專利名稱：自行車用輪轂發(fā)電機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種輪轂發(fā)電機，特別是涉及一種在自行車的車輪中央部上設置的自行車用輪轂發(fā)電機。
背景技術：
一般地，設置于自行車車輪中央部的輪轂具有可自由裝卸且不可回轉(zhuǎn)地安裝在自行車的車叉(或車架)上的輪轂軸、可自由回轉(zhuǎn)地安裝在輪轂軸上的輪轂體、以及將輪轂體相對于輪轂軸可自由回轉(zhuǎn)地支承的軸承。此外，輪轂體在其兩端外周部上形成可固定車輪的輻條的一對輪轂凸緣。
在這種結(jié)構(gòu)的自行車用輪轂中，將用作照明等用途的電源的發(fā)電機構(gòu)組裝在輪轂體內(nèi)部的輪轂發(fā)電機早已公知。因此，在將發(fā)電機構(gòu)組裝到輪轂體內(nèi)部時，與和車輪的輪圈接觸類型的發(fā)電機相比，提高了發(fā)電效率并減少了車輪的回轉(zhuǎn)損耗。以往的輪轂發(fā)電機由于以照明的用途為主，發(fā)電機構(gòu)安裝在前輪的前輪轂上。如此安裝前輪轂時，與通常安裝在自行車前部的車燈的配線距離會變短，容易向車燈供給電源。
正如上述，在前輪轂的內(nèi)部組裝發(fā)電機構(gòu)的輪轂發(fā)電機最適于作為設置在車架前部的車燈的電源。但近來考慮到將輪轂發(fā)電機的電力向裝載于自行車上的車燈以外的其他的電氣安裝件供給。在這種情況下，因電氣安裝件的位置，距前輪轂的距離變長，沿自行車的車架配線的配線長度會變長。例如，變速裝置用的電氣安裝件等車燈以外的電氣安裝件很多設置于車架的中央部分等上。因此，在向車燈以外的電氣安裝件供給電力的場合，由前輪轂的發(fā)電機構(gòu)供給電力時配線的長度變長。配線長度加長的話，配線電阻加大，產(chǎn)生電壓下降，很難有效地將電力供給電氣安裝件。
并且，在自行車中，從車把到車架的中央部，配置有制動器或變速用的鋼絲繩。為此，從前輪轂經(jīng)過車架向電氣安裝件配線時，存在著配線與鋼絲繩交錯，很難進行配線的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，提供一種能夠向電氣安裝件有效地供給電力，并容易地進行向電氣安裝件配線的自行車用輪轂發(fā)電機。
發(fā)明1的自行車用輪轂發(fā)電機為設置在自行車的車輪中央部上的輪轂，具有輪轂軸、輪轂體、一對軸承、發(fā)電裝置、自由輪。輪轂軸裝在自行車的車架上。輪轂體在輪轂軸的軸方向上延伸，在外周面上在軸方向上隔開間隔地形成一對輪轂凸緣，并設置于輪轂軸的外周上。一對軸承用于相對于輪轂軸自由回轉(zhuǎn)地支承輪轂體。發(fā)電裝置設置于輪轂體與輪轂軸之間，通過兩者的相對回轉(zhuǎn)而發(fā)電。自由輪為從輪轂體的后方看設置于右側(cè)的第1側(cè)面上，在外周上不能回轉(zhuǎn)地安裝有多級齒輪，對于輪轂體僅能夠傳遞自行車前進方向的回轉(zhuǎn)。
在該輪轂發(fā)電機中，向設置于自由輪上的多級齒輪的任一個傳遞動力時，對于輪轂體僅傳遞前進方向的回轉(zhuǎn)，輪轂體相對于輪轂軸回轉(zhuǎn)。通過該回轉(zhuǎn)使發(fā)電裝置發(fā)電。在此，由于安裝有能夠安裝多級齒輪的自由輪的輪轂發(fā)電機被設置在后輪上，對于車燈以外的大多設置于距后輪的距離比距前輪短的場所中的變速裝置及其控制裝置等電氣安裝件以較短的距離進行電力的供給，能夠高效率地供給電力。此外，由于從后輪的輪轂配線的鋼絲的根數(shù)少，通過從后輪的輪轂向電氣安裝件進行配線，容易進行電氣安裝件的配線。
發(fā)明2的自行車用輪轂發(fā)電機為在發(fā)明1所述的輪轂中，還具有設置在與輪轂體的前述第1側(cè)面相反側(cè)的第2側(cè)面上，用于安裝制動輪轂體的制動裝置的制動裝置安裝部。在此場合，由于能夠在輪轂體上安裝不是對輪圈、而直接對輪轂直接制動的盤式制動或輥式制動器等輪轂制動器，可容易地對較高性能的自行車進行電裝化。
發(fā)明3的自行車用輪轂發(fā)電機為在發(fā)明2所述的輪轂中，在制動裝置安裝部上，安裝有作為制動裝置的盤式制動器的制動器盤。在此場合，能夠?qū)⒏咝阅艿谋P式制動裝置安裝在輪轂發(fā)電機上。
發(fā)明4的自行車用輪轂發(fā)電機為在發(fā)明2所述的輪轂中，在制動裝置安裝部上，安裝有作為制動裝置的輥式制動器的制動器鼓。在此場合，能夠?qū)⒏咝阅艿妮伿街苿友b置安裝在輪轂發(fā)電機上。
發(fā)明5的自行車用輪轂發(fā)電機為在發(fā)明1～4任一項所述的輪轂中，輪轂體具有在第1側(cè)面上有可裝配前述發(fā)電機構(gòu)的開口的筒狀殼本體，以及以覆蓋開口的狀態(tài)可自由裝卸地安裝在殼本體上的蓋部件，自由輪安裝在蓋部件上，在此場合，由于自由輪可對于蓋部件和殼本體裝卸，使發(fā)電裝置容易維護。
發(fā)明6的自行車用輪轂發(fā)電機為在發(fā)明5所述的輪轂中，前述殼本體具有以右螺紋狀態(tài)與輪轂軸同心地形成在開口上的第1內(nèi)螺紋部，蓋部件具有與第1內(nèi)螺紋部螺紋連接的第1外螺紋部，擰入固定于前述殼本體中，在此場合中，即使在走行時通過自由輪向蓋部件作用力距，由于由緊固方向與走行方向相同的右螺紋將蓋部件安裝在殼本體上，螺紋不容易松弛。
發(fā)明7的自行車用輪轂發(fā)電機為在發(fā)明2～4任一項所述的輪轂中，輪轂體具有與第1側(cè)面相反的第2側(cè)面上具備可裝配前述發(fā)電機構(gòu)的開口的筒狀殼本體，以及以覆蓋前述開口的狀態(tài)可自由裝卸地安裝在殼本體上的蓋部件，制動裝置安裝部設置在前述蓋部件上，在此場合中，由于蓋部件設置于與自由輪相反一側(cè)，能夠?qū)l(fā)電機構(gòu)靠近在蓋部件側(cè)地設置。因此，自由輪側(cè)的殼本體直徑可以較小，能夠減輕重量。
發(fā)明8的自行車用輪轂發(fā)電機為在發(fā)明7所述的輪轂中，殼本體具有以右螺紋狀態(tài)與輪轂軸同心地形成在前述開口上的第2內(nèi)螺紋部，蓋部件具有與前述第2內(nèi)螺紋部螺紋連接的第2外螺紋部。在此場合中，由于制動裝置裝卸部相對于蓋部件及殼本體自由裝卸，能夠通過將制動裝置安裝部取出而進行發(fā)電裝置的維修。此外，由于由右螺紋將蓋部件連結(jié)到殼本體上，在制動時殼本體回轉(zhuǎn)方向與螺紋方向相同，螺紋不容易松弛。
發(fā)明9的自行車用輪轂發(fā)電機為在發(fā)明7或8所述的輪轂中，殼本體具有形成于第1側(cè)面?zhèn)炔⑹占{發(fā)電裝置的第1筒部，以及由第1筒部縮徑形成的第2筒部。在此場合中，由于收納發(fā)電裝置以外的部分較細地形成，能夠在提高美觀的同時減輕重量。
發(fā)明10的自行車用輪轂發(fā)電機為在發(fā)明1～9任一項所述的輪轂中，發(fā)電裝置具有設置于輪轂體的內(nèi)周面上的永久磁鐵，設置在永久磁鐵的內(nèi)周側(cè)并固定在輪轂軸上的內(nèi)側(cè)固定組件。在此場合中，由于固定在輪轂軸上的內(nèi)側(cè)固定組件上連接有用于輸出電力的配線，容易進行輸出電力的配線。
發(fā)明11的自行車用輪轂發(fā)電機為在發(fā)明10所述的輪轂中，內(nèi)側(cè)固定組件具有設置在永久磁鐵的內(nèi)周側(cè)的環(huán)狀的線圈，和以包圍線圈周圍的狀態(tài)設置的軛鐵，其中該軛鐵具有由設置在線圈的軸方向一側(cè)的分別由多個板狀的層疊片構(gòu)成的多組第1層疊軛鐵，以及由設置在線圈的軸另一側(cè)的分別由多個板狀的層疊片構(gòu)成的多組第2層疊軛鐵；多個板狀層疊片分別具有從軸方向一側(cè)或另一側(cè)向相反側(cè)延伸、設置于永久磁鐵與線圈之間的軛鐵外周部，以及與軛鐵外周部電氣結(jié)合、設置于線圈內(nèi)周的軸方向一側(cè)或另一側(cè)的軛鐵內(nèi)周部；多組的第1及第2層疊軛鐵以各自的軛鐵內(nèi)周部在軸方向面對，同時軛鐵外周部在圓周方向交互定位的狀態(tài)設置。
在此場合中，永久磁鐵與軛鐵外周部對抗，通過它們的相對回轉(zhuǎn)在軛鐵內(nèi)周產(chǎn)生交變磁通。由此電流在線圈中流動而發(fā)電。具體為，在以第1層疊軛鐵的軛鐵外周部為N極、第2層疊軛鐵的軛鐵外周部為S極的狀態(tài)和以第1層疊軛鐵的軛鐵外周部為S極、第2層疊軛鐵的軛鐵外周部為N極的狀態(tài)之間交替接入，產(chǎn)生交變磁通。在發(fā)電時除交變磁通外，還生產(chǎn)渦電流。
該渦電流使發(fā)電效率降低，但由于在發(fā)電裝置中，由多個板狀層疊片構(gòu)成軛鐵，能夠抑制渦電流的發(fā)生。即，在這種發(fā)電裝置中，已知渦電流的發(fā)生與軛鐵的厚度(板厚)的平方成反比地減少，通過軛鐵由板狀層疊片構(gòu)成可使厚度減薄，能夠抑制渦電流的發(fā)生。此外，在此由于將軛鐵的圓周部在方向上對抗地設置，第1層疊軛鐵與第2層疊軛鐵分別通過軛鐵的內(nèi)周部磁性地直接連接，不需要用于連接兩層疊軛鐵的其他磁性體。并且，充分地加工出磁通通過兩層疊軛鐵之間的磁路截面積，能夠避免磁性飽和。因此，能夠大幅度地降低磁性電阻等損耗，提高輸出效率，能夠降低無負荷回轉(zhuǎn)力距。
附圖簡述

圖1為采用本發(fā)明一實施例的自行車的側(cè)視圖。
圖2為本發(fā)明第1實施例的輪轂發(fā)電機的半剖視圖。
圖3為前述輪轂發(fā)電機的側(cè)視圖。
圖4為線圈架的剖面?zhèn)纫晥D及正視圖。
圖5為圖4的部分放大圖。
圖6為線圈架及軛鐵的部分立體圖。
圖7為線圈架及軛鐵的正視圖。
圖8為層疊片的側(cè)視圖。
圖9為層疊片的正視圖。
圖10為內(nèi)側(cè)固定裝置的止轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖11為本發(fā)明第2實施例的與圖2相當?shù)囊晥D。
圖12為本發(fā)明第3實施例的與圖2相當?shù)囊晥D。
發(fā)明的實施例第1實施例在圖1中，采用了本發(fā)明第1實施例的自行車101具有包含前部的懸掛叉架98及后部的振動臂100的前后懸掛車架102，固定于懸掛叉架98上的把手104，由鏈條、腳蹬及撥鏈器等構(gòu)成的驅(qū)動部105，安裝在懸掛叉架98及振動臂100上、具有輻條99的前輪及后輪106、107，控制兩撥鏈器及前后的懸掛裝置的2個控制裝置108、109。在后輪107上設置有輪轂發(fā)電機1?？刂蒲b置108設置在車架102的中央下部的吊架部附近。控制裝置109具有顯示部，并裝在把手104上。來自輪轂發(fā)電機1的電力向控制裝置108、109及通過控制裝置108、109向撥鏈器及懸掛裝置供給。
在圖2中，本發(fā)明第1實施例的輪轂發(fā)電機1為設置在自行車后輪107上的后輪轂，輪轂軸5的兩端部通過公知的、具有凸輪桿51、螺母52及在兩端螺紋結(jié)合有桿及螺母51、52的連結(jié)軸53的快速釋放機構(gòu)50固定到車架102后部的振動臂100上，兩輪轂凸緣12a、12b上連接固定有輻條99。
圖2所示的輪轂發(fā)電機1與自行車的后輪107一同安裝在振動臂100的后端。該輪轂發(fā)電機1具有兩端固定在振動臂100后端部上的輪轂軸5，設置于輪轂軸5外周側(cè)的輪轂體6，用于將輪轂體6相對于輪轂軸5自由回轉(zhuǎn)地支承的一對軸承7、8，設置于輪轂體6與輪轂軸5之間、通過兩者相對回轉(zhuǎn)發(fā)電的發(fā)電機9，設置于輪轂體6的在圖2右側(cè)面的自由輪10，以及設置在輪轂體6的在圖2左側(cè)面上的制動器安裝部11。
輪轂軸5為例如鉻鉬鋼制成的筒狀部件，共兩端由快速釋放機構(gòu)50以能夠容易地裝卸的狀態(tài)固定在振動臂100的后端部上。輪轂軸5在內(nèi)部貫通有快速釋放機構(gòu)50的連結(jié)軸53，在外周面3處從左端依次形成外螺紋部5a～5c。外螺紋部5a為用于安裝軸承7的滾珠推壓件(后述)并且固定發(fā)電機構(gòu)9的內(nèi)側(cè)固定組件(后述)的部分。外螺紋部5b為固定內(nèi)側(cè)固定組件的部分。外螺紋部5c為用于安裝軸承8的滾珠推壓件(后述)的部分。在輪轂軸5的左端部上，不能回轉(zhuǎn)地安裝有用于輸出發(fā)電機電力的輸出端子36。此外，在輪轂軸5的外周面上，從發(fā)電機構(gòu)9安裝部分朝向圖2左端形成有用于通過輸出電力用的連接軟線35的軟線通過槽5d。在夾隔軟線通過槽5d地方式形成輪轂軸5的外螺紋部5a的外周面上，形成有相互平行的面加工部5e(圖10)。
輪轂體6為例如重量輕的鋁合金制成的部件，具有在圖2的右側(cè)面上有開口12f的筒狀殼本體12、以覆蓋殼本體12的開口12f的狀態(tài)自由裝卸地安裝在殼本體12上的蓋部件13。在殼本體12的外周面上形成在軸方向隔開間隔設置的一對輪轂凸緣12a、12b。殼本體12的開口12f具有能夠組裝發(fā)電機構(gòu)9的大小，在其中，形成用于安裝蓋部件13的內(nèi)螺紋部12g。
蓋部件13為與在外周上具有與殼本體12的內(nèi)螺紋部12g螺紋連接的外螺紋部13d的外筒部13a、隔開間隔地設置于外筒部13a的內(nèi)周側(cè)上的內(nèi)筒部13b、連接兩筒部13a、13b的連結(jié)部13c形成為一體的部件。在內(nèi)筒部13b的內(nèi)周面上，螺紋連接有用于連結(jié)自由輪10的連結(jié)螺栓44。
在殼本體12的在圖2左端面上設置有制動器安裝部11。在殼本體12的左端內(nèi)周面上，可裝卸地安裝有用于覆蓋與輪轂軸5的間隙的、例如合成樹脂制成的罩部件19a。
在一對輪轂凸緣12a、12b上，在周方向上隔開間隔地分別等間隔地形成有例如16個輻條固定孔12d，12e。幅條固定孔12d與幅條固定孔12e在節(jié)距上錯開一半節(jié)距地形成。
軸承7安裝于殼本體12與輪轂軸5之間。軸承7具有設置在殼本體12的左端內(nèi)周面上的滾珠座14a，螺紋連接在輪轂軸的外螺紋部5a上的滾珠推壓件14b，以及在滾珠推壓件14b與滾珠座14a之間與兩者分別接觸并轉(zhuǎn)動的滾珠14c。軸承8設置于自由輪10與輪轂軸5之間。軸承8具有設置于自由輪10上的滾珠座15a、螺紋連接在輪轂軸5的外螺紋部5c上的滾珠推壓件15b、在滾珠推壓件15b與滾珠座15a之間與兩者分別接觸并轉(zhuǎn)動的滾珠15c。在滾珠14c、15c的周圍填充有潤滑脂。
發(fā)電機構(gòu)9具有固定在殼本體12上的永久磁鐵16、固定在輪轂軸5上的內(nèi)側(cè)固定組件17。
永久磁鐵16固定在殼本體12的內(nèi)面上，由在圓周方向上等間隔分割的4個磁鐵體構(gòu)成。在該永久磁鐵16上，等間隔交互地將N極與S極充磁，以分別與后述的軛鐵外周部對抗。
內(nèi)側(cè)固定組件17具有環(huán)狀線圈20、以包圍線圈20的周圍的狀態(tài)設置的軛鐵21。并且，這些線圈20及軛鐵21以由一對螺母22a、22b夾持的狀態(tài)固定在輪轂軸5上，同時在軸方向上被定位在與永久磁鐵16相對面的位置關系上，其中，該一對螺母22a、22b在與形成于輪轂軸5的外周上的外螺紋部5a、5b螺紋連接。
線圈(繞組)20如圖4所示地卷繞在線圈架25上。線圈架25如圖4及作為圖4的部分放大圖的圖5所示(圖4、圖5均將軛鐵取出表示)，具有在外周上卷繞有線圈20的筒狀的主體部26、形成于主體部26的軸方向兩端部上的第1凸緣27及第2凸緣28。在第1及第2凸緣27、28中，在軸方向外側(cè)的側(cè)面上，形成大致放射狀延伸的多個槽27a、28a。這些槽27a、28a在外周側(cè)上以在軸方向看相互錯開的狀態(tài)即，以第2凸緣28的槽28a位于第1凸緣27相鄰的2個槽27a之間的狀態(tài)、或以在半徑方向的大致中間部、兩槽27a、28a在軸方向看部分重疊的狀態(tài)、或以在內(nèi)周側(cè)上、兩槽27a、28a的軸方向看幾乎全部重疊的狀態(tài)形成。并且，各槽27a、28a的外周側(cè)一部分切有缺口以成為缺口部27b、28b。此外，在各凸緣27、28的外周面上，在未形成槽27a、28a的部分，如圖5及作為圖5的部分立體圖的圖6所示，形成從軸方向的內(nèi)側(cè)到外側(cè)的既定長度的多個凹部27c、28c。此外，在圖6中，為了便于說明，將一部分軛鐵取出表示。
圖7中示出了安裝于線圈架25上的軛鐵21，在圖8及圖9中只將軛鐵21取出表示。該軛鐵21如圖6及圖7所示，具有以嵌入線圈架25的第1凸緣27的槽27a中的狀態(tài)安裝的多組第1層疊軛鐵30、和同樣嵌入線圈架25的第2凸緣28的槽28a中的狀態(tài)安裝的多組第2層疊軛鐵31。
各層疊軛鐵30、31如圖8及圖9所示，通過將多個板狀層疊片32層疊而成。各層疊片32由表面形成氧化膜的硅鋼板(更詳細地說為無方向性的硅鋼板)形成。各層疊片32的基本形狀相同，具有芯外周部32a、芯內(nèi)周部32b、連結(jié)部32c。芯外周部32a設置成從連結(jié)部32c的一方的端部沿輪轂軸5的軸方向(圖8中的O-O方向)延伸，為越向前端越細的形狀。此外，芯內(nèi)周部32b設置成從連結(jié)部32c的另一方端部同樣地沿軸方向延伸。并且，這種層疊片32如圖9所示，形成從軸方向上看，軛鐵外周部32a與軛鐵內(nèi)周部32b位于不同的放射線上的狀態(tài)。
此外，各層疊片32的厚度使用了0.25～1mm的層疊片，0.5mm的層疊片在成本上和性能上的利用價值較高。各層疊片32長度不同。即，各層疊軛鐵30、31由8枚層疊片32構(gòu)成，但在各層疊軛鐵30、31中，如圖9所示，最外側(cè)的一對層疊片321、328內(nèi)周側(cè)的長度最短，其內(nèi)側(cè)的一對層疊片322、327稍長、進而其內(nèi)側(cè)的一對層疊片323、326再稍長、最內(nèi)側(cè)的一對層疊片424、325最長地形成。通過這樣地設定長度，能夠得到在圓周方向上相鄰的層疊軛鐵的內(nèi)周部相互不接觸，同時磁路的截面積最廣的高效率的結(jié)構(gòu)。
再者，如圖6所示，在構(gòu)成各層疊軛鐵30、31的層疊片32中，位于圓周方向的兩外側(cè)的層疊片321、328形成芯外周部32a的長度與其他的層疊片相比大致短1/2左右。這是由于防止在圓周方向中相鄰的層疊片321、328相互接近，抑制兩者之間的磁通量泄漏的緣故。此外，各層疊軛鐵30、31比兩凸緣27、28向輪轂軸方向外方突出。
此外，由圖8可知，各層疊片32的芯外周部32a與連結(jié)部32c連接部分的外側(cè)(圖8中P部分)不是為圓弧形狀，而是形成銳角。因此，在該部分中與永久磁鐵16的距離變近，與以往的由薄板壓力機形成的軛鐵相比較能夠增加磁通量。
此外，以上的各層疊片32能夠在第1層疊軛鐵30及第2層疊軛鐵31中通用。
將這種層疊片32層疊，嵌入到形成于線圈架25的各凸緣27、28上的槽27a、28a中。此外，各層疊片32的軛鐵外周部32的前端部嵌入并保持于形成在線圈架25對面?zhèn)鹊耐咕?7、28上的凹部27c、28c中。
由于這樣的軛鐵21，如圖1所示，第1及第2層疊軛鐵30、31的軛鐵內(nèi)周部32b位于線圈20的內(nèi)周側(cè)，軛鐵外周部32a位于線圈20與永久磁鐵16之間。此外，由圖6及圖1可知，第1層疊軛鐵30與第2層疊軛鐵31的軛鐵內(nèi)周部32b相互直接地連接。因此，不需要用于與將第1層疊軛鐵30與第2層疊軛鐵31連接的由其他磁性材料構(gòu)成的部件，能夠?qū)⒆璧K抑制到得非常小。
此外，如圖1所示，在用于固定線圈20及軛鐵21的螺母22a、22b的在軛鐵21側(cè)，安裝有墊片23a、23b。其中，墊片23a如圖10所示，具有具備結(jié)合在輪轂軸5的面加工部5e上的相互平行的面的大致橢圓形的固定孔23c，以不能回轉(zhuǎn)地固定到輪轂軸5上。此外，在墊片23a上，固定于第1層疊軛鐵30的突出部分上的突起部23d通過沖壓加工朝向第1凸緣27突出地形成。再者，在墊片23a上，用于通過從線圈20導出的連接軟線35的窄縫23e在與固定孔23c的軟線通過槽5d面對的位置向直徑方向外方成切口地形成。
由此，由于墊片23a能夠阻止內(nèi)側(cè)固定組件17相對于輪轂軸5回轉(zhuǎn)，能夠?qū)木€圈20輸出的連接軟線35可靠地導引到軟線通過槽5d中。該連接軟線35通過軸承7的內(nèi)周向輪轂體6外部引出，與設置在輪轂軸5上的輸出端子36連結(jié)。
自由輪10如圖2所示，具有不能回轉(zhuǎn)地連接在輪轂體6的蓋部件13的內(nèi)周側(cè)側(cè)面上的基座部41、自由回轉(zhuǎn)地安裝在基座部41上的齒輪安裝部42、設置于基座部41與齒輪安裝部42之間的單向超越離合器43。
如前所述的基座部41，通過擰入內(nèi)筒部13b內(nèi)周面的筒狀連結(jié)螺栓44而與內(nèi)筒部13b相連結(jié)。連結(jié)螺栓44由頭部固定基座部41。此外，內(nèi)筒部13b與基座部41在連結(jié)螺栓44的外周側(cè)通過設置在兩者之間的連結(jié)部件45不能回轉(zhuǎn)地連結(jié)著。在連結(jié)部件45的外周面上形成鋸齒狀件，連結(jié)部件45被壓入形成于內(nèi)筒部13b上的鋸齒狀件中。該壓入的連結(jié)部件45的鋸齒狀件與形成在基座部41一端內(nèi)周面上的鋸齒狀件嚙合。由此，內(nèi)筒13b與基座部41不能回轉(zhuǎn)地牢固連結(jié)。
基座部41為筒狀的部件，在此擰入軸承8的滾珠座15a中。滾珠座15a兼作支承齒輪安裝部42的軸承的滾珠推壓件。
此外，在基座部41上，自由起伏地安裝有構(gòu)成單向超越離合器的爪部件43a。單向超越離合器43為一種僅將安裝于齒輪安裝部42上的多級齒輪55(即腳蹬)的前進方向的回轉(zhuǎn)向基座部41傳遞的同時，不將后輪107的前進方向的回轉(zhuǎn)向多級齒輪55傳遞的離合器。爪部件43a通過彈簧部件43b向立起方向施力。爪部件43a在齒輪安裝部件42向前進方向回轉(zhuǎn)時，與形成于齒輪安裝部42的內(nèi)周面上的棘輪齒43c嚙合，從齒輪安裝部42向基座部41傳遞回轉(zhuǎn)。
齒輪安裝部42為筒狀的部件，在外周上自由裝卸并不能回轉(zhuǎn)地安裝有多級齒輪55。在齒輪安裝部42的右端內(nèi)周面上，可裝卸地安裝有用于覆蓋與輪轂軸5的間隙的例如合成樹脂制成的罩部件19b。
制動器安裝部11由用于將盤形制動裝置55的制動器盤55a定心安裝的環(huán)狀突起部11a、在突起部11a的直徑方向外方以垂直于輪轂軸5設置而成的安裝面11b、由在回轉(zhuǎn)方向上隔開間隔地形成于安裝面11b上的螺栓56安裝制動器盤55a的6個螺紋孔11c構(gòu)成。
以下，對輪轂發(fā)電機1的動作進行說明。
登踏自行車的腳蹬時，通過鏈條將齒輪曲柄的回轉(zhuǎn)向多級齒輪55傳遞，使齒輪安裝部42回轉(zhuǎn)。該回轉(zhuǎn)通過單向超越離合器43向基座部41傳遞，使輪轂體6回轉(zhuǎn)，后輪107向前進方向回轉(zhuǎn)。在走行中停止腳蹬的蹬踏時，單向超越離合器43分離，即使后輪107向前進方向回轉(zhuǎn)，其回轉(zhuǎn)也不向齒輪安裝部42傳遞，齒輪曲柄不回轉(zhuǎn)。但輪轂軸5與輪轂體6相對回轉(zhuǎn)。
后輪107即輪轂體6相對于輪轂軸5回轉(zhuǎn)時，永久磁鐵16相對于固定在輪轂軸5上的內(nèi)側(cè)固定組件17回轉(zhuǎn)。因此，永久磁鐵在線圈20及軛鐵21的軛鐵外周部32a的外周側(cè)上回轉(zhuǎn)。
在此，第1層疊軛鐵30的軛鐵外周部32a與第2層疊軛鐵31的外周部32a在一方接受來自永久磁鐵16的N極的磁通供給時，另一方接受S極的磁通供給，一方接受來自永久磁鐵16的S極的磁通供給時，另一方接受N極的磁通供給。即通過永久磁鐵16在第1及第2層疊軛鐵30、31的軛鐵外周部32a的外周側(cè)上回轉(zhuǎn)，在以第1層疊軛鐵30為N極、第2層疊軛鐵31為S極的第1狀態(tài)及以第1層疊軛鐵30為S極、第2層疊軛鐵31為N極的第2狀態(tài)之間反復，在磁性地連結(jié)兩者30、31的兩層疊軛鐵30、31的軛鐵內(nèi)周部32b中產(chǎn)生交變磁通。由于在該線圈20的內(nèi)側(cè)產(chǎn)生的交變磁通，在線圈20中產(chǎn)生電流，以進行發(fā)電。
在該實施例的輪轂發(fā)電機1中，由于軛鐵21為將板狀的層疊片32層疊而成，與以往的通過薄板沖壓機成形的結(jié)構(gòu)的情況相比較，能夠抑制渦電流的發(fā)生。
此外，如本實施例那樣，在凸極結(jié)構(gòu)中，如果僅單純地將軛鐵部分置換為層疊結(jié)構(gòu)，為了連接對面的軛鐵，需要其他的磁性材料，因此會增加磁阻，降低效率。但是，在本實施例中，由于對軛鐵的形狀進行改進，相對的第1及第2層疊軛鐵的內(nèi)周側(cè)部分能夠相互直接地連接，不需要用于連接第1及第2層疊軛鐵的其他部件，同時能夠保證通過磁通所需要的充分的截面積。因而，能夠使磁阻非常小，可提高效率。
發(fā)出的電力通過輸出端子36向例如控制裝置108、109及前后的撥鏈器及懸掛裝置等電氣安裝件供給。在此，由于輪轂發(fā)電機設置于后輪107上，對于車燈以外的距后輪的距離較短的電氣安裝件以短距離進行電力的供給，能夠高效地供給電力。此外，由于從后輪107的輪轂配線的鋼絲纜的根數(shù)少，通過從后輪的輪轂向電氣安裝件進行配線，容易進行電氣安裝件的配線。
第2實施例在前述第1實施例中，例示了具有快速釋放機構(gòu)50的輪轂發(fā)電機，但如圖11所示，本發(fā)明也能適用于通常由螺母150、151安裝在車架202后部202a的輪轂發(fā)電機中。此外，在第2實施例中，制動器安裝部211與擰入方式固定蓋部件213的殼本體212為不同部件，壓入并固定于殼本體212上，并且定心于輥式制動器155的制動器鼓155a地安裝。
在圖11中，輪轂發(fā)電機201的輪轂軸205為在外周形成外螺紋部205a～205d的棒狀部件。輪轂軸205上固定發(fā)電機構(gòu)9的內(nèi)側(cè)固定組件17。外螺紋部205a與圖10右側(cè)的螺母150、防松螺母215d及滾珠推壓件215b螺紋連接。外螺紋部205b、205c與保持發(fā)電機構(gòu)9的內(nèi)側(cè)固定組件17的螺母222a、222b螺紋連接。外螺紋部205d與螺母150及防松螺母214及滾珠推壓件214b螺紋連接。此外，在輪轂軸205上從內(nèi)側(cè)固定組件17安裝部分朝向圖2的左端地形成有貫通輸出電力用的連接軟線235的軟線貫通孔205e。
安裝有自由輪10及永久磁鐵16的輪轂體206為大致與第1實施例相同的形狀，但在制動裝置部211的安裝結(jié)構(gòu)的構(gòu)成上與第1實施例不同。即，在殼本體212的圖10左端面上，在內(nèi)周面上形成用于防止制動器安裝部211回轉(zhuǎn)的形成鋸齒狀件的安裝凹部212h，同時在內(nèi)周面上形成壓入制動器安裝部211的壓入孔212i。
制動器安裝部211為具有大小兩級的外周部211a、211b的臺階筒狀部件。為了使制動器安裝部211兼作軸承207的滾珠座214a，具有作為軸承207的功能，將小直徑外周面211b無晃動地壓入固定在殼本體212中。此外，在大直徑外周面211a上形成與安裝凹部212h嚙合的鋸齒狀件211c，并在左端形成不能回轉(zhuǎn)地固定制動器鼓155a的鋸齒狀件212d。
連接軟線235從輪轂軸205的左端側(cè)外部以傾向法彎曲輸出。在輪轂軸205左端上安裝的螺母150上，形成向左端側(cè)突出的末端加寬的固定筒部150a。在該固定筒部150a上可360度回轉(zhuǎn)地安裝有用于保護連接軟線235的彎曲部分的合成樹脂保護罩240。由于由該保護罩240保護了連接軟線235，使在傾倒等情況下連接軟線235不易斷線。此外，由于保護罩240可自由回轉(zhuǎn)，在裝到自行車的車架上時，不限定連接軟線的輸出方向，能夠與各種車架相對應。
第3實施例在前述2個實施例中，在自由輪10安裝側(cè)上輪轂體6、206開口，但如圖12所示，也可在制動器安裝部311側(cè)將輪轂體306開口。
在圖12中，輪轂發(fā)電機301的輪轂軸305與輪轂軸5具有大致同樣的形狀。在輪轂軸305上，固定著發(fā)電機構(gòu)9的內(nèi)側(cè)固定組件17。
輪轂體306具有殼本體312、擰入固定在殼本體312的圖11左端面上的蓋部件313。殼本體312具有左輪轂殼體312a和右輪轂殼體312b，其中左輪轂殼體312a具有帶有輪轂凸緣312c的大小2段的外周面，右輪轂殼體312b具有輪轂凸緣312d。在左輪轂殼體312a的左端面上，形成裝配發(fā)電機構(gòu)9的多功能開口312g，在開口312g中，形成用于擰入固定蓋部件313的右螺紋的內(nèi)螺紋部312h。此外，在左輪轂殼體312a的左端側(cè)內(nèi)周面上固定有發(fā)電機構(gòu)9的永久磁鐵16。左輪轂殼體312a的永久磁鐵16安裝部分再向右側(cè)為了減輕重量被收縮直徑。在該收縮直徑的部分的右端上壓入右輪轂殼體312b并阻止其回轉(zhuǎn)。在右輪轂殼體312b的右端面上形成有凹部312e，該凹部312e在內(nèi)周面上形成有用于安裝自由輪10的鋸齒狀件。此外，在內(nèi)周面上，形成擰入連結(jié)螺栓44的內(nèi)螺紋部312f。該自由輪10的安裝構(gòu)造與前述實施例大致相同。
蓋部件313為大致筒狀的部件，在左端面上設置有制動器安裝部311。此外，在外周面上形成與內(nèi)螺紋部312h螺紋連接的右螺紋的外螺紋部313a。制動器安裝部311大致與制動器安裝部11具有同樣的結(jié)構(gòu)，是盤制動器的制動器盤能定心安裝的結(jié)構(gòu)。在蓋部件313上安裝有軸承307的滾珠座314a。
自由輪10由連結(jié)螺栓44連結(jié)在右輪轂殼體312b上。該安裝構(gòu)造與前述實施例相同。
在這樣的實施例中，在輪轂體306的右側(cè)設置開口312g，在其上安裝設置有制動器安裝部311的蓋部件313。由于該蓋部件由右螺紋擰入輪轂體306固定，在制動時也使輪轂體306向螺紋緊固方向回轉(zhuǎn)，螺紋不容易松動。
根據(jù)本發(fā)明，由于安裝有能夠安裝多級齒輪的自由輪的輪轂發(fā)電機被設置在后輪上，對于車燈以外的大多設置于距后輪的距離比距前輪短的場所中的變速裝置及其控制裝置等電氣安裝件，可以較短的距離進行電力的供給，能夠高效率地供給電力。此外，由于從后輪的輪轂配線的鋼絲纜的根數(shù)少，通過從后輪的輪轂向電氣安裝件進行配線，容易進行電氣安裝件的配線。
權(quán)利要求
1.一種自行車用輪轂發(fā)電機，設置在自行車的車輪中央部上，具有安裝于自行車車架上的輪轂軸；在所述輪轂軸的軸方向上延伸，在外周面上在軸方向上隔開間隔地形成一對輪轂凸緣，設置于所述輪轂軸的外周上的輪轂體；用于相對于所述輪轂軸自由回轉(zhuǎn)地支承所述輪轂體的一對軸承；設置于所述輪轂體與所述輪轂軸之間，通過兩者的相對回轉(zhuǎn)發(fā)電的發(fā)電裝置；從后方看設置于所述輪轂體的右側(cè)的第1側(cè)面上，可在外周上不能回轉(zhuǎn)地安裝有多級齒輪，對于所述輪轂體僅能傳遞所述自行車前進方向的回轉(zhuǎn)的自由輪。
2.按照權(quán)利要求1所述的自行車用輪轂發(fā)電機，其特征為，還具有設置在與所述輪轂體的所述第1側(cè)面相反側(cè)的第2側(cè)面上，用于安裝制動所述輪轂體的制動裝置的制動裝置安裝部。
3.按照權(quán)利要求2所述的自行車用輪轂發(fā)電機，其特征為，在所述制動裝置安裝部上，安裝有作為所述制動裝置的盤式制動器的制動器盤。
4.按照權(quán)利要求2所述的自行車用輪轂發(fā)電機，其特征為，在所述制動裝置安裝部上，安裝有作為所述制動裝置的輥式制動器的制動器鼓。
5.按照權(quán)利要求1～4任一項所述的自行車用輪轂發(fā)電機，其特征為，所述輪轂體具有在所述第1側(cè)面上有可裝配所述發(fā)電機構(gòu)的開口的筒狀殼本體，以及以覆蓋所述開口的狀態(tài)可自由裝卸地安裝在所述殼本體上的蓋部件，所述自由輪安裝在所述蓋部件上。
6.按照權(quán)利要求5所述的自行車用輪轂發(fā)電機，其特征為，所述殼本體具有以右螺紋狀態(tài)與所述輪轂軸同心地形成在所述開口上的第1內(nèi)螺紋部，所述蓋部件具有與所述第1內(nèi)螺紋部螺紋連接的第1外螺紋部，擰入并固定于所述殼本體中。
7.按照權(quán)利要求2～4任一項所述的自行車用輪轂發(fā)電機，其特征為，所述輪轂體具有在與所述第1側(cè)面相反的第2側(cè)面上具備可裝配所述發(fā)電機構(gòu)的開口的筒狀殼本體，以及以覆蓋所述開口的狀態(tài)可自由裝卸地安裝在所述殼本體上的蓋部件，所述制動裝置安裝部設置在所述蓋部件上。
8.按照權(quán)利要求7所述的自行車用輪轂發(fā)電機，其特征為，所述殼本體具有以右螺紋狀態(tài)與所述輪轂軸同心地形成在所述開口上的第2內(nèi)螺紋部，所述蓋部件具有與所述第2內(nèi)螺紋部螺紋連接的第2外螺紋部。
9.按照權(quán)利要求7或8所述的自行車用輪轂發(fā)電機，其特征為，所述殼本體具有形成于所述第1側(cè)面?zhèn)炔⑹占{所述發(fā)電裝置的第1筒部，以及由所述第1筒部縮徑形成的第2筒部。
10.按照權(quán)利要求1～9任一項所述的自行車用輪轂發(fā)電機，其特征為，所述發(fā)電裝置具有設置于所述輪轂體的內(nèi)周面上的永久磁鐵；設置在所述永久磁鐵的內(nèi)周側(cè)并固定在所述輪轂軸上的內(nèi)側(cè)固定組件。
11.按照權(quán)利要求10所述的自行車用輪轂發(fā)電機，其特征為，所述內(nèi)側(cè)固定組件具有設置在所述永久磁鐵的內(nèi)周側(cè)的環(huán)狀線圈，和以包圍所述線圈周圍的狀態(tài)設置的軛鐵，其中該軛鐵具有由設置在所述線圈的軸方向一側(cè)的分別由多個板狀的層疊片構(gòu)成的多組第1層疊軛鐵，以及由設置在所述線圈的軸另一側(cè)的分別由多個板狀的層疊片構(gòu)成的多組第2層疊軛鐵；所述多個板狀層疊片分別具有從軸方向一側(cè)或另一側(cè)向相反側(cè)延伸、設置于所述永久磁鐵與線圈之間的軛鐵外周部，以及與所述軛鐵外周部磁性結(jié)合、設置于所述線圈內(nèi)周的軸方向一側(cè)或另一側(cè)的軛鐵內(nèi)周部；多組的所述第1及第2層疊軛鐵以各自的所述軛鐵內(nèi)周部在軸方向面對，并且所述軛鐵外周部在圓周方向交互定位的狀態(tài)設置。
全文摘要
一種自行車用輪轂發(fā)電機，能夠向電氣安裝件高效率地供給電力，并容易向電氣安裝件的配線。該輪轂發(fā)電機(1)具有輪轂軸(5)、輪轂體(6)、一對軸承(7)、(8)、發(fā)電機構(gòu)(9)、以及自由輪(10)。輪轂軸裝在自行車的車架上。輪轂體在輪轂軸的軸方向上延伸，在外周面上在軸方向上隔開間隔地形成一對輪轂凸緣(12a)、(12b)，并設置于輪轂軸的外周上。一對軸承用于相對于輪轂軸自由回轉(zhuǎn)地支承輪轂體。發(fā)電機構(gòu)設置于輪轂體與輪轂軸之間，通過兩者的相對回轉(zhuǎn)而發(fā)電。自由輪從輪轂體的后方看，設置于右側(cè)的第1側(cè)面上，在外周上不能回轉(zhuǎn)地安裝有多級齒輪(53)，相對輪轂體僅能傳遞自行車前進方向的回轉(zhuǎn)。
文檔編號B62J6/00GK1485238SQ03154679
公開日2004年3月31日 申請日期2003年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月26日
發(fā)明者遠藤貴廣, 金久隆則, 則 申請人:株式會社島野