腳踏車後輪轂

专利摘要:
本發明揭示一種腳踏車後輪轂，其包含一輪轂軸、一驅動部件、一輪轂殼及一驅動力量測部件。該驅動部件係可旋轉地支撐於該輪轂軸上且經組態以接納一驅動力輸入構件。該輪轂殼係可旋轉地支撐於該輪轂軸上且可操作地耦合至該驅動部件以藉由該輪轂軸上之該驅動部件而旋轉。該驅動力量測部件包含：一磁致伸縮元件，其佈置於該驅動部件與該輪轂殼之間之一驅動力傳輸路徑中；及一偵測線圈，其佈置成與該磁致伸縮元件相對。
公开号:TW201321220A
申请号:TW101131406
申请日:2012-08-29
公开日:2013-06-01
发明作者:Satoshi Kitamura
申请人:Shimano Kk；
IPC主号:B62J45-00

专利说明:
腳踏車後輪轂
本發明大體上係關於一種腳踏車輪轂。更明確而言，本發明係關於一種腳踏車後輪轂，其構成一腳踏車之一後輪之輪轂。
本申請案主張依據35 U.S.C.§119之2011年8月29日申請之日本專利申請案第2011-186589號之優先權。日本專利申請案第2011-186589號之全文係以引用方式併入本文中。
一腳踏車後輪轂基本上具有一輪轂軸、一輪轂殼及一飛輪。該輪轂軸係佈置於後輪之旋轉中心處。該輪轂殼係可旋轉地安裝於該輪轂軸周圍。該飛輪沿軸向方向佈置於該輪轂殼鄰近處。該飛輪將與一鏈條接合之一鏈輪之旋轉遞送至該輪轂殼。先前技術中已知一種腳踏車後輪轂，其中能夠量測一騎乘者之驅動力之一驅動力量測部件係佈置於該飛輪與該輪轂殼之間(例如參閱美國專利第6,418,797號)。
一腳踏車之先前技術後輪轂具有用於耦合飛輪與輪轂殼之一耦合構件。該耦合構件係形成為呈一中空圓柱形形狀，且鏈輪係安裝於該耦合構件之一端部部件上，同時另一端部部件係耦合至輪轂殼。該耦合構件具有用於偵測其之一耦合部件之扭轉之一應變計，且偵測該耦合部件之扭轉量。自藉此所量測之扭轉量量測一騎乘者之驅動力。
在先前技術之後輪轂中，應變計係直接附裝至耦合部件，且因為例如需使用於黏著用途之黏著劑厚度均勻，所以難精確組裝。
本發明之一目的為提供一種腳踏車後輪轂，其能夠以相對不受組裝精度影響之一方式量測驅動力。
根據本發明之一第一態樣，提供一種腳踏車後輪轂，其基本上包括一輪轂軸、一驅動部件、一輪轂殼及一驅動力量測部件。該驅動部件係可旋轉地支撐於該輪轂軸上且經組態以接納一驅動力輸入構件。該輪轂殼係可旋轉地支撐於該輪轂軸上且可操作地耦合至該驅動部件以藉由該輪轂軸上之該驅動部件而旋轉。該驅動力量測部件包含：一磁致伸縮元件，其佈置於該驅動部件與該輪轂殼之間之一驅動力傳輸路徑中；及一偵測線圈，其佈置成與該磁致伸縮元件相對。
在上述腳踏車後輪轂中，當將驅動部件之旋轉遞送至輪轂殼時，佈置至驅動力傳輸路徑之磁致伸縮元件之磁導率以一方式改變以反映回應於驅動力而產生於驅動力傳輸路徑上之扭矩。偵測線圈之電感因磁致伸縮元件之磁導率變化而改變。可藉由偵測磁致伸縮元件之電感變化(作為一電信號)而量測驅動力。在本文中，可以一非接觸方式進行磁致伸縮元件及偵測線圈之驅動力變化之偵測，因此，該偵測相對不受組裝精度影響。
根據一第二態樣，提供根據第一態樣之腳踏車後輪轂，使得偵測線圈係佈置於輪轂軸上之與磁致伸縮元件相對之一位置處。在此情況中，因為偵測線圈係安裝於非旋轉輪轂軸上，所以可將偵測線圈之輸出容易地發送至輪轂殼之外部。
根據一第三態樣，根據第二態樣之腳踏車後輪轂進一步包括不可旋轉地安裝於輪轂軸上之一附接構件，且偵測線圈係佈置於該附接構件上。偵測線圈係安裝於該附接構件上。在此情況中，因為偵測線圈可佈置於該附接構件(其牢固至輪轂軸，而非直接佈置於輪轂軸上)上，所以偵測線圈之佈置自由度增大。
根據一第四態樣，提供根據第一態樣之腳踏車後輪轂，使得偵測線圈係佈置於輪轂殼上之與磁致伸縮元件相對之一位置處。在此情況中，可沿輪轂軸之直徑方向將偵測線圈容易地佈置至磁致伸縮元件之外部。
根據一第五態樣，提供根據第一至第四態樣之任何者之腳踏車後輪轂，使得偵測線圈係佈置於輪轂軸與磁致伸縮元件之間。在此情況中，偵測線圈可直接安裝於輪轂軸上。因此，可簡化用於安裝偵測線圈之結構。
根據一第六態樣，提供根據第一至第四態樣之任何者之腳踏車後輪轂，使得偵測線圈係佈置於磁致伸縮元件與輪轂殼之間。
根據一第七態樣，提供根據第一至第六態樣之任何者之腳踏車後輪轂，使得驅動部件包含佈置於驅動力傳輸路徑中之一套管且磁致伸縮元件由套管固持。例如，在此情況中，可以不取決於由驅動力之傳輸所需之一剛性位準之一方式形成磁致伸縮元件，藉此具有最佳磁導率之一材料可用於偵測用途。
根據一第八態樣，提供根據第七態樣之腳踏車後輪轂，使得套管與驅動部件一體成型。在此情況中，因為驅動部件與套管一體成型，所以結構較簡單。
根據一第九態樣，根據第一至第八態樣之任何者之腳踏車後輪轂進一步包括一無線傳輸器，其可操作地連接至偵測線圈以無線地傳輸基於偵測線圈之一輸出之資訊。例如，即使偵測線圈與輪轂殼一起旋轉，但亦可將其輸出容易地傳送至外部。
根據一第十態樣，根據第一至第九態樣之任何者之腳踏車後輪轂進一步包括用於將電力供應至偵測線圈之一電源供應器。在此情況中，因為佈置一電源供應器，所以無需提供與後輪轂分離之一電源供應器。
根據一第十一態樣，提供根據第十態樣之腳踏車後輪轂，使得電源供應器包含一電池。在此情況中，電源供應器之結構較簡單。
根據一第十二態樣，提供根據第十態樣之腳踏車後輪轂，使得電源供應器包含一發電機。在此情況中，於腳踏車之行進期間產生電力，且因此無需外部充電或替換一電池。
就本發明之腳踏車後輪轂而言，磁致伸縮元件及偵測線圈以非接觸方式進行驅動力之偵測，因此，該偵測相對不受組裝精度。
現參考形成本發明之一部分之附圖。
現將參考圖式而解釋選定實施例。熟習技術者將自本發明明白，該等實施例之以下描述僅供說明且非為了限制如由隨附申請專利範圍及其等效物所界定之本發明。
首先參考圖1，圖中繪示根據一第一實施例之一腳踏車後輪轂10。如圖1中所展示，後輪轂10可安裝於一輪轂軸安裝區段102上，輪轂軸安裝區段102係佈置至一腳踏車車架之後部分。後輪轂10具有一輪轂軸20、一驅動部件22、一輪轂殼24、一驅動力量測部件26及一無線傳輸器28。一第一軸承46使輪轂殼24可旋轉地支撐於輪轂軸20上。一第二軸承47使驅動部件22可旋轉地支撐於輪轂軸20上。驅動力量測部件26能夠量測一騎乘者之驅動力。無線傳輸器28無線地傳輸與所量測之驅動力相關之資訊。例如，可安裝於腳踏車之手把上之一腳踏車電腦(圖中未展示)上顯示與驅動力相關之無線傳輸資訊。該腳踏車電腦上亦顯示諸如腳踏車之速度、曲柄之旋轉速度(踏頻)、行進距離及類似者之資訊。
輪轂軸20具有：一中空軸體30，其具有安裝於其上之一快速釋放機構29；一第一鎖定螺母32，其安裝於軸體30之一第一端部(圖2中之左側端部)；及一第二鎖定螺母34，其安裝於軸體30之一第二端部(圖2中之右側端部)。輪轂軸安裝區段102經設計以安裝至第一鎖定螺母32及第二鎖定螺母34上。本文中揭示其中第一鎖定螺母32及第二鎖定螺母34安裝於輪轂軸安裝區段102內之一組態，但亦可接受其中軸體30安裝於車架上之輪轂軸安裝區段102內之一組態。
如圖2中所展示，一母螺紋部分30a係形成於軸體30之第一端部之內周邊面上。一第一公螺紋部分30b及一第二公螺紋部分30c係分別形成於軸體30之第一及第二端部之外周邊面上。第一鎖定螺母32具有與母螺紋部分30a可螺旋地配合之一公螺紋部分，且藉由螺合至軸體30上而緊固。第二鎖定螺母34具有與第二公螺紋部分30c可螺旋地配合之一母螺紋部分，且藉由螺合至軸體30上而緊固。
驅動部件22之組態包含被稱為飛輪之一構件。驅動部件22具有：一第一構件40，其可旋轉地支撐於輪轂軸20上；一第二構件42，其自第一構件40佈置至外周邊側；一單向離合器44，其佈置於第一構件40與第二構件42之間；及一套管52。
第一構件40為藉由第二軸承47而可旋轉地支撐於輪轂軸20上之一管狀構件。第二軸承47具有一第二內座圈元件47a、一第二外座圈元件47b及複數個第二滾動元件47c。第二內座圈元件47a具有形成於其外周邊部分上之一螺紋，且藉由螺合至軸體30之第二公螺紋部分30c而緊固。第二外座圈元件47b具有形成於其內周邊部分上之一螺紋，且藉由螺合至形成於第一構件40之外周邊面上之一公螺紋部分而緊固。第二滾動元件47c沿圓周方向隔開且佈置於第二內座圈元件47a與第二外座圈元件47b之間。第二滾動元件47c由一固持器(圖中未展示)可旋轉地固持，且佈置成沿圓周方向隔開預定間隔。第二滾動元件47c可為球形元件或滾子。
第一構件40在其外周邊部分中具有用於收容單向離合器44之一離合器棘爪44a之一凹口40a。第一構件40之一第一端部(圖2中之左側端部)向遠處延伸至輪轂殼24之內周邊側。在第一構件40之外周邊面上形成可旋轉地支撐第二構件42之一第三軸承48之一第三錐面48a及可旋轉地支撐輪轂殼24之一第五軸承50之一第五錐面50a。在第一構件40之第一端部之外周邊部分上形成與套管52之一第一端部(圖2中之左側端部)耦合之一第一耦合部件40b。套管52與第一構件40一起旋轉。
第二構件42為藉由第三軸承48及一第四軸承49而可旋轉地支撐於第一構件40相對處之一管狀構件。由先前所提及之第三錐面48a、一第三杯形面48b及複數個第三滾動元件48c形成第三軸承48。第三杯形面48b係形成於第二構件42之一第一端部(圖2中之左側端部)之內周邊面上。第三滾動元件48c沿圓周方向隔開且佈置於第三錐面48a與第三杯形面48b之間。第三滾動元件48c由一固持器(圖中未展示)可旋轉地固持，且佈置成沿圓周方向隔開預定間隔。第三滾動元件48c可為球形元件或滾子。
由以下各者形成第四軸承49：一第四錐面49a，其形成於第二外座圈元件47b之外周邊面上；一第四杯形面49b；及複數個第四滾動元件49c。第四杯形面49b係形成於第二構件42之內周邊面上(位於沿輪轂軸方向之第二構件42之中間部分中)。第四滾動元件49c沿圓周方向隔開且佈置於第四錐面49a與第四杯形面49b之間。第四滾動元件49c由一固持器(圖中未展示)可旋轉地固持，且佈置成沿圓周方向隔開預定間隔。第四滾動元件49c可為球形元件或滾子。
如圖1中所展示，第二構件42在其外周邊面上具有經調適以安裝一鏈輪總成80之一鏈輪安裝部件42a。鏈輪總成80與第二構件42一起旋轉。鏈輪總成80為驅動力輸入構件之一實例。鏈輪安裝部件42a具有(例如)栓槽，其等係佈置於鏈輪安裝部件42a之外周邊面上且有沿圓周方向隔開之突出部分或凹陷部分。鏈輪總成80具有包含不同齒數之若干(例如九個)鏈輪80a至80i。藉由使一鏈條81與鏈輪總成80之任何鏈輪嚙合而將曲柄(圖中未展示)之旋轉遞送至驅動部件22。在本文中，鏈輪安裝部件42a上已安裝若干鏈輪，但安裝於鏈輪安裝部件42a上之鏈輪之數目可為單個。
如圖2中所展示，佈置單向離合器44以僅將沿腳踏車前進方向之第二構件42之旋轉遞送至第一構件40。此後，僅將沿前進方向之曲柄之旋轉遞送至輪轂殼24。沿前進方向之輪轂殼24之旋轉未被遞送至第二構件42。單向離合器具有：一離合器棘爪44a，其可擺動地佈置於凹口40a中之一第一姿態與一第二姿態之間；棘輪齒44b，其等形成於第二構件42之內周邊面上；及一推進構件44c，其用於推進離合器棘爪44a。離合器棘爪44a在處於該第一姿態時接觸棘輪齒44b，且在處於該第二姿態時脫離棘輪齒44b。推進構件44c係安裝於第一構件40中所形成之一環形凹槽中。推進構件44c為藉由將一金屬線材料彎曲成一「C」形形狀而形成之一彈簧構件，且將離合器棘爪44a推向該第一姿態。
套管52係佈置於自驅動部件22至輪轂殼24之驅動力傳輸路徑上。套管52之一第一端部(圖2中之左側端部)係耦合至驅動部件22之第一構件40。套管52與第一構件40一起旋轉。在本實施例中，套管52係佈置於驅動部件22之第一構件40之第一端部與輪轂殼24之第二端部(圖1中之右側端部)之內周邊面之間。如圖3中所展示，套管52為一管狀構件且在其之一第一端部(圖3中之左側端部)處具有用於接合第一耦合部件40b之一第一接合部件52a。第一接合部件52a具有沿輪轂軸方向凹陷之一凹口及/或沿輪轂軸方向突出之一突出部。在本實施例中，由沿輪轂軸方向之一凹陷/突出輪廓形成第一接合部件52a。套管52在其之一第二端部(圖3中之右側端部)處具有用於接合一第二耦合部件24c之一第二接合部件52b。第二接合部件52b具有沿輪轂軸方向凹陷之一凹口及/或沿輪轂軸方向突出之一突出部；在本實施例中，由沿輪轂軸方向之一凹陷/突出輪廓形成第二接合部件52b。藉由將套管52連接至與鏈輪總成80接近之輪轂殼24之第二端部而使第一構件40維持沿輪轂軸方向之最小可能尺寸，且可最小化重量增加。在本文中，由沿輪轂軸方向之凹陷/突出輪廓形成第一接合部件52a及第二接合部件52b，但亦可接受具有凹口或沿一徑向方向突出之突出部之一形狀，如同鋸齒狀突起。
在套管52中形成沿圓周方向隔開之若干孔52c。孔52c呈橢圓形形狀、沿圓周方向伸長且穿過套管52。在本實施例中，孔52c係分別佈置於套管52之第一及第二端部處、佈置至中間部分之兩側。佈置此等孔52c以在將驅動力(扭矩)自驅動部件22遞送至輪轂殼24時促進回應於驅動力之套管52之扭轉。
如圖2中所展示，第一軸承46使輪轂殼24之一第一端部(圖2中之左側端部)可旋轉地支撐於輪轂軸20之軸體30周圍。如先前所提及，第五軸承50使輪轂殼24之第二端部(圖2中之右側端部)經由驅動部件22而可旋轉地支撐於輪轂軸20之軸體30周圍。第一軸承46具有形成於其內周邊面上之一螺紋，且具有：一第一內座圈元件46a，其螺旋地緊固至軸體30之第一公螺紋部分30b上；一第一外座圈元件46b；及複數個第一滾動元件46c。第一滾動元件46c由一固持器(圖中未展示)可旋轉地固持，且佈置成沿圓周方向隔開預定間隔。第一滾動元件46c可為球形元件或滾子。
第五軸承50具有：先前所提及之第五錐面50a；一第五外座圈元件50b，其例如藉由被壓入配合於輪轂殼24之第二端部之內周邊部分內而緊固；及複數個第五滾動元件50c。第五錐面50a與第五外座圈元件50b之間之第五滾動元件50c係佈置成沿圓周方向隔開。第五滾動元件50c由一固持器(圖中未展示)可旋轉地固持，且佈置成沿圓周方向隔開預定間隔。第五滾動元件50c可為球形元件或滾子。
如圖1中所展示，形成沿輪轂軸20之軸向方向隔開之一第一輪轂凸緣24a及一第二輪轂凸緣24b(其等經調適以與腳踏車之後輪之輪輻耦合)，且第一輪轂凸緣24a及第二輪轂凸緣24b自輪轂殼24之外周邊部分突出以呈一環形形狀。在輪轂殼24之第二端部(圖2中之右側端部)之內周邊部分上形成與第五軸承50鄰近之一第二耦合部件24c(其經調適以與套管52之第二端部耦合)。
驅動力量測部件26具有一磁致伸縮元件54及一偵測線圈56。
磁致伸縮元件54藉由緊固至套管52之外周邊面之中間部分而佈置。藉由例如黏著劑黏合而使磁致伸縮元件54緊固至套管。磁致伸縮元件54及偵測線圈56為用於一磁性材料之反磁致伸縮效應之感測器。當扭矩作用於套管52上時，磁致伸縮元件54回應於套管52之表面處之一主應力變化而經歷一磁導率變化。磁致伸縮元件54具有：呈帶狀之一第一磁致伸縮材料54a，其具有一第一易磁化軸54c；及一第二磁致伸縮材料54b，其具有與第一易磁化軸54c相交之一第二易磁化軸54d。在此實施例中，第一易磁化軸54c與第二易磁化軸54d正交。
如圖2中所展示，偵測線圈56係緊固至與輪轂軸20之軸體30不可旋轉地耦合之一附接構件58。附接構件58之內周邊面係佈置成與磁致伸縮元件54之外周邊面相對。附接構件58具有：一第一區段，其緊固至軸體30且自軸體30延伸向外周邊；及一第二區段，其沿輪轂軸方向自該第一區段之一端部延伸。在本文中，該第一區段及該第二區段係形成為呈環形或管狀形狀。偵測線圈56係佈置於該第二區段上。偵測線圈56具有：一第一線圈56a，其佈置成與第一磁致伸縮材料54a相對；及一第二線圈56b，其佈置成與第二磁致伸縮材料54b相對。在本實施例中，偵測線圈56係佈置於磁致伸縮元件54與輪轂殼24之間。
驅動力量測部件26藉由偵測由磁致伸縮元件54之一磁導率變化引起之偵測線圈56之一電感變化(作為一電信號)而量測一驅動力。該驅動力包含扭矩。
如圖l中所展示，例如，無線傳輸器28沿輪轂軸方向自輪轂殼24之第一端部佈置至外側。無線傳輸器28具有緊固至輪轂軸20之外周邊部分之一外殼28a。外殼28a具有用於緊固至輪轂軸20之一緊固部件28d。使軸體30穿過緊固部件28d。藉由擰緊第一鎖定螺母32，緊固部件28d因被直接或間接地夾持於第一鎖定螺母32與第一外座圈元件46a之間而緊固。一電路板28b係佈置於外殼28a內。由佈線(圖中未展示)電連接偵測線圈56與電路板28b。在電路板28b上安裝電子組件，諸如：一微電腦、用於放大偵測線圈56之輸出之一放大器；用於將由該放大器放大之信號轉換成一數位信號之一類比數位(AD)轉換電路、一無線傳輸電路及類似者；以及作為電源供應器之一可充電電池28c。在本實施例中，該微電腦、該放大器及該AD轉換電路構成驅動力量測部件26之部分。
無線傳輸器28無線地傳輸基於偵測線圈56之輸出之資訊。一腳踏車電腦(圖中未展示)將自無線傳輸器28無線地傳輸之該資訊顯示為驅動力、扭矩及/或電力。可在佈置於電路板28b上之微電腦中基於偵測線圈56之輸出而計算該驅動力、扭矩及/或電力；或可在該腳踏車電腦中基於所接收之資訊而計算該驅動力、扭矩及/或電力。可佈置用以取代可充電電池28c之一次電池。可充電電池28c或該一次電池係可拆卸地佈置於外殼28a上。例如，外殼28a可佈置有給可充電電池28c充電時所採用之端子。
在以此方式組態之後輪轂10中，當騎乘者踩踏附接至腳踏車之踏板時，遞送騎乘者之踩踏力作為自驅動部件22至輪轂殼24之驅動力。此時，驅動部件22之套管52之主應力改變，磁致伸縮元件54之磁導率改變，且偵測線圈56之電感改變。表示此變化之一電信號由電路板28b處理，且被無線傳輸器28無線傳輸至腳踏車電腦。腳踏車電腦中接收及顯示表示驅動力之無線傳輸資訊。藉此，騎乘者可獲悉自生驅動力、扭矩、電力及類似者。
在本文中，因為磁致伸縮元件54及偵測線圈56可以一非接觸方式量測驅動力，所以其等可相對不受組裝精度影響。
在前述實施例中，偵測線圈56係安裝於緊固至輪轂軸20之附接構件58中，且磁致伸縮元件54係佈置於偵測線圈56與輪轂軸20之軸體30之間。如圖4中所展示，在一第二實施例中，一偵測線圈156係直接佈置於輪轂軸20之軸體30之外周邊面上。在以下描述中，省略與第一實施例之構件組態及形狀之描述等同之構件組態及形狀之描述。
如圖4中所展示，在一後輪轂110中，一驅動部件122之一套管152為與驅動部件122之一第一構件140一體成型之一桿狀區段。一驅動力量測部件126之一磁致伸縮元件154係固持於套管152之內周邊部分處。套管152與輪轂殼24內側之第一構件140一體成型。第一構件140之一第一端部(圖4中之左側端部)係彎曲向輪轂殼24之第二端部(圖4中之右側端部)。此第一構件140之遠端與輪轂殼24之第二耦合部件24c可旋轉地耦合在一起。此處，套管152已由沿圍繞輪轂軸之圓周方向隔開之複數個桿狀區段形成，但可以與前述實施例類似之方式代以形成為呈一中空圓柱形形狀，或佈置成與第一構件140分離。
如先前所提及，偵測線圈156係直接緊固至輪轂軸20之軸體30之外周邊面。因此，在此第二實施例中，偵測線圈156係佈置於磁致伸縮元件154與輪轂軸20之間。
在根據第二實施例之以此方式組態之後輪轂110中，因為磁致伸縮元件154及偵測線圈156可以一非接觸方式偵測驅動力(如同第一實施例)，所以其等可相對不受組裝精度影響。
在第一及第二實施例中，偵測線圈係不可旋轉地安裝於輪轂軸20上；然而，在一第三實施例中，一後輪轂210之一驅動力量測部件226之一偵測線圈256係安裝於一輪轂殼224上，如圖5中所展示。偵測線圈256與輪轂殼224一起旋轉。用於安裝偵測線圈256之呈環形形狀之一線圈附接構件258係佈置於輪轂殼224之內周邊部分處。套管252係佈置於沿一驅動部件224之一第一構件240之中途。鋸齒狀突起使第一構件240沿輪轂軸方向耦合至輪轂殼224之中心。套管252之大體組態為與第一實施例之套管52之大體組態等同之組態；然而，套管252之兩個端部係緊固至第一構件240。一磁致伸縮元件254係固持於此套管252之外周邊面上。在此第三實施例中，偵測線圈256以如同第二實施例之方式佈置於磁致伸縮元件254與輪轂殼224之間。
在第三實施例中，因為偵測線圈256旋轉，所以一無線傳輸器228係緊固至輪轂殼224。此處，無線傳輸器228係緊固至輪轂殼224之內周邊部分。即使在無線傳輸器228係緊固至輪轂殼224之內周邊部分之一情況中，天線亦較佳佈置至輪轂殼224之外側。
另外，此後輪轂210佈置有一發電機60作為磁致伸縮元件254及無線傳輸器228之一電源供應器。發電機60具有：一磁鐵62，其緊固至輪轂軸20之軸體30之外周邊面；及一轉子64，其佈置至磁鐵62之外周邊側(與磁鐵62相對)。轉子64具有：一線圈捲線軸，其緊固至輪轂殼224之內周邊面；一磁電機線圈，其纏繞至該線圈捲線軸上；及一磁軛，其佈置於該磁電機線圈之周邊周圍。該磁電機線圈之輸出係藉由佈置於無線傳輸器28上之一整流器而整流成直流電，且被用作為一電源供應器。
根據第三實施例之後輪轂210，因為磁致伸縮元件254及偵測線圈256可以一非接觸方式偵測驅動力(如同第一及第二實施例)，所以其等可相對不受組裝精度。再者，可使沿輪轂軸方向之輪轂殼224之中間部分之外徑小於第一及第二實施例中之外徑。
雖然以上已參考某些較佳實施例而描述本發明，但本發明不受限於先前所解釋之實施例且各種修改可在本發明之範疇及精神內。
在先前所解釋之實施例中，驅動部件22之組態包含具有一單向離合器之一所謂飛輪，但本發明不受限於此。例如，本發明可實施為不含一飛輪之一後輪轂。
在先前所解釋之實施例中，以舉例方式展示具有一快速釋放機構29之一後輪轂；然而，本發明可實施為不含一快速釋放機構之一後輪轂。
在先前所解釋之實施例中，由電源供應器之實例展示一發電機及一可充電電池，但本發明不受限於此。例如，亦可採用一可充電電容器或其他此類儲存元件。亦可採用一不可充電之一次電池作為電源供應器。
在先前所解釋之第三實施例中，用發電機60來將電力供應至偵測線圈56及無線傳輸器28，但本發明不受限於此。相反，無線傳輸器可偵測由發電機60輸出之直流電之電力波形且獲得後輪轂之一旋轉速度信號。接著，微電腦可用與藉此所獲得之旋轉速度信號相關之資訊及表示由驅動力量測部件量測之驅動力之扭矩來計算電力。另外，藉由使無線傳輸器將與旋轉速度信號相關之資訊傳輸至腳踏車電腦(其接著執行與後輪之周長之乘法)，腳踏車電腦可採用該資訊來顯示車輪速度。
先前所解釋實施例之各者之組態可彼此組合。例如，第一或第二實施例可佈置有輪轂殼內側之一發電機，如第三實施例中所教示。在此情況中，該發電機可採用一組態，其中輪轂軸佈置有一磁電機線圈且輪轂殼或第一構件佈置有一磁鐵。再者，在第三實施例中，可佈置用以取代該發電機之一次電池或二次電池。另外，例如在第三實施例中，偵測線圈可佈置於輪轂軸上。亦例如在第一實施例中，偵測線圈可佈置於輪轂殼24上。
雖然先前所解釋實施例之各者具有其中磁致伸縮元件係佈置於套管上之一組態，但磁致伸縮元件可與套管一體成型。在此情況中，可減少組件之數目。
在先前所解釋之實施例中，於套管中形成穿過套管之孔；然而，可形成用以取代穿孔之凹口，或可採用未佈置有孔之一組態。
在先前所解釋之實施例中，第一至第五軸承之任一者或若干者可被修改成滑動軸承。可在此情況中減輕重量。
在先前所解釋之實施例中，構成第一構件中之飛輪之區段可經組態以可自另一區段拆卸。就此組態而言，可不受約束地替換飛輪。一連接機構(諸如鋸齒狀突起)可使第一構件中之可拆卸區段接合至另一區段。
因此，根據本發明之實施例之先前描述僅供說明且非為了限制如由隨附申請專利範圍及其等效物所界定之本發明。
10‧‧‧腳踏車後輪轂
20‧‧‧輪轂軸
22‧‧‧驅動部件
24‧‧‧輪轂殼
24a‧‧‧第一輪轂凸緣
24b‧‧‧第二輪轂凸緣
24c‧‧‧第二耦合部件
26‧‧‧驅動力量測部件
28‧‧‧無線傳輸器
28a‧‧‧外殼
28b‧‧‧電路板
28c‧‧‧可充電電池
28d‧‧‧緊固部件
29‧‧‧快速釋放機構
30‧‧‧軸體
30a‧‧‧母螺紋部分
30b‧‧‧第一公螺紋部分
30c‧‧‧第二公螺紋部分
32‧‧‧第一鎖定螺母
34‧‧‧第二鎖定螺母
40‧‧‧第一構件
40a‧‧‧凹口
40b‧‧‧第一耦合部件
42‧‧‧第二構件
42a‧‧‧鏈輪安裝部件
44‧‧‧單向離合器
44a‧‧‧離合器棘爪
44b‧‧‧棘輪齒
44c‧‧‧推進構件
46‧‧‧第一軸承
46a‧‧‧第一內座圈元件
46b‧‧‧第一外座圈元件
46c‧‧‧第一滾動元件
47‧‧‧第二軸承
47a‧‧‧第二內座圈元件
47b‧‧‧第二外座圈元件
47c‧‧‧第二滾動元件
48‧‧‧第三軸承
48a‧‧‧第三錐面
48b‧‧‧第三杯形面
48c‧‧‧第三滾動元件
49‧‧‧第四軸承
49a‧‧‧第四錐面
49b‧‧‧第四杯形面
49c‧‧‧第四滾動元件
50‧‧‧第五軸承
50a‧‧‧第五錐面
50b‧‧‧第五外座圈元件
50c‧‧‧第五滾動元件
52‧‧‧套管
52a‧‧‧第一接合部件
52b‧‧‧第二接合部件
52c‧‧‧孔
54‧‧‧磁致伸縮元件
54a‧‧‧第一磁致伸縮材料
54b‧‧‧第二磁致伸縮材料
54c‧‧‧第一易磁化軸
54d‧‧‧第二易磁化軸
56‧‧‧偵測線圈
56a‧‧‧第一線圈
56b‧‧‧第二線圈
58‧‧‧附接構件
60‧‧‧發電機
62‧‧‧磁鐵
64‧‧‧轉子
80‧‧‧鏈輪總成
80a‧‧‧鏈輪
80b‧‧‧鏈輪
80c‧‧‧鏈輪
80d‧‧‧鏈輪
80e‧‧‧鏈輪
80f‧‧‧鏈輪
80g‧‧‧鏈輪
80h‧‧‧鏈輪
80i‧‧‧鏈輪
81‧‧‧鏈條
102‧‧‧輪轂軸安裝區段
110‧‧‧後輪轂
122‧‧‧驅動部件
126‧‧‧驅動力量測部件
140‧‧‧第一構件
152‧‧‧套管
154‧‧‧磁致伸縮元件
156‧‧‧偵測線圈
210‧‧‧後輪轂
224‧‧‧輪轂殼
226‧‧‧驅動力量測部件
228‧‧‧無線傳輸器
240‧‧‧第一構件
252‧‧‧套管
254‧‧‧磁致伸縮元件
256‧‧‧偵測線圈
258‧‧‧線圈附接構件
圖1係其上已安裝一鏈輪之根據一第一實施例之一腳踏車後輪轂之一半橫截面圖；圖2係圖1中之腳踏車後輪轂之一局部橫截面圖；圖3係一套管之一透視圖；圖4係根據一第二實施例之一腳踏車後輪轂之一局部橫截面圖，其對應於圖2；及圖5係根據一第三實施例之一腳踏車後輪轂之一局部橫截面圖，其對應於圖2。
10‧‧‧腳踏車後輪轂
20‧‧‧輪轂軸
22‧‧‧驅動部件
24‧‧‧輪轂殼
24a‧‧‧第一輪轂凸緣
24b‧‧‧第二輪轂凸緣
24c‧‧‧第二耦合部件
26‧‧‧驅動力量測部件
30‧‧‧軸體
30a‧‧‧母螺紋部分
30b‧‧‧第一公螺紋部分
30c‧‧‧第二公螺紋部分
32‧‧‧第一鎖定螺母
34‧‧‧第二鎖定螺母
40‧‧‧第一構件
40a‧‧‧凹口
40b‧‧‧第一耦合部件
42‧‧‧第二構件
42a‧‧‧鏈輪安裝部件
44‧‧‧單向離合器
44a‧‧‧離合器棘爪
44b‧‧‧棘輪齒
44c‧‧‧推進構件
46‧‧‧第一軸承
46a‧‧‧第一內座圈元件
46b‧‧‧第一外座圈元件
46c‧‧‧第一滾動元件
47‧‧‧第二軸承
47a‧‧‧第二內座圈元件
47b‧‧‧第二外座圈元件
47c‧‧‧第二滾動元件
48‧‧‧第三軸承
48a‧‧‧第三錐面
48b‧‧‧第三杯形面
48c‧‧‧第三滾動元件
49‧‧‧第四軸承
49a‧‧‧第四錐面
49b‧‧‧第四杯形面
49c‧‧‧第四滾動元件
50‧‧‧第五軸承
50a‧‧‧第五錐面
50b‧‧‧第五外座圈元件
50c‧‧‧第五滾動元件
52‧‧‧套管
54‧‧‧磁致伸縮元件
56‧‧‧偵測線圈
56a‧‧‧第一線圈
56b‧‧‧第二線圈
58‧‧‧附接構件

权利要求:
Claims (12)
[1] 一種腳踏車後輪轂，其包括：一輪轂軸；一驅動部件，其可旋轉地支撐於該輪轂軸上且經組態以接納一驅動力輸入構件；一輪轂殼，其可旋轉地支撐於該輪轂軸上且可操作地耦合至該驅動部件以藉由該輪轂軸上之該驅動部件而旋轉；及一驅動力量測部件，其包含佈置於該驅動部件與該輪轂殼之間之一驅動力傳輸路徑中之一磁致伸縮元件及佈置成與該磁致伸縮元件相對之一偵測線圈。
[2] 如請求項1之腳踏車後輪轂，其中該偵測線圈係佈置於該輪轂軸上之與該磁致伸縮元件相對之一位置處。
[3] 如請求項2之腳踏車後輪轂，其進一步包括一附接構件，其不可旋轉地安裝於該輪轂軸上，且該偵測線圈係佈置於該附接構件上。
[4] 如請求項1之腳踏車後輪轂，其中該偵測線圈係佈置於該輪轂殼上之與該磁致伸縮元件相對之一位置處。
[5] 如請求項1之腳踏車後輪轂，其中該偵測線圈係佈置於該輪轂軸與該磁致伸縮元件之間。
[6] 如請求項1之腳踏車後輪轂，其中該偵測線圈係佈置於該磁致伸縮元件與該輪轂殼之間。
[7] 如請求項1之腳踏車後輪轂，其中該驅動部件包含佈置於該驅動力傳輸路徑中之一套管，及該磁致伸縮元件由該套管固持。
[8] 如請求項7之腳踏車後輪轂，其中該套管與該驅動部件一體成型。
[9] 如請求項1之腳踏車後輪轂，其進一步包括一無線傳輸器，其可操作地連接至該偵測線圈以無線傳輸基於該偵測線圈之一輸出之資訊。
[10] 如請求項1之腳踏車後輪轂，其進一步包括一電源供應器，其電連接至該偵測線圈以將電力供應至該偵測線圈。
[11] 如請求項10之腳踏車後輪轂，其中該電源供應器包含一電池。
[12] 如請求項10之腳踏車後輪轂，其中該電源供應器包含一發電機。

类似技术:

---

公开号 | 公开日 | 专利标题

---

TWI505953B|2015-11-01|腳踏車後輪轂

---

TWI505954B|2015-11-01|腳踏車後輪轂

---

TWI486264B|2015-06-01|腳踏車後輪轂

---

TWI543885B|2016-08-01|用於自行車輪轂的感測器裝置

---

US8336400B2|2012-12-25|Rear hub power meter for a bicycle

---

US8170811B2|2012-05-01|Drive device comprising a drive shaft and a device for detecting torque

---

TWI588051B|2017-06-21|腳踏車動力感測裝置

---

TWI505952B|2015-11-01|腳踏車後輪轂

---

US9221517B2|2015-12-29|Bicycle rear hub

---

TW200848708A|2008-12-16|Instrument-equipped bicycle component and detection unit for equipping such a component

---

TWI504522B|2015-10-21|腳踏車後輪轂

---

WO2020147370A1|2020-07-23|塔基扭矩速度感应装置

---

TW202104006A|2021-02-01|輪轂、具有該輪轂之輔助驅動車輛及夾配置

同族专利:

---

公开号 | 公开日

---

US9063024B2|2015-06-23|

---

US20130049444A1|2013-02-28|

---

TWI505953B|2015-11-01|

---

JP2013047078A|2013-03-07|

---

CN102963489A|2013-03-13|

---

CN102963489B|2016-03-02|

---

DE102012016903A1|2013-02-28|

---

ITMI20121449A1|2013-03-01|

引用文献:

---

公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题

---

TWI737862B|2016-12-16|2021-09-01|日商島野股份有限公司|自行車用輪轂|US496638A||1893-05-02||Engineer s brake-valve |

---

US3599482A|1969-06-16|1971-08-17|Texaco Inc|Heavy duty dynamic torque measuring device|

---

FR2631703B1|1988-05-17|1990-08-10|Look Sa|Roue motrice de cycle ou similaire, comportant un systeme de detection du couple transmis, et cycle equipe d'une telle roue|

---

DE3912883C2|1989-04-19|1997-01-23|Look Sa|Vorrichtung zur Messung des auf ein antreibbares Rad ausgeübten Antriebsmomentes und/oder damit verbundener Größen|

---

US5031455A|1989-09-05|1991-07-16|Cline David J|Bicycle power meter|

---

DE4431029A1|1994-08-31|1996-03-21|Karlheinz Nicolai|Drehmomentmeßwertgeber für Fahrradcomputer|

---

US6418797B1|1998-03-04|2002-07-16|Graber Products, Inc.|Apparatus and method for sensing power in a bicycle|

---

ES2284221T3|1998-03-11|2007-11-01|Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha|Dispositivo y metodo para la deteccion de fuerza de depresion de pedal para bicicleta.|

---

US6382381B1|2000-09-06|2002-05-07|Shimano Inc.|Bicycle hub assembly|

---

TWI254013B|2003-03-03|2006-05-01|Shimano Kk|An internal hub transmission for a bicycle|

---

JP2005075106A|2003-08-29|2005-03-24|Shimano Inc|自転車用ハブダイナモ|

---

US7356305B2|2003-12-19|2008-04-08|Palo Alto Research Center Incorporated|Vehicle enabled networks|

---

JP4145839B2|2004-06-29|2008-09-03|株式会社シマノ|自転車用変速システム及び自転車|

---

JP4164071B2|2005-02-04|2008-10-08|シマノシンガポールピーティーイー．リミテッド．|クローポール形発電機及び自転車用発電ハブ|

---

JP2008256456A|2007-04-03|2008-10-23|Shimano Inc|捩れ検出用スリーブ部材及びそれを用いたトルク検出装置|

---

DE102007046749A1|2007-05-16|2008-11-20|Schaeffler Kg|Antriebseinrichtung mit einer Antriebswelle und einer Einrichtung zur Erfassung eines Drehmoments|

---

DE102008050236A1|2008-10-02|2010-04-08|Schaeffler Kg|Tretlager|

---

US8336400B2|2009-11-24|2012-12-25|Saris Cycling Group, Inc.|Rear hub power meter for a bicycle|

---

JP5054754B2|2009-12-25|2012-10-24|株式会社シマノ|発電ハブ|

---

JP2011186589A|2010-03-05|2011-09-22|Omron Corp|制御システム|

---

US8091674B1|2010-12-16|2012-01-10|J. D. Components Co., Ltd.|Torque detecting system for bottom bracket axle of power-assisted bicycle and two-phase signal transmitting method using the same|

---

FR2971483B1|2011-02-10|2013-03-15|Mavic Sas|Moyeu de mesure de couple, systeme de mesure de puissance et roue de cycle equipee d'un tel moyeu ou d'un tel systeme|ITMI20071661A1|2007-08-09|2009-02-10|Campagnolo Srl|Assieme di ruote dentate per una bicicletta|

---

EP2799327B1|2013-05-03|2016-05-25|Methode Electronics Malta Ltd.|A freewheel hub comprising a magneto-elastic sensor and bicycle, pedelec, fast pedelec or e-bike comprising the freewheel hub|

---

DE102013214580B4|2013-07-25|2017-02-23|Schaeffler Technologies AG & Co. KG|Angetriebene Radlagereinheit mit integrierter Drehmomentmessung|

---

EP2842764B1|2013-08-26|2017-01-18|Innotorq GmbH|Radnabenübertragungseinheit für ein Antriebrad eines Fahrzeugs, Antriebrad und hilfsangetriebenes Fahrzeug|

---

JP6421559B2|2014-11-21|2018-11-14|株式会社デンソー|無線機|

---

JP2016097825A|2014-11-21|2016-05-30|株式会社デンソー|無線機、ハブダイナモ|

---

US10675913B2|2016-06-24|2020-06-09|Specialized Bicycle Components, Inc.|Bicycle wheel hub with power meter|

---

CN107628185B|2016-07-18|2019-12-06|行安机电股份有限公司|扭力侦测器|

---

EP3450200A1|2017-08-29|2019-03-06|Innotorq GmbH|Radnabenübertragungseinheit für eine radnabe eines fahrzeugs, radnabe und hilfsangetriebenes fahrzeug|

---

DE102019115401B3|2019-06-06|2020-06-25|Innotorq Gmbh|Radnabe, hilfsangetriebenes Fahrzeug mit der Radnabe und Klammeranordnung|

---

FR3112524A1|2020-07-20|2022-01-21|Moving Magnet Technologies|Organe d’entrainement de cycle presentant un capteur de couple|

法律状态:

优先权:

---

申请号 | 申请日 | 专利标题

---

JP2011186589A|JP2013047078A|2011-08-29|2011-08-29|自転車用リアハブ|

---