专利名称：三级内变速轴的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种自行车变速机构，具体地是指一种用于自行车的无空档三级内变速后轴。
现有的自行车变速机构通常有内变速和外变速二大类。现有的内变速器基本上都采用行星齿轮系作变速件。内变速由于变速机构基本金封闭在轴壳内，寿命长，免保养，被广泛采用，但换档变速过程中存在“空档”仍为其致命弱点。随着技术的进步，近年来已有“无空档”内变速器问世，但该产品零件多，结构复杂，加工困难，因而成本较高。
本实用新型的目的是提出一种无空档三级内变速轴，通过对传动和变速机构的改进，结构简单，零件少，易加工，以提高生产效率，降低制造成本。
本实用新型的一种三级内变速轴，包括主轴208、轴壳106、驱动组件Ⅰ、换档组件Ⅱ，传动组件以及由太阳齿204、行星架501、行星齿505与行星齿环401组成的行星齿轮系Ⅲ，换档组件Ⅱ和行星齿轮系Ⅲ安装在主轴上，轴壳上固设有左、右花盘104、109，驱动组件Ⅰ为一装有链轮305的驱动器301，该驱动器滑套在换档器206上；换档组件Ⅱ包括一换档器206及一组位置控制机构；传动组件包括棘轮机构A、B和C，每组棘轮机构均由棘轮、棘爪组成，其中棘爪A设在棘爪座上，棘爪座滑套在换档器上，棘轮A与行星齿环一体；棘爪B设在行星架上，棘轮B设在轴壳的内圈；棘爪C设在棘轮A与行星齿环结合体上，棘轮C亦设在轴壳的内圈；换档器与行星架之间及棘爪C与棘轮C之间设有由换档器控制的离合机构。
本实用新型的三级内变速轴的优点在于可实现三级无空档内变速，且结构简单，零件数少，加工和装配方便，可使产品成本降低，增强产品竞争力。
现结合二个实施例及其附图对本实用新型作进一步的描述。
图1为实施例1的总装图；图2为实施例1中壳体部分的部件图3为实施例1中驱动组件部分的部件图；图4为实施例1中换档组件与太阳齿在主轴上的位置图；图5为实施例1中行星齿轮系与棘轮机构A、B、C的部件图；图6为
图1的A-4剖面图，示出棘轮A的剖视图；图7为
图1中B-B剖面图，示出棘轮B的剖视图；图8为
图1中C-C剖面图，示出棘轮C的剖视图；图9为
图1中D-D剖面图，示出行星齿轮系的剖视图；
图10为实施例2的总装图。
图中101左尘盖，102左轴碗，103左带架钢球，104左花盘，105左装饰圈，106轴壳，107右装饰圈，108大带架钢球，109右花盘，110大尘盖，201锁母，202左轴档，203卡簧，204太阳齿，205、205′压簧，206换档器，207、207′横销，208主轴，209右轴档，210顶杆、210′拉杆，301驱动器，302大轴档，303右轴碗，304调整垫圈，305链轮，306钢丝圈，307可带架钢球，308右尘盖，401行星齿环，402锁圈，403棘爪弹簧，404带尾棘爪，405棘爪销，406分隔垫，407棘爪弹簧A,408棘爪A,409棘爪座，410棘轮圈，501行星架，502棘爪弹簧B,503棘爪B,504行星齿销，505行星齿，506行星齿销卡簧。
本实用新型的实施例1，如
图1所示，包括主轴208、轴壳106、驱动组件Ⅰ、换档组件Ⅱ、传动组件和行星齿轮系Ⅲ。所述换档组件和行星齿轮系安装在主轴上，置于轴壳内。
轴壳106是输出部件，输出动力的左、右花盘104和109固设于其左、右侧，左轴碗102设于其左端，于其与棘轮机构B和棘轮机构C对应处分别设有内棘齿106-1与106-2，内棘齿外分别设有左、右装饰圈105与107，参见
图1与图2。
驱动组件Ⅰ以驱动器301为主体，是输入部件，该驱动器右端外花键上装有输入动力的链轮305，左端外部与大轴档302紧配在一起，其花键内孔滑套在换档器206尾部的花键轴上，参见
图1和图3。
换档组件Ⅱ包括一换档器206及一组位置控制机构。换档器206滑套在主轴208上，可在该主轴上左右滑动和旋转，其左端面设有端面棘齿206-1，需要时可与行星齿轮系中的行星架501上的端面棘齿相啮合，其右端外部为花键，用以与驱动器301上的内花键孔滑动配合。换档器206在主轴上的位置有3档，对应骑行时的3种速度增速、平速和减速，其位置由位置控制机构控制。当换档器处于左侧位置(见图4中的虚线)时为增速，此时换档器上的端面棘齿与行星架上的端面棘齿啮合；当换档器处于右侧位置(见图4中的点划线)时为减速，此时换档器使带尾棘爪404与轴壳上的内棘齿106-2脱开；当换档器处于中间位置时为平速，此时换档器只起传动作用。位置控制机构包括一顶杆210、一横销207和一压簧205，所述横销置于换档器206右端的孔口中，压簧205置于换档器左侧，顶杆由主轴208右端的中心孔中伸入，在外力的作用下，可从右侧向左推动横销，继而推动换档器，使之保持增速或平速位置，无外力作用时，压簧向右推动换档器，使其保持减速位置，参见
图1与图4。
所述传动组件包括棘轮机构A、棘轮机构B、棘轮机构C。
棘轮机构A由棘爪座409、棘轮圈410、棘爪A408和棘爪弹簧A407组成，所述棘爪座的内花键孔滑套在换档器206尾部的花键上，使其与换档器206同步转动，棘爪座上对称设有2枚棘爪A，棘爪弹簧A为一环套在棘爪座外圆上的环形簧片，以保持棘爪A抬起，棘轮圈套在棘爪座外，并藉方键与锁圈402与行星齿环401连为一体，两者的结合面之间设有一防止棘爪座409移位的分隔垫406，参见
图1、图5与图6。当棘爪座旋转时，棘轮圈随棘爪座旋转，但若棘轮圈的转速大于棘爪座的转速时，棘爪A打滑，棘轮机构A不起作用。
棘轮机构B由行星架501、轴壳106、棘爪B503和棘爪弹簧B502组成，行星架起棘爪座作用，其左端外圆上对称装有2枚棘爪B，保持棘爪B抬起的棘爪弹簧B为一环套在行星架外圆上的环形簧片，轴壳以其内棘齿106-1与棘爪B啮合，参见
图1、图2、图5与图7。当行星架旋转时，轴壳随行星架旋转，但若轴壳的转速大于行星架时，棘爪B打滑，棘轮机构B不起作用。
棘轮机构C由棘爪销405、棘爪弹簧403、带尾棘爪404和轴壳106组成，2枚棘爪销对称设在行星齿环401与棘轮圈之间的缺口中，2枚带尾棘爪分别装在2棘爪销上，带尾棘爪尾部的左下部设有一斜面，轴壳以其内棘齿106-2起棘轮作用，棘爪弹簧403设于棘爪销上，以保持带尾棘爪404与轴壳上的内棘齿106-2的啮合，参见
图1、图2、图5和图8。当棘轮圈与行星齿环的结合体旋转时，带动轴壳106转动，当换档器206向右推动带尾棘爪尾部的斜面时，使带尾棘爪的爪头被压下，带尾棘爪与内棘齿106-2脱开，离合机构C不起作用。
行星齿轮系Ⅲ为一行星齿轮系，包括太阳齿204、行星架501、行星齿505、行星齿销504、行星齿环401，所述太阳齿以扁榫固定在主轴208上，行星架上装有3-4个行星齿，各行星齿与主轴上的太阳齿及行星齿环上的内齿相啮合，行星架501右端面设有端面棘齿501-1，可与换档器206上的端面棘轮齿206-1相啮合，行星齿环401和棘轮圈401如前述用方榫和锁圈402连接为一体。参见
图1、图5和图9。工作时，太阳齿保持不动，当行星架转动时带动行星齿自转与公转，使行星齿环在行星齿的公转与自转的共同作用下，产生高于行星架转速的增速运动；反之，当转动从行星齿环输入时，行星架则产生低于行星齿环转速的减速运动。
本实用新型的工作过程是这样的。(1)增速时，换档组件使换档器206向左，其端面棘齿与行星架501上的端面棘齿相啮合，动力由驱动器301通过换档器206带动行星架501，至行星齿环401增速后，再通过棘轮机构C，从轴壳106输出，此时棘轮机构A、B均由于棘轮的转速大于棘爪的转速而不起作用；(2)减速时，换档组件使换档器206向右，与行星架501脱开，同时也将棘轮机构C脱开，动力由驱动器301通过换档器206、棘轮机构A，带动行星齿环401，至行星架501减速后，再通过棘轮机构B，从轴壳106输出，此时棘轮机构A、B均有效，棘轮机构C脱开；(3)平速时，换档组件使换档器206处于中间位置，既不与行星架501啮合，也不使棘轮机构C脱开，动力由驱动组件通过换档器206、棘轮机构A后，由棘轮机构C通过轴壳106输出，因未通过行星齿轮系变速，所以转速不变，此时棘轮机构B由于棘轮转速大于棘爪转速而不起作用。
本实用新型的实施例2，是将所述位置控制机构设计成拉杆形式，参见
图10。此时横销207′改置于换档器206左端的孔口中，压簧205′置于换档器206右侧，顶杆变为拉杆210′，由主轴208右端的中心孔伸至换档器左侧，与横销固接，并可向右侧拉动该横销，压簧则将换档器推向左侧。其工作原理与实施例1相同。
权利要求1．一种三级内变速轴，包括主轴(208)、轴壳(106)、驱动组件Ⅰ、换档组件Ⅱ、传动组件、及由太阳齿(204)、行星架(501)、行星齿(505)与行星齿环(401)组成的行星齿轮系Ⅲ，所述换档组件和行星齿轮系安装在主轴上，轴壳上固设有左、右花盘(104、109)，其特征在于驱动组件Ⅰ为一装有链轮(305)的驱动器(301)，该驱动器滑套在换档器(206)上；换档组件Ⅱ包括一换档器(206)及一组位置控制机构；传动组件包括棘轮机构A、B和C，其中棘爪A设在棘爪座上，棘爪座滑套在换档器上，棘轮圈与行星齿环装配为一体；棘爪B设在行星架上，棘轮B设在轴壳的内圈；棘爪C设在棘轮圈与行星齿环结合体上，棘轮C亦设在轴壳的内圈；换档器与行星架之间以及棘爪C与棘轮C之间设有由换档器控制的离合机构。
2．根据权利要求1的三级内变速轴，其特征在于所述驱动器(301)与链轮(305)及大轴档(302)装配在一起，所述链轮安装在其右端的花键上，大轴档固定在其左外圆上，该驱动器的内花键孔滑套在换档器(206)尾部的花键上，其左侧为左钢球(307)，右侧为大钢球(108)。
3．根据权利要求1的三级内变速轴，其特征在于换档组件Ⅱ中，换档器(206)枢设于主轴(208)上，其右端尾部的花键滑套入驱动器(301)的内花键孔，其左端面设有端面棘齿，当其滑移至左侧时，与行星架(501)上的端面棘齿啮合，当其滑移至右侧时，脱开棘轮C与棘爪C。
4．根据权利要求1或3的三级内变速轴，其特征在于在换档组件Ⅱ中，所述位置控制机构包括一顶杆(210)、一横销(207)和一压簧(205)，所述横销经主轴(208)上的槽孔置于换档器(206)右端的孔口中，所述压簧置于换档器的左侧，所述顶杆由主轴右端的中心孔中伸入，藉外力可从右侧推动横销，进而推动该换档器，使其保持于中间位置或左侧位置，外力消失时，压簧使换档器保持于右侧位置。
5．根据权利要求1或3的三级内变速轴，其特征在于在换档组件Ⅱ中，所述位置控制机构包括一拉杆(210′)、一横销(207′)和一压簧(205′)，所述横销经主轴(208)上的槽孔置于该换档器(206)左端的孔口中，压簧置于该换档器右侧，拉杆由主轴右端的中心孔中伸入后与横销连接，藉外力可从左侧拉动该横销，进而拉动换档器，使其保持于中间位置或右侧位置，外力消失时，压簧使换档器保持于左侧位置。
6．根据权利要求1的三级内变速轴，其特征在于棘轮机构A由棘爪座(409)、棘轮圈(410)、棘爪A(408)和棘爪弹簧A(407)组成，棘爪座的内花键孔滑套在换档器(206)尾部的花键上，棘爪座上对称设有2枚棘爪A，所述棘轮圈套在棘爪座外，藉方键与锁圈(402)与行星齿环(401)结合为一体，两者的结合面之间设有一防止棘爪座(409)移位的档圈(406)，保持棘爪A抬起的棘爪弹簧A为一环套在棘爪座外圆上的环形簧片。
7．根据权利要求1所述三级内变速轴，其特征在于所述棘轮机构B由行星架(501)、轴壳(106)、棘爪B(503)和棘爪弹簧B(502)组成，起棘爪座作用的行星架的左端外圆上对称装有2枚棘爪B，保持棘爪B抬起的棘爪弹簧B为一环套在行星架外圆上的环形簧片，起棘轮作用的轴壳于与棘爪B对应位置处设有内棘齿。
8．根据权利要求1的三级内变速轴，其特征在于所述棘轮机构C由棘爪销(405)、棘爪弹簧(403)、带尾棘爪(404)和轴壳(106)组成，在行星齿环(401)与棘轮圈(410)之间的缺口中，对称设有2枚棘爪销，2枚带尾棘爪分别装在该2棘爪销上，带尾棘爪尾部的左下部设有一斜面，当换档器(206)滑移至右侧并施力于该斜面时，恰好压下带尾棘爪(404)的爪头，起棘轮作用的轴壳于与带尾棘爪对应位置处设有内棘齿。
9．根据权利要求1的三级内变速轴，其特征在于所述行星齿轮系Ⅲ中，太阳齿(204)以扁榫固定在主轴(208)上，行星架(501)上装有3-4个行星齿(505)，各行星齿与太阳齿及行星齿环(401)相啮合，行星架右端面设有端面棘齿，可与换档器(206)上的端面棘齿相啮合，行星齿环和棘轮圈以方榫联接，并设一将两者相互固定的锁圈(402)。
专利摘要本实用新型提出了一种自行车用三级内变速轴,包括主轴、轴壳、驱动组件、换档组件、传动组件和行星齿轮系,其中驱动组件包括一装有链轮的驱动器,换档组件包括一换档器及一组位置控制机构,传动组件包括棘轮机构A、B、C。本实用新型的优点在于:可实现三级无空档内变速,且结构简单,零件数少,加工和装配方便,可使产品成本降低,生产效率提高,增强产品竞争力。
文档编号F16H3/44GK2444088SQ0024950
公开日2001年8月22日 申请日期2000年9月30日 优先权日2000年9月30日
发明者王爱月 申请人:王爱月