CN1178874A - 自行车用内装变速装置 - Google Patents

Abstract

以往的自行车内装变速装置中,特别是在承受驱动载荷变速时往往需要很大的操作力。本自行车可内装变速装置由固定在后轮毂上的固定轴3的马达100进行变速操作,为得到驱动体1的驱动力而设置驱动力输出部120、130。它们设有取出来自驱动体1与驱动体1同方向的驱动力的输出部及通过小齿轮6让来自驱动体1的驱动力作逆回转,然后将其输出的输出部分。在增速与减速方向两方面,利用驱动力来辅助马达部100。

Description

自行车用内装变速装置

本发明涉及一种自行车用内装变速装置，它包括：与自行车的前进方向所对应的驱动方向以及沿与该驱动方向相反的逆方向上绕上述固定轴可自由回转的驱动体，对应于多个变速段选择任一驱动路径的离合器及操纵上述离合器的离合器操作部。

以往，进行自行车变速的装置可分为2种类型，即，与链条配合，对应于所设置的多个齿轮中的任意一个的拨链器的变速装置和内装于在轮毂中的内装变速装置。

作为上述两种内装变速装置的一例，有实公昭57-42792中揭示的一种装置。内装变速装置的基本原理是利用行星齿轮机构来获得的多个变速段的装置。

这里，简单说明一下内装变速装置的结构。内装变速装置中的主要部件包括：固定在自行车叉上的固定轴、通过轴承等回转自由地支承在该固定轴上的通过齿轮传递来自链条驱动力的驱动体，以及经多条驱动力传递路径传递来自驱动体驱动力的轮毂。该轮毂上通过幅条支承着后轮。此外，驱动体与轮毂之间设有形成多条驱动力传递路径的行星齿轮机构。该行星齿轮机构具有设置在固定轴上的中心齿轮和与该中心齿轮相配合的行星齿轮。这种行星齿轮一般是将齿轮的齿设置在外面的筒状体，通过被称为齿轮支架、旋转自如地支承在固定轴上的支承部相对于固定轴在进行自转的同时进行公转。许多情况下是将与行星齿轮的齿相啮合的内啮合齿轮设置在行星齿轮径向外侧。

当踏动自行车脚蹬时，驱动力通过链条和与链条相啮合的齿轮传递给驱动体。来自驱动体的驱动力通过支承行星齿轮的齿轮支架传递给行星齿轮，并将该行星齿轮的自转传递给支承着的车轮的轮毂。此外，来自驱动体的驱动力，通过位于行星齿轮径向外侧的内啮合齿轮，传递给行星齿轮，据此，在通过齿轮支架等将驱动力传递给轮毂时，是通过减低来自驱动体的旋转速度后将动力传递给轮毂的。

因此，在内装变速装置中是通过齿轮来传递驱动力，并通过离合器来选择多个驱动力传递路径中的某一条路径而进行变速的，但由于需要利用驱动力切换啮合着的齿轮，故存在着在离合器操作方面需要比较大的操作力的问题。该问题在需用很轻的力蹬踏脚蹬等驱动负荷很大时尤为显著。

本发明是为了解决上述问题而提出的，根据本发明提出的自行车用内装变速装置的离合器操作部，备有：利用来自驱动体的驱动力使沿驱动方向的反向变位的逆转装置，通过与上述逆转装置的配合将与上述驱动体反向的驱动力传递给上述离合器的第1状态和与上述逆转装置处于非配合状态的第2状态之间可以变位的第1动力输出部，选择上述第1驱动力输出部的上述第1状态和上述第2状态的第1控制部，以及操纵上述第1控制部的变速操作部。

这样，当欲进行变速操作时，通过利用在离合器操作上施加来自驱动体的驱动力，即使在驱动负荷比较大的时候也可以用很小的操作力对离合器实施操作。

在本发明的实施例中，上述离合器操作部上设置有通过与上述驱动体的配合在将上述驱动体的驱动力传递给上述离合器的第1状态和与上述驱动体处于非配合状态的第2状态之间可变位的第2驱动力输出部，此外还可设置选择上述第2驱动力输出部的上述第1状态和第2状态，对上述变速操作部进行操作的第2控制部。

因此，例如，当为进行增速等变速而让离合器沿某一方向变位时，可通过逆转装置和第1动力输出部，利用来自驱动体的驱动力进行变位，为使其沿相反方向进行变速，可通过第2动力输出部利用来自驱动体的驱动力使离合器沿该方向变位。

由此，便可顺利轻松地在两个方向实施变速。

另外，在本发明的实施例中，上述控制部具有与上述第1和第2驱动力输出部分别对应的第1和第2控制部的结构，上述第1驱动力输出部上设有沿与逆转体相配合方向施压的配合爪，上述第1控制部上设有阻止上述第1驱动力输出部的配合爪与上述逆转体进行配合的压紧卡爪部，此外，上述第2驱动力输出部上设有沿与上述驱动体相配合方向施压的配合爪，也可以在上述第2控制部设置阻止上述第2驱动力输出部的配合爪与上述驱动体进行配合的压紧卡爪部。这样，通过将来自驱动体输出的驱动力的机构作为沿驱动体方向施压的配合爪，便可确实地进行驱动力传递，此外，解除该驱动体与控制部的配合也可由控制爪的控制爪部进行。这就是说，结构既简单，又能进行确实的配合及解除配合。

另外，在本发明的实施例中，可在上述的离合器部设置弹性装置。这样，当上述离合器的操作所必需的操作力比设定值小时，上述弹性装置不发生变位，而上述离合器操作部将第1驱动力输出部保持在第2状态的非传动状态，并通过上述弹性装置来操作离合器，当上述离合器的操作所需的操作力大于其设定值时，上述变速操作部使上述弹性装置变位，克服上述弹性装置的弹性力，使上述第1驱动力输出部在第1状态的传动状态进行操作，将来自上述逆转体的驱动力通过上述第1驱动力输出部传递给上述离合器，这样便构成了可以操作上述离合器的结构。象这样，通过将弹性体设置在离合器操作部上，及利用变速操作部对离合器进行操作，便可以提供一种具有简单结构，并可以依据离合器操作时所需操作力变化选择用来自驱动体的驱动力对离合器实施操作的操作机构。

另外，本发明的实施例中，其变速操作部上设有马达，可以利用上述马达部对上述第1和第2控制部进行操作。即，通过用马达对内装变速装置的变速，从而对自行车骑乘人员而言，便能够以极小的操作力进行必要的变速操作。

另外，较为理想的是上述逆转装置包括：绕上述固定轴沿上述驱动体的反向旋转的逆转体和设置在上述回转轴上固定部件上的位于上述固定轴径向外侧位置的与上述驱动体相配合并在径向内侧位置上与上述逆转体配合的小齿轮。通过利用固定部件上所设置的小齿轮，便能提供一种结构简单的逆转装置。

图1(A)是装备有本发明内装变速装置的自行车的侧面图；(B)是表示装备有操作内装变速装置开关和计程器的车把部的平面图。

图2是采用了第一实施例的自行车用内装变速装置的剖面图。

图3表示中心爪的作用与变速段位之间关系的说明图。

图4(A)表示与变速套筒相连动的凸轮体的侧视图；(B)是与变速套筒连动的凸轮体的正面图。

图5是变速套筒局部剖面图的说明图。

图6表示位于第6速度时变速套筒的各中心爪位置处的剖面图。

图7是表示由本发明提供的实施例动力输出部附近结构的展开立体图。

图8是表示第2动力输出部动力传递状态的剖面图。

图9(A)是沿轴向所视的表示马达部构造的剖面图；(B)是表示沿与轴向相垂直方向所视的马达部构造的剖面图。

图10是表示操作内装变速装置开关的其它实施例的平面图。

实施例

图1A表示将本发明的内装变速装置设置在后轮轴上的自行车B。

这种自行车B具有：将由脚蹬产生的驱动力传递给内装变速装置A的链条C，设置在车把把手G附近的选择变速段的开关SW，将由该开关产生的信号传递给上述内装变速装置A的导线D，以及检测自行车速度用的传感器E。此外，如图1B所示的那样，在车把杆附近设置有操作用电池，并安装有指示器I，该指示器I带有显示变速段及速度等用的显示部。由开关SW和指示器I构成了变速操作装置。

该开关SW备有并排设置在沿车把把手G的圆周方向上的2个按钮开关，当按下其中一个按钮时，可使自行车朝增速方向进行变速操作，按下另一个按钮时可进行沿减速方向的变速操作。一般情况下，利用该开关SW可一级级地进行变速，但也可按住按钮使其保持在例如1秒钟等设定时间以上进行数段的变速。〔内装变速装置〕

图2表示本发明的自行车用内装变速装置。在该实施例中，虽然是对作为本发明元件的马达和将在下面进行说明的驱动力输出部用于7段变速装置的情形进行说明的，但正如下述说明所阐述的那样，也可将其应用在4段、3段或者具有其它变速段的内装变速装置上。

该变速装置备有：将驱动自行车用的链条卷装在驱动齿轮部1a上、并使其沿驱动方向F(之后，均将该方向称为顺时针方向)进行回转的输入用驱动体1，便于将自行用车轮的幅条(图中未示出)连接在轮毂凸缘2a上所形成的轮毂2，固定在自行车车体框架上的固定轴3，以及作为将回转动力自驱动体1传递给轮毂2的动力传递机构的行星齿轮机构10，它们均通过钢球4和滚珠止挡5等回转自如地被支撑在固定轴3上。行星齿轮机构10具有2个行星齿轮机构60、70，它将驱动体1的回转力分成七个段而传递给轮毂2。〔行星齿轮机构〕

上述第1行星齿轮机构60设有第1齿轮支架19，该第1齿轮支架19上嵌合着不能进行相对转动地设置在倒轮闸49范围内的中继体20。可各自独立地相对固定轴3自由回转，且沿轴向不能移动地支承着隶属于第1行星齿轮机构的第1、第2中心齿轮21、22，作为由整体形成的其直径各不相同的双齿轮的第1、第2行星齿轮11a、11b分别与第1、第2中心齿轮21、22相啮合，并被支承在第1齿轮支架上。第1内啮合齿轮17与第2行星齿轮11b相啮合。上述第2行星齿轮机构70设有与上述第1齿轮支架由花键配合且不能作相对转动的第2齿轮支架15，可各自独立地相对固定轴3自由回转，但不能沿轴向移动地支承着隶属于该第2行星齿轮机构70的第3、第4中心齿轮23、24，作为以不同直径整体构成的双齿轮的第3、第4行星齿轮12a、12b分别与第3、第4中心齿轮23、24相啮合，并被支承在第2齿轮支架15上。第2内啮合齿轮13与第4行星齿轮12b相啮合。

此外，相对于固定轴3的各中心齿轮21、22、23、24的自由回转(free wheeling)/固定控制，可通过后面将要描述的变速套筒而有选择地进行。

作为一种相对于轮毂2的行星齿轮机构10的输出部件可有选择地采用第1内啮合齿轮17和中继体20，另外，作为来自驱动体2的输入部件可有选择地切换第2内啮合齿轮13和第2齿轮支架15。而且，为了实现其各部件之间的有选择的动力传递，采用了单向超越离合器。即，作为输出用的单向超越离合器备有设置在中继体20与轮毂2之间的输出用第1传动离合器25和设置在第1内啮合齿轮17与轮毂2之间的输出用第2传动离合器18，此外，作为输入用单向超越式离合器备有设置在第2齿轮支架15与驱动体1之间的输入用第3传动离合器16和设置在第2内啮合齿轮13与驱动体1之间的输入用第4传动离合器14。这种输入、输出用单向离合器均分别由与棘轮齿相配合的棘轮爪形成。

也就是说，作为离合器而发挥作用的第1～第4传动爪25、18、16、14在弹簧的作用下始终保持与相对应的各传动齿2c、2b、15a、13a相配合的状态。第1传动爪25被安装在中继体20上，第2传动爪18被安装在第1内啮合齿轮17上，第3、第4传动爪16、14安装在驱动体1上，当安装了传动爪25、18、16、14的各部件在仅沿着由图2所示的箭头所表示的驱动方向回转时，为使各爪分别与相对应的轮毂2、第2齿轮支架15或者第2内啮合齿轮13进行从动而定向配置有爪。而且，第3传动爪16与上述第3传动齿15a的整体相啮合，作为第3传动离合器的第三传动爪16，可以通过后述的传导爪操作体34实施接通、断开。

上述第4传动爪14通过爪弹簧(图中未示出)而朝紧固立起的姿势施压，将驱动体1的回转力传递给内啮合齿轮13，而且，容许内啮合齿轮13由驱动体1开始进行先行回转。上述第2传动爪18，通过爪弹簧(图中未示出)朝紧固立起的姿势施压，并将内啮合齿轮17的回转力传递给轮毂2。上述第1传动爪25，通过爪弹簧(图中未示出)朝紧固立起姿势施压，为使轮毂2由中继体20开始能以高速进行回转而形成有棘轮爪，将由第1行星齿轮11的齿轮支架传递给中继体20的回转力传递给轮毂2，并且，容许轮毂2由中继体20开始先行进行回转。

上述第3传动爪16，通过爪弹簧(图中未示出)向紧固立起姿势施压，在紧固状态下将驱动体1的回转力传递给齿轮支架15，并在脱离紧固状态下切断自驱动体1向齿轮支架15的传动。第1齿轮支架19和第2齿轮支架15分别通过与所设置的齿部15b和19a的相互啮合及连动而进行整体回转。

如图2和图6A-D所示，在上述第1～第4中心齿轮21、22、23、24与固定轴3之间，为发挥作为单向超越式离合器的机能而设置有分别安装在第1～第4中心齿轮内圆周内的可摇动的第1～第4中心爪21a、22a、23a、24a，这些中心爪在正常状态下均朝着固定轴3方向施压。该固定轴上，分别形成有可与第1中心爪21a接合的第1限制突起3a、可与第2中心爪22a相接合的第2限制突起3b、以及可与第3和第4中心爪23a、24a相接合而共用的第3限制突起3c。通过诸中心爪与限制突起间的协调作用来限制各中心齿轮绕各自固定轴3沿一个方向回转。因此，第1、第2中心爪21a、22a被设置成容许相对于固定轴沿与驱动方向F反向旋转的形式，第3、第4中心离合器23、24被设置成允许相对于固定轴3沿驱动方向F旋转的形式。此外，因第1中心齿轮21的直径为小直径形式，故其凸起部向左侧伸出，该伸出部上设置有第1中心爪21a。

这种内装变速装置的7个变速段按如下方式实现：

如图3所归纳的那样，由于第3传动爪16的进入，不用控制第1中心爪21a，第2中心爪22a处于锁住状态，不需控制第3中心爪23a，当不需控制第4中心爪24a时，便为第七速，驱动体1的回转力通过第3传动爪16、齿轮支架15和19、第1行星齿轮11、内啮合齿轮17及第2传动爪18传递给轮毂2。

由于第3传动爪16的进入，第1中心爪21a处于锁住状态，第2中心爪22a位于解除锁紧状态，第3中心爪23a不需控制，当第4中心爪24a不需控制时，变为第6速，驱动体1的回转力通过第3传动爪16、齿轮支架15和19、第1行星齿轮11、内啮合齿轮17及第2传动爪18而传递给轮毂2。

分离第3传动爪16、第1中心爪21a不需控制、第2中心爪22a为锁住状态，第3中心爪23a为锁住状态、当第4中心爪24a不需控制时，变为第5速，驱动体1的回转力通过第4传动爪14、内啮合齿轮13、第2行星齿轮12、齿轮支架15和19、第1行星齿轮11、内啮合齿轮17、及第2传动爪18而传递给轮毂2。

第3传动爪16进入，第1中心爪21a锁住解除，第2中心爪22a锁住解除、第3中心爪23a不需控制，当第4中心爪24a变为不需控制时，变为第4速，驱动体1的回转力经第3传动爪16、齿轮支架15和19、回转传动体20，及第1传动爪25传递给轮毂2。

分离第3传动爪16、第1中心爪21a锁住、第2中心爪22a处于锁住解除状态，第3中心爪23a处于解除状态、当第4中心爪24a处于锁住状态时，变为第3速，则驱动体1的回转力通过第4传动爪14、内啮合齿轮13、第2行星齿轮12、齿轮支架15和19、第1行星齿轮11、内啮合齿轮17、及第2传动爪18而传递给轮毂2。

分离第3传动爪16、第1中心爪21a锁住解除、第2中心爪22a处于锁住解除状态，第3中心爪23a处于锁住状态、当第4中心爪24a不需控制时，变为第2速，驱动体1的回转力通过第4传动爪14、内啮合齿轮13、第2行星齿轮12、齿轮支架15和19、回转体20、第1传动爪25传递给轮毂2。

分离第3传动爪16、第1中心爪21a处于锁住解除状态、第2中心爪22a锁住解除，第3中心爪23a处于锁住解除状态、一旦第4中心爪24a进入锁住状态，变为第1速，驱动体1的回转力通过第4传动爪14、内啮合齿轮13、第2行星齿轮12、齿轮支架15和19、中继体20、第1传动爪25传递给轮毂2。

下面，将详细说明构成离合器之一部分的变速套筒31附近的部件。

图2所示的内装变速装置具有：外嵌在固定轴3上的可正反向回转的上述变速套筒31、位于轮毂内侧自上述滚珠止挡5使变速套筒31沿逆回转方向旋转施压的返程弹簧32、位于上述滚珠止挡5的附近通过支撑部件33支撑固定轴3的传导爪操作体34、以及作用在该传导爪操作体34上的返程弹簧35等。

变速套筒31在固定轴3的轴心周围沿顺时针方向和反时针方向回转，并转换成为由一方的旋转行程结束侧的第1速位置到另一方的回转行程结束侧的第7速位置的7个操作位置。如图4B所示的那样，凸轮体37上设有接收变速套筒31的一对突起的一对凹部37e，并可旋转地与变速套筒31嵌合成一整体。一旦当变速套筒31位于第1速位置～第3速位置时，凸轮体37的第1接触部37a与上述传导爪操作体34的操作销部34a相接触。于是，第1接触部37a克服返程弹簧35操作传导爪操作体34沿支撑部件33的导轨向第3传动爪16方向滑动，传导爪操作体34的凸轮部与第3传动爪16的端部相接触并操作第3传动爪倒伏在驱动体一侧。这样，变速套筒31便切断对第3传动爪的操作。当变速套筒31变为第4速位置时，由凸轮体37的切口底部构成的第2接触部37b与传导爪操作体34的操作销钉部34a相对应。于是，通过由返程弹簧35的弹性恢复产生的操作力使传导爪操作体向着离开第3传动爪16的位置滑动，并通过爪弹簧产生的压力使第3传动爪接合。这样，变速套筒31便进入到操作第3传动爪16的状态。当变速套筒进入第5速位置时，凸轮体37的第3接触部37c与操作销钉部34a相接触并克服返程弹簧35的作用而使传导爪操作体34沿第3传动爪16的方向滑动，使传导爪操作体34的凸轮部与第3传动爪16的端部接触并操作第3传动爪16倒伏驱动体侧。

于是，变速套筒31便操纵第3传动爪16成为分离状态。当变速套筒31进入第6速位置及第7速位置时，在凸轮体37的切口底部所构成的第4接触部37d与操作销钉部34a相对应，传导爪操作体34由于返回弹簧35的作用向离开第3传动爪16的位置滑动并依靠爪弹簧产生的压力使第3传动爪16接合。这样，变速套筒31将进入操作第3传动爪16的状态。

在变速套筒31分别与上述中心齿轮21～24相对应的各处，备有如图5所示的第1控制部31X、第2控制部31Y及第3控制部31Z。第1控制部31X随着变速套筒31而回转并相对于固定轴3的第1突起3a在固定轴心周围移动，这样，既可将第1中心爪21a接合在第1突起3a上，也可将第一控制部31X作为导轨使第1中心爪21a跨过第1突起3a。第2控制部31Y随着变速套筒的回转并相对于固定轴3的第2突起3b在固定轴心周围移动，这样，既可将第2中心爪22a接合在第2突起3b上，也可将第2控制部31Y作为导轨使第2中心爪22a跨过第2突起3b。第3控制部31Z随变速套筒31回转并相对固定轴3的第3突起3c在固定轴心周围移动，既可将第3中心爪23a接合在第3突起3c上，又可以第3控制部31Z作为导轨使第3中心爪23a跨过第3突起3c。

即，当变速套筒31分别位于第1速位置～第7速位置时，通过上述控制部31X、31Y、31Z，可按图3所示的那样，对中心爪21a～24a实施不需控制和锁住状态及解除锁住状态的任一种操作。例如当变速套筒31位于第6速位置时，其有关变速套筒31的控制部与4个中心爪之间的关系分别表示在图6A、6B、6C、6D中。如图所示，随着第1控制部31X的局部对准第1突起3a的同时，其它的第1控制部31X离开第一突起部3a，使第1中心爪21a紧固在第1突起3a上，当第2控制部31Y的局部位于第2突起3b附近时，第2中心爪22a作为跨过第2控制部31Y的导轨而跨过第2突起3b并转动。因第3、第4中心爪23a、24a的回转方向为自由旋转方向，故不需进行控制。〔逆转装置〕

本发明提供的内装变速装置中备有将驱动体1的回转方向进行逆变位的逆转装置，该逆转装置象如下说明的那样，是由小齿轮6和逆转体7所构成。

如图2所示，在固定于固定轴3上的滚球止挡上设有与固定轴3相平行延伸的轴部6a和与上述轴部6a一体回转的齿轮齿6b。通过该齿轮齿6b在直径方向外侧与设置在上述驱动体1右端部内侧面的齿轮部1b的配合，相对于该小齿轮6的固定轴3的直径方向外侧的部分将沿与上述驱动体1的相同方向进行变位。该小齿轮6的齿轮齿6b在相对于固定轴3的直径方向内侧与逆转体7相配合。因此，相对于小齿轮6的齿轮齿6b的固定轴3的径向内侧部分将沿与上述驱动体1的相反方向进行变位。该逆转体7自由回转在固定轴3的周围，并具有筒状的小直径部和大直径部。小直径部径向外侧备有与小齿轮6的齿牙6b相配合的齿轮7a，大直径部径向内面设有与后面将要作详细说明的第1动力输出部120相配合的齿轮7b。与上述固定轴3相垂直的延伸面连接着小直径部和大直径部。该逆转体7旋转自如地被支承在设置在滚珠止挡5的径向内侧的沿轴向伸出的圆筒状延伸部5a上。该逆转体7的旋转方向与驱动体1的回转方向相反。〔离合器操作部〕

综上所述，在本实施例所揭示的变速装置中，采用了通过凸轮体37和变速套筒31的回转便可得到全部变速段的结构。所谓离合器是指为了选择多种驱动路径而设置的机构，本实施例中将这种凸轮体37和变速套筒31的组合称作离合器。

本发明通过利用包括后面将作说明的DC马达101的离合器操作部操纵该离合器，便可提供一种即使在驱动负荷很大时也只需很轻便的操作力便可变速的变速装置。

接着，就通过与离合器的联接，并使其沿驱动方向或逆转方向转动而操纵离合器的离合器部对照由图2和图7到图9做一说明。〔马达部〕

首先说明马达部100。来自设置在车把把手附近开关SW的信号由设置在附近的通过图1的导线D与马达部进行电路相连的控制器(图中未示出)进行处理。即，来自开关SW的信号仅是与增速变速(UP)或减速变速(DOWN)相对应的信号，例如，当变速装置处于最高段的第7速位置时即使输入进行增速的UP信号，也不能对此进行处理。由于所输入的来自开关的信号并不是由控制器立即将其传送给马达101，而是由控制器首先确认来自开关SW的指令信号是否越过了最高变速位置或是低于变速位置，因此，尽管当变速装置位于最高变速位置，并由开关SW发出了进行增速变速的信号时，其控制器也并不驱动马达101。此外，当按住开关SW所持续的时间小于规定时间时，控制器只能驱动马达101进行1段的变速，只有当按住开关SW的时间大于规定时间时，才能驱动马达101进行多个变速段的变速。

马达101整体被固定在圆筒状的马达壳体102的内部。该马达壳体102自身通过固定板99和螺钉99a不可旋转地被固定在固定轴上。

马达101的旋转轴朝与固定轴3相垂直的方向，该回转轴3的前端安装着铜制蜗杆101a。该铜制蜗杆101a与绕平行于固定轴3延伸出的轴102a旋转的第1齿轮103的大直径齿轮部103a通过螺钉配合。该第1齿轮103的回转轴102a是通过由马达壳体102一侧的侧面向另一侧的侧面方向延伸而一体形成的。

上述第1齿轮103备有与上述大直径齿轮部103a构成一个整体的小直径齿轮部103b，该小直径齿轮部103b与第2齿轮104的大直径齿轮部104a配合。该第2齿轮绕设置在与固定轴3相平行的马达壳体102上的轴102b周围旋转。该第2齿轮104也具有与上述大直径齿轮104a一体形成的小直径部104b，该小直径部104b与第3齿轮105相配合。第3齿轮105与设置在第4齿轮106外侧筒部106a内面的齿轮部相螺接。如图9B所表示的那样，第4齿轮106绕固定轴周围旋转，并设有与固定轴平行延伸的内侧筒部106b和与内侧筒部106b呈同心状的外侧筒部106a，这两个筒状部通过与固定轴3相垂直的延伸面106c而连接成一整体。马达壳体102有放入第4齿轮106的内侧筒部106b和固定轴3之间的筒状部102d。

如图9B所表示的那样，第1齿轮103、第2齿轮104、第3齿轮105被配置在位于上述第4齿轮的外侧筒部106a与内侧筒部106b之间所形成的空间内。来自第3齿轮105的回转力，通过外侧筒部106a，传递给与内侧筒部106b相联接的由图7所示的右套筒110。

通过上述多个齿轮可使马达101的旋转速度降低，但为了在采用小型马达的条件下得到较大的旋转力，理想的办法是选用小减速比，比如，选减速比为1/500，可能的话也可选为1/700。

另外，马达部100装有带电位器的变速段传感部分。该电位器与上述控制器连接，并具有第1电阻部108a和第2电阻部108b，及带有与上述第1电阻部108a和第2电阻部108b成电路接触的4个接触端107a的端子部107。如图9B所示，该端子部107通过沿轴向延伸的支承部106d被支承在第4齿轮106上。此外，上述第1电阻部108a与第2电阻部108b被固定在马达壳体102的内面上。

如图9B所示的那样，上述第1电阻部108a，由规定为部分圆弧的基部和从基部沿径向内侧延伸的多个延伸部组成。该多个延伸部设有规定间隔，并与多个变速位置相对应。因此，当第4齿轮106通过马达101而旋转时，其端子部将随之移动，4个接触端107a内的2个将与上述多个延伸部的一个相接触。其它的2个在一个接触端107a内处于经常与第2电阻部接触的状态。因而，当将第1、第2电阻部与电池一侧的电极连接、并将端子部107与另外的电极相连时，根据相对于端子部107的2个电阻部的相对位置，再根据端子部107与第1电阻部108a接触与否，而改变电阻。并将电位器的电阻值的变化通过上述控制器进行检测，并由控制器来检测是否达到了下一个变速位置或是达到了多个变速位置中的其中任一个变速位置。〔驱动力输出部〕

下面，对照图7来介绍当从马达101经多个齿轮而得到的操作力，比驱动负荷大时操作离合器所必需的操作力要小时，输出来自驱动体1的驱动力的驱动力输出部。

该驱动力输出部构成离合器操作部的一部分，并介于离合器与马达部100之间。

首先，相对于设置在上述马达部100上的第4齿轮106的内侧筒部106b配合着便于整体旋转的右套筒110。这种配合是通过将自上述右套筒110沿轴向伸出的一对配合突起110a与设置在图9所示的内侧筒部106c的内径侧的一对凹部106e的配合而进行的。这种配合，如果采用爪型离合器等，如果是整体旋转式的配合，可采用任何方式进行。右套筒110的整体形状为筒状，并能够在固定轴3的周围旋转。

该右套筒110上设有配合突起110a和沿轴向相反侧与第1控制部114配合的配合突起110b。此外，该配合突起110b的圆周方向的侧面形成有与中套筒125的配合突起125a的圆周方向侧面所形成的接触面125b接触的接触面110c。

综上所述，第1控制部114可与右套筒110进行整体旋转，从大的方面分，第1控制部114具有相对于固定轴、沿垂直方向延伸的环状主体部，以及自主体部的圆周部沿固定轴3的轴心方向延伸的一对压紧卡爪114a。此外，在第1控制部114的环状主体部的内侧，配合着右套筒110的配合突起110b，并设置有贯通的配合槽114b。这样，便构成了马达部100的第4齿轮106、右套筒110及第1控制部114一体旋转的结构。

图7中，第1控制部114左侧所画的是第1动力输出部120。该第1动力输出部120，其中心设有穿过固定轴的轴孔，并备有可相对固定轴作自由回转而支承的圆盘状主体部124。同时，为和逆转体7进行配合的配合爪122通过爪支承轴121可以在其端部摇动地被支承地主体部124上。这种配合爪122通过施压弹簧123而径向向外，即，向与逆转体7相配合的方向施压。施压弹簧123的一端与配合爪122相紧固，另一端与设置在主体部124上的孔120a相紧固。位于上述配合爪122径向外侧的面，在配合爪122与逆转体7配合后的传递状态下，是作为具有沿径向倾斜延伸形状的滑动面而形成的。当上述第1控制部114的压紧卡爪部114a由径向外侧与该滑动面122a相配合时，配合爪122与逆转体7的配合解除，变为非传递状态。第1动力输出部120的主体部径向内侧局部形成有自中套筒125与沿轴向延伸的配合突起125a配合的配合槽120b。通过这种配合便使第1动力输出部120与中套筒125一体旋转。

中套筒125整体呈筒状，可绕固定轴3的周围旋转。该中套筒125上设有配合突起125a和在轴向相反侧与第2控制部129相配合的配合突起125d。此外，该配合突起125d的圆周方向侧面，形成有接触面125e，该接触面125e与左套筒135的配合突起135b圆周方向侧面上所形成的接触面125b相接触。

第2控制部129，具有与上述第1控制部114一样的形状，具有相对于固定轴3垂直延伸的环状主体部、和自主体部向固定轴3的轴心方向延伸的一对压紧卡爪部129a。此外，第2控制部129的环状主体部内侧，配合着中套筒125的配合突起125d，并设置有贯通配合槽129d。这样，第1动力输出产部120和中套筒125及第2控制部129便构成了可整体旋转的结构。

图7中，第2控制部129左侧所画的是第2动力输出部130。该第2动力输出部130，其中心设有固定轴的穿入孔，并备有可相对固定轴3作自由旋转而支承的圆盘状主体部134。此外，与设置在驱动体1径向内侧的齿轮1c进行配合的配合爪132通过爪支承轴131可在其端部摇动地支承在主体部134上。该配合爪132通过施压弹簧133向径向外侧，即，与驱动体1相紧固的方向施压。施压弹簧133的一端与配合爪132紧固，另一端则与设置在主体部134上的孔130a相紧固。位于上述配合爪132径向外侧的面，在配合爪132与驱动体1相配合的传递状态下，构成了具有沿径向倾斜延伸的滑动面132a。如图8所示，当上述第2控制部129的压紧卡爪部129a自径向外侧与该滑动面132a接触时，配合爪132与驱动体1的配合被解除(非传递状态)。第2动力输出部130的主体部134的径向内侧的局部上形成有自左套筒135与沿轴向延伸的配合突起135a相配合的配合槽130b。通过这种配合，第2动力输出部130与左套筒135可以一体地旋转。该左套筒135的配合突起135a具有与沿中套筒125的配合突起125d的径向延伸面相接触的接触面135b，正如后面将要说明的那样，这些面将通过第2成型(セ-バ)弹簧127沿接触方向被压紧。

为使左套筒135与离合器一起旋转，左套筒135具有与设置在凸轮体37径向内侧的凹部相配合的一对配合突起135c。

当没有来自马达部的操作力时，在限制第1动力输出部120的配合爪122的状态下配置着第1控制部114的压紧卡爪部114a，在限制第2动力输出部132的配合爪的状态下配置第2控制部129的压紧卡爪部129a。

另外，右套筒110与中套筒125之间，设有作为扭转弹簧的第1成型弹簧112，第1成型弹簧112的一端112a紧固在相对于上述右套筒110的配合突起110b上所形成的孔110d内，另一端112b紧固在设置于中套筒125的配合突起125a上的孔125c内。

此外，中套筒125与左套筒135之间，设有作为扭转弹簧的第2成型弹簧127，第2成型弹簧127的一端127a被紧固在形成于上述中套筒125的配合突起125d上的孔125f内，另一端127b则紧固在设置在左套筒135的配合突起135a上的孔135b内。

第1成型弹簧112和第2成型弹簧127两者均是在预加了初期弹性力的状态下装配上的。即，第一成型弹簧112是在右套筒110与中套筒125与各自分别对应的接触面相接触的状态下，沿右套筒110与中套筒125相接触的方向施力而装配上的。

同理，第2成型弹簧127是在中套筒125与左套筒135各自的接触面125e和135b之间作用同样的压力而装配上的。

在本实施例中，第1成型弹簧112的初弹性力之值，与第2成型弹簧127的初弹性力的值大体处于同种程度，但也可将2个弹簧的初弹性力的值设为不同。

本发明中，当操作离合器所需的操作力大于设定值时，因是在将来自驱动体1的驱动力传递给离合器的状态和将来自传动体1的驱动力不传递给离合器的非传递状态之间而使驱动力的输出部发生变位的，故下面将以第1动力输出部120与第1控制部114为例说明这一设定值。如下说明的那样，马达部100中，必需能够让第1控制部114摇动操作必要的操作角度使第1输出部120的配合爪122与逆转体7刚好达到配合状态。其所需要的操作力，是在上述初期的弹性力中增加其弹簧系数与第1成型弹簧112上述所必需的操作角度之积的值。将该值作为设定值。

上述设定值虽需要比马达部100的操作力小，但也可自由选择其它情况。例如，当将该设定值定为极小而进行变速操作时通常也可通过动力输出部利用来自驱动体1的驱动力对离合器进行操作。不过在本实施例中，上述设定值被设定在接近马达部100的操作力附近。

下面，说明该动力输出部的作用。

在说明时，将自马达部100相对于右套筒110所传递的操作力称为马达操作力。此外，假设自行车B处于驱动状态，并向行星齿轮机构承受驱动载荷。在此状态下，操作离合器所需的操作力称作必要操作力。

首先，说明增速方向的变速。该场合，通过马达部100向与F相反方向操作右套筒110。倘若此时，必要的操作力小于上面所述的设定值，通过第1成型弹簧112和第2成型弹簧127，使右套筒110与中套筒125及左套筒135整体回转，并操作离合器，沿任意的变速位置方向变速。这时的第1动力输出部120处于一种未与逆转体7相配合的非传递状态。

然而，当必要的操作力大于上述设定值时，右套筒110沿F的逆方向旋转，中套筒125由于左套筒135与配合突起侧面彼此间的接触而不能旋转。因此，克服由第1成型弹簧112产生的使右套筒110与中套筒125将要整体旋转的压力，让右套筒10相对中套筒125沿F的逆方向回转。于是，一直限制第1动力输出部120的配合爪122的第1控制部114的压紧卡爪部114a也相对旋转，使其达到允许逆转体7与第1动力输出部接合的传递状态。于是，与来自逆回转体7的驱动体1逆方向的驱动力，通过配合爪122、中套筒125和左套筒135传给离合器，进行变速。

在朝着以上的增速方向进行变速之际，中套筒125和左套筒135分别与各自的配合突起接触，不会引起相对的变位，第2动力输出部130的配合爪133被第2控制部129的压紧卡爪部129a所限制，使第2动力输出部130与驱动体保持在不接合的非传递状态。

下面，说明沿减速方向进行操作时动力输出部的作用。

此时，沿F的方向旋转操作右套筒110。假如，当必要的操作力，小于两方的成型弹簧的预加初弹力设定值时，由于中套筒125相对右套筒110与相互的接触突起相接触而整体旋转，另外，由于左套筒135与中套筒125和第2成型弹簧1 27的连结，通过其施力作用与中套筒125一起旋转便可进行变速操作。

不过，当所需操作力超过驱动操作力时，即使通过右套筒110让中套筒125旋转，由于左套筒135不动，并克服第2成型弹簧127的压力，中套筒125沿F方向相对左套筒135作相对回转。这样，第2控制部129的压紧卡爪部129a，则相对第2动力输出部130的配合爪移动，并允许相对于第2动力输出部130的驱动体进行配合。据此，驱动体1沿F方向的驱动力，通过配合爪132、左套筒135而传递给离合器，进行变速。

这样，通过利用马达101对内装变速装置实施操作，便可将自行车骑乘人所需提供的操纵力降至极小的程度。此外，一旦利用了上述的动力输出部，既使来自马达部100的操作力很小，也可利用来自驱动体1的驱动力顺利地进行变速。若采用了这样的结构，所需的马达100可采用小型的，电池也可采用小型的，从而使系统达到紧凑化。此外，由于所需的电量很小，故可以延长电池的更换时期。〔其它的实施例〕

在前述实施例中，虽对作为本发明应用例的具有7段变速位置的内装变速装置进行了说明，但这种内装变速装置的变速段的段数也可选为7段以外的其它形式，作为选择多个驱动经路的机构只要是带有回转变位离合器的内装变速装置均适用于本发明。

上述实施状态中，尽管离合器采用的是在绕固定轴3进行摇动的结构，但也可采用沿固定轴3的轴心方向变位的结构，这种场合，可采用通过在离合器的操作部上设置相对于固定轴3倾斜的凸轮面等来操作离合器的结构。

上述实施例中，逆转装置设有逆转体7和小齿轮6，由于采用了通过让第1动力输出部122与逆转体7的配合而得到沿着与驱动体1的回转方向相反方向的驱动力的结构，并通过让第1动力输出部122在小齿轮6的固定轴3一侧直接接合，也可得到与驱动体1的方向相反的驱动力。因此，在本说明书中，将提供与驱动体1的旋转方向相反的逆向驱动力的装置称作逆转装置。

图10表示选择变速段开关SW的其它实施例。这种开关是一种能够摇动地设置在车把把手G附近的接线柱式控制杆，具有作为原点的初始位置，通过自该初始位置向一个方向的摇动，使之朝增速方向进行变速操作，也可通过向另外一方向的摇动，使之朝减速方向进行变速操作。每当操作时，一旦放开手，由于设置在初始位置方向上的弹簧的弹性力作用便会返回到初始位置。

Claims (6)

1.一种自行车用内装变速装置，具有：固定轴；沿与自行车前进方向对应的驱动方向和与该驱动方向相反的逆转方向绕上述固定轴回转的驱动体；选择多个变速段所对应的驱动力路径中的任一路径的离合器；以及操作上述离合器的离合器操作部，其特征在于，它还具有：上述离合器操作部借助来自上述驱动体的驱动力、沿驱动方向的反向变位的逆转装置；在与上述逆转装置配合将上述驱动体反向驱动力传递给离合器的第1状态及与上述逆转装置成非配合状态的第2状态之间可以变位的第1动力输出部；选择上述第1驱动力输出部的上述第1状态和上述第2状态的第1控制部；及操作上述第1控制部的变速操作部。

2.如权利要求1所述的自行车用内装变速装置，其特征在于，上述离合器操作部具有：在通过与上述驱动体接合将上述驱动体的驱动力传递给上述离合器的第1状态，和与上述驱动体成非配合状态的第2状态之间可以变位的第2驱动力输出部；选择上述第2驱动力输出部的上述第1状态和第2状态，并操作上述变速操作部的第2控制部。

3.如权利要求2所述的自行车用内装变速装置，其特征在于：上述第1驱动力的输出部设有朝着与上述逆转装置接合方向施压的配合爪，上述第1控制部备有阻止上述第1驱动力输出部的配合爪与上述逆转装置配合的压紧卡爪部；上述第2驱动力输出部设有向与上述驱动体接合方向施压的配合爪，上述第2控制部备有阻止上述第2驱动力输出部的配合爪与上述驱动体配合的压紧卡爪。

4.如权利要求1所述的自行车用内装变速装置，其特征在于：上述离合器操作部备有弹性装置，当用于上述离合器操作所需的操作力小于设定值时，上述弹性装置不变形，上述离合器操作部便将第1驱动力输出部保持在上述第2状态，通过上述弹性装置操作上述离合器，当上述离合器所必需的操作力大于上述设定值时，上述变速操作部使上述弹性装置变形，克服上述弹性装置的弹性力而将上述第1驱动力的输出部操作在上述第1状态，来自上述逆转装置的驱动力通过上述第1驱动力输出部传递给上述离合器，从而操纵上述离合器。

5.如权利要求2所述的自行车用内装变速装置，其特征在于：上述变速操作部具有马达部，通过马达操作上述第1和第2控制部。

6.如权利要求1所述的自行车用内装变速装置，其特征在于：上述逆转装置具有：绕上述固定轴沿上述驱动体反向回转的逆转体；设置在上述固定轴上的不能回转的固定部件上的小齿轮，该齿轮在上述固定轴的径向外侧与上述驱动体配合，在径向内侧位置与上述逆转体相配合。

Images