專利名稱：自行車用內(nèi)藏變速輪轂的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自行車用輪轂，具體是涉及到能夠安裝在自行車構(gòu)架上并將來自輸入體的動力以所選擇的指定變速比傳遞到輸出體的自行車用內(nèi)藏變速輪轂。
自行車特別是被稱為城市腳踏車的輕便車，因為價格便宜而且乘騎舒適而被廣泛用于上下班及上下學(xué)。眾所周知，為了能在平地上高速行駛或在上坡時用較少的力，在這種輕便車的后輪裝有內(nèi)藏變速輪轂。
內(nèi)藏變速輪轂一般具有固定在自行車構(gòu)架上的輪轂軸、輪轂殼體、驅(qū)動體、行星齒輪機構(gòu)、移動機構(gòu)和操作機構(gòu)。輪轂殼體能夠繞著輪轂軸旋轉(zhuǎn)，并在外周具有輻條孔。驅(qū)動體旋轉(zhuǎn)自由地被支撐在輪轂軸上并且與小齒輪連接。行星齒輪機構(gòu)配置在輪轂殼體的收容空間內(nèi)并且具有在輪轂軸形成的恒星齒輪、與恒星齒輪嚙合的多個行星齒輪、與行星齒輪嚙合的內(nèi)齒輪、可旋轉(zhuǎn)自由地連接各行星齒輪并且能繞著輪轂軸轉(zhuǎn)動的齒輪環(huán)架。在3段變速的場合，該行星齒輪機構(gòu)具有不通過行星齒輪機構(gòu)的直接路徑、通過行星齒輪機構(gòu)的行星齒輪使內(nèi)齒輪旋轉(zhuǎn)的增速路徑、通過行星齒輪機構(gòu)的內(nèi)齒輪使行星齒輪旋轉(zhuǎn)的減速路徑這樣3個動力傳遞路徑。操作機構(gòu)具有配置在輪轂軸內(nèi)部并在軸向可自由移動的操作桿、與操作桿連動而移動的離合器部件，操作機構(gòu)是通過移動來選擇行星齒輪機構(gòu)的多個動力傳遞路徑的部件。
使操作機構(gòu)在軸向移動的移動機構(gòu)有搖桿式機構(gòu)和由鏈條或金屬絲構(gòu)成的直接牽引式機構(gòu)。搖桿式機構(gòu)具有安裝在輪轂軸端部的支撐部件、被支撐部件可自由搖動所支撐的搖動連桿。前端與變速控制桿連接的變速纜線被卡在搖動連桿的一端。而從輪轂軸的端部突出的操作桿與搖動連桿的另一端當(dāng)接，通過利用搖動連桿按壓操作桿來進(jìn)行變速操作。直接牽引式機構(gòu)具有與操作桿的前端連接的鏈條或金屬絲。直接牽引式機構(gòu)中，鏈條或金屬絲從輪轂軸的軸端伸出，然后彎曲而與變速纜線連接，通過牽引操作桿來進(jìn)行變速操作。
在這種內(nèi)藏變速輪轂中，通過操作變速控制桿牽引變速纜線或放松變速纜線，以此使操作桿移動，由離合器部件來切換動力傳遞路徑進(jìn)行變速。
直接牽引式機構(gòu)與搖桿式機構(gòu)相比，構(gòu)造簡單易實現(xiàn)低成本。但是，因為直接牽引式機構(gòu)是利用鏈條或金屬絲來直接牽引操作桿，所以和通過搖動連桿而使操作桿移動的搖動式機構(gòu)相比，操作效率低。這里所謂操作效率是指實際使用的操作力相對輸入的操作力的比率。而且，因為直接牽引式機構(gòu)是在輪轂軸內(nèi)將操作桿與鏈條或金屬絲連接，所以，與搖動式機構(gòu)相比，不容易進(jìn)行組裝作業(yè)以及操作桿的更換作業(yè)等。因此，一般的內(nèi)藏變速輪轂，特別是三段變速的內(nèi)藏變速輪轂廣泛采用搖桿式的移動機構(gòu)。
但是，無論移動機構(gòu)采取何種形式，因為移動機構(gòu)從輪轂軸伸出，所以，當(dāng)自行車翻倒時容易損壞移動機構(gòu)。這樣，如果損壞了移動機構(gòu)，則不能進(jìn)行變速。
本發(fā)明的目的在于在內(nèi)藏變速輪轂中防止移動機構(gòu)的損傷。
方案1的自行車用內(nèi)藏變速輪轂是能夠安裝在自行車構(gòu)架上并將來自輸入體的動力以選擇的規(guī)定變速比傳遞到輸出體的輪轂，該自行車周內(nèi)藏變速輪轂具備輪轂軸、驅(qū)動體、筒狀的從動體、動力傳遞機構(gòu)、操作機構(gòu)和移動機構(gòu)。輪轂軸能夠固定在構(gòu)架上。驅(qū)動體旋轉(zhuǎn)自由地被支撐在輪轂軸上并能與輸入體連接。從動體在內(nèi)部具有收容空間，而且能繞著輪轂軸旋轉(zhuǎn)并能與輸出體連接。動力傳遞機構(gòu)配置在從動體的收容空間內(nèi)，并且具有多個動力傳遞路徑，通過選擇多個動力傳遞路徑中的一個路徑而將來自驅(qū)動體的動力傳遞到從動體。操作機構(gòu)配置在輪轂軸的內(nèi)部且在軸向可自由移動，并通過移動來選擇多個動力傳遞路徑中的一個路徑。移動機構(gòu)安裝在構(gòu)架上，能夠在輪轂軸的軸端內(nèi)側(cè)安裝在輪轂軸上，移動機構(gòu)是用于使操作機構(gòu)在軸向移動的機構(gòu)。
該內(nèi)藏變速輪轂中，例如當(dāng)通過變速纜線用手操作移動機構(gòu)時，移動機構(gòu)在軸向移動并選擇動力傳遞路徑的一個路徑，從輸入體通過驅(qū)動體并經(jīng)由從動體將動力傳遞到輸出體。因為該移動機構(gòu)安裝在輪轂軸端內(nèi)側(cè)，所以，移動機構(gòu)不會從輪轂軸端向外方伸出，可以防止移動機構(gòu)的損傷。
方案2的自行車用內(nèi)藏變速輪轂是在方案1所述的輪轂中，還具備將操作機構(gòu)向軸向一個方向作用力的施力部件，移動機構(gòu)使操作機構(gòu)向軸向的另一方向移動。這種場合，因為移動機構(gòu)將操作機構(gòu)向另一方向按壓，所以操作機構(gòu)的結(jié)構(gòu)很簡單。
方案3的自行車用內(nèi)藏變速輪轂是在方案1或2所述的輪轂中，移動機構(gòu)通過搖動來按壓操作機構(gòu)而使其移動。這種場合，能夠在狹窄的空間內(nèi)通過搖動來按壓操作機構(gòu)。而且，利用該原理可以用輕松的力來按壓操作機構(gòu)。
方案4的自行車用內(nèi)藏變速輪轂是在方案3所述的輪轂中，移動機構(gòu)具有在輪轂軸的軸端內(nèi)側(cè)安裝的支撐部件、中間處被支撐部件支撐并可自由搖動的連桿部件，連桿部件的基端可卡在變速操作纜線上，而前端具有能夠與操作機構(gòu)當(dāng)接的連桿部件。這種場合，通過使連桿部件在軸端內(nèi)側(cè)搖動，由此而將支撐部件安裝在輪轂軸上，當(dāng)變速操作纜線卡在連桿部件上時，搖動的連桿部件也不會從軸端伸出。
方案5的自行車用內(nèi)藏變速輪轂是在方案4所述的輪轂中，支撐部件能夠在構(gòu)架內(nèi)側(cè)安裝在輪轂軸上。這種場合，因為是在軸端的內(nèi)側(cè)安裝支撐部件，所以支撐部件以及連桿部件由構(gòu)架保護(hù)，可以確切地防止移動機構(gòu)的損傷。
方案6的自行車用內(nèi)藏變速輪轂是在方案4或5所述的輪轂中，變速操作纜線具有內(nèi)部纜線和外套管，內(nèi)部纜線能夠卡在連桿部件上，外套管能夠卡在支撐部件上。這種場合，通過使內(nèi)部纜線相對外套管移動而使連桿部件搖動，能夠使操作機構(gòu)在軸向移動。
方案7的自行車用內(nèi)藏變速輪轂是在從方案4至6任一項方案所述的輪轂中，在輪轂軸中形成為露出操作機構(gòu)端部的槽，前述連桿部件的前端在槽的內(nèi)部與操作機構(gòu)當(dāng)接。這種場合，由于在輪轂軸上形成槽，因而即使在輪轂軸端內(nèi)側(cè)安裝支撐部件，也能夠確切地使連桿部件與操作機構(gòu)當(dāng)接。
方案8的自行車用內(nèi)藏變速輪轂是在從方案1至7任一項方案所述的輪轂中，操作機構(gòu)具有配置在輪轂軸內(nèi)部的桿狀部件、與桿狀部件連動移動而切換動力傳遞路徑的離合器部件。這種場合，通過使移動機構(gòu)與桿狀部件當(dāng)接，離合器部件在軸向移動，可確切地切換動力來進(jìn)行變速。


圖1是采用本發(fā)明一實施形式的自行車的側(cè)面圖。
圖2是其內(nèi)藏變速輪轂的縱剖面結(jié)構(gòu)圖。
圖3是其內(nèi)藏變速輪轂的減速位置的重要部分的局部放大圖。
圖4是操作機構(gòu)的重要部分的斜視圖。
圖5是表示變速鍵和凸輪面關(guān)系的模式圖。
圖6是推桿側(cè)面部分的截面圖。
圖7是搖桿的斜視8是搖桿的側(cè)面剖面圖。
圖9是內(nèi)藏變速輪轂在直接位置的圖3的相當(dāng)圖。
圖10是內(nèi)藏變速輪轂在增速位置的圖3的相當(dāng)圖。圖1是采用本發(fā)明一實施形式的輕便自行車，該車具備具有雙梁形的構(gòu)架體2與前叉3的構(gòu)架1、車把4、驅(qū)動部5、前輪6、安裝3段變速的內(nèi)藏變速輪轂10的后輪7、前車閘裝置8以及用手來操作內(nèi)藏變速輪轂10的變速操作部9。
在構(gòu)架1安裝包括車座11、車把4、前輪6以及后輪7的各個部件。
車把4具有固定在前叉3上部的車把軸桿14和固定在車把軸桿14上的車把桿15。在車把桿15的右端安裝構(gòu)成前車閘裝置8的剎車桿16與把手17及變速操作部9。變速操作部9安裝在剎車桿16內(nèi)側(cè)的車把桿15上，并且通過由內(nèi)部纜線與外套管所組成的變速操作纜線73而與內(nèi)藏變速輪轂10連接。變速操作部9具有用于卷繞操作內(nèi)部纜線的卷繞控制桿，并且具有解除由卷繞控制桿的卷繞操作并放松內(nèi)部纜線的解除控制桿，因為是一般構(gòu)造，故省略詳細(xì)說明。
驅(qū)動部5具有設(shè)在構(gòu)架體2的下部(梁托)的齒輪曲柄18、掛在齒輪曲柄18上的車鏈19和內(nèi)藏變速輪轂10。內(nèi)藏變速輪轂10是帶有包括減速、直接以及增速的動力傳遞路徑共計3段結(jié)構(gòu)的倒輪車閘的輪轂。如圖2所示，該內(nèi)藏變速輪轂10具有固定在自行車構(gòu)架體2的后棘爪2a上的輪轂軸21、配置在輪轂軸21一端側(cè)外周的驅(qū)動體22、配置在輪轂軸21以及驅(qū)動體22外周的輪轂殼體23、行星齒輪機構(gòu)24、用于選擇動力傳遞路徑的操作機構(gòu)25、為使操作機構(gòu)25動作的搖桿26、倒輪車閘27。
如圖2以及圖3所示，輪轂軸21是桿狀部件，其中間部為大直徑而兩端部為小直徑，而且在兩端形成螺紋。在輪轂軸21的軸芯部，在從圖2的右端向中間部形成操作孔21a。而且在右端部形成第1貫通槽21b，該第1貫通槽21b在安裝在構(gòu)架體2的狀態(tài)下，從后棘爪2a在內(nèi)側(cè)貫通軸芯并具有規(guī)定長度。而且，在第1貫通槽21b形成部分的外周面形成一對相對的安裝搖桿26用的倒角21c(參照圖7)。而且，在操作孔21a的底部附近形成貫通軸芯的第2貫通槽21d。第2貫通槽21d貫通輪轂軸21的軸芯，而且相對軸芯傾斜既定的槽傾斜角度β(參照圖5)，并隨著從圖5右向左在與行進(jìn)方向相反側(cè)扭轉(zhuǎn)。在使用規(guī)定直徑的立銑刀形成貫通軸芯的孔之后，使輪轂軸21在行進(jìn)方向一邊緩慢地旋轉(zhuǎn)，一邊向軸向中央側(cè)送進(jìn)而形成這樣的第2貫通槽21d。因此，這樣的第2貫通槽21d是兩端交叉的貫通孔隨著軸向的移動而逐漸旋轉(zhuǎn)所形成螺旋狀連續(xù)的形狀。該槽傾斜角度β最好是從10度至50度的范圍。
驅(qū)動體22一端通過滾珠30以及滾珠承受座31被支撐在輪轂軸21上并可自由旋轉(zhuǎn)，在一端的外周固定小齒輪32。而且在驅(qū)動體22的另一端內(nèi)周沿軸向形成多個花鍵內(nèi)齒22a。
輪轂殼體23是筒狀部件，在其內(nèi)周的收容空間23a收容驅(qū)動體22以及行星齒輪機構(gòu)24。輪轂殼體23通過滾珠33、34以及滾珠承受座35而能繞著輪轂軸21旋轉(zhuǎn)。而且，在輪轂殼體23的外周兩端固定有用于支撐輻條7a(參照圖1)的輪轂36、37。行星齒輪機構(gòu)24具有與輪轂軸21同芯而且形成整體的恒星齒輪40、配置在輪轂軸21外周的齒輪環(huán)架41、與恒星齒輪40嚙合的3個行星齒輪42(圖中僅示出了1個行星齒輪)、內(nèi)齒輪43。
齒輪環(huán)架41是筒狀的部件，可自由旋轉(zhuǎn)地被支撐在輪轂軸21。在齒輪環(huán)架41沿圓周方向形成3個凹口41a，由銷44將行星齒輪42支撐在該各凹口41a上并可自由旋轉(zhuǎn)。而且，在齒輪環(huán)架41的一端內(nèi)周形成花鍵內(nèi)齒41b，在另一端外周形成花鍵外齒41c(圖1)。
內(nèi)齒輪43大致形成為圓筒狀，并從行星齒輪42延伸至驅(qū)動體22的外周。在內(nèi)齒輪43的另一端內(nèi)周形成內(nèi)齒43b。如前所述，當(dāng)行星齒輪42與恒星齒輪40嚙合的同時，也與內(nèi)齒輪43的內(nèi)齒43b嚙合。
而且，在內(nèi)齒輪43的一端形成凹口43a，如圖4所示，構(gòu)成第1單向超越離合器50的離合器棘爪53由銷54支撐在該凹口43a上并可自由搖動。該離合器棘爪53被扭轉(zhuǎn)螺旋彈簧55向立起的方向施加力。第1單向超越離合器50從內(nèi)齒輪24向輪轂殼體23僅傳遞行進(jìn)方向的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力。僅在當(dāng)內(nèi)齒輪24在行進(jìn)方向旋轉(zhuǎn)時，離合器棘爪53才與輪轂軸23內(nèi)周面所形成的棘輪齒23b嚙合。該第1單向超越離合器50能夠進(jìn)行動力傳遞狀態(tài)與動力切斷狀態(tài)的切換，動力傳遞狀態(tài)是能夠傳遞內(nèi)齒輪24在行進(jìn)方向旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)，也即離合器棘爪53通過后述的離合器部件的移動而與棘輪爪23b相嚙合的動力傳遞狀態(tài)，而當(dāng)離合器棘爪53從棘輪爪23b避開則成為動力切斷狀態(tài)。
在驅(qū)動體22與內(nèi)齒輪24之間配置第2單向超越離合器51，該第2單向超越離合器51從驅(qū)動體22向內(nèi)齒輪24僅傳遞行進(jìn)方向的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力。而且，在齒輪環(huán)架41與輪轂殼體23之間配置第3單向超越離合器52，該第3單向超越離合器52從齒輪環(huán)架41在輪轂殼體23僅傳遞行進(jìn)方向的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力。另外，第3單向超越離合器52在一端內(nèi)周具有形成花鍵內(nèi)齒56a的筒狀的離合器殼體56。該花鍵內(nèi)齒56a與齒輪環(huán)架41的花鍵外齒41c配合，離合器殼體56與齒輪環(huán)架41一體旋轉(zhuǎn)。這兩個單向超越離合器51、52與第1單向超越離合器50不同，不進(jìn)行在能夠傳遞狀態(tài)下的切換。操作機構(gòu)25是選擇動力傳遞路徑的部件，具有離合器部件45和離合器操作部46。
離合器部件45是用于將驅(qū)動體22與齒輪環(huán)架41進(jìn)行連接狀態(tài)與脫離狀態(tài)的切換，而且對第1單向超越離合器50進(jìn)行動力傳遞狀態(tài)與動力切斷狀態(tài)的切換。離合器部件45配置在輪轂軸21的外周，沿軸向可自由移動并能自由轉(zhuǎn)動。如圖4所示，離合器部件45為筒狀部件，在其一端的外周形成花鍵外齒45a，花鍵外齒45a與花鍵內(nèi)齒22a可自由滑動地相配合。而且，在離合器部件45的另一端形成大直徑部分45b，并在其外周形成花鍵外齒45c。花鍵外齒45c能夠與在齒輪環(huán)架41上形成的花鍵內(nèi)齒41b相配合。大直徑部分45b在與一端之間形成圓錐面45d。設(shè)置該圓錐面45d是為了把第1單向超越離合器50的離合器棘爪53從以實線表示的立起位置(動力傳遞位置)放倒成為以雙點劃線表示的避開位置(動力切斷位置)。當(dāng)離合器部件45從左側(cè)向右端的減速位置移動時，離合器棘爪53沿圓錐面45d上到大直徑部分45b而放倒成為避開狀態(tài)。在離合器部件45的內(nèi)周面，形成如圖3所示在軸向相隔間距的2個階梯部45e、45f。如圖4所示，左側(cè)的階梯部45f上形成在周向相隔間距的多個凸輪面47。如圖5所示，凸輪面47具有一端凹入的平面47a、與平面47a的行進(jìn)方向A的下流側(cè)相連的圓弧面47b、與上流側(cè)相連的傾斜面47c。該傾斜面47c相對軸芯的傾斜角度α比第2貫通槽21b的槽傾斜角度β大，而且理想情況是在20度至70度的范圍。
離合器操作部46使離合器部件45在輪轂軸21的軸向移動，并且與離合器部件45配合，將離合器部件45的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力轉(zhuǎn)換為軸向的位移。如圖3所示，離合器操作部46具有在操作孔21a內(nèi)軸向移動的推桿48以及由推桿48向齒輪環(huán)架41側(cè)按壓的變速鍵49。
如圖6所示，推桿48具有既定長度的操作體65、安裝在操作體65的前端并能在軸向移動的動作體66、在操作體65與動作體66之間配置的第1螺旋彈簧60。操作體65具有桿68以及擰入桿68的當(dāng)接部69。在桿68的基端形成螺紋部68a，在前端形成大直徑部68b。將當(dāng)接部69擰入該螺紋部68a。另外，大直徑部68b可自由滑動地安裝在動作體66內(nèi)部所形成的導(dǎo)向孔66a內(nèi)。另外，導(dǎo)向孔66a在操作體66一側(cè)的直徑變小，以使不能拔出動作體66。第1螺旋彈簧60以壓縮狀態(tài)安裝在動作體66的端面與當(dāng)接部69的端面之間，并在動作體66與操作體65相離開的方向作用力，當(dāng)動作體66按壓變速鍵49時，第1螺旋彈簧60將離合器部件45向齒輪環(huán)架41一側(cè)施加力。
如圖4所示，變速鍵49是截面為三角形狀的桿狀部件，當(dāng)被按壓時，變速鍵49在第2貫通槽21b內(nèi)在周向旋轉(zhuǎn)，即一邊扭轉(zhuǎn)一邊在軸向移動。而且，由于安裝在離合器部件45的另一端內(nèi)周的擋圈63使變速鍵49在離合器部件45的內(nèi)部向外方的移動被限制。因此，實際如圖4所示，不會向離合器部件45外方飛出。由此，變速鍵49被推桿48按壓，使離合器部件45向圖3左方移動。
而且，變速鍵49在離合器部件45的內(nèi)部能夠與凸輪面47當(dāng)接。在變速鍵49與凸輪面47的平面47a當(dāng)接的狀態(tài)下，當(dāng)離合器部件45在行進(jìn)方向旋轉(zhuǎn)時，變速鍵49被凸輪面47的傾斜面47c向第2貫通槽21d側(cè)按壓，被限制了向軸向左方的移動，而離合器部件45向軸向右方移動。即將離合器部件45的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力轉(zhuǎn)換為軸向的位移，輔助變速操作。
在變速鍵49的兩端形成凹口49a，在此處卡住第2螺旋彈簧61，該第2螺旋彈簧的一端卡在輪轂軸21上。由該第2螺旋彈簧61對變速鍵49總是向離合器部件45側(cè)施加力。而且，在變速鍵49與離合器部件45之間安裝第3螺旋彈簧62。第3螺旋彈簧62的全長限制在規(guī)定長度，當(dāng)?shù)?螺旋彈簧62被壓縮時，在變速鍵49與離合器部件45當(dāng)接之前對兩部件在相離開方向施加力。由此，移動中離合器部件45與變速鍵49相隔一定距離而被正確地確定位置。
這里，第1～第3螺旋彈簧60、61、62的作用力是按該順序減小。即彈簧力按此順序減小。此處如果第1螺旋彈簧60的彈簧力比第2螺旋彈簧61小，則即使用推桿48按壓變速鍵49，第1螺旋彈簧60也會變形，而變速鍵49不移動。而且，如果第2螺旋彈簧61的彈簧力比第3螺旋彈簧62小，則即使用第2螺旋彈簧61按壓變速鍵49，變速鍵49也不會到達(dá)凸輪面47，不能輔助變速操作。
另外，因為第1螺旋彈簧60在操作孔21a內(nèi)配置在操作體65與動作體66之間的比較大的空間內(nèi)，所以容易增加圈數(shù)而減小彈簧常數(shù)和彈簧力。因此，能夠進(jìn)而減小第2以及第3螺旋彈簧61、62的彈簧常數(shù)和彈簧力，可以減小向增速側(cè)變速時按壓推桿48的力，即，能夠減小變速操作部9的卷繞控制桿的操作力。結(jié)果，也減小了內(nèi)部纜線的張力，內(nèi)部纜線不容易破斷。如圖3、圖7以及圖8所示，搖桿26是在將輪轂軸21安裝在構(gòu)架體2的狀態(tài)下，安裝在后棘爪2a內(nèi)側(cè)。搖桿26具備安裝在倒角21c上的支撐托架70、由支撐托架70支撐并可自由搖動的連桿部件71。
支撐托架70具有在基端夾住倒角21c的安裝部70a、在中間部支撐可自由搖動的連桿部件71的支撐部70b、在前端部用于卡住變速操作纜線73的外套管73a的卡住部70c。在倒角部21c上由安裝部70a以及一端被安裝部70a卡住的安裝型套配件72來夾住輪轂軸21，由此而將支撐托架70安裝在輪轂軸21上，并使其不能轉(zhuǎn)動而且不能軸向移動。用于使連桿部件71搖動的連桿軸74安裝在支撐部70b上?？ㄗ⊥馓坠?3a的外卡螺栓76擰入卡住部70c，通過該螺栓76可以調(diào)節(jié)連桿部件76的搖動形態(tài)。
連桿部件71是由槽形截面的彎曲的板狀部件構(gòu)成，具有底部71a和從底部71a的一端延伸至輪轂軸21側(cè)的動作曲柄71b，而且具有從底部71a另一端延伸至輪轂軸21內(nèi)側(cè)的內(nèi)部纜線卡住曲柄71c，該內(nèi)部纜線卡住曲柄71c與曲柄71b的方向垂直。沿該底部71a配置連桿軸74，連桿軸74貫通動作部71b以及卡住部71c的各個基端而安裝在支撐托架70的支撐部70b上。在動作曲柄71b的前端形成圓形的當(dāng)接部71d，當(dāng)接部71d與推桿48的后端當(dāng)接。而且，在卡住曲柄71c的前端安裝可自由旋轉(zhuǎn)的纜線掛75。在該纜線掛75上卡住變速操作纜線73的內(nèi)部纜線73b，由變速操作部9牽引內(nèi)部纜線73b，以此來搖動連桿部件71而進(jìn)行變速操作。如圖2所示，倒輪車閘27安裝在車閘殼體56中。倒輪車閘27具備由車閘殼體56支撐的車閘輥57、在齒輪環(huán)架41的另一端外周形成的凸輪面4d、在輪轂殼體23的另一端內(nèi)面起制動作用的車閘閘瓦58。當(dāng)驅(qū)動體22在逆方向旋轉(zhuǎn)時，車閘輥57由凸輪面41d向徑向外方推壓。結(jié)果，車閘閘瓦58與輪轂殼體23的內(nèi)面接觸而進(jìn)行制動。
安裝倒輪車閘27容易發(fā)生車閘鎖定(抱死)的現(xiàn)象。車閘鎖定現(xiàn)象是在逆轉(zhuǎn)制動時，當(dāng)?shù)?單向超越離合器50為動力傳遞狀態(tài)，在使用車閘的狀態(tài)下傳遞驅(qū)動力而出現(xiàn)的不能解除剎車的現(xiàn)象。為了防止這種現(xiàn)象，在該實施形式中，在第1單向超越離合器50上安裝棘爪架59。
棘爪架59在輪轂殼體23的棘輪爪23b與第1單向超越離合器50的離合器棘爪53之間設(shè)有一定角度的間隙，設(shè)置此間隙是為了在內(nèi)齒輪43旋轉(zhuǎn)時能夠解除制動。即，棘爪架59使離合器棘爪53不能立起一定角度，或者即使立起一定角度，也是使其立起在不會被棘輪爪23b卡住的位置，使得驅(qū)動開始時的離合器棘爪53被棘輪爪23b卡住的時間滯后些。通過這樣的行星齒輪機構(gòu)24以及單向超越離合器50～52，該內(nèi)藏變速輪轂10具有由驅(qū)動體22-內(nèi)齒輪43-行星齒輪機構(gòu)24-齒輪環(huán)架41-輪轂殼體23構(gòu)成的減速動力傳遞路徑，由驅(qū)動體22-內(nèi)齒輪43-輪轂殼體23構(gòu)成的直接動力傳遞路徑，由驅(qū)動體22-離合器部件45-齒輪環(huán)架71-行星齒輪機構(gòu)54-內(nèi)齒輪43-輪轂殼體23構(gòu)成的增速動力傳遞路徑。
用搖桿26通過變速操作纜線73來操作推桿48，由此來進(jìn)行變速。在圖3所示推桿48沒有被壓入的狀態(tài)下，離合器部件45配置在右端的減速位置，來自驅(qū)動體22的旋轉(zhuǎn)通過減速動力傳遞路徑被減速，傳遞到輪轂殼體23。即，輸入驅(qū)動體22的旋轉(zhuǎn)通過第2單向超越離合器51而傳遞到內(nèi)齒輪43。此時，第1單向超越離合器50的棘爪53由離合器部件45而旋轉(zhuǎn)到圖4中以雙點劃線所示的避開狀態(tài)，第1單向超越離合器50成為動力切斷狀態(tài)。因此，傳遞給內(nèi)齒輪43的旋轉(zhuǎn)進(jìn)而通過行星齒輪機構(gòu)24、齒輪環(huán)架41以及第3單向超越離合器52而傳動到輪轂殼體23。這種場合，輸入的旋轉(zhuǎn)由恒星齒輪40、行星齒輪42以及內(nèi)齒輪43的齒數(shù)所確定的變速比被減速輸出。
另外，當(dāng)操作變速操作部9的卷繞控制桿時，搖桿26的連桿部件71搖動，推桿48被推進(jìn)一段。結(jié)果，因為第1螺旋彈簧60的彈簧力比第2螺旋彈簧61的彈簧力大，所以變速鍵49通過推桿48由連桿部件71推壓而被導(dǎo)入第2貫通槽21d內(nèi)，一邊繞著輪轂軸旋轉(zhuǎn)一邊向圖3左方移動，離合器部件45通過擋圈63也被推壓而移動。而后，當(dāng)離合器部件45配置在圖9所示的直接位置時，通過圓錐面45d而成為避開狀態(tài)的第1單向超越離合器50的棘爪53由于扭轉(zhuǎn)螺旋彈簧55的彈簧力而恢復(fù)到圖4中以實線所示的立起狀態(tài)。在該狀態(tài)下，第1單向超越離合器50從內(nèi)齒輪43向輪轂殼體23僅能傳遞行進(jìn)方向的旋轉(zhuǎn)。因此，來自驅(qū)動體22的旋轉(zhuǎn)通過直接動力傳遞路徑就此而傳遞到輪轂殼體23。即，輸入驅(qū)動體22的旋轉(zhuǎn)通過第2單向超越離合器51傳遞到內(nèi)齒輪43，進(jìn)而通過第1單向超越離合器50傳遞到輪轂殼體23，驅(qū)動體22的旋轉(zhuǎn)通過內(nèi)齒輪43直結(jié)傳遞到輪轂殼體23。另外，此時，旋轉(zhuǎn)從內(nèi)齒輪43通過行星齒輪機構(gòu)24傳遞到齒輪環(huán)架41，齒輪環(huán)架41減速旋轉(zhuǎn)，但因為輪轂殼體23的旋轉(zhuǎn)比齒輪環(huán)架41快，所以旋轉(zhuǎn)不會從齒輪環(huán)架41通過第3單向超越離合器52而傳遞到輪轂殼體23。
當(dāng)從直接狀態(tài)操作卷繞控制桿并進(jìn)一步壓入推桿48時，變速鍵49進(jìn)一步向左方移動，離合器部件45也相應(yīng)隨此向增速位置移動。而后，當(dāng)離合器部件45配置在圖10所示的增速位置時，離合器部件45的花鍵外齒45c與齒輪環(huán)架41的花鍵內(nèi)齒41b嚙合。在向該增速位置移動時，當(dāng)離合器部件45配置在離合器部件45的花鍵外齒45c與齒輪環(huán)架41的花鍵內(nèi)齒41b相嚙合的位置時，在離合器部件45與齒輪環(huán)架41當(dāng)接之后，離合器部件45就此而向左方的增速位置移動。但是，當(dāng)離合器部件45配置在未相嚙合的位置時，在離合器部件45與齒輪環(huán)架41當(dāng)接時，變速鍵49以及離合器部件45一度停止向左方的移動。這樣，推桿48的動作部66后退，第1螺旋彈簧60壓縮，變速鍵49被按壓。而后，當(dāng)離合器部件45旋轉(zhuǎn)并且2個齒45c、41b成為嚙合位置時，由于第1螺旋彈簧60的彈簧力，離合器部件45通過變速鍵49而移動，2個齒45c、41b相嚙合。
在該狀態(tài)下，傳遞至驅(qū)動體22的旋轉(zhuǎn)通過增速傳遞路徑而傳遞到輪轂殼體23。即，從驅(qū)動體22通過離合器部件45而傳遞到齒輪環(huán)架41。進(jìn)而，傳遞到齒輪環(huán)架41的旋轉(zhuǎn)通過行星齒輪機構(gòu)24、內(nèi)齒輪43以及第1單向超越離合器50而傳遞到輪轂殼體23。這種場合，輸入的旋轉(zhuǎn)由恒星齒輪40、行星齒輪42以及內(nèi)齒輪43的齒數(shù)所確定的變速比被增速輸出。另外，雖然此時通過第2單向超越離合器51從驅(qū)動體22向內(nèi)齒輪43傳遞旋轉(zhuǎn)，但因為內(nèi)齒輪43的旋轉(zhuǎn)比驅(qū)動體22快，所以不會從第2單向超越離合器51傳遞旋轉(zhuǎn)。
這樣從減速側(cè)向增速側(cè)變速時，因為是在驅(qū)動體22與內(nèi)齒輪43之間傳遞直接旋轉(zhuǎn)，所以，可以使沒有作用力的離合器部件45移動。因此，可以使用于推壓離合器部件45的第1螺旋彈簧60的彈簧力小些，可以實現(xiàn)輕松的變速操作。
當(dāng)在圖10所示的增速位置操作變速操作部9的解除控制桿時，第1螺旋彈簧60的作用力消失，變速鍵49由第2螺旋彈簧61按壓，推桿48a向右方移動一段。而后，變速鍵49通過第3螺旋彈簧62而按壓離合器部件45，使離合器部件45向直接位置移動。在沒有踏著腳蹬不傳遞驅(qū)動力時，離合器部件45從齒輪環(huán)架41脫離，離合器部件45移動至直接位置。但是，因為當(dāng)踏著腳蹬時是從離合器部件45向齒輪環(huán)架41傳遞驅(qū)動力，所以，由于摩擦力會有花鍵內(nèi)齒41b與花鍵外齒45b相嚙合的情況。這種場合，僅由第2螺旋彈簧的61的作用力，離合器部件45不會向圖10右方移動。在這種狀態(tài)下，如圖5所示，當(dāng)變速鍵49與離合器部件45的凸輪面47的平面47a當(dāng)接時，通過離合器部件45向行進(jìn)方向A的旋轉(zhuǎn)，變速鍵49插入第2貫通槽21d部分的整個長度被按壓在第2貫通槽21d的壁面而由于摩擦力很難在軸向避開。結(jié)果，當(dāng)變速鍵49上到傾斜面47c時，離合器部件45向右方移動。而后，當(dāng)花鍵內(nèi)齒41b與花鍵外齒45c的嚙合脫開，離合器部件45通過變速鍵49由第2螺旋彈簧61按壓并向直接位置移動。即，通過變速鍵49與離合器部件45的凸輪面47c的接觸，將離合器部件45的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為軸向的位移來輔助變速。
這里，因為變速鍵49由第2螺旋彈簧61按壓，而且第2貫通槽21d相對軸芯傾斜而且被螺旋狀擰入，所以，如前所述，變速鍵49很難向軸向避開。因此，在傳遞的驅(qū)動力比第2螺旋彈簧61的作用力以及變速鍵49與第2貫通槽21d的壁面的摩擦力小時，變速鍵49在軸向不避開。但是，當(dāng)作用比該力大的驅(qū)動力時，則會出現(xiàn)離合器部件45不移動而變速鍵49克服第2螺旋彈簧61的作用力以及與壁面的摩擦力向軸向左方避開。這里，上述摩擦力可通過槽傾斜角度β來設(shè)定。如果使該槽傾斜角度β過大，則當(dāng)用推桿48按壓變速鍵49時，變速鍵49難以向左方移動。而且如果使該槽傾斜角度β過小，則雖然使推桿48按壓時的阻力減小，但摩擦力也減小。因此，該槽傾斜角度β最好是在10度至50度的范圍。另外，通過調(diào)整該角度β和凸輪面47的傾斜面47c的傾斜角度α以及3個螺旋彈簧60～62的彈簧力，則可以調(diào)整輔助時變速鍵49移動的臨界驅(qū)動力。
另外，即使作用比所設(shè)定的驅(qū)動力大的驅(qū)動力，變速鍵49在軸向避開并且離合器部件45不移動的場合，當(dāng)齒輪曲柄18到達(dá)上死點或者下死點附近驅(qū)動力減小時，離合器部件45由變速鍵49的輔助力按壓而向右方移動。因此，在上陡坡作用非常大的驅(qū)動力時不進(jìn)行變速，減少了變速沖擊，而且花鍵齒以及單向超越離合器等驅(qū)動力的傳遞部分也不容易損壞。
當(dāng)離合器部件45移動時，變速鍵49通過第3螺旋彈簧62而離開凸輪面47。因此，既使離合器部件45旋轉(zhuǎn)，也不會產(chǎn)生由于同變速鍵49接觸而引起的異常噪音。而且，當(dāng)配置在圖9所示的直接位置時，如前所述，旋轉(zhuǎn)通過直接傳遞路徑從驅(qū)動體22傳遞到輪轂殼體23。
當(dāng)離合器部件45配置在直接位置的狀態(tài)下操作解除控制桿時，推桿48a進(jìn)一步后退，變速鍵49按壓離合器部件45。此時，離合器部件45的圓錐面45d與第1單向超越離合器50的離合器棘爪53接觸，使離合器棘爪53從立起狀態(tài)倒放成為避開狀態(tài)。但是，因為離合器棘爪53從內(nèi)齒輪43向輪轂殼體23傳遞動力，所以，僅由第2螺旋彈簧61的作用力難以將離合器棘爪53放倒成為避開狀態(tài)。這種場合與前述相同，也是當(dāng)變速鍵49與離合器部件45的凸輪面47當(dāng)接時，產(chǎn)生輔助力而使離合器部件45在軸向移動，能夠?qū)㈦x合器棘爪53放倒。
這里，在從減速側(cè)向增速側(cè)的增速變速操作時，因為不通過離合器部件45而將旋轉(zhuǎn)直接傳遞到內(nèi)齒輪43，所以，能夠減小變速時的操作力。而且，在從增速側(cè)向減速側(cè)的減速變速操作時，因為將離合器部件45的旋轉(zhuǎn)力轉(zhuǎn)換為軸向的位移而輔助變速操作，所以，在向增速側(cè)變速時踏著腳蹬也可以用輕松的操作力來進(jìn)行變速。
而且，因為搖桿26安裝在輪轂軸端內(nèi)側(cè)，所以搖桿不會從輪轂軸端向外方伸出，能夠防止損傷搖桿26。(a)搖桿26的結(jié)構(gòu)并不限定前述實施形式，可以有各種變形。
(b)搖桿26的安裝位置并不限定前述實施形式，在不操作內(nèi)部纜線并配置在增速位置的場合，也可以將搖桿26安裝在圖2的左側(cè)。
(c)旋轉(zhuǎn)的傳遞機構(gòu)也不限定行星齒輪機構(gòu)，可以有外齒方式的傳遞機構(gòu)以及皮帶和滾柱方式的傳遞機構(gòu)等各種變形，而且，行星齒輪機構(gòu)的構(gòu)造同樣也可以有各種構(gòu)造。例如，用左右2個并列的行星齒輪組構(gòu)成行星齒輪機構(gòu)，也可以在該行星齒輪組之間配置單向超越離合器。
如上所述，因為在本發(fā)明的內(nèi)藏變速輪轂中，移動機構(gòu)是安裝在輪轂軸端內(nèi)側(cè)，所以，移動機構(gòu)不會從輪轂軸端向外方伸出，能夠防止移動機構(gòu)的損壞。
權(quán)利要求
1.一種自行車用內(nèi)藏變速輪轂，該自行車用內(nèi)藏變速輪轂是能夠安裝在自行車構(gòu)架上并將來自輸入體的動力以選擇的指定變速比傳遞到輸出體的輪轂，其特征在于該自行車用內(nèi)藏變速輪轂具備輪轂軸、驅(qū)動體、筒狀的從動體、動力傳遞機構(gòu)、操作機構(gòu)和移動機構(gòu)；輪轂軸能夠固定在前述構(gòu)架上；驅(qū)動體旋轉(zhuǎn)自由地被支撐在前述輪轂軸上并能與前述輸入體連接；從動體在內(nèi)部具有收容空間，而且能繞著前述輪轂軸旋轉(zhuǎn)并能與前述輸出體連接；動力傳遞機構(gòu)配置在前述從動體的收容空間內(nèi)，并具有多個動力傳遞路徑，通過選擇前述多個動力傳遞路徑中的一個路徑而將來自前述驅(qū)動體的動力傳遞到前述從動體；操作機構(gòu)在軸向可自由移動地配置在前述輪轂軸的內(nèi)部，并通過移動來選擇前述多個動力傳遞路徑中的一個路徑；在安裝在前述構(gòu)架上的狀態(tài)下，移動機構(gòu)是能夠在前述輪轂軸的軸端內(nèi)側(cè)安裝在前述輪轂軸上，用來使前述操作機構(gòu)在前述軸向移動的機構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的自行車周內(nèi)藏變速輪轂，其特征在于還具備將前述操作機構(gòu)向前述軸向的一個方向作用力的施力部件，前述移動機構(gòu)使前述操作機構(gòu)向前述軸向的另一方向移動。
3.如權(quán)利要求1或2所述的自行車用內(nèi)藏變速輪轂，其特征在于前述移動機構(gòu)通過搖動來按壓前述操作機構(gòu)使其移動。
4.如權(quán)利要求3所述的自行車用內(nèi)藏變速輪轂，其特征在于前述移動機構(gòu)具有在前述輪轂軸的軸端內(nèi)側(cè)安裝的支撐部件、中間處被前述支撐部件支撐并可自由搖動的連桿部件，連桿部件的基端能夠卡在變速操作纜線上，前端能夠與前述操作機構(gòu)當(dāng)接。
5.如權(quán)利要求4所述的自行車用內(nèi)藏變速輪轂，其特征在于前述支撐部件能夠在前述構(gòu)架內(nèi)側(cè)安裝在前述輪轂軸上。
6.如權(quán)利要求4或5所述的自行車用內(nèi)藏變速輪轂，其特征在于前述變速操作纜線具有內(nèi)部纜線和外套管，前述內(nèi)部纜線能夠卡在前述連桿部件上，前述外套管能夠卡在前述支撐部件上。
7.如權(quán)利要求4至6任一項所述的自行車用內(nèi)藏變速輪轂，其特征在于在前述輪轂軸上形成為露出前述操作機構(gòu)端部的槽，前述連桿部件的前端在前述槽的內(nèi)部與前述操作機構(gòu)當(dāng)接。
8.如權(quán)利要求1至7任一項所述的自行車用內(nèi)藏變速輪轂，其特征在于前述操作機構(gòu)具有配置在前述輪轂軸內(nèi)部的桿狀部件、與前述桿狀部件連動移動來切換前述動力傳遞路徑的離合器部件。
全文摘要
內(nèi)藏變速輪轂10具備:輪轂軸21、驅(qū)動體22、筒狀的輪轂殼體23、行星齒輪機構(gòu)24、操作機構(gòu)25和搖桿26。驅(qū)動體旋轉(zhuǎn)自由地被支撐在輪轂軸上并與小齒輪32連接。輪轂殼體在內(nèi)部具有收容空間23a,能繞輪轂軸旋轉(zhuǎn)并與后輪7連接。通過選擇行星齒輪機構(gòu)24多個動力傳遞路徑中的一個將來自驅(qū)動體的動力傳遞到輪轂殼體。操作機構(gòu)在輪轂軸向移動來選擇其中一個路徑。搖桿在軸端內(nèi)側(cè)安裝在輪轂軸上,使操作機構(gòu)在軸向移動。
文檔編號B62M11/00GK1199695SQ9810823
公開日1998年11月25日 申請日期1998年5月8日 優(yōu)先權(quán)日1997年5月8日
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