自行车后轴内变速器的制作方法

专利名称：自行车后轴内变速器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种自行车变速器，特别是后轴内变速器。
因三变速的自行车内变速器使用牙嵌式离合器会影响变速，为了解决这个问题二十年前就出现了无牙嵌式离合器的三变速内变速器，这种内变速器由于是驱动整个行星齿轮传动机构实现变速的，对行星齿轮传动机构的结构有一定的要求，制造成本较高；而且控制行星齿轮传动机构的复位弹簧弹力需要较大，操作时所用的力也相对要大些；另外，在中速档(链轮与外壳11传动)传动时内齿体是在外壳内加速空转的，可增加一定的传动阻力和机件磨损。中国专利号CN2167038Y提出的“自行车后轴内变速器”方案虽无牙嵌式离合器，也不需要滑动整个行星齿轮传动机构来实现三变速，但该器必须将二个离合器设在行星齿轮传动机构的二侧，并在中心轴上开二个径向长孔，较明显地影响了中心轴强度；另外，棘轮圈相套后在内齿体二侧的对称布局在中速档传动时二组棘轮圈和内齿体是相对外壳加速空转的，多个嵌合的圈挤压摩擦外壳内壁易增加传动阻力；同时，因内齿体加速空转也加剧了齿轮的磨损。
本实用新型的目的是提供一种将控制变速的离合器设在行星齿轮传动机构一侧的，并在变速时无须滑动整个行星齿轮传动机构的三变速自行车后轴内变速器，它不但可随意变速，而且操作轻便、传动损耗小。
本实用新型的目的是这样实现的外壳内有一个由中心轴、星轮、星轮架、星轮轴、内齿体构成的行星齿轮传动机构；星轮架与外壳构成超越离合结构；内齿体上的长棘爪在棘爪簧作用下前端啮合外壳上的棘轮圈后端从内齿体内壁伸出，当长棘爪后端被挤压时其前端可分离棘轮圈，内齿体与外壳构成了可控的超越离合结构；啮合星轮而伸出外壳二端的中心轴分别与外壳的左端和外壳右端装有链轮的钢碗座构成转动联接，钢碗座与外壳构成转动联接；星轮架和内齿体上有棘轮圈，棘轮圈活套在棘座上；活套在中心轴上与钢碗座构成滑动啮合的棘座上有被棘爪簧作用的棘爪，棘座滑动时，棘座上的棘爪可啮合或分离星轮架和内齿体上的棘轮圈；棘座上还有可挤压或放开内齿体上长棘爪后端的大变速圈。动力从链轮输入外壳输出。通过棘座滑动在三个位置，使大变速圈挤压或放开内齿体的上长棘爪后端和棘爪啮合或分离相应的棘轮圈可使链轮与外壳之间有三档速比。棘座的滑动由操纵机构控制，操纵机构通过中心轴端面的轴向孔可驱动接触棘座的变速销并使棘座滑动，变速销穿过中心轴上的径向长孔与棘座可相对转动。变速销和棘座一起被复位弹簧控制而滑动后可复位。
本实用新型的目的还可通过以下措施来实现星轮架上的棘轮圈可被结合齿取代，棘座上可啮合或分离星轮架上棘轮圈的棘爪也用结合齿取代，棘座通过滑动可使二者啮合或单向啮合或分离；这时棘座与内齿体构成超越离合结构，或者棘座上有可单向啮合或分离内齿体上棘轮圈的棘爪。
在不采取上述措施时还可以有以下措施棘座上使用一付棘爪在同时啮合二个棘轮圈时会出现不正常啮合，为了防止这种不利情况可在棘座上再增设一付被棘爪簧作用的棘爪，在发生一付棘爪同时啮合二个棘轮圈时另一付棘爪仍可正常啮合一个棘轮圈而不使棘座空转。
在不采用上述二个措施时还可有以下措施为了缩短棘座的滑动行程，在棘座上装一付被棘爪簧作用前端可啮合星轮架上棘轮圈后端从棘座内壁伸出的长棘爪，当长棘爪后端被挤压时其前端可分离棘轮圈，棘座与星轮架构成可控的超越离合结构；棘座上还有一付被棘爪簧作用可啮合内齿体上棘轮圈的棘爪；这时的变速销不接触棘座而装在滑圈上，滑圈活套在中心轴上，当驱动变速销时滑圈也滑动，滑圈滑动一个档位(棘座不滑动)时可挤压住棘座上的长棘爪后端；滑圈再滑动一个档时可接触棘座并驱动棘座滑动使棘座上的大变速圈挤压住内齿体上的长棘爪后端。通过滑圈挤压或放开棘座上的长棘爪后端和大变速圈挤压或放开内齿体上的长棘爪后端同样可使链轮与外壳之间有三档速比。滑圈和棘座分别被复位弹簧控制而滑动后可复位。
本实用新型的优点如下1、由于采用滑动棘座的变速方式，所以操作轻便而随意，并且工作可靠。
2、由于行星齿轮传动机构是不滑动的并可被外壳轴向约束，所以制造难度和成本较高的内齿体不需要连成一体，可免受制造时的不利因素制约，对降低成本和提高产品质量有明显的作用。
3、离合器设在行星齿轮传动机构的一侧后，中心轴上只须开一个径向长孔，有利于保证中心轴的强度；另外，还可方便地实现(也可为了某种目的而不实现)中速档传动时内齿体不与外壳相对转动以减小传动阻力和不必要的机件磨损。
附图
是本实用新型的结构示意图。图中1-中心轴；2-轴档；3-左钢碗；4-钢珠；5-棘轮圈；6-棘爪；7-星轮架；8-星轮；9-星轮轴；10-棘轮圈；11-内齿体；12′-无棘齿部位；12-棘轮圈；13-棘轮圈；14-长棘爪；15-右钢碗；16-链轮；17-钢珠；18-卡簧；19-钢碗座；20-钢珠；21-轴档；22-螺钉；23-复位弹簧；24-棘座；25-大变速圈；26-棘爪销；27-棘爪销；28-滑圈；29-变速销；30-弹性档圈；31-棘爪；32-径向长孔；33-外壳；34-中心轮；35-顶杆。
以下结合附图详述本实用新型的实施例外壳(33)内的中心轴(1)上中心轮(34)啮合用星轮轴(9)安装在星轮架(7)上的星轮(8)；星轮架(7)通过星轮轴(9)上被棘爪簧弹起的棘爪(6)啮合外壳(33)上的棘轮圈(5)而与外壳(33)构成了超越离合结构；啮合星轮(8)的内齿体(11)上用棘爪销(26)装有被棘爪簧弹起前端可啮合外壳(33)上棘轮圈(13)后端伸出内齿体(11)内壁的长棘爪(14)；中心轴(1)二端通过轴档(2)、轴档(21)、钢珠(4)、钢珠(20)分别与外壳(33)上的左钢碗(3)和装有链轮(16)的钢碗座(19)构成转动联接，钢碗座(19)通过钢珠(17)接触外壳(33)上的右钢碗(15)而与外壳(33)构成转动联接；卡簧(18)是卡住链轮(16)的；有棘轮圈(13)的右钢碗(15)用螺纹联接在外壳(33)上；活套在中心轴(1)上的棘座(24)通过键齿啮合钢碗座(19)并与钢碗座(19)构成滑动啮合；棘座(24)上用棘爪销(27)安装被棘爪簧弹起的棘爪(31)，棘座(24)滑动时棘爪(31)可啮合或分离棘轮圈(10)和棘轮圈(12)；棘座(24)上直径大的部位是大变速圈(25)，棘座(24)滑动时，大变速圈(25)可挤压或放开内齿体(11)上的长棘爪(14)后端；接触棘座(24)的变速销(29)穿过中心轴(1)上径向长孔(32)固定在棘座(24)内的滑圈(28)上，滑圈(28)被弹性档圈(30)挡住而与棘座(24)构成转动联接；中心轴(1)右端的轴向孔内有被螺钉(22)封住的复位弹簧(23)，复位弹簧(23)通过导杆顶在变速销(29)上；中心轴(1)左端的轴向孔内有操纵机构上的顶杆(35)；控制棘座(24)和变速销(29)的复位弹簧也可套在中心轴(1)上，弹簧一端压在滑圈(28)上另一端压在轴档(21)上。外壳(33)上有穿辐条的花盘。变速过程是这样的因被顶杆(35)顶住棘座(24)在最右端位置(如附图)这时大变速圈(25)挤压住长棘爪(14)后端，棘爪(31)啮合棘轮圈(12)，链轮(16)顺时针旋传时内齿体(11)主传动，星轮架(7)被传动而啮合外壳(33)减速输出；当棘座(24)向左滑动5毫米左右时，大变速圈(25)放开对长棘爪(14)后端的挤压，棘爪(31)继续啮合棘轮圈(12)，这时链轮(16)与外壳(33)11传动(中速档)；当棘座(24)再向左滑动5毫米左右时，棘爪(31)与棘轮圈(12)分离后啮合棘轮圈(10)，这时星轮架(7)主传动，内齿体(11)被传动而啮合外壳(33)增速输出。
根据附图，如果将棘轮圈(10)与棘轮圈(12)的宽度互换，大变速圈(25)放宽5毫米左右。当棘座(24)向左滑动5毫米左右时大变速圈(25)可继续挤压住长棘爪(14)后端，棘爪(31)则分离内齿体(11)上的棘轮圈(12)而啮合星轮架(7)上的棘轮圈(10)；当棘座(24)再向左滑动5毫米左右时大变速圈(25)可放开对长棘爪(14)后端的挤压。这样的安排同样可使链轮(16)与外壳(33)之间有三档速比，但中速档传动时内齿体(11)与外壳(33)是相对转动的。如果为了在中、慢二档传动时无棘爪的摩擦声，或者其它原因，仍可采用此方案。
棘座(24)上还可增设一付与棘爪(31)相同的棘爪以防止一付棘爪同时啮合二个棘轮圈时出现的不正常啮合。增设的棘爪被另一根棘爪簧作用而可啮合或分离棘轮圈(10)或者可啮合棘轮圈(12)。增设的棘爪也装在棘爪销(27)上。这时，棘爪销(27)放长5毫米左右，棘座(24)的轴向尺寸也放长5毫米，星轮架(7)上的棘轮圈(10)或内齿体(11)上的棘轮圈(12)也要相应放宽5毫米，同时外壳(33)的轴向尺寸也放长5毫米左右。
根据附图还可采取这种措施将星轮架(7)上的棘轮圈(10)换成结合齿，棘座(24)左端上增加结合齿，棘爪(31)啮合棘轮圈(12)而使棘座(24)与内齿体(11)构成超越离合结构；棘轮圈(12)上可以有一段无棘齿部位(12′)，以便星轮架(7)与棘座(24)通过结合齿啮合时因棘爪(31)滑入无棘齿部位(12′)而使棘爪(31)可以与棘轮圈(12)分离。星轮架(7)上的结合齿可以是花键齿或斜三角齿，棘座(24)左端也可有花键齿或弹性齿。所谓弹性齿是从棘座(24)内被弹簧弹出的齿，该齿被斜三角齿挤压时可缩入棘座(24)，棘座(24)通过弹性齿可单向啮合星轮架(7)上的斜三角齿。
根据附图还可采取一种措施将弹性挡圈(30)去掉，使滑圈(28)滑到靠星轮架(7)位置，径向长孔(32)也向左移位；棘座(24)上增设一付被棘爪簧作用前端可啮合星轮架(7)上棘轮圈(10)，后端从棘座(24)内壁伸出的长棘爪，长棘爪后端被滑圈(28)挤压时其前端可分离棘轮圈(10)。当附图中的棘座(24)滑到最左端时，滑圈(28)放开长棘爪后端使长棘爪啮合星轮架(7)上的棘轮圈(10)，棘爪(31)始终单向啮合内齿体(11)上的棘轮圈(12)，这时为增速档；当滑圈(28)向右移滑动5毫米左右时棘座(24)未动，但长棘爪后端被挤压使其前端与棘轮圈(10)分离，这时为中速档；当滑圈(28)再向右滑动时可接触棘座(24)并驱动棘座(24)一起向右滑动5毫米左右，使大变速圈(25)挤压住内齿体(11)上的长棘爪(14)后端，这时为减速输出。为了使棘座(24)滑动后可复位，棘座(24)上另外再要套一个复位弹簧，弹簧一端压在钢碗座(19)上，另一端压在棘座(24)上。增设长棘爪也装在棘爪销(27)上，这时内齿体(11)、棘座(24)、外壳(33)的轴向尺寸适当增加，棘爪销(27)也要加长。
为了使棘爪可顺利地在二个棘轮圈之间往复滑动，棘轮圈(10)与棘轮圈(12)互相接触的端面要倒角。
权利要求1.一种自行车后轴内变速器的外壳(33)内有一个由中心轴(1)、星轮(8)、星轮架(7)、星轮轴(9)、内齿体(11)构成的行星齿轮传动机构；星轮架(7)与外壳(33)构成超越离合结构；内齿体(1)上所装的长棘爪(14)在棘爪簧作用下前端可啮合外壳(33)上的棘轮圈，后端伸出内齿体(11)的内壁，内齿体(11)与外壳(33)构成可控的超越离合结构；啮合星轮(8)而伸出外壳(33)二端的中心轴(1)分别与外壳(33)左端和外壳(33)右端上装有链轮的钢碗座(19)构成转动联接，钢碗座(19)与外壳(33)构成转动联接；操纵机构可通过中心轴(1)端面的轴向孔驱动穿过中心轴(1)上径向长孔的变速销(29)，变速销(29)被复位弹簧控制，其特征在于中心轴(1)上活套与钢碗座(19)构成滑动啮合的棘座(24)，棘座(24)接触变速销(29)并可被变速销(29)控制；星轮架(7)和内齿体(11)上有棘轮圈，棘轮圈活套在棘座(24)上；棘座(24)上有被棘爪簧作用的棘爪和可挤压或放开内齿体(11)上长棘爪(14)后端的大变速圈。
2.根据权利要求1所述的自行车后轴内变速器，其特征在于星轮架(7)上的棘轮圈被结合齿取代，棘座(24)上可啮合或分离星轮架(7)上棘轮圈的棘爪也被结合齿取代，棘座(24)与内齿体(11)构成超越离合结构，或者棘座(24)上有可单向啮合或分离内齿体(11)上棘轮圈(12)的棘爪。
3.根据权利要求1所述的自行车后轴内变速器，其特征在于棘座(24)上可增设一付被棘爪簧作用的棘爪。
4.根据权利要求1所述的自行车后轴内变速器，其特征在于棘座(24)上装有一付被棘爪簧作用而前端可啮合星轮架(7)上棘轮圈(10)后端从棘座(24)内壁伸出的长棘爪和一付在棘爪簧作用下可啮合内齿体(11)上棘轮圈(12)的棘爪；变速销(29)不接触棘座(24)而固定在活套中心轴(1)上的滑圈(28)上，滑圈(28)可挤压或放开棘座(24)上长棘爪后端和驱动棘座(24)，滑圈(28)和棘座(24)分别被复位弹簧控制。
5.根据权利要求1所述的自行车后轴内变速器，其特征在于控制变速销(29)和棘座(24)的复位弹簧可用螺钉封装在中心轴(1)内或在中心轴(1)上套一个一端压在棘座(24)内滑圈(28)上另一端压在轴档上的弹簧。
6.根据权利要求1所述的自行车后轴内变速器，其特征在于棘座(24)上的棘爪可滑动在二个档位啮合棘轮圈(12)，一个档位置啮合棘轮圈(10)，大变速圈(25)滑动在二个档位放开长棘爪(14)的后端，一个档位挤压长棘爪(14)的后端；或者，棘座(24)上的棘爪滑动在二个档位啮合棘轮圈(10)，一个档位啮合棘轮圈(12)，大变速圈(25)滑动在一个档位放开长棘爪(14)后端，二个档位挤压住长棘爪(14)后端。
专利摘要一种自行车后轴内变速器,由行星齿轮传动机构组成,有三档变速。因输入动力的棘爪座部位与行星齿轮传动机构中的内齿体啮合,并构成超越离合结构,所以变速时不会出现空档过程,而且变速可靠、平稳;又因采用棘爪座滑动变位控制离合器的技术方案,不但结构简单,而且坚固耐用、体积超小。
文档编号B62M11/04GK2294216SQ9720675
公开日1998年10月14日 申请日期1997年3月18日 优先权日1996年10月3日
发明者黄志伟 申请人:黄志伟