CN103158830A - 自行车发电机和/或换档装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自行车发电机或换档装置，其具有基部构件、转动接收构件和发电装置。基部构件被构造为直接或间接地安装在仅仅轮毂轴上。转动接收构件可转动地安装在基部构件上并且被自行车的转动部分转动。发电装置连接至转动接收构件，以响应于转动接收构件的转动而产生电能。在换档装置的情况下，换档单元设置为包括电动马达和输出构件，该输出构件接合自行车轮毂变速器的一部分。

Description

自行车发电机和/或换档装置

技术领域

本发明总体涉及一种自行车发电机和/或换档装置。更特别地，本发明涉及一种包括用于产生电动力的发电装置（dynamo）的自行车发电机和/或换档装置。

背景技术

最近，自行车已经装备有各种电子元件，以使得骑行更加容易并使得骑车人更加愉悦。一些自行车装备有电子控制换档系统。这些电子控制换档系统可根据期望基于自行车骑行情况而自动操作，或者可由骑车人手动操作。这样的电子控制换档系统需要来自动力源的电来进行操作。一些自行车设有电池作为电子元件的动力源。一些自行车设有轮毂发电机作为电子元件的动力源。无论如何，对于装备有各种电子元件的自行车而言，需要电动力源。

发明内容

在本公开中提出的一个方面是提供一种产生用于操作一个或多个自行车电子元件的电能的自行车发电机或者自行车换档装置。

鉴于已知技术的状态，自行车发电机或自行车轮毂变速器换档装置设置为包括基部构件、转动接收构件和发电装置。基部构件构造为直接或间接地安装在仅仅轮毂轴上。转动接收构件可转动地安装在基部构件上，并且构造为被自行车的转动部分转动。发电装置支撑在基部构件上，并且操作地连接至转动接收构件。发电装置响应于转动接收构件的转动而产生电能。

在自行车轮毂变速器换档装置的情况下，换档单元进一步设置为包括电动马达和输出构件，该输出构件接合自行车轮毂变速器的一部分。电存储单元电连接至电动马达，以从电存储单元供给电能。

根据结合所附的附图而公开的优选实施例的下面详细说明，本发明所公开的自行车发电机或自行车轮毂变速器换档装置的这些和其他的目的、特征、方面和优点对于本领域技术人员来说将变得显而易见。

附图说明

现在参照所附的附图，这些附图形成本原始公开的一部分：

图1是根据一个示例性实施例的装备有内部轮毂变速器（例如内部齿轮毂）和自行车发电机的自行车的后部部分的局部侧视图，该自行车发电机呈自行车轮毂变速器换档装置的形式，其产生用于操作自行车的一个或多个电子元件的电能；

图2是图1中所示的自行车的车把区域的透视图，其中控制单元和多个操作或输入装置安装到直型车把上；

图3是示出了自行车部件控制装置的整个构造的示意性框图；

图4是从内部齿轮毂的链侧看去的内部齿轮毂和自行车发电机的分解透视图，并且示出了自行车发电机将要被安装到内部齿轮毂的轮毂轴；

图5是从内部齿轮毂的非链侧看去的内部齿轮毂和自行车发电机的分解透视图，并且示出了自行车发电机将要被安装到内部齿轮毂的轮毂轴；

图6是从自行车发电机的外部侧（outbound side）看去的自行车发电机的透视图；

图7是从自行车发电机的外部侧看去的自行车发电机的透视图，但基部构件的轮毂安装部被移除以显示出所选定的内部部分；

图8是从自行车发电机的外部侧看去的自行车发电机的透视图，但是基部构件的外部罩被移除以示出了所选择的内部部分；

图9是从自行车发电机的内部侧（inbound side）看去的自行车发电机的透视图。

图10是从自行车发电机的内部侧看去的自行车发电机的透视图，但是基部构件的内部罩被移除以显示出所选定的内部部分；

图11是从自行车发电机的外部侧看去的根据第二实施例的自行车发电机的透视图；

图12是从自行车发电机的内部侧看去的图11的自行车发电机的透视图，并且示出了其与后驱动链轮相接合；

图13是从自行车发电机的内部侧看去的图11和12的自行车发电机的透视图，但是后驱动链轮被移除；

图14是从自行车发电机的内部侧看去的图11到13的自行车发电机的透视图，但是基部构件的内部罩被移除以显示出所选定的内部部分；以及

图15是从自行车发电机的内部侧看去的根据第三实施例的自行车发电机的透视图。

具体实施方式

现在参照附图解释所选定的具体实施例。根据本公开，对于本领域技术人员而言显而易见的是，提供实施例的下列描述仅仅用于进行说明，而不是为了限制所附的权利要求及其等同方案所限定的发明。

首先参照图1，根据一个图示的实施例，自行车10的一部分被图示为装备有内部齿轮毂12和自行车发电机14。如下所解释的，自行车发电机14附接到具有变速器的自行车后轮毂，并且产生用于自行车10的至少一个电子元件的电能。如果自行车发电机14包括用于使内部齿轮毂12换档的部分（如在所图示的第一实施例中），则自行车发电机14还构成自行车轮毂变速器换档装置。

在所图示的第一实施例中，内部齿轮毂12是电操作装置，其中自行车发电机14（自行车轮毂变速器换档装置）使内部齿轮毂12换档。内部齿轮毂12通过一对螺母17而安装在自行车10的自行车车架16的后部部分上。内部齿轮毂12还形成了自行车10的后轮18的一部分。内部齿轮毂12还形成了自行车10的驱动系20的一部分。典型地，除了内部齿轮毂12之外，驱动系20还包括前齿盘（crankset）22和链24。链24是传统的自行车链，其接合前齿盘22的联接环（link ring）26和内部齿轮毂12的后驱动链轮28。后驱动链轮28构成内部齿轮毂12的驱动构件的一个实例。

如在图2中看到的，自行车10还包括安装到自行车10的车把32上的计算机单元30。计算机单元30优选地是测量、计算和显示各种骑行参数（诸如自行车速度、行进距离、踏蹬速度、踏蹬节奏等）的自行车计算机。计算机单元30包括微型计算机，该微型计算机带有具有一个或多个CPU的控制回路、存储单元、计算单元等。微型计算机还包括软件，该软件根据由输入装置34和其他输入装置（未示出）所输出的输入信号而输出预定参数。

如在图2中看到的，计算机单元30操作地连接至输入装置34以用于使内部齿轮毂12换档，该输入装置构成远程输入装置34。输入装置34优选地安装在自行车10的车把32上，但是可根据需要和/或期望而安装在其他地方。输入装置34构成呈多个开关形式的手动操作输入构件的一个实例。输入装置34选择性地将输入信号输出到自行车发电机14，以改变内部齿轮毂12的换档设置。计算机单元30对于内部齿轮毂12的操作而言不是必需的。再者，在此所使用的术语“信号”并不限制为电信号，而是包括其他类型的信号，诸如指令。

如在图2中看到，计算机单元30设置有可连接至自行车发电机14的线束36和连接至输入装置34的电线38。因而，从输入装置34输出的输入信号可根据需要和/或期望通过计算机单元30传送到内部齿轮毂12。然而，输入装置34可构造为根据需要和/或期望将信号直接传送到自行车发电机14。输入装置34可通过电线或通过无线通信而连接至自行车发电机14。当输入装置34通过无线通信连接至自行车发电机14时，线束36和电线38不是必须的。

如在图3中看到的，输入装置34可直接与内部齿轮毂12无线通信以及直接与计算机单元30无线通信。在这种情况下，计算机单元30并不与自行车发电机14通信。当输入装置34直接与内部齿轮毂12无线通信时，输入装置34优选地设置有一个或多个开关40和用于无线输出换档信号（例如，调高速档信号和调低速档信号）以改变内部齿轮毂12的速度级别的发射器42。如在图2中看到的，输入装置34设置有三个开关40（即调高速档开关40a、模式开关40b和调低速档开关40c）。此外，模式开关用于在手动换档模式和自动换档模式之间转换。

优选地，输入装置34还包括用作用于开关40和发射器42的电源的电池和动力源44。电池44例如可以是可更换或可再次充电的镍氢电池或锂离子电池。

现在参照图4和5，内部齿轮毂12构成自行车轮毂，其主要包括轮毂轴50、轮毂壳52和自行车轮毂变速器54。螺母17旋拧在轮毂轴50的自由端上，从而以传统方式将内部齿轮毂12固定至自行车10的车架。轮毂壳52绕着轮毂轴50转动，其中轮毂变速器54操作地布置在轮毂壳52与轮毂轴50之间。轮毂轴50限定了内部齿轮毂12的轮毂壳52的轴或转动轴线。轮毂变速器54可以是任意类型的齿轮比改变装置，诸如行星齿轮变速器或者无级变速器（CVT）。例如，轮毂变速器54可以是行星齿轮变速器，诸如由Shimano Inc.以商标名

销售的那些行星齿轮变速器。由于轮毂变速器54可以是任意类型的齿轮比改变装置，在此将不论述轮毂变速器54的细节。无论如何，轮毂变速器54具有用于改变轮毂变速器54的齿轮比的控制部分54a。在所图示的实施例中，控制部分54a转动地安装到轮毂轴50。轮毂变速器54通过转动控制部分54a而在不同齿轮比之间切换。轮毂变速器54的所选定的齿轮比并不取决于控制部分54a相对于轮毂轴50的转动位置。

后驱动链轮28可转动地安装在轮毂轴50上。后驱动链轮28经由轮毂变速器54而操作地连接至轮毂壳52。因而，后驱动链轮28将驱动力从链24施加到轮毂变速器54，该轮毂变速器位于轮毂壳52内，用于以公知的方式通过多个动力传输路径而将驱动力从链24传送到轮毂壳52。由于轮毂变速器具有已知结构，为了简洁起见，将省略对轮毂变速器54的详细描述。如果需要和/或期望的话，传统的轮毂制动器（未示出）也可以与内部齿轮毂12一起使用。这种传统的轮毂制动器的一个实例由Shimano Inc.以商标名

销售。再者，典型地，轮毂变速器54设置有单向离合器（未示出），以使得在惯性滑行（coasting）期间后驱动链轮28可停止转动而轮毂壳52在向前转动方向上继续转动。

自行车发电机14仅通过使用螺母55而固定在轮毂轴50上。螺母55构成锁定构件的一个实施例，该锁定构件用于在横向方向上将自行车发电机14可分离地固定在轮毂轴50上。当然，可使用其他类型的锁定构件。例如，C形保持夹可安装在轮毂轴50的凹槽中，以在横向方向上将自行车发电机14可分离地固定在轮毂轴50上。

自行车发电机14接收来自内部齿轮毂12的转动输入，以产生电能。可以很多不同方式实现来自内部齿轮毂12的转动输入。在所图示的第一实施例中，如在图4中看到的，内部齿轮毂12包括转动部分56，该转动部分是轮毂变速器54的一部分。在所图示的第一实施例中，转动部分56可转动地安装在轮毂轴50上。转动部分56的构造和位置将取决于轮毂变速器54的特定结构。无论如何，优选地，如在此所图示的，转动部分56是相对于内部齿轮毂12的轮毂壳52可转动并且响应于后驱动链轮28的转动而转动的部分。

转动部分56可直接或间接地连接至后驱动链轮28，以使得后驱动链轮28和转动部分56一起转动。在所图示的实施例的情况下，转动部分56具有多个（例如三个）凹口56a，所述凹口接收后驱动链轮28的凸出部28a，以使得它们一起转动。如下所论述的，这些凹口56a还被自行车发电机14接合以产生电能。

再者，在所图示的实施例的情况下，轮毂变速器54设置有单向离合器（未示出），该单向离合器位于轮毂壳52内部、在后驱动链轮28与轮毂壳52之间的传动路径中。该单向离合器允许后驱动链轮28和转动部分56相对于轮毂壳52转动。因此，轮毂壳52构成从动构件，而转动部分56构成驱动构件。后驱动链轮28可构成驱动构件的一部分。

再次参照图3，现在将更详细地论述自行车发电机14。内部齿轮毂12构成被自行车发电机14操作的内部轮毂单元的一个实例。自行车发电机14包括转动接收构件60、发电装置62、电存储单元64和动力限制回路（power limit circuit）66。在自行车发电机14构造为自行车轮毂变速器换档装置的情况下，进一步设置换档单元68，该换档单元包括马达控制器70、电动马达72、电位计74和齿轮减速单元76。优选地，如在图3中看到的，该自行车发电机14进一步包括换档通信单元80，该换档通信单元电连接至马达控制器70，以将控制信号输入到马达控制器70。

如在图6到9中看到的，自行车发电机14包括基部构件82，该基部构件支撑并容纳转动接收构件60、发电装置62、电存储单元64、动力限制电路66，换档单元68和换档通信单元80。换档单元68包括马达控制器70、电动马达72、电位计74和齿轮减速器76。基部构件82包括外部罩84，内部罩86和安装板88。外部罩84和内部罩86固定连接至安装板88，形成用于转动接收构件60、发电装置62、电存储单元64、动力限制电路66、换档单元68和换档通信单元80的壳体。基部构件82进一步包括轮毂安装部90，该轮毂安装部固定到外部罩84。轮毂安装部90构造为固定地且不可转动地附接到轮毂轴50。例如，在第一实施例中，轮毂安装部90具有多个凹口90a，该多个凹口接合不可转动部分50a的一对凸起，该不可转动部分不可转动地固定到轮毂轴50（参见图4）。

基部构件82构造为安装在仅仅轮毂轴50上。优选地，基部构件82通过螺母55而不可转动地固定在轮毂轴50上，以使得轮毂安装部90的凹口90a接合轮毂轴50的不可转动部分50a的凸起。虽然不可转动部分50a在所图示的第一实施例中相对于轮毂轴50是独立的部件，但不可转动部分50a可以是轮毂轴50本身的一部分。在任一种情况下，从沿着轮毂轴50的横向方向看去，轮毂安装部90完全位于轮毂壳52的外直径内。基部构件82完全支撑在轮毂轴50上。基部构件82不由自行车10的车架支撑。而且，基部构件82没有直接附接到自行车10的车架，以防止基部构件82在轮毂轴50上转动。因而，内部齿轮毂12和自行车发电机14可作为整体单元与自行车10的车架分离。

基本上，转动接收构件60构造成被内部齿轮毂12的转动部分56转动。发电装置62操作地连接至转动接收构件60，用于响应于转动接收构件被内部齿轮轴12转动而产生电能（如下所述）。电存储单元64电连接至发电装置62，以存储由发电装置62产生的电能。电存储单元64包括电容器和电池中的至少一种，以用于存储由发电装置62产生的电能。再者，在该图示的实施例中，动力限制电路66被设置用于将发电装置62产生的交流电（AC）转换为直流电（DC）。优选的，动力限制电路66包括整流装置66a，该整流装置将来自发电装置62的电流进行整流，用于将由发电装置62产生的交流电（AC）转化为直流电（DC）。

如在图10中看到的，转动接收构件60可转动地安装在基部构件82上，并且构造为被自行车轮毂12的转动部分56转动。发电装置62支撑在基部构件82上，并且操作地连接至转动接收构件60。转动接收构件60构造并且布置为操作地连接至转动部分56，该转动部分相对于自行车轮毂12的轮毂壳52而可转动地布置。

发电装置62响应于转动接收构件60被自行车轮毂12的转动部分56操作地转动而产生电能。发电装置62电连接至电存储单元64，用于将由发电装置62产生的电能供给到电存储单元64。发电装置62还将电能直接地或经由电存储单元64间接地提供给换档单元68的电操作部分（例如，马达控制器70、电动马达72和电位计74）。

如在图8中看到的，发电装置62主要包括定子62a和转子62b。转子62a具有一个或一些永久磁铁，所述永久磁铁具有用于产生恒定的磁场的多个磁极以及覆盖该永久磁铁的磁轭。定子62a具有多个电枢绕组，以用于随着电枢绕组穿过转子62b上的永久磁铁的磁场而产生电流。因而，转子62b和定子62a形成了发电机，该发电机使用电磁原理而将机械能（转动接收构件60的转动）转化成电能（交流电）。在所图示的实施例中，该定子62a是静止的卷轴状构件，而转子62b是转动环，该转动环使定子62a布置在其中。

特别地，如在图10中看到的，转动接收构件60包括第一齿轮60a和第二齿轮60b。第二齿轮60b包括接合转动部分56的凹口56a的三个凸出部61。因此，第二齿轮60b是转动接收构件60的输入齿轮，其在链24转动后驱动链轮28时而被转动。定子62a具有可转动地支撑转子62b的轴62c。第二齿轮60b由基部构件80可转动地支撑。第一齿轮60a的齿和第二齿轮60b的齿相互接合。第一齿轮60a由轴62c可转动地支撑。转子62b固定到第一齿轮60a，以使得转子62b和第一齿轮60a作为一个单元一起转动。第一齿轮60a连接至连接构件，该连接构件连接至转子62b的磁轭（未示出）。转子62a被不可转动地安装，以使得转子62b在定子62a的外侧转动，从而响应于转动接收构件60被自行车链24转动而产生电能。当然，转子和定子可以与所示的布置相反，以使得定子是静止环，而转子是位于定子内部的卷轴。换句话说，转子可在定子内部转动。

电存储单元64电连接至发电装置62，以存储由发电装置62产生的电能。当自行车发动机14通过线束36连接至计算机单元30以及通过电线38连接至输入装置34（图2）时，电存储单元64可将电能供给到计算机单元30和输入装置34。如在图8中看到的，电存储单元64（例如，一个或多个电池、蓄能器或电容器，如所示出的）例如是镍氢电池或者锂离子电池。电存储单元64构成电能存储装置或电能存储元件，该电能存储装置或电能存储元件用作用于自行车发电机14和自行车的其他电子元件的电源。

如在图3中看到的，马达控制器70、电动马达72、电位计74电连接至电存储单元64，以使得马达控制器70、电动马达72、电位计74从电存储单元64接收电能。电动马达72电连接至马达控制器70，以响应于来自马达控制器70的信号而操作。换档单元68的齿轮减速单元76包括：输入构件或齿轮76a，该输入构件或齿轮76a连接至电动马达72的输出轴72a；和输出构件或齿轮76b，该输出构件或齿轮76b构造为接合内部齿轮毂12的轮毂变速器54的控制部分54a。电动马达72和齿轮减速单元76构成自行车发电机14的电动马达单元91，其构造用于改变轮毂变速器54。电动马达单元91可以是远离基部构件82定位的单独部分。然而，在所图示的实施例的情况下，电动马达单元91直接支撑在基部构件82上。

电动马达72例如是直流马达或者三相无刷直流马达，其中输出轴72a连接至齿轮减速单元76。根据需要和/或期望，电动马达72直接或间接地从发电装置62接收电能。在所图示的实施例的情况下，电动马达72经由马达控制器70和电存储单元64而间接地从发电装置62接收电能。如果交流马达用于电动马达72，则电动马达72将典型地设置有转换器，该转换器将从电存储单元64供给的直流电转换成交流电，以用于为电动马达72提供动力。由于电动马达具有已知结构，为了简洁起见，将省略对电动马达72的详细描述。

电位计74优选地连接至齿轮减速单元76的运动部分。电位计74提供用于指示齿轮减速单元76的运动部分的当前位置的信号，以使得电动马达72可被操作从而基于来自开关40的开关信号而将内部齿轮毂12调高速档和调低速档。由于电位计具有已知结构，为了简洁起见，将省略对电位计74的详细描述。可替代地，代替使用电位计74，磁铁和霍尔效应传感器或装置可用于检测齿轮级（gear stage）的当前位置。

如在图3中看到的，马达控制器70电连接至电存储单元64，以接收存储在电存储单元64中的电能。电动马达2还操作地连接至马达控制器70，以响应于来自马达控制器70的控制信号而操作。具体地，马达控制器70通过基于来自电位计74的信号而控制存储在电存储单元64的电能向电动马达72的供给从而操作电动马达72。马达控制器70包括微型计算机（例如中央处理器（CPU））和马达驱动器。在马达控制器70操作电动马达72时，马达控制器70检测电存储单元64的电压。

换档通信单元80优选地包括无线接收器80a，该无线接收器无线接收来自无线发射器42的无线换档信号。换档通信单元80可将速度状态的当前位置信息经由输入装置34而传送到计算机单元30，以使得计算机单元30可在其显示器上显示当前位置的信息。当然，根据需要和/或期望，换档通信单元80可使用一根或多根电线而电连接至开关40。例如，当自行车发电机14通过线束36连接至计算机单元30并且通过电线38连接至输入装置34时，换档通信单元80可经由线束36将速度状态的当前位置信息传送到计算机单元30。计算机单元30可在其显示器上显示当前位置信息。

优选地，如在图8中看到的，基部构件82具有一对印刷电路板92和94（以非常简化的形式示意性示出）。第一电路板92包括动力限制电路66、马达控制器70和电位计74。第二电路板94包括换档通信单元80和无线接收器80a，该无线接收器用于与输入装置34的发射器42进行无线通信（如在图3中看到的）。因而，当骑行人操作输入装置34的开关40之一（如在图3中看到的）时，无线接收器80a无线接收来自发射器42的换档信号。但是，换档通信单元80的接收器可以通过电线连接至输入装置34的发射器42（如在图2中看到的）。

基本上，自行车发电机14采用经由后驱动链轮28和转动接收构件60而使皮带轮构件（pulley member）62转动的链24来产生电能，并将电能存储在电存储单元64中（如下所述）。再者，基本上，换档通信单元80接收来自开关40的开关信号，以用于将控制信号输出到马达控制器70，用于控制电动马达72的操作。换句话说，换档通信单元80操作地连接至马达控制器70，以将马达操作信号从换档通信单元80传送到马达控制器70，以使得马达控制器70操作电动马达72从而使内部齿轮毂12换档。以这种方式，当处于手动换档模式时，骑车人可通过使用调高速档开关40a和调低速档开关40c而易于将内部齿轮毂12调高速档和调低速档。可替代地，骑车人可使用模式开关40b来选择自动换档模式。在自动换档模式中，马达控制器70可基于自行车速度、自行车加速（acceleration）、自行车减速（deceleration）和自行车倾斜中的至少一种而自动地控制电动马达72。使用传统的传感器（未示出）获得自行车速度、自行车加速、自行车减速和自行车倾斜，这些传统的传感器通过电线和/或无线地操作地连接至计算机单元30和/或换档通信单元80。

如果电存储单元64的电压低于由马达控制器70所确定的预定值，则马达控制器70并不操作电动马达72。马达控制器70优选地构造为包括睡眠模式，当换档通信单元80的无线接收器80a在预定时间内没有从开关40接收开关信号（调高速档信号或者调低速档信号）时，马达控制器70进入睡眠模式以便节能。当马达控制器70a在预定时间内没有探测到由发电装置62输出的速度信号时，马达控制器70也进入睡眠模式。换句话说，如果发电装置62的转子62a在预定时间内没有运动，则马达控制器70进入睡眠模式。在睡眠模式期间，马达控制器70关闭并且停止监测电位计74和/或停止与换档通信单元80的通信。一旦换档通信单元80的无线接收器80a从开关40接收开关信号（调高速档信号或者调低速档信号），开关信号就被输入到马达控制器70，从而马达控制器70可快速醒来。再者，一旦发电装置62的转子62b重新开始转动，来自发电装置62的速度信号就被输入到马达控制器70，从而马达控制器70在链24运动时快速醒来。

现在参照图11到14，图示了根据第二实施例的自行车发电机114。自行车发电机114在操作方面与自行车发电机14相同。但是，自行车发电机114的各部分的布置已经改变以便适应后驱动链轮128与自行车发电机114的连接，如下所述。自行车发电机114与如上所述的内部齿轮毂12一起使用。而且，与第一实施例的部分名称相同的第二实施例的这个部分具有与第一实施例的该部分相同的功能和操作。鉴于第一实施例和第二实施例之间的这些相似之处，在此将不详细论述第二实施例。

类似于第一实施例，自行车发电机114包括转动接收构件160、发电装置162和电存储单元164。在自行车发电机114构造为自行车轮毂变速器换档装置的情况下，如在图14中看到的，进一步设置有马达控制器170、电动马达172、电位计174和齿轮减速单元176。马达控制器170、电动马达172、电位计174和齿轮减速单元176构成换档单元。优选地，自行车发电机114还包括换档通信单元180，该换档通信单元电连接至马达控制器170，以将控制信号输入到马达控制器170。换档通信单元180优选包括无线接收器180a，该无线接收器从无线发射器142无线接收无线换档信号。自行车发电机114包括可转动地支撑转动接收构件160的基部构件182。基部构件182还支撑和容纳发电装置162、电存储器单元164、动力限制电路166、马达控制器170、电动马达172、电位计174、齿轮减速单元176和换档通信单元180。优选地，转动接收构件160由合成树脂制成。

如在图14中看到的，发电装置162主要包括定子162a和转子162b，它们形成发电机。转子162b和定子162a类似于第一实施例的转子62b和定子62a，因而将不对它们进行更详细的论述。在此，在第二实施例中，转动接收构件160呈齿轮或链轮的形式，该齿轮或链轮构造并且布置成操作地连接至后驱动链轮128。特别地，转动接收构件160的齿直接与后驱动链轮128啮合。定子162a使其轴162c可转动连接至转动接收构件160，而转子162b被固定到转动接收构件160，以使得转子162b和转动接收构件160作为一个单元响应于转动接收构件60被后驱动链轮128转动而一起转动。因此，后驱动链轮128构成自行车轮毂12的转动部分的一个实例。当然，如果需要和/或期望的话，其他齿轮或链轮可定位于转动接收构件160与后驱动链轮128之间。类似于所图示的第一实施例，转动部分156的三个凹口156a接收后驱动链轮128的凸出部128a，以使得它们一起转动。

现在参照图15，图示了根据第三实施例的自行车发电机214。自行车发电机214在操作方面与自行车发电机14相同。事实上，自行车发电机14和214之间仅有的差异是转动接收构件60的第一齿轮60a和第二齿轮60b已经用第一皮带轮260a和第二皮带轮260b以及驱动皮带260c替代以形成转动接收构件260。驱动皮带260优选地由合成树脂制造。虽然驱动皮带260c图示为具有平滑的接合表面，然而，如果期望的话，驱动皮带260可具有接合第一皮带轮260a和第二皮带轮260b的外圆周齿的接合齿。可替代地，如果期望的话，第一皮带轮260a和第二皮带轮260b可不具有那些外圆周齿。自行车发电机214的剩余部分与第一实施例的自行车发电机14的相同。鉴于第一实施例和第三实施例之间的这些相似之处，在此将不详细论述第三实施例。而且，与第一实施例相同的第三实施例的部分将给予相同的附图标记。

第一皮带轮260a附接到发电装置62。第一皮带轮260a由轴62c可转动地支撑，并且固定到转子62b。以这种方式，第一皮带轮260a和转子62b作为一个单元一起转动。第一皮带轮260a经由驱动皮带260c被第二皮带轮260b转动。转动接收构件260的第二皮带轮260b构造并且布置成以与如上所述的第二齿轮60b相同的方式操作地连接至自行车轮毂12的转动部分56。

上面的自行车轮毂发电机可用于没有变速器的普通后轮毂。在这种情况下，自行车轮毂发电机可仅仅包括转动接收构件60、发电装置62、电存储单元64和动力限制电路66。

在理解本发明的范围时，在此所使用的术语“包括”及其衍生词为开放性限定术语，其指定存在所提及的特征、元件、部件、组、整体和/或步骤，但是并不排除存在其他未提及的特征、元件、部件、组、整体和/或步骤。前述术语也适用于具有类似含义的词语，诸如术语“包含”、“具有”以及它们的衍生词。再者，术语“部分”、“部段”、“部”、“构件”或“元件”在以单数使用时，可具有单个部分或多个部分的双重含义。最后，在此所使用的程度术语，诸如“基本上”、“大约”以及“约”表示使得最终的结果没有显著变化的修正术语的合理偏差量。

虽然选择了所选定的实施例对自行车发电机进行说明，但是根据公开内容，对于本领域技术人员来说显而易见的是，在没有脱离所附权利要求所限定的本发明的范围的情况下，在此可进行各种变化和修改。例如，可根据需要和/或期望改变各部件的尺寸、形状、位置或者取向。显示为彼此直接连接或接触的部件可使得中间结构设置在它们之间。一个元件的功能可以由两个元件实现，反之亦然。一个实施例的结构和功能可以在另一个实施例中采用。对于全部优点来说，并不必须同时存在于一个特定实施例中。相对于现有技术独特的每个特征单独或与其他特征组合还可被认为是申请人对进一步发明的单独描述，包括由这样的一个或多个特征所体现的结构构思和/或功能构思。因而，根据本发明的实施例的前述描述仅仅用于进行说明，而并不用于限制所附权利要求及其等同方案所限定的发明。

Claims (31)

1.一种自行车发电机，包括：

基部构件，所述基部构件构造为直接或间接地安装在仅仅轮毂轴上；

转动接收构件，所述转动接收构件可转动地安装在基部构件上，并且构造为被自行车的转动部分转动；以及

发电装置，所述发电装置支撑在基部构件上，并且操作地连接至转动接收构件，以使得发电装置响应于转动接收构件的转动而产生电能。

2.根据权利要求1所述的自行车发电机，其中，

所述转动接收构件构造为连接至所述转动部分的驱动构件，所述驱动构件能转动地布置在轮毂轴上，并且相对于转动接收构件的从动构件而能转动地布置。

3.根据权利要求1所述的自行车发电机，其中，

从沿着轮毂轴的横向方向看去，已安装好的部分完全位于轮毂壳的外直径内。

4.根据权利要求1所述的自行车发电机，其中，

所述基部构件在横向方向上通过锁定构件能分离地固定在轮毂轴上。

5.根据权利要求1所述的自行车发电机，进一步包括：

电存储单元，所述电存储单元布置在基部构件上，并且电连接至发电装置，以存储由发电装置产生的电能。

6.根据权利要求5所述的自行车发电机，其中，

电存储单元包括电容器和电池中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的自行车发电机，进一步包括：

整流装置，所述整流装置支撑在基部构件上并且整流来自发电装置的电流。

8.根据权利要求1所述的自行车发电机，进一步包括：

电动马达单元，所述电动马达单元支撑在基部构件上并且电连接至发电装置，所述电动马达单元构造用于改变轮毂的变速器。

9.根据权利要求1所述的自行车发电机，进一步包括：

马达控制器，所述马达控制器支撑在基部构件并且电连接至发电装置。

10.根据权利要求5所述的自行车发电机，进一步包括：

马达控制器，所述马达控制器电连接至电存储单元，以使得马达控制器接收来自电存储单元的电能。

11.根据权利要求9所述的自行车发电机，进一步包括：

换档通信单元，所述换档通信单元支撑在基部构件上，并且电连接至马达控制器，以将控制信号输入到马达控制器。

12.根据权利要求11所述的自行车发电机，其中，

换档通信单元包括无线接收器，所述无线接收器无线接收换档信号。

13.根据权利要求9所述的自行车发电机，进一步包括：

电动马达，所述电动马达电连接至马达控制器，以响应于来自马达控制器的信号而操作。

14.根据权利要求13所述的自行车发电机，进一步包括：

换档单元，所述换档单元支撑在基部构件上，并且包括：所述电动马达；输入构件，所述输入构件连接至电动马达；以及输出构件，所述输出构件布置成接合轮毂的内部变速器的一部分。

15.根据权利要求1所述的自行车发电机，其中，

转动接收构件包括齿轮，所述齿轮构造并且布置成操作地连接至所述转动部分，所述转动部分是自行车的后链轮。

16.根据权利要求1所述的自行车发电机，其中，

转动接收构件包括：第一皮带轮，所述第一皮带轮附接至发电装置；第二皮带轮，所述第二皮带轮构造并且布置成操作地连接至自行车的转动部分；以及驱动皮带，所述驱动皮带使第一皮带轮和第二皮带轮相互连接。

17.一种自行车轮毂变速器换档装置，包括：

基部构件，所述基部构件具有轮毂安装部；

换档单元，所述换档单元支撑在基部构件上，并且包括电动马达和输出构件，所述输出构件布置成接合自行车轮毂变速器的一部分；

转动接收构件，所述转动接收构件能转动地安装在基部构件上，并且构造为被自行车的转动部分转动；

发电装置，所述发电装置支撑在基部构件上，并且操作地连接至转动接收构件，以使得发电装置响应于转动接收构件的转动而产生电能，并且将电能提供给换档单元。

18.根据权利要求17所述的自行车轮毂变速器换档装置，其中，

基部构件的轮毂安装部构造为直接或间接地安装在仅仅自行车的轮毂轴上。

19.根据权利要求18所述的自行车轮毂变速器换档装置，其中，

转动接收构件构造为连接至转动部分的驱动构件，所述驱动构件能转动地布置在轮毂轴上，并且相对于转动接收构件的从动构件能转动地布置。

20.根据权利要求18所述的自行车轮毂变速器换档装置，其中，

从沿着轮毂轴的横向方向上看，基部构件的已安装好的部分完全位于轮毂壳的外直径内。

21.根据权利要求18所述的自行车轮毂变速器换档装置，其中，

基部构件在横向方向上通过锁定构件能分离地固定在轮毂轴上。

22.根据权利要求17所述的自行车轮毂变速器换档装置，其中，

电存储单元布置在基部构件上，电存储单元电连接至发电装置以存储由发电装置产生的电能，并且电连接至电动马达以从电存储单元供给电能。

23.根据权利要求22所述的自行车轮毂变速器换档装置，其中，

电存储单元包括电容器和电池中的至少一种。

24.根据权利要求17所述的自行车轮毂变速器换档装置，进一步包括：

整流装置，所述整流装置支撑在基部构件上，并且整流来自发电装置的电流。

25.根据权利要求17所述的自行车轮毂变速器换档装置，进一步包括：

马达控制器，所述马达控制器支撑在基部构件上，并且电连接至发电装置。

26.根据权利要求25所述的自行车轮毂变速器换档装置，进一步包括：

换档通信单元，所述换档通信单元支撑在基部构件上，并且电连接至马达控制器，以将控制信号输入到马达控制器。

27.根据权利要求26所述的自行车轮毂变速器换档装置，其中，

换档通信单元包括无线接收器，所述无线接收器无线接收换档信号。

28.根据权利要求17所述的自行车轮毂变速器换档装置，其中，

转动接收构件构造并且布置成操作地连接至所述转动部分，所述转动部分相对于自行车轮毂的轮毂壳能够转动。

29.根据权利要求17所述的自行车轮毂变速器换档装置，其中，

转动接收构件包括齿轮，所述齿轮构造并且布置成操作地连接至所述转动部分，所述转动部分是自行车的后链轮。

30.根据权利要求17所述的自行车轮毂变速器换档装置，其中，

转动接收构件包括：第一皮带轮，所述第一皮带轮附接至发电装置；第二皮带轮，所述第二皮带轮构造并且布置成操作地连接至自行车的所述转动部分；以及驱动皮带，所述驱动皮带使第一皮带轮和第二皮带轮相互连接。

31.根据权利要求17所述的自行车轮毂变速器换档装置，其中，

马达控制器基于自行车速度、自行车加速、自行车减速和自行车倾斜中的至少一种来自动控制电动马达。

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