專利名稱：人力驅(qū)動車用發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)電裝置，特別是可安裝于自行車等人力驅(qū)動車用發(fā)電裝置的人力驅(qū)動車用發(fā)電裝置。
背景技術(shù)：
作為安裝于自行車的發(fā)電裝置，已知有被稱為輪轂發(fā)電機(jī)(ダイナモ)的、內(nèi)裝于車輪的輪轂的發(fā)電裝置。在這樣的輪轂發(fā)電機(jī)中，已知車輪回轉(zhuǎn)可變速的發(fā)電機(jī)(例如參照專利文獻(xiàn)1)。現(xiàn)有的輪轂發(fā)電機(jī)具有輪轂軸、可自由回轉(zhuǎn)地安裝于輪轂軸的輪轂殼、變速地輸出輪轂殼的回轉(zhuǎn)的變速機(jī)構(gòu)、及發(fā)電機(jī)構(gòu)，該發(fā)電機(jī)構(gòu)具有連接于變速機(jī)構(gòu)的輸出側(cè)的磁鐵和安裝于輪轂軸的線圈。這樣的輪轂發(fā)電機(jī)，使輪轂殼(車輪)的回轉(zhuǎn)增速，使磁鐵回轉(zhuǎn)而發(fā)電。
日本特公平6-88544號公報在現(xiàn)有的輪轂發(fā)電機(jī)中，由于使車輪的回轉(zhuǎn)增速地使磁鐵回轉(zhuǎn)，所以，發(fā)電力變高，但當(dāng)速度快時，存在發(fā)電電壓超過適當(dāng)?shù)姆秶刈兊眠^高而導(dǎo)致燈被燒壞的危險。為此，當(dāng)使用上述現(xiàn)有的輪轂發(fā)電機(jī)時，為了保護(hù)燈等，需要設(shè)置保護(hù)范圍較寬的保護(hù)電路。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種人力驅(qū)動車用發(fā)電裝置，該人力驅(qū)動車用發(fā)電裝置使車輪的回轉(zhuǎn)變速，即使速度變動，也可在適當(dāng)?shù)碾妷悍秶l(fā)電。
第1項(xiàng)發(fā)明的人力驅(qū)動車用發(fā)電裝置可安裝于人力驅(qū)動車，其中具有輪轂軸、輪轂殼、變速機(jī)構(gòu)、發(fā)電機(jī)構(gòu)、及變速切換部。輪轂軸為可安裝于人力驅(qū)動車的軸。輪轂殼可相對自由回轉(zhuǎn)地安裝于輪轂軸。變速機(jī)構(gòu)為將輪轂殼的回轉(zhuǎn)變速成多個變速檔地輸出的機(jī)構(gòu)。發(fā)電機(jī)構(gòu)具有連接于變速機(jī)構(gòu)的輸出側(cè)的磁鐵和安裝于輪轂軸的線圈，為通過輪轂殼與輪轂軸的相對回轉(zhuǎn)進(jìn)行發(fā)電的機(jī)構(gòu)。變速切換部將變速機(jī)構(gòu)的多個變速檔切換到任一個。
在該發(fā)電裝置中，當(dāng)車輪回轉(zhuǎn)時，輪轂殼回轉(zhuǎn)，其回轉(zhuǎn)通過變速機(jī)構(gòu)使發(fā)電機(jī)構(gòu)的磁鐵回轉(zhuǎn)。結(jié)果，發(fā)電機(jī)構(gòu)發(fā)電。此時，磁鐵的轉(zhuǎn)速成為由變速切換部切換的變速檔的輸出轉(zhuǎn)速。變速切換部相應(yīng)于人力驅(qū)動車的速度切換速度，所以，使高速時的輸出轉(zhuǎn)速比低速時低地切換變速檔，從而使得即使高速行走時輸出轉(zhuǎn)速也變低，可抑制發(fā)電電壓的過度的上升。在這里，由變速切換部相應(yīng)于速度切換變速機(jī)構(gòu)，該變速機(jī)構(gòu)將輪轂殼的回轉(zhuǎn)變速后輸出，所以，通過使高速時的輸出轉(zhuǎn)速比低速時低地切換變速檔，從而使得即使速度變動也可在適當(dāng)?shù)碾妷悍秶l(fā)電。
第2項(xiàng)發(fā)明的人力驅(qū)動車用發(fā)電裝置在第1項(xiàng)發(fā)明的裝置中，變速機(jī)構(gòu)可變速為第1變速檔和輸出轉(zhuǎn)速比第1變速檔低的第2變速檔，變速切換部在輪轂殼的轉(zhuǎn)速超過預(yù)定速度時切換到第2變速檔，在轉(zhuǎn)速處于上述預(yù)定速度以下時切換到第1變速檔。在該場合，當(dāng)處于比預(yù)定速度高的速度時，變速機(jī)構(gòu)的輸出轉(zhuǎn)速變低，可抑制發(fā)電電壓的上升。
第3項(xiàng)發(fā)明的人力驅(qū)動車用發(fā)電裝置在第1或2項(xiàng)發(fā)明的裝置中，變速切換部根據(jù)速度傳感器的輸出切換變速檔。在該場合，可由速度傳感器相應(yīng)于速度簡單地切換變速檔。
第4項(xiàng)發(fā)明的人力驅(qū)動車用發(fā)電裝置在第1～3中任何一項(xiàng)發(fā)明的裝置中，變速機(jī)構(gòu)為行星齒輪機(jī)構(gòu)。在該場合，可由1個變速機(jī)構(gòu)簡單地切換到多個變速檔。
按照本發(fā)明，由變速切換部相應(yīng)于速度進(jìn)行切換地構(gòu)成變速機(jī)構(gòu)，該變速機(jī)構(gòu)將輪轂殼的回轉(zhuǎn)變速后輸出，所以，通過使高速時的輸出轉(zhuǎn)速比低速時低地切換變速檔，從而使得即使速度變動也可在適當(dāng)?shù)碾妷悍秶l(fā)電。


圖1為采用了本發(fā)明一實(shí)施形式的自行車的側(cè)面圖。
圖2為第1實(shí)施形式的輪轂發(fā)電機(jī)的截面圖。
圖3為其變速控制單元的框圖。
圖4為第2實(shí)施形式的與圖2相當(dāng)?shù)膱D。
圖5為第2實(shí)施形式的與圖3相當(dāng)?shù)膱D。
具體實(shí)施例方式在圖1中，采用本發(fā)明的一實(shí)施形式的自行車為輕便車，具有車架1、手把部4、驅(qū)動部5、前輪6、后輪7、變速操作部20、及變速控制單元12；該車架1具有雙環(huán)形的車架體2和前叉3；該前輪6安裝有可2檔變速的輪轂發(fā)電機(jī)8；該后輪安裝有內(nèi)裝變速輪轂9；該變速操作部20用于由手操作內(nèi)裝變速輪轂9；該變速控制單元12相應(yīng)于車速切換輪轂發(fā)電機(jī)8的變速檔。由該輪轂發(fā)電機(jī)8和變速控制單元12構(gòu)成自行車用發(fā)電裝置(人力驅(qū)動車用發(fā)電裝置的一例)10。
車架1的車架體2是將管焊接制作而成的。在車架體2上安裝有包含鞍座13和驅(qū)動部5的各部分。前叉3可繞傾斜的軸自由擺動地安裝于車架體2的前部。
手把部4具有固定于前叉3的上部的手把立柱14和固定于手把立柱14的手把桿15。在手把桿15的兩端安裝制動搖臂16和把套17。在右側(cè)的制動搖臂16一體地形成變速操作部20。
驅(qū)動部5為3檔變速的內(nèi)裝變速輪轂，具有設(shè)于車架體2下部(懸掛部)的齒輪曲柄37、架設(shè)于齒輪曲柄37的鏈條38、及內(nèi)裝變速輪轂9。內(nèi)裝變速輪轂9為具有低速檔(1速)、中速檔(2速)、高速檔(3速)這樣3個變速檔。
輪轂發(fā)電機(jī)8由變速動作部103(圖3)切換到2個變速檔，該變速動作部103包含設(shè)于變速控制單元(變速切換部的一例)12的電動機(jī)。輪轂發(fā)電機(jī)8如圖2所地那樣，為包含減速和直接的動力傳遞路徑的2檔構(gòu)成的輪轂。該輪轂發(fā)電機(jī)8如圖1所示那樣，安裝于自行車的前叉3的前端。輪轂發(fā)電機(jī)8具有可固定于前叉3的前端的輪轂軸21，可相對自由回轉(zhuǎn)地安裝于輪轂軸21的輪轂殼22，配置于輪轂殼22的內(nèi)周側(cè)、可繞輪轂軸21回轉(zhuǎn)的從動體23，用于由2個動力傳遞路徑(變速檔)中的任一個將輪轂殼22的回轉(zhuǎn)傳遞到從動體23的作為變速機(jī)構(gòu)的行星齒輪機(jī)構(gòu)24，從行星齒輪機(jī)構(gòu)24僅將行進(jìn)方向的回轉(zhuǎn)傳遞到從動體23的第1單向離合器25，連接和斷開輪轂殼22與從動體23的第2單向離合器26，及切換第2單向離合器26的離合器控制機(jī)構(gòu)27。另外，輪轂發(fā)電機(jī)8具有配置于從動體23與輪轂軸21間、通過其相對回轉(zhuǎn)進(jìn)行發(fā)電的發(fā)電機(jī)構(gòu)33。
輪轂軸21的兩端固定于前叉3。在比輪轂軸21的中央部稍往圖2右側(cè)的位置形成大直徑部21a，在大直徑部21a的右側(cè)形成行星齒輪機(jī)構(gòu)24的太陽齒輪50。另外，在輪轂軸21的大直徑部21a形成橢圓形的長孔槽21b，該長孔槽21b在收容離合器控制機(jī)構(gòu)27的直徑上貫通。另外，在輪轂軸21沿軸心從右側(cè)軸端朝長孔槽21b形成推桿收容孔21c。
輪轂殼22為分成兩半的大致圓筒狀的構(gòu)件。輪轂殼22的兩端由第3和第4軸承30、31可自由回轉(zhuǎn)地支承。輪轂殼22在外周面形成1對的輪轂凸緣22a、22b。另外，在中央部配置第5軸承32，在其右側(cè)形成用于構(gòu)成第2單向離合器26的第2棘輪齒65。在輪轂殼22的左端形成用于安裝前制動器的螺紋部22c。
從動體23為大致筒狀的構(gòu)件，在從動體23與輪轂軸21間配置發(fā)電機(jī)構(gòu)33。從動體23由第1和第2軸承28、29可自由回轉(zhuǎn)地支承于輪轂軸21。
行星齒輪機(jī)構(gòu)24如圖3所示那樣，具有形成于輪轂軸21的太陽齒輪50，形成于輪轂殼22內(nèi)周面的齒圈51，可自由回轉(zhuǎn)地安裝于輪轂軸21的大直徑部21d的托架52，及可自由回轉(zhuǎn)地支承于托架52的例如4個行星齒輪53。托架52為帶凸肩的凸緣狀的構(gòu)件，具有輪轂軸21在內(nèi)部貫通的筒狀部52a和從筒狀部52a的右端朝徑向延伸的凸肩部52b。另外，在筒狀部52a的外周面凹下地形成安裝第1單向離合器25的單向離合器安裝部52c。在托架52固定有用于可自由回轉(zhuǎn)地支承行星齒輪53的4根齒輪軸54。托架52在輪轂軸21的大直徑部21d支承筒狀部52a，同時，在第4軸承31支承凸肩部52b的內(nèi)周面。通過這樣對托架52進(jìn)行兩端支承，從而使得托架52不易傾斜。行星齒輪53與齒圈51和太陽齒輪50嚙合。托架52由安裝于輪轂軸21的擋圈82限制軸向的移動。
在行星齒輪機(jī)構(gòu)24中，當(dāng)由托架52輸出來自齒圈51的輸入時，可將輪轂殼22的回轉(zhuǎn)減速后輸出到從動體。該場合的減速比GR用下式表示。
GR＝1/(1+(Zs/Zr))其中，僅以齒圈51的齒數(shù)Zr和太陽齒輪50的齒數(shù)Zs決定變速比GR。如設(shè)太陽齒輪50的齒數(shù)Zs例如為18T，齒圈51的齒數(shù)Zr例如為46T，則成為GR＝1/(1+(15/46)＝0.753。
第1單向離合器25例如為爪式，如圖3所示那樣，具有第1棘輪齒60和第1離合器爪61；該第1棘輪齒60形成于從動體23的內(nèi)周面；該第1離合器爪61可自由立起和倒伏成連接姿勢和斷開姿勢地安裝于行星齒輪機(jī)構(gòu)24的托架52，而且被朝連接姿勢側(cè)施加的力。第1棘輪齒60按鋸齒狀形成于從動體23的右側(cè)端部的內(nèi)周面。第1離合器爪61在連接姿勢時立起，前端與第1棘輪齒60嚙合。這樣，托架52的行進(jìn)方向的回轉(zhuǎn)傳遞到從動體23。在該第1單向離合器25中，第1離合器爪61時常立起成連接姿勢，當(dāng)托架52朝行進(jìn)方向回轉(zhuǎn)時，將其回轉(zhuǎn)傳遞到從動體23。其中，在從動體23按比托架52高的速度朝行進(jìn)方向回轉(zhuǎn)的場合，回轉(zhuǎn)不傳遞。另外，托架52朝反方向回轉(zhuǎn)時，不傳遞回轉(zhuǎn)。
第2單向離合器26具有形成于輪轂殼22的內(nèi)周面的第2棘輪齒65和可嚙合于第2棘輪齒65的例如2個第2離合器爪66。第2離合器爪66收容于從動體23的右側(cè)，可自由擺動到與第2棘輪齒65嚙合的連接姿勢和從第2棘輪齒65脫離的斷開姿勢地安裝。在該第2單向離合器26中，僅當(dāng)?shù)?離合器爪66處于連接姿勢時、輪轂殼22朝行進(jìn)方向回轉(zhuǎn)時，其回轉(zhuǎn)傳遞到從動體23。
離合器控制機(jī)構(gòu)27具有離合器凸輪75和移動機(jī)構(gòu)76，該離合器凸輪75用于將第2離合器爪66切換到連接姿勢和斷開姿勢；該移動機(jī)構(gòu)76用于使離合器凸輪75朝輪轂軸方向往復(fù)移動。
離合器凸輪75為帶凸肩的圓筒狀構(gòu)件，可在圖2輪轂軸心X上所示連接位置與輪轂軸心X下所示斷開位置間朝軸向自由移動地安裝于輪轂軸21的大直徑部21a。在離合器凸輪75接合由長孔槽21b引導(dǎo)的圓桿狀的鍵構(gòu)件80的兩端。鍵構(gòu)件80由長孔槽21b引導(dǎo)，可在輪轂軸向自由移動。當(dāng)離合器凸輪75a接觸第2離合器爪66時，第2離合器爪66朝離開姿勢擺動。
移動機(jī)構(gòu)76如圖2所示那樣，具有安裝于輪轂軸21的推桿收容孔21c的推桿79，用于接觸于推桿79的前端、使離合器凸輪75移動到斷開位置的上述鍵構(gòu)件80，及按壓縮狀態(tài)配置于第2軸承29與離合器凸輪75間的復(fù)位彈簧81。推桿79安裝于輪轂軸21的右端，由通過變速拉索41連接于變速控制單元12的公知的曲臂11(圖1)推壓，而在輪轂方向往復(fù)移動。當(dāng)推桿79被曲臂11推壓時，朝圖2的左方前進(jìn)，推壓鍵構(gòu)件80，使離合器凸輪75移動到斷開位置側(cè)。另外，當(dāng)曲臂11后退時，由復(fù)位彈簧81對離合器凸輪75向連接位置側(cè)施力而使其移動，通過鍵構(gòu)件80使推桿79也朝圖2的右方后退。復(fù)位彈簧81的一端(右端)被卡止在離合器凸輪75，另一端(左端)被卡止在第2軸承。
發(fā)電機(jī)構(gòu)33具有磁鐵90和內(nèi)側(cè)固定單元91，該磁鐵90安裝在連接到行星齒輪機(jī)構(gòu)24的輸出側(cè)的從動體23的內(nèi)周面，該內(nèi)側(cè)固定單元91固定于輪轂軸21。磁鐵90固定于從動體23的內(nèi)面，由在周向等間隔地分割的例如4個永久磁鐵構(gòu)成。在該磁鐵90，按等間隔交替地磁化成N極和S極。
內(nèi)側(cè)固定單元91具有環(huán)狀的線圈92和圍在線圈92的周圍地設(shè)置的軛鐵93。這些線圈92和軛鐵93由固定于輪轂軸21的外周的螺母94和第1軸承28夾住而固定于輪轂軸21，而且在軸向定位到與磁鐵90相對的那樣的位置關(guān)系。
另外，在輪轂軸21的外周面，從發(fā)電機(jī)構(gòu)33安裝部分朝圖2右端形成軟線通過槽21e，該軟線通過槽21e用于使一端連接于線圈92的電力輸出用的連接軟線95通過。在第4軸承31的右側(cè)，將連接軟線95的另一端連接的輸出連接器96安裝于輪轂軸21。在輸出連接器96連接電配線40，該電配線40用于與變速控制單元12連接。
變速控制單元12如圖1所示那樣，安裝于燈殼98的內(nèi)部，該燈殼98安裝于前叉3，在內(nèi)部搭載了燈106(圖3)。變速控制單元12由電配線與輪轂發(fā)電機(jī)8電連接，同時，由變速拉索41與輪轂發(fā)電機(jī)8機(jī)械地連接。變速拉索41連接于曲臂11，將輪轂發(fā)電機(jī)8的變速檔切換到高低2檔。
變速控制單元12如圖3所示那樣，具有將來自輪轂發(fā)電機(jī)8的交流整流成直流的整流電路100，儲蓄整流后的直流電力的蓄電元件101，及由來自蓄電元件101的電力進(jìn)行動作的切換控制部102。在切換控制部102連接配置于燈殼98內(nèi)的速度傳感器104和動作位置傳感器105，同時，連接變速動作部103。速度傳感器104例如由安裝于前輪6的磁鐵等檢測子107檢測前輪6的回轉(zhuǎn)，例如由舌簧接點(diǎn)開關(guān)構(gòu)成。變速動作部103包含電動機(jī)和由電動機(jī)卷取變速拉索41進(jìn)行定位的拉索定位單元。動作位置傳感器105用于檢測出變速動作部103的拉索卷取位置處于低速位置和高速位置中2個的哪一個。切換控制部102例如包含微型計算機(jī)，相應(yīng)于由速度傳感器104檢測出的車速控制變速動作部103，使輪轂發(fā)電機(jī)8變速。例如，當(dāng)車速超過20km/h時，將拉索卷取位置控制到低速位置，通過變速拉索41將輪轂發(fā)電機(jī)8切換到低速側(cè)的變速檔。
這樣的構(gòu)成的輪轂發(fā)電機(jī)8，具有按輪轂殼22-齒圈51-行星齒輪機(jī)構(gòu)24-托架52-第1單向離合器25-從動體23構(gòu)成的作為第2變速檔的減速動力傳遞路徑，和由輪轂殼22-第2單向離合器26-從動體23構(gòu)成的作為第1變速檔的直接動力傳遞路徑。
該2個傳送路徑的切換由離合器控制機(jī)構(gòu)27進(jìn)行。當(dāng)由變速控制單元12使離合器凸輪75移動到斷開位置時，第二離合器爪66如圖2的輪轂軸心X的下方所示那樣擺動到離開姿勢，托架52的回轉(zhuǎn)通過第1單向離合器25傳遞到從動體23。為此，由減速動力傳遞路徑將輪轂殼22的回轉(zhuǎn)減速后傳遞到從動體23。另一方面，當(dāng)離合器凸輪75返回到連接位置時，第2離合器爪66返回到連接姿勢，由直接動力傳遞路徑將輪轂殼22的回轉(zhuǎn)通過第2單向離合器26直接傳遞到從動體23。
這樣，當(dāng)速度變高、切換到減速動力傳遞路徑(第2變速檔)時，從動體23的速度變得比輪轂殼22的速度慢，發(fā)電電壓的上升得到抑制。另外，當(dāng)速度變低、切換到直接動力傳遞路徑(第1變速檔)時，成為與輪轂殼22的速度相同的速度，發(fā)電電力的下降得到抑制。
在這里，由變速切換部相應(yīng)于速度切換變速機(jī)構(gòu)地構(gòu)成，該變速機(jī)構(gòu)將輪轂殼22的回轉(zhuǎn)變速后輸出，所以，通過使高速時的輸出轉(zhuǎn)速比低速時低地切換變速檔，從而即使速度變動也可在適當(dāng)?shù)碾妷悍秶l(fā)電。
在上述第1實(shí)施形式中，作為變速機(jī)構(gòu)，以具有減速傳遞路徑和直接傳遞路徑這樣2個變速檔的行星齒輪機(jī)構(gòu)24為例進(jìn)行了說明，但在第2實(shí)施形式中，如圖4所示那樣，作為變速機(jī)構(gòu)包括具有8個變速檔的行星齒輪機(jī)構(gòu)124。在該第2實(shí)施形式中，變速動作部203不設(shè)于變速控制單元112，而是設(shè)于輪轂發(fā)電機(jī)108。為此，在輪轂發(fā)電機(jī)108與變速控制單元112之間不存在變速拉索，兩者僅用電力供給用的電配線40和控制用的控制配線(圖中未示出)連接。
在圖3中，輪轂發(fā)電機(jī)108為減速4檔、直接1檔、增速3檔這樣8檔變速構(gòu)成的輪轂，輪轂發(fā)電機(jī)108具有可固定于前叉3前端的輪轂軸121，可相對自由回轉(zhuǎn)地安裝于輪轂軸121的輪轂殼122，配置于輪轂殼122的內(nèi)周側(cè)、可繞輪轂軸121回轉(zhuǎn)的從動體123，用于按8個動力傳遞路徑(變速檔)中的任一個將輪轂殼122的回轉(zhuǎn)傳遞到從支體123的作為變速機(jī)構(gòu)的行星齒輪機(jī)構(gòu)124，及用于進(jìn)行8個動力傳遞路徑的切換動作的離合器控制機(jī)構(gòu)127。
輪轂軸121在圖3中的中央部稍往右側(cè)具有大直徑部121a，在其周圍配置有行星齒輪機(jī)構(gòu)124。輪轂殼122為分割成3部分的大致圓筒狀的構(gòu)件。輪轂殼122由第3和第4軸承130、131可自由回轉(zhuǎn)地支承兩端部。輪轂殼122在外周面形成1對輪轂凸緣122a、122b。另外，在輪轂殼122的左端形成用于安裝前制動器的細(xì)齒部122c。
從動體123為大致筒狀的構(gòu)件，由配置于輪轂殼122兩端部的第1和第2軸承128、129可自由回轉(zhuǎn)地支承于輪轂殼122。在從動體123與輪轂軸121之間配置發(fā)電機(jī)構(gòu)133。
行星齒輪機(jī)構(gòu)124具有第1太陽齒輪160、第2太陽齒輪164、第3太陽齒輪168、第4太陽齒輪172。第1太陽齒輪160不能回轉(zhuǎn)地支承于輪轂軸121，在側(cè)部具有離合器凸輪部176。第2太陽齒輪164鄰接于第1太陽齒輪160可繞輪轂軸121自由回轉(zhuǎn)地受到支承，與第2太陽齒輪爪207接合地具有形成于其內(nèi)周面的多個第2太陽齒輪棘輪齒206。第3太陽齒輪168鄰接于第2太陽齒輪164可繞輪轂軸121自由回轉(zhuǎn)地受到支承，具有與第3太陽齒輪爪226接合地形成于其內(nèi)周面上的多個第3太陽齒輪棘輪齒224。第4太陽齒輪172具有與第4太陽齒輪爪250接合地形成于其內(nèi)周面上的多個第4太陽齒輪棘輪齒248。各齒輪爪207、226、250可自由起伏地安裝于輪轂軸121，并被施加朝立起姿勢側(cè)的力。這些各齒輪爪207、226、250由爪控制套筒228進(jìn)行控制。
另外，行星齒輪機(jī)構(gòu)124具有第1行星齒輪托架550、第1齒圈551、第2行星齒輪托架552、及第2齒圈553，全部都可繞輪轂軸121自由回轉(zhuǎn)地安裝。行星齒輪托架550可一體回轉(zhuǎn)地與配置于其右側(cè)的離合器環(huán)562接合，同時，可一體回轉(zhuǎn)地與配置于其左側(cè)的第2行星齒輪托架接合。另外，行星齒輪托架550可自由回轉(zhuǎn)地支承行星齒輪576。各行星齒輪576具有與第1太陽齒輪160的多個第1太陽齒輪齒178接合的小直徑齒輪部580和與第1齒圈551接合的大直徑齒輪部584。
第1齒圈551具有第2內(nèi)周齒輪部586，該第2內(nèi)周齒輪部586用于與安裝于輪轂殼122、沿周向配置的可自由起伏的多個離合器爪587接合。離合器爪587被施加朝立起姿勢側(cè)的力，這樣，作為輪轂殼122與齒圈551間的單向離合器起作用。
第2行星齒輪托架552由輪轂軸121可自由回轉(zhuǎn)地支承，可自由回轉(zhuǎn)地支承行星齒輪608。另外，第2行星齒輪托架552通過離合器爪908連接于從動體123。離合器爪908僅將第2行星齒輪托架552的單向的回轉(zhuǎn)傳遞到從動體123。各行星齒輪608具有與第4太陽齒輪172接合的大直徑齒輪部612、與第3太陽齒輪168接合的中直徑齒輪部616、及與第2太陽齒輪164接合的小直徑齒輪部620。第2齒圈553例如通過單向離合器連接到從動體123，該單向離合器由例如具有18個滾柱的滾柱式單向超越離合器628和凸輪面形成。
離合器控制機(jī)構(gòu)127可一體回轉(zhuǎn)地連接輪轂殼122和第1行星齒輪托架550，或解除連接。另外，對爪控制套筒228進(jìn)行控制，對各爪207、226、250進(jìn)行控制。
這樣構(gòu)成的行星齒輪機(jī)構(gòu)124的在各變速檔的多種部件的連接示于表1，各變速檔的動力傳遞路徑示于表2。
表1

表2

在從變速檔4向變速檔5換擋的場合，連接構(gòu)造的定時按以下程序進(jìn)行設(shè)定。
表3

發(fā)電機(jī)構(gòu)133具有磁鐵190和內(nèi)側(cè)固定單元191，該磁鐵190安裝在連接到行星齒輪機(jī)構(gòu)124的輸出側(cè)的從動體23的內(nèi)周面，該內(nèi)側(cè)固定單元191固定于輪轂軸121。磁鐵190固定于從動體123的內(nèi)面，由在周向等間隔地分割的例如4個永久磁鐵構(gòu)成。在該磁鐵190，按等間隔交替地磁化成N極和S極。
內(nèi)側(cè)固定單元191具有環(huán)狀的線圈192和圍在線圈192的周圍設(shè)置的軛鐵193。這些線圈192和軛鐵193由固定于輪轂軸121的外周的螺母194和輪轂軸121的臺階夾住而固定于輪轂軸121，而且在軸向定位到與磁鐵190相對的那樣的位置關(guān)系。
另外，在輪轂軸121的外周面，從發(fā)電機(jī)構(gòu)133安裝部分朝圖3左端形成軟線通過孔197，該軟線通過孔197用于使一端連接于線圈192的電力輸出用的連接軟線195通過。在第3軸承130的左側(cè)，連接軟線195的另一端連接的輸出連接器196安裝于輪轂軸121。在輸出連接器196連接電配線140，該電氣配線140用于與變速控制單元112連接。
在輪轂軸121的右端部安裝包含電動機(jī)的變速動作部203。變速動作部203為了對離合器控制機(jī)構(gòu)127進(jìn)行電動驅(qū)動，定位到8個回轉(zhuǎn)位置。變速動作部203通過控制配線(圖中未示出)連接于變速控制單元112。
變速控制單元112如圖1所示那樣，設(shè)在燈殼98的內(nèi)部，該燈殼98安裝于前叉3，在內(nèi)部搭載了燈106(圖5)。變速控制單元112由電配線140和控制配線與輪轂發(fā)電機(jī)108電連接。
變速控制單元112如圖5所示那樣，具有將來自輪轂發(fā)電機(jī)108的交流整流成直流的整流電路200，儲蓄整流后的直流電力的蓄電元件201，及由來自蓄電元件201的電力進(jìn)行動作的切換控制部202。在切換控制部202連接配置于燈殼98內(nèi)的速度傳感器204和設(shè)于變速動作部203內(nèi)的動作位置傳感器205，同時，連接變速動作部203。速度傳感器204例如由安裝于前輪6的磁鐵等檢測子107檢測前輪6的回轉(zhuǎn)，例如由舌簧接點(diǎn)開關(guān)構(gòu)成。動作位置傳感器204用于檢測出變速動作部203的回轉(zhuǎn)位置。切換控制部202例如包含微型計算機(jī)，相應(yīng)于由速度傳感器204檢測出的車速控制變速動作部203，使輪轂發(fā)電機(jī)108變速。例如，將車速在10km/h～30km/h間分成8個檔級，判斷車速的檢測結(jié)果處于劃分的各檔級中的哪一個，切換變速檔。隨著車速變高，切換到低速的變速檔側(cè)。
在這樣的第2實(shí)施形式中，與第2實(shí)施形式相比，相應(yīng)于車速細(xì)致地控制從動體123的速度，所以，即使速度變動，也可在更適當(dāng)?shù)碾妷悍秶l(fā)電。
(a)在上述兩實(shí)施形式中，相應(yīng)于車速對輪轂發(fā)電機(jī)8、108進(jìn)行電控制，切換變速檔。然而，本發(fā)明不限于此，也可相應(yīng)于速度機(jī)械地切換變速檔。例如，也可在第1實(shí)施形式中將重塊構(gòu)件安裝于輪轂殼內(nèi)，該重塊構(gòu)件在按預(yù)定的速度(例如20km/h)以上回轉(zhuǎn)、離心力增大到預(yù)定以上時，從基準(zhǔn)位置移動到徑向外方的切換位置，使第2單向離合器26處于離開位置，切換到減速動力傳遞路徑，當(dāng)為預(yù)定的速度以下時，返回到基準(zhǔn)位置，使第2單向離合器26成為直接姿勢，切換到直接動力傳遞路徑；由重塊構(gòu)件將第2單向離合器26切換到連接姿勢和離開姿勢。在該場合，由于不需要電控制，所以，可僅由輪轂發(fā)電機(jī)構(gòu)成裝置。
(b)在上述兩實(shí)施形式中，以安裝于輕便車的輪轂發(fā)電機(jī)為例說明了本發(fā)明，但安裝輪轂發(fā)電機(jī)的自行車可適用于包含所有類型的自車行的人力驅(qū)動車。
(c)在上述實(shí)施形式中，由行星齒輪機(jī)構(gòu)構(gòu)成變速機(jī)構(gòu)，但變速機(jī)構(gòu)不限于行星齒輪機(jī)構(gòu)，也可采用各種形式的使用齒輪或皮帶輪等的變速機(jī)構(gòu)。
(d)在上述實(shí)施形式中，將變速控制機(jī)構(gòu)12、112收容于燈殼98，但也可與燈殼分開地單獨(dú)設(shè)置變速控制單元。另外，也可與變速控制單元分開地設(shè)置速度傳感器。
(e)在上述實(shí)施形式中，由速度傳感器檢測速度，但也可根據(jù)來自輪轂發(fā)電機(jī)的信號檢測速度。在該場合，參照來自動作位置傳感器的變速檔的信息，相應(yīng)于變速檔修正來自輪轂發(fā)電機(jī)的信號即可。
權(quán)利要求
1.一種人力驅(qū)動車用發(fā)電裝置，可安裝于人力驅(qū)動車，其特征在于具有輪轂軸、輪轂殼、變速機(jī)構(gòu)、發(fā)電機(jī)構(gòu)、及變速切換部；該輪轂軸為可安裝于上述人力驅(qū)動車的軸；該輪轂殼可相對自由回轉(zhuǎn)地安裝于上述輪轂軸；該變速機(jī)構(gòu)將上述輪轂殼的回轉(zhuǎn)變速成多個變速檔進(jìn)行輸出；該發(fā)電機(jī)構(gòu)具有連接于上述變速機(jī)構(gòu)的輸出側(cè)的磁鐵和安裝于上述輪轂軸的線圈，通過上述輪轂殼與上述輪轂軸的相對回轉(zhuǎn)進(jìn)行發(fā)電；該變速切換部將上述變速機(jī)構(gòu)的上述多個變速檔切換到任一個。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人力驅(qū)動車用發(fā)電裝置，其特征在于上述變速機(jī)構(gòu)可變速為第1變速檔和輸出轉(zhuǎn)速低于上述第1變速檔的第2變速檔，上述變速切換部在上述輪轂殼的轉(zhuǎn)速超過預(yù)定速度時切換到上述第2變速檔，在上述轉(zhuǎn)速處于上述預(yù)定速度以下時切換到上述第1變速檔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的人力驅(qū)動車用發(fā)電裝置，其特征在于上述變速切換部根據(jù)速度傳感器的輸出切換上述變速檔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任何一項(xiàng)所述的人力驅(qū)動車用發(fā)電裝置，其特征在于上述變速機(jī)構(gòu)為行星齒輪機(jī)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種人力驅(qū)動車用發(fā)電裝置，該人力驅(qū)動車用發(fā)電裝置使車輪的回轉(zhuǎn)變速，即使速度變動也可在適當(dāng)?shù)碾妷悍秶l(fā)電。自行車用發(fā)電裝置(10)具有輪轂軸(21)、輪轂殼(22)、行星齒輪機(jī)構(gòu)(24)、發(fā)電機(jī)構(gòu)(33)、及變速控制單元。輪轂軸為可安裝于自行車的軸。輪轂殼可相對自由回轉(zhuǎn)地安裝于輪轂軸。變速機(jī)構(gòu)為將輪轂殼的回轉(zhuǎn)變速成多個變速檔進(jìn)行輸出的機(jī)構(gòu)。發(fā)電機(jī)構(gòu)具有連接于變速機(jī)構(gòu)的輸出側(cè)的磁鐵(90)和安裝于輪轂軸的線圈(92)，為通過輪轂殼與輪轂軸的相對回轉(zhuǎn)進(jìn)行發(fā)電的機(jī)構(gòu)。變速控制單元將變速機(jī)構(gòu)的多個變速檔相應(yīng)于自行車的速度切換到任一個。
文檔編號B62J6/12GK1883996SQ200610071688
公開日2006年12月27日 申請日期2006年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月20日
發(fā)明者竹田和弘, 北村智, 小野木巧 申請人:株式會社島野