專利名稱：自行車輪轂組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及一種電動(dòng)機(jī)輔助自行車的自行車輪轂組件。更具體地，本發(fā)明 涉及具有電池供電電動(dòng)機(jī)的自行車輪轂組件，該電池供電電動(dòng)機(jī)提供補(bǔ)充的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來驅(qū) 動(dòng)自行車，并且其中所述電動(dòng)機(jī)還在再生功能中作為發(fā)電的發(fā)電機(jī)工作以對電池再充電并 且提供再生制動(dòng)。
背景技術(shù)：
騎自行車正在成為日益流行的娛樂方式和交通手段。而且，騎自行車已經(jīng)成為對 于業(yè)余選手和職業(yè)選手都非常流行的競賽體育運(yùn)動(dòng)。無論自行車是用于娛樂、交通還是競 賽中，自行車工業(yè)都不斷地改進(jìn)自行車的各種部件。在大多數(shù)自行車中，騎自行車的人為自行車運(yùn)動(dòng)提供所有的能量。具體而言，騎自 行車的人使用自行車的腳踏板和曲柄臂提供旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)?？商娲?，一些自行車模型包括電 動(dòng)機(jī)輔助裝置，其中騎自行車的人踩腳踏板的運(yùn)動(dòng)通過由電動(dòng)機(jī)提供的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力來補(bǔ)充。 通常，電動(dòng)機(jī)由可再充電電池供電。另外，一些具有電動(dòng)機(jī)輔助裝置的自行車還包括再生功 能，其中車輪的旋轉(zhuǎn)使得電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)。電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)使得電動(dòng)機(jī)作為發(fā)電來對電池再充電 的發(fā)電機(jī)工作，并且產(chǎn)生在車輪的旋轉(zhuǎn)上的拖曳從而提供再生制動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容
一方面是提供一種具有選擇性地接合和解除再生功能的裝置的具有再生功能的 自行車?？紤]到現(xiàn)有技術(shù)的情況，一種自行車輪轂組件包括固定輪轂軸、輪轂殼、動(dòng)力傳遞 構(gòu)件、棘爪支撐構(gòu)件和單向滾柱式離合器組件。輪轂殼可操作地耦接到固定輪轂軸，用于繞 著固定輪轂軸旋轉(zhuǎn)。動(dòng)力傳遞構(gòu)件設(shè)置在輪轂殼內(nèi)。棘爪支撐構(gòu)件具有能夠在運(yùn)轉(zhuǎn)位置和 非運(yùn)轉(zhuǎn)位置之間選擇性地運(yùn)動(dòng)的至少一個(gè)棘爪構(gòu)件。在運(yùn)轉(zhuǎn)位置，棘爪構(gòu)件允許旋轉(zhuǎn)動(dòng)力 從輪轂殼傳遞到動(dòng)力傳遞構(gòu)件。在非運(yùn)轉(zhuǎn)位置，棘爪構(gòu)件被從動(dòng)力傳遞構(gòu)件和輪轂殼之一 分離。單向滾柱式離合器組件耦接在動(dòng)力傳遞構(gòu)件和輪轂殼之間，并且能夠在運(yùn)轉(zhuǎn)位置和 非運(yùn)轉(zhuǎn)位置之間運(yùn)動(dòng)。在運(yùn)轉(zhuǎn)位置，滾柱式離合器組件將動(dòng)力傳遞構(gòu)件耦接到輪轂殼以便 將旋轉(zhuǎn)動(dòng)力從動(dòng)力傳遞構(gòu)件傳遞到輪轂殼。在非運(yùn)轉(zhuǎn)位置，滾柱式離合器組件將動(dòng)力傳遞 構(gòu)件從輪轂殼分離。


現(xiàn)在參考附圖，其形成為本原始公開的一部分圖1是包括根據(jù)第一實(shí)施例的帶有電動(dòng)機(jī)的輪轂組件的自行車的側(cè)視圖；圖2是前輪的自行車輪轂組件的剖視圖，示出了根據(jù)第一實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)、動(dòng)力 傳遞構(gòu)件、棘爪支撐構(gòu)件、單向滾柱式離合器、輪轂殼和棘爪控制構(gòu)件，棘爪控制構(gòu)件處于 允許棘爪支撐構(gòu)件的棘爪在接合位置和解除位置之間運(yùn)動(dòng)的再生起動(dòng)位置以實(shí)線表示，并且棘爪控制構(gòu)件處于將棘爪支撐構(gòu)件的棘爪保持在解除位置的再生關(guān)閉位置以虛線表 示；圖3是根據(jù)第一實(shí)施例的表示為從輪轂殼去除的棘爪支撐構(gòu)件和棘爪控制構(gòu)件 的透視圖，示出為棘爪控制構(gòu)件處于將棘爪保持在解除位置的再生關(guān)閉位置；圖4是相似于圖3的根據(jù)第一實(shí)施例的表示為從輪轂殼去除的棘爪支撐構(gòu)件的另 一個(gè)透視圖，示出為棘爪控制構(gòu)件處于允許棘爪運(yùn)動(dòng)到接合位置的再生起動(dòng)位置；圖5是自行車輪轂組件一部分的剖視圖，示出了根據(jù)第一實(shí)施例的固定輪轂軸、 棘爪控制構(gòu)件的部分、棘爪支撐構(gòu)件和單向滾柱式離合器，為了清楚而去除了輪轂殼，其中 棘爪控制構(gòu)件處于允許棘爪支撐構(gòu)件的棘爪在接合位置和解除位置之間移動(dòng)的再生起動(dòng) 位置以虛線表示，并且棘爪控制構(gòu)件處于將棘爪支撐構(gòu)件的棘爪保持在解除位置的再生關(guān) 閉位置以實(shí)線表示；圖6是根據(jù)第一實(shí)施例的自行車輪轂組件的一部分的分解圖，示出了輪轂殼的端 帽構(gòu)件、單向滾柱式離合器和棘爪支撐構(gòu)件的特征；圖7是根據(jù)第一實(shí)施例的自行車輪轂組件的一部分的透視圖，連同棘爪支撐構(gòu)件 一起示出了單向滾柱式離合器的凸輪凸出部和凹入部，其中凹入部被定位來允許棘爪運(yùn)動(dòng) 到接合位置；圖8是相似于圖7的根據(jù)第一實(shí)施例的自行車輪轂組件的一部分的透視圖，示出 為凸輪凸出部定位為將棘爪移動(dòng)到解除位置；圖9是沿著圖2的線9-9截取的剖視圖，示出了根據(jù)第一實(shí)施例的相對于彼此處 于第一位置的單向滾柱式離合器的剖面、棘爪支撐構(gòu)件的剖面、輪轂殼的端帽構(gòu)件的剖面， 示出為單向滾柱式離合器處于接合位置用于將旋轉(zhuǎn)動(dòng)力從電動(dòng)機(jī)傳遞到輪轂殼；圖10是相似于圖9的剖視圖，示出了根據(jù)第一實(shí)施例的相對于彼此處于第二位置 的單向滾柱式離合器的剖面、棘爪支撐構(gòu)件的剖面、輪轂殼的端帽構(gòu)件的剖面，示出為單向 滾柱式離合器處于解除位置；圖11是相似于圖9和圖10的剖視圖，示出了根據(jù)第一實(shí)施例的相對于彼此處于 第三位置的單向滾柱式離合器的剖面、棘爪支撐構(gòu)件的剖面、輪轂殼的端帽構(gòu)件的剖面，示 出為單向滾柱式離合器處于解除位置；圖12是相似于圖9、圖10和圖11的剖視圖，示出了根據(jù)第一實(shí)施例的相對于彼此 處于第四位置的單向滾柱式離合器的剖面、棘爪支撐構(gòu)件的剖面、輪轂殼的端帽構(gòu)件的剖 面，示出為單向滾柱式離合器處于解除位置；圖13是沿著圖2的線13-13截取的剖視圖，示出了根據(jù)第一實(shí)施例的與圖9中圖 示的相對位置相對應(yīng)的相對于彼此處于第一位置的輪轂殼的端帽構(gòu)件的另一剖面、單向滾 柱式離合器的另一剖面、棘爪支撐構(gòu)件的另一剖面，示出為棘爪通過與單向滾柱式離合器 的凸輪凸出部接觸而移動(dòng)到解除位置；圖14是相似于圖13的剖視圖，示出了根據(jù)第一實(shí)施例的與圖10中圖示的相對位 置相對應(yīng)的相對于彼此處于第二位置的輪轂殼的端帽構(gòu)件的另一剖面、單向滾柱式離合器 的另一剖面、棘爪支撐構(gòu)件的另一剖面，示出為棘爪通過與單向滾柱式離合器的凸輪凸出 部接觸而移動(dòng)到解除位置；圖15是相似于圖13和圖14的剖視圖，示出了根據(jù)第一實(shí)施例與圖11中圖示的
4相對位置相對應(yīng)的相對于彼此處于第三位置的輪轂殼的端帽構(gòu)件的另一剖面、單向滾柱式 離合器的另一剖面、棘爪支撐構(gòu)件的另一剖面，示出為棘爪由于移動(dòng)到單向滾柱式離合器 的凹入部中而移動(dòng)到接合位置；圖16是相似于圖13、圖14和圖15的剖視圖，示出了根據(jù)第一實(shí)施例與圖12中圖 示的相對位置相對應(yīng)的相對于彼此處于第四位置的輪轂殼的端帽構(gòu)件的另一剖面、單向滾 柱式離合器的另一剖面、棘爪支撐構(gòu)件的另一剖面，示出為棘爪由于移動(dòng)到單向滾柱式離 合器的凹入部中而移動(dòng)到接合位置，并且所述棘爪還接觸輪轂殼的端帽構(gòu)件上的多個(gè)棘輪 齒74的一個(gè)從而啟動(dòng)再生功能；圖17是自行車的側(cè)視圖，其包括電動(dòng)機(jī)和根據(jù)第二實(shí)施例的自行車輪轂組件；以 及圖18是根據(jù)第二實(shí)施例的后輪的自行車輪轂組件的剖視圖，示出了動(dòng)力傳遞組 件、動(dòng)力傳遞構(gòu)件、棘爪支撐構(gòu)件、單向滾柱式離合器和輪轂殼。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將參考附圖來說明所選擇的實(shí)施例。從本公開中對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說 顯而易見的是，下面實(shí)施例的描述僅提供用于例示，而不是用來對本發(fā)明進(jìn)行限制，本發(fā)明 由所附權(quán)利要求及其等同物限定。首先參考圖1，自行車10示出為具有根據(jù)第一實(shí)施例的輪轂組件12。自行車10基本上包括車架20、電池22、前輪沈、后輪28、帶腳踏板32的曲柄臂 30、鏈條34、控制桿36以及包括電動(dòng)機(jī)48的輪轂組件12 (前輪輪轂組件)(下面參考圖2 更詳細(xì)地描述)。自行車10被構(gòu)造成使得騎自行車的人能夠使用腳踏板32和曲柄臂30來驅(qū)動(dòng)自 行車10，從而以常規(guī)方式騎自行車10。自行車10還被構(gòu)造為具有電動(dòng)機(jī)輔助特征，其中旋 轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)由例如通過電池22驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)48來提供。自行車10還包括再生功能。具體而 言，當(dāng)自行車10處于慣性運(yùn)動(dòng)(騎自行車的人不踩腳踏板，電動(dòng)機(jī)48也不工作來對自行車 10提供旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng))時(shí)，利用輪沈的旋轉(zhuǎn)來發(fā)電從而對電池22再充電。自行車10的各個(gè)部分是常規(guī)的，并且因此為了簡潔而省略對那些部分的描述。具 體來說，車架20、電池22、后輪沈、前輪28、曲柄臂30、腳踏板32、鏈條34和控制桿36都是 常規(guī)特征。因此，為了簡潔，省略對那些特征的描述?，F(xiàn)在簡要地描述自行車10的再生特征或再生功能。當(dāng)以電動(dòng)機(jī)輔助驅(qū)動(dòng)自行車 10時(shí)，輪轂組件12中的電動(dòng)機(jī)48對輪沈提供旋轉(zhuǎn)動(dòng)力。具體來說，電動(dòng)機(jī)48將旋轉(zhuǎn)動(dòng)力 經(jīng)由輪轂組件12傳遞至前輪26。當(dāng)自行車10處于慣性運(yùn)動(dòng)時(shí)，前輪沈的旋轉(zhuǎn)使得輪轂組 件12內(nèi)的電動(dòng)機(jī)48將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為電。更具體地，輪轂組件12中的電動(dòng)機(jī)48用作對 電池22再充電的發(fā)電設(shè)備。因此，當(dāng)對電池22再充電時(shí)，電池22的功率被再生。而且，當(dāng) 發(fā)電時(shí)，電動(dòng)機(jī)48產(chǎn)生前輪沈上的拖曳，從而提供再生制動(dòng)。在具有再生特征的常規(guī)自行車中，當(dāng)自行車處于慣性運(yùn)動(dòng)時(shí)再生功能是持續(xù)的。 在本發(fā)明中，輪轂組件12被構(gòu)造為選擇性地接合并解除再生功能，這將在下面更詳細(xì)地描 述?，F(xiàn)在通過首先參考圖2來提供輪轂組件12的描述。輪轂組件12被安裝在前輪沈的中心。輪轂組件12基本上包括固定輪轂軸40、輪轂殼42、輪轂殼端部44、操作機(jī)構(gòu)46、 電動(dòng)機(jī)48、行星齒輪部50、動(dòng)力傳遞構(gòu)件52、棘爪支撐構(gòu)件54、單向滾柱式離合器組件56 和棘爪控制構(gòu)件58。如圖1所示，固定輪轂軸40安裝到自行車的前叉。結(jié)果，固定輪轂軸40不旋轉(zhuǎn)。 相反，輪轂殼42可操作地耦接到固定輪轂軸40，用于繞著固定輪轂軸40旋轉(zhuǎn)。輪轂殼42具有第一軸向側(cè)64和第二軸向側(cè)66。第一軸向側(cè)64的尺寸形成為支 撐軸承組件68。如圖2所示，軸承組件68支撐在電動(dòng)機(jī)48的一部分上。第二軸向側(cè)66連 接到輪轂殼端部44用于與其一起旋轉(zhuǎn)。如在圖6中最佳示出的那樣，輪轂殼端部44是盤形構(gòu)件。輪轂殼端部44包括輪 轂殼接合部70、滾柱式離合器接合表面72和棘輪齒74。輪轂殼接合部70被成形為接合輪 轂殼42，以便輪轂殼42與輪轂殼端部44作為單個(gè)單元一起旋轉(zhuǎn)。滾柱式離合器接合表面 72是圓形表面，其尺寸被形成為選擇性地接合單向滾柱式離合器組件56，這將在下面更詳 細(xì)地描述。棘輪齒74尺寸被形成為與棘爪支撐構(gòu)件M的棘爪78接合，這將在下面更詳細(xì) 地描述。操作機(jī)構(gòu)46是常規(guī)機(jī)構(gòu)，其以常規(guī)方式被控制桿36之一操作。更具體地，當(dāng)使控 制桿36運(yùn)動(dòng)時(shí)，鮑登線纜B將運(yùn)動(dòng)傳遞至套筒構(gòu)件80。結(jié)果，如圖3和圖4所示，套筒構(gòu)件 80可以經(jīng)歷繞著固定輪轂軸40的有限旋轉(zhuǎn)。套筒構(gòu)件80機(jī)械地連接到控制構(gòu)件82 (在圖 2-圖5中示出)。套筒構(gòu)件80的旋轉(zhuǎn)使得控制構(gòu)件82經(jīng)歷繞著固定輪轂軸40的相應(yīng)的 有限旋轉(zhuǎn)。具有凸輪表面86(在圖5中示出)的凸輪構(gòu)件84(在圖2和圖5中示出)不可 旋轉(zhuǎn)地固定到固定輪轂軸40。凸輪構(gòu)件84被定位成使得當(dāng)控制構(gòu)件82旋轉(zhuǎn)時(shí)，棘爪控制 構(gòu)件58的一部分接觸凸輪表面86，使得棘爪控制構(gòu)件58相對于固定輪轂軸40沿著軸向方 向運(yùn)動(dòng)，這將在下面更詳細(xì)地描述。具有例如套筒構(gòu)件80的套筒構(gòu)件、例如控制構(gòu)件82的 控制構(gòu)件以及例如凸輪構(gòu)件84的凸輪構(gòu)件的類似的操作機(jī)構(gòu)的功能在例如2009年11月 24提交的US專利申請序列號12/6M895中和1994年6月21日公開的US專利號532M87 中更詳細(xì)地描述。因此，為了簡潔，省略了對操作機(jī)構(gòu)46的進(jìn)一步描述。電動(dòng)機(jī)48是常規(guī)電動(dòng)機(jī)，其如圖2所示被安裝到固定輪轂軸40。電動(dòng)機(jī)48包括 安裝部90、定子部92和轉(zhuǎn)子部94。電動(dòng)機(jī)48的安裝部90被固定到固定輪轂軸40。線圈 部92從安裝部90延伸以便線圈部92設(shè)置在輪轂殼42內(nèi)。行星齒輪部50包括繞著軸98旋轉(zhuǎn)的多個(gè)行星齒輪96 (僅示出一個(gè))。軸98由動(dòng) 力傳遞構(gòu)件52支撐。行星齒輪96包括內(nèi)齒輪齒100和外齒輪齒102。內(nèi)齒輪齒100與電 動(dòng)機(jī)48的定子部92上的齒輪齒104嚙合。如圖2所示，外齒輪齒102與電動(dòng)機(jī)48的轉(zhuǎn)子 部94上的齒輪齒106嚙合。當(dāng)電動(dòng)機(jī)48工作時(shí)，定子部92使轉(zhuǎn)子部94繞著固定輪轂軸40旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子部94 使行星齒輪96繞著軸98旋轉(zhuǎn)。軸98隨后使動(dòng)力傳遞構(gòu)件52繞著固定輪轂軸40旋轉(zhuǎn)。動(dòng)力傳遞構(gòu)件52是圓形構(gòu)件，其由緊固件(未示出)或其他機(jī)械附接構(gòu)造固定到 棘爪支撐構(gòu)件M。動(dòng)力傳遞構(gòu)件52還包括支撐行星齒輪96的軸98的常規(guī)的行星齒輪支 撐部。如圖3-圖6最佳所示的那樣，棘爪支撐構(gòu)件M是圓環(huán)形構(gòu)件，其包括凸輪部110 和棘爪支撐部112。凸輪部110和棘爪支撐部112都是圓形的并且整體地形成為單個(gè)元件。如圖6中所示最佳所示，凸輪部110在其徑向外側(cè)包括限定凸輪表面114的多個(gè)凸出部。棘 爪支撐部112包括兩個(gè)凹入部116，棘爪78設(shè)置在凹入部116內(nèi)。棘爪78由樞軸118(在 圖2、圖3和圖4中示出)樞轉(zhuǎn)地支撐在凹入部116內(nèi)。更具體地，樞軸118延伸通過棘爪 78并且允許棘爪78自由樞轉(zhuǎn)。下面在描述了單向滾柱式離合器組件56之后，提供對凸輪 表面114的進(jìn)一步描述。在描述的實(shí)施例中，示出了兩個(gè)棘爪78。然而，從本文的附圖和說 明書中應(yīng)該理解，可以包括多于兩個(gè)的棘爪78。如圖6最佳所示的，單向滾柱式離合器組件56是圓形構(gòu)件，其包括滾柱支撐部120 和凸輪部122。滾柱支撐部120包括多個(gè)凹入部124，其保持相對應(yīng)的多個(gè)滾柱126，其中在 每個(gè)凹入部124中設(shè)置一個(gè)滾柱126。如圖7和圖8最佳示出的，凸輪部122包括徑向向內(nèi) 延伸的多個(gè)凸輪凸出部130以及鄰近凸輪凸出部130的多個(gè)凹入部132。凹入部132和凸 輪凸出部130的間距和定位對應(yīng)于棘爪78的相對位置，這將在下面更詳細(xì)地描述。如圖2所示，棘爪支撐構(gòu)件M的凸輪部110(圓形部)在單向滾柱式離合器組件 56的滾柱支撐部120(圓形部分)內(nèi)延伸。而且，滾柱126(滾柱式離合器元件)設(shè)置在滾 柱式離合器接合表面72 (輪轂殼42的一部分)和棘爪支撐構(gòu)件M的凸輪部110之間。如圖7和圖8最佳所示，棘爪78的每個(gè)包括控制端140和鎖定端142。樞軸118 延伸通過棘爪78中的位于控制端140和鎖定端142的大約中間的孔。棘爪78被尺寸形成 為在圖3、圖8、圖13和圖14所示的解除位置與圖4、圖7、圖15和圖16所示的接合位置之 間樞轉(zhuǎn)。如圖4、圖7、圖15和圖16所示，棘爪78被彈簧(未示出)朝向接合位置偏壓。首先參考圖2-圖5提供對棘爪控制構(gòu)件58的描述。棘爪控制構(gòu)件58是環(huán)繞固 定輪轂軸40的圓形構(gòu)件。如圖5最佳所示，棘爪控制構(gòu)件58徑向地設(shè)置在棘爪支撐構(gòu)件 52和單向滾柱式離合器組件56內(nèi)。棘爪控制構(gòu)件58包括剖視觀察時(shí)具有圓錐形狀的凸輪 表面150 (參見圖2和圖幻。如圖3、圖4和圖5最佳所示，棘爪控制構(gòu)件58還包括多個(gè)徑 向向內(nèi)延伸的凸出部152，其延伸進(jìn)入控制構(gòu)件82的相應(yīng)槽154中。棘爪控制構(gòu)件58被構(gòu)造為響應(yīng)于操作機(jī)構(gòu)46的運(yùn)動(dòng)而經(jīng)歷繞著固定輪轂軸40 的有限旋轉(zhuǎn)。具體而言，當(dāng)套筒構(gòu)件80響應(yīng)于控制桿36之一的操作而運(yùn)動(dòng)時(shí)，套筒構(gòu)件80 的運(yùn)動(dòng)使控制構(gòu)件82旋轉(zhuǎn)?？刂茦?gòu)件82的旋轉(zhuǎn)使得棘爪控制構(gòu)件58經(jīng)歷相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)。當(dāng) 棘爪控制構(gòu)件58旋轉(zhuǎn)時(shí)，棘爪控制構(gòu)件58的凸出部152接觸固定的凸輪構(gòu)件84的凸輪表 面86，與凸輪表面86的接觸使得棘爪控制構(gòu)件58在圖3所示的再生關(guān)閉位置(非運(yùn)轉(zhuǎn)位 置)與圖4所示的再生起動(dòng)位置(運(yùn)轉(zhuǎn)位置)之間運(yùn)動(dòng)?，F(xiàn)在特別參考圖9-圖16，提供棘爪支撐構(gòu)件M、單向滾柱式離合器組件56和棘 爪控制構(gòu)件58的操作。單向滾柱式離合器組件56耦接在動(dòng)力傳遞構(gòu)件52與輪轂殼42之間，并且能夠在 運(yùn)轉(zhuǎn)位置和非運(yùn)轉(zhuǎn)位置之間運(yùn)動(dòng)，所述運(yùn)轉(zhuǎn)位置是單向滾柱式離合器組件56將動(dòng)力傳遞 構(gòu)件52耦接到輪轂殼42以便將旋轉(zhuǎn)動(dòng)力從動(dòng)力傳遞構(gòu)件52傳遞到輪轂殼42的位置，所 述非運(yùn)轉(zhuǎn)位置是將動(dòng)力傳遞構(gòu)件52從輪轂殼42分離的位置。在騎自行車10期間，騎自行車的人踩腳踏板的工作由輪轂組件12中的電動(dòng)機(jī)48 輔助。當(dāng)電動(dòng)機(jī)48對前輪沈提供動(dòng)力時(shí)，旋轉(zhuǎn)動(dòng)力通過行星齒輪部50傳遞至動(dòng)力傳遞構(gòu) 件52。旋轉(zhuǎn)動(dòng)力隨后從動(dòng)力傳遞構(gòu)件52傳遞到棘爪支撐構(gòu)件M。如圖9所示，棘爪支撐 構(gòu)件M的旋轉(zhuǎn)使凸輪表面114推動(dòng)滾柱1 與輪轂殼端部44的滾柱式離合器接合表面72
7接合。如圖9所示，單向滾柱式離合器56、棘爪支撐構(gòu)件M和輪轂殼的端帽構(gòu)件44相對于 彼此處于第一位置。因此，當(dāng)對電動(dòng)機(jī)48提供電力時(shí)，動(dòng)力傳遞構(gòu)件52、棘爪支撐構(gòu)件54、 單向滾柱式離合器組件56、輪轂殼端部44和輪轂殼42都一起旋轉(zhuǎn)。相應(yīng)地，如圖13所示， 棘爪支撐構(gòu)件討的棘爪78通過與單向滾柱式離合器組件56的凸輪凸出部130接觸而保 持在解除位置(分離或非運(yùn)轉(zhuǎn)位置)。圖9和圖13示出了單向滾柱式離合器56、棘爪支撐 構(gòu)件M和輪轂殼的端帽構(gòu)件44的不同剖面。然而，在圖9和圖14中，單向滾柱式離合器 56、棘爪支撐構(gòu)件M和輪轂殼的端帽構(gòu)件44都相對于彼此處于第一位置。當(dāng)在自行車10上騎自行車的人停止對電動(dòng)機(jī)48提供動(dòng)力時(shí)，自行車10開始慣性 運(yùn)動(dòng)，并且輪26和觀自由旋轉(zhuǎn)。首先，當(dāng)不再對電動(dòng)機(jī)49提供動(dòng)力時(shí)，動(dòng)力傳遞構(gòu)件52和 棘爪支撐構(gòu)件M開始以小于輪轂殼42、輪轂殼端部44、單向滾柱式離合器組件56的旋轉(zhuǎn) 速度的速度旋轉(zhuǎn)。如圖10所示，滾柱1 不再被捕獲在輪轂殼端部44的滾柱式離合器接 合表面72與棘爪支撐構(gòu)件M的凸輪表面114之間。圖10和圖14都示出為單向滾柱式離 合器56、棘爪支撐構(gòu)件M和輪轂殼的端帽構(gòu)件44相對于彼此處于第二位置。在圖14中， 棘爪支撐構(gòu)件討的棘爪78通過與單向滾柱式離合器組件56的凸輪凸出部130接觸而保 持在解除位置。然而，在圖14中，棘爪78開始朝向凹入部132移動(dòng)。接著，如圖11所示，滾柱1 完全離開輪轂殼端部44的滾柱式離合器接合表面72 和棘爪支撐構(gòu)件M的凸輪表面114。圖11和圖15都示出為單向滾柱式離合器56、棘爪支 撐構(gòu)件M和輪轂殼的端帽構(gòu)件44相對于彼此處于第三位置。在圖15中，棘爪支撐構(gòu)件M 的棘爪78能夠運(yùn)動(dòng)進(jìn)入接合位置，這是因?yàn)榧?8的鎖定端142已經(jīng)離開單向滾柱式離 合器組件56的凸輪凸出部130而樞轉(zhuǎn)進(jìn)入凹入部132內(nèi)。當(dāng)單向滾柱式離合器56、棘爪支撐構(gòu)件M和輪轂殼的端帽構(gòu)件44繼續(xù)相對于彼 此運(yùn)動(dòng)時(shí)，它們最終達(dá)到圖12和圖16中所示的第四位置。在圖12中，滾柱1 接觸凸輪 表面114的邊緣，但沒有被捕獲抵靠滾柱式離合器接合表面72。而且，如圖16所示，棘爪78 的鎖定端142與輪轂殼端部44的內(nèi)表面上的棘輪齒74之一接合(耦接或運(yùn)轉(zhuǎn)位置)。一 旦棘爪78的鎖定端142與輪轂殼端部44的內(nèi)表面上的棘輪齒74接合，則前輪沈的旋轉(zhuǎn) 就使轉(zhuǎn)子部94相對于電動(dòng)機(jī)48的定子部92繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。因此，在棘爪支撐構(gòu)件M和輪轂 殼端帽構(gòu)件44處于圖12和圖16中所示的第四位置的情況下，進(jìn)行再生功能。具體而言， 前輪26的旋轉(zhuǎn)使得電動(dòng)機(jī)48用作提供電力以對電池22再充電的發(fā)電機(jī)。然而，當(dāng)棘爪控制構(gòu)件58從圖4和圖5中所示的再生起動(dòng)位置(實(shí)線)運(yùn)動(dòng)到 圖3和圖5中所示的再生關(guān)閉位置(虛線)時(shí)，棘爪78被限制以阻止鎖定端14移動(dòng)到與 棘輪齒74接合。換句話說，當(dāng)棘爪控制構(gòu)件58處于圖4所示的再生起動(dòng)位置時(shí)，棘爪控制 構(gòu)件58的凸輪表面150被拉離棘爪78的控制端140。因此，每個(gè)棘爪78的鎖定端142自 由地與棘輪齒74的相對應(yīng)的一個(gè)接合。在使棘爪控制構(gòu)件58從再生起動(dòng)位置移動(dòng)的情況 下，可以實(shí)現(xiàn)再生功能。然而，當(dāng)棘爪控制構(gòu)件58處于圖3所示的再生關(guān)閉位置時(shí)，棘爪控 制構(gòu)件58的凸輪表面150接觸棘爪78的控制端140，從而阻止鎖定端142接合棘輪齒74。 在使棘爪控制構(gòu)件58從再生關(guān)閉位置移動(dòng)的情況下，不可能實(shí)現(xiàn)再生功能。因此，騎自行車的人可以操作控制桿36的相對應(yīng)的一個(gè)來啟動(dòng)再生功能或禁用 再生功能。例如，如果騎自行車的人在水平表面上處于慣性運(yùn)動(dòng)并且想要最大化慣性運(yùn)動(dòng) 的距離，則騎自行車的人可以禁用再生功能，使得作為發(fā)電機(jī)工作的電動(dòng)機(jī)48不會(huì)在慣性運(yùn)動(dòng)的自行車10上施加任何拖曳。然而，如果騎自行車的人在下坡上處于慣性運(yùn)動(dòng)，則騎 自行車的人可能想要啟動(dòng)再生功能，以便給電池22再充電。更具體地，棘爪支撐構(gòu)件M具有能夠在運(yùn)轉(zhuǎn)位置和非運(yùn)轉(zhuǎn)位置之間選擇性地運(yùn) 動(dòng)的至少一個(gè)棘爪78，所述運(yùn)轉(zhuǎn)位置是棘爪78允許旋轉(zhuǎn)動(dòng)力從輪轂殼42傳遞到動(dòng)力傳遞 構(gòu)件52的位置，所述非運(yùn)轉(zhuǎn)位置是將棘爪78從動(dòng)力傳遞構(gòu)件52和輪轂殼42之一分離的位置。第二實(shí)施例現(xiàn)在參考圖17和圖18，現(xiàn)在將說明根據(jù)第二實(shí)施例的自行車10'。考慮到第一 實(shí)施例和第二實(shí)施例之間的相似性，第二實(shí)施例的與第一實(shí)施例的零件相同的零件將被給 予與第一實(shí)施例的零件相同的附圖標(biāo)記。而且，為了簡潔，可能省略對第二實(shí)施例的與第一 實(shí)施例的零件相同的零件的描述。在第二實(shí)施例中，自行車10'基本上包括第一實(shí)施例的許多特征，例如車架20、 電池22、前輪沈、后輪觀、帶腳踏板32的曲柄臂30、鏈條34和控制桿36。然而，在第二實(shí) 施例中，自行車10'還包括以常規(guī)方式可操作地耦接到鏈條34的電動(dòng)機(jī)160。因?yàn)殡妱?dòng)機(jī) 160是常規(guī)機(jī)構(gòu)，為了簡潔而省略了進(jìn)一步的描述。如圖18最佳所示，自行車10'還包括輪轂組件180。輪轂組件180設(shè)置在后輪28 的中心處。如以上提及的，自行車10'包括電動(dòng)機(jī)160。電動(dòng)機(jī)160提供電動(dòng)機(jī)輔助旋轉(zhuǎn) 動(dòng)力，用于使自行車10運(yùn)動(dòng)。具體來說，當(dāng)騎自行車的人使用腳踏板32蹬自行車10時(shí)，電 動(dòng)機(jī)160經(jīng)由鏈條34將補(bǔ)充的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力提供至輪轂組件180。輪轂組件180基本上包括鏈輪200，離合器組件210和動(dòng)力傳遞組件220。鏈條34 以常規(guī)方式與鏈輪200接合。由于鏈輪200、離合器組件210和動(dòng)力傳遞組件220是輪轂組 件的常規(guī)元件，為了簡潔而省略了描述。動(dòng)力傳遞組件220包括對棘爪支撐構(gòu)件提供旋轉(zhuǎn)動(dòng)力的動(dòng)力傳遞構(gòu)件52'。輪轂組件180還包括輪轂殼42'，該輪轂殼42'包括輪轂殼端部44'、操作機(jī)構(gòu) 46'、棘爪支撐構(gòu)件、單向滾柱式離合器組件56和棘爪控制構(gòu)件58'。輪轂殼42'與輪轂殼端部44'整體地形成。輪轂殼42'和/或輪轂殼端部44' 包括滾柱式離合器接合表面72'和棘輪齒74'。滾柱式離合器接合表面72'起到與第一 實(shí)施例的輪轂組件12的滾柱式離合器接合表面72相同的作用。具體來說，滾柱式離合器 接合表面72'與單向滾柱式離合器組件56的滾柱1 對準(zhǔn)，用于與滾柱1 接合。棘輪齒 74'起到與第一實(shí)施例的輪轂組件12的棘輪齒74相同的作用。具體來說，棘輪齒74'被 尺寸形成為用于與棘爪支撐構(gòu)件的棘爪78接合。操作機(jī)構(gòu)46'的尺寸形成為不同于第一實(shí)施例的輪轂組件12的操作機(jī)構(gòu)46，但 是操作機(jī)構(gòu)46'起到與第一實(shí)施例的輪轂組件12的操作機(jī)構(gòu)46相同的功能和操作。具 體來說，操作機(jī)構(gòu)46'包括套筒構(gòu)件80'、控制構(gòu)件82'和具有凸輪表面86'的凸輪構(gòu)件 84'。套筒構(gòu)件80'、控制構(gòu)件82'、凸輪構(gòu)件84'和凸輪表面86'以與第一實(shí)施例的輪 轂組件12的套筒構(gòu)件80、控制構(gòu)件82、凸輪構(gòu)件84和凸輪表面86相同的方式工作和起作 用。因此，為了簡潔省略了進(jìn)一步的描述。棘爪支撐構(gòu)件被尺寸形成為裝配到輪轂組件180中，但具有與第一實(shí)施例的 輪轂組件12的棘爪支撐構(gòu)件M相同的特征和操作。具體來說，棘爪支撐構(gòu)件包括具有凸輪表面114的凸輪部110、具有凹入部116的棘爪支撐部112、樞軸118以及具有控制 端140和鎖定端142的棘爪78。由于這些特征以與在輪轂組件12中相同的方式工作和起 作用，因此為了簡潔省略了進(jìn)一步的描述。單向滾柱式離合器組件56與上面關(guān)于輪轂組件12所描述的相同。例如，單向滾 柱式離合器組件包括滾柱支撐部120、滾柱1 和凸輪部122。因此，為了簡潔省略了描述。棘爪控制構(gòu)件58'的尺寸形成為不同于輪轂組件12的棘爪控制構(gòu)件58，以便裝 配到輪轂組件180中。然而，棘爪控制構(gòu)件58'的功能和操作與輪轂組件12的棘爪控制構(gòu) 件58相同。具體來說，棘爪控制構(gòu)件58'包括凸輪表面150'和多個(gè)徑向向內(nèi)延伸的凸出 部152'。凸輪表面150'和多個(gè)徑向向內(nèi)延伸的凸出部152'起到與第一實(shí)施例的輪轂組 件12的凸輪表面150和多個(gè)徑向向內(nèi)延伸的凸出部152相同的功能和作用。因此為了簡 潔省略了描述。在輪轂組件180中，鏈輪200被安裝成用于繞著固定輪轂軸40'旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。而且， 鏈輪200經(jīng)由動(dòng)力傳遞組件220被耦接到動(dòng)力傳遞構(gòu)件52'，以便在其間傳遞旋轉(zhuǎn)動(dòng)力。因此，在第二實(shí)施例中，騎自行車的人能夠在運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)和非運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)之間選擇性 地移動(dòng)棘爪控制構(gòu)件58'的位置。通過控制棘爪控制構(gòu)件58'的位置，騎自行車的人能夠 選擇性地使用再生功能用于再生制動(dòng)(和電池再充電)或允許自行車10'自由地慣性運(yùn) 動(dòng)，而沒有來自電動(dòng)機(jī)160的拖曳。術(shù)語的一般性解釋在理解本發(fā)明的范圍時(shí)，如在此使用的，術(shù)語“包括”及其派生詞旨在成為開放式 的術(shù)語，其明確說明所述特征、元件、部件、組、整體、和/或步驟的存在，但不排除其他未述 特征、元件、部件、組、整體、和/或步驟的存在。上述解釋也適用于具有相似意思的詞，例如 術(shù)語“包含”、“具有”和它們的派生詞。而且，術(shù)語“部”、“段”、“部分”、“構(gòu)件”或“元件”當(dāng) 以單數(shù)使用時(shí)，可以具有單個(gè)零件或多個(gè)零件的雙重意思。如在此使用來描述上述實(shí)施例 時(shí)，以下方向術(shù)語“向前”、“向后”、“之上”、“向下”、“豎直的”、“水平的”、“之下”和“橫向的” 以及任何其它類似的方向術(shù)語是指裝備有自行車輪轂組件的自行車的那些方向。因而，這 些術(shù)語當(dāng)用來描述自行車輪轂組件時(shí)應(yīng)該相對于正常的騎行位置中使用的裝備有自行車 輪轂組件的自行車來解釋。最后，在此使用的程度術(shù)語，例如“大致”、“大約”、“近似，，意味 著被修飾詞的合理偏離量，使得最終結(jié)果不被顯著改變。雖然僅已經(jīng)選擇了選定的實(shí)施例來例示本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員從本公開 應(yīng)當(dāng)明白，在不脫離如所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明范圍的情況下可以作出各種改變和變 更。例如，各部件的大小、形狀、位置或方位可以根據(jù)需要和/或期望來改變。示出為互相直 接連接或接觸的部件可以具有設(shè)置在它們之間的中間結(jié)構(gòu)。一個(gè)元件的功能可以由兩個(gè)來 實(shí)施，反之亦然。一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)和功能可以用在另一個(gè)實(shí)施例中。不需要所有優(yōu)點(diǎn)都 同時(shí)出現(xiàn)在特定實(shí)施例中。對于與現(xiàn)有技術(shù)相比獨(dú)特的每個(gè)特征，單獨(dú)或與其他特征組合， 應(yīng)該被認(rèn)為是申請人的進(jìn)一步的發(fā)明的單獨(dú)描述，包括通過這個(gè)特征實(shí)施的結(jié)構(gòu)和/或功 能概念。因此，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的前述描述僅提供用于例示而不是為了限制本發(fā)明，本 發(fā)明由所述權(quán)利要求及其等同物限定。
權(quán)利要求
1.一種自行車輪轂組件，包括 固定輪轂軸；輪轂殼，其可操作地耦接到所述固定輪轂軸，用于繞著所述固定輪轂軸旋轉(zhuǎn)； 動(dòng)力傳遞構(gòu)件，其設(shè)置在所述輪轂殼內(nèi)；棘爪支撐構(gòu)件，其具有能夠在運(yùn)轉(zhuǎn)位置和非運(yùn)轉(zhuǎn)位置之間選擇性地運(yùn)動(dòng)的至少一個(gè)棘 爪構(gòu)件，所述運(yùn)轉(zhuǎn)位置是棘爪構(gòu)件允許旋轉(zhuǎn)動(dòng)力從所述輪轂殼傳遞到所述動(dòng)力傳遞構(gòu)件的 位置，所述非運(yùn)轉(zhuǎn)位置是將棘爪從所述動(dòng)力傳遞構(gòu)件和所述輪轂殼之一分離的位置；單向滾柱式離合器組件，其耦接在所述動(dòng)力傳遞構(gòu)件和所述輪轂殼之間，并且能夠在 運(yùn)轉(zhuǎn)位置和非運(yùn)轉(zhuǎn)位置之間運(yùn)動(dòng)，所述運(yùn)轉(zhuǎn)位置是所述滾柱式離合器組件將所述動(dòng)力傳遞 構(gòu)件耦接到所述輪轂殼以將旋轉(zhuǎn)動(dòng)力從所述動(dòng)力傳遞構(gòu)件傳遞到所述輪轂殼的位置，所述 非運(yùn)轉(zhuǎn)位置是將所述動(dòng)力傳遞構(gòu)件從所述輪轂殼分離的位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自行車輪轂組件，其中所述動(dòng)力傳遞構(gòu)件連接到所述棘爪支撐構(gòu)件，用于與其一起旋轉(zhuǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自行車輪轂組件，其中所述滾柱式離合器組件包括支撐多個(gè)滾柱式離合器元件的圓環(huán)構(gòu)件。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自行車輪轂組件，其中所述滾柱式離合器元件設(shè)置在所述輪轂殼的一部分和所述棘爪支撐構(gòu)件的一部分之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自行車輪轂組件，其中所述棘爪支撐構(gòu)件的圓形部在所述滾柱式離合器組件的圓形部分內(nèi)延伸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自行車輪轂組件，還包括能夠在棘爪接合位置和棘爪釋放位置之間選擇性地運(yùn)動(dòng)的棘爪控制構(gòu)件。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的自行車輪轂組件，其中所述棘爪控制構(gòu)件包括凸輪表面，所述凸輪表面的尺寸設(shè)置成與棘爪的一部分選擇性 地接觸。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的自行車輪轂組件，其中所述棘爪控制構(gòu)件能夠沿著所述固定輪轂軸的軸向方向運(yùn)動(dòng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的自行車輪轂組件，其中 所述棘爪控制構(gòu)件包括遠(yuǎn)程定位機(jī)構(gòu)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自行車輪轂組件，還包括 可操作地耦接到所述動(dòng)力傳遞構(gòu)件以提供旋轉(zhuǎn)動(dòng)力的電動(dòng)機(jī)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自行車輪轂組件，還包括安裝用來繞著所述固定輪轂軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的鏈輪，所述鏈輪耦接到所述動(dòng)力傳遞構(gòu)件， 用于在它們之間傳遞旋轉(zhuǎn)動(dòng)力。
全文摘要
本發(fā)明提供一種自行車輪轂組件。輪轂組件的輪轂殼可繞著固定輪轂軸旋轉(zhuǎn)。在輪轂殼內(nèi)設(shè)置有動(dòng)力傳遞構(gòu)件。棘爪支撐構(gòu)件具有能夠在運(yùn)轉(zhuǎn)位置和非運(yùn)轉(zhuǎn)位置之間運(yùn)動(dòng)的至少一個(gè)棘爪構(gòu)件，所述運(yùn)轉(zhuǎn)位置是棘爪構(gòu)件允許旋轉(zhuǎn)動(dòng)力從輪轂殼傳遞到動(dòng)力傳遞構(gòu)件的位置，所述非運(yùn)轉(zhuǎn)位置是將棘爪從動(dòng)力傳遞構(gòu)件和輪轂殼之一分離的位置。單向滾柱式離合器組件耦接在動(dòng)力傳遞構(gòu)件和輪轂殼之間，并且能夠在運(yùn)轉(zhuǎn)位置和非運(yùn)轉(zhuǎn)位置之間運(yùn)動(dòng)，所述運(yùn)轉(zhuǎn)位置是滾柱式離合器組件將動(dòng)力傳遞構(gòu)件耦接到輪轂殼以便將旋轉(zhuǎn)動(dòng)力從動(dòng)力傳遞構(gòu)件傳遞到輪轂殼的位置，所述非運(yùn)轉(zhuǎn)位置是將動(dòng)力傳遞構(gòu)件從輪轂殼分離的位置。
文檔編號B62M6/45GK102120481SQ20101050200
公開日2011年7月13日 申請日期2010年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月8日
發(fā)明者山本貴士 申請人:株式會(huì)社島野