CN1400135A - 自行车用变速定位装置 - Google Patents

Abstract

提供一种定位组件可薄型化的自行车用变速定位装置。定位组件为定位变速缆索的构件，具有盒体、卷取体51、定位部件52、爪部件53、环状弹簧部件54、和爪解除部件55。卷取体与变速缆索连接，围绕着回转轴1可自由回转地安装到盒体上。定位部件固定到盒体上，具有在内周侧突出设置的多个突起部52b～52d，根据变速级定位卷取体。爪部件可在与突起部任一卡止的卡止姿势和脱离卡止姿势的脱离姿势之间自由摆动地安装到卷取体上。环状弹簧部件设置在卷取体上，对爪部件施加朝向卡止姿势侧的力。爪解除部件与卷取体并排可自由回转地设置着，在处于卡止姿势的爪部件成为脱离姿势时，可在同方向回转回转体。

Description

自行车用变速定位装置

技术领域

本发明涉及一种变速定位装置，特别是，涉及一种对有多个变速级的自行车用变速装置进行定位的自行车用变速定位装置。

背景技术

自行车的变速装置一般具有内藏于后轮轮毂中的内装变速装置和外装变速装置，其中，外装变速装置具有安装到后轮轮毂或曲柄上的多级链轮及将链条跨绕在任一个链轮上的拨链器。无论是哪一种变速装置，均具有多个变速级。以往的方式为，由装到自行车车架上的变速操作部经变速缆索(连接机构的一例)连接，以切换至多个变速级的任一个。

近来，开发出靠电动马达使变速缆索动作，以实现自动变速的自动变速组件。这样的自动变速组件例如在高速行走时成为增速比较大的高速段，而低速行走时增速比变小，成为蹬骑轻快的低速段。为了实现这种动作，自动变速组件具有包含经变速缆索使变速装置定位动作的电动马达的变速定位装置，包含有变速控制电动马达的例如微机的控制部，检测出自行车车速的车速检测部，和接收这些部件且装到自行车车架上的盒体。

变速定位装置具有配置于盒体内的基座部件，可自由回转地装到基座部件上以卷取变速缆索的卷取体，不能回转但可在轴向自由移动地安装到卷取体上的定位部件，将定位部件设置于内周侧并且可自由回转地安装到基座部件上的解除部件，电动马达，将电动马达的回转减速并传递给解除部件的减速机构。定位部件通过围绕着回转轴安装的施力部件而被在轴向施加与解除部件接触方向的力。解除部件在回转方向与卷取体具有规定的间隙的状态下连接。由此，解除部件在缆索卷取方向上回转一级变速级时，使之与卷取体连动地在缆索卷取方向回转，当在缆索输出方向回转一级变速级时，通过施加并作用于变速缆索上的力，使卷取体在缆索输出方向比解除部件慢地回转。

定位部件和解除部件分别具有在轴向对置的对置面，在各对置面上设有单向连动机构，只在缆索卷取方向将定位部件与解除部件连动着回转。定位部件和基座部件分别具有在轴向对置的对置面，在各对置面上设有定位机构，使定位部件对应于变速级定位。

单向连动机构设置成，解除部件在缆索输出方向回转时，一度解除定位机构的定位。单向连动机构和定位机构分别具有在相反方向倾斜的直角三角形的多个凸轮面，单向连动机构的凸轮面的高度设定成高于定位机构侧的凸轮面。

以往的如此构成的变速定位机构为，在通过电动马达将解除部件朝缆索卷取方向回转时，与卷取体连动回转一个变速级，同时，使定位部件回转一个变速级，越过定位机构的凸轮面定位，以确定卷取体的位置。由此，变速缆索拉伸一个变速级，变速装置就在一个变速级中变速。

另外，使解除部件在缆索输出方向回转时，通过单向连动机构，定位部件在轴向移动，一度解除定位机构的定位。此时，解除部件回转到下一个变速级的变速位置附近。定位被解除时，通过施加和作用于缆索上的力，卷取体在输出方向回转，由定位机构在确定定位部件的下一个变速级的位置上，确定卷取体的位置。由此，变速缆索输出一个变速级程度，而变速装置在一个变速级中变速。

在前述的以往结构中，定位部件相对解除部件在轴向移动，以解除定位。并且，装有将定位部件朝接触解除部件的方向施力的施力部件。因此，在轴向必须要有定位部件在轴向移动的空间或收纳施力部件的空间，从而回转轴方向的空间变大，变速定位装置很难薄型化。

发明内容

本发明的目的是谋求变速定位装置的薄型化。

解决技术问题的手段

方案1的自行车用变速定位装置为，对具有多个变速级的自行车用变速装置进行定位的自行车用变速定位装置，具有基础部件，回转体，定位机构，爪部件，第1施力部件和爪解除部件。基础部件可装到自行车上。回转体与所述自行车用变速装置连接、围绕着第1轴可自由回转地装到基础部件上。定位机构为固定到基础部件上、具有相应于变速级在周向设有间隔并且在内周侧突出设置的多个突起部，根据变速级定位回转体的机构。爪部件为，前端在径向外方立起并且可在与多个突起部的任一个卡止的卡止姿势和由卡止姿势向径向内方仰卧以脱离突起部的脱离姿势之间自由摆动地设置于回转体上，禁止回转体在第1方向回转但允许在与第1方向相反的第2方向回转的。第1施力部件为设置在回转体上、将爪部件向卡止姿势侧施力的部件。爪解除机构为，在基础部件上设置成与回转体并排并且可围绕着第1轴自由回转，相对回转体在第1方向相对回转，以将处于卡止姿势的爪部件成为脱离姿势，使回转体在第1方向可回转的机构。

在该定位装置中，回转体通常通过连接着的自行车用变速装置被朝一个方向施力。并且，相对于定位的回转体，使爪解除机构在第2方向相对回转时，与定位机构的突起部的任一个卡止的爪部件从卡止姿势放倒成脱离姿势，从而回转体可在第2方向回转。此时，回转体被在第1方向施力，因此回转体在第1方向迟于爪解除机构回转。回转体在第1方向回转时，无爪解除机构对爪部件的限制。结果，通过第1施力部件，向卡止姿势侧施力的爪部件从脱离姿势返回到卡止姿势，与在第1方向邻接的下一个突起部卡止，回转体被定位于下一个变速位置上，从而自行车用变速装置被定位。在此，通过爪部件向径向外方和内方的摆动，可实现爪部件对定位机构的卡止和脱离，同时，对爪部件施力的第1施力部件设置在回转体上。为此，在回转轴方向不必设置爪部件移动或施力用的空间，可使变速定位装置薄型化。

方案2的自行车用变速定位装置为，在方案1所述的装置中，回转体通过连接机构与自行车用变速装置连接。此时，通过连接机构，自行车用变速装置与回转体连接，从而可将包含回转体的变速定位装置离开自行车用变速装置设置。

方案3的自行车用变速定位装置为，在方案2所述的装置中，连接机构为与自行车用变速装置和回转体连接并且卷绕到回转体上的变速缆索。此时，用通常变速所用的变速缆索连接回转体和自行车用变速装置，从而在有自行车用变速装置的自行车上可后装变速定位装置。另外，通过变速缆索连接着变速定位装置，因此在自行车上不必添加变速定位装置以外的特别的部件，容易采用变速定位装置。

方案4的自行车用变速定位装置为，在方案3所述的装置中，变速缆索通过变速装置被朝第1方向施力，在回转体在第2方向回转时，卷绕到回转体上。此时，利用作用于变速缆索上的所施加力，可使回转体在第1方向(缆索输出方向)回转。

方案5的自行车用变速定位装置为，在方案1～4任一所述的装置中，还具有将回转体朝第1方向施力的第2施力部件。此时，用单独的装置就可使回转体在缆索输出方向可靠地回转。为此，特别好地是用于靠手动的变速操作。

方案6的自行车用变速定位装置为，在方案1～5任一所述的装置中，爪部件为，当回转体在第2方向回转时，通过突起部朝脱离姿势放倒，在第1方向回转时，在卡止姿势下，与突起部卡止。此时，用简单的结构就可实现只允许回转体在第2方向回转的单向回转的功能。

方案7的自行车用变速定位装置为，在方案3～6任一的装置中，回转体具有带有与变速缆索卡止的缆索卡止部的卷取部，和不可回转地装上卷取体的筒状的爪保持部，爪部件围绕着实质上平行于第1轴的第2轴可自由摆动地装到爪保持部上。此时，爪部件与变速缆索安装到不同的部件上，从而容易制作和装配。

方案8的自行车用变速定位装置为，在方案7所述的装置中，爪保持部的外周部具有可自由摆动地装有爪部件的凹部，第1施力部件为装到爪保持部的外周面上的环状弹簧部件。此时，环状弹簧部件仅卷绕在爪保持部的外周面上，就可将爪部件朝卡止姿势侧施力。

方案9的自行车用变速定位装置为，在方案1～8任一所述的装置中还具有使爪解除机构只在第2方向回转时与回转体连动并且同时回转的连动机构。此时，在第2方向上爪解除机构回转一变速级时，回转体与之连动回转。此时，爪部件通过下一个突起部摆动到脱离姿势侧，在通过下一个突起部的时刻，返回卡止姿势，以与下一个突起部卡止。另外，爪解除机构在第1方向回转一变速级时，由于连动机构不工作，只爪解除机构回转，而回转体不回转。并且，与突起部卡止的爪部件通过爪解除机构放倒成脱离姿势时，爪部件可通过突起部，回转体可在第1方向回转。此时，由于回转体被在第1方向上施力，从而回转体在第1方向上回转。回转体在第1方向上回转时，通过第1施力部件，朝卡止姿势侧施力的爪部件从脱离姿势返回卡止姿势，与在第1方向上邻接的下一个突起部卡止，将回转体定位于下一个变速位置。在此，可在第1方向和第2方向这两个方向上定位的变速定位装置可薄型化。

方案10的自行车用变速定位装置为，在方案1～9任一所述的装置中，还具有使爪解除机构在第1方向和第2方向转动的驱动机构。此时，通过驱动机构，使爪解除机构转动，从而可远距离操纵定位装置的同时，可自动控制定位装置，可实现自动变速的装置。

方案11的自行车用变速定位装置为，在方案10所述的装置中，驱动机构具有电动马达和使电动马达的回转减速并传递给爪解除机构的减速机构。此时，用电驱动控制，可容易实现自动变速。

方案12的自行车用变速定位装置为，在方案10或11所述的装置中，还具有检测出与爪解除机构的变速级相应的多个回转位置的回转位置检测机构。此时，进行自动变速手动变速用的回转位置不是在变速装置侧，可在定位装置内部检测出，容易配置电线。

方案13的自行车用变速定位装置为，在方案10所述的装置中，回转位置检测机构具有与爪解除机构连动回转、带有刷的回转部件，和固定到基础部件上的固定部件，其中刷包含有在径向间隔设置并且与变速级相对应数的导通用的多个移动接点，固定部件具有可与多个移动接点电连接的不同长度且圆弧状的多个固定接点。此时，通过多个移动接点与不同长度且形成圆弧状的多个固定接点的导通、非导通状态的变化，可容易地检测出回转位置。

方案14的自行车用变速定位装置为，在方案13所述的装置中，回转部件在回转方向与爪解除机构稍有间隙地卡止。此时，由于在爪解除机构与回转部件之间在回转方向形成空隙，从而接点与导通部的连接状态变化以检测出回转位置的时刻，爪解除机构先行，在缆索卷取时可实现过行程。这种过行程通过将变速缆索拉出比变速所需的距离稍长，以用于补偿机械要素的松弛或齿轮的阻力或制作误差。

方案15的自行车用变速定位装置为，在方案14的装置中，刷与导通部弹性接触，以制动回转部件。此时，通过刷，回转部件被制动，从而爪解除部件确实能够相对回转部件先行。

方案16的自行车用变速定位装置为，通过向变速装置侧施力的变速缆索而与有多个变速级的自行车用变速装置连接，经变速缆索，使自行车用变速装置根据变速级定位的自行车用变速定位装置，具有基础部件，回转体，定位部件，爪部件，施力部件和爪解除部件。基础部件为可装到自行车上的部件。回转体为围绕着第1轴可自由回转地装到基础部件上、并且具有与变速缆索的一端卡止的缆索卡止部和实质上平行于第1轴设置的连动销。定位部件为固定到基础部件上、具有相应于变速级在周向设有间隔并且在内周侧突出设置的多个突起部，根据变速级定位回转体的金属板制的部件。爪部件为前端在径向外方立起并且可自由摆动于与多个突起部的任一个卡止的卡止姿势和由卡止姿势向径向内方仰卧以脱离突起部的脱离姿势地方式设置在回转体上，禁止回转体在变速缆索输出的第1方向回转但允许在与卷取变速缆索的第2方向回转的部件。施力部件为设置在回转体上、将爪部件向卡止姿势侧施力的部件。爪解除部件为在基础部件上设置成与回转体并排并且可围绕着第1轴自由回转，具有相对回转体在第1方向相对回转、以将处于卡止姿势的爪部件放倒成脱离姿势的爪解除开口，和可与连动销卡止的圆弧状的连动开口的圆形板状的部件。

在该定位装置中，变速缆索卡止到缆索卡止部时，变速缆索通过自行车用变速装置对变速装置侧(缆索输出方向)施力，从而回转体被朝第1方向施力。在该状态下，将爪解除部件朝第2方向回转时，连动销与连动开口的回转方向上游侧的边缘卡止，回转体与爪解除部件连动，在第2方向回转。回转体在第2方向回转时，克服所施加力，将变速缆索拉出。此时，允许回转体在第2方向回转，爪部件从而与下一个突起部接触时，脱离卡止姿势而成为脱离姿势，通过突起部。并且，通过突起部时，爪解除部件停止回转。由此，爪部件与下一个突起部卡止，将变速缆索定位于下一个变速位置上。

爪解除部件在第1方向回转时，与定位部件的突起部任一个卡止的爪部件从卡止姿势摆动到脱离姿势，回转体可在第1方向回转。此时，由于回转体被朝第1方向施力，回转体在第1方向回转，拉出变速缆索。回转体在第1方向回转时，通过施力部件推向卡止姿势侧的爪部件从脱离姿势返回到卡止姿势，与邻接于第1方向上的下一个突起部卡止，将回转体定位于下一个变速位置上。结果，将拉出的变速缆索定位。

在此，通过爪部件向径向外方和内方的摆动，爪部件可与定位机构卡止和脱离，同时，对爪部件施力的施力部件设置在回转体上。为此，在转轴方向上，不必设置爪部件移动或施力用的空间，可使变速定位装置薄型化。

方案17的自行车用变速定位装置为，在方案16所述的装置中，爪部件和爪解除部件为金属制成。此时，爪部件和定位部件由于由金属制成，提高了其强度，爪部件只有一个就可，并且所形成的定位部件的突起部的数目只是变速级数就可。为此，可简化其结构。并且，即使是具有4级以上的多级变速级的变速装置，突起部的数目也可设置成与变速级数相同，可减少突起部的数量，突起部可配置于360度的范围内，只变更突起部的数目和间隔，与内装式或外装式无关地可与具有各种变速级的变速装置相对应。

附图简述

图1为采用本发明一实施例的自行车的侧视图，

图2为示出内装变速轮毂、变速控制组件和发电机轮毂的连接关系的示意图，

图3为变速控制组件的侧剖视图，

图4为变速控制组件的俯视剖视图，

图5为定位组件的俯视的局剖视图，

图6为打开第2盒体部件状态下的定位组件的俯视图，

图7为沿图5中VII-VII线的剖视图，

图8为定位组件的分解透视图，

图9为示出定位组件朝低速侧变速动作的视图，

图10为示出定位组件朝高速侧变速动作的视图，

图11为示出变速控制组件构成的框图，

图12为变速操作部的透视图，

图13为示出每个自动变速模式下的变速时间的图表，

图14为另一实施例的相当于图2的视图，

图15为其变速控制组件的俯视图，

图16为又一实施例的相当于图2的视图，

图17为又一实施例的相当于图7的视图。

符号说明

1车架           10内装变速轮毂        12变速控制组件

13灯箱          29定位组件            42变速缆索(连接机构)

50盒体          51卷取体(回动体)      52定位部件

52a～52c突起部  53爪部件              54环状弹簧部件(第1施力部件)

55爪解除部件    55b爪解除开口         55c连动开口

56变速位置传感器(回转位置检测传感器)  57电动驱动部

63卷取部        64爪安装部            64a凹部

64h连动销          66转子           67定子

67a～67d固定接点   68刷             68a～68c移动接点

70电动马达         71减速机构       101扭转螺旋弹簧(第2施力部件)

发明的实施例

全体构成

图1中，采用本发明一实施例的自行车为轻便快速车，包括有双环形的车架体2和前叉3的车架1，手柄部4，驱动部5，装有带制动器的发电机轮毂8的前轮6，装有内装变速轮毂10的后轮7，用手操作内装变速轮毂10的变速操作部20，响应变速操作部20的操作以变速控制内装变速轮毂10的变速控制组件12。

车架1的车架体2通过焊接管子而成。车架体2上装有包含鞍座11或驱动部5的各部件。前叉3在车架体2的前部可围绕着斜向倾斜轴自由摇动地方式安装着。

手柄部4具有固定到前叉3上部的手柄支柱14，和固定到手柄支柱14上的手柄杆15。手柄杆15的两端装有制动杆16和抓手17。右侧的制动杆16与变速操作部20形成为一体。

驱动部5具有设置在车架体2下部(吊架部)上的传动装置曲柄37，跨绕在传动装置曲柄37上的链条38，和内装变速轮毂10。内装变速轮毂10为具有低速级(1速)、中速级(2速)、高速级(3速)这样3个变速级的3级变速的内装变速轮毂。通过变速缆索42，内装变速轮毂10与设置在变速控制组件12上的定位组件29(图4)连接，以获取3个变速位置。另外，变速缆索42通过内装变速轮毂10，其内缆索42a(图8)可牵引到内装变速轮毂10侧。

固定在前叉3前端上的前轮6的发电机轮毂8为可装有滚筒形的前制动器的轮毂，内部具有通过前轮6的回转而发电的交流发电机19(参照图12)。

变速控制组件的构成

变速控制组件12如图2所示，通过电线40与发电机轮毂8内的交流发电机19实现电连接。另外，变速控制组件12也通过电线41与变速操作部20实现电连接。变速控制组件12还通过变速缆索42与内装变速轮毂10实现机械连接。变速控制组件12如图3和图4所示，具有装在前叉3中途的灯柱3a上的灯箱13和收纳于灯箱13内的定位组件29和回路组件30。

定位组件的构成

定位组件29通过变速缆索42与具有3个变速级的内装变速轮毂10连接，为通过变速缆索42而根据变速级定位内装变速轮毂10的组件。定位组件29如图5～图8所示，具有装到灯箱13内的盒体50，围绕着第1轴X可自由回转地安装到盒体50上的卷取体51，固定到盒体50上的定位部件52，以可自由摆动地方式装到卷取体51上以处于卡止姿势和脱离姿势的爪部件53，对爪部件53施加处于卡止姿势的弹力的环状弹簧部件54，将爪部件53放倒成脱离姿势的爪解除部件55，检测出变速位置的变速位置传感器56，和驱动爪解除部件55的电动驱动部57。

盒体50通过灯箱13可装到自行车上。盒体50具有第1盒体部件60，与第1盒体部件60螺纹连接的第2盒体部件61，和与第2盒体部件61螺纹连接的盖部件62。

第1盒体部件60为具有一面开口的矩形的第1收纳空间60a的筐体，底部形成凸台部60b。可自由回转地支承着卷取体51和爪解除部件55的转轴58的基端不能回转地直立设置于该凸台部60b上。转轴58的前端支承盖部件62。

第2盒体部件61形成为可塞住第1盒体部件60的第1收纳空间60a，表面形成收纳卷取体51的一部分的圆筒状的第2收纳空间61a。在第2盒体部件61的第1收纳空间60a侧装有电动驱动部57的电动马达70。第2收纳空间61a的中心形成与第1收纳空间60a连通的圆形的开口61b。另外，在第2盒体部件61的侧面形成突出的外卡止部61c，该外卡止部61c与变速缆索42的外套42b卡止。

卷取体51具有缆索卷取部63和不能回转地连接着缆索卷取部63的爪安装部64，其中，缆索卷取部63具有卡止到变速缆索42的内缆索42a的前端上的缆索卡止部63a。缆索卷取部63的不能回转地连接到爪安装部64上的一部分为在径向突出的例如合成树脂制成的雨滴筒状的部件。缆索卡止部63a在突出部分具有与固定到内缆索42a前端上的圆柱状鼓42c卡止的圆形孔部。在缆索卷取部63的外周面形成卷绕内缆索42a的卷取槽63b。并且，在内周面形成与爪安装部64不能回转地连接的花键槽63c。

爪安装部64收纳于第1收纳空间60a中，为转轴58贯穿于中心的筒状金属制成的部件。爪安装部64具有大径部64b，从大径部64b向缆索卷取部63延伸的小径的轴部64c，大径部64b的外周面上形成可自由摆动地收纳着爪部件53的凹部64a。大径部64b的外周面形成装有环状弹簧部件54的环状槽64d。并且，在大径部64b的端面，与爪解除部件55连动并且在缆索卷取方向回转的连动销64h(图5)向爪解除部件55突出。

轴部64c穿过开口61b，延伸到第2收纳空间61a中，在其前端的外周面，并排设置着与缆索卷取部63的花键槽63c接合的花键槽64e和装有防水用的O型环59a的环状槽64f。并且，前端面形成装有O型环59b的环状凹部64g。O型环59a密封第2盒体部件61的开口61b与爪安装部64的间隙，以阻止液体从第2收纳空间6 1a浸入第1收纳空间60a。O型环59b密封爪安装部64与转轴58的间隙，以阻止液体从外部浸入第1收纳空间60a。

定位部件52为通过爪部件53将卷取体51定位于3个变速位置的部件。由此，变速缆索42被定位于3个变速位置。定位部件52为金属制成的大致矩形的板状部件，具有形成于中心部的圆形的定位开口部52a，在定位开口部52a上形成向内周侧突出的3个突起部52b，52c，52d。3个突起部52b，52c，52d根据3级变速的内装变速轮毂10的变速位置，在回转方向以一定间隔设置。在此，突起部52b为位于缆索卷取方向A最上游侧的突起部，突起部52d为位于缆索卷取方向A最下游侧的突起部，而突起部52c为位于其中间的突起部。通常，3级变速的内装变速轮毂10在不拉伸变速缆索42的状态下为低速级，由此拉伸变速缆索42时，变速到中速级，高速级。因此，突起部为低速级的定位部，突起部52c为中速级的定位部，而突起部52d为高速级的定位部。

在本实施例中，定位开口部52a在定位部件52的角部切槽，以避免干涉其他构件，如不会干涉的话，角部就不必切槽。另外，突起部的数目和间隔如根据变速级设定的话，也可对应于7-9级变速。

爪部件53为金属制成的部件，前端53b在径向外方立起，在与3个突起部52b～52d任一个卡止的卡止姿势和由卡止姿势仰卧于径向内方、与3个突起部52b～52d任一个脱离的脱离姿势间摆动。爪部件53设置成允许与定位部件52在卷取体51的缆索卷取方向A回转，而禁止在缆索输出方向B的回转。即，爪部件53在可自由摆动地安装到卷取体51的爪安装部64的凹部64a中的状态下，其摆动中心53a从爪部件53的前端53b配置于缆索卷取方向A的下游侧。由此，爪部件53在缆索卷取方向A回转以与突起部52b接触时，放倒成脱离姿势。相反，在缆索输出方向B回转时，通过突起部52b而被卡止，阻止了卷取体51在其之上的回转。

在爪部件53的外周部，装有环状弹簧部件54的槽部53c沿着回转方向形成。爪部件53隔着槽部53c在第1轴X方向间隔设置，前端53a可与定位部件52和爪解除部件55接触。

环状弹簧部件54为金属制成的弹簧部件，在拉伸的状态下装到环状槽64d和槽部53c中。由此，环状弹簧部件54产生收缩力。利用该力，将爪部件53赋予卡止姿势。通过这样的环状弹簧部件54，对爪部件53施力时，对爪部件53的施力比较容易，并且收纳弹簧的第1轴X方向的空间可变小。

爪解除部件55为外周形成与电动驱动部57啮合的齿轮齿55a的圆板状金属制成的部件，与卷取体51并排地可自由回转地安装到转轴58上。在爪解除部件55的侧面，如图8所示，形成相对卷取体51在缆索输出方向B相对回转而将处于卡止姿势的爪部件53放倒成脱离姿势的爪解除开口55b，可卡止连动销64h的圆弧状连动开口55c，和卡止变速位置传感器56的卡止孔55d。

爪解除开口55b为具有小径开口55e和在小径开口55e的缆索卷取方向A上游侧连续形成的大径开口55f的扇形开口。在小径开口55e和大径开口55f之间形成将两者倾斜连接的倾斜面55g。在爪部件53的前端53a与小径开口55e卡止时，爪部件53维持在脱离姿势上。并且，在与大径开口55f卡止时，爪部件53维持在卡止姿势上。为此，卷取体51在缆索输出方向B方向回转，倾斜面55g通过爪部件53的前端53a时，处于卡止姿势的爪部件53放倒成脱离姿势，从而卷取体51可回转。卷取体51回转时，卷取体51通过变速缆索42被拉伸着回转。如此，倾斜面55g通过爪部件53的前端53a，爪部件53被环状弹簧部件54施力，以回到卡止姿势上。

连动开口55c为扇形的开口，设置成只在爪解除部件55在缆索卷取方向A回转时与卷取体51连动回转。连动开口55c的周向长度长于突起部52b的周向间隔。连动销64h通常设置成与连动开口55c的在图8的左端接触，以通过变速缆索42，对卷取体51施加朝缆索输出方向B的力。

变速位置传感器56设置于爪解除部件55和第1盒体部件60的底部之间。变速位置传感器56具有与爪解除部件55连动着回转的转子66，和响应转子66的回转而动或不动(ON、OFF)的定子67。

转子66具有装到定子67一侧的侧面上的刷68，和在爪解除部件55一侧的侧面上朝向卡止孔55d直立设置的卡止销69。

刷68具有相应于3个变速位置大致在径向以一定间隔并排设置的相互导通的3根移动接点68a，68b，68c。刷68与定子67弹性接触，用较弱力制动转子66的回转。

卡止销69用于与爪解除部件55连动着使转子66回转。卡止孔55d在回转方向的长度稍大于该卡止销69的直径。为此，在卡止卡止销69的状态下，卡止孔55d和卡止销69之间在回转方向形成空隙(间隙)。由于形成这种空隙，转子66在爪解除部件55回转时要比之稍迟地开始回转。并且，由于通过刷68制动转子66，可维持在滞后回转的状态。为此，爪解除部件55在缆索卷取方向A回转时，在检测时刻，爪解除部件55比转子66要先行而超出。因这种超出，缆索卷取时可实现过行程。这种过行程使变速缆索拉出比变速所需的距离稍长些，以用作补偿机械要素的松弛或齿轮的阻力或制造误差。

定子67具有与3个接点68a～68c可电连接的不同长度的、在径向相互有间隔并且形成圆弧状的4个固定接点67a～67d。内周侧的固定接点67a为接地用接点，在爪解除部件55的回转范围内形成圆弧状。设置在固定接点67a的外周侧的固定接点67b与在外周侧不同尺寸形成的固定接点67c实现电连接。固定接点67b为在缆索卷取方向A的下游侧端部、检测出高速级的变速位置的接点。设置于最外侧的固定接点67c，67d在周向有间隔设置，并且分别在缆索卷取方向A上游侧端部检测出低速级和中速级的变速位置。

电动驱动部57如图6所示，具有驱动用的电动马达70，使电动马达70的回转减速的减速机构71。电动马达70例如为直流马达。

减速机构71具有固定到电动马达70的输出轴上的蜗轮72，包含与蜗杆72啮合的蜗轮73a的第1减速齿轮部73，与第1减速齿轮部73啮合的第2减速齿轮部74，和与第2减速齿轮部74啮合的第3减速齿轮部75。各减速齿轮部74具有大径齿轮和小径齿轮，通过小径齿轮与其他减速齿轮部的大径齿轮的啮合，而实现减速。第3减速齿轮部75的小径齿轮与形成于爪解除部件55的外周上的齿轮部55a啮合。通过该减速机构71，电动马达70的回转可减速到例如1/1500左右。

定位组件的动作

在定位组件29中，如图9(a)所示，在卷取体51定位于例如中速级的状态下，从回路组件30朝向低速级的电流给予电动马达70时，变速位置传感器56在检测出低速级的变速位置之前，爪解除部件55在缆索输出方向B回转。另外，使卷取体51定位时，由于靠变速缆索42，卷取体51成为朝缆索输出方向B施力的状态，从而连动销64h与连动开口55c的缆索输出方向B下游侧端部接触。

爪解除部件55在缆索输出方向B回转时，如图9(b)所示，爪解除部件55的爪解除开口55b的倾斜面55g与爪部件53接触，处于卡止姿势的爪部件53放倒成脱离姿势。此时，由于连动开口55c回转，连动销64h脱离连动开口55c的端部，卷取体51在连动开口55c中没有被限制回转，可在缆索输出方向B回转。因此，如图9(c)所示，靠变速缆索42施力的卷取体51在缆索输出方向B回转。此时，爪部件53超过倾斜面55g，爪部件53就位于大径开口55f中，从而靠环状弹簧部件54施力的爪部件53在卡止姿势下立起。为此，如图9(d)所示，被低速侧的突起部52b(或52c)卡止，并定位于低速侧的变速位置上。由此，结束朝低速侧的变速动作。该动作在从高速级朝中速级变速时也是同样进行。

此外，如图10(a)所示，在从回路组件30向高速侧的电流给予电动马达70时，变速位置传感器56到检测出中速级的变速位置之前，爪解除部件55在缆索卷取方向B回转。此时，在连动开口55c中，由于连动销64h与缆索卷取方向A上游侧端部接触，卷取体51就与爪解除部件55一同回转。卷取体51在缆索卷取方向A回转时，突起部52c冲撞处于卡止姿势的爪部件53。爪部件53由于在缆索卷取方向A回转时放倒在脱离姿势侧，此时，如图10(b)所示，冲撞突起部52c时，放倒成脱离姿势，以通过突起部52c。并且，爪解除部件55停在中速级的变速位置上时，由于卡止销69与爪解除部件55的卡止孔55d之间有空隙，由变速位置传感器56检测出如图10(c)所示的变速位置时，爪解除部件55越出。由此实现过行程。而且，如图10(d)所示，电动马达70只在缆索输出方向A回转时，爪部件53与突起部52c卡止。由此结束朝高速侧的变速动作。从中速级向高速级的变速时的动作同样进行。

在此，通过爪部件53在径向外方和内方的摆动，可实现对爪部件的定位部件52的卡止和脱离，同时，在卷取体51上设置对爪部件53施力的环状弹簧部件54。为此，在第1轴X方向不必设有使爪部件53移动或对爪部件53施力的空间，可使变速定位装置薄型化。

回路组件的构成

回路组件30如图11所示，具有变速控制部25，该变速控制部25包含由CPU，RAM，ROM，I/O接口构成的微机。另外，图中粗线示出例如1A左右的电流线，实线示出5mA左右的电流线，虚线示出信号线。

变速控制部25根据变速操作部20的操作，响应内装变速轮毂10的速度，以自动变速控制，同时，设置在变速操作部20上的液晶显示部24进行显示控制。另外，进行灯光控制，在周围的状况比规定的明度要暗时，使与灯箱13安装成一体的灯18点亮，而在比规定的明度要亮时，熄灭灯18。变速控制部25与包含有设置在变速操作部20上的操作盘23和操作按钮21，22的操作开关26、液晶显示部24、作为控制灯18照明度传感器的光传感器36、和通过交流发电机19发出的电力以生成速度信号的发电机波形成形回路34相连接。另外，变速控制部25通过省电回路31而与充电控制回路33、蓄电元件32和自动光线回路35连接。此外，马达驱动器28和定位组件29的变速位置传感器56与其他的输入输出部连接。

变速操作部20如图12所示，具有在下部以左右并排设置的2个操作按钮21，22，设置在操作按钮21，22上方的操作盘23，和设置在操作盘23的左方的液晶显示部24。

操作按钮21，22为三角形的按钮。左侧的操作按钮21为通过手动进行低速段到中速段、中速段到高速段变速的按钮，右侧的操作按钮22为通过手动进行高速段到中速段、中速段到低速段变速的按钮。操作盘23为可在模式1到模式7的7个自动变速模式与手动模式之间切换的旋钮盘，具有8个停止位置M，A1～A7。在此，模式1到模式7的7个自动变速模式为通过来自交流发电机19的车速信号使内装变速轮毂10自动变速的模式，手动变速模式为通过操作按钮21，22的操作使内装变速轮毂10变速的模式。

在7个自动变速模式中，在提升变速(从低速侧向高速侧的变速)以及下降变速(从高速侧向低速侧变速)中，改变变速时间具体为改变变速时的速度来自动变速的。此时，变速阈值如图7所示。在此，随着从模式1到模式7，提升和下降变速的变速时间逐渐变快。即，在模式7中，是在最低速下变速，而在模式1中是在最高速下变速。通常，最好在模式4左右变速。在上升的斜坡时，可根据其斜度选择模式。

液晶显示部24中，显示目前的行走速度，同时，显示变速时操作的变速级。

省电回路31如图11所示，设置成在自行车停止时可抑制电力的消耗。省电回路31被供给由蓄电元件32蓄积的电力。省电回路31与变速控制部25、马达驱动器28、充电控制回路33和自动光线回路35相连接，靠蓄电元件32蓄积的动作用的电力供给这些部件，同时，在自行车停止时，切断向这些部件的电力供给。省电回路31中输入来自交流发电机19的信号，根据该信号判断自行车是否停止。通过设有这样的省电回路31，可抑制蓄电元件32所蓄积电力的无谓的消耗。

蓄电元件32例如由大容量的电容器构成，蓄积由交流发电机19输出的、并且由充电控制回路33整流的直流电。由蓄电元件32蓄积的1mA的电流通过省电回路31向变速控制回路25、马达驱动器28、充电控制回路33和自动光线回路35供给。由蓄电元件32蓄积的1A的电流也直接供给马达驱动器28。另外，代替电容器可用镍·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32。

马达驱动器28用于定位和控制电动马达70。马达驱动器28通过省电回路31供给的1mA电流动作，定位控制由蓄电元件32供给的1A电流，并向电动马达70供给。

充电控制回路33例如由半波整流回路构成，由交流发电机19输出的交流电流整流成例如1A和5mA的直流电流。

发电机波形成形回路34根据从交流发电机19输出的交流电流，生成速度信号。即，例如以半周期程度提取正弦曲线的交流信号，将其通过施米特回路等适宜的波形成形回路，生成相应于速度的脉冲信号。

自动光线回路35根据来自光传感器36的检测输出，通过由变速控制部25输出的接通断开信号动作，将由交流发电机19输出的1A的电流向灯18供给或切断。由此，照明度在规定以下时，灯18自动点亮，而超过规定的照明度时，灯灭。

在如此构成的变速控制组件12中，在由变速操作部20选择的自动变速模式或手动变速模式下，变速控制内装变速轮毂10。具体为，例如选择的自动变速模式为模式4时，如图13所示，车速为12.7km/h，从1速提升变速到2速的电流向电动马达70输出，定位组件29的卷取体51向缆索卷取方向A回转1级变速级程度而定位，提升变速到2速。在车速变为17.1km/h时，定位并提升变速到3速。之后，车速下降到15.6km/h时，卷取体51在缆索抽出方向B回转1级变速级程度，定位并变速下降到2速，进而在车速下降到11.5km/h时，变速下降到1速。在此，为了防止变速时的振动，对于提升变速的时间和下降变速的时间，在下降一方降低。如此变速时，通过来自交流发电机19的交流信号，检测出车速，可使车速细化成车轮每1转下的车速，与以往相比，可实时地追随实际的车速的变化来变速。

另外，车轮回转时，省电回路31对其检测出，并将控制动作用电力向变速控制部25或充电控制回路33等供给。结果，变速控制部25开始动作，控制液晶显示部24或马达驱动器28或自动光线回路35或充电控制回路33。并且，来自交流发电机19的电力向蓄电元件32充电。然后，由发电机波形成形回路34将车速信号给予变速控制部25。车轮一旦停止，省电回路31就检测出，切断控制用电力的供给。由此，停止时不会有无谓的电力消耗。因而停止时，蓄电元件32不消耗。

在此，设置蓄电元件32，以蓄积来自交流发电机19的电力，通过该电力，使包含变速控制部25的各部件动作，从而无需电池的更换或充电作业。另外，不必进行电池剩余量的管理或携带预备电池的工作，不用进行与电源有关的繁琐的作业，就可实现自动变速。

并且，根据从交流发电机19输出的交流信号检测出车速，且根据该检测出的车速进行变速控制。交流发电机一般具有多个磁极，因此，由交流发电机就可输出与该磁极数和车速有关的频率构成的交流信号。与通常自行车所用的、例如从检测出车轮上带有的磁铁的速度传感器获得的速度信号相比，从交流信号可获得每1转比较多的脉冲信号。因此，可在1转间细细地检测出车速，可实时高精度地进行变速控制。另外，由于根据来自交流发电机19的交流信号的控制，而无需以往那样的将变速控制组件12接近于车轮附近配置的方式，变速控制组件12的安装位置不受任何限制。

另外，采用变速控制组件12，可有效地利用以往白天不使用的交流发电机19的电力。

此外，由于定位组件29较薄，可在灯盒13内与回路组件30并排设置。如此，作为回路组件30和电动马达70到电源可使用来自交流发电机19的电力，同时，由于定位组件29可较薄，可紧凑且轻型的构成自行车的自动变速的结构。

其他实施例

(a)在前述实施例中，是将变速控制组件12设置于灯箱13中的，但可如图14和图15所示，内藏定位组件的变速控制组件112设置于变速操作部120的盒体121内。此时，灯118与变速控制组件112可用电线43连接。

另外，箱体121装在手柄杆15的手柄支柱14安装部附近，显示部124和操作盘122设置成向外部露出。另外，内部收纳有回路组件或定位组件。在这样的实施例中，灯118可使用现有的灯。因此，对于现有的3级变速自行车可后装上自动变速用的组件。

(b)在前述实施例中，是将变速用的定位组件29设置在变速控制组件内的，但可如图16所示，将包含有变速用的马达或变速位置传感器等的定位组件229设置于变速装置110侧。此时，变速控制组件212与变速装置110可不用变速缆索而是用电线48连接。

(c)在前述实施例中，是定位内装变速轮毂的，但作为定位对象的变速装置并不限于内装式，也可以是外装式。外装式的情况下，不限于后拨链器，可定位前拨链器。

(d)在前述实施例中，作为连接机构例示了变速缆索42，但作为连接机构可为连杆等其他形式。

(e)在前述实施例中，是通过变速缆索42，对卷取体51施加朝向缆索输出方向的力的，但也可如图17所示，可通过例如扭转螺旋弹簧101等施力机构对卷取体51施加朝向缆索输出方向的力。扭转螺旋弹簧101的两端卡止到卷取体51的爪安装部64的大径部64b侧面和第2盒体部件60的底部，以对卷取体51施加朝向缆索输出方向的力。

根据本发明，通过爪部件朝径向外方和内方的摆动，实现对爪部件的定位机构的卡止和脱离，同时，对爪部件施力的第1施力部件设置于回转体上。为此，在转轴方向上不必设置爪部件移动或施力用的空间，可使变速位置装置薄型化。

Claims (17)

1.一种自行车用变速定位装置，是对具有多个变速级的自行车用变速装置进行定位的自行车用变速定位装置，具有可装到自行车上的基础部件；

与所述自行车用变速装置连接、可自由回转地围绕着第1轴旋转而装到所述基础部件上的回转体；

固定到所述基础部件上、具有相应于所述变速级在周向设有间隔并且在内周侧突出设置的多个突起部，所述回转体根据所述变速级定位的定位机构；

前端在径向外方立起并且可自由摆动于与所述多个突起部的任一个卡止的卡止姿势和由所述卡止姿势向所述径向内方仰卧以脱离所述突起部的脱离姿势而设置在所述回转体上，禁止所述回转体在第1方向回转但允许在与所述第1方向相反的第2方向回转的爪部件；

设置在所述回转体上、将所述爪部件向所述卡止姿势侧施力的第1施力部件；

在所述基础部件上设置成与所述回转体并排并且可围绕着所述第1轴自由回转，相对所述回转体在所述第1方向相对回转，以将处于所述卡止姿势的爪部件成为所述脱离姿势，使所述回转体在所述第1方向可回转的爪解除机构。

2.按照权利要求1所述的自行车用变速定位装置，其特征在于，所述回转体通过连接机构与所述自行车用变速装置连接。

3、按照权利要求2所述的自行车用变速定位装置，其特征在于，所述连接机构为与所述自行车用变速装置和所述回转体连接并且卷绕到所述回转体上的变速缆索。

4.按照权利要求3所述的自行车用变速定位装置，其特征在于，所述变速缆索通过所述自行车用变速装置朝第1方向施力，在所述回转体在所述第2方向回转时，卷绕到所述回转体上。

5、按照权利要求1～4任一所述的自行车用变速定位装置，其特征在于，还具有将所述回转体朝所述第1方向施力的第2施力部件。

6.按照权利要求1～5任一所述的自行车用变速定位装置，其特征在于，所述爪部件为，在所述回转体在所述第2方向回转时，由所述突起部朝所述脱离姿势放倒，在所述第1方向回转时，在所述卡止姿势下，与所述突起部卡止。

7.按照权利要求3～6任一所述的自行车用变速定位装置，其特征在于，所述回转体具有带有与所述变速缆索卡止的缆索卡止部的卷取部，和不可回转地装上所述卷取体的筒状的爪保持部，所述爪部件围绕着实质上平行于所述第1轴的第2轴可自由摆动地装到所述爪保持部上。

8.按照权利要求7所述的自行车用变速定位装置，其特征在于，所述爪保持部的外周部具有可自由摆动地装有所述爪部件的凹部，所述第1施力部件为装到所述爪保持部的外周面上的环状弹簧。

9.按照权利要求1～8任一所述的自行车用变速定位装置，其特征在于，还具有使所述爪解除机构只在所述第2方向回转时与所述回转体连动并且同时回转的连动机构。

10.按照权利要求1～9任一所述的自行车用变速定位装置，其特征在于，还具有使所述爪解除机构在所述第1方向和第2方向转动的驱动机构。

11.按照权利要求10所述的自行车用变速定位装置，其特征在于，所述驱动机构具有电动马达和使所述电动马达的回转减速并传递给所述爪解除机构的减速机构。

12.按照权利要求10或11所述的自行车用变速定位装置，其特征在于，还具有检测出与所述爪解除机构的所述变速级相应的多个回转位置的回转位置检测机构。

13.按照权利要求12所述的自行车用变速定位装置，其特征在于，所述回转位置检测机构具有与所述爪解除机构连动回转、带有刷的回转部件，和固定到所述基础部件上的固定部件，其中刷包含有在径向间隔设置并且与所述变速级相对应数的导通用的多个移动接点，固定部件具有可与所述多个移动接点电连接的不同长度且圆弧状的多个固定接点。

14.按照权利要求13所述的自行车用变速定位装置，其特征在于，所述回转部件在回转方向与所述爪解除机构稍有间隙地卡止。

15.按照权利要求14所述的自行车用变速定位装置，其特征在于，所述刷与所述导通部弹性接触，以制动所述回转部件。

16.一种自行车用变速定位装置，通过向变速装置侧施力的变速缆索而与有多个变速级的自行车用所述变速装置连接，经所述变速缆索，使所述自行车用变速装置根据所述变速级定位，所述变速定位装置具有可装到自行车上的基础部件；

围绕着第1轴可自由回转地装到所述基础部件上、并且具有与所述变速缆索的一端卡止的缆索卡止部和实质上平行于第1轴设置的连动销的回转体；

固定到所述基础部件上、具有相应于所述变速级在周向设有间隔并且在内周侧突出设置的多个突起部，所述回转体根据所述变速级定位的板状定位部件；

前端在径向外方立起并且可自由摆动于与所述多个突起部的任一个卡止的卡止姿势和由所述卡止姿势向所述径向内方仰卧以脱离所述突起部的脱离姿势而设置在所述回转体上，禁止所述回转体在所述变速缆索输出的第1方向回转但允许在与卷取所述变速缆索的第2方向回转的爪部件；

设置在所述回转体上、将所述爪部件向所述卡止姿势侧施力的施力部件；

在所述基础部件上设置成与所述回转体并排并且可围绕着所述第1轴自由回转，具有相对所述回转体在所述第1方向相对回转、以将处于所述卡止姿势的爪部件放倒成所述脱离姿势的爪解除开口，和可与所述连动销卡止的圆弧状的连动开口的圆形板状的爪解除部件。

17.按照权利要求16所述的自行车用变速定位装置，其特征在于，所述爪部件和爪解除部件为金属制成。

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