TWI661975B - 自行車用變速器，具備自行車用變速器之自行車用電動系統 - Google Patents

自行車用變速器，具備自行車用變速器之自行車用電動系統 Download PDF

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Abstract

本發明要提供一種自行車用變速器、自行車用變速裝置、具備自行車用變速器之自行車用電動系統、以及具備自行車用變速裝置之自行車用電動系統，即使不對變速纜線施加特別的加工也能檢測或預測變速。
自行車用電動系統的自行車用變速器(70)，具備有：使用來捲繞變速用纜線的捲繞部動作的第1操作部(84)、與第1操作部(84)連結而可對於第1操作部(84)動作的第2操作部(86)、及檢測部(92)。檢測部(92)，因應於第2操作部(86)對於第1操作部(84)的動作來輸出訊號。

Description

自行車用變速器，具備自行車用變速器之自行車用電動系統
本發明是關於；自行車用變速器、自行車用變速裝置、具備自行車用變速器之自行車用電動系統、以及具備自行車用變速裝置之自行車用電動系統。
專利文獻1揭示一種具備輔助馬達及變速機的自行車。在該自行車，藉由檢測出變速纜線的位移，來達成因應於變速檔的輔助。
[先行技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特許第4885063號公報
變速纜線，通常包含外纜線、及內纜線。可 是在上述先前技術，為了檢測出內纜線的動作，需要將外纜線割開或去除。因此可能會使內纜線的耐久性降低。
本發明的目的要提供一種自行車用變速器、自行車用變速裝置、具備自行車用變速器之自行車用電動系統、以及具備自行車用變速裝置之自行車用電動系統，即使不對變速纜線施加特別的加工也能檢測或預測變速。
〔1〕本發明的一種型態的自行車用變速器，具備有檢測部，該檢測部用來檢測：使用來捲繞變速用纜線的捲繞部動作的操作部的動作；上述檢測部因應於上述操作部對於上述捲繞部的動作來輸出訊號。
〔2〕藉由上述自行車用變速器的一種型態，在上述操作部可動作的範圍之中在從上述操作部的初期位置起到預定位置的範圍也就是自由範圍，即使上述操作部動作上述捲繞部也不動作，上述檢測部在上述自由範圍因應於上述操作部的動作來輸出上述訊號。
〔3〕藉由上述自行車用變速器的一種型態，上述操作部具備有：使上述捲繞部動作的第1操作部、及與上述第1操作部連結，且可相對於上述第1操作部動作的第2操作部；上述檢測部因應於上述第2操作部對於上述第1操作部的動作來輸出上述訊號。
〔4〕藉由上述自行車用變速器的一種型態，上述操作部具備有：使上述捲繞部動作的第1操作部、及與上述第1操作部連結，且可相對於上述第1操作部動作的第2操作部；上述檢測部因應於上述第2操作部對於上述第1操作部的動作來輸出上述訊號。
〔4〕藉由上述自行車用變速器的一種型態，上述操作部具備有：使上述捲繞部動作的第1操作部、及 與上述第1操作部連結，且可相對於上述第1操作部動作的第2操作部；在上述第1操作部可動作的範圍之中在從上述第1操作部的第1初期位置起到第1預定位置的範圍也就是連動範圍，讓上述第1操作部與上述捲繞部一起動作，在上述第2操作部可動作的範圍之中在從上述第2操作部的第2初期位置起到第2預定位置的範圍也就是自由範圍，即使上述第2操作部動作，上述第1操作部也不動作，上述檢測部因應於上述自由範圍的上述第2操作部的動作來輸出上述訊號。
〔5〕藉由上述自行車用變速器的一種型態，上述檢測部，是藉由上述第2操作部對於上述第1操作部動作而被按壓的開關。
〔6〕藉由上述自行車用變速器的一種型態，上述檢測部，是當上述第2操作部對於上述第1操作部的動作量為預定量以上時則設定為啟動的開關。
〔7〕藉由上述自行車用變速器的一種型態，進一步具備有回復機構，該回復機構，對上述第2操作部施加反作用力，以使上述第2操作部對於上述第1操作部的位置回復到上述第2操作部的第2初期位置。
〔8〕藉由上述自行車用變速器的一種型態，上述第1及上述第2操作部為槓桿。
〔9〕藉由上述自行車用變速器的一種型態，上述第1操作部為筒狀的操作部，上述第2操作部是將上述第1操作部覆蓋的筒狀的構件。
〔10〕藉由上述自行車用變速器的一種型態，上述第1操作部在外周具備有凸部及凹部的其中一方，上述第2操作部在內周具備有凸部及凹部的另一方，用來嵌入於上述第1操作部的上述凸部及凹部的其中一方，上述檢測部配置於：上述第1操作部的上述凸部及凹部的其中一方與上述第2操作部的上述凸部及凹部的另一方之間。
〔11〕本發明的一種型態的自行車用變速裝置，具備有：變速機、將使上述變速機動作的纜線及上述變速機連結的連結部、及檢測上述連結部的動作的檢測部。
〔12〕本發明的一種型態的自行車用電動系統，具備有：在〔1〕~〔10〕的任一項記載的自行車用變速器、以及將輔助人力驅動力的輔助馬達根據上述檢測部的輸出訊號進行控制的控制部；上述控制部根據上述訊號使上述輔助馬達的輸出降低，或使上述輔助馬達的輸出停止。
〔13〕本發明的一種型態的自行車用電動系統，具備有：在〔11〕記載的自行車用變速裝置、以及將輔助人力驅動力的輔助馬達根據上述檢測部的輸出訊號進行控制的控制部；上述控制部根據上述輸出訊號使上述輔助馬達的輸出降低，或使上述輔助馬達的輸出停止。
〔14〕本發明的一種型態的自行車用電動系統，具備有：變速機、檢測上述變速機的動作的檢測部、 以及將輔助人力驅動力的輔助馬達根據上述檢測部的輸出訊號進行控制的控制部；上述控制部根據上述輸出訊號使上述輔助馬達的輸出降低，或使上述輔助馬達的輸出停止。
〔15〕本發明的一種型態的自行車用電動系統，具備有：變速機、使上述變速機動作的電動致動器、將上述電動致動器與上述變速機連結的連結部、檢測上述電動致動器或上述連結部的動作的檢測部、以及將輔助人力驅動力的輔助馬達根據上述檢測部的輸出訊號進行控制的控制部；上述控制部根據上述輸出訊號使上述輔助馬達的輸出降低，或使上述輔助馬達的輸出停止。
〔16〕藉由上述自行車用電動系統的一種型態，上述控制部當輸入上述輸出訊號的時間為臨界值以上時，則使上述輔助馬達的輸出降低，或使上述輔助馬達的輸出停止。
〔17〕藉由上述自行車用電動系統的一種型態，上述控制部當使上述輔助馬達的輸出降低的時間為臨界值以上時，則使上述輔助馬達的輸出增加，當將上述輔助馬達的輸出停止的時間為臨界值以上時，則使上述輔助馬達的輸出啟動。
〔18〕藉由上述自行車用電動系統的一種型態，進一步具備有：因應於上述變速機的變速完成而輸出訊號的變速檢測部；上述控制部當使上述輔助馬達的輸出降低時，或將上述輔助馬達的輸出停止時而輸入上述變速 檢測部的訊號時，使上述輔助馬達的輸出增加，或使上述輔助馬達的輸出啟動。
藉由自行車用變速器、自行車用變速裝置、具備自行車用變速器之自行車用電動系統、以及具備自行車用變速裝置之自行車用電動系統，即使不對變速纜線施加特別的加工也能檢測或預測變速。
10‧‧‧自行車
26、170、182、190‧‧‧變速裝置
28‧‧‧控制部
42‧‧‧輔助馬達
52、140、192‧‧‧變速機
54‧‧‧連結部
58‧‧‧纜線
70、100‧‧‧變速器
76、106‧‧‧捲繞部
82、110、112‧‧‧操作部
84、114、122‧‧‧第1操作部
86、118、126‧‧‧第2操作部
90、120、128‧‧‧回復機構
92、132、172、186、196‧‧‧檢測部
184、194‧‧‧電動致動器
第1圖是搭載第1實施方式的自行車用電動系統的自行車的側視圖。
第2圖為第1圖的變速裝置的正視圖。
第3圖為第2圖的連結部的後視圖。
第4圖為第1圖的自行車所搭載的變速器的正視圖。
第5圖為第3圖的變速器的剖面圖。
第6圖為沿著第5圖的6-6線的變速器的剖面圖。
第7圖為第6圖的第2操作部旋轉時的變速器的剖面圖。
第8圖是顯示第1圖的控制部所進行的輔助馬達的控制順序的流程圖。
第9圖是顯示第1圖的控制部所進行的輔助馬達的控制順序的時序流程圖。
第10圖為第2實施方式的自行車所搭載的變速器的立體圖。
第11圖為沿著第10圖的11-11線的變速器的剖面圖。
第12圖是第3實施方式的自行車用電動系統的變速裝置的立體圖。
第13圖是第4實施方式的自行車用電動系統的構造圖。
第14圖是第5實施方式的自行車用電動系統的構造圖。
第15圖是第6實施方式的自行車用電動系統的構造圖。
參考第1圖，針對搭載有自行車用電動系統的自行車10的構造進行說明。
自行車10具備有：框架12、車把桿14、前輪16、後輪18、驅動機構20、輔助機構22、電池單元24、變速裝置26、變速器70、及控制部28。輔助機構22、變速裝置26、變速器70、及控制部28，構成自行車用電動系統。
驅動機構20包含有：左右的曲柄臂30、曲柄軸32、左右的踏板34、前鏈輪36、後鏈輪38、及鏈條40。左右的曲柄臂30，是經由一個曲柄軸32可旋轉地安 裝於框架12。踏板34，可繞著踏板軸旋轉地安裝於曲柄臂30。
前鏈輪36連結於曲柄軸32。前鏈輪36設置成與曲柄軸32同軸。前鏈輪36，也可連結成與曲柄軸32不會相對旋轉，也可連結成，當曲柄軸32前轉時，經由單向離合器(省略圖示)連結成讓前鏈輪36也前轉。
後鏈輪38，安裝成可繞著後輪18的車軸18A旋轉。後鏈輪38，是經由單向離合器而連結於後輪18。鏈條40繞掛於前鏈輪36與後鏈輪38。當藉由施加於踏板34的人力驅動力讓曲柄臂30旋轉時，藉由前鏈輪36、鏈條40、及後鏈輪38讓後輪18旋轉。
輔助機構22，藉由輔助馬達42的驅動，來輔助使前鏈輪36旋轉的人力驅動力。輔助機構22具備有：用來檢測從曲柄輸入的人力驅動力的感應器，因應人力驅動力來驅動輔助馬達42。輔助機構22，具備有輔助馬達42及減速機(省略圖示)。輔助馬達42為電氣馬達。輔助馬達42的旋轉是經由減速機傳達到前鏈輪36。在輔助馬達42與前鏈輪36之間設置有：當曲柄臂30前轉時防止藉由人力驅動力讓馬達旋轉的單向離合器(省略圖示)。
電池單元24具備有：電池48、及將電池48可裝卸地安裝於框架12的電池座50。電池48包有一個或複數個電池單元。電池48藉由二次電池所構成。電池48，電連接於輔助馬達42，將電力供給到輔助馬達42。
輔助機構22，與第4圖所示的輔助操作部44電連接。當按壓輔助操作部44的按鈕46A時，控制部28驅動輔助馬達42或使輔助馬達42的輸出上升。當按壓輔助操作部44的按鈕46B時，控制部28停止輔助馬達42或使輔助馬達42的輸出下降。
如第1圖及第2圖所示，變速裝置26具備有：將後鏈輪38旋轉進行變速的變速機52、及連結於變速機52的連結部54。變速裝置26，是藉由與後輪18的車軸18A的輪轂一體化的內裝變速機所達成。變速機52具備有複數的變速檔。
如第3圖所示，連結部54具備有：直接或間接固定於輪轂軸的固定部、及相對於輪轂軸可旋轉地固定於上述固定部的旋轉體56。旋轉體56，可裝卸地安裝於第2圖所示的變速機52的端部。在旋轉體56的外周繞掛著變速用纜線58的其中一端。藉由讓纜線58移動而讓旋轉體56旋轉。藉此讓與旋轉體56連結的變速機52的內部的機械元件旋轉。藉此使構成行星齒輪機構的齒輪的連結狀態變更，來使變速檔變更。
如第4圖所示，在車把桿14安裝有：可相對於車把桿14旋轉的把手60。在車把桿14及把手60安裝有：因應於使用者對把手60的操作而使纜線58移動的變速器70。
變速器70具備有：固定於車把桿14的主體部72。如第5圖所示，主體部72具備有：經由未圖示的 座部而可裝卸地安裝於車把桿14的殼體74、用來捲繞纜線58的捲繞部76、用來限制捲繞部76的旋轉的離合器78、及顯示現在的變速檔的顯示部80(參考第4圖)。捲繞部76具備有：將纜線58的端部嵌入的溝部76A。
離合器78是圓盤狀的構件且固定於殼體74。離合器78在表面具備有朝周方向排列的複數的三角爪78A。捲繞部76在其內部形成的面部形成有朝周方向排列的複數的三角爪76B，該三角爪76B與離合器78的三角爪78A嚙合。捲繞部76藉由未圖示的彈簧被朝離合器78按壓。
變速器70具備有：安裝於主體部72而使捲繞部76動作的操作部82。操作部82具備有：使捲繞部76動作的第1操作部84、以及與第1操作部84連結而可相對於第1操作部84動作的第2操作部86。也可在第2操作部86的外周安裝有橡膠製的外殼。
第1操作部84為筒狀的構件，在內周形成有母花鍵84A。母花鍵84A嵌入於在捲繞部76的外周形成的公花鍵76C。因此第1操作部84能相對於捲繞部76一體地旋轉。
第2操作部86是將第1操作部84覆蓋的筒狀的構件。第2操作部86限制旋轉軸方向的移動且連結於：在第1操作部84的端部形成的爪部84C。
如第6圖所示，在第2操作部86的內周形成有凹部86B。在凹部86B嵌入著：在第1操作部84的外 周形成的凸部84B。在操作部82的周方向，凹部86B大於凸部84B。因此，第2操作部86能相對於第1操作部84稍微相對旋轉。在第1操作部84的外周面與第2操作部86的內周面之間，為了能順暢相對移動也可設置有套筒或軸承。
在第2操作部86可動作的範圍之中的第2操作部86的從第2初期位置起至第2預定位置的範圍也就是自由範圍，即使第2操作部86動作，第1操作部84也不動作。第2初期位置，例如是第6圖所示的相對旋轉位置，是在周方向凸部84B的中央與凹部86B的中央一致的旋轉位置。第2預定位置，例如是第7圖所示的相對旋轉位置，是在周方向凸部84B相對於凹部86B並未進一步動作的相對旋轉位置。操作部82朝周方向的兩側旋轉。因此在第2預定位置包含有：第7圖所示的相對旋轉位置、及與第7圖左右對稱的相對旋轉位置。
在第1操作部84可動作的範圍之中的第1操作部84的從第1初期位置起至第1預定位置的範圍也就是連動範圍，捲繞部76連同第1操作部84一起動作。第1預定位置，例如是第7圖所示的第1旋轉位置，是在周方向凸部84B相對於凹部86B並未進一步動作的旋轉位置。第1預定位置，例如是第1操作部84較第7圖更加旋轉，讓第5圖所示的捲繞部76的三角爪76B越過離合器78的三角爪78A的旋轉位置。
如第6圖所示，操作部82進一步具備有回復 機構90。回復機構90，當未操作操作部82時，則使第2操作部86回復到第2初期位置。回復機構90具備有：第1彈簧90A及第2彈簧90B。第1彈簧90A配置在凸部84B的周方向的其中一端與凹部86B之間。第2彈簧90B配置在凸部84B的周方向的另一端與凹部86B之間。回復機構90對第2操作部86施加反作用力，以讓第2操作部86對於第1操作部84的相對旋轉位置回復到第2操作部86的第2初期位置。第1彈簧90A及第2彈簧90B例如藉由壓縮線圈彈簧或板簧所達成。
變速器70進一步具備有：因應於操作部82對於捲繞部76的動作而輸出訊號的檢測部92。檢測部92具備有第1檢測部94及第2檢測部96。第1檢測部94是開關而配置在凸部84B的周方向的其中一端與凹部86B之間。第2檢測部96是開關而配置在凸部84B的周方向的另一端與凹部86B之間。第1檢測部94及第2檢測部96，是藉由第2操作部86對於第1操作部84動作而被按壓。檢測部92，當第2操作部86對於第1操作部84動作的量為預定量以上時則設定為啟動，將啟動訊號輸出到控制部28(參考第1圖)。第1檢測部94及第2檢測部96，雖然在第6圖設置成固定於凸部84B，而也可以設置成固定於凹部86B。各開關可為常關型(normally off)、常開型(normally on)的開關的任一種，而常關型的開關較好。
參考第2圖~第7圖，針對變速器70的動作 來說明。
當藉由操作者的操作而將第4圖所示的第2操作部86朝周方向的其中一方轉動時，讓第2操作部86朝周方向的其中一方旋轉。第2操作部86從第2初期位置朝向第2預定位置開始移動。當第2操作部86的凹部86b的內面與第2檢測部96接觸時，則第2檢測部96輸出啟動訊號。而並且當第2操作部86的相對旋轉位置到達第7圖所示的第2預定位置時，藉由第2操作部86按壓第1操作部84，則在可變速的情況第1操作部84朝周方向的其中一方旋轉。在第7圖，雖然第2操作部86是經由第2檢測部96按壓第1操作部84，而也可在第2操作部86及第1操作部84的至少任一方設置有：在第2檢測部96的開關的接點關閉之後，限制朝第2操作部86及第1操作部84的周方向的其中一方的相對旋轉的限制部。在該情況，第2操作部86，可經由該限制部按壓第1操作部84。藉由設置限制部，可防止過度的力量施加於第2檢測部96。所謂可變速的情況，是在朝升檔側的操作，現在的變速檔小於最大變速檔的情況。在朝降檔側的操作，現在的變速檔大於最大變速檔的情況。
此時，藉由施加於捲繞部76的轉矩，三角爪76B將離合器78的三角爪78A推起，捲繞部76相對於離合器78朝周方向的其中一方旋轉。藉此讓捲繞部76所進行的纜線58的捲繞量增加。因此，纜線58朝變速器70側移動，使第3圖所示的連結部54的旋轉體56旋轉。藉 此，將第2圖所示的變速機52的變速檔變更。
當藉由操作者的操作而將第2操作部86朝周方向的另一方轉動時，讓第2操作部86朝周方向的另一方旋轉。第2操作部86的旋轉位置從第2初期位置朝向第2預定位置開始移動。當第2操作部86的凹部86b的內面與第1檢測部94接觸時，則第1檢測部94輸出啟動訊號。而並且當第2操作部86的位置到達與第7圖左右對稱的位置也就是第2預定位置時，藉由第2操作部86按壓第1操作部84，則在可變速的情況第1操作部84朝周方向的另一方旋轉。在第7圖，雖然第2操作部86是經由第1檢測部94按壓第1操作部84，而也可在第2操作部86及第1操作部84的至少任一方設置有：在第1檢測部94的開關的接點關閉之後，限制朝第2操作部86及第1操作部84的周方向的其中一方的相對旋轉的限制部，經由該限制部讓第2操作部86按壓第1操作部84。藉由設置限制部，可防止過度的力量施加於第1檢測部94。
此時，藉由施加於捲繞部76的轉矩，三角爪76B將離合器78的三角爪78A推起，捲繞部76相對於離合器78朝周方向的另一方旋轉。藉此讓捲繞部76所進行的纜線58的捲繞量減少。因此，纜線58朝第2圖所示的變速裝置26側移動，使第3圖所示的連結部54的旋轉體56旋轉。藉此，將變速機52的變速檔變更。
如第1圖所示，對變速機52輸入：來自曲柄 臂30的驅動力與輔助馬達42的驅動力。第2圖所示的變速機52，當變更變速檔時，藉由使以纜線58移動的機械元件動作，而使構成行星齒輪機構的齒輪的連結狀態變更。輸入到變速機52的轉矩越大，則機械元件越不易動作。因此控制部28，根據檢測部92的輸出訊號來控制輔助馬達42。
參考第8圖，針對控制部在每個預定周期進行的處理順序進行說明。
如步驟S11所示，控制部28判斷第1檢測部94或第2檢測部96的開關是否啟動。具體來說，當從第1檢測部94或第2檢測部96輸入啟動訊號時，判斷第1檢測部94或第2檢測部96的開關已啟動的內容，進入到步驟S12。
接著控制部28，在步驟S12，使輔助馬達42的輸出降低。
接著控制部28，判斷使輔助馬達42的輸出降低之後是否經過預定時間TX。預定時間TX，最好設定為充分大於：變速機52(參考第2圖)所進行的變速檔的變更所需要的標準時間。
控制部28，從使輔助馬達42的輸出降低起至經過預定時間TX為止反覆進行步驟S13的判斷處理。控制部28，當判斷從使輔助馬達42的輸出降低起已經過預定時間TX，則在步驟S14結束使輔助馬達42的輸出降低的控制，結束本處理。結果讓輔助馬達42的輸出增加。
如第9圖所示，控制部28，在從第1檢測部94或第2檢測部96的開關啟動的時刻t11起，到從時刻t11經過預定時間TX的時刻t12之間，讓輔助馬達42的輸出小於時刻t11之前的輸出。而在時刻t12之後，在人力驅動力未變化的情況，輔助馬達42的輸出成為與時刻t11之前相同的大小。輔助馬達42的輸出，是因應於人力驅動力而變動，所以在輔助馬達42的輸出較低期間，在人力驅動力變大或變小的情況，在時刻t12以後則輔助馬達42輸出與變動的人力驅動力因應的輔助力。
自行車用電動系統達成以下的作用及效果。
(1)變速器70，因應於操作部82對於捲繞部76的動作而對控制部28輸出啟動訊號。因此控制部28，能進行與變速機52所進行的變速比變更動作因應的輔助馬達42的輸出控制。因此讓變速性能提升。
(2)檢測部92，在即使操作部82動作而捲繞部76未動作的自由範圍對控制部28輸出啟動訊號。也就是說，在藉由捲繞部76讓纜線58開始移動之前對控制部28輸出啟動訊號。因此能在以變速機52開始進行的變速比變更動作之前，控制輔助馬達42的輸出。因此讓變速性能更提升。
(3)變速器70具備有回復機構90。因此當操作者未操作操作部82時，讓第2操作部86對於第1操作部84的位置回復到第2操作部86的初期位置。因此，能防止未操作操作部82時檢測部92輸出啟動訊號。因 此，能防止在不適當的時機降低輔助馬達42的輸出。
(第2實施方式)
本實施方式的自行車用電動系統，具備有：輔助機構22、變速裝置26、控制部28、及第10圖所示的槓桿型的變速器100。
如第10圖所示，變速器100具備有：固定於車把桿14的主體部102。
如第11圖所示，主體部102具備有：經由座部104A(參考第10圖)而安裝於車把桿14的殼體104、用來捲繞纜線58的捲繞部106、連結於捲繞部106用來限制捲繞部106的旋轉的棘輪108。捲繞部106為線軸且具備有：將纜線58的端部嵌入的溝部106A。棘輪108為圓盤狀或扇形的構件。棘輪108在外周部具備有複數的棘爪齒。
如第10圖所示，變速器100具備有：可轉動地安裝於主體部102而使捲繞部106動作的升檔用操作部110、及降檔用操作部112。
升檔用操作部110具備有：使捲繞部106動作的第1操作部114、第1操作部114的槓桿軸116(參考第11圖)、以及與第1操作部114連結而可相對於第1操作部114動作的第2操作部118。
如第11圖所示，第1操作部114是槓桿，繞著設置於主體部102的槓桿軸116旋轉。在槓桿軸116的 外周形成有公花鍵116A。公花鍵116A嵌入於在棘輪108的內周形成的母花鍵108B。在公花鍵116A與母花鍵108B之間形成有間隙C1。因此棘輪108可相對於槓桿軸116動作。在第1操作部114經由軸部124設置有進給爪124A。進給爪124A可卡合於棘輪108的棘爪齒。軸部124，設置成偏置於槓桿軸116，且設置成平行於槓桿軸116。進給爪124A設置成可繞著軸部124旋轉。當將第1操作部114從第1初期位置朝繞著槓桿軸116的第1方向操作時，進給爪124A卡合於棘輪108的棘爪齒而讓棘輪108旋轉。藉此讓捲繞部106旋轉而捲繞纜線58。在槓桿軸116安裝有彈簧116B。彈簧116B，將朝向槓桿軸116的第2方向的力量施加於第1操作部114及捲繞部106。藉此當未操作第1操作部114時，使其朝槓桿軸116的第2方向偏移而回到第1初期位置，而當後述的定位爪脫離棘輪108時，捲繞部106朝回到第1初期位置的方向旋轉。
第2操作部118安裝成可相對於第1操作部114相對移位。第2操作部118，設置在第1操作部114之中操作者接觸的部分，設置成將操作者接觸的部分覆蓋較佳。第2操作部118是槓桿且可轉動地安裝於第1操作部114。第2操作部118的轉動軸設置成例如與第1操作部114的旋轉軸並排。
在第2操作部118可動作的範圍之中的第2操作部118的從第2初期位置起至第2預定位置的範圍也 就是連動範圍，即使第2操作部118動作，第1操作部114也不動作。第2初期位置，例如是第10圖的實線所示的位置，是當力量未從外部施加於第2操作部118時之第2操作部118的位置。第2預定位置，例如是在第10圖的兩點鏈線所示的位置，是第2操作部118相對於第1操作部114並未進一步動作的位置。
升檔用操作部110進一步具備有回復機構120。回復機構120，當未操作第2操作部118時，則使第2操作部118回復到第2初期位置。回復機構120是彈簧且配置在第1操作部114與第2操作部118之間。回復機構120對第2操作部118施加反作用力，以讓第2操作部118對於第1操作部114的位置回復到第2操作部118的第2初期位置。
降檔用操作部112具備有：使捲繞部106動作的第1操作部122、第1操作部122的槓桿軸124、以及與第1操作部122連結而可相對於第1操作部122動作的第2操作部126。
第1操作部122是槓桿，第1操作部122的基端部連結於：設置於主體部102的第2槓桿軸(並未圖示)。第1操作部122可相對於第2槓桿軸動作。在第1操作部122設置有：定位爪(並未圖示)、保持爪(並未圖示)。定位爪，嵌入於棘輪108的棘爪齒而在與各變速檔對應的旋轉位置限制棘輪108的旋轉。保持爪，與定位爪共同動作，當保持爪脫離棘輪108時，防止棘輪108一 口氣回到其初期位置。也就是說，當定位爪脫離棘輪108時，保持爪卡合於棘輪108。當第1操作部122從第1初期位置朝繞著第2槓桿軸的第2方向旋轉時，定位爪脫離棘輪108，保持爪卡合於棘輪108。藉此，讓棘輪108朝回到初期位置的方向旋轉一階段。第1操作部122，朝回到第1初期位置的方向偏移，當未施加操作力時則回到第1初期位置。在本實施方式，從升檔用操作部110及降檔用操作部112的初期位置起的操作方向，是互相相反的方向。操作者針對升檔用操作部110藉由按壓而進行變速，及針對降檔用操作部112藉由拉動進行變速。在其他實施方式，從升檔用操作部110及降檔用操作部112的初期位置起的操作方向，是相同方向也可以。也就是說操作者針對升檔用操作部110或針對降檔用操作部112都藉由按壓進行變速也可以。
第2操作部126安裝成可相對於第1操作部122相對移位。第2操作部126，設置在第1操作部122之中操作者接觸的部分，設置成將操作者接觸的部分覆蓋較佳。第2操作部126是槓桿且可轉動地安裝於第1操作部122。第2操作部126的轉動軸設置成例如與第1操作部122的旋轉軸並排。
在第2操作部126可動作的範圍之中的第2操作部126的從第2初期位置起至第2預定位置的範圍也就是連動範圍，即使第2操作部126動作，第1操作部122也不動作。第2初期位置，例如是第10圖的實線所 示的位置，是當力量未從外部施加於第2操作部126時之第2操作部126的位置。第2預定位置，例如是在第10圖的兩點鏈線所示的位置，是第2操作部126相對於第1操作部122並未進一步動作的位置。
降檔用操作部112進一步具備有回復機構128。回復機構128，當未操作第2操作部126時，則使第2操作部126回復到第2初期位置。回復機構128是彈簧且配置在第1操作部122與第2操作部126之間。回復機構128對第2操作部126施加反作用力，以讓第2操作部126對於第1操作部122的位置回復到第2操作部126的初期位置。
變速器100進一步具備有：因應於操作部110、112對於捲繞部106的動作而輸出訊號的檢測部132。檢測部132具備有第1檢測部134及第2檢測部136。
第1檢測部134是開關且配置在第1操作部114與第2操作部118之間。第1檢測部134，是藉由第2操作部118對於第1操作部114朝第1操作部114側動作而被按壓。第1檢測部134，當第2操作部118對於第1操作部114動作的量為預定量以上時則設定為啟動，將啟動訊號輸出到控制部28(參考第1圖)。
第2檢測部136是開關且配置在第1操作部122與第2操作部126之間。第2檢測部136，是藉由第2操作部126對於第1操作部122動作而被按壓。第2檢 測部136，當第2操作部126對於第1操作部122動作的量為預定量以上時則設定為啟動，將啟動訊號輸出到控制部28(參考第1圖)。第1檢測部134及第2檢測部136，雖然在第10圖設置成分別固定於第1操作部114、122，而也可以設置成分別固定於第2操作部118、126。各開關可為常關型(normally off)、常開型(normally on)的開關的任一種，而常關型的開關較好。
參考第11圖，針對變速器100的動作來說明。
當藉由操作者的操作按壓升檔用操作部110時，第2操作部118接近於第1操作部114。也就是說，第2操作部118的位置從初期位置朝向第2預定位置開始移動。當第2操作部118的位置到達第2操作部118與第1檢測部134接觸的中間位置時，則第1檢測部134輸出啟動訊號。並且當第2操作部118的位置到達第2預定位置時，第1操作部114與第2操作部118連動而使第1操作部114轉動。
此時，藉由槓桿軸124連同第1操作部114一起旋轉，則槓桿軸124的進給爪124A使棘輪108朝周方向的其中一方旋轉。藉此讓捲繞部106的纜線58的捲繞量變大。因此，纜線58朝變速器100側移動，使第3圖所示的連結部54的旋轉體56旋轉。藉此，將第2圖所示的變速機52的變速檔變更。在第11圖，雖然第2操作部118是經由第1檢測部134按壓第1操作部114，而也 可在第2操作部118及第1操作部114的至少任一方設置有：在第1檢測部134的開關的接點關閉之後，限制朝第2操作部118及第1操作部114的相對旋轉的限制部。在該情況，第2操作部118，可經由該限制部按壓第1操作部114。藉由設置限制部，可防止過度的力量施加於第1檢測部134。
當藉由操作者的操作按壓降檔用操作部112時，第2操作部126接近於第1操作部122。也就是說，第2操作部126的位置從第2初期位置朝向第2預定位置開始移動。當第2操作部126的位置到達第2操作部126與第2檢測部136接觸的中間位置時，則第2檢測部136輸出啟動訊號。並且當第2操作部126的位置到達第2預定位置時，第1操作部122與第2操作部126連動而使第1操作部122轉動。
此時，第1操作部122的定位爪離開棘輪108。棘輪108，藉由彈簧116B的反作用力朝周方向的另一方旋轉。藉此讓捲繞部106的纜線58的捲繞量變小。因此，纜線58朝第3圖所示的連結部54側移動，使連結部54的旋轉體56旋轉。藉此，將第2圖所示的變速機52的變速檔變更。自行車用電動系統，能達到第1實施方式(1)~(3)的效果。
(第3實施方式)
本實施方式的自行車用電動系統，具備有：輔助機構 22、變速器70、控制部28、及第12圖所示的外裝型的變速機140。後鏈輪38(參考第1圖)，是在軸方向排列有齒數不同的複數的後鏈輪38。
參考第12圖，針對變速機140的動作來說明。
變速機140包含有：基座構件142、連結機構144、及支承構件146。基座構件142，可安裝於框架12(參考第1圖)。
基座構件142具備有：固定著纜線58的端部的固定部142A。
連結機構144包含：內連桿148、外連桿150、及可動構件152。
內連桿148將基座構件142與可動構件152連結。內連桿148相對於基座構件142旋轉。具體來說，藉由樞支銷154將內連桿148的其中一端與可動構件152連接。內連桿148可相對於可動構件152繞著樞支銷154旋轉。藉由樞支銷156將內連桿148的另一端與可動構件152連接。內連桿148可相對於可動構件152繞著樞支銷156旋轉。
外連桿150將基座構件142與可動構件152連結。藉由樞支銷158將外連桿150的其中一端與基座構件142連接。外連桿150可相對於基座構件142繞著樞支銷158旋轉。藉由樞支銷160將外連桿150的另一端與可動構件152連接。外連桿150可相對於可動構件152繞著 樞支銷160旋轉。
在外連桿150的基座構件142側的端部、與內連桿148的可動構件152側的端部之間，配置有未圖示的彈簧。該彈簧將可動構件152偏移成反向式變速(Low Normal)或正向式變速(Top Normal)。
可動構件152，是經由內連桿148、及外連桿150而可移動地安裝於基座構件142。支承構件146可旋轉地安裝於可動構件152。支承構件146具有一對板部，可旋轉地支承著導引滑輪162及張力滑輪164。
鏈條40繞掛於導引滑輪162及張力滑輪164。導引滑輪162及張力滑輪164與鏈條40的旋轉一起相對於支承構件146旋轉。
參考第1圖及第12圖，針對變速機140的動作來說明。
變速機140，藉由將鏈條40繞掛於不同後鏈輪38而變更自行車10的變速比。
藉由變速器70的操作讓纜線58移動，藉此讓內連桿148繞著樞支銷154及樞支銷156旋轉。而讓外連桿150繞著樞支銷158及樞支銷160旋轉。藉由內連桿148及外連桿150的動作，讓支承構件146朝車體中心側或朝車體中心側的相反側移動。藉此讓繞掛於導引滑輪162及張力滑輪164的鏈條40的位置變化，將繞掛著鏈條40的後鏈輪38變更。藉由讓支承構件146朝後鏈輪38的軸中心側或朝軸中心側的相反側移動，讓張力滑輪 164對於後鏈輪38的位置變化，來調整鏈條40的張力。本實施方式的自行車用電動系統，能達到第1實施方式(1)~(3)的效果。
(第4實施方式)
參考第13圖針對第4實施方式的自行車用電動系統加以說明。
自行車用電動系統具備有：變速裝置170、控制部28、及輔助機構22。變速裝置170具備有：第2圖所示的變速機52、第3圖所示的連結部54、及檢測部172。檢測部172將與變速機52的動作因應的訊號輸出到控制部28。例如檢測部172，檢測出連結部54的旋轉體的動作，將訊號輸出到控制部28。檢測部172也可藉由例如電位器、磁性感應器、旋轉編碼器等所構成，而只要是可檢測出連結部54的固定部與旋轉體56的相對旋轉位置的感應器即可。控制部28，當根據來自檢測部172的訊號，判斷進行變速裝置170的變速比變更時，使輔助馬達42的輸出降低。
藉由自行車用電動系統，能進行與變速機170所進行的變速比變更動作因應的輔助馬達42的輸出控制。因此讓變速性能提升。
(第5實施方式)
參考第14圖針對第5實施方式的自行車用電動系統 加以說明。
自行車用電動系統具備有：變速裝置182、控制部28、輔助機構22、及變速器180。
變速器180與控制部28電連接。控制部28，根據來自變速器180的訊號來控制變速裝置182。
變速裝置182具備有：第2圖所示的變速機52、第14圖所示的電動致動器184、及檢測部186。電動致動器184包含電動馬達，並且也可包含減速機。檢測部186將與電動致動器184的動作因應的訊號輸出到控制部28。例如，檢測部186，將與電動致動器184的輸出軸、減速機的中間軸、或電動馬達軸的旋轉角度因應的訊號輸出到控制部28。控制部28，當根據來自檢測部186的訊號，判斷進行變速裝置182的變速比變更時，使輔助馬達42的輸出降低。檢測部186是藉由例如電位器、磁性感應器或旋轉編碼器等所構成。
藉由自行車用電動系統，能進行與變速機182所進行的變速比變更動作因應的輔助馬達42的輸出控制。因此讓變速性能提升。
(第6實施方式)
參考第15圖針對第6實施方式的自行車用電動系統加以說明。
自行車用電動系統具備有：變速裝置190、控制部28、輔助機構22、及變速器180。
變速裝置190具備有：具備電動致動器194的變速機192、及檢測部196。變速機192，例如在第12圖所示的變速機140的固定部142A搭載有電動致動器194，藉由電動致動器194的驅動，讓連結機構144(參考第12圖)動作。
檢測部196將與變速機192的動作因應的訊號輸出到控制部28。例如，檢測部196將與變速機144的旋轉角度因應的訊號輸出到控制部28。具體來說，檢測部196檢測出：連結機構144相對於固定部142A的繞著樞支銷154或樞支銷158的旋轉、可動構件152相對於連結機構144的繞著樞支銷156或樞支銷160的旋轉、或支承構件146對於可動構件152的旋轉。檢測部196是藉由例如電位器、磁性感應器或旋轉編碼器等所構成。檢測部196是配置在：固定部142A、連結機構144或支承構件146的至少任一之間。控制部28，當根據來自檢測部196的訊號，判斷進行變速裝置182的變速比變更時，使輔助馬達42的輸出降低。
藉由自行車用電動系統，能進行與變速機190所進行的變速比變更動作因應的輔助馬達42的輸出控制。因此讓變速性能提升。
(變形例)
本自行車用電動系統等的具體型態，不限定於上述實施方式所舉例的型態。本自行車用電動系統等可採取與上 述實施方式不同的各種型態。以下所示的上述實施方式的變形例，是本自行車用電動系統等的各種型態的一個例子。
也可在第1實施方式的第1操作部84的外周形成凹部，在第2操作部86的內周形成凸部。
也可省略第1實施方式的第1操作部84，在捲繞部76外周設置第2操作部86。在該情況，只要將捲繞部76之中的第2操作部86外圍的部分的形狀形成為與第1操作部84的形狀相同即可。
也可將第1實施方式的第1檢測部94及第2檢測部96的其中一方省略。在該情況，當進行升檔及降檔的任一者時則控制輔助馬達42的輸出。
也可將第2實施方式的第1檢測部134及第2檢測部136的其中一方省略。在該情況，當進行升檔及降檔的任一者時則控制輔助馬達42的輸出。
也可將第1實施方式的檢測部92及第2實施方式的檢測部132變更為光學感應器。例如將光學感應器安裝在第1操作部84、114、122及第2操作部86、118、126的其中任一方，將與另一方的移動量因應的訊號輸出。
在第1實施方式及第2實施方式，也可省略第2操作部86、118、126，藉由以光學感應器、磁性感應器等所達成的檢測部檢測出第1操作部84、114、122的動作。檢測部設置於殼體74、104。在該情況，在從第 1操作部84、114、122從第1初期位置動作之後，到捲繞部76、106動作之前期間，檢測部將訊號輸出到控制部。
也可將第2實施方式的變速器100變更為：將升檔用操作部110與降檔用操作部112作為一體的變速器。該變速器，是藉由相對於槓桿軸朝其中一方旋轉進行升檔，藉由對於槓桿軸朝另一方旋轉進行降檔。
也可在第1及第2實施方式的變速器70、100具備有微電腦。檢測部92、132是電連接於微電腦。微電腦，是與控制部28電連接，將檢測部92、132的訊號發送到控制部28。微電腦與控制部28，也可藉由例如電力線通訊(PLC)來進行通訊。
也可將第2實施方式的變速器100的第1操作部114、122作成與捲繞部106不會相對移動的構造。該情況也能達到第1實施方式(2)的效果。
第1~3實施方式的控制部28，當輸入來自檢測部92、132的輸出訊號的時間為臨界值以上時，則使輔助馬達42的輸出降低，或也可使輔助馬達42的輸出停止。在該情況，當操作者未想進行變更變速檔時而操作者的手碰觸讓第2操作部86、118、126移動時，也能抑制輔助馬達42的輸出降低。
也可將第6實施方式的檢測部186變更為，與第5實施方式同樣地將與電動致動器194的動作因應的訊號輸出到控制部28。
各實施方式的變速裝置，也可為前撥鏈器及前內裝變速裝置等的前變速裝置。
各實施方式的控制部28，當變更變速比時也可將輔助馬達42的驅動停止。在該情況，在步驟S14，輔助馬達42的驅動變成啟動。
各實施方式的控制部28，在步驟S13，當變速完成時，也完成使輔助馬達42的輸出降低的控制。所謂變速完成時，是當變速機動作而變速比已變更時較佳。作為檢測變速完成的變速檢測部，是包含：檢測自行車的速度的速度感應器、檢測曲柄轉數的踏頻感應器、檢測變速檔的檔位檢測感應器、及控制部。在該情況，控制部預先儲存有輪胎周長、與各變速檔對應的齒輪比，根據來自各感應器的檢測結果而控制部藉由計算能正確檢測出變速比的變更已完成。變速的完成，也可使用例如第4~6實施方式的檢測部172、186、196的輸出訊號來判斷。檢測部172、186、196是藉由可檢測角度位置的感應器所構成。在該情況，檢測部172、186、196相當於變速檢測部。
在第6實施方式也可從變速機192去除電動致動器194，如第3實施方式以纜線58控制變速機192。在該情況作為變速器，可使用不具備感應器的一般的變速器。

Claims (14)

  1. 一種自行車用變速器，具備有用來捲繞變速用纜線的捲繞部、及與上述捲繞部連結之變速操作部，藉由上述變速操作部的旋轉運動使上述捲繞部動作，且具備有用來檢測上述變速操作部的旋轉運動之檢測部；上述檢測部，係因應於上述變速操作部相對於上述捲繞部的旋轉運動來輸出訊號，上述變速操作部構成為，與上述捲繞部繞同軸旋轉。
  2. 如申請專利範圍第1項的自行車用變速器，其中，在上述變速操作部可動作的範圍之中在從上述變速操作部的初期位置起到預定位置的範圍也就是自由範圍，即使上述變速操作部動作上述捲繞部也不動作，上述檢測部因應於在上述自由範圍之上述變速操作部的動作來輸出上述訊號。
  3. 如申請專利範圍第1或2項的自行車用變速器，其中，上述變速操作部具備有：使上述捲繞部動作的第1操作部、及與上述第1操作部連結，且可相對於上述第1操作部動作的第2操作部；上述檢測部因應於上述第2操作部對於上述第1操作部的動作來輸出上述訊號。
  4. 如申請專利範圍第1項的自行車用變速器，其中，上述變速操作部具備有：使上述捲繞部動作的第1操作部、及與上述第1操作部連結，且可相對於上述第1操作部動作的第2操作部；在上述第1操作部可動作的範圍之中在從上述第1操作部的第1初期位置起到第1預定位置的範圍也就是連動範圍，讓上述第1操作部與上述捲繞部一起動作，在上述第2操作部可動作的範圍之中在從上述第2操作部的第2初期位置起到第2預定位置的範圍也就是自由範圍，即使上述第2操作部動作，上述第1操作部也不動作，上述檢測部因應於上述自由範圍的上述第2操作部的動作來輸出上述訊號。
  5. 如申請專利範圍第3項的自行車用變速器，其中，上述檢測部，是藉由上述第2操作部相對於上述第1操作部動作而被按壓的開關。
  6. 如申請專利範圍第3項的自行車用變速器，其中，上述檢測部，是當上述第2操作部相對於上述第1操作部的動作量為預定量以上時則設定為啟動的開關。
  7. 如申請專利範圍第3項的自行車用變速器，其中，進一步具備有回復機構，該回復機構，對上述第2操作部施加反作用力，以使上述第2操作部相對於上述第1操作部的位置回復到上述第2操作部的第2初期位置。
  8. 如申請專利範圍第3項的自行車用變速器，其中，上述第1及上述第2操作部為槓桿。
  9. 如申請專利範圍第3項的自行車用變速器，其中，上述第1操作部為筒狀的操作部，上述第2操作部是將上述第1操作部覆蓋的筒狀的構件。
  10. 如申請專利範圍第9項的自行車用變速器，其中，上述第1操作部在外周具備有凸部及凹部的其中一方，上述第2操作部在內周具備有凸部及凹部的另一方，用來嵌入於上述第1操作部的上述凸部及凹部的其中一方，上述檢測部配置於：上述第1操作部的上述凸部及凹部的其中一方與上述第2操作部的上述凸部及凹部的另一方之間。
  11. 一種自行車用電動系統，具備有：在申請專利範圍第1至10項其中任一項記載的自行車用變速器、以及將輔助人力驅動力的輔助馬達根據上述檢測部的輸出訊號進行控制的控制部；上述控制部根據上述訊號使上述輔助馬達的輸出降低，或使上述輔助馬達的輸出停止。
  12. 如申請專利範圍第11項的自行車用電動系統，其中，上述控制部當輸入上述輸出訊號的時間為臨界值以上時，則使上述輔助馬達的輸出降低，或使上述輔助馬達的輸出停止。
  13. 如申請專利範圍第11或12項的自行車用電動系統，其中，上述控制部當使上述輔助馬達的輸出降低的時間為臨界值以上時，則使上述輔助馬達的輸出增加，或者當將上述輔助馬達的輸出停止的時間為臨界值以上時，則使上述輔助馬達的輸出啟動。
  14. 如申請專利範圍第11或12項的自行車用電動系統，其中，進一步具備有：因應於上述變速機的變速完成而輸出訊號的變速檢測部；上述控制部當使上述輔助馬達的輸出降低時，或將上述輔助馬達的輸出停止時而輸入上述變速檢測部的訊號時，使上述輔助馬達的輸出增加，或使上述輔助馬達的輸出啟動。
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