專利名稱：自行車用內裝變速輪轂的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及內裝變速輪轂、特別是對輸入體的旋轉以所選定的變速比進行變速并傳遞給輸出體、并且能夠靠離心力對上述變速比進行切換的自行車用內裝變速輪轂。
具有20英寸車輪的被稱作BMX的小型自行車用在在越野賽道行駛的越野賽中。這種用于越野賽的BMX，通常是以例如鏈輪的齒數(shù)為43個左右、后輪的小齒輪的齒數(shù)為16個左右這樣一種固定變速比驅動后輪的。
在使用BMX的越野賽中重要的是如何快速起動。為了增大起動時的沖擊力，最好在起動時減速為比一般行駛時稍輕快的齒輪比。因此，在越野賽中，人們使用的是這樣一種BMX，即裝有由有兩個非調和比鏈輪的小齒輪和中繼器所構成的外裝變速器以及以中繼器和鋼絲繩連結起來的變速杠桿的BMX。
但是，安裝外裝變速器后，為使其動作需以變速杠桿進行操作。在使用BMX進行的越野賽中，需在頻繁起伏和連續(xù)拐彎的路線行駛，因此，要忙于對車把的操作而很少有精力去進行變速操作。因此，在比賽過程中進行變速操作將很麻煩。
而若在后輪安裝內裝變速輪轂并靠離心力使內裝變速輪轂相應于速度進行變速，則可不必進行變速操作。這種內裝變速輪轂已在特公昭49-20656號公報中公開。這種內裝變速輪轂具有輪轂軸，可繞輪轂軸旋轉的驅動體，輪轂殼，對旋轉進行變速并從驅動體傳遞給輪轂殼的行星齒輪機構，將行星齒輪機構的輸出向輪轂殼傳遞或斷開的離合機構，靠離心力切換離合機構的離合切換機構，以及配置在行星齒輪機構與輪轂殼之間的支承套。
行星齒輪機構具有內齒齒輪、太陽齒輪、與內齒齒輪和太陽齒輪二者嚙合的多個行星齒輪、以及支承多個行星齒輪的載體。離合切換機構具有靠離心力擺動的配重部件以及與配重部件的擺動連動地轉動的控制部件。該配重部件和控制部件安裝固定在可自由轉動地支承于支承套上的配重支承體上。配重支承體與內齒齒輪相連結，而離合機構具有容納在配重支承體中的可擺動的離合爪。
該內裝變速輪轂中，直至有預定大小的離心力作用之前，由離合切換機構將離合機構保持在斷開狀態(tài)，驅動體的旋轉經載體、支承套傳遞給輪轂殼，對輪轂殼進行直結驅動。而當輪轂旋轉、有不小于預定大小的離心力作用時，離合切換機構的配重部件即擺動，離合機構從斷開狀態(tài)切換為連結狀態(tài)。于是，驅動體的旋轉經載體、行星齒輪、內齒齒輪輸出給配重支承體，并從配重支承體經離合機構傳遞給輪轂殼，對輪轂殼進行增速驅動。
按照上述現(xiàn)有結構，能夠從直結驅動切換為增速驅動，故在正常行駛時是通過行星齒輪機構實現(xiàn)增速驅動。而行星齒輪機構由于是經多個齒輪傳遞動力的，因此動力的傳遞效率降低。因此，按照上述現(xiàn)有結構，由于正常行駛時為增速驅動，故正常行駛時的動力傳遞效率比開始騎行時要低。要提高正常行駛時的動力傳遞效率，只要在起動時通過行星齒輪機構減速，而當離心力達到預定值以上時，使驅動體和輪轂殼二者直結即可。為實現(xiàn)這種結構，只要設置從驅動體經內齒齒輪、行星齒輪、以及載體將旋轉傳遞給輪轂殼的減速路徑和從驅動體直接將旋轉傳遞給輪轂殼的直結路徑兩個動力傳遞路徑，并以離合機構對兩個路徑進行切換即可。為此，可以考慮將上述現(xiàn)有的內裝變速輪轂的配重支承體與輪轂殼不可轉動地進行連結，在驅動體和配重支承體之間設置離合機構，并且將配重支承體與載體連結這樣一種結構。按照這種結構，減速路徑是經驅動體、內齒齒輪、行星齒輪、載體、配重支承體向輪轂殼傳遞動力；直結路徑是經驅動體、離合機構、配重支承體向輪轂殼傳遞動力。
以上述結構將配重支承體和輪轂殼二者連結起來時，通常是以焊接或鉚接等固定手段將兩個部件連結起來的。當將配重支承體與輪轂殼二者以固定手段連結后，能夠簡單地實現(xiàn)兩個部件的定心，不會影響該定心的精度。因此，高速旋轉的兩個部件的旋轉平衡不易失去。但是，當以固定手段連結后將不能將兩個部件分解開。若配重部件與輪轂殼之間不能分解，則難以進行配重部件的更換和調整。而無法進行配重部件的更換和調整，就不能改變變速應時，在越野賽中將無法根據(jù)路線或騎車人的愿望等調整變速應時。
為此，可考慮以多個螺栓將輪轂殼和配重部件二者進行連結。但是，若以多個螺栓將配重支承體和輪轂殼二者進行連結，不僅組裝時要緊固螺栓、分解時要拆下螺栓，非常麻煩，而且，每次組裝時必須對兩個部件進行定心后再連結，使組裝更加煩瑣。
而作為自由輪轂，實公平1-13605號公報公開了將輪轂殼和自由輪轂的從動筒二者以筒形螺栓進行緊固連結的結構。若以這樣的一根筒形螺栓連結兩個部件，則可簡單地進行分解和組裝，并且能夠實現(xiàn)兩個部件的定心。
本發(fā)明的任務是提供一種能夠靠離心力切換變速比的內裝變速輪轂，該內裝變速輪轂能夠簡單地進行組裝和分解。
本發(fā)明的另一個任務是對可分解的兩個部件能夠簡單地進行定心。
發(fā)明1所涉及的自行車用內裝變速輪轂，是對輸入體的旋轉以所選定的變速比進行變速后傳遞給輸出體，并且能夠靠離心力切換變速比的輪轂，具有輪轂軸、驅動體、從動體、動力傳遞機構、離合機構、離合切換機構、以及筒形螺栓。輪轂軸是能夠固定在自行車車架上的軸。驅動體是可繞輪轂軸旋轉的、能夠與輸入體連結的部件。從動體是可繞輪轂軸旋轉的、能夠與輸出體相連結的部件。動力傳遞機構是配置在驅動體和從動體之間、將來自驅動體的旋轉變速后傳遞給從動體的機構。離合機構是實現(xiàn)驅動體和從動體二者的連結或斷開的機構。離合切換機構具有配重部件、控制部件和配重支承體；所說配重部件能夠在離心力作用下從內周側的第1位置向外周側的第2位置擺動；所說控制部件能夠使離合機構在呈連結狀態(tài)的連結位置和呈斷開狀態(tài)的斷開位置之間繞輪轂軸旋轉，能夠與配重部件的擺動連動地轉動；所說配重支承體，其上安裝有配重部件和控制部件，能夠繞輪轂軸旋轉，并且經離合機構與驅動體連結的同時與動力傳遞機構的輸出側連結。筒形螺栓與輪轂軸同心配置，將配重支承體與從動體二者連結。
作為上述自行車用內裝變速輪轂，當輸入體開始旋轉、預定大小的離心力作用于配重部件時，位于第1位置上的配重部件向第2位置擺動。當配重部件處于第1位置時，控制部件被配置在斷開位置或連結位置。當控制部件被配置在斷開位置時，離合機構處于斷開狀態(tài)，使驅動體與配重支承體二者之間斷開，驅動體的旋轉通過動力傳遞機構變速并輸出，經配重支承體傳遞給從動體。而當控制部件被配置于連結位置上時，離合機構呈連結狀態(tài)，使驅動體與配重支承體二者相連結，驅動體的旋轉經配重支承體原原本本地輸出給從動體。而當配重部件從第1位置擺動到第2位置時，控制部件從斷開位置或連結位置轉動到連結位置或斷開位置。其結果，在控制部件被從斷開位置配置到連結位置時，從通過動力傳遞機構進行變速切換為直結狀態(tài)，而在控制部件被從連結位置配置為斷開位置時，從直結狀態(tài)切換為通過動力傳遞機構進行變速。在這里，配重支承體與從動體二者是通過與輪轂殼同心配置的筒形螺栓連結的，因此，僅通過拆裝筒形螺栓即可簡單地實現(xiàn)配重支承體與從動體之間的組裝與分解。并且，若筒形螺栓設有錐面，則能夠簡單地實現(xiàn)兩個可分解部件的定心。
發(fā)明2所涉及的自行車用內裝變速輪轂如發(fā)明1所說的輪轂，配重支承體與從動體之間是通過細齒結合而不可旋轉地進行連結的。此時，由于兩個部件是通過細齒結合而連結的，因此，可將兩個部件與相位向適合地、不可旋轉地可靠地進行連結。
發(fā)明3所涉及的自行車用內裝變速輪轂如發(fā)明1或2所說的輪轂，配重支承體在其筒形螺栓安裝孔的內周面上具有傾斜部，筒形螺栓在其一端的外周面上具有突出部，該突出部上形成有可與上述傾斜部相接合的傾斜面。此時，通過使傾斜面與傾斜部相接合，則僅以筒形螺栓將兩個部件緊固也能夠實現(xiàn)兩個部件的定心。
發(fā)明4所涉及的自行車周內裝變速輪轂如發(fā)明1至3之一所說的輪轂，配重支承體是以合金鋼制成，從動體以輕金屬制成。此時，只將需要具有強度的配重支承體以比重大的合金鋼制造，故有助于減輕整個輪轂的重量。
發(fā)明5所涉及的自行車用內裝變速輪轂如發(fā)明1至4之一所說的輪轂，離合機構具有連結爪、連結齒以及施力部件；所說連結爪，安裝在配重支承體的外周面上，可在連結姿態(tài)與斷開姿態(tài)之間自如擺動、且可通過控制部件被控制為連結姿態(tài)或斷開姿態(tài)；所說連結齒，設置在驅動體的內周面上，能夠卡止住處于連結姿態(tài)的連結爪；所說施力部件對連結爪施力使之趨于呈連結姿態(tài)。此時，當控制部件轉動到斷開位置時，連結爪被控制為斷開姿態(tài)，驅動體的旋轉不能傳遞給從動體。當被控制為連結姿態(tài)時，連結爪在施力部件的作用下，趨于呈連結姿態(tài)，其前端被卡止在連結齒上。因此，驅動體的旋轉將直接向配重支承體傳遞。在這里，能夠以可使連結爪擺動這樣簡單的結構而構成可處于連結或斷開狀態(tài)的離合機構。
發(fā)明6所涉及的自行車用內裝變速輪轂如發(fā)明1至5之一所說的輪轂，還具有設在動力傳遞機構的輸出側與配重支承體之間的、與動力傳遞機構的行進方向的旋轉連動地驅使配重支承體在行進方向上旋轉的單向離合器。此時，當離合機構處于斷開狀態(tài)時，從輸出側向配重支承體只能傳遞行進方向的旋轉，而且，當離合機構處于連結狀態(tài)、配重支承體相對于輸出側向行進方向高速旋轉時，不會將旋轉從輸出側傳遞給配重支承體。
發(fā)明7所涉及的自行車用內裝變速輪轂如發(fā)明1至6之一所說的輪轂，動力傳遞機構是這樣一種行星齒輪機構，該行星齒輪機構具有設在驅動體上的內齒齒輪，設在輪轂軸上的太陽齒輪，與內齒齒輪和太陽齒輪二者相嚙合的多個行星齒輪，以及可繞輪轂軸旋轉的、對行星齒輪進行支承而使行星齒輪能夠旋轉的框體。此時，驅動體的旋轉從內齒齒輪傳遞給行星齒輪機構而減速后從框體向從動體輸出。因此，最初離合機構處于斷開狀態(tài)而靠離心力可變成連結姿態(tài)，因而起動時，可使驅動體的旋轉減速并通過從動體進行傳遞，故以較小的力踏蹬車蹬即可，能夠實現(xiàn)快速起動。而在正常行駛時，切換為連結狀態(tài)而成直結狀態(tài)，從而避免因行星齒輪機構導致傳遞效率降低而能夠高效率地傳遞旋轉。而且，由于采用行星齒輪機構而能夠以較小的空間自如地獲得從大變速比到小變速比的變速比。


圖1是采用本發(fā)明一實施形式的自行車的側視圖。
圖2是其內裝變速輪轂的縱向剖視圖。
圖3是其主要部分的剖視圖。
圖4是行星齒輪機構的模式圖。
圖5是內裝變速輪轂的主要部分的立體分解圖。
圖6是離合呈斷開狀態(tài)時的圖3的IV-IV向剖視圖。
圖7是離合呈斷開狀態(tài)時的控制板的主視圖。
圖8是離合呈連結狀態(tài)時的圖3的IV-IV向剖視圖。
圖9是離合呈連結狀態(tài)時的控制板的主視圖。
圖10是其它實施形式的與圖6及圖8相當?shù)母綀D。
(總體結構)圖1中，采用本發(fā)明一實施形式的自行車是BMX車，具有具有菱形架體2與前叉3的車架1，車把部分4，驅動部分5，前輪6，裝有2級變速的內裝變速輪轂10的后輪7，以及制動后輪7的橫向牽拉式懸臂型后制動裝置9。
車架1上安裝有包括車座11、車把部分4、前輪6以及后輪7在內的各個部分。
車把部分4具有固定在前叉3的上部的車把軸桿14和固定在車把軸桿14上的車把15。車把15的右端裝有構成后制動裝置9的制動杠桿16與把手17。
驅動部分5具有設在架體2下部(懸架部)的輪盤18、掛在輪盤18上的鏈條19、以及裝有鏈輪20的內裝變速輪轂10。
(內裝變速輪轂的結構)內裝變速輪轂10是具有減速與直結的動力傳遞路徑的2級結構的輪轂。如圖2所示，該內裝變速輪轂10安裝在自行車架體2的一對后叉桿2a之間。內裝變速輪轂10具有固定在后叉桿2a上的輪轂軸21，安裝在輪轂軸21的一端外周上而能夠圍繞輪轂軸自由旋轉的驅動體22，配置在輪轂軸21和驅動體22的更外周側并與后輪7相連結的從動體23，配置在驅動體22的內周側的行星齒輪機構24，可使驅動體22與從動體23二者或連結或斷開的離合機構25，切換離合機構25的離合切換機構26，以及僅將行進方向的旋轉從行星齒輪機構24向從動體23進行傳遞的單向離合機構27。作為驅動體22，其圖2中的右端和左端分別通過軸承部31和軸承部32被可自由旋轉地支承在輪轂軸21和從動體23上。從動體23的兩端通過軸承部33、34支承在輪轂軸21上而能夠自由旋轉。
輪轂軸21是固定在自行車架體2的后叉桿2a上的部件。在輪轂軸21的兩端形成有起著在后叉桿2a上進行固定等作用的螺紋。輪轂軸21的比正中部位稍靠圖2右側處形成有大直徑部分21a，在大直徑部分21a的右側形成有行星齒輪機構24的太陽齒輪50。在輪轂軸21在后叉桿2a的安裝部位的內側上，旋入具有分別構成軸承部31、34的碗形推珠面31a、34a的推珠部件37、38。
驅動體22是用來對鏈輪20的旋轉進行傳遞的部件。如圖3所示，驅動體22具有其右端被軸承部31所支承而可自由旋轉的第1筒部40，以及與第1筒部40不可旋轉地相連結的、其左端被軸承部32所支承而可自由旋轉的第2筒部41。
第1筒部40由圖3右側的小直徑部分42和小直徑部分42左側的、直徑擴大了的大直徑部分43所構成。在第1筒部40的內部形成有容納行星齒輪機構24的容納空間44。小直徑部分42的端部的外周面上形成有陽螺紋42a，在該陽螺紋42a上旋合用來固定鏈輪20的鎖緊螺母45。與陽螺紋42a鄰接的小直徑部分42的外周面上形成有由細外齒構成的鏈輪安裝部42b，將鏈輪20不可旋轉地予以安裝。小直徑部分42的大直徑部分43側的內周面上形成有行星齒輪機構24的內齒齒輪51。小直徑部分42的端部的內周面上形成有構成軸承部31的碗狀受珠面31b。軸承部31是由該受珠面31b、推珠面31a、以及被夾持在受珠面31b與推珠面31a之間的多個珠子31c構成。
大直徑部分43的端部的內周面上形成有陰螺紋41a，與形成于第2筒部41的端面上的陽螺紋41a旋合，將第2筒部41不可旋轉地予以連結。大直徑部分43的外周面上嵌入將與從動體23之間的間隙密封起來的密封環(huán)28。
第2筒部41是旋入第1筒部的內周面上的、直徑比第1筒部40小的部件，其端部的外周面上形成有與陰螺紋43a旋合的陽螺紋41a。第2筒部41的外周面上形成有與陽螺紋件41a鄰接而與第1筒部40的大直徑部分43的前端相抵觸的抵觸部41b。抵觸部41b的外徑與第1筒部40的大直徑部分43的外徑在實質上為相同的尺寸。第2筒部41的內周面上配置有軸承部32和離合機構25。因此，第2筒部41的內周面上形成有軸承部32的受珠面32b、離合機構25的棘爪70。軸承部32是由受珠面32b、從動體23的動力傳遞體61(后述)的端部的外周面上形成的推珠面32a、以及被夾持在受珠面32b與推珠面32a之間的多個珠子32c構成。
由于如上所述地將驅動體22分割成第1筒部40和第2筒部41兩個部分，因此，即使設有軸承部32也能夠使得第2筒部41部分的外徑不大于第1筒部40部分的外徑而將行星齒輪機構24順著輪轂軸21安裝固定。因而，能夠保持輪轂的總體外徑緊湊。
從動體23如圖2所示，是受驅動體22驅動而使后輪7旋轉的筒狀部件。從動體23具有其一部分配置在驅動體22的外周側的輪轂殼60、靠固定螺栓66固定在輪轂殼60上的、配置在驅動體22的內周側的動力傳遞體61。該動力傳遞體61，除具有將動力從驅動體22和行星齒輪機構24傳遞給輪轂殼60的功能之外，還起著作為后述的離合切換機構26的配重支承體的功能。
輪轂殼60為例如鋁制的筒形部件，具有容納驅動體22、離合切換機構26等的大直徑的機構容納部62以及與機構容納部62一體地形成的小直徑的細筒部63。在機構容納部62及細筒部63的外周面上分別一體地形成有卡止后輪7的輻條(未圖示)的輪轂凸緣64、65。細筒部63的右端上，如圖3所示，形成有用來卡止動力傳遞體61使其不能旋轉的細外齒63a，內周面上形成有供固定螺栓66旋合的陰螺紋63b。細筒部63的圖2左端上形成有容納軸承部34的空間，在該處安裝形成有構成軸承部34的受珠面34b的受珠部件35。軸承部34由推珠面34a、受珠面34b以及被夾持在受珠面34b與推珠面34a之間的多個珠子34c構成。在該軸承部34的外側嵌入防塵蓋36。
動力傳遞體61為例如以鉻鉬鋼制成的具有臺階的筒形部件，如圖3所示，左端內周面形成有與細筒部63的細外齒63a嚙合的細內齒61a。在動力傳遞體61的右端外周面和右端內周面上分別形成有構成軸承部32的推珠面32a和構成單向離合機構27的棘齒80。另外，與棘齒80鄰接地在內周面上形成有構成軸承部33的受珠面33b。軸承部33由受珠面33b、在輪轂軸21的大直徑部分21a的左端呈碗狀形成的推珠面33a、以及被夾持在推珠面33a與受珠面33b之間的多個珠子33c構成。在動力傳遞體61的內周面上與受珠面33b的形成部鄰接地形成有錐形部分61b。
固定螺栓66是如圖2所示的中空筒形螺栓，將輪轂殼60和動力傳遞體61呈同心地緊密地加以緊固。固定螺栓66的頭部66a上形成有與錐形部分61b接合的錐面66b，將動力傳遞體61和輪轂殼60定心而予以緊固。
行星齒輪機構24如圖3所示，具有在輪轂軸21上形成的太陽齒輪50，驅動體22的第1筒部40的小直徑部分42上形成的內齒齒輪51，在輪轂軸21的大直徑部分21a上可自由旋轉地安裝的載體52，以及被可自由旋轉地支承于載體52上的三個行星齒輪53。載體52是內部貫穿輪轂軸21的凸緣狀部件，在其外周面上沿周向隔開間隔形成有三個齒輪容納部52a。在載體52上，固定有三根軸54用來支承行星齒輪53使之能夠自由旋轉。行星齒輪53具有與內齒齒輪51嚙合的小直徑的第1齒輪部53a、以及與太陽齒輪50嚙合的大直徑的第2齒輪部53b。第1齒輪部53a和第2齒輪部53b二者在軸向上相鄰接而形成。由于行星齒輪53如上所述地由兩個齒輪部53a、53b構成，故與具有一個齒輪部相比能夠以較少的內齒齒輪的齒數(shù)獲得非調和比的變速比。
若如圖4(a)所示，太陽齒輪50的齒數(shù)為Zs、內齒齒輪51的齒數(shù)為Zr、行星齒輪53的第1齒輪部53a的齒數(shù)為ZP1、第2齒輪部53b的齒數(shù)為ZP2，則在內齒齒輪輸入載體輸出時變速比GR可以下式表示。
GR＝1/(1+(Zs/Zr)×(ZP2/ZP1))其中，若設太陽齒輪的齒數(shù)為Zs為15、內齒齒輪的齒數(shù)Zr為57、第1齒輪部的齒數(shù)ZP1為28、第2齒輪部的齒數(shù)ZP2為13，則GR＝1/(1+(15/57)×(13/28))＝0.891因此，變速比GR為0.891，驅動體22的1轉減速為0.891轉傳遞給從動體23。
而行星齒輪機構24的變速比為0.8~0.95之間即可。在這種情況下，可快速起動，且即使以非調和比進行減速，也能夠保持內裝變速輪轂10的外徑緊湊。
另外，在行星齒輪只有一個齒輪部進行減速的場合，變速比GR以下式表示。
GR＝1/(1+(Zs/Zr))此時，變速比GR僅由內齒齒輪的齒數(shù)Zr和外齒齒輪的齒數(shù)Zs決定。此時，若太陽齒輪的齒數(shù)Zs定為15而要獲得前述非調和比的變速比0.891，則只要求出方程式0.891＝1/(1+(15/Zr))的解即可。其結果，內齒齒輪的齒數(shù)Zr將為123，驅動體22的外徑將大到為具有兩個齒輪部時的2倍以上。
離合機構25如圖3、圖5和圖6所示，具有形成于驅動體22的第2筒部41的內周面上的棘齒70、可與棘齒70嚙合的兩個離合爪71、以及作用于離合爪71的彈簧部件72。棘齒70在第2筒部41的內周面上呈鋸齒狀形成。離合爪71這樣安裝，即可在動力傳遞體61的外周面上與棘齒70嚙合的連結姿態(tài)和自棘齒70上脫離的斷開姿態(tài)之間自由擺動。動力傳遞體61的外周面上設有兩處容納離合爪71的爪容納部73。彈簧部件72卷繞在形成于動力傳遞體61的外周面上的槽74上，當離合爪71處于連結姿態(tài)時，僅在驅動體22向行進方向旋轉時其旋轉才能夠傳遞給從動體23的動力傳遞體61。
離合切換機構26具有使離合爪71在連結姿態(tài)與斷開姿態(tài)之間進行切換的控制板75、驅使控制板75繞輪轂軸往復移動的移動機構76、以及兼作動力傳遞體61的配重支承體。
控制板75如圖7所示，為呈變形連桿狀的板狀部件，其中心部位被可自由轉動地支承在動力傳遞體61上。控制板75的外緣部位形成有沿徑向向外延伸的叉爪75a。另外，在內外周之間形成有用來控制離合爪71的兩個控制窗75b。離合爪71從該控制窗75b向移動機構76側突出地配置?？刂拼?5b形成有將離合爪71保持在斷開姿態(tài)的斷開框部75d、以及切換為連結姿態(tài)的連結框部75e。由于該連結框部75e自斷開框部75d沿徑向向外形成，故受到彈簧部件72作用的離合爪71能夠呈連結姿態(tài)立起。而該叉爪75a和控制窗75b等均考慮了旋轉平衡而與個數(shù)相應地隔開180度形成。另外，內外周之間還形成有供后述的配重保持體85的擺動軸87從中穿過的兩個通孔75c。該控制板75平時在后述的彈簧機構79的作用下配置在圖6及圖7所示的斷開位置上。此時，離合爪71其前端受控制窗75b的斷開框部75d卡止而保持在斷開姿態(tài)。
移動機構76如圖5所示，配置在控制板75的左側，具有可擺動的兩個配重部件77、將兩個配重部件77與控制板之間分別進行連結的連桿78、以及作用于控制板75使其在圖6中可順時針旋轉的彈簧機構79。
配重部件77具有可自由擺動地安裝在動力傳遞體61的端面61c上的兩個配重保持體85、以及安裝在配重保持體85前端的配重86。兩個配重保持體85例如以聚縮醛樹脂制成。配重保持體85各自呈向動力傳遞體61迂回而彎曲地形成，在動力傳遞體61的周圍隔開180度以相同的姿態(tài)配置。在配重保持體85的根部和端部分別一體地形成有凸起85a和由兩個突出銷構成的配重安裝部85b，凸起85a中有擺動軸87穿過。擺動軸87自通孔75c中穿過，其前端固定在動力傳遞體61上。另外，在配重保持體85的前端處，與配重安裝部85b相反一側的面上一體地形成有連桿連結銷85d。連桿連結銷85d是用來將連桿78可自由旋轉地進行安裝的銷子。配重86為例如以鉛或鋼鐵制成的扇形部件，以配重安裝部85c的兩個銷子予以固定。
連桿78是使控制部件75與以根部作擺動的配重部件78的前端的動作相連動地旋轉的部件，以其兩端將配重保持體85的前端和控制板75之間進行連結。連桿78為金屬制成的片狀部件，在其一端和另一端分別形成有可插入連桿連結銷85d的圓孔和可插入與控制板75相連結的連結銷78a的圓孔。
彈簧機構79如圖6所示，具有一端被卡止在叉爪75a上的螺旋彈簧88、以及對螺旋彈簧88的彈力進行調整的彈力調整機構89。通過調整該螺旋彈簧88的彈力可調整變速應時。另外，更換配重86也能夠改變變速應時。
單向離合器27例如為爪式，如圖6所示，具有形成于動力傳遞體61的內周面上的棘齒80、安裝在行星齒輪機構24的載體52的外周面上而可自由地在連結姿態(tài)與斷開姿態(tài)之間自由擺動的離合爪81、以及驅使離合爪81趨于呈連結姿態(tài)的彈簧部件(未圖示)。該單向離合器27中，離合爪81總是立起而處于連結姿態(tài)，當載體52向行進方向旋轉時，將該旋轉傳遞給動力傳遞體61。但是，當動力傳遞體61比載體52更高速地向行進方向旋轉時，旋轉將不傳遞。
(變速動作)由于具有上述行星齒輪機構24、離合機構25、離合切換機構26以及單向離合器27，該內裝變速輪轂10具有由驅動體22-內齒齒輪50-行星齒輪機構24-載體52-從動體23所構成的減速動力傳遞路徑、以及由驅動體22-離合機構25-從動體23所構成的直結動力傳遞路徑。
當騎車人在啟動時踏蹬車蹬使自行車出發(fā)時，其旋轉經由鏈輪20傳遞給驅動體22。此時，控制板75處于斷開位置，在控制板75的作用下，離合爪71被保持在斷開姿態(tài)。因此，驅動體22和動力傳遞體61之間未連結，驅動體22的旋轉經由減速動力傳遞路徑傳遞給動力傳遞體61。其結果，啟動時，鏈輪20的旋轉例如減速為0.891后傳遞給輪轂殼60。因此，啟動時輕踏車蹬即可，能夠決定啟動加速性能。
當動力傳遞體61的旋轉速度增大到大于由彈簧機構79的調整或配重質量的改變等所決定的預定旋轉速度時，配重部件77將克服控制板75的螺旋彈簧88的作用力而如圖8、9所示地向外擺動。配重部件77一擺動，經由連桿78使控制板75在圖8中逆時針旋轉至連結位置。當控制板75旋轉到連結位置時，離合爪71的端部將位于控制窗75b的連結框部75e上，離合爪71在彈簧部件72的作用下立起而呈連結姿態(tài)。其結果，驅動體22的行進方向的旋轉經由直結動力傳遞路徑直接傳遞給動力傳遞體61，鏈輪20的旋轉原原本本地傳遞給后輪7。因此，當達到高于預定旋轉速度時，向高速變速。在上述正常行駛狀態(tài)下，驅動體22與從動體23之間是直結的，故不存在行星齒輪機構24引起傳遞效率降低的問題。
而在轉彎等情況下，當動力傳遞體61降低到預定轉速以下時，配重部件77在螺旋彈簧88的作用下擺動到原來的斷開姿態(tài)，驅動體22的旋轉將經由減速動力傳遞路徑傳遞給從動體23。
(其它實施形式)(a)配重部件和離合爪的個數(shù)不限于兩個，可以是一個也可以是三個或三個以上。當為三個或三個以上時，只要與其個數(shù)相應地隔開間隔配置即可。例如，配重部件77為3個時，如圖10(a)所示，可將配重部件77繞輪轂軸間隔120度以相同姿態(tài)配置。另外，離合爪71的個數(shù)也可以是一個或任意多個。在這里，當旋轉速度達到預定速度時，如圖10(b)所示，配重部件77向外側擺動，控制板75通過連桿78旋轉、離合爪71從斷開姿態(tài)立起而呈連結姿態(tài)。如上所述地增加配重部件77則可增大離心力，使控制板75的轉動更可靠。
(b)動力傳遞機構的構成并不限于行星齒輪機構，也可以使用CYCLO變速器(商標名)等其它變速機構。
(c)筒形螺栓的安裝方向不限于從配重支承體61側安裝，也可以從輪轂殼60側安裝。
(d)在前述實施形式中，是從減速狀態(tài)變速為直結狀態(tài)的，但也可從直結變速為增速。在這種情況下，如圖4(b)所示，使驅動體22與載體52連結，將動力從載體52傳遞給內齒齒輪51即可。此時，只要使兩個齒輪部53a、53b中的大直徑的第2齒輪部53b與內齒齒輪51嚙合，小直徑的第1齒輪部53a與太陽齒輪50嚙合，即能夠以比一個齒輪部時更小的內齒齒輪外徑獲得大的變速比。另外，若想獲得非調和比的增速的變速比，只要按圖4(a)的結構將載體52與驅動體22二者進行連結即可。
根據(jù)本發(fā)明，配重支承體與從動體二者是以與輪轂軸同心地配置的筒形螺栓進行連結的，因此，僅通過拆裝筒形螺栓即可簡單地實現(xiàn)配重支承體與從動體二者的組裝與分解。并且，若在筒形螺栓上設置錐面等，則還能夠簡單地實現(xiàn)兩個可分解部件的定心。
權利要求
1.一種能夠以所選定的變速比將輸入體的旋轉進行變速后傳遞給輸出體并能夠靠離心力對上述變速比進行切換的自行車用內裝變速輪轂，其特征是具有可固定在自行車車架上的輪轂軸；可繞上述輪轂軸旋轉的、可與上述輸入體連結的驅動體；可繞上述輪轂軸旋轉的、可與上述輸出體連結的從動體；配置在上述驅動體與從動體之間、用來將來自上述驅動體的旋轉變速后傳遞給上述從動體的動力傳遞機構；可使上述驅動體與從動體之間相連結或斷開的離合機構；具有下述部件的離合切換機構，即靠離心力從內周側的第1位置擺動到外周側的第2位置的配重部件、可使上述離合機構在呈連結狀態(tài)的連結位置與呈斷開狀態(tài)的斷開位置之間繞上述輪轂軸轉動的并可與上述配重部件的擺動相連動地轉動的控制部件、安裝有上述配重部件和控制部件且可繞上述輪轂軸旋轉的并具有經上述離合機構與上述驅動體相連結并與上述動力傳遞機構的輸出側相連結的配重支承體；與上述輪轂軸同心地配置并將上述配重支承體與上述從動體二者連結的筒形螺栓。
2.如權利要求1所述的自行車用內裝變速輪轂，其特征是上述配重支承體與上述從動體之間是通過細齒結合而不可旋轉地進行連結的。
3.如權利要求1或2所述的自行車用內裝變速輪轂，其特征是上述配重支承體在上述筒形螺栓安裝孔的內周面上具有傾斜部；上述筒形螺栓的一端的外周面上具有突出部，該突出部具有可與上述傾斜部相接合的傾斜面。
4.如權利要求1至3之一所述的自行車用內裝變速輪轂，其特征是上述配重支承體以合金鋼制成，上述從動體以輕金屬制成。
5.如權利要求1至4之一所述的自行車用內裝變速輪轂，其特征是上述離合機構具有在上述連結姿態(tài)與斷開姿態(tài)之間可自如擺動地安裝在上述配重支承體的外周面上且可通過上述控制部件控制成上述連結姿態(tài)或斷開姿態(tài)的連結爪；設在上述驅動體內周面上并能夠將處于上述連結姿態(tài)的連結爪卡止的連結齒；對上述連結爪施力而使之趨向呈上述連結姿態(tài)的施力部件。
6.如權利要求1至5之一所述的自行車用內裝變速輪轂，其特征是還具有設在上述動力傳遞機構的輸出側與上述配重支承體之間、與上述動力傳遞機構的行進方向的旋轉相連動地使上述配重支承體向行進方向旋轉的單向離合器。
7.如權利要求1至6之一所述的自行車用內裝變速輪轂，其特征是上述動力傳遞機構是這樣一種行星齒輪機構，該行星齒輪機構具有設在上述驅動體上的內齒齒輪、設在上述輪轂軸上的太陽齒輪、與上述內齒齒輪和太陽齒輪二者嚙合的多個行星齒輪、可繞上述輪轂軸旋轉的使上述行星齒輪能夠旋轉地予以支承的框體。
全文摘要
本發(fā)明涉及靠離心力切換變速比的內裝變速輪轂,能夠簡單地進行組裝和分解。它具有輪轂軸21、驅動體22、從動體23、行星齒輪機構24、離合機構25、離合切換機構26以及固定螺栓66。其中固定螺栓與輪轂軸同心配置并將動力傳遞體與輪轂殼二者連結起來。
文檔編號B62M11/16GK1207999SQ98116219
公開日1999年2月17日 申請日期1998年8月7日 優(yōu)先權日1997年8月8日
發(fā)明者田部耕嗣 申請人:株式會社島野