CN101947995B - 自行车用内装变速轮毂 - Google Patents

Abstract

本发明的助力自行车用内装变速轮毂可由马达进行再生充电。内装变速轮毂(10)具有轮毂轴(12)、轮毂壳(14)、驱动体(16)、第一驱动体转动传递路径(32a)至第三驱动体转动传递路径(32c)、切换机构(20)、轮毂壳转动传递路径(32d)。驱动体(16)在轮毂轴(12)和轮毂壳(14)间自由转动地装于两者。第一驱动体转动传递路径(32a)至第三驱动体转动传递路径(32c)经配置在驱动体(16)和轮毂壳(14)间的行星齿轮机构(32)把驱动体(16)行进方向的转动传递给轮毂壳(14)。切换机构(20)切换成第一驱动体转动传递路径(32a)至第三驱动体转动传递路径(32c)中的任意一个。轮毂壳转动传递机构(32d)把轮毂壳(14)行进方向的转动传递给驱动体(16)。

Description

自行车用内装变速轮毂

技术领域

本发明涉及变速轮毂，特别是涉及配置在自行车车架后部的作为后轮用轮毂的自行车用内装变速轮毂。

背景技术

作为配置在自行车车架后部的后轮用轮毂，现在周知有可变速为多个变速档的内装变速轮毂。这种内装变速轮毂具备：可安装在自行车车架后部的轮毂轴、绕轮毂轴自由转动的轮毂壳、驱动体、具有行星齿轮机构的转动传递机构和切换机构(例如参照专利文献1)。驱动体在轮毂轴和轮毂壳之间自由转动地安装在两者上。转动传递机构的行星齿轮机构可把驱动体的转动变速成高低多个变速档中任何一个并传递给轮毂壳。切换机构把转动传递机构切换为多个变速档中任何一个。

在现有的内装变速轮毂中，构成为在多个变速档的高速变速档把驱动体的转动直接传递给轮毂壳。由此，特别是在利用马达辅助踏力的助力自行车中，频繁使用的高速档的耐久性变高，作为整体可提高内装变速轮毂的耐久性。在现有的内装变速轮毂中设置仅把行星齿轮机构的载架的驱动方向的转动传递给轮毂壳的单向离合器。由此，在下坡等不蹬踏脚蹬地惯性行进的情况下，轮毂壳的转动不会传递给驱动体，转动力不会传递到脚蹬。

专利文献1：(日本)实登3146138号公报

在上述的现有内装变速轮毂中，在惯性行进的情况下，轮毂壳的转动不会传递给驱动体。为此，在使用于由马达驱动曲柄轴的助力自行车的情况下，不能进行将马达作为发电机使用的再生充电。

发明内容

本发明的课题在于在使用于由马达驱动曲柄轴的助力自行车的内装变速轮毂中能够实现由马达进行的再生充电。

本发明第一方面的内装变速轮毂具备可安装在自行车上的轮毂轴、轮毂壳、驱动体、多个驱动体转动传递机构、切换机构和轮毂壳转动传递机构。轮毂壳绕轮毂轴自由转动。驱动体可在轮毂轴和轮毂壳之间自由转动地安装在两者上。多个驱动体转动传递路径经由设置在轮毂壳和驱动体之间的行星齿轮机构把驱动体的特定方向的转动传递给轮毂壳。切换机构切换成多个驱动体转动传递路径中的任何一个。轮毂壳转动传递路径把轮毂壳的特定方向的转动传递给驱动体。

在该内装变速轮毂中，蹬踏脚蹬，经由链条或皮带等驱动力传递部件把特定方向的转动传递给驱动体。传递到驱动体上的特定方向的转动经由利用切换机构切换的驱动体转动传递路径从驱动体传递到轮毂壳，轮毂壳在特定方向转动。另外，在不蹬踏脚蹬而进行惯性行进的情况下，即在不从驱动力传递部件向驱动体传递转动的状态下，当轮毂壳在特定方向转动时，轮毂壳的转动从轮毂壳转动传递路径传递到驱动体。在此，由于设置了把轮毂壳的转动传递到驱动体的轮毂壳转动传递路径，所以，在惯性行进时驱动体转动，该转动经由驱动力传递部件使曲柄轴或曲柄轴周边部件转动。为此，若由传递到曲柄轴或曲柄轴周边部件的转动使马达转动的话，则可实现由马达形成的再生充电。

本发明第二方面的自行车用内装变速轮毂在本发明第一方面所述的轮毂的基础上，行星齿轮机构的驱动体转动传递路径的输出端与轮毂壳连结并一体转动。在这种情况下，由于驱动体转动传递路径的输出端与轮毂壳连结并可一体转动，所以，在轮毂壳转动传递路径中，能够利用驱动体转动路径的输出端把轮毂壳的转动传递给驱动体。

本发明第三方面的自行车用内装变速轮毂在本发明第二方面所述的轮毂的基础上，行星齿轮机构的驱动体转动传递路径的输出端是行星齿轮机构的载架，载架与轮毂壳连结并可一体转动。在这种情况下，由于从与轮毂壳连结并可一体转动的载架输出转动，所以，在轮毂壳转动传递路径中，可简单地从载架向驱动体传递转动，可使轮毂壳转动传递路径的构成简化。

本发明第四方面的自行车用内装变速轮毂在本发明第四方面所述的轮毂的基础上，行星齿轮机构具有：配置在驱动体外周侧的环齿轮，可相对轮毂轴转动的第一太阳齿轮，可相对轮毂轴转动、齿数比第一太阳齿轮多的第二太阳齿轮，与环齿轮和第一太阳齿轮啮合的至少一个第一行星齿轮，可与第一行星齿轮一体转动、与第二太阳齿轮啮合的至少一个第二行星齿轮，与轮毂壳连结并可一体转动、自由转动支承第一行星齿轮及第二行星齿轮且绕轮毂轴自由转动的载架。

在这种情况下，经由行星齿轮机构，可以按与驱动体相同的转动速度和与此不同的两个转动速度、共计三个转动速度使轮毂壳转动。另外，可经由载架直接驱动驱动体，使轮毂壳转动传递路径的构成简化。

本发明第五方面的自行车内装变速轮毂在本发明第四方面所述的轮毂的基础上，在驱动体转动传递路径上设置：仅把驱动体的特定方向的转动传递到环齿轮的第一单向离合器，使第一太阳齿轮只在特定方向的相反方向不能转动的第二单向离合器。在这种情况下，在由第一单向离合器从驱动体向环齿轮传递转动的驱动体转动传递路径中，可得到两个不同的转动速度。

本发明第六方面的自行车用内装变速轮毂在本发明第五方面所述的轮毂的基础上，在轮毂壳转动传递路径上设置：把载架的特定方向的转动传递到驱动体的第三单向离合器，当轮毂壳在特定方向转动时使第一单向离合器成为连结解除状态的第一单向离合器切换部。在这种情况下，在轮毂壳转动传递路径中，由于在从载架向驱动体传递转动时，遮断来自环齿轮的转动，所以驱动体不会锁定。

本发明第七方面的自行车用内装变速轮毂在本发明第六方面所述的轮毂的基础上，第一单向离合器具有：安装于驱动体的外周面、可自由摆动成立起姿势及伏卧姿势的离合器爪，在环齿轮的内周面可与离合器爪的前端接触的棘齿，把离合器爪向立起姿势的方向施力的施力部件；第一单向离合器切换部具有：安装在驱动体的外周面在转动方向可在第一位置和从第一位置离开的第二位置之间转动、在第一位置可使离合器爪立起、在第二位置使离合器爪成为伏卧姿势的离合器爪切换部，通过载架的特定方向的转动把离合器爪切换部从第一位置移动到第二位置的移动机构。在这种情况下，当来自轮毂壳的转动使载架转动时，离合器爪切换部可使第一单向离合器成为连结解除状态。

本发明第八方面的自行车用内装变速轮毂在本发明第五到第七方面中任何一个方面所述的轮毂的基础上，切换机构具有：移动部件，对应移动部件的移动可把驱动体和载架切换成连结状态和连结解除状态的第一离合器机构，对应移动部件的移动可把第二太阳齿轮的特定方向的转动切换为能够转动状态和不能转动状态的第二离合器机构，对应移动部件的移动可使第一离合器机构及第二离合器机构进行切换动作的动作机构。在这种情况下，当通过第一离合器机构连结载架和驱动体时，驱动体的转动直接传递到载架而到达轮毂壳。另外，当使第一离合器机构成为连结解除状态时，驱动体的转动经由环齿轮进行传递，在第二离合器机构为不能转动状态时，以通过第二太阳齿轮和第二行星齿轮的啮合形成的减速比减速，其转动传递到轮毂壳。另外，在第二离合器机构为能够转动状态时，以通过第一太阳齿轮和第一行星齿轮的啮合形成的减速比减速。在此，因为直接连结的驱动体转动传递路径是频繁使用的高速变速档，所以内装变速轮毂的耐久性得到提高。

根据本发明，由于设置了把轮毂壳的转动传递给驱动体的轮毂壳转动传递路径，所以在惯性行进时驱动体转动，其转动经由驱动力传递部件可使曲柄轴或曲柄轴周边部件转动。为此，若通过传递到曲柄轴或曲柄轴周边部件的转动使马达转动的话，则可由马达形成再生充电。

附图说明

图1是采用本发明的一个实施方式的自行车的侧视图。

图2是本发明的一个实施方式的内装变速轮毂的纵剖视图。

图3是该轮毂轴的立体图。

图4是第一单向离合器的横剖视图。

图5是第二单向离合器的横剖视图。

图6是第三单向离合器的横剖视图。

图7是切换机构的分解立体图。

图8是凸轮承受部件的主视图。

图9是凸轮承受部件的半截剖视图。

图10是第二离合器机构为连结状态时的横剖视图。

图11是第二离合器机构为连结解除状态时的横剖视图。

图12是表示第一操作筒和第二操作筒可相对转动范围的横剖视图。

图13是说明第一驱动体转动传递路径的相当于图2的图。

图14是说明第二驱动体转动传递路径的相当于图2的图。

图15是说明第三驱动体转动传递路径的相当于图2的图。

图16是说明轮毂壳转动传递路径的相当于图2的图。

附图标记说明

10内装变速轮毂；12轮毂轴；14轮毂壳；16驱动体；20切换机构；32行星齿轮机构；32a第一驱动体转动传递路径；32b第二驱动体转动传递路径；32c第三驱动体转动传递路径；32d轮毂壳转动传递路径；34环齿轮；34a内齿齿轮；36第一行星齿轮；38第二行星齿轮；40载架；42第一太阳齿轮；44第二太阳齿轮；46连结部件；47离合器爪切换部；48移动机构；49环齿轮滑动弹簧；50第一单向离合器；51第一单向离合器切换部；52第二单向离合器；54第三单向离合器；55第一离合器爪；56第一棘齿；57第一弹簧部件；63移动部件；64第一离合器机构；66第二离合器机构；70操作机构(动作机构的一例)；101自行车。

具体实施方式

在图1中，采用本发明的一个实施方式的自行车101具备：具有前叉102a的车架102，车把104，安装了链条110或脚蹬111的由曲柄112等构成的驱动部105，前轮106和后轮107。在该自行车101的后轮107上组装有内装变速轮毂10。驱动部105具备：含有马达的助力机构105a，作为助力机构105a的电源的可拆装的充电电池105b。助力机构105a相对于由人力对曲柄轴作用的转矩，辅助产生特定的转矩(例如作用于曲柄轴的转矩的两倍的转矩)，使曲柄轴转动。驱动部105经由链条(或皮带)110把动力传递给内装变速轮毂10。

<内装变速轮毂的构成>

如图2所示，内装变速轮毂10具备：可以不能转动地安装在车架102后部的轮毂轴12，轮毂壳14，筒状的驱动体16，转动传递机构18，切换机构20。轮毂壳14的一端(图2左端)经由轴承22a自由转动地被支承在轮毂轴12上。驱动体16经由轴承22b自由转动地被支承在轮毂轴12上。轮毂壳14的另一端(图2右端)经由轴承22c自由转动地被支承在驱动体16上。

轴承22a具有：与轮毂轴12的后述的第二阳螺纹部26螺纹接合的球推压构件23a，形成于轮毂壳14的一端内周面的球承接构件23b，配置在球推压构件23a和球承接构件23b之间的钢球23c。轴承22b具有：在轮毂轴12的后述的止转槽27b被止转的球推压构件23d，形成于驱动体16的一端内周面的球承接构件23e，配置在球推压构件23d和球承接构件23e之间的钢球23f。轴承22c具有：形成于驱动体16的外周面的球推压构件23g，形成于轮毂壳14的另一端内周面的球承接构件23h，配置于球推压构件23g和球承接构件23h之间的钢球23i。

<轮毂轴的构成>

如图3所示，轮毂轴12在两端部具有用于通过螺母(未图示)固定到形成于车架102后部的后爪部(未图示)的第一阳螺纹部24a、24b。在第一阳螺纹部24a、24b上形成被后爪部止转的平行形成的止转部25a、25b。在第一阳螺纹部24a的轴向内侧，形成用于安装轴承22a的第二阳螺纹部26。在第一阴螺纹部24b的轴向内侧，按180度间隔沿轴向形成用于止转轴承22b及切换机构20的构成部件的宽度不同的两个止转槽27a、27b。在轮毂轴12的轴向的中央部，按180度间隔在径向突出形成作为切换机构20的单向离合器发挥作用的第一突起部28和发挥止转作用的第二突起部29。在第二突起部29的轴向中央部形成定位凹部29a。

<轮毂壳的构成>

轮毂壳14绕轮毂轴12自由转动。如图2所示，轮毂壳14为从一端(图2左端)向另一端(图2右端)台阶状地扩径的筒状部件。轮毂壳14的外周面在轴向隔开间隔可一体转动地安装连结后轮107的辐条的一对轮毂凸缘30a、30b。在轮毂壳14的一端，形成用于安装后轮的制动器装置31的、例如花键形式的制动器安装部14a。另外，在轮毂壳14的内周面，形成可一体转动地与转动传递机构18连结的、例如花键形式的连结突起14b。

<驱动体的构成>

驱动体16是在轮毂轴12和轮毂壳14之间自由转动地安装于两者的筒状部件。驱动体16从另一端向一端(图2右端)呈台阶状缩径。在驱动体16的一端外周面上，例如以花键形式形成用于安装与链条110啮合的链轮33的链轮安装部16a。

<转动传递机构的构成>

转动传递机构18具有把驱动体16的转动传递到轮毂壳14同时把轮毂壳14的转动传递到驱动体16的行星齿轮机构32。行星齿轮机构32具有把由图6中箭头A所示的驱动体16的行进方向(特定方向的一例)的转动以三档不同的转动速度传递给轮毂壳14的第一驱动体转动传递路径32a、第二驱动体转动传递路径32b和第三驱动体转动传递路径32c。另外，行星齿轮机构32具有把轮毂壳14的行进方向的转动传递给驱动体16的轮毂壳转动传递路径32d。对于这些第一驱动体转动传递路径32a至第三驱动体转动传递路径32c以及轮毂壳转动传递路径32d与行星齿轮机构32的动作一起在后面进行说明。

行星齿轮机构32具有环齿轮34、第一行星齿轮36、第二行星齿轮38、自由转动地支承第一行星齿轮36及第二行星齿轮38的载架40、与第一行星齿轮36啮合的第一太阳齿轮42、与第二行星齿轮38啮合的第二太阳齿轮44。环齿轮34配置在驱动体16的另一端侧(图2左侧)的外周侧，绕轮毂轴12自由转动。环齿轮34在内周面具有内齿齿轮34a。

第一行星齿轮36是与环齿轮34的内齿齿轮34a啮合的至少一个(例如三个)齿轮。第二行星齿轮38可与第一行星齿轮36一体转动，是比第一行星齿轮36齿数多的至少一个(例如三个)齿轮。在该实施方式中，第一行星齿轮36和第二行星齿轮38是一体形成的，但也可以分开形成。在第二行星齿轮38与第一行星齿轮36分开形成的情况下，需要形成内齿齿轮34a也与第二行星齿轮38啮合的构造。

载架40自由转动地支承等间隔配置在周向的各为三个的第一行星齿轮36及第二行星齿轮38，且绕轮毂轴12自由转动。第一太阳齿轮42，是绕轮毂轴12转动、与第一行星齿轮36啮合的齿轮。第二太阳齿轮44是绕轮毂轴12转动、与第二行星齿轮38啮合的齿轮。载架40通过与轮毂轴12平行配置的多根(例如三根)支承轴40a支承第一行星齿轮36及第二行星齿轮38。载架40通过自由转动地安装在轮毂轴12的连结部件46可一体转动地与轮毂壳14连结。

如图2所示，连结部件46为大体筒状的部件，在一端侧(图2右侧)的外周面具有可一体转动地与载架40的内周部连结的、例如花键形式的第一连结部46a。另外，在另一端侧(图2左侧)的外周面具有可一体转动地与轮毂壳14的内周面的连结突起14b连结的、例如花键形式的第二连结部46b。连结部件46由安装在轮毂轴12的外周面的挡圈53限制轴向的移动。

另外，转动传递机构18还具有第一单向离合器50、第二单向离合器52、第三单向离合器54和第一单向离合器切换部51。

如图4及图5所示，第一单向离合器50把驱动体16在图4中箭头A所示的行进方向的转动传递给环齿轮34。第一单向离合器50具有：以自由立起及伏卧的方式安装在形成于驱动体16的另一端侧(图2左侧)的外周面的第一安装凹部16b中的多个(例如两个)第一离合器爪55，以与第一离合器爪55啮合的方式形成于环齿轮34的内周面的第一棘齿56。第一离合器爪55由安装在驱动体16外周面上的弯曲成C字形的弹性线材制的第一弹簧部件57朝向与第一棘齿56啮合的立起姿势施力。

如图6及图7所示，第二单向离合器52阻止与第一太阳齿轮42的行进方向相反的方向的箭头B所示的转动。如图2所示，第二单向离合器52具有不能转动地与轮毂轴12连结的筒状的第二爪支承部58。如图6及图7所示，第二爪支承部58向径向内方突出形成有在内周面具有与轮毂轴12的第二突起部29卡合的卡合凹部58a的止转部58b。第二爪支承部58由与定位凹部29a卡合的定位销59限制轮毂轴12方向的移动。定位销59配置在沿第二爪支承部58的径向配置的固定孔58c中。由此，第二爪支承部58不能转动且不能轴向移动地与轮毂轴12连结。

第二爪支承部58具有在外周面自由立起及伏卧地安装后述的第二离合器爪60的、在周向隔有间隔配置的多个(例如两个)第二安装凹部58d。另外，在外周面具有用于卡合切换机构20的后述的第一扭转弹簧97的另一端97b的弹簧卡合孔58e(图7)。

第二单向离合器52还具有：配置在第二安装凹部58d并自由立起及伏卧地安装的多个(例如两个)第二离合器爪60，与第二离合器爪60啮合地形成于第一太阳齿轮42的内周面的第二棘齿61。第二离合器爪60由安装在第二爪支承部58的外周面的C字形的弹性线材制的第二弹簧部件62朝向与第二棘齿61啮合的立起姿势施力。

如图4所示，第三单向离合器54在惯性行进时将从轮毂壳14向载架40传递的行进方向的转动(图4的箭头D)从载架40传递到驱动体16。第三单向离合器54具有：自由立起及伏卧地安装在于驱动体16的内周面沿周向隔开间隔配置的多个(例如两个)第三安装凹部16c中的第三离合器爪74，形成于载架40的一端外周面的第三棘齿75。第三离合器爪74由弯曲成C字形的弹性线材制的第三弹簧部件76朝向与第三棘齿75啮合的立起姿势施力。

第三棘齿75是梯形形状的齿。形成有第三棘齿75的载架40的一端外周面隔开间隙地相向配置在形成有第三安装凹部16c的驱动体16的内周面。

第三安装凹部16c具有第三离合器爪74在周向可移动规定距离的周向长度。该周向长度是第一单向离合器切换部51可从第一位置移动到第二位置的长度。第三安装凹部16c安装第三离合器爪74，同时形成为在载架40朝相反方向转动(与图4的箭头D相反方向的逆时针转动)时用于由第一单向离合器切换部51使第一单向离合器50成为连结解除状态。

第一单向离合器切换部51在载架40朝相反方向转动时从轮毂壳14向驱动体16传递转动之际，将第一离合器爪55设为伏卧姿势，将第一单向离合器50设为连结解除状态。其理由在于，当从轮毂壳14向载架40传递相反方向的转动时，相对于载架40而言环齿轮34在相同的相反方向高速转动。因而，若保持这种状态的话，则内装变速轮毂10会完全锁定。为了防止这种情况，在载架40朝相反方向转动时把第一单向离合器50设为连结解除状态。

第一单向离合器切换部51具有：在第一位置和第二位置之间可转动地安装在驱动体16的另一端侧外周面的离合器爪切换部47，使离合器爪切换部47在第一位置和第二位置之间移动的移动机构48，环齿轮滑动弹簧(摩擦卡合部件的一例)49。离合器爪切换部47是圆形弯曲成C字形的板状部件。离合器爪切换部47具有：第一离合器爪55可立起及伏卧的大体矩形的切口部47a，用于与第三离合器爪74的周向移动连动而把离合器爪切换部47从第一位置移动到第二位置的多个(例如两个)卡合片47b。

切口部47a在第一位置可使第一离合器爪55立起，在第二位置抵抗第一弹簧部件57的作用力地强制成为伏卧姿势。因此，当离合器爪切换部47配置在第二位置时，第一单向离合器50成为连结解除状态。

卡合片47b在离合器爪切换部47的侧缘部弯曲并向径向内方突出形成。卡合片47b配置成与第三离合器爪74的基端部接触。作为离合器爪切换部47的转动范围，由形成于驱动体16的另一端侧端面的移动限制部16d限制卡合片47b。由移动限制部16d限制的转动范围比从第一位置向第二位置转动的范围稍大。

移动机构48具有：使离合器爪切换部47从第一位置向第二位置移动的第三离合器爪74，使离合器爪切换部47从第二位置返回到第一位置的返回弹簧79。返回弹簧79是第一端与离合器爪切换部47卡合、第二端卡合在驱动体16的外周面的扭转螺旋弹簧，对离合器爪切换部47向第一位置侧施力。当载架40向相反方向(在图4的逆时针方向)转动时，第三离合器爪74由第三棘齿75按压，在第三安装凹部16c内在图4顺时针方向移动。另外，当基端部与第三安装凹部16c的壁面接触时，第三离合器爪74使第三安装凹部16c内的移动停止，离合器爪切换部47配置在第二位置。因此，当载架40朝相反方向转动时，从第一位置到第二位置之间，仅载架40转动，当到达第二位置时，第三离合器爪74与第三安装凹部16c的壁面接触，载架40与驱动体16一体转动。此时，第一离合器爪55由切口部47a按压而成为伏卧姿势，第一单向离合器50成为连结解除状态。

环齿轮滑动弹簧49是弹性线材制的C字形的部件，可摩擦卡合地安装在形成于环齿轮34的内周面的环状的弹簧安装槽34b中。环齿轮滑动弹簧49具有把离合器爪切换部47保持在第二位置的作用，在向相反方向转动时，保持驱动体16和环齿轮34的连结解除状态。

<切换机构的构成>

如图2所示，切换机构20具有可通过例如与安装在车把104的变速操作部(未图示)连结的作为连结部件的变速缆索(未图示)的移动来移动的移动部件63。另外，切换机构20还具有：对应移动部件63的移动、可切换驱动体16和载架40成为连结状态和连结解除状态的第一离合器机构64，对应移动部件63的移动、可切换第二太阳齿轮44成为能够转动状态和不能转动状态的第二离合器机构66，对应移动部件63的移动、可切换操作第一离合器机构64及第二离合器机构66的操作机构70。

<移动部件的构成>

如图2及图7所示，移动部件63具有：可与变速缆索连结的缆索卡合体88(图2)，可与缆索卡合体88连动的第一操作筒90，可与第一操作筒90连动的第二操作筒92。

缆索卡合体88在由与第一阳螺纹部24b螺纹接合的螺母99按压于轴承22b的球推压构件23d的状态下自由转动地配置在轮毂轴12的外周面。在缆索卡合体88上可卡合变速缆索，通过由变速操作部的操作形成的变速缆索的移动而转动。缆索卡合体88由变速操作部定位在高速位置、中间位置和低速位置这三个位置，当拉拽变速缆索时，向低速位置转动，当解除变速缆索的拉拽时，由后述的第一扭转弹簧97的作用向高速位置转动。

第一操作筒90自由转动地安装在轮毂轴12的外周面。如图7所示，第一操作筒90在一端(图7右端)具有与缆索卡合体88卡合的、在轴向延伸的圆弧状的一对卡合突起90a。在该卡合突起90a的前端，形成与缆索卡合体88卡合的周向长度稍短的卡合部90c。通过该卡合部90c与缆索卡合体88的内周面卡合，第一操作筒90与缆索卡合体88的转动连动，定位在上述三个位置中的任何一个。卡合突起90a通过后述的凸轮部件80的通过凹部80b与缆索卡合体88卡合。

在第一操作筒90的另一端(图7左端)形成与第二操作筒92连结的一对第一连结片90b。第一连结片90b的前端部90d的周向长度比基端部短。另外，在第一操作筒90的外周面形成卡合后述的第二扭转弹簧98的一端(图7右端)98a的弹簧卡合孔90e。

第二操作筒92在一端(图7右端)具有与第一操作筒90的第一连结片90b卡合的圆弧状的一对第二连结片92a。第二连结片92a的前端部92b的周向长度比基端部短。如图12所示，第一连结片90b和第二连结片92a形成为可进行规定角度α(例如40度)程度的相对转动。另外，在第二操作筒92的另一端(图7左端)，一体形成用于控制第二离合器机构66的一对第二控制部件85。

<第一离合器机构的构成>

如图2、图4、图5及图7所示，第一离合器机构64具有：配置在驱动体16和载架40之间的第四单向离合器72，控制第四单向离合器72成为连结状态和连结解除状态的第一控制部件73。

第四单向离合器72仅把驱动体16的行进方向的图4中箭头A所示的转动传递给载架40。如图6所示，第四单向离合器72具有：可自由立起及伏卧地安装在形成于驱动体16内周面的多个(例如两个)第四安装凹部16e的第四离合器爪77，与第四离合器爪77啮合的第三棘齿75。因此，第四单向离合器72与第三单向离合器54同样地与第三棘齿75啮合。在此，如图6所示，第三棘齿75如上所述为梯形形状，第四离合器爪77在与第三离合器爪74相反侧的齿面啮合。因此，第三离合器爪74和第四离合器爪77配置在相反方向。第四安装凹部16e在驱动体16的内周面与第三安装凹部16c交替配置。第四离合器爪77由安装在驱动体16内周面的弯曲成C字形的弹性线材制的第四弹簧部件78朝向与第三棘齿75啮合的立起姿势施力。

如图7所示，第一控制部件73具有：不能转动地与轮毂轴12连结的凸轮部件80，可绕轮毂轴12转动的凸轮承受部件81。

凸轮部件80是有底筒状的部件，在内周面具有与轮毂轴12的止转槽27a卡合的卡合突起80a。另外，在内周面具有使第一操作筒90的卡合突起90a通过的圆弧状的通过凹部80b。通过凹部80b具有比卡合突起90a的周向长度长的周向长度，以允许第一操作筒90的规定范围(例如大致40度)的转动。在凸轮部件80的筒状部的端面上，形成与凸轮承受部件81卡合的一对倾斜凸轮80c。倾斜凸轮80c由在周向倾斜的倾斜面构成。

如图8及图9所示，凸轮承受部件81是环状的部件，在其内周面上向径向内方突出形成与倾斜凸轮80c卡合的一对凸轮承受销81a。另外，在一个端面(图7进深侧端面)形成把第四离合器爪77切换为与第三棘齿75啮合的立起姿势和从第三棘齿75脱离的伏卧姿势的多个(例如八个)控制面81b。控制面81b在周向隔开间隔配置，具有向周向及径向倾斜的凸轮面。另外，如图5所示，在与第四离合器爪77同样配置于圆周上的第三离合器爪74上，形成用于不与控制面81b接触的切口部74a。

如图2所示，凸轮承受部件81由配置在与载架40之间的螺旋弹簧83向轮毂轴向外方(图2右方)施力。凸轮承受部件81，当操作机构70的后述的转动部件94在图7顺时针方向转动时，由该转动使凸轮承受销81a与凸轮部件80的倾斜凸轮80c卡合，抵抗螺旋弹簧83的作用力而向轮毂轴向内方(图2左方)移动。通过该向轮毂轴向内方的移动，控制面81b从立起姿势向伏卧姿势按压第四离合器爪77。由此，第四单向离合器72成为连结解除状态。另外，当转动部件94在图7逆时针方向转动时，恢复连结状态。

<第二离合器机构的构成>

如图10及图11所示，第二离合器机构66具有：配置于轮毂轴12和第二太阳齿轮44之间的第五单向离合器84，控制第五单向离合器84成为连结状态和连结解除状态的第二控制部件85。

在处于图10所示的连结状态时，第五单向离合器84禁止第二太阳齿轮44的行进方向的箭头E所示的转动。第五单向离合器84具有：自由立起及伏卧地安装在形成于第二太阳齿轮44的内周面的多个(例如两个)第五安装凹部44a上的第五离合器爪86，以与第五离合器爪86啮合的方式形成于轮毂轴12的外周面的第一突起部28。第五离合器爪86由安装在第二太阳齿轮44的内周面的弯曲成C字形的弹性线材制的第五弹簧部件87朝向与第一突起部28啮合的立起姿势施力。

第二控制部件85是与第二操作筒92一体形成的圆弧状剖面的一对部件。第二控制部件85接近轮毂轴12的第一突起部28的图2右侧面配置。第二控制部件85通过第二操作筒92绕轮毂轴的转动在图10所示的连结位置和图11所示的连结解除位置之间转动。当第二控制部件85转动到连结解除位置时，第五离合器爪86被压向伏卧姿势侧，第五单向离合器84成为连结解除状态，第二太阳齿轮44可在行进方向转动。

<操作机构的构成>

如图2及图7所示，操作机构70具有：与第二操作筒92连动转动的转动部件94，与第二操作筒92连动转动的恢复部件96。另外，操作机构70具有第一扭转弹簧97和第二扭转弹簧98。

转动部件94是压力成形金属板而形成的圆板状的部件。转动部件94是为了使凸轮承受部件81对应缆索卡合体88的转动进行转动而设置的。转动部件94具有大体垫圈形的本体部94a、和从本体部94a的外周部两侧弯曲90度而突出的一对卡合片94b。在本体部94a的内周面上，形成与第一操作筒90的第一连结片90b的前端部90d卡合的第一卡合凹部94c、和与第二操作筒92的第二连结片92a的前端部92b卡合的第二卡合凹部94d。在卡合片94b的中央部分，形成在轮毂轴向自由移动地夹持凸轮承受部件81的凸轮承受销81a的夹持槽94e。在一个卡合片94b上，形成卡合第二扭转弹簧98的另一端98b的弹簧卡合孔94f。

恢复部件96是压力成形金属板而形成的圆板状的部件。恢复部件96设置成用于把第一扭转弹簧97的作用力传递到第一操作筒90及第二操作筒92、并使第一操作筒90及第二操作筒92在图7逆时针方向转动。恢复部件96具有：在内周侧与第一操作筒90的第一连结片90b的前端部90d卡合的第一卡合凹部96a，与第二操作筒92的第二连结片92a的前端部92b卡合的第二卡合凹部96b。另外，在侧部，形成卡合第一扭转弹簧97的一端(图7右端)97a的弹簧卡合孔96c。

第一扭转弹簧97例如是扭转螺旋弹簧，作为第一操作筒90及第二操作筒92的回弹弹簧起作用。即，在解除变速缆索的拉拽时，使第一操作筒90及第二操作筒92还有缆索卡合体88在图7逆时针方向转动。如上所述，第一扭转弹簧97的一端97a与恢复部件96卡合，另一端97b与相对轮毂轴12不能转动的第二爪支承部58卡合。

第二扭转弹簧98例如是扭转螺旋弹簧，使第一操作筒90和第二操作筒92连动。具体来讲，设置成用于在第四单向离合器72或第五单向离合器84在动力传递状态不能切换操作时，解除动力传递状态后使第二操作筒92转动。如上所述，第二扭转弹簧98的一端98a与第一操作筒90卡合，而另一端与转动部件94卡合。因此，在第二操作筒92上，经由第二扭转弹簧98及转动部件94传递第一操作筒90的转动。

<切换机构的动作>

接着，对由变速操作部的操作完成的切换机构20的动作进行说明。

当由变速操作部使缆索卡合体88定位在高速位置时，在第一离合器机构64中，第一控制部件73的凸轮承受部件81配置成从第四单向离合器72的第四离合器爪77脱离。为此，第四单向离合器72成为连结状态。此时，第三单向离合器54的第三离合器爪74由于在与第四离合器爪77相反侧的齿面啮合，所以第三单向离合器54不进行动作。为此，驱动体16的图4中箭头A所示的行进方向的转动传递给载架40，载架40向图4的箭头D所示的行进方向转动。此时，行星齿轮机构32不进行动作，如图13所示，驱动体16的转动经由载架40及连结部件46直接传递给轮毂壳14。从该驱动体16经由载架40及连结部件46传递到轮毂壳14的路径，是不使用行星齿轮机构32的功能地由驱动体16使行星齿轮机构32的载架40直接转动的第一驱动体转动传递路径32a。

当通过变速操作部从高速位置向中间位置定位缆索卡合体88时，缆索卡合体88转动，与此相应地第一操作筒90在图7逆时针方向转动。由此，在第一离合器机构64中，第一控制部件73的凸轮承受部件81在图7顺时针方向转动的同时向图2左方移动，成为要按压第四单向离合器72的第四离合器爪77成为伏卧姿势的状态。但是，在骑车者蹬踏脚蹬111时，因为第四单向离合器72的第四离合器爪77处于动力传动状态，所以凸轮承受部件81不能按压第四离合器爪77。因此，第一操作筒90即使转动，转动部件94及第二操作筒92也不转动，第二扭转弹簧98挠曲并存贮其力。另外，当骑车者停止蹬踏脚蹬111时，通过第二扭转弹簧98的作用力使得转动部件94及第二操作筒92顺时针方向转动。由此第一离合器机构64的第四单向离合器72成为连结解除状态，驱动体16的行进方向的转动经由第一单向离合器50传递到环齿轮34，环齿轮34向图4中箭头C所示的行进方向转动。通过该环齿轮34的转动使行星齿轮机构32动作。

在缆索卡合体88位于中间位置时，第二离合器机构66成为图10及图14所示的连结状态。为此，第二太阳齿轮44的反方向的转动被阻止，环齿轮34在行进方向转动时第二太阳齿轮44不转动，以由第二行星齿轮38及第二太阳齿轮44的啮合确定的减速比使驱动体16的转动减速，使载架40向行进方向转动。该转动经由连结部件46传递到轮毂壳14。为此，与高速位置的情况相比，轮毂壳14的转动减速。另外，在骑车者未蹬踏脚蹬111时，转动部件94及第二操作筒92与第一操作筒90连动地转动。

从该驱动体16通过第二行星齿轮38及第二太阳齿轮44的作用使载架40减速的路径是高速侧的减速路径，是图14所示的第二驱动体转动传递路径32b。

当通过变速操作部使缆索卡合体88从中速位置向低速位置转动时，第一离合器机构64仍为连结解除状态。为此，环齿轮34在行进方向转动，行星齿轮机构32动作。

另外，如图11及图15所示，在第二离合器机构66中，第二控制部件85在转动方向与轮毂轴12的第一突起部28重合。为此，第五离合器爪86不与第一突起部28啮合，第二离合器机构66成为连结解除状态。因此，第二太阳齿轮44可向两个方向转动，不能发挥作为太阳齿轮的作用。其结果，以由第一行星齿轮36以及第一太阳齿轮42的啮合确定的减速比使驱动体16的转动减速，使载架40向行进方向转动。此时，由于第一太阳齿轮42比第二太阳齿轮44齿数多，所以从中间位置进一步减速，使载架40向行进方向转动。该转动经由连结部件46传递给轮毂壳14。

从该驱动体16通过第一行星齿轮36及第一太阳齿轮42的作用使载架40进一步减速的路径是图15所示的第三驱动体转动传递路径32c。

另外，当通过变速操作部向拉拽解除方向操作变速缆索时，通过第一扭转弹簧97的作用力经由恢复部件96使第二操作筒92在图7顺时针方向转动，与此对应地第一操作筒90及转动部件94也在图7逆时针方向转动，在高速位置侧形成变速动作。

另外，当下坡等不蹬踏脚蹬地惯性行进时，如图4及图16所示，轮毂壳14的行进方向的转动经由连结部件46传递到载架40，载架40在图4箭头D所示的行进方向转动。当载架40向行进方向转动时，第三单向离合器54的第三离合器爪74从图4的位置在第三安装凹部16c内在顺时针方向移动。而且当第三离合器爪74与第三安装凹部16c在壁面接触时，在双点划线表示的位置处第三离合器爪74停止在第三安装凹部16c内的移动。由此，载架40的行进方向的转动传递到驱动体16，驱动体16与载架40一起在行进方向一体转动。

从轮毂壳14经由载架40使驱动体16向行进方向转动的传递路径是图16所示的轮毂壳转动传递路径32d。

<特征>

(A)内装变速轮毂10具有可安装在车架102上的轮毂轴、轮毂壳14、驱动体16、多个驱动体转动传递路径(例如第一驱动体转动传递路径32a至第三驱动体转动传递路径32c)、切换机构20、轮毂壳转动传递路径32d。轮毂壳14绕轮毂轴12自由转动。驱动体16自由转动地安装在轮毂轴12和轮毂壳14这两者之间。驱动体转动传递机构经由设在轮毂壳14和驱动体16之间的行星齿轮机构32把驱动体16的行进方向的转动以多个转动速度传递给轮毂壳14。切换机构20切换成多个驱动体转动传递路径中的任何一个。轮毂壳转动传递路径32d把轮毂壳14的行进方向的转动传递给驱动体16。

在该内装变速轮毂10中，蹬踏脚蹬111，经由链条110向驱动体16传递行进方向的转动。传递到驱动体16的行进方向的转动经由通过切换机构20切换的驱动体转动传递机构中的任一个从驱动体16传递到轮毂壳14，轮毂壳14在行进方向转动。另外，在不蹬踏脚蹬111地惯性行进时，轮毂壳14在行进方向由驱动体以高速转动的话，则轮毂壳14的转动从轮毂壳转动传递路径32d传递到驱动体16。在此，由于设置了把轮毂壳14的转动传递到驱动体16的轮毂壳转动传递路径32d，所以，在惯性行进时驱动体16转动，该转动可经由链条110使曲柄轴或曲柄轴周边部件转动。为此，若通过传递到曲柄轴或曲柄轴周边部件的转动使马达转动的话，则可由马达进行再生充电。

(B)在内装变速轮毂10中，行星齿轮机构32的驱动体转动传递机构的输出端与轮毂壳14可一体转动地连结。在这种情况下，由于驱动体转动传递路径(例如第一驱动体转动传递路径32a至第三驱动体转动传递路径32c)的输出端与轮毂壳14可一体转动地连结，所以，在轮毂壳转动传递路径32d中，可以利用驱动体转动传递路径的输出端把轮毂壳14的转动传递给驱动体16。

(C)在内装变速轮毂10中，行星齿轮机构32的驱动体转动传递路径(例如第一驱动体转动传递路径32a至第三驱动体转动传递路径32c)的输出端是行星齿轮机构32的载架40，载架40可一体转动地与轮毂壳14连结。在这种情况下，由于从可一体转动地与轮毂壳14连结的载架40输出转动，所以，在轮毂壳转动传递路径32d中，可简单地从载架40把转动传递到驱动体16，能够使轮毂壳转动传递路径32d的构成简化。

(D)在内装变速轮毂10中，行星齿轮机构32具有：配置在驱动体16外周侧的环齿轮34、第一太阳齿轮42、第二太阳齿轮44、至少一个第一行星齿轮36、至少一个第二行星齿轮38、载架40。第一太阳齿轮42可相对轮毂轴12转动。第二太阳齿轮44可相对轮毂轴12转动，比第一太阳齿轮42齿数多。第一行星齿轮与环齿轮34和第一太阳齿轮42啮合。第二行星齿轮38可与第一行星齿轮36一体转动，与第二太阳齿轮44啮合。载架40可一体转动地与轮毂壳14连结，自由转动地支承第一行星齿轮36及第二行星齿轮38且绕轮毂轴自由转动。

在这种情况下，经由行星齿轮机构32，可以按与驱动体16相同的转动速度和与此不同的两个转动速度、合计三个转动速度使轮毂壳14转动。另外，可经由载架40直接驱动驱动体16，可使轮毂壳转动传递路径32d的构成简化。

(E)在内装变速轮毂10中，在驱动体转动传递路径(例如第一驱动体转动传递路径32a至第三驱动体转动传递路径32c)上设置仅把驱动体16的行进方向的转动传递给环齿轮34的第一单向离合器50、使第一太阳齿轮42仅在特定方向的相反方向不转动的第二单向离合器52。在这种情况下，在由第一单向离合器50从驱动体16向环齿轮34传递转动的驱动体转动传递路径(例如第一驱动体转动传递路径32a至第三驱动体转动传递路径32c)中，可得到两个不同的转动速度。

(F)在内装变速轮毂中，在轮毂壳转动传递路径32d上，设置把载架40的特定方向的转动传递给驱动体的第三单向离合器54、当轮毂壳14在特定方向转动时使第一单向离合器50成为连结解除状态的第一单向离合器切换部51。在这种情况下，在轮毂壳转动传递路径32d中，由于在从载架40向驱动体16传递转动时遮断来自环齿轮34的转动，所以驱动体16不会锁定。

(G)在内装变速轮毂10中，第一单向离合器50具有：可自由摆动成立起姿势及伏卧姿势地安装在驱动体16外周面的第一离合器爪55，在环齿轮34的内周面可与第一离合器爪55的前端接触的第一棘齿56，把第一离合器爪55向立起姿势方向施力的第一弹簧部件57；第一单向离合器切换部51具有离合器爪切换部47和移动机构48，该离合器爪切换部47在转动方向可在第一位置和从第一位置离开的第二位置之间转动地安装在驱动体16的外周面，在第一位置可使第一离合器爪55立起，在第二位置使第一离合器爪55成为伏卧姿势，该移动机构48通过载架40的特定方向的转动使离合器爪切换部47从第一位置移动到第二位置。在这种情况下，当来自轮毂壳14的转动使载架40转动时，离合器爪切换部47可以使第一单向离合器50成为连结解除状态。

(H)在内装变速轮毂10中，切换机构20具有：移动部件63，对应移动部件63的移动、可把驱动体16和载架40切换成连结状态和连结解除状态的第一离合器机构64，对应移动部件63的移动、可切换第二太阳齿轮44的行进方向的转动成为能够转动状态和不能转动状态的第二离合器机构66，对应移动部件63的移动、可对第一离合器机构64及第二离合器机构66切换动作的操作机构70。在这种情况下，当由第一离合器机构64连结载架40和驱动体16时，驱动体16的转动直接传递给载架40而到达轮毂壳14。另外，当将第一离合器机构64设成连结解除状态时，驱动体16的转动经由环齿轮34传递，在第二离合器机构66为不能转动状态时，以由第二太阳齿轮44和第二行星齿轮38的啮合形成的减速比减速，该转动传递到轮毂壳14。另外，在第二离合器机构66为能够转动状态时，以由第一太阳齿轮42和第一行星齿轮36的啮合形成的减速比减速。在此，因为是直接连结的第一驱动体转动传递路径32a频繁使用的高速的变速档，所以内装变速轮毂的耐久性得到提高。

<其他的实施方式>

以上对本发明的一个实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式，在不脱离发明的构思的范围内可进行各种变更。

(a)在上述实施方式中，以缆索卡合体88和第一操作筒及第二操作筒绕轮毂轴转动的类型的内装变速轮毂为例说明了本发明，但本发明并不限定于此。例如，对于具有双臂柄和由双臂柄在轮毂轴向移动的推杆的内装变速轮毂也能够适用本发明。

(b)在上述实施方式中，由第二离合器机构66把第二太阳齿轮44切换为能够动作状态和不能动作状态，但也可以构成为利用第二离合器机构切换第一太阳齿轮。

(c)在上述实施方式中，以三档变速的内装变速轮毂10为例说明了本发明，但内装变速轮毂的变速档数不限定于上述实施方式。

(d)在上述实施方式中，以用手动的变速操作部进行操作的内装变速轮毂10为例说明了本发明，但对于由具有电开关等的电动变速操作部操作、由马达等致动器驱动的电动内装变速轮毂也能够适用本发明。

(d)在上述实施方式中，在轮毂壳转动传递路径32d中，为了使轮毂壳14的转动方向和驱动体16的转动方向一致，设置了第一单向离合器50，但也可在驱动体的内周面形成环齿轮。在这种情况下，不需要第四单向离合器，同时使轮毂壳的转动成为相反方向且增速地传递给驱动体。

Claims (5)

1.一种自行车用内装变速轮毂，其特征在于，具备：

能够安装在所述自行车上的轮毂轴，

绕所述轮毂轴自由转动的轮毂壳，

在所述轮毂轴与所述轮毂壳之间自由转动地安装在两者上的驱动体，

经由设在所述轮毂壳与所述驱动体之间的行星齿轮机构将所述驱动体的特定方向的转动传递到所述轮毂壳的多个驱动体转动传递路径，

切换成所述多个驱动体转动传递路径中的任何一个的切换机构，

将所述轮毂壳的所述特定方向的转动传递到所述驱动体的轮毂壳转动传递路径；

所述行星齿轮机构的所述驱动体转动传递路径的输出端能够一体转动地与所述轮毂壳连结；

所述行星齿轮机构的驱动体转动传递路径的输出端是所述行星齿轮机构的载架，所述载架能够一体转动地与所述轮毂壳连结；

所述行星齿轮机构具有：

配置在所述驱动体的外周侧的环齿轮，

能够相对所述轮毂轴转动的第一太阳齿轮，

能够相对所述轮毂轴转动、齿数比所述第一太阳齿轮多的第二太阳齿轮，

与所述环齿轮和所述第一太阳齿轮啮合的至少一个第一行星齿轮，

能够与所述第一行星齿轮一体转动、与所述第二太阳齿轮啮合的至少一个第二行星齿轮，

能够一体转动地与所述轮毂壳连结、自由转动地支承所述第一行星齿轮及第二行星齿轮且绕所述轮毂轴自由转动的所述载架。

2.如权利要求1所述的自行车用内装变速轮毂，其特征在于，在所述驱动体转动传递路径上设有：

仅将所述驱动体的所述特定方向的转动传递到所述环齿轮的第一单向离合器，

使所述第一太阳齿轮仅在所述特定方向的相反方向不能转动的第二单向离合器。

3.如权利要求2所述的自行车用内装变速轮毂，其特征在于，在所述轮毂壳转动传递路径上设有：

将所述载架的所述特定方向的转动传递到所述驱动体的第三单向离合器，

当所述轮毂壳在所述特定方向转动时使所述第一单向离合器成为连结解除状态的第一单向离合器切换部。

4.如权利要求3所述的自行车用内装变速轮毂，其特征在于，所述第一单向离合器具有：

能够自由摆动成为立起姿势及伏卧姿势地安装在所述驱动体的外周面上的离合器爪，

在所述环齿轮的内周面能够与所述离合器爪的前端接触的棘齿，

向所述立起姿势方向对所述离合器爪施力的施力部件；

所述第一单向离合器切换部具有：

离合器爪切换部，所述离合器爪切换部安装在所述驱动体的外周面上，能够在转动方向在第一位置和从所述第一位置离开的第二位置之间转动，在所述第一位置能够使所述离合器爪立起，而在所述第二位置使所述离合器爪成为伏卧姿势，

移动机构，所述移动机构通过所述载架的所述特定方向的转动使所述离合器爪切换部从所述第一位置移动到所述第二位置。

5.如权利要求2至4中任一项所述的自行车用内装变速轮毂，其特征在于，所述切换机构具有：

移动部件，

能够对应于所述移动部件的移动将所述驱动体和所述载架切换成连结状态和连结解除状态的第一离合器机构，

能够对应于所述移动部件的移动将所述第二太阳齿轮的特定方向的转动切换成能够转动状态和不能转动状态的第二离合器机构，

能够对应于所述移动部件的移动使所述第一离合器机构及所述第二离合器机构进行切换动作的动作机构。

Images