專利名稱：用于自行車輪轂的行星齒輪機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自行車多速輪轂，特別涉及具有由棘爪獨(dú)立控制的第一、第二和第三行星齒輪機(jī)構(gòu)的自行車多速輪轂。
背景技術(shù)：
DE197 45 419A1披露了一種包括輪轂軸、驅(qū)動(dòng)器和可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在輪轂軸上的輪轂殼的自行車多速輪轂。為了在驅(qū)動(dòng)器和輪轂殼之間提供多個(gè)齒數(shù)比，該多速輪轂包括行星齒輪系。該行星齒輪系包括與用于選擇所需的齒數(shù)比的變速裝置或者控制裝置相關(guān)聯(lián)的兩個(gè)行星齒輪機(jī)構(gòu)。第一行星齒輪系的太陽(yáng)輪不可轉(zhuǎn)動(dòng)地接合在輪轂軸上。該變速裝置包括可圍繞輪轂軸轉(zhuǎn)動(dòng)的三個(gè)聯(lián)接元件，并且該變速裝置可與行星齒輪機(jī)構(gòu)的不同部件聯(lián)接以選擇所需的齒數(shù)比。
需要通過(guò)使用棘爪接合參與轉(zhuǎn)矩傳遞的所有元件以在無(wú)延遲的情況下實(shí)現(xiàn)快速齒輪變速，從而精制上述多速輪轂。此外，有利的是具有一些用作自動(dòng)棘爪的棘爪，即，當(dāng)自行車滑行(踏板靜止)時(shí)始終被接合并且超程(overrun)，或者當(dāng)轉(zhuǎn)矩路徑穿過(guò)該系統(tǒng)的其它元件時(shí)旁通。另外，期望的是在多速輪轂的一側(cè)上設(shè)有變速裝置并且使其占據(jù)盡可能小的空間。另外，有利地通過(guò)布置在輪轂軸周圍且與變速裝置接合的換檔元件來(lái)移動(dòng)可控制的棘爪，從而使得不可轉(zhuǎn)動(dòng)地布置在輪轂軸上的兩個(gè)行星齒輪機(jī)構(gòu)的元件(特別是第一行星齒輪機(jī)構(gòu)的第一太陽(yáng)輪)可被安裝在輪轂軸上并且以可拆卸的方式與其接合。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種多速輪轂，該多速輪轂包括具有第一、第二和第三行星齒輪機(jī)構(gòu)的行星齒輪系。第一行星齒輪機(jī)構(gòu)包括不可轉(zhuǎn)動(dòng)地與輪轂軸相連的第一太陽(yáng)輪、安裝在第一行星架上的至少一個(gè)第一行星齒輪和第一齒圈。第二行星齒輪機(jī)構(gòu)包括安裝在第一行星架上的第二太陽(yáng)輪、安裝在第一齒圈上的第二行星齒輪和第二齒圈。第三行星齒輪機(jī)構(gòu)包括安裝在第一行星架上的第三太陽(yáng)輪和不可轉(zhuǎn)動(dòng)地與第二行星齒輪相連以形成階梯狀行星齒輪的第三行星齒輪。這樣，第二齒圈轉(zhuǎn)移第三行星齒輪機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)矩。
控制裝置控制多個(gè)可控制的棘爪，并且位于輪轂軸的一端處?？煽刂频募拷嗇炤S設(shè)置，從而能夠從輪轂軸周圍的一個(gè)區(qū)域接近兩個(gè)可控制的棘爪，并且一個(gè)自動(dòng)棘爪布置在驅(qū)動(dòng)器的外部區(qū)域中。為了形成多個(gè)齒數(shù)比，以多種方式從驅(qū)動(dòng)器或者輸入驅(qū)動(dòng)器將轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)移到棘爪架上，并且驅(qū)動(dòng)器在不同的轉(zhuǎn)矩路徑上與行星齒輪機(jī)構(gòu)相連。為了將轉(zhuǎn)矩傳遞到自行車的后輪上，一個(gè)自動(dòng)棘爪將棘爪架與輪轂殼或者輸出驅(qū)動(dòng)器相連。由于下列原因而可以提供多個(gè)齒數(shù)比第二齒圈可通過(guò)棘爪與棘爪架的輸入側(cè)以及棘爪架的輸出側(cè)相連；第一齒圈可通過(guò)棘爪與棘爪架的輸入側(cè)以及棘爪架的輸出側(cè)相連；并且第一行星架可通過(guò)棘爪與棘爪架的輸入側(cè)以及棘爪架的輸出側(cè)相連。
第二齒圈、第一齒圈和第一行星架延伸穿過(guò)多速輪轂的三個(gè)行星齒輪系，并且可通過(guò)選擇適合的棘爪接合以多種方式被連接。例如，通過(guò)遵循以下路徑的轉(zhuǎn)矩提供第一齒數(shù)比，即，從驅(qū)動(dòng)器到第二齒輪通過(guò)第二自動(dòng)棘爪到第三行星齒輪和第二行星齒輪，接著經(jīng)過(guò)第一旁通通過(guò)第三可控制的棘爪到第二太陽(yáng)輪，然后經(jīng)過(guò)第一行星齒輪到第二旁通，接著經(jīng)過(guò)第一齒圈到第一行星齒輪和第一行星架又通過(guò)第一自動(dòng)棘爪到第一太陽(yáng)輪，最終通過(guò)第三自動(dòng)棘爪經(jīng)過(guò)棘爪架的輸出側(cè)到輪轂殼。
還希望提供一種布置在多速輪轂的一側(cè)上并且占據(jù)盡可能小的空間的控制裝置。這通過(guò)提供一種控制裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，該控制裝置包括布置在輪轂軸周圍并且用于致動(dòng)所述可控制的棘爪的控制元件。還提供纜線卷軸，該纜線卷軸被致動(dòng)以使得與變速套(shifting sleeve)接合的套筒轉(zhuǎn)動(dòng)。纜線卷軸拉緊和松開(kāi)與由騎車人操作的遠(yuǎn)程致動(dòng)器相連的控制纜線。變速套具有凸輪表面，該凸輪表面接合根據(jù)預(yù)定變速程序控制所述可控制的棘爪的控制元件。纜線卷軸和套筒可形成為一體以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)并降低成本。杯狀固定圓錐體包圍套筒和纜線卷軸，從而在驅(qū)動(dòng)器和被移動(dòng)到較大圓周的固定圓錐體之間形成軸承接觸以形成用于纜線卷軸的空間?？刂评|線延伸穿過(guò)固定圓錐體中的徑向開(kāi)口，并且與由自行車上的騎車人操作的遠(yuǎn)程致動(dòng)器相連。
本發(fā)明的目的在于提供一種多速輪轂，該多速輪轂包括由多個(gè)棘爪獨(dú)立接合在一起的多個(gè)行星齒輪機(jī)構(gòu)，可控制所述多個(gè)棘爪以提供不同的齒數(shù)比，從而無(wú)需使用外設(shè)裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)齒數(shù)比之間的轉(zhuǎn)換。
從下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的特定實(shí)施例的描述中可以更全面地理解本發(fā)明的這些和其它特征和優(yōu)點(diǎn)。


在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的多速輪轂的局部剖視圖；和圖2是表示圖1的多速輪轂的三個(gè)行星齒輪機(jī)構(gòu)的布置的示意圖。
具體實(shí)施例方式
圖1-圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于自行車的多速輪轂10。多速輪轂10通常包括輪轂殼15、驅(qū)動(dòng)器14、輪轂軸11、布置在輪轂軸11周圍的行星齒輪系37和用于齒數(shù)比之間轉(zhuǎn)換的控制裝置12。驅(qū)動(dòng)器14是輸入驅(qū)動(dòng)器，輪轂殼15是輸出驅(qū)動(dòng)器并包圍行星齒輪系37。行星齒輪系37包括第一、第二和第三行星齒輪機(jī)構(gòu)25、26、27。第一行星齒輪機(jī)構(gòu)25包括不可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在輪轂軸11周圍的第一太陽(yáng)輪21、位于第一行星架16上的第一行星齒輪18和第一齒圈13。第二行星齒輪機(jī)構(gòu)26包括布置在第一行星架16上的第二太陽(yáng)輪17和安裝在第一齒圈13上同時(shí)與第二齒圈17嚙合的第二行星齒輪19。與第二行星齒輪機(jī)構(gòu)26類似，第三行星齒輪機(jī)構(gòu)27包括安裝在第一行星架16上同時(shí)與第三行星齒輪20嚙合的第三太陽(yáng)輪23，該第三行星齒輪20不可轉(zhuǎn)動(dòng)地接合第二行星齒輪19，以形成階梯狀行星齒輪28。第二齒圈17傳遞第三行星齒輪機(jī)構(gòu)27的轉(zhuǎn)矩。
控制裝置12被致動(dòng)以在齒數(shù)比之間轉(zhuǎn)換?？刂蒲b置12包括用于將控制纜線纏繞在其上的纜線卷軸31。騎車人通過(guò)拉緊和松開(kāi)控制纜線來(lái)致動(dòng)控制裝置12。纜線卷軸31使得套筒33轉(zhuǎn)動(dòng)，該套筒33可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在輪轂軸11和固定圓錐體32之間。套筒33基本上位于固定圓錐體32的下方。固定圓錐體32是杯狀的并且包圍纜線卷軸31。固體圓錐體32還包括徑向向外延伸的開(kāi)口，以將控制纜線送至纜線卷軸31。套筒33使得位于多速輪轂10的內(nèi)部中的變速套29轉(zhuǎn)動(dòng)。套筒33在面向多速輪轂10的內(nèi)部的一端處包括凸輪表面30，該凸輪表面30可與控制元件34、35、36接合，控制元件34、35、36可軸向移動(dòng)以移動(dòng)多個(gè)可控制的棘爪1、2、4、5、6、7使它們接合和脫開(kāi)。多速輪轂10還包括第一、第二和第三自動(dòng)或者不可控制的棘爪3、8、9，當(dāng)踏板被驅(qū)動(dòng)時(shí)第一、第二和第三自動(dòng)或者不可控制的棘爪3、8、9被接合，從而傳送轉(zhuǎn)矩，但當(dāng)滑行或者踏板靜止時(shí)超程。
更具體地，第一自動(dòng)棘爪3位于第一行星架16和棘爪架24之間。第二自動(dòng)棘爪8位于驅(qū)動(dòng)器14和第一齒圈13之間。第三自動(dòng)棘爪9位于棘爪架24和輪轂殼15之間。第一可控制的棘爪1位于棘爪架24和第一齒圈13之間。第二可控制的棘爪2位于第二太陽(yáng)輪22和第一行星架16之間。第三可控制的棘爪4位于第二太陽(yáng)輪22和第一行星架16之間?；蛘?，這里可設(shè)置在兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)方向上作用的兩個(gè)棘爪。第四可控制的棘爪5位于第三太陽(yáng)輪23和第一行星架16之間?；蛘?，這里也可設(shè)置在兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)方向上作用的兩個(gè)棘爪。第五可控制的棘爪6位于驅(qū)動(dòng)器14和第一行星架16之間。第六可控制的棘爪7位于驅(qū)動(dòng)器14和第二齒圈17之間。
盡管已經(jīng)參照優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但應(yīng)該理解的是，可在所述本發(fā)明概念的精神和范圍內(nèi)進(jìn)行多種變型。因此，本發(fā)明并不旨在限于所述實(shí)施例，其完整保護(hù)范圍是由下列權(quán)利要求限定的。
附圖標(biāo)記說(shuō)明(1)第二可控制的棘爪(2)第三可控制的棘爪(3)第四可控制的棘爪(4)第五可控制的棘爪
(5)第六可控制的棘爪(6)第七自動(dòng)棘爪(7)第八自動(dòng)棘爪(8)第九自動(dòng)棘爪(9)多速輪轂(10)輪轂軸(11)控制裝置(12)第一齒圈(13)驅(qū)動(dòng)器(14)輪轂殼(15)第一行星架(16)第二齒圈(17)第一行星齒輪(18)第二行星齒輪(19)第三行星齒輪(20)第一太陽(yáng)輪(21)第二太陽(yáng)輪(22)第三太陽(yáng)輪(23)棘爪架(24)第一行星齒輪機(jī)構(gòu)(25)第二行星齒輪機(jī)構(gòu)(26)第三行星齒輪機(jī)構(gòu)(27)階梯式行星齒輪(28)變速套(29)凸輪表面(30)纜線卷軸(31)固定圓錐體(32)套筒(33)控制元件
(34)控制元件(35)控制元件(36)行星齒輪系
權(quán)利要求
1.一種用于自行車的多速輪轂(10)，包括不可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在自行車上的輪轂軸(11)，驅(qū)動(dòng)器(14)，包括第一和第二行星齒輪機(jī)構(gòu)(25、26)的行星齒輪系(37)，包圍行星齒輪系(37)的輪轂殼(15)，棘爪架(24)，以及控制裝置(12)；第一行星齒輪機(jī)構(gòu)(25)具有第一太陽(yáng)輪(21)、第一行星架(16)和第一齒圈(18)，第二行星齒輪機(jī)構(gòu)(26)具有與第一行星架(16)相連的第二太陽(yáng)輪(22)和至少部分地包圍行星齒輪系(37)的第二齒圈(17)，控制裝置(12)控制棘爪架(24)以連接驅(qū)動(dòng)器(14)和行星齒輪系(37)，從而提供所需的齒數(shù)比，棘爪架(24)包括多個(gè)可控制的棘爪(1、2、4、5、6、7)，可控制的棘爪(1、2、4、5、6、7)使得棘爪架(24)與驅(qū)動(dòng)器(14)相連。
2.如權(quán)利要求1所述的多速輪轂，其特征在于，所述棘爪架(24)包括第一和第二自動(dòng)棘爪(3、8)以及位于棘爪架(24)與輪轂殼(15)之間的第三自動(dòng)棘爪(9)，所述多個(gè)可控制的棘爪包括由控制裝置(12)控制的第一、第二、第三、第四、第五和第六可控制的棘爪(1、2、4、5、6、7)。
3.如權(quán)利要求1所述的多速輪轂，其特征在于，所述控制裝置(12)布置在輪轂軸(11)周圍，并且從輪轂軸(11)的一側(cè)被致動(dòng)。
4.如權(quán)利要求2所述的多速輪轂，其特征在于，所述第二齒圈(17)和第一可控制的棘爪(1)以及第二自動(dòng)棘爪(8)不可轉(zhuǎn)動(dòng)地將驅(qū)動(dòng)器(14)連接到棘爪架(24)。
5.如權(quán)利要求2所述的多速輪轂，其特征在于，所述第一齒圈(13)和第二以及第六可控制的棘爪(2、7)不可轉(zhuǎn)動(dòng)地將驅(qū)動(dòng)器(14)連接到棘爪架(24)。
6.如權(quán)利要求2所述的多速輪轂，其特征在于，所述第一行星架(16)和第一自動(dòng)棘爪(3)以及第五可控制的棘爪(6)不可轉(zhuǎn)動(dòng)地將驅(qū)動(dòng)器(14)連接到棘爪架(24)。
7.如權(quán)利要求1所述的多速輪轂，其特征在于，所述可控制的棘爪(1、2、4、5、6、7)由布置在輪轂軸(11)周圍的控制元件(34、35、36)控制，控制元件(34、35、36)以可操作的方式與控制裝置(12)相連。
8.一種用于自行車的多速輪轂，包括不可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在自行車上的輪轂軸(11)，驅(qū)動(dòng)器(14)，包括第一、第二和第三行星齒輪機(jī)構(gòu)(25、26、27)的行星齒輪系(37)，包圍行星齒輪系(37)的輪轂殼(15)，以及可使得驅(qū)動(dòng)器(14)和行星齒輪系(37)連接從而提供所需的齒數(shù)比的棘爪架(24)；第一行星齒輪機(jī)構(gòu)(25)具有第一太陽(yáng)輪(21)、第一行星架(16)和第一齒圈(13)，第二行星齒輪機(jī)構(gòu)(26)具有與第一行星架(16)相連的第二太陽(yáng)輪(22)、與第一齒圈(13)相連的第二行星齒輪(19)和至少部分地包圍行星齒輪系(37)的第二齒圈(17)，第三行星齒輪機(jī)構(gòu)(27)具有第三太陽(yáng)輪(23)、不可轉(zhuǎn)動(dòng)地與第二行星齒輪(19)接合而形成階梯式行星齒輪(28)的第三行星齒輪(20)，第二太陽(yáng)輪(22)和第三太陽(yáng)輪(23)可交替地與第一行星架(16)鎖定。
9.如權(quán)利要求8所述的多速輪轂，其特征在于，所述棘爪架(24)包括多個(gè)可控制的棘爪(1、2、4、5、6、7)，多個(gè)可控制的棘爪的第三可控制的棘爪(4)在兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)方向上連接第二太陽(yáng)輪(22)和第一行星架(16)，并且多個(gè)可控制的棘爪的第四可控制的棘爪(5)在兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)方向上連接第三太陽(yáng)輪(23)和第一行星架(16)。
10.如權(quán)利要求8所述的多速輪轂，其特征在于，所述棘爪架(24)包括多個(gè)可控制的棘爪(1、2、4、5、6、7)，該多速輪轂提供可由可控制的棘爪控制選擇的九個(gè)齒數(shù)比。
11.一種用于自行車的多速輪轂，包括不可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在自行車上的輪轂軸(11)，驅(qū)動(dòng)器(14)，包括第一和第二行星齒輪機(jī)構(gòu)(25、26)的行星齒輪系(37)，包圍行星齒輪系(37)的輪轂殼(15)，連接驅(qū)動(dòng)器(14)和行星齒輪系(37)從而提供所需的齒數(shù)比的棘爪架(24)，和控制裝置(12)；第一行星齒輪機(jī)構(gòu)(25)具有第一太陽(yáng)輪(21)、第一行星架(18)和第一齒圈(13)，第二行星齒輪機(jī)構(gòu)(26)具有與第一行星齒輪機(jī)構(gòu)(25)的第一行星架(16)相連的第二太陽(yáng)輪(22)和至少部分地包圍行星齒輪系(37)的第二齒圈(17)，棘爪架(24)包括第一、第二、第三、第四、第五和第六可控制的棘爪(1、2、4、5、6、7)，控制裝置(12)用于控制第一、第二、第三、第四、第五和第六可控制的棘爪以選擇所需齒數(shù)比。
12.如權(quán)利要求11所述的多速輪轂，其特征在于，所述控制裝置(12)由圍繞輪轂軸(11)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來(lái)致動(dòng)，控制裝置(12)包括布置在輪轂軸(11)周圍的變速套(29)，并且所述控制裝置(12)具有凸輪表面(30)以使控制元件(34、35、36)沿軸向移動(dòng)。
13.如權(quán)利要求12所述的多速輪轂，其特征在于，還包括套筒(33)和用于將控制纜線纏繞在其上的纜線卷軸(31)，套筒(33)將纜線卷軸(31)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞到變速套(29)。
14.如權(quán)利要求13所述的多速輪轂，其特征在于，所述套筒(33)可轉(zhuǎn)動(dòng)地布置在固定圓錐體(32)的下方，固定圓錐體(32)為杯狀并且包圍纜線卷軸(31)，并且固定圓錐體(32)具有徑向向外延伸的開(kāi)口以將控制纜線送至纜線卷軸(31)。
全文摘要
一種用于自行車的多速輪轂，包括輪轂殼、不可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在自行車上的輪轂軸、驅(qū)動(dòng)器、用于提供多個(gè)齒數(shù)比的行星齒輪系和用于選擇所需齒數(shù)比的控制裝置。該行星齒輪系包括第一、第二和第三行星齒輪機(jī)構(gòu)。第一行星齒輪機(jī)構(gòu)包括第一太陽(yáng)輪、第一行星架和第一齒圈。第一齒圈還用作第二行星齒輪機(jī)構(gòu)的行星架。第二行星齒輪機(jī)構(gòu)的第二太陽(yáng)輪與第一行星架相連。第二行星機(jī)構(gòu)包括基本上包圍行星齒輪系的第二齒圈。棘爪架包括使得驅(qū)動(dòng)器與行星齒輪系相連以提供不同齒數(shù)比的多個(gè)棘爪。階梯式行星齒輪用作第二和第三行星齒輪。階梯式行星齒輪通過(guò)控制棘爪交替接合第二和第三太陽(yáng)輪。
文檔編號(hào)B62M11/00GK1663873SQ20051005340
公開(kāi)日2005年9月7日 申請(qǐng)日期2005年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月6日
發(fā)明者W·斯托爾, 甘特·裴斯, M·科豪普特 申請(qǐng)人:Sram德國(guó)有限公司