实施例的自行车的前轮毂的截面图。轮毂轴1，为中空轴，在两端形成有阳螺纹2、3。在阳螺纹2、3，旋入有螺帽7，插入前叉5的爪6，而将爪6固定在轮毂轴1。

电动马达(未图示)固定于轮毂体30外部的前叉5。由电动马达输出轴的旋转，通过定时皮带19驱动定时带轮29。定时带轮29，因为通过锯齿状缺口25固定于驱动圆板23，所以不能互相旋转。在驱动圆板23的另一端，一体地形成有第1小齿轮14。

第1小齿轮14咬合在行星齿轮15。驱动圆板23，借助于钢珠28而可以自由旋转地被支持在轮毂体30。同时，驱动圆板23是通过钢珠24a可自由旋转地被支承的，所述钢珠24a可于被螺入并固定在轮毂轴1上的压珠件24转动。

在第1小齿轮14，咬合有行星齿轮15。行星齿轮15在第1小齿轮14的外周相等角度的位置上，配置3个。行星齿轮15的轴16被齿轮框17的轴承部18所支承，并且行星齿轮15是可以自由旋转地受轴16支承。

因此，齿轮框17略呈环状，具有支持3个行星齿轮15用的空间，配置成能在轮毂轴1的周围旋转。在3个行星齿轮15的外周，配置有第1环形齿轮20。在第1环形齿轮20的中心，形成有栓槽孔21。栓槽孔21咬合于形成在轮毂轴1上的栓槽轴22。结果，第1环形齿轮20，被固定且不能相对轮毂轴1旋转。

在轮毂体30的另一端形成有转动面32。在转动面32，有钢珠33转动。由于钢珠33在压球件34的转动面35也同时转动，因此由这些构成轴承。在轮毂体30，一体地平行设置有2面轴环37。轴环37被轮辐(未图示)一端的轮辐孔38卡合而固定。

结果，钢珠28、33支承可以互相自由旋转的压珠件25、34和轮毂体30。行星齿轮15咬合在形成于第1环形齿轮20的环状内齿齿轮的第1内周齿40。第1环形齿轮20，配置有3个第2小齿轮41。第2小齿轮41的轴42，是受第1环形齿轮20所支承，而第2小齿轮41是可自由旋转地受轴42所支承。

第2小齿轮41咬合于设置在齿轮框17的外周齿43。同时，第2小齿轮41也咬合于第2环形齿轮45的第2内周齿44。第2小齿轮41因为不公转，故利用齿轮框17的公转，借助外周齿43被旋转驱动。第2环形齿轮45将依第2小齿轮41的旋转，经由第2内周齿44旋转驱动。

如图2详细表示，在第2环形齿轮45的外周，配置有单向离合器50，即棘轮机构。图3表示单向离合器咬合细节的截面图。单向离合器50的爪51咬合于在轮毂体30的内周面形成的棘轮齿52。

爪51形成有弹簧卡止部54，在该弹簧卡止部54卡合圆形的弹簧53，利用弹力向中心方向卡紧。即，常时保持向弹起方向施力，而咬合于棘轮齿52。爪51共预备了2种。另一种是使弹簧卡止部54配置在爪51的相反面，完全不同的爪(参照图2)。

另外一种爪51是成角度配置。这2种爪51成180度角，在同一方向配置有2个同种类的爪51。结果，合计配置有4个爪51。这是为了传递电动马达的动力的关系，即使传递扭矩增大时不会有强度不足的情形。

单向离合器50，因为有只传递单方向的旋转力的作用，即由于是单向离合器机构，故只能将电动马达的动力传递给车轮。自由轮有只传递单向旋转力的功能，即具备单向离合器机构。如果不具有单向离合器50，当电动马达停止时，也会驱动电动马达的转子，而使得踏板变得沉重。同时，具有制动时能够切断转子的惯性的优点。

前述单向离合器50，不能进行动作的停止或解除。本实施例另外备有离合器60。离合器60的爪61被配置于，缝隙62配置于第2环形齿轮45相隔180度的2处(参照图2)。在爪61形成有轴孔65。在轴孔65插入有爪销64。爪销64，插入在形成于第2环形齿轮45的爪销孔65。

使爪销64不会从爪销孔65脱落，由圆环状的爪销固定弹簧66固定。爪61被螺旋弹簧的爪弹簧67施力，而保持咬合于棘轮齿52。一方面，在轮毂轴1的栓槽轴22，设有在轴线方向自由移动的离合器解除凸轮70。离合器解除凸轮70，由螺旋弹簧71不断向轮毂轴1的轴线方向施力。

如图5所示，在离合器解除凸轮70的侧面，在角度θ，本例中是在角度约40度(接触面C)的位置形成有爪接触面72。爪接触面72，形成有3个接触面A、B、C。接触面A、B、C根据外周角度位置而角度θ不同。因接触面A、B、C的倾斜角度θ不同，故将离合器解除凸轮70驱动而接触到爪61时，楔力将依据接触位置而不同。

因此，由双臂曲柄机构80(将后述)，在操作杠杆时，可使得杠杆操作滑顺。另外，爪61具有接触面68，离合器解除凸轮70接触到该接触面68时，爪61将会以爪销64做为中心摇动，而解除爪61和棘轮52的咬合。

离合器解除凸轮70，形成有半圆弧的销孔73，其中的销75贯穿轮毂轴1并被插入，所以离合器解除凸轮70和轮毂轴1是一体地连结。销75是插入在轮毂1内沿直径方向穿孔的键孔74，能在该键孔74内只移动一定距离。在轮毂轴1的中心孔设有在轴线方向自由移动的推杆76。结果，等于将推杆76连结在离合器解除凸轮70。

推杆76的另一端连结在双臂曲柄机构80。双臂曲柄机构80，由以离合器控制金属丝83驱动的内部件82驱动双臂曲柄81而驱动推杆76。该双臂曲柄机构80的构造为众所周知，故将省略说明。结果，以离合器控制金属丝83驱动推杆76时，推杆76将向轴线方向驱动而驱动离合器爪解除凸轮70，其爪接触面72会接触在爪61的接触面68，而解除爪61和棘轮齿52的卡合。

因为通过这种解除，能够和电动马达的驱动系统切离，所以能够如一般自行车来驾驶。反之，当该爪61和棘轮齿51卡合时，轮毂体30的驱动会从棘轮齿52传递至爪61，最后将会驱动电动马达的转子。

从前述说明可知，电动马达的输出的第1小齿轮14的旋转，是行星齿轮15，公转的齿轮框17及固定的环形齿轮的第1内周齿40，构成行星齿轮机构，而成为差动齿轮机构。换言之，构成将作为电动马达的输出旋转的第1小齿轮14的旋转减速的第1减速机构。

第1减速机构的输出，将做为齿轮框17的外周齿43的旋转被输出。被减速的电动马达输出驱动第2小齿轮41。第2小齿轮41，将旋转驱动环形齿轮的第2内周齿44。因为第2小齿轮41的齿数比第2内周齿44的齿数少，所以将会进一步被减速。虽然该行星齿轮机构不会构成差动齿轮机构，但是将会构成第2减速机构。

已减速的旋转，经单向离合器50旋转驱动轮毂体30。

以下，说明前述实施例的动作。从前述说明可知，电动马达的输出轴12的第1小齿轮14，行星齿轮15，公转的旋转臂17及固定的第1内周齿40，将构成行星齿轮机构，而成为差动齿轮机构。换言之，构成把电动马达的输出旋转的第1小齿轮14的旋转减速的第1减速机构。

第1减速机构的输出，将做为旋转臂17的外周齿43的旋转而输出。已减速的电动马达的输出，将会旋转驱动第2小齿轮41。第2小齿轮41，将旋转驱动第2内周齿44。因为第2小齿轮41的齿数是比第2内周齿44的齿数少，所以在此将会进一步减速。

该行星齿轮机构虽然不构成差动齿轮机构，但是将会构成第2减速机构。已减速的旋转，经单向离合器50，旋转驱动轮毂体30。即使使踏板停止时，单向离合器50也能够只将电动马达的动力传递给车轮。

依靠离合器控制金属丝83驱动推杆76时，会将推杆76沿轴线方向驱动，而驱动离合器解除凸轮70，其爪接触面72将会接触爪61的接触面68，而解除爪61和棘轮齿52的卡合。

由于该解除，将能和电动马达的驱动系统切离，故能象一般的自行车一样利用踏板操作而驾驶。反之，该爪61和棘轮齿51卡合时，轮毂体30的驱动将从棘轮齿51传递至爪61，最后将驱动电动马达的转子而发电制动。

前述实施例，是将电动马达装载在前叉，但是，例如也可以组装在轮毂内，或装载在手柄杆，也能够如公知的技术，配置在其它位置。

Claims (5)

1．一种附有动力的自行车制动装置，其将电动马达的输出轴的旋转输出传递至自行车的后轮或前轮轮毂的轮毂体，来驱动前述后轮或前述前轮，其特征为：具备有介于前述轮毂体和前述输出轴之间，将来自前述后轮或前述前轮的旋转，传递至前述电动马达的转子而发电制动的装置。

2．一种附有动力的自行车制动装置，其将电动马达的输出轴的旋转输出传递至自行车的后轮或前轮轮毂的轮毂体，来驱动前述后轮或前述前轮，其特征为：具备有介于前述轮毂体和前述输出轴之间，将来自前述后轮或是前述前轮的旋转，传递至前述电动马达的转子，来进行发电制动用的离合器。

3．如权利要求2所述的附有动力的自行车制动装置，其特征为：具有将前述电动马达的旋转输出传递至前述轮毂体，来作为旋转输出用的第1单向离合器。

4．如权利要求2或3所述的附有动力的自行车制动装置，其特征为：前述离合器，是用来将来自前述后轮或前述前轮的旋转，传递至前述电动马达转子的第2单向离合器。

5．如权利要求4所述的附有动力的自行车制动装置，其特征为：前述第2单向离合器，是能从前述后轮或前述前轮将旋转传递至前述电动马达的转子而发电制动、或将传递切断成为空档的两个位置中，选择其中任一位置的单向离合器。

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