专利名称：自行车用作动装置的操作结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及装有由操作钢丝产生的拉伸力和由回簧产生的变原操作力进行往复操作的变换控制器的自行车用作动装置的操作结构。
已有“特开平4-231763号”公报描述的内装变速轮作为前述自行车用作动装置的一个例子。
也就是说，轮轴应保证传动件和轮筒能够转动。变速机构由嵌于轮轴外侧并能转动的4个中心齿轮、与中心齿轮啮合的一对行星齿轮、把传动件的转动力传递到一个行星齿轮托架的离合机构、把与另一个行星齿轮相啮合的环形齿轮的转动力传递到轮筒的传动钩、把支撑另一个行星齿轮托架的转动力传递到轮筒的传动钩等组成。这个变速机构能改变传动件的转动力并传递到轮筒上。
因此，如果利用由变速钢丝产生的拉伸操作力使外嵌于轮轴并能正转和反转的变速空心轴向某方向转动，利用回簧产生的操作力使其向另一方向转动，则由于变速空心轴上设置的控制件的作用，使离合机构进行接触和断开变换，并且，分别设置于4个中心齿轮上的辐射(Solar)爪能够变换为挂在轮轴的凸起部分，使中心凸轮不转动的固定锁定状态和跨过轮轴的凸起部分使中心凸轮能够转动的解锁状态，变速机构变换7档，传动件的转动力由此进行第1～第7共7档的变速，并传递到轮筒上。
为了把辐射爪从锁定状态变换为解锁状态，必须使辐射爪与轮轴凸起部分脱钩，所以需要比较大的操作力，特别是，在快速行驶等较大驱动负荷作用下，辐射爪与轮轴凸起部分之间的钩接很紧，需要很强的变速操作力。因此，按以前的方法，即使加强回簧的弹簧力，增强辐射爪与轮轴凸起部分的钩接，依靠回簧进行变速能比较流畅地进行，但在变速钢丝方向进行变速时，需要抵抗回簧较强的弹簧力才能进行变速操作，因此，变速操作就变得很笨重。
本实用新型的目的在于自行车用作动装置利用操作钢丝的拉伸力与回簧的复原力进行变换操作，不但能够实现依靠松开操作钢丝进行变换，而且能够比较轻易地进行依靠拉紧操作钢丝进行的变换操作。
为达到目的，在前述的事项中，采用本实用新型的自行车用作动装置的操作结构具有如下特点在变换控制器上设置了以自行车主动轮的转动力为复原操作力传输的离合器；设置了这样的离合控制器，检测出操作钢丝的拉伸力，如果所检测出的拉伸力小于设定值，则自动地接通离合器；如果所检测出的拉伸力大于设定值，则自动地断开离合器。
为抵抗回簧，把变换控制器拉到操作位置并加以维持时，作用于操作钢丝的拉伸力作为设定值而进行设定，那么，再拉操作钢丝进行操作时，则操作钢丝的拉力超过此设定值。因此，离合控制器自动断开离合器，使传动件与变换控制器能相对运动，能够按所期望的情况操作变换控制器。并且，即使松开操作钢丝，例如，在前述的内装变速轴中，辐射爪与轮轴紧密钩接时，变换控制器完全不变换，或者即使动作但不能充分完成与操作钢丝操作行程对应的全部行程时，操作钢线松驰，其拉力小于设定值，离合控制器自动接通离合器。于是，为了驱动行驶而转动的主动转动体的转动力传递到变换控制器，变换控制器以传递来的转动力为复原操作力进行所期望的变换。变换控制器转变到规定的操作位置，操作钢丝在此之前的小拉力状态由于这种变换动作而消除，其拉力恢复到原来的设定值。于是，离合控制器就自动使离合器变换到断开状态，解除主动转动体与变换控制品的连结，使两者能相对转动，可以进行主动转动体的驱动和接下来的变换控制器操作。
在换变控制器使用回簧进行变换时，也能依靠主动转动体的转动力进行变换操作，松开操作钢丝进行变换操作时，即使变换阻力很大，就象内置变速轮中辐射爪与轮轴凸起部分之间的接触变紧时的情况那样，也能利用主动转动体的转动力可靠而平滑地进行变换操作。因此，在减弱回簧弹簧力、拉紧操作钢丝时，由回簧产生的操作阻力变得极小，可以以较小的操作力进行拉紧操作钢丝的变换操作，这样就能有利于使用。例如，必要时，不产生时间延迟也能变速，能够较轻易地进行变速操作等。
结合附图详细说明本实用新型如下，附图中
图1为自行车用内装变速轮断面图。
图2为离合钩装配断面图。
图3为变速用内钢丝连接件1断面图。
图4为变速用空心轴作用示意图。
图5为变速用空心轴操作件平面图。
图6为辐射爪的作用与变速档的关系示意图。
如
图1所示，把自行车链条(图中未表示)卷在齿轮1a上，把向F方向转动的输入动力用主动转动件1以及自行车的车轮辐条(图中未表示)连结到轮档2a上而构成轮筒2，通过滚珠4和压珠5把轮筒2支持在固定于自行车架不能转动的轮轴3上并能自由转动；在轮筒2内部设置了不同位置的1号行星齿轮11，2号行星齿轮12以及第1～第4中心齿轮21～24等变速机构，把主动转动件1的转动力进行7档变速传递到轮筒2上，这样就构成了自行车用的内装7档变速轮，详细构造如下。
变速机构10由如下部件构成通过变速轴31外嵌于轮轴3并能转动的中心齿轮21～24，与中心齿轮21～24中的1号中心齿轮21和2号中心齿轮22相啮合的1号行星齿轮11，与中心齿轮21～24中的3号中心齿轮23和4号中心齿轮24相啮合的2号行星齿轮12，与2号行星齿轮12上的小齿轮12a相啮合的环状齿轮13，设置在环状齿轮13和主动转动件1之间的传动钩14，设置在支撑2号行星齿轮12的托架15和主动转动件1之间的离合钩16，与1号行星齿轮11上的小齿轮11a相啮合的环状齿轮17，设置在环状齿轮17和轮筒2之间的传动钩18，与支撑1号行星齿轮11的托架19相啮合并整体转动的转动传动件20，设置在转动传动件20与轮筒2之间的传动钩25等。
前述传动钩14安装在主动转动件1上并且能自由上下松动，当钩尖紧扣在环状齿轮13的棘齿13a传动钩呈竖立状态时，利用回簧(图中未表示)来积蓄能量，同时形成棘爪，使得环状齿轮13有可能以比主动转动件1快的速度转动，它把主动转动件1的转动力传递到环状齿轮13上，并容许环状齿轮13先于主动转动件1转动。传动钩18安装于环齿轮17上，且可自由地上下松动，当钩尖扣紧在轮筒2的棘齿2b上时传动钩呈竖立状态，利用回簧(图中未表示)来积蓄能量，把环状齿轮17的转动力传递到轮筒2上。传动钩25安装于转动件20并可自由上下松动，并且，当钩尖紧扣于轮筒2的棘齿2c，传动钩25呈立起姿势，利用回簧(图中未表示)来积蓄能量，同时形成棘爪，使轮筒2有可能以比转动件20快的速度转动，把从1号行星齿轮11的托架19传递到传动传动件20上的转动力传递室轮筒2上，并且容许轮筒2先于转动传动件20转动。
棘爪16安装在主动转动件1上并且能自由上下松动，同时爪尖紧扣于托架15的棘齿15a时，棘爪16呈竖立状态，利用回簧(图中未表示)来积蓄能量。由于爪簧的作用，如果棘爪16的爪尖紧扣于托架15的棘齿15a上，则棘爪16接通，把主动转动件1的转动力传递到托架15上。如果棘爪16的爪尖离开托架15的棘齿15a，则棘爪16断开，就切断了由主动传动件1向托架15的传动。2号行星齿轮12的托架15与1号行星齿轮11的托架19由于位于行星齿轮12和11之间的齿轮15b和19a的作用而相互啮合，以达到整体转动。
对前述中心齿轮21～24的每个齿轮，如图4所示，可摇动辐射爪21a或22a或23a或24a，使其成为钩尖向轮轴3方向凸起的姿势和向齿轮方向收缩的姿势，并在呈凸起姿势时利用爪簧来积蓄能量。如图4所示的1号辐射爪4a的情况时，如果辐射爪21a～24a的钩尖紧扣在设置于轮轴3的1号凸块3a或2号凸块3b或3号凸块3c时，则辐射爪21a～24a成为锁定姿势，以轮轴3为阻部件，凸起并张开，以支撑中心齿轮21或22或23或24。也就是锁定了中心齿轮21或22或23或24，即使从行星齿轮11或12传来的转动操作力作用于其上也不能使其转动。另外，如图4所示的2号辐射爪22a的情况下，如果辐射爪21a～24a的钩尖越过轮轴3上的1号凸块3a或2号凸块3b或3号凸块3c，则辐射爪21a～24a成为解锁状态，解除了对中心齿轮21或22或23或24的支撑，也就是说，使中心齿轮21或22或23或24能自由转动，并且，如图4所示，在3号辐射爪23a及4号辐射爪24a中，如果A方向的转动操作力作用于中心齿轮21～24，则在转动方向上，辐射爪21a～24a的移动端在后而基座端在前，辐射爪21a～24a的钩尖越过轮轴3的凸块3a或3b或3c，辐射爪21a～24a不进行控制，中心齿轮21或22或23或24能自由地转动。
如果棘爪16处于接通状态，则主动转动件1的转动力从托架15传递到19；如果棘爪16处于断开状态，则主动转动件1的转动力传递到环状齿轮13上，如果3号辐射爪23a式4号辐射爪24a处于锁定状态，则2号行星齿轮12使环状齿轮13的转动力减小并传递到托架15上；如果1号辐射爪21a或2号辐射爪22a处于锁定状态，则1号行星齿轮使托架19的转动力减小并传递到托架17上。并且由于托架15和19整体转动，所以棘爪16要么处于接通状态，要么处于断开状态；并且，由于辐射爪21a～24a要么处于锁定状态，要么处于解锁状态，要么处于不起控制作用状态，所以，主动转动件1的转动力进行第1速度～第7速度的7档变速，并传递到轮筒2上。
如图6所示，如果棘爪16处于接通状态，1号辐射爪21a处于不起作用状态，2号辐射爪22a处于锁定状态，3号辐射爪23a处于不起作用状态，4号辐射24a处于不起作用状态，那么就是第7速度，主动转动件1的转动力通过棘爪16，托架15和19，1号行星齿轮11，环状生星齿轮17，传动钩18传递到轮筒2上。
如果棘爪16处于接通状态，1号辐射爪21a处于锁定状态，2号辐射爪22a处于解锁状态，3号辐射爪23a处于不起作用状态，4号辐射爪24a处于不起作用状态，那么就是第6速度，主动转动件1的转动力通常棘爪16，托架15与19，1号行星齿轮11，环状齿轮17，传动钩18传递到轮筒2上。
如果棘爪16处于断开状态，1号辐射爪21a处于不起作用状态，2号辐射爪22a处于解锁定状态，3号辐射爪23a处于解锁定状态，4号辐射爪24a处于不起作用状态，那么就是第5速度，主动转动件1的转动力通过传动钩14，环状齿轮13，2号行星齿轮12，托架15和19，1号行星齿轮11，环状齿轮17，传动钩18传递到轮筒2上。
如果棘爪16处于接通状态，1号辐射爪21a处于解锁状态，2号辐射爪22a处于解锁状态，3号辐射爪23a处于不起作用状态，4号辐射爪24a处于不起作用状态，那么就是第4速度，主动转动件1的转动力通过棘爪16，托架15和19，转动传动件20，传动钩25传递到轮筒2上。
如果棘爪16处于断开状态，1号辐射21a处于件解锁状态，2号辐射爪22a处于解锁定状态，3号辐射爪23a处于解锁状态，4号辐射爪24a处于锁定状态，那么就是第3速度，主动转动件1的转动力通过传动钩14，环状齿轮13，2号行星齿轮12，托架15和19，1号行星齿轮11，环化轮17，传动钩18传递到轮筒2上。
如果棘爪16处于断开状态，1号辐射爪21a处于解锁状态，2号辐射爪22a处于解锁状态，3号辐射爪23a处于锁定状态，4号辐射爪24a处于不起作用状态，那么就是第2速度，主动转动件1的转动力通过传动钩14，环状齿轮13，2号行星齿轮12，托架15和19，转动传动件20，传动钩25传递到轮筒2上。
如果棘爪16处于断开状态，1号辐射爪21a处于解锁状态，2号辐射爪22a处于解锁状态，3号辐射爪23a处于解锁状态，4号珈射爪24a处于锁定状态，那么就是第1速度，主动转动件1的转动力通过传动钩14，环状齿轮13，2号行星齿轮12，托架15和19，转动传动件20，传动钩25传递到轮筒2上。
操作结构由轮轴3外侧嵌的可正转和反转的变速空心轴31，轮轴3内侧上的使变速空心轴31反向转动并从压珠5上积蓄能量的回簧32，压珠5附近的由轮轴3通过支撑部件33支撑的离合控制件34，作用在离合控制件34上的回簧35，装在控制器31a(装在变速空心轴31从压珠5伸向轮外侧的端头上)上的支杆式离合钩36等构成，另外操作机构还装有由装在控制器31a上的钢丝连结件38等组成的离合操作机构39，使得变速操作成为可能。
变速空心轴31绕轮轴3的轴芯沿正向或反向转动时，能在转动行程一端的第一速度位置和转动行程另一端的第7速度位置上的7个操作位置上变换。如果变速空心轴31位于第1速度位置到第3速度位置，如图5所示，把操作部件安装于变速空心轴31并能整体转动，这样形成的操作件37的1号操作件37a接触在变速控制器34的操作支杆34a上。于是1号操作件37a使离合控制器34顶住回簧35，使其沿支持部件的导向槽向离合钩16方向滑动，离合控制器34的凸轮接触于离合钩16的顶部，使离合钩16倒向主动转动件方向。变速空心轴31使离合钩16断开。如果变速空心轴31处于第4速度位置，则由操作件37的底部凹口构成的2号操作件37b对应于离合控制器34的操作支杆34a。于是，回簧35复原时产生的操作力使离合控制器34滑到离开离合钩16的位置，钩簧产生的弹力使离合钩16接通。按这一机理，由变速空心轴31控制离合钩16的接通。如果变速空心轴31处于第5速度位置，则操作件37的3号操作件37c和操作支杆34a相接，使离合控制器34顶住回簧35，使其向离合钩16方向滑动，离合控制器34的凸轮和离合钩16的顶部相接，使离合钩16倒向主动转动体方向。离合控制器使离合钩16断开。如果变速空心轴31处于第6速度位置及第7速度位置，则由操作件37的底部凹口形成的4号操作件37d与操作支杆34a相对应，离合控制器34在回簧35的作用下，向脱开离合钩16的位置滑动，离合钩16依靠钩簧弹力而接通。按照这一机理，变速空心轴31使离合钩16接通。
变速空心轴31在前述中心齿轮21～24的外嵌侧附近(如图4所示)安装1号控制件31X，2号控制件31Y及3号控制件31Z，随着变速空心轴31的转动，1号控制件31X绕轮轴轴芯向轮轴3的1号凸块3a转动，1号辐射爪21a紧扣在1号凸块3a上，并以1号控制件31X为导槽，跨过1号凸块3a。随着变速空心轴31的转动，2号控制件31Y绕轮轴轴芯向轮轴3的2号凸块3b移动，2号辐射爪22a紧扣在2号凸块3b上，并以2号控制件31Y为导槽，跨过2号凸块3b。随着变速空心轴31的转动，3号控制件31Z绕轮轴轴芯向轮轴3的3号凸块3C移动，3号辐射爪23a紧扣在3号凸块3C上，并以3号控制件31Z为导槽，跨过3号凸块3C。也就是说，如果变速空心轴31处于第1速度位置～第7速度位置的某个位置上，则由前述控制件31X，31Y，31Z使辐射爪21a～24a(如图6示)处于不起控制作用状态、锁定状态及解锁状态中的某个状态。以变速空心轴31处在第6速度位置时的情况为例，(图4所示)，1号控制件31X只有一部分扣在1号凸块3a上，1号控制件31X的其它部分则脱开1号凸块3a，1号辐射爪21a紧扣在1号体凸块3a上，2号控制件31Y的一部分位于2号凸块3b附近，2号辐射爪22a通过2号控制件31Y形成的导槽，跨过2号凸块3b而转动。
如图3所示，变速空心轴31的操作件31a由钢丝轮构成，它将和变速控制杆(图中未表示)相连的变速用钢绳的内钢丝6卷在操作件31a上，通过操作件31a的钢丝通孔把卷好的内钢丝6装在钢丝连结件38的钢丝固结孔上，用钢丝固定螺钉40固定在钢丝连结件38上。钢丝连结件38压在操作件31a的连接件安装凹口内，它可以相对操作件31a滑动，拉起内钢丝6，拉力作用在内钢丝6上，钢丝连结件38和操作件31a上的离合钩36相接，并被止动。如果拉紧内钢丝6，变速空心轴31因拉紧力的作用而向正方向转动。如果松开内钢丝6，则变速空心轴31因回簧32的弹性恢复力的作用而向反方向转动。
前述离合钩36装在变速空心轴31的操作件31a上，并可沿变速空心轴31的转动轴轴芯方向滑动；同时如图2所示，由于设置在操作件31a上的离合簧36a的作用而向主动转动件1的方向滑动，如果离合钩36因离合簧36a产生的操作力使其向主动转动件1的方向滑动，离合钩36的钩尖紧扣在主动转动件1侧面上装配的、能够整体转动的环状部件上，装配位置是该部件的凹凸传动面1b的凸起部位1C。离合钩36在接通状态时，把主动转动件1的转动力传递到操作件31a上，即将主动转动件1的转动力作为反方向转动的复原操作力，传递到变速空心轴上。如果钩36向操作件31a方向滑动，钩尖离合凹凸传动面1b的凸起部位1c，那么离合钩36处于断开位置，解除了主动转动件1与变速空心轴31的连结，主动转动件1和变速空心轴31就可以相互转动。
前述离合操作机构39由前述钢丝连结件38和前述离合簧36a构成。如图2所示，在钢丝连结件38上，装有压在离合钩36的圆锥部位上的凸轮操作件38a。为使变速空心轴31保持在各个操作位置上，对内钢丝6的拉力进行了设定，如果作用在内钢丝6上的拉力大于此设定值，则由于此内钢丝拉力的作用，钢丝连结件38的凸轮操作件38a使离合钩36抵消离合簧36a的力而滑动到断开位置；如果内钢丝6的拉力小于设定值，由于拉力较小，离合簧36a使离合钩36滑动到接通位置。凸轮操作件38a对离合钩36的作用效率及离合簧36a的强度等等就按这种办法预先设定。也就是说，如果拉紧内钢丝6使变速空心轴31向正方向转动，则如图2的(1)所示，内钢丝6的拉力超过设定值，钢丝连结件38使离合钩36向断开方向滑动。据此，离合控制机构39检测出的内钢丝6拉力大于设定值，则自动断开离合钩36。并且当操作变速空心轴31向反方向转动时松开内钢丝6，由于辐射爪21a～23a与轮轴3扣得很紧等原因，变速空心轴31在回簧32和35的作用下，或者不转动，或者即使转动，其转动行程也达不到与内钢丝6操作行程相对应的位置上。这种情况如图2的(2)所示，内钢丝6松驰，内钢丝6的拉力小于设定值。于是，离合钩36由于离合簧36a的作用而向主动转动件1方向滑动，进入接触位置。因此，离合操作机构39检测出内钢丝6的拉力小于设定值，就自动地接通离合钩36。
通过钢丝连结件38，将变速钢绳的内钢丝6接在变速空心轴31的操作件31a上。如果拉动内钢丝6，则内钢丝6的张力大于设定值，离合操作机构39将自动地使离合钩36断开，变速空心轴31与主动转动件1这间就可以相对转动，变速空心轴31在内钢丝6产生的拉伸力作用下向正方向转动，变速机构10将向提高速度方向切换，如果放松内钢丝6，则作用在轮筒2上的驱动分载不很大，辐射爪21a～24a与轮轴3之间的钩接很弱，变速阻力很小，在这种情况下，变速空心轴31在回簧32产生的复原操作力作用下向反方向转动，变速机构10向减慢速度的方向切换。如果作用在轮筒2上的驱动负载很大，辐射爪21a～24a与轮轴3的钩接很强，变速阻力很大，变速空心轴31即使在回簧32产生的操作力作用下也不会转动，这时，放松内钢丝6，其张力小于设定值，离合操作机构39就自动地使离合钩36接触，在主动转动件1的转动力为复原操作力的作用下，变速空心轴31向反方向转动，使变速机构10向减慢速度的方向切换。如果变速空心轴31改变到所规定的新操作位置上，变速机构10使速度改变到目标速度档，则因为变速控制杆被保持在变速后的操作位置上，拉紧并支撑住了内钢丝6所以内钢丝6的张力恢复到设定值。因此，变速操作机构39自动地使离合钩36断开，解除主动转动件1与变速空心轴31的连结，这样就能驱动行驶，并能进行其后的变速操作。
除内装变速轮外，本实用新型适用于链条挂在多个后齿轮和前链条轮上变速的后置变换器和前置变换器的操作机构上，也可用在车间的操作机构上。另外，当前置变换器装在自行车车体前端时，由前链条轮的转动力作为复原操作力或以曲柄的转动力作为复原操作力，由他们构成传送到离合器的作动力即可。因此，把内装变速轮总称为自行车用的作动装置；把驱动件1总称为主动转动件1；把变速空心轴31总称为变换操作件31；单独把内钢丝6称为操作钢丝6。
还可以采用摩擦式离合器代替离合钩36。另外，作为离合操作机构除象上述实施例那样采用机械式外，也可以采用电动式，它由电力作动器和电力控制机构组成，电力作动器使离合机构接通，断开电力控制器可以检测内钢丝的拉伸力并以电信号形式取出结果，并使自动地作动器操作。因此，把离合钩36称为离合机构36，把操作机构39总称为离合操作机构39。
权利要求1.一种自行车用作动装置的操作结构，它是由操作钢丝6产生的拉抻操作力，和由回簧32产生的复原操作力进行住复操作的变换控制器31装成的，其特征在于在前述变换控制器31上装设了以自行车主动轮1的转动力为复原操作力进行传动的离合器36，并装设了能检测出前述操作钢丝6的拉伸力的离合控制器39。
2.按权利要求1所述的自行车用作动装置的操作结构，其特征在于前述离合器36紧扣于前述主动轮1能与之整体转动的接通位置和断开位置上切换，并由前述变换控制器31自然地进行保持的离合钩；前述离合控制器39由支持在前述变换控制器31上，能自由滑动的操作钢丝连结件38和在前述接通位置上对前述离合钩提供弹性性能的离合簧36a组成；在前述操作钢丝连接38上装设了利用前述操作钢丝6的拉伸力把前述离合钩3b推到前述断开位置的凸轮操作件38a。
专利摘要本实用新型为提供可轻易变换自行车用作动装置的操作结构，在变换控制器31上装设了以自行车主动轮1的转动力为复原操作力进行传动的离合器36，并装设了能检测出前述操作钢丝6的拉伸力，如果所检测出的拉伸力小于设定值，则自动接通前述离合器36，如果检测出的拉伸力大于前述设定值，则自动断开前述离合器36的离合控制器39。这不但能够实现依靠松开操作钢丝进行变换，而且能够比较轻易地进行依靠拉紧操作钢丝进行的变换操作。
文档编号B62M11/00GK2220989SQ94217978
公开日1996年2月28日 申请日期1994年12月15日 优先权日1993年12月16日
发明者正下昭彦 申请人:株式会社岛野