专利名称：自行车轮毂的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种自行车的轮毂，更具体地说，涉及一种用于可转动地把一个装有辐条的车轮安装在设置有制动器的自行车车架上的自行车轮毂。
一个起着自行车轴的作用的轮毂包括一个可拆卸地和不可转动地安装在自行车叉(车架)内的轮毂轴，一个可转动地安装在该轮毂轴上的管状的轮毂壳体(外壳)以及用来可转动地把该轮毂壳体支承在轮毂轴上的轴承。一对轮毂凸缘也沿着轮毂壳体的两端的外周边上形成，以便能够连接车轮的辐条。
用来作为照明用电源的发电机装置是众所周知的被设置在这样构形的自行车轮毂的轮毂壳体内。与通过和轮缘(用来固定轮胎的环形金属部分)接触来发电的发电机相比较，把这种发电机装置合并在轮毂壳体内可以提供更高的发电效率并且可以减少车轮的转动损失。
此外，用来限制轮毂壳体和轮毂轴在自行车轮毂中的相对转动的制动器有时也安装在自行车车架上，因而，在某些市场上能买到的产品中，轮毂壳体的内部装有一个能够调整制动器的阻尼力的制动力调整装置，这样所得的合成装置可以用来作为自行车的轮毂。一个装有这种制动力调整装置的自行车轮毂例如可以使用离合器的摩擦阻力来操纵，当受到相当大的制动阻尼力的作用时，就会使离合器打滑，从而不致受到过大的阻尼力的作用。因此，通过调整制动器的最大阻尼力，就可以防止出现车轮的抱闸。
如上所述，常规的自行车轮毂包括那些在其轮毂壳体中装有一个发电机装置的轮毂，以及那些在其轮毂壳体中装有一个制动力调整装置的轮毂。
把这种发电功能和制动力调整功能结合在单个自行车车轮中将是适宜的。但是，试图使单个车轮具有这两种功能将导致需要使用两个自行车轮毂，每一个轮毂具有上述两种功能中的一个并且应当这样来构形，使得设置在轮毂两端的一对左和右轮毂都以上述方式与车轮的辐条相连接。因此，采用两个轮毂中的一个轮毂作为自行车轮毂将使另外一个自行车轮毂的连接成为不可能，从而只好选择发电功能和制动力调整功能两者之中的一个。
本发明的一个目的是提供一种具有发电和制动力调整这两种功能的自行车轮毂，该轮毂应当这样来安装，使得一个装有辐条的车轮能够相对于自行车车架转动。
当轮毂壳体装有一个发电机装置时，另外一个适宜的结构特征是能给自行车车架装备一个用来限制轮毂壳体与自行车轮毂之间的相对转动的制动器。一个其中的轮毂壳体和构成制动器的结构件都被直接或间接地连接在一起的结构通常用于制动器装置，啮合装置也经常在这种连接中被采用。当一个啮合装置以这种方式被采用时，必须选择合适的材料和硬化处理，而对于整个轮毂壳体选择这样的材料和硬化处理将会导致较高的制造成本。
本发明的另一个目的是提供一种可用来相对于自行车车架可转动地安装一个装有辐条的车轮的自行车轮毂，其中该自行车轮毂具有一种发电功能，能够与制动器相啮合，以及能够以较低的成本制造。
附属于本发明1的自行车轮毂是一种利用它可以使一个其辐条沿行驶方向大体上左右对称的自行车车轮可转动地安装在一个装有一个制动器的自行车车架内的轮毂。这种自行车轮毂包括一个轮毂轴，一个第一管状件，一个第二管状件，轴承，一个发电机装置，以及一个制动力调整装置。轮毂轴不可转动地安装在自行车车架内。第一管状件是一种其形状像一根管子并且设置有一个第一轮毂凸缘的构件。第一轮毂凸缘固定在辐条(该辐条的内端配置在某一侧，即右或左侧)的内端。第二管状件有一个第二轮毂凸缘并且和第一管状件一起形成一个外壳。第二轮毂凸缘固定在辐条(该辐条的一端被配置在另一侧，即左或右侧)的内端。轴承配置在轮毂轴与组成第一和第二管状件的外壳之间。发电机装置封装在第一管状件内并且设计成能通过轮毂轴与第一管状件的相对转动而产生电力。制动力调整装置封装在第二管状件内并且设计成能限制制动器的最大阻尼力。
根据本发明，包括一个发电机装置的第一管状件的第一轮毂凸缘被固定在其内端设置在某一侧(左或右)的辐条上，包括一个制动力调整装置的第二管状件的第二轮毂凸缘被固定在其内端设置在另一侧(右或左)的辐条上。这种配置能使发电机装置被封装在第一管状件的内，使制动力调整装置被封装在第二管状件内，同时使一个由该两个管状件组成的外壳通过两个轮毂凸缘被固定在自行车的辐条上。准确地说，一个常规的自行车轮毂是这样构形的，使得一个发电机装置或制动力调整装置配置在一个在其两端设置有一对轮毂凸缘的管状的轮毂壳体(外壳)内，因此，安装两者之中的任何一个将使安装另外一个成为不可能。相反，建议的轮毂是这样构形的，使得一个包括两种装置中的任何一种装置的管状件借助于单个轮毂凸缘可以被连接在辐条的内端位于其上的两侧(左或右)中的一侧，因而使单个自行车车轮具有两种装置成为可能。
因此，附属于本发明的自行车轮毂具有发电机装置的发电功能和制动力调整装置的制动力调整功能两种功能，并且该轮毂能够与单侧的车轮辐条相连接。
附属于本发明2的自行车轮毂是在本发明1中所规定的自行车轮毂的改进型式，其中发电机装置包括一个固定在轮毂轴上的内部定子和一个固定在第一管状件上的外部转子。此外，制动力调整装置包括一个制动器侧构件和一个摩擦联接器。制动器侧构件应这样固定在自行车制动器的结构件上，使得当制动器被驱动时，它不能相对于自行车车架转动。摩擦联接器用来在第二管状件与制动器侧构件之间形成一个摩擦联接。
在如此构成的发电机装置中，内部定子被固定在轮毂轴上并且不能随着自行车轮的转动而转动，外部转子被固定在第一管状件上并且可以随着自行车轮一起转动。因此，内部定子与外部转子互相之间可以相对转动，并且随着自行车轮的转动而产生电力。
另一方面，制动力调整装置是这样构成的，使得当制动器被驱动时，通过啮合或其他类似的方法使制动器侧构件相对于制动器的结构件被锁定就位。因此，制动器构件就不可能相对于自行车车架转动，而由制动器作用在自行车轮上的转动阻尼力就被传递到借助于摩擦联接器与车轮辐条相连接的第二管状件上。为此，在遇到紧急情况制动器受到作用并且对制动器侧构件传递了较大的转动阻尼力的情况下，打滑将在连接制动器侧构件和第二管状件的摩擦联接器中发生，一部分转动阻尼力将被吸收而不会传递到第二管状件上。这种结构可使自行车车轮由于过度的急刹车而被锁住并且在路面上滑行的情况避免发生。
附属于本发明3的自行车轮毂是在权利要求1或2中所规定的自行车轮毂的改进型式，其中第一和第二管状件具有不同的直径。
在该结构中，外观上明显的情况是，废弃了由需要具有配合直径的外壳体构成的两个管状件而选择了具有不同直径的第一和第二管状件，这样就使把第一管状件的直径设定为一个适合于封装发电机装置的尺寸并且把第二管状件的直径设定为适用于封装制动力调整装置的尺寸成为可能。
附属于本发明4的自行车轮毂是在权利要求1至3中的任一项所规定的自行车轮毂的改进型式，其中第一和第二管状件是使用不同的材料制成的。
在该结构中，外观上明显的情况是，废弃了由需要具有共同材料制成的外壳体构成的两个管状件而选择了具有不同材料的第一和第二管状件，这样就使第一管状件的成本可以减少以及使第二管状件(它需要较高的硬度或强度，以便能把转动阻尼力从制动器传递到自行车车轮上)能够用可满足必要条件的材料来制造成为可能。
附属于本发明5的自行车轮毂是在权利要求4中所规定的自行车轮毂的改进型式，其中制动力调整装置的摩擦联接器具有一个第一摩擦件和一个与第一摩擦件作对向排列的第二摩擦件。第一摩擦件与制动器侧构件处于非转动的啮合状态。第二摩擦件与第二管状件处于非转动的啮合状态。第二摩擦件的材料比第一摩擦件的材料更硬。
在该结构中，由制动器作用在自行车轮上的转动阻尼力从制动侧构件通过第一和第二摩擦件传递到第二管状件。因此，第二管状件必须具有足够的硬度，以便与第二摩擦件相啮合并且传递转动阻尼力。另一方面，第一管状件主要是设计用来安装发电构件，因而不需要像第二管状件那么硬，它通过啮合来从制动器传递转动阻尼力。鉴于上述情况，根据本发明，通过设定第二管状件的材料硬度高于第一管状件的硬度，使得第二管状件能够实现其功能，而第一管状件可以以较低的费用制造。
附属于本发明6的自行车轮毂是一种利用它可以使一个其辐条沿行驶方向大体上左右对称的自行车车轮可转动地安装在一个装有一个制动器的自行车车架内的轮毂。这种自行车轮毂包括一个轮毂轴，一个第一管状件，一个第二管状件，轴承以及一个发电机装置。该轮毂轴不可转动地安装在自行车车架内。第一管状件是一种其形状像一根管子并且设置有一个第一轮毂凸缘的构件。第一轮毂凸缘固定在辐条(该辐条的一端被配置在某一侧，即右或左侧)的内端。第二管状件有一个第二轮毂凸缘并且和第一管状件一起形成一个外壳。第二轮毂凸缘固定在辐条(该辐条的一端被配置在另一侧，即左或右侧)的内端。轴承配置在轮毂轴与组成第一和第二管状件的外壳之间。发电机装置封装在第一管状件内，并且设计成能通过轮毂轴与第一管状件的相对转动而产生电力。第二管状件具有啮合部分。第二管状件的啮合部分设计成能直接或间接地与制动器的结构件相啮合。设有啮合部分的第二管状件的硬度比第一管状件的硬度更硬。
在本发明中，包括有一个发电机装置的第一管状件的第一轮毂凸缘固定在其内端配置在某一侧(右或左)的辐条上，用来与制动器的结构件相啮合的第二管状件的第二轮毂凸缘固定在其内端配置在另一侧(左或右)的辐条上。这样一种结构要求将外壳体分成一个第二管状件(要求它的硬度足够硬，以便能够与制动器的结构件相啮合)和一个第一管状件(它不必满足该条件)。因此，将第二管状件的硬度制成大于第一管状件的硬度。
因而，第二管状件是具有硬度要求和制造费用昂贵的外壳体的唯一的结构件，以使第一管状件可以采用较低的材料或加工成本。因此，与构成外壳体的所有管状件都用昂贵的高硬度件制成的情况相比较，整个自行车轮毂能够以较低的成本制造。
附属于本发明7的自行车轮毂是在权利要求6中所规定的自行车轮毂的改进型式，它还包括一个制动力调整装置。该制动力调整装置封装在第二管状件内部，并且设计成能限制该制动器的最大阻尼力。
附属于本发明8的自行车轮毂是在权利要求7中所规定的自行车轮毂的改进型式，其中发电机装置包括一个固定在轮毂轴上的内部定子和一个固定在第一管状件上的外部转子。此外，制动力调整装置包括一个制动器侧构件，一个第一摩擦件，以及一个与第一摩擦件作对向排列的第二摩擦件。制动器侧构件这样地固定在制动器的结构件上，使得当驱动制动器时，它不能相对于自行车的车架转动。第一摩擦件与制动器侧构件处于非转动的啮合状态。第二摩擦件与第二管状件处于非转动的啮合状态。
在如此构成的发电机装置中，内部定子固定在轮毂轴上，并且不能随着自行车车轮的转动而转动，外部转子则固定在第一管状件上，并且随着自行车轮转动。因此，内部定子和外部转子可以互相相对转动，并且随着自行车车轮的转动而发电。
在这种结构中，当驱动制动器时，由设在自行车轮上的制动器作用的转动阻尼力，通过第一和第二摩擦件从制动侧构件传递到第二管状件上。在遇到紧急情况制动器受到作用并且对制动器侧构件传递了较大的转动阻尼力的情况下，打滑将在连接制动器侧构件和第二管状件的第一和第二摩擦件之间发生，一部分转动阻尼力将被吸收而不会传递到第二管状件上。换句话说，制动器的最大阻尼力可以被限制。这种结构将可使自行车车轮由于过度的急刹车而被锁住并且在路面上滑行的情况避免发生。
在制动力调整装置中，由制动器作用在自行车轮上的转动阻尼力通过第二摩擦件传递到第二管状件。因此，第二管状件必须具有足够的硬度，以便与第二摩擦件相啮合并且传递转动阻尼力。另一方面，第一管状件主要是设计用来安装发电构件，因而不需要像第二管状件那么硬，它通过啮合来从制动器传递转动阻尼力。鉴于上述情况，根据本发明，通过设定第二管状件的材料硬度高于第一管状件的材料硬度，可使第二管状件能够实现其功能，而第一管状件则可以以较低的费用制造。
图1是一个具有与本发明的一个实施例相一致的前轮毂的自行车的简图。
图2是前轮毂和一个滚子制动器的剖面图。
图3是前轮毂作为一个独立装置的剖面图。
图4是前轮毂作为一个独立装置的右侧视图。
图5是前轮毂的部分放大的剖面图。
图6是滚子制动器的侧视图。
图7是前轮毂和滚子制动器的部分放大的剖视图。
图2-5中示出了一个与本发明的一个实施例相一致的前轮毂(自行车轮毂)。该前轮毂1安装在图1中所示的自行车101上。自行车101包括一个车架102(它具有一个前轮叉)，一个车把104，一个驱动装置105(由链条，踏板等组成)，一个具有多根辐条99的前轮(自行车车轮)106和后轮107。
示于图3中的前轮毂1兼有发电功能和制动力调整功能。前轮毂1被连接在自行车101的前轮叉98和前轮106上。另外再安装一个滚子制动器80，用来把所产生的电力供给头灯，尾灯等，同时把一部分由滚子制动器80所产生的多余的制动力(转动阻尼力)由轮毂1所吸收。
如图2中所示，前轮毂1被固定在位于轮毂轴10的左和右两端上的前轮叉98上，而辐条99则被固定在两个轮毂凸缘11a和12a上。示于图2和3中的轴线O-O是自行车的前轮106的转动轴线。
如图2和3中所示，前轮毂1包括一个轮毂轴10，一个第一管状件11，一个第二管状件12，两个轴承13和14，一个电机(发电机装置)30和一个制动器调节器(制动力调整装置)40。
轮毂轴10的两端通过调整螺母2或凸轮杆3固定在前轮叉98的端部。电机30(见下文)的管状的中央轭铁35或定子轭铁31和32被固定在轮毂轴10上。
第一管状件11是用来作为电机30的机壳的一个零件。它的材料是5型压铸铝合金(ACD5)。
如图5中所示，第一管状件11包括一个环形的第一轮毂凸缘11a，一个第一圆柱形部分11b，一个环形的倾斜部分11c，以及一个管状的配合部分11d。
第一轮毂凸缘11a上设置有多个与辐条99的直径相适应的孔。这些孔沿着圆周方向以有规则的间隔配置。辐条99应这样地固定在这些孔中，使得辐条的内端被配置在右侧(从后面看去)，如图2中所示。
如图5中所示，第一圆柱形部分11b是一个从第一轮毂凸缘11a的内圆端部延伸到左侧(从后面看去)的圆柱形部分。电机30的盖36安装在第一圆柱形部分11b的内圆周表面上。
环形的倾斜部分11c从第一圆柱形部分11b的左端延伸到左侧的内部(从后面看去)。圆柱形的管状的配合部分11d从环形的倾斜部分11c的内圆端部延伸到左侧(从后面看去)。
第一管状件11与第二管状件12一起构成了前轮毂1的外壳(壳体)，如图3和5中所示。
第二管状件12用来作为制动器组件40的机壳，它是由铝合金经锻造而成的。第二管状件12经热处理后的硬度达到HB55或者更高。因此，第二管状件12的硬度被制成高于第一管状件11。
如图5中所示，第二管状件12包括一个环形的第二轮毂凸缘12a，和一个从第二轮毂凸缘12a的内圆端部延伸到右侧(从后面看去)的第二圆柱形部分12b。
第二轮毂凸缘12a的外圆部分设置有多个与辐条99的直径相适应的孔。这些孔沿圆周方向以规则的间隔配置。如图2中所示，辐条99这样地固定在这些孔中，使得辐条的内端配置在左侧(从后面看去)。
第二圆柱形部分12b是一个从第二轮毂凸缘12a的内圆端部延伸到右侧(从后面看去)的圆柱形部分。用来与在下面要介绍的制动器组件40的轮毂侧摩擦片上的多个齿相啮合的锯齿(啮合部分)12d设置在第二圆柱形部分12b的内圆表面上。此外，第二圆柱形部分12b的右侧部分(从后面看去)用来作为一个管状的配合部分12c，管状部分11和12可通过使管状的配合部分12c的内圆表面与第一管状部分11的管状配合部分11d的外圆表面相啮合而变得不可转动。
如图5中所示，第二管状件12的第二圆柱形部分12b的直径小于第一管状件11的第二圆柱形部分11b的直径，因为这种结构足以满足容纳制动器组件的需要。
轴承13包括多个滚珠13a，用来支承这些滚珠13a的滚珠座圈13b和轴承杯13c。滚珠座圈13b固定在轮毂轴10上，而轴承杯则固定在下面要介绍的电机30的盖36的内圆部分上。轴承13的构形应能使电机30的盖36和安装在盖36上的第一管状件11可转动地支承在轮毂轴10上。
轴承14包括多个滚珠14a，用来支承这些滚珠14a的滚珠座圈14b和制动器组件40的环形轴承杯41(见下文)。滚珠座圈14b固定在轮毂轴10上，而轴承14则可转动地把环形轴承杯41和第二管状件12支承在轮毂轴10上。
电机30主要包括一个内部的定子和一个外部的转子。由电机30产生的电力可以通过一个连接器39(见图3和4)输出。
如图5中所示，内部的定子主要包括两个定子轭铁31和32，一个带有缠绕线圈33的线圈架34和一个管状的中心轭铁35。当组合在一起时，定子轭铁31和32，线圈架34和管状的中心轭铁35就形成一个统一的内部定子。当自行车在行驶时，该内部定子被固定在轮毂1上并且同前轮叉98形成一个整体。
定子轭铁31和32是由圆片部分和卡爪组成的。十四个卡爪沿着圆周方向以规则的间隔形成，这些卡爪沿着O-O轴线从定子轭铁31和32的圆片部分的外圆的端部伸出。当装配时，定子轭铁31和32的卡爪以规则的间隔隔开，并且沿圆周方向以规则的间隔对准。永久磁铁37(见下文)相对于卡爪位于沿径向向外与每个卡爪相面对的位置。此外，定子轭铁31和32的圆形部分具有多个用来容纳轮毂轴10的圆孔和从这些圆孔沿径向向外延伸的狭缝。
线圈架34是用树脂制成的一个环形件。用来缠绕和支承线圈33的凹槽在该线圈架的外圆部分形成，而用来与管状的中心轭铁35相配合的阶梯形凹口则在其内圆部分形成。
由十二个分离件组合所组成的管状的中心轭铁35安装在线圈架34的内部，以便与线圈架34的内圆部分中的凹口相啮合。构成管状的中心轭铁35的每个分离件组合可以通过把四个其形状如同矩形钢板的分离件装配在一起而获得。当把十二个分离件组合装入线圈架34的内圆部分中的凹口中去时，这些分离件组合就形成了管状的中心轭铁35。该轭铁具有一个内部空间，该空间具有方形的剖面，可使轮毂轴10从其中心穿过。在管状的中心轭铁35内，分离件沿着与O-O轴线相平行的方向层叠。
外部转子主要包括上述的第一管状件11和盖36。当盖36装入第一管状件11中时，两件就被组合在一起。该整体的外部转子通过轴承13可转动地支承在轮毂轴10上。
盖36设置有一个永久磁铁37，该磁铁由四个沿着圆周方向以规则的间隔分开的电磁铁件组成，如图5中所示。将电磁铁37充磁，使得其N极和S极以规则的时间间隔交替地配置，所得到的28个磁极中的每个磁极都位于定子轭铁31和32的一个卡爪的对面。
制动器组件40是一个配置在第二管状件12的第二圆柱形部分12b内的装置，该组件包括一个环形的盖(制动侧构件)41，三个制动侧摩擦片(第一摩擦件)42，三个轮毂侧摩擦片(第二摩擦件)43，一个锥形的弹簧垫圈44和一个螺母45。
环形盖41主要包括一个圆盘形的部分41a，一个向左伸出部分41b和一个内部的管状部分41c。该盖的材料是碳钢。环形盖41经过渗碳，淬火和回火。圆盘形部分41a的外圆部分配合在设置于第二管状件12的左侧内圆端上的环形凹口内。左伸出部分41b是一个从圆盘形部分41a伸出到左侧(从后面看去)的圆柱部分，并且在其端部的外圆部分则设置有一个具有十八个齿的锯齿部分41d。内部的管状件41c是一个从圆盘形部分41a的内圆端部伸出到右侧(从后面看去)的管状部分，并且在其外圆部分设置有三个凹口41e。
形成轴承14的一部分的多个滚珠14a被固定在环形盖41与滚珠座圈14b之间。环形盖41和第二管状件12通过轴承14可转动地支承在轮毂轴10上。
三个制动侧摩擦片42都是垫圈，它们的三个内圆伸出部分分别配合在环形盖41的三个凹口41e内。这些制动侧摩擦片42分别配置在三个轮毂侧摩擦片43之间以及在锥形的弹簧垫圈44与在右侧(从后面看去)的轮毂侧摩擦片43之间。
三个轮毂侧摩擦片43的外圆部分设置有多个用来与第二管状件12的内圆部分上的锯齿12d相啮合的齿。这些轮毂侧摩擦片43分别配置在三个制动侧摩擦片42之间以及在环形盖41的圆盘部分41a与在左侧(从后面看去)的制动侧摩擦片42之间。
锥形弹簧垫圈44把摩擦片42和43推向环形盖41的圆盘形部分41a使之处于这样的状态它的右侧(从后面看去)压紧在螺母45上，摩擦片42和43相互固定，扭矩则在这两类零件之间传递。
螺母45通过螺纹拧紧在环形盖41的内部的管状部分41c的端部(右端)而固定。
上述的前轮毂1的构成是在一个滚子制动器80安装在前轮106和前轮毂1上的假设的情况下做出的。对滚子制动器80的简单的说明如下。
滚子制动器80包括一个机壳81，一个摇摆件82，一个环形凸轮83，多个滚子84，闸瓦85，一个制动鼓86和一个散热片87(见图6和7)。滚子制动器80应这样安装在轮毂轴10上，使得制动鼓86的端部与制动器组件40的环形盖41的锯齿部分41d相啮合，机壳81的连接部分81a被固定在前轮叉98内。在装配滚子制动器80时，制动器拉索109(见图1)的外部拉索被固定在机壳81的外支架81b中，而内部拉索则与设置在摇摆件82上的连接器具82a相连接。
摇摆件82相对于机壳81可枢转地支承，当制动器109的内拉索受到拉力或者被松开，就会引起该摇摆件相对于机壳81的枢转。
与摇摆件82相连接的环形凸轮83将转过与摇摆件82的枢转相一致的规定的角度。
滚子84应在保持与环形凸轮83的外表面(环形凸轮83的外圆侧)相接触的情况下进行配置，并且当它根据环形凸轮83的转动而转动时，将发生沿径向的移动。滚子被封装在一个滚子箱内，以便制止在圆周方向上的位置的任何变化，因而它在作出径向移动的同时，防止了在圆周方向上的运动。
多个闸瓦85沿圆周方向分布在滚子84的外圆侧，这些闸瓦将根据滚子84的径向移动而被沿径向向外推出或者向内退回。闸瓦85不能沿圆周方向转动。
制动鼓86的外圆部分围绕闸瓦85的外部配置，该鼓的内圆部分设置有多个用来与制动组件40的环形盖41的锯齿部分41d相啮合。制动鼓86可以相对于机壳81转动。
散热片87是一个与制动鼓86的外圆表面相接触向着其外周边急剧地变宽的环形的大散热片。散热片87的作用在于防止制动鼓86或者机壳81内部的零件的过热，使得机壳81内的润滑脂在长时间内性能稳定以及防止制动器在长时间下坡时咬住。
下面是对于电机30在前轮毂1内产生电力的方式的说明。
当辐条99相对于行驶中的自行车101转动时，外部转子(它固定在辐条99上并且通过轴承13可以相对于固定在前轮叉98上的内部定子转动)就相对于内部定子转动。永久磁铁37在此过程中经过定子轭铁31和32的卡爪的外侧转动。
因此，定子轭铁31和32的各个卡爪就受到这样的影响，使得当一个卡爪从永久磁铁37接受一个N极的磁通量时，另一个卡爪就接受一个S极的磁通量，而当一个卡爪从永久磁铁37接受一个S极的磁通量时，另一个卡爪就接受一个N极的磁通量。换句话说，转动永久磁铁37并使它经过定子轭铁31和32的各个卡爪的外侧就会产生两种重复的状态第一种状态是定子轭铁31为N极，而定子轭铁32为S极，第二种状态是定子轭铁31为S极，而定子轭铁32为N极。因此，在用磁场使两个定子轭铁31和32实现了相互联接的管状中心轭铁35中的O-O轴线方向就产生了一个交变的磁通量。于是在线圈33中就产生了电流，并且通过在线圈33中的交变的磁通量产生了电力。
下面介绍在前轮毂1中的滚子制动器80和制动组件40的作用。
当骑车人通过驱动制动器而拉动制动器拉索的内部拉索时，滚子制动器80的摇摆件82就产生枢转。这样就使环形凸轮83产生转动并且使滚子沿径向向外移动。当这些情况发生时，闸瓦85就被向外推动并且靠紧在制动鼓86上。于是制动鼓86的转动就被阻止。
由制动鼓86所作用的转动阻尼力通过环形盖41(它通过锯齿部分41d与制动鼓86相啮合)传递给制动组件40。当环形盖41的转动受到阻尼时，该受阻尼的转动就通过制动器侧摩擦片42和轮毂侧摩擦片43传递给与环形盖41沿转动方向相连接的第二管状件12。当这些情况发生时，一个转动阻尼力就作用在第一管状件11上(该件与第二管状件一起构成外壳)，并且对借助于辐条99固定在轮毂凸缘11a的12a上的前轮的转动施加了制动。
下面介绍一种骑车人完成紧急制动的情况。在该情况中，以相当大的力使闸瓦85和制动鼓86互相靠紧，而由制动鼓86作用在环形盖41上的转动阻尼力将达到最大值。然而，当过度的转动阻尼力作用在环形盖41上时，制动器侧摩擦片42和轮毂侧摩擦片43将发生互相打滑，因而该转动阻尼力将以部分吸收的形式传递给第二管状件12。因此，可以防止作用在前轮106上的转动阻尼力(制动力矩)达到前轮被锁住的程度，这样前轮106就不会在路面上打滑。
本实施例的前轮毂1应这样构成，使得包括一个电机30在内的第一管状件11的第一轮毂凸缘11a与其内端设置在右侧(从后面看去)的辐条99相连接，而包括一个制动器组件40在内的第二管状件12的第二轮毂凸缘12a与其内端设置在左侧(从后面看去)的辐条99相连接。为此，一个由两个管状件11和12组成的外壳可以通过两个轮毂凸缘11a和12a与辐条99相连接，电机30可以设置在第一管状件11内，以及制动器组件40可以设置在第二管状件12内。
准确地说，一个常规的自行车应这样构成，使得一个电机或者一个制动器组件设置在一个在其两端装有一对轮毂凸缘的管状壳体(外壳)的内部，因此，安装两者之中的任何一个将使安装另一个成为不可能。相反，本发明的轮毂1是这样构形的，使得包括一个电机30或一个制动器组件40在内的管状件11或12借助于单个轮毂凸缘11或12与其内端设置在左侧或右侧(从后面看去)的辐条99相连接。因而就能够提供一个装有电机30和制动器组件40两者的单个自行车车轮(前轮)。
在本发明的实施例的前轮毂1中，第一管状件11用5型铸铝合金(ADC5)制成，第二管状件12用一种铝合金经锻造而成。此外，只有第二管状件12经过热处理，其硬度设定值为HRB55或者更高。换句话说，第二管状件比第一管状件的硬度更高。
这种方法减少了第一管状件的成本并且使得第二管状件在12的成本增加为最少，该第二管状件上设置有用来从滚子制动器80通过制动器组件40来传递转动阻尼力的锯齿12d。
因此，通过把轮毂1的外壳分成一个位于更靠近电机30处的第一管状件11和一个位于更靠近制动器组件40处的第二管状件12，以及通过选择具有与该两种构件相匹配的材料，可以使总的制造成本减少。
在上述实施例中，本发明适用于一种用来支承前轮106的前轮毂，但是本发明也可以适用于一种用来支承后轮107的自行车轮毂。
制动器组件40的配合部分(与锯齿41相对应的部分)可以改变，以便使用来阻尼轮毂零件的各种制动器(诸如在JIS D-9414中所规定的那些制动器)都能安装。这种上改进型式代表了本发明的另一个实施例。另一种选择方案是提供一种既具有发电功能，又具有制动力调整功能的轮毂，并且把该轮毂以与过去相同的方式连接在自行车轮(前轮106)的前轮叉98和辐条99上。
除了在上述实施例中使用的摩擦制动器组件40以外，也可以采用啮合型制动器组件。该啮合型制动器组件包括一个啮合型离合器和一个用来啮合并推动该离合器的弹簧，当离合器处于脱开状态时，该弹簧可用来调整扭矩。
根据本发明，包括一个发电机装置的第一管状件的第一轮毂凸缘被固定在其内端设置在某一侧(左或右)的辐条上，包括一个制动力调整装置的第二管状件的第二轮毂凸缘被固定在其内端设置在另一侧(右或左)的辐条上，并且使发电机装置能够封装在第一管状件的内部，使制动力调整装置能够封装在第二管状件内部，同时使一个由该两个管状件组成的外壳可以通过两个轮毂凸缘固定在自行车的辐条上。在这种特殊的构形中，一个包括两种装置中的任何一种装置的管状件借助于单个轮毂凸缘可以被连接在位于左侧是或右侧上的辐条的内端，因而单个自行车车轮可以同时装有两种装置。
权利要求
1．一种自行车轮毂，利用该轮毂可以使一个其辐条沿行驶方向大体上左右对称的自行车车轮可转动地安装在一装有制动器的自行车车架内，所述自行车轮毂包括一不可转动地安装在车架上的轮毂轴；一第一管状件，在该管状件内第一轮毂凸缘固定在辐条的内端，这些辐条的内端配置在一侧(右或左侧)；一第二管状件，在该管状件内第二轮毂凸缘固定在辐条的内端，这些辐条的内端配置在另一侧(左或右侧)，第二管状件与第一管状件一起形成一外壳；配置在外壳与轮毂轴之间的轴承；一发电机装置，容纳在第一管状件内并且设计成能通过该轮毂轴与第一管状件的相对转动而产生电力的；以及一制动力调整装置，容纳在第二管状件内并且设计成能限制制动器的最大阻尼力的。
2．权利要求1中所述的自行车轮毂，其中发电机装置包括一固定在轮毂轴上的内部定子和一固定在第一管状件上的外部转子；以及制动力调整装置包括一制动器侧构件和一摩擦联接器，该制动器侧构件固定在制动器的结构件上，使得当制动器被致动时，它不能相对于自行车车架转动，该摩擦联接器用来在第二管状件与制动器侧构件之间形成一摩擦联接。
3．权利要求1或2中所述的自行车轮毂，其中第一和第二管状件具有不同的直径。
4．权利要求1至3中任一项所述的自行车轮毂，其中第一和第二管状件是使用不同的材料制成的。
5．权利要求4中所述的自行车轮毂，其中制动力调整装置的摩擦联接器具有一与制动器侧构件处于非转动的啮合状态的第一摩擦件和一与第二管状件处于非转动的啮合状态的第二摩擦件，该第二摩擦件与该第一摩擦件相向设置；以及第二管状件的材料的硬度高于第一管状件的材料的硬度。
6．一种自行车轮毂，利用该轮毂可以使一其辐条沿行驶方向大体上左右对称的自行车车轮可转动地安装在一装有一制动器的自行车车架内，所述自行车轮毂包括一不可转动地安装在车架上的轮毂轴；一第一管状件，在该管状件内第一轮毂凸缘固定在辐条的内端，这些辐条的内端配置在一侧(右或左侧)；一第二管状件，在该管状件内第二轮毂凸缘固定在辐条的内端，这些辐条的内端配置在另一侧(左或右侧)，第二管状件与第一管状件一起形成一外壳；配置在外壳与轮毂轴之间的轴承；一发电机装置，容纳在第一管状件内并且设计成能通过该轮毂轴与第一管状件的相对转动而产生电力的，其中第二管状件的硬度比第一管状件的硬度更高，并且具有用来与制动器的结构件直接或间接地相啮合的啮合部分。
7．权利要求6中所述的自行车轮毂，还包括一容纳在第二管状件内并且设计成能限制制动器的最大阻尼力的制动力调整装置。
8．权利要求7中所述的自行车轮毂，其中发电机装置包括一固定在轮毂轴上的内部定子和一固定在第一管状件上的外部转子；以及制动力调整装置包括一制动器侧构件，该制动器侧构件固定在制动器的结构件上，使得当制动器被致动时，它不能相对于自行车车架转动，一与制动器侧构件处于非转动的啮合状态的第一摩擦件和一与第二管状件处于非转动的啮合状态的第二摩擦件，该第二摩擦件与该第一摩擦件相向设置。
全文摘要
本发明的目的是提供一种兼有发电功能和制动力调整功能的自行车轮毂。前轮毂1包括一轮毂轴10,一具有一轮毂凸缘11a第一管状件11,一具有一轮毂凸缘12a的第二管状件12,轴承,一电机30和一调节器40。轮毂轴10安装在自行车车架上。轮毂凸缘11a固定在配置在右侧(当从前面看去时)的辐条的内端。轮毂凸缘12a固定在配置在左侧(当从前面看去时)的辐条的内端。轴承配置在轮毂轴10与包括两个管状件11和12的外壳之间。电机30封装在第一管状件内并且设计成能通过轮毂轴10与第一管状件11的相对转动产生电力。调节器40封装在第二管状件12内并且设计成能限制制动器的最大阻尼力。
文档编号B60B27/00GK1312179SQ0110305
公开日2001年9月12日 申请日期2001年1月22日 优先权日2000年1月31日
发明者伊藤实 申请人:株式会社岛野