自行车用后轮毂的制作方法

专利名称：自行车用后轮毂的制作方法
技术领域：
本发明涉及轮毂，特别涉及构成自行车后轮的轮毂的自行车用后轮毂。
背景技术：
自行车用后轮毂具有配置在后轮的旋转中心的轮毂轴、旋转自如地绕轮毂轴安装的轮毂套和在轴方向与轮毂套相邻配置的自由轮。自由轮将与链条啮合的链轮的旋转传递到轮毂套。在该自由轮与轮毂套之间配置着可测定骑乘者的驱动力的驱动力测定部的自行车用后轮毂是已往就已知的(例如参见专利文献I)。已往的自行车用后轮毂具有连接自由轮和轮毂套的连接部件。连接部件形成为圆 筒形，在一端部安装着链轮，另一端部与轮毂套连接。在连接部件上设有检测该连接部的扭转用的应变片，检测连接部的扭转量。根据该测量出的扭转量，测量骑乘者的驱动力。专利文献I :美国专利第6418797号说明书

发明内容
在已往的后轮毂中，为了测定大范围的扭转，必须把应变片粘贴在多个部位。本发明的课题是提供能测量驱动力、不采用多个传感器也能测定大范围的扭转的自行车用后轮毂。解决课题的技术方案发明I的自行车用后轮毂具有轮毂轴、驱动部、轮毂套和驱动力测量部。驱动部旋转自如地支承在轮毂轴上，能安装驱动力传递部件。轮毂套旋转自如地支承在轮毂轴上，被传递驱动部的旋转。驱动力测量部具有液压传感器。驱动部具有与轮毂套连接的连接部。在连接部设有内部填充了液体的储藏部。液压传感器检测液体的压力。在该自行车用后轮毂中，当驱动部的旋转传递到轮毂套时，设在驱动部的储藏部相应于被传递的驱动力而变形。该变形使得储藏部内的液体的压力变化。可利用该液体压力变化的信号，检测出驱动力。由于储藏部内的压力，即使储藏部局部地变形也保持为大致一定，所以，可以用一个传感器测定驱动部中的大范围的扭转。发明2的自行车用后轮毂是在发明I记载的自行车用后轮毂中，储藏部具有第一储藏部和连接第一储藏部与液压传感器的第二储藏部。这时，即使第一储藏部配置在远离液压传感器的位置，也能用液压传感器测量第一储藏部的压力。发明3的自行车用后轮毂是在发明2记载的自行车用后轮毂中，第二储藏部连通到连接部的外表面。这时，液压传感器可以不配置在驱动部内，而配置在驱动部的外表面部，可以缓和液压传感器的配置限制。发明4的自行车用后轮毂是在发明2或3记载的自行车用后轮毂中，连接部是筒状。第一储藏部在轮毂轴的周方向隔开间隔地配置了多个。储藏部还具有将多个第一储藏部相互连通的第三储藏部。这时，在驱动部的周方向配置多个第一储藏部，这些第一储藏部通过第三储藏部连通，所以，即使设置多个第一储藏部，所储藏的液体的压力也是相同的。因此，可以把第一储藏部做成为容易因驱动力而变形的形状。发明5的自行车用后轮毂是在发明2至4中任一项记载的自行车用后轮毂中，第一储藏部的储藏空间具有长边方向和短边方向。第一储藏部的储藏空间的长边方向相对于轮毂轴方向倾斜地配置。这时，由于第一储藏部的储藏空间的长边方向相对于轮毂轴方向倾斜地配置，所以，当驱动部产生周方向的扭转时，可以使第一储藏部的容积容易变化。发明6的自行车用后轮毂是在发明2或3记载的自行车用后轮毂中，第一储藏部绕轮毂轴形成为螺旋状。这时，当驱动部中产生了周方向的扭转时，可以使第一储藏部的容积容易变化。发明7的自行车用后轮毂是在发明I至6中任一项记载的自行车用后轮 毂中还具有无线发送部，该无线发送部用无线方式将基于液压传感器的输出的信息发送到外部。例如，即使液压传感器与轮毂套一起旋转，也容易将其输出取出到外部。发明8的自行车用后轮毂是在发明I至7中任一项记载的自行车用后轮毂中，还具有向液压传感器供给电力的电源。发明9的自行车用后轮毂是在发明8记载的自行车用后轮毂中，电源是电池。这时，电源的构造简单。发明10的自行车用后轮毂是在发明8记载的自行车用后轮毂中，电源是发电机。这时，自行车一旦行驶就发电，所以，不需要从外部充电或更换电池。发明效果根据本发明，可用一个传感器测定驱动部中的大范围的扭转。


图I是本发明第一实施方式的自行车用后轮毂的剖面图。图2是图I的自行车用后轮毂的要部剖面图。图3是连接部的平面图。图4是从图3的剖面线IV-IV看的剖面图。图5是第二实施方式的与图2相当的图。图6是第二实施方式的与图4相当的图。图7是第三实施方式的与图4相当的图。
具体实施例方式如图I所示，本发明第一实施方式的自行车用后轮毂10可安装在设在自行车车架后部的轮毂轴安装部102上。后轮毂10具有轮毂轴20、驱动部22、轮毂套24、驱动力测量部26和无线发送部28。轮毂套24借助第一轴承46旋转自如地支承在轮毂轴20上。驱动部22借助第二轴承47旋转自如地支承在轮毂轴20上。驱动力测量部26可测定骑乘者的驱动力。无线发送部28无线发送与测定的驱动力有关的信息。被无线发送的与驱动力有关的信息例如被显示在可安装于自行车的把手部的未图示的码表。另外，码表也可显示自行车的速度、曲柄的旋转速度(cadence)、行驶距离等的信息。<轮毂轴>
轮毂轴20具有安装着快速释放机构29的中空的轴本体30、安装在轴本体30的第一端部(图2中左侧的端部)的第一锁紧螺母32、和安装在轴本体30的第二端部(图2中右侧的端部)的第二锁紧螺母34。轮毂轴安装部102可安装于第一锁紧螺母32和第二锁紧螺母34。这里，记载了第一锁紧螺母32和第二锁紧螺母34安装于轮毂轴安装部102的构造，但是，也可以是轴本体30在车架上安装于轮毂轴安装部102的构造。如图2所示，在轴本体30的第一端部的内周面形成阴螺纹部30a。在轴本体30的第一及第二端部的外周面分别形成第一阳螺纹部30b和第二阳螺纹部30c。第一锁紧螺母32具有与阴螺纹部30a螺纹接合的阳螺纹部，拧入固定在轴本体30上。第二锁紧螺母34具有与第二阳螺纹部30c螺纹接合的阴螺纹部，拧入固定在轴本体30上。<驱动部>驱动部22包含有所谓的被称为自由轮的部件。驱动部22具有旋转自如地支承在 轮毂轴20上的第一部件40、配置在第一部件40的外周侧的第二部件42、配置在第一部件40与第二部件42之间的单向离合器44和连接部52。第一部件40是借助第二轴承47旋转自如地支承在轮毂轴20上的筒状部件。第二轴承47具有第二内圈体47a、第二外圈体47b和多个第二滚动体47c。第二内圈体47a在外周部形成有螺纹，拧入轴本体30的第二阳螺纹部30c而固定。第二外圈体47b在内周部形成有螺纹，拧入形成在第一部件40的外周面上的阳螺纹部而固定。多个第二滚动体47c在周方向隔开间隔地设在第二内圈体47a与第二外圈体47b之间。第二滚动体47c可旋转地由未图示的保持架保持，在周方向开预定间隔地配置着。第二滚动体47c可以是球体,也可以是滚柱。第一部件40在外周部具有收纳单向离合器44的离合器爪44a的凹部40a。第一部件40的第一端部(图2中左侧的端部)延伸到轮毂套24的内周侧。第一部件40具有设置着凹部40a的第一筒部40b和直径比第一筒部40b大的第二筒部40c。第二筒部40c配置于第一筒部40b的第一端部侧。在第二筒部40c的外周面形成了第三轴承48的第三滚动推压面48a和第五轴承50的第五滚动推压面50a。第三轴承48将第二部件42旋转自如地支承着。第五轴承50将轮毂套24旋转自如地支承着。第二筒部40c具有与轮毂套24连接的连接部52。第二部件42是借助第三轴承48及第四轴承49相对于第一部件40旋转自如地被支承的筒状部件。第三轴承48由上述第三滚动推压面48a、第三滚动承接面48b和多个第三滚动体48c形成。第三滚动承接面48b形成在第二部件42的第一端部(图2中左侧的端部)的内周面。多个第三滚动体48c在周方向隔开间隔地设在第三滚动推压面48a与第三滚动承接面48b之间。第三滚动体48c可旋转地由未图示的保持架保持，在周方向隔开预定间隔地配置。第三滚动体48c可以是球体，也可以是滚柱。第四轴承49由形成于第二外圈体47b的外周面的第四滚动推压面49a、第四滚动承接面49b和多个第四滚动体49c形成。第四滚动承接面49b形成在第二部件42的轮毂轴方向的中间部的内周面上。多个第四滚动体49c在周方向隔开间隔地设在第四滚动推压面49a与第四滚动承接面49b之间。第四滚动体49c可旋转地由未图示的保持架保持，在周方向隔开预定间隔地配置。第四滚动体49c可以是球体，也可以是滚柱。第二部件42，如图2所示，具有链轮安装部42a。在该链轮安装部42a的外周面安装链轮集合体80。链轮集合体80与第二部件42—体地旋转。链轮集合体80是驱动力传递部件的一例。链轮安装部42a例如在外周部具有花键，该花键具有在周方向隔开间隔配置着的凸部或凹部。链轮集合体80，如图I所示，具有齿数不同的多个(例如9个)链轮80a 80i。利用与链轮集合体80中的任一个链轮啮合的链条81，将未图示的曲柄的旋转传递到驱动部22。这里，在链轮安装部42a上安装着多个链轮，但是，安装在链轮安装部42a上的链轮的数目也可以是I个。单向离合器44是为了只将第二部件42的自行车行进方向的旋转传递到第一部件40而设置的。这样，只是曲柄的行进方向的旋转被传递到轮毂套24。另外，轮毂套24的行进方向的旋转不传递到第二部件42。单向离合器44具有离合器爪44a、棘齿44b和施力部件44c。离合器爪44a自由摆动成为第一姿势和第二姿势地设在凹部40a内。棘齿44b形成在第二部件42的内周面上。施力部件44c对离合器爪44a施力。离合器爪44a在第一姿势时与棘齿44b接触，在第二姿势时与棘齿44b脱开。施力部件44c安装在环状槽内，该环状槽形成于第一部件40。施力部件44c是将金属线材弯曲成C字形而形成的弹簧部件，将离合器爪44a向第一姿势侧施力。连接部52是设在从驱动部22到轮毂套24的驱动力传递路径中的筒状部分。连接部52的第一端部(图2中左侧的端部)用细齿花键与轮毂套24连接。这样，驱动部22和轮毂套24能一体地旋转。另外，驱动部22和连接部52可以形成为一体，也可以用细齿花键连接。在连接部52设有内部填充液体的储藏部54。液体例如是水、油等。储藏部54，如图2、图3和图4所示，具有多个第一储藏部54a、第二储藏部54b和第三储藏部54c。第一储藏部54a在连接部52的周方向隔开间隔地呈放射状地配置多个。在图中，设有18个第一储藏部54a，但是第一储藏部54a的数目并不限定于此。第一储藏部54a，如图3所示，具有长边方向A和短边方向B。第一储藏部54a例如可以是长方体或椭圆体。第一储藏部54a的长边方向A相对于轮毂轴方向倾斜地配置。这里，从后轮毂的径方向外侧看时，第一储藏部54a的长边方向A相对于轮毂轴方向倾斜地配置。该倾斜例如是I度至45度的范围。这样，将第一储藏部54a相对于轮毂轴方向倾斜地配置，从而第一储藏部54a的容积容 易变化，当驱动部22的第一部件在周方向产生扭转时，液体的压力上升。这样，驱动部22中大范围的扭转，作为液体的压力变化呈现出来。第二储藏部54b与多个第一储藏部54a之中的一个相连，与驱动力测量部26的后述液压传感器58结合。第二储藏部54b的储藏空间与第一储藏部54a的储藏空间相连，并连通到连接部的外表面。液压传感器58设在连通到该第二储藏部54b的外表面的部分。第三储藏部54c将多个第一储藏部54a相互连接。第三储藏部54c的储藏空间与彼此相邻的第一储藏部54a的储藏空间相连。由于设置了第三储藏部54c，多个第一储藏部54a的液体压力相等。<轮毂套>轮毂套24，如图2所示，第一端部(图2中左侧的端部)借助第一轴承46旋转自如地支承在轮毂轴20的轴本体30上。轮毂套24的第二端部(图2中右侧的端部)，如前所述，借助第五轴承50，经由驱动部22旋转自如地支承在轮毂轴20的轴本体30上。第一轴承46具有第一内圈体46a、第一外圈体46b和多个第一滚动体46c。第一内圈体46a在内周面形成有螺纹，拧入轴本体30的第一阳螺纹部30b而固定。第一滚动体46c可旋转地由未图示的保持架保持，在周方向隔开预定间隔地配置。第一滚动体46c可以是球体，也可以是滚柱。第五轴承50具有前述的第五滚动推压面50a、例如压入固定在轮毂套24的第二端部的内周部的第五外圈体50b和多个第五滚动体50c。第五滚动体50c在周方向隔开间隔地配置在第五滚动推压面50a与第五外圈体50b之间。第五滚动体50c可旋转地由未图示的保持架保持，在周方向隔开预定间隔地配置。第五滚动体50c可以是球体，也可以是滚柱。在轮毂套24的外周部，在轮毂轴20的轴方向隔开间隔、呈环状地突出形成了第一轮毂凸缘24a和第二轮毂凸缘24b，该第一轮毂凸缘24a和第二轮毂凸缘24b用于连接自行车后轮的轮辐。在轮毂套24的第二端部(图2中右侧的端部)的内周部，形成了连接连接部52的第一端部(图2中左侧的端部)的连接部24c。连接部52设在第五轴承50的附近，比第五轴承50靠近轮毂套24的第一端部侧。 <驱动力测量部>驱动力测量部26具有液压传感器58。该液压传感器58检测填充在储藏部54内的液体的压力。液压传感器58设在连接部52的外表部以堵住第二储藏部54b的储藏空间。在本实施方式中，液压传感器58设在连接部52的第二端部(图2中左侧的端部)的端面上。液压传感器58检测储藏部54的液体的压力。由该液压传感器58检测出的信息与作用在自行车用后轮毂10上的驱动力对应，所以，可以用该信息来测量作用在自行车用后轮毂10上的驱动力。液压传感器58例如具有被液体推压的推压部，当储藏部54的容积变化了时，推压部被液体推压，推压部就变形或移动，从而检测出液体的压力。<无线发送部>无线发送部28具有固定在轮毂套24内周面的电路基板28b。压力传感器58和电路基板28b通过未图示的配线电连接。在电路基板28b上装有微型计算机、将压力传感器58的输出放大的放大器、将由放大器放大了的信号转换为数字信号的AD (模拟一数字，Analog-Digital)转换电路及无线发送电路等的电子零件、和作为电源的充电电池28c。在本实施方式中，微型计算机、放大器和AD转换电路构成驱动力测量部26的一部分。无线发送部28无线发送基于压力传感器58的输出的信息。从无线发送部28无线发送的信息，作为驱动力、转矩和动力之中的至少任一项，由未图示的码表显示。可以根据压力传感器58的输出，在设在电路基板28b上的微型计算机中计算出驱动力、转矩和动力之中的至少任一项，另外，也可以在码表中根据接收到的信息计算出驱动力、转矩和动力之中的至少任一项。另外，也可以用一次电池代替充电电池28c。充电电池28c或一次电池可装卸地设在电路基板28b上。在这样构成的后轮毂10中，当安装在自行车上、骑乘者踩踏板时，骑乘者的踏力作为驱动力从驱动部22传递到轮毂套24。这时，连接部52的储藏部54的容积变化，内部的压力变化。由液压传感器58检测出该变化，在电路基板28b处理从液压传感器58输出的电信号，无线发送部28无线发送给码表。在码表中，接收并显示无线发送来的表示驱动力的信息。这样，骑乘者可以知道自已产生的驱动力、转矩、动力等。
这里，由于可根据大范围内一定的液体的压力变化来测量驱动力，所以，可以用一个传感器测定驱动部中的大范围的扭转。<第二实施方式>在下面的说明中，对于与第一实施方式相同的构造及形状的部件，其说明从略。如图5所示，在第二实施方式的后轮毂110中，设置了发电机60作为液压传感器58和无线发送部28的电源。发电机60具有固定在轮毂轴20的轴本体30外周面的磁铁62、和与磁铁62相向地配置在磁铁62的外周侧的转子64。转子64具有固定在轮毂套224内周面的线圈架、卷绕在线圈架上的发电线圈、和配置在发电线圈周围的轭部。发电线圈的输出由设在无线发送部28的整流器整流为直流电。整流后的电力蓄存在充电电池28c内，作为电源使用，该充电电池28c安装在电路基板28b上。另外，设在连接部152的储藏部154的多个(例如15个)第一储藏部154a，如图6 所示，相对于轮毂轴的半径方向倾斜地配置。在一个第一储藏部154a设置了第二储藏部154b。第二储藏部154b的储藏空间，与第一实施方式同样地，连通到连接部152的外表面。多个第一储藏部154a借助多个第三储藏部154c而相互连通。第二实施方式的第一储藏部154a的长边方向沿着轮毂轴方向配置。在该构造的第二实施方式的后轮毂110中，也与第一实施方式同样地，可根据大范围内一定的液体的压力变化来测量驱动力，所以，可以用一个传感器测定驱动部中的大范围的扭转。<第三实施方式>在第一和第二实施方式中，设置了多个第一储藏部。但如图7所不,在第三实施方式的后轮毂210中，储藏部254的第一储藏部254a只设置了一个。因此，不设置第三储藏部。从轮毂轴方向看，第一储藏部254a在连接部252的内部，例如在360度的范围，形成为螺旋状。另外，螺旋的范围可以是360度以上，也可以是360度以下。在第三实施方式中，由于只设置一个第一储藏部254a，所以，不容易产生第三储藏部的压力损失。该第三实施方式的后轮毂210,也与第一及第二实施方式同样地,可根据在大范围内一定的液体的压力变化来测量驱动力，所以，可用一个传感器测定驱动部中的大范围的扭转。这里，从轮毂轴方向看，第一储藏部254a形成为螺旋状，但是，第一储藏部254a也可以形成为螺旋弹簧的形状那样的、在轴方向呈螺旋状延伸的形状。这样的构造也能得到同样的效果。<其它实施方式>上面，说明了本发明的一实施方式，但本发明并不限定于上述实施方式，在不脱离本发明要旨的范围内，可作各种变更。(a)在上述实施方式中，包括具有单向离合器的所谓的自由轮毂(7 V 一〃 7')而构成驱动部22，但本发明并不限定于此。例如，本发明也适用于没有自由轮毂的后轮毂。(b )在上述实施方式中，例举了具有快速释放机构29的后轮毂，但本发明也适用于没有快速释放机构的后轮毂。(d)在上述实施方式中，作为电源，例举了发电机和充电电池，但本发明并不限定于此。例如，也可以采用可充电的电容等的蓄电元件。另外，作为电源，也可以采用不能充电的一次电池。(e)在上述第二实施方式中，发电机60用于液压传感器58和无线发送部28的电力供给，但本发明并不限定于此。也可以在无线发送部中检波从发电机60输出的交流电力波形，得到后轮毂的旋转速度信号。可以采用与得到的旋转速度信号相关的信息和由驱动力测定部测定的驱动力即转矩，在微型计算机中计算动力。另外，通过无线发送部将与旋转速度信号相关的信息发送到码表，乘以后轮的周长，从而可用于码表的车速显示。(f)上述各实施方式的构造可以相互组合。例如，在第一和第二实施方式中，也可以如第二实施方式那样，将发电机设在轮毂套的内部。这时，可将发电线圈设在轮毂轴上并将磁铁设在轮毂套或第一部件上而构成发电机。另外，在第二实施方式中，也可以设置一次电池或二次电池来代替发电机。 (g)上述3个实施方式中的储藏部的形状仅是一例，本发明并不限定于这些形状。储藏部只要是容积相对于连接部的扭转而变化的形状，则可以是任何形状。只要至少具有一个储藏部即可。(h)在上述实施方式中，液压传感器58设在连接部52的第二端部的端面上，但是，液压传感器58也可以设在连接部52的外表部的任意部位。这时，只要是以将液体导到液压传感器设置的部位的方式形成第二储藏部即可。(i)也可以不设置第二储藏部，而把液压传感器设在第一储藏部的储藏空间内。这时，只要在连接部52上设置用于取出来自压力传感器的电信号的配线，将电信号取出到外部即可。(j)另外，也可以设置测定液体温度的温度传感器，修正因温度变化而变化的压力传感器的输出。这时，例如用设在电路基板上的微型计算机求出修正值即可。(k)在上述实施方式中，第一 第五轴承之中的任何一个或多个可以变更为滑动轴承。此时，可以减轻重量。(I)在上述实施方式中，第一部件之中的构成自由轮的部分可以是相对于其它部分可装卸的构造。这样，可以自由地更换自由轮。第一部件中的可装卸的部分利用细齿花键等的连接机构结合于其它部分即可。附图标记的说明10、110、210…后轮毂，20…轮毂轴，22…驱动部，24…轮毂套，26…驱动力测量部，28...无线发送部，28c…充电电池，52、152、252...连接部，54、154、254...储藏部，54&、154a、254a…第一储藏部，54b、154b、254b...第二储藏部，54c、154c…第三储藏部，58…液压传感器，60···发电机,80···链轮集合体。
权利要求
1.一种自行车用后轮毂，其特征在于，具有 轮毂轴； 驱动部，旋转自如地支承于上述轮毂轴，能安装驱动力传递部件； 轮毂套，旋转自如地支承于上述轮毂轴，被传递上述驱动部的旋转；以及 具有液压传感器的驱动力测量部； 上述驱动部具有与上述轮毂套连接的连接部，在上述连接部设有内部填充液体的储藏部; 上述液压传感器检测上述液体的压力。
2.如权利要求I所述的自行车用后轮毂，其特征在于，上述储藏部具有第一储藏部和连接上述第一储藏部与液压传感器的第二储藏部。
3.如权利要求2所述的自行车用后轮毂，其特征在于，上述第二储藏部连通到上述连接部的外表面。
4.如权利要求2或3所述的自行车用后轮毂，其特征在于，上述连接部是筒状； 上述第一储藏部在上述轮毂轴的周方向隔开间隔地设有多个； 上述储藏部还具有将上述多个第一储藏部相互连通的第三储藏部。
5.如权利要求2至4中任一项所述的自行车用后轮毂，其特征在于，上述第一储藏部的储藏空间具有长边方向和短边方向； 上述第一储藏部的储藏空间的长边方向相对于轮毂轴方向倾斜地配置。
6.如权利要求2或3所述的自行车用后轮毂，其特征在于，上述第一储藏部绕轮毂轴形成为螺旋状。
7.如权利要求I至6中任一项所述的自行车用后轮毂，其特征在于，还具有无线发送部，该无线发送部用无线方式将基于上述液压传感器的输出的信息发送到外部。
8.如权利要求I至7中任一项所述的自行车用后轮毂，其特征在于，还具有向上述液压传感器供给电力的电源。
9.如权利要求8所述的自行车用后轮毂，其特征在于，上述电源是电池。
10.如权利要求8所述的自行车用后轮毂，其特征在于，上述电源是发电机。
全文摘要
本发明是一种自行车用后轮毂，其目的是，提供能测量驱动力、可用一个传感器测定驱动部中的大范围的扭转的自行车用后轮毂。自行车用轮毂(10)具有轮毂轴(20)、驱动部(22)、轮毂套(24)和驱动力测量部(26)。驱动部(22)旋转自如地支承在轮毂轴(20)上，能安装链轮集合体(80)。轮毂套(24)旋转自如地支承在轮毂轴(20)上，被传递驱动部(22)的旋转。驱动力测量部(26)具有液压传感器(58)。驱动部(22)具有与轮毂套(24)连接的连接部(52)。在连接部(52)设有内部填充液体的储藏部(54)。液压传感器(58)检测液体的压力。
文档编号B60B27/04GK102963209SQ20121028846
公开日2013年3月13日 申请日期2012年8月14日 优先权日2011年8月29日
发明者北村智 申请人:株式会社岛野