一种自行车内变速器的制作方法

本实用新型涉及自行车变速技术领域，具体地说，是涉及一种自行车内变速器。

背景技术：

随着自行车的广泛普及，自行车已经由起初的普通车型发展到现在的高级变速车型，且自行车的种类也在逐步增加，例如，普通自行车、公路自行车、山地自行车、速降自行车等等。而目前，自行车的变速器大致分为塔轮式外变速器和封闭式内变速器两大类，外变速器是采用开放式链轮机构为传动系统，结构较为简单，通过拨链器拨动链条到不同的齿盘或飞轮上来实现不同的链条传动比，但是外变速器的结构外露，容易受到外力的干扰，产生换挡动作不稳定，并且普遍具有使用寿命短且换挡过程中噪音大的缺点。而内变速器是以行星齿轮机构为传动主体，同时封闭装配在自行车的后车轮轴的花鼓筒内，能够克服外变速器存在的上述缺陷，为自行车提供较佳的传动性能，使得内变速器在生产应用中越来越普及。

但是，目前的内变速器的行星齿轮机构的输出端普遍采用棘轮式单向离合器与内变速器的连接座进行连接，进而通过花鼓筒带动车轮转动。而折冲传动方式存在的缺点是，并需在连接座上设置棘齿槽，且需要在行星齿轮机构的行星架上设置相应的棘爪，增加了内变速器的复杂性，且增加了生产成本。此外，而棘轮式单向离合器在超越运行时，棘爪与棘齿槽之间的配合会是内变速器发出“嗒嗒嗒”的噪音，降低用户的体验感。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型的主要目的是一种结构简单、生产成本小且噪音低的自行车内变速器。

为了实现本实用新型的主要目的，本实用新型提供一种自行车内变速器，其中，包括花鼓筒、第一连接座、第二连接座、链轮座、辊轴、变速机构和单向离合器，第一连接座与花鼓筒的第一端固定连接，第二连接座与花鼓筒的第二端固定连接，第二连接座的第一端设有第一卡槽，链轮座绕自身的第一轴线转动，且链轮座与第二连接座可转动地连接，链轮座的外周壁设置有第一卡齿，链轮座的内周壁设置有第二卡槽，辊轴绕自身的第二轴线转动，且辊轴分别与第一连接座、链轮座可转动地连接，辊轴的周壁上设置有第一齿轮，变速机构包括行星齿轮系、行星架、齿轮架、离合器、拨动组件、第一弹性件和第二弹性件，行星架套装在辊轴上，行星架的第一端设置有第三卡槽，行星齿轮系安装在行星架上，行星齿轮系的第二齿轮与第一齿轮啮合，齿轮架的第一端设置有第四卡槽，齿轮架的第一端套装在链轮座上，第四卡槽与第一卡齿卡合，齿轮架的第二端设置有齿槽，齿轮架的第二端套装在行星架上，齿槽与第二齿轮啮合，齿轮架的周壁设置有卡爪，卡爪通过转轴与齿轮架可转动地连接，卡爪位于第一卡槽内，离合器的第一端设置有第二卡齿，离合器的第二端设置有第三卡齿，第二卡齿与第二卡槽卡合，卡爪与离合器邻接，拨动组件沿辊轴的轴向与辊轴可滑动地连接，拨动组件与离合器邻接，第一弹性件的两端分别与行星架、拨动组件抵接，第二弹性件的两端分别与离合器、链轮座抵接，单向离合器连接在第一连接座和行星架的第二端之间。

由上可见，通过拨动组件来控制离合器的位置，进而使得离合器与分别与链轮座、齿轮架或行星架配合，实现自行车内变速器的变速操作。此外，通过在第一连接座和行星架之间设置单向离合器来代替现有技术中的棘轮式超越离合器，既能够满足自行车内变速器的动力传输要求，又能够避免在第一连接座上设置棘齿槽和在行星架上设置棘爪，大幅度的简化了自行车内变速器的连接结构，且降低了生产成本。并且，相比于棘轮式超越离合器，单向离合器的传动噪音更低。

一个优选的方案是，辊轴上设置有通槽，通槽沿辊轴的轴向延伸地设置，拨动组件包括滑块和滑片，滑块穿过通槽，滑片套装在辊轴上，滑片邻接在滑块和离合器之间，且第一弹性件与滑片抵接。

由上可见，滑块用于控制滑片对第一弹性件进行压缩，使得离合器在第二弹性件的作用下进行移动，进而实现自行车内变速器的变速操作，当然，滑块还用于控制滑片解除对第一弹性件的压缩，使离合器在第一弹性件的弹性势能下进行移动，进而实现对自行车内变速器的变速操作。

另一个优选的方案是，自行车内变速器还包括第一轴承、第二轴承和第三轴承，第一轴承连接在第一连接座和辊轴之间，第二轴承连接在第二连接座和链轮座之间，第三轴承连接在链轮座和辊轴之间。

由上可见，通过第一轴承、第二轴承和第三轴承代替现有自行车内变速器中的滚珠或滚珠球碗组成的轴承结构，使得自行车内变速器具有良好的传动性能和稳定性，且相比于滚珠或滚珠球碗组成的轴承结构具有更好的耐磨性，使得自行车内变速器能够具有更好的极限转速，并能够提高自行车内变速器的防拆性能。

进一步的方案是，第一连接座的内周壁设置有第一轴档，第一轴承的第一端与第一轴档邻接，第二连接座的内周壁设置有第二轴档，第二轴承的第一端与第二轴档邻接，链轮座的外周壁还设置有第一轴环，第二轴承的第二端与第一轴环邻接，第三轴承的第一端与第二卡槽的顶面邻接。

由上可见，第一轴档能够对第一轴承进行固定，防止第一轴承沿辊轴的轴向窜动，第二轴档能够和第一轴环对第二轴承进行固定，防止第二轴承沿辊轴的轴向窜动，第二卡槽的顶面能够对第三轴承进行固定，防止第三轴承沿辊轴的轴向窜动。

更进一步的方案是，自行车内变速器还包括第一紧固组件和第二紧固组件，第一紧固组件连接在辊轴的第一端并与第一轴承的第二端邻接，第二紧固组件连接在辊轴的第二端并与第三轴承的第二端邻接。

由上可见，第一紧固组件用于对第一轴承和第一连接座进行固定，第二紧固件用于对第三轴承和链轮座进行固定，进而防止第一连接座、花鼓筒、第二连接座和链轮座之间发生相对移动，提高自行车内变速器的整体的连接的紧固性。

更进一步的方案是，第一紧固组件包括第一螺母，第一螺母与辊轴的第一端螺纹连接，且第一螺母与第一轴承的第二端邻接，第二紧固组件包括第二螺母，第二螺母与辊轴的第二端螺纹连接，且第二螺母与第三轴承的第二端邻接。

由上可见，第一螺母用于对第一轴承进行固定，防止第一轴承沿辊轴的周向发生窜动；同理地，第二螺母用于对第三轴承进行固定，防止第三轴承沿辊轴的轴向发生窜动。

更进一步的方案是，第一紧固组件还包括第三螺母和第一止动片，第三螺母与辊轴的第一端螺纹连接，第一止动片邻接在第一螺母和第三螺母之间；第二紧固组件还包括第四螺母和第二止动片，第四螺母与辊轴的第二端螺纹连接，第二止动片邻接在第一螺母和第三螺母之间。

由上可见，第一紧固组件设置第三螺母和第一止动片，能够对第一螺母进行进一步的固定，防止第一螺母发生松动，避免影响自行车内变速器的正常工作；同理地，第二紧固组件设置第四螺母和第二止动片能够对第二螺母进行进一步的固定，防止第二螺母发生松动。

由上可见，固定件能够对第二轴承和第二连接座进行固定，防止第二轴承沿辊轴的轴向相对与第二连接座移动。

更进一步的方案是，第一连接座的外周壁设置有第一直纹滚花，第一直纹滚花位于第一连接座和花鼓筒的连接处，第二连接座的外周壁设置有第二直纹滚花，第二直纹滚花位于第二连接座和花鼓筒的连接处。

由上可见，在第一连接座的外周壁设置第一直纹滚花和在第二连接座的外周壁设置第二直纹滚花，能够提高花鼓筒与第一连接座、第二连接座之间连接的紧密性，保证花鼓筒与第一连接座、第二连接座之间能够保持相对固定且不产生相对移动。

更进一步的方案是，第一连接座的外周壁还设置有第二轴环，第二轴环与花鼓筒的第一端邻接，第二连接座的外周壁还设置有第三轴环，第三轴环与花鼓筒的第二端邻接。

由上可见，在第一连接座上设置第一轴环以及在第二连接座上设置第二轴环，能够防止花鼓筒沿辊轴的轴向相对与第一连接座或第二连接座滑动。

更进一步的方案是，第三轴环在靠近链轮座的一侧设置有环形凹槽，自行车内变速器还包括固定件，固定件套装在链轮座上，且固定件朝向第二连接座延伸地设置有多个卡扣，多个卡扣均扣合在环形凹槽内。

附图说明

图1是本实用新型自行车内变速器实施例的结构图。

图2是本实用新型自行车内变速器实施例的剖视图。

图3是本实用新型自行车内变速器实施例的省略部分组件后的剖视图。

图4是本实用新型自行车内变速器实施例的省略部分组件后的分解图。

图5是本实用新型自行车内变速器实施例的链轮座的结构图。

图6是本实用新型自行车内变速器实施例的变速机构的行星齿轮系和行星架的相对位置示意图。

图7是本实用新型自行车内变速器实施例的变速机构的齿轮架的结构图。

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

具体实施方式

参照图1至图4，自行车内变速器1包括花鼓筒11、辊轴12、第一连接座2、第二连接座3、链轮座4、变速机构5、单向离合器6、第一轴承71、第二轴承72、第三轴承73、第一紧固组件81、第二紧固组件82以及固定件9。

其中，辊轴12上设置有通槽121，通槽121沿辊轴12的轴向延伸地设置，且辊轴12的周壁上设置有第一齿轮122。

第一连接座2与花鼓筒11的第一端固定连接，具体地，第一连接座2的外周壁设置有第一直纹滚花22和第二轴环23，第一直纹滚花22位于第二轴环23靠近花鼓筒11的一侧，第一连接座2通过第一直纹滚花22与花鼓筒11的第一端过盈配合，即第一直纹滚花22位于第一连接座2和花鼓筒11的连接处。第二轴环23与花鼓筒11的第一端邻接。设置第一直纹滚花22，能够提高第一连接座2与花鼓筒11之间连接的紧密性，防止第一连接座2和花鼓筒11之间产生相对的转动。而第二轴环23用于防止花鼓筒11沿辊轴12的轴向相对于第一连接座2进行移动，对花鼓筒11起到限位作用。此外，第一连接座2的内周壁设置有第一轴档21。

第二连接座3与花鼓筒11的第二端固定连接，具体地，第二连接座3的外周壁设置有第二直纹滚花33和第三轴环34，第二直纹滚花33位于第二轴环34靠近花鼓筒11的一侧，第二连接座3通过第二直纹滚花33与花鼓筒11的第二端过盈配合，即第二直纹滚花33位于第二连接座3和花鼓筒11的连接处。第二轴环23与花鼓筒11的第二端邻接。设置第二直纹滚花33，能够提高第二连接座3与花鼓筒11之间连接的紧密性，防止第二连接座3和花鼓筒11之间产生相对的转动。而第三轴环34用于防止花鼓筒11沿辊轴12的轴向相对于第二连接座3进行移动，对花鼓筒11起到限位作用。此外，第二连接座3的第一端设置有第一卡槽31，且第二连接座3的第二端的内周壁设置有第二轴档32。

参照图5并结合图2和图4，链轮座4绕自身的第一轴线转动，且链轮座4与第二连接座3可转动地连接，且链轮座4的外周壁设置有第一卡槽41和第一轴环43，链轮座4的内周壁设置有第二卡槽42。辊轴12绕自身的第二轴线转动，且辊轴12分别与第一连接座2和链轮座4可转动地连接。第二连接座3在靠近链轮座4的一侧设置有环形凹槽35，且环形凹槽35位于链轮座4和第三轴环34之间。

参照图6并结合图2，变速机构5包括行星齿轮系51、行星架52、齿轮架53、离合器54、拨动组件55、第一弹性件56和第二弹性件57。行星齿轮系51安装在行星架52上，行星架52套装在辊轴12上，且行星齿轮系51的第二齿轮511与辊轴12上的第一齿轮122相互啮合。此外，行星架52的第一端设置有第三卡槽521。

参照图7并结合图2，齿轮架53的第一端设置有第四卡槽531，齿轮架53的第二端设置有齿槽532，且齿轮架53的周壁设置卡爪533，卡爪533通过转轴534与齿轮架53可转动地连接。具体地，齿轮架53的周壁设置有通槽535，卡爪533通过转轴534可转动地设置在通槽535内，且卡爪533与齿轮架53之间设置有复位弹性件。卡爪533位于第二连接座3的第一卡槽31内，且卡爪533可绕转轴534转动并第一卡槽31卡合。

齿轮架53的第一端套装在链轮座4上，且第四卡槽531与链轮座4的第一卡齿41卡合。齿轮架53的第二端套装在行星架52的第一端上，且齿槽321与行星齿轮系51的第二齿轮511相互啮合。

离合器54的第一端设置有第二卡齿，离合器54的第二端设置有第三卡齿，第二卡齿与链轮座4的第二卡槽42卡合。齿轮架53上的卡爪533与离合器54邻接，优选地，离合器54的周壁还设置有楔形凸起，卡爪533与楔形凸起邻接。

拨动组件55沿辊轴12的轴向与辊轴12可滑动地连接，且拨动组件55与离合器54邻接。第一弹性件56的两端分别与行星架52、拨动组件55抵接。第二弹性件57的两端分别与链轮座4、离合器54抵接，优选地，第二弹性件57的两端分别与第三轴承73、离合器54抵接。

具体地，拨动组件55包括滑块551和滑片552，滑块551穿过辊轴12的通槽121，滑片552套装在辊轴12上，且滑片552邻接在滑块551和离合器54之间，第一弹性件56抵接在滑片上。单向离合器6连接在第一连接座2和行星架52的第二端之间。

如图1和图4所示，第一轴承71连接在第一连接座2和辊轴12之间，且第一轴承71的第一端与第一连接座2的第一轴档21邻接。第二轴承72连接在第二连接座3和链轮座4之间，且第二轴承72的第一端与第二连接座4的第二轴档32邻接，第二轴承72的第二端与链轮座4的第一轴环43邻接。第三轴承73连接在链轮座4和辊轴12之间，且第三轴承73的第一端与链轮座4的第二卡槽42的顶面邻接。

第一紧固组件81连接在辊轴12的第一端并与第一轴承71的第二端邻接。具体地，第一紧固组件81包括第一螺母811、第三螺母812、第一止动片813和第一挡圈814，第一螺母811与辊轴12的第一端螺纹连接，且第一螺母811与第一轴承71的第二端邻接。第一止动片813套装在辊轴12的第一端上，且第一止动片813与第一螺母81邻接并对第一螺母811进行限位。第三螺母82与辊轴12的第一端螺纹连接并与第一止动片813邻接，设置第三螺母812和第一止动片813能够对第一螺母811进行进一步的固定，防止第一螺母811发生松动，避免影响自行车内变速器1的正常工作。第一挡圈814套装在第一螺母811上，且第一挡圈814盖合在第一轴承71的第二端上，第一挡圈814既能够对第一轴承71进行限位和固定，又能够防止外部灰尘进入自行车内变速器1的内部，进而避免由于灰尘造成变速机构5的各零部件磨损加剧，保证自行车内变速器1的传动性能。

第二紧固组件82连接在辊轴12的第二端并与第三轴承73的第二端邻接。具体地，第二紧固组件82包括第二螺母821、第四螺母822、第二止动片823和第二挡圈824，第二螺母821与辊轴12的第二端螺纹连接，且第二螺母与821与第三轴承73的第二端邻接。第二止动片823套装在辊轴12的第二端，且第二止动片823与第二螺母821邻接并对第二螺母821进行限位。第四螺母822与辊轴12的第二端螺纹连接并与第二止动片823邻接，设置第四螺母822和第二止动片823能够对第二螺母821进行进一步固定，防止第二螺母821发生松动，避免影响自行车内变速器1的正常工作。第二挡圈824套装在第二螺母821上，且第二挡圈824盖合在第三轴承73的第二端上，第二挡圈824既能够对第三轴承73进行限位和固定，又能够有效的防止外部灰尘进入自行车内变速器1的内部，进而避免由于灰尘而造成变速机构5的各零部件磨损加剧，保证自行车内变速器1的传动性能。

固定件9套装在链轮座4上，固定件9朝向第二连接座3沿辊轴12的轴向延伸地设置有多个卡扣91，多个卡扣91均扣合在第二连接座3的环形凹槽35内。设置固定件9，使得固定件9能够对第二轴承72和第二连接座进行固定，防止第二轴承72、链轮座4沿辊轴12的轴向相对第二连接座3移动。

自行车内变速器1的换挡形式包括：

第一，减速档，变速机构5的离合器54通过第二卡齿与链轮座4的第二卡槽42卡合，并且离合器54与行星架52处于分离状态。同时，链轮座4的第一卡齿41卡合在齿轮架53上，并且，齿轮架53上的卡爪533脱离与第二连接座3的第一卡槽31的卡合。此时，当链轮座4被驱动时，链轮座4通过齿轮架53带动行星架52、离合器54转动，进而使得行星架52 通过第一连接座2带动花鼓筒转动，实现减速运行。

第二，直驱档。变速机构5的拨动组件55的滑块551被沿辊轴12的轴向朝向行星架5推动3毫米至5毫米，使得滑块551带动滑片552移动并对第一弹性件56进行压缩，相应的，第一弹性件56被压缩3毫米至5毫米。同时，第二弹性件57释放弹性势能，推动离合器54沿辊轴12的轴向朝向行星架5移动3毫米至5毫米，齿轮架53的卡爪533绕转轴534沿离合器54上的楔形凸起转动，并使卡爪533卡合在第二连接座3的第一卡槽内。此时，离合器54与行星架52处于分离状态，并且离合器54通过第二卡齿与链轮座4的第二卡槽42卡合，链轮座4的第一卡齿41卡合在齿轮架53上。当链轮座4被驱动时，链轮座4带动离合器54、齿轮架53转动，齿轮架53通过卡爪533带动第二连接座3转动，进而带动花鼓筒11转动。此时，虽然齿轮架53同时带动行星架52转动，但是由于行星架52上的行星齿轮系51的减速，使得行星架52的转动速度滞后于齿轮架53的转动速度，进而使得单向离合器6处于空转状态，进而实现直驱运行。

第三，增速档。变速机构5的拨动组件55的滑块551被沿辊轴12的轴向朝向行星架5推动，此时，滑块551带动滑片552移动并对第一弹性件56进行压缩，相应的，第一弹性件56被压缩。同时，第二弹性件57释放弹性势能，推动离合器54沿辊轴12的轴向朝向行星架，并使离合器54的第三卡齿卡合在行星架52的第三卡槽521内。并且，齿轮架53的卡爪533绕转轴534沿离合器54上的楔形凸起转动，并使卡爪533卡合在第二连接座3的第一卡槽内。此外，离合器54通过第二卡齿与链轮座4的第二卡槽42卡合。当链轮座4被驱动时，链轮座4带动离合器54、齿轮架53转动，使得离合器54带动行星架52转动，进而使得行星架52上的行星齿轮系51驱动齿轮架53转动，齿轮架53通过卡爪533带动第二连接座3转动，进而使第二连接座3带动花鼓筒11转动。此时，齿轮架53、第二连接座3和花鼓筒11的转速相等，行星架52、离合器54和链轮座4的转速相等，而齿轮架53的转动速度超前与行星架52的转动速度，使得单向离合器6处于空转状态，并且齿轮架53和链轮座4之间同样处于空转状态，进而实现增速运行。

由上述方案可见，通过拨动组件来控制离合器的位置，进而使得离合器与分别与链轮座、齿轮架或行星架配合，实现自行车内变速器的变速操作。此外，通过在第一连接座和行星架之间设置单向离合器来代替现有技术中的棘轮式超越离合器，既能够满足自行车内变速器的动力传输要求，又能够避免在第一连接座上设置棘齿槽和在行星架上设置棘爪，大幅度的简化了自行车内变速器的连接结构，且降低了生产成本。并且，相比于棘轮式超越离合器，单向离合器的传动噪音更低。该自行车内变速器具有结构简单、生产成本小且噪音低的优点。

最后需要强调的是，以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种变化和更改，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。