专利名称：用于行星齿轮机构的掣爪的制作方法
用于行星齿轮机构的掣爪背景技术本发明涉及用于控制行星齿轮机构中的齿轮旋转的掣爪，更具体地， 涉及包括两个枢轴的掣爪。发明内容提供了一种对行星齿轮机构的齿轮的旋转进行控制的掣爪。所述掣 爪包括用于接合齿轮以及第一和第二枢轴的突出部。掣爪可围绕第一枢 轴线在第一模式和第二模式之间旋转，所述第一模式允许齿轮在第一方 向和第二方向上旋转，且第二模式阻止所述齿轮在第一方向上旋转。所 述掣爪可围绕所述第二枢轴旋转，从而当所述掣爪处于第二模式时允许 所述齿轮在第二方向上旋转。在本发明的一个实施方式中，所述掣爪用于自行车行星齿轮机构的 控制系统，所述自行车行星齿轮机构包括多个齿轮。所述控制系统大体 包括所述掣爪，掣爪的第一座和换档致动器。所述掣爪围绕所述第一枢 轴线向所述第一模式被偏压，并围绕所述第二枢轴线向所述第二模式被 偏压。所述掣爪可在掣爪突部处围绕所述第一枢轴线向所述第一模式被 偏压，并在所述掣爪突部处围绕第二枢轴线向第二模式被偏压。可替换 地，可采用单独的掣爪突部来围绕第二枢轴线向第二模式偏压所述掣爪。 所述掣爪突部可置于第一和第二枢轴线之间。可由一个或更多个弹簧偏 压所述掣爪。所述换档致动器将所述掣爪定位在第一和第二模式之间。 所述换档致动器包括容纳在第二座中的换档凸轮，所述换档凸轮可沿第 二座来回移动从而将所述掣爪定位在第一和第二模式之间。所述齿轮包括构造为接合所述掣爪的所述突出部的齿形(toothed profde)。所述齿轮齿形和所述掣爪的所述突出部被构造为使得所述突出 部和所述齿轮齿形之间的阻止所述齿轮在所述第一方向上旋转的第一接合力向所述第一模式偏压所述掣爪。而且，所述齿轮齿形和所述掣爪的 所述突出部被构造为使得所述突出部和所述齿轮齿形之间的第二接合力 围绕所述第二枢轴线向所述第二模式偏压所述掣爪，允许所述齿轮在所 述第二方向上旋转。行星齿轮机构包括恒星齿轮、多个行星齿轮和齿圈。齿轮为恒星齿 轮。行星齿轮机构被构造为使得当所述掣爪处于第二模式时，驱动输入(drive input)在第一传动路径中驱动所述行星齿轮，从而过快驱动所述 齿圈。所述行星齿轮机构被构造为使得当所述掣爪为第一模式时，所述 驱动输入在第二传动路径中驱动所述行星齿轮，从而使所述恒星齿轮和 所述齿圈旋转。结合附图从以下对本发明的一个或多个实施方式的描述将更加完全 地理解本发明的这些和其他特征和优点。
在附图中图1是根据本发明的一个实施方式的自行车传动组件的外侧立体图；图2是图1的自行车传动组件的分解视图； 图3是图1的自行车传动组件的仰视图； 图4是图1的自行车传动组件的截面图； 图5是图1的自行车传动组件的剖视图；图6-9是相对于图1的自行车传动组件的恒星齿轮的处于不同模式 的恒星掣爪的示意性截面图；图IO是图1的自行车传动组件的一部分的外侧分解视图；以及 图11是图1的自行车传动组件的一部分的内侧分解视图。
具体实施方式
图1-11示出了根据本发明的一个实施方式的自行车传动组件io。见图1和2，自行车传动组件10外部安装到自行车架14的底托座壳12上。可替换地，自行车传动组件可适用于后轮。底托座壳12具有轴线16并 连接自行车架14的各种管。自行车传动组件10通常包括输入曲柄组件 18、输出链环20、行星齿轮机构22、控制系统24和安装系统26。曲柄 组件18可旋转地安装到底托座壳12。曲柄组件18包括延伸穿过底托座 壳12的底托座28，第一和第二曲柄臂30、 32可旋转地连接至曲柄轴34。 底托座28包括曲柄轴34和轴承36。行星齿轮机构22围绕壳轴线16同轴安装且置于第一曲柄臂30内 侧。行星齿轮机构22通常包括行星齿轮38、恒星齿轮40和齿圈42。行 星齿轮38可旋转地支撑在行星轴44上，这些行星轴44由螺栓48固定 到托架46和第一曲柄臂30。见图5，行星齿轮38与恒星齿轮40和齿圈 42啮合。齿圈42包括与行星齿轮38的齿51接合的第一多个齿50和可 与位于恒星齿轮40上的环掣爪54接合的第二多个齿52。恒星齿轮40包 括与行星齿轮38的齿51接合的第一多个齿56和可与恒星掣爪60(见图 6-9)接合的第二多个齿58。恒星齿轮40和齿圈42可旋转地绕壳轴线16 同轴安装。输出链环20不可旋转地连接到齿圈42 (见图4)。输出链环 20接合自行车驱动链条59 (见图3)。链环20与后轮链轮箱(未示出) 的中间链轮对齐来优化换档性能。在本实施方式中，控制系统24围绕壳轴线16同轴安装且通常包括 恒星掣爪60、用于掣爪60的第一座65和换档致动器64。换档致动器64 包括换档凸轮68和连接至lj(未示出的)鲍登控制线(Bowden control cable) 的杆70。换档凸轮68容纳在第二座66中。在本实施方式中，第一座65 和第二座66形成为固定轴环62中的凹部。换档凸轮68可沿第二座66 来回移动。恒星齿轮40可围绕轴环62同轴旋转。恒星掣爪60包括突出部71以及第一和第二枢轴线73、 75。突出部 71可与在恒星齿轮40上形成为齿形的第二多个齿58接合。恒星掣爪60 可通过换档凸轮68围绕第一枢轴线73在第一模式(图7)和第二模式(图 6)之间旋转，所述第一模式允许恒星齿轮40相对于轴环62在第一方向 A和第二方向B上旋转;所述第二模式阻止恒星齿轮40在第一方向A上 旋转。恒星掣爪60包括第一掣爪突部81，该第一掣爪突部在换档凸轮68使恒星掣爪60绕第一枢轴线73在第一模式和第二模式之间移位时跟 踪换档凸轮68的凸轮外形85。见图6，当恒星掣爪60在第二模式时， 恒星掣爪60的突出部71和齿58之间形成第一接合力F,来阻止恒星齿轮 40在第一方向A上旋转，第一接合力F,围绕第一枢轴线73向第一模式 偏压掣爪60。另外，弹簧77 (为了清楚在图6中省略)可在第二掣爪突 部79处围绕第一枢轴线73向第一模式偏压恒星掣爪60，从而使恒星掣 爪60脱离恒星齿轮40。尽管恒星掣爪60被向第一模式偏压，但是换档 凸轮68在第一掣爪突部81处接合恒星掣爪60，从而阻止恒星掣爪60脱 离恒星齿轮齿58。为了使恒星掣爪60从恒星齿轮40脱离，致动控制缆 线来使换档凸轮68沿第二座66移位，从而使恒星掣爪60围绕第一枢轴 线73向第一模式旋转(见图7)。当恒星掣爪60处在第二模式时(见图8)，恒星掣爪60可围绕第二 枢轴75旋转从而允许恒星齿轮40在第二方向B上旋转。当恒星齿轮在 第二方向B上被驱动且恒星掣爪60处在第二模式时，在沿着第二方向B 旋转的恒星齿轮40搭在恒星掣爪60上时，在恒星掣爪60的突出部71 和恒星齿轮40的齿58之间产生第二接合力F2 (见图8)。当恒星齿轮40 在方向B上旋转时，弹簧77在第二掣爪突部79处围绕第二枢轴线75向 第二模式偏压恒星掣爪60 (见图9)。通过这样的配置，即使在恒星掣爪 60处在第二模式时，恒星齿轮40也可在骑行者倒踏脚踏板时在方向B 上自由旋转。见图10和11，安装系统26包括至少一个附接点72，其置于从底托 座壳12向外径向延伸的至少一个车架台24上。安装系统26可包括三个 附接点72，其置于三个围绕底托座壳12等距隔开或分开120。的车架台 74上。安装系统26还包括围绕壳轴线16轴向安装的安装盘76。安装盘 76包括三个孔78用于容纳螺栓80来将盘76安装到车架台74。安装盘 76和轴环62包括配合突起和凹部82来不旋转地将轴环连接到安装盘76。 安装盘76可包括用于连接到杆70的鲍登控制缆线的缆线套止动器84。通过在从底托座壳12径向延伸的车架台74上设置附接点72，自行 车传动组件10可被安装而不增加现有的曲柄组件宽度W (见图3)。在8所示实施方式中，附接点72的外侧表面86定位成在轴向上位于底托座 壳12的外侧表面88的内侧。见图1、 2和8，在本发明的一个实施方式中，链条控制系统90附 接到安装盘76。该链条控制系统90包括链条引导器92，用于阻止链条 59从输出链环和/或辊94脱离，所述输出链环和/或辊94可旋转地附接到 安装盘76用于滚动地引导链条59。链条59在链条引导器92下方行进。 辊94包括辊部分96，以便链条59跨在两个侧壁98上从而轴向定位链条 59。辊94与链环20对齐。在另一个实施方式中，辊94可安装到安装盘 76上的任选位置。自行车传动组件10提供了至少两个传动路径。当恒星掣爪60处于 第二模式时，恒星齿轮40锁定到轴环62上，其中输入曲柄组件18的旋 转驱动行星齿轮38围绕行星轴44旋转，从而过快驱动(overdrive)齿圈 42，引起输出链环20比输入曲柄臂18旋转得更快。当恒星掣爪60处于 第一模式时，恒星齿轮40从轴环62上解锁，且输入曲柄组件18的最初 旋转首先驱动行星齿轮38围绕行星轴44旋转，从而旋转恒星齿轮40直 到环掣爪54接合齿圈42从而将恒星齿轮40锁定到齿圈42为止。曲柄 组件18的继续旋转以1:1的传动比直接驱动恒星齿轮40和齿圈42。尽管参照具体实施方式
描述了本发明，但是应当理解的是，在所述 发明概念的精神和范围内可进行许多改变。因此，本发明不局限于所公 开的实施方式，而是具有所附权利要求的表述所允许的全部范围。
权利要求
1、一种用于控制行星齿轮机构中齿轮旋转的掣爪，所述掣爪包括可与所述齿轮接合的突出部；第一枢轴线，所述掣爪可围绕所述第一枢轴线在第一模式和第二模式之间旋转，所述第一模式允许所述齿轮在第一方向和第二方向上旋转，所述第二模式阻止所述齿轮在所述第一方向上旋转；以及第二枢轴线，所述掣爪可围绕所述第二枢轴线旋转，从而当所述掣爪处于所述第二模式时允许所述齿轮在所述第二方向上旋转。
2、 根据权利要求1所述的掣爪，其特征在于，所述掣爪围绕所述第 一枢轴线向所述第一模式被偏压，并围绕所述第二枢轴线向所述第二模 式被偏压。
3、 根据权利要求2所述的掣爪，其特征在于，所述掣爪可在掣爪突 部处围绕所述第一枢轴线向所述第一模式被偏压，并在所述掣爪突部处 围绕所述第二枢轴线向所述第二模式被偏压。
4、 根据权利要求3所述的掣爪，其特征在于，所述掣爪突部置于所 述第一和第二枢轴线之间。
5、 一种用于具有多个齿轮的自行车行星齿轮机构的控制系统，所述 控制系统包括掣爪，其包括可与所述齿轮接合的突出部，第一枢轴线，所述掣爪可围绕所述第一枢轴线在第一模式 和第二模式之间旋转，所述第一模式允许所述齿轮在第一方向和 第二方向上旋转，所述第二模式阻止所述齿轮在所述第一方向上 旋转，以及第二枢轴线，所述掣爪可围绕所述第二枢轴旋转，从而当 所述掣爪处于所述第二模式时允许所述齿轮在所述第二方向上 旋转；用于所述掣爪的第一座；以及换档致动器，其用于将所述掣爪定位在所述第一和第二模式之间。
6、 根据权利要求5所述的控制系统，其特征在于，所述掣爪围绕所 述第一枢轴线向所述第一模式被偏压，并围绕所述第二枢轴线向所述第 二模式被偏压。
7、 根据权利要求6所述的控制系统，其特征在于，所述齿轮包括构 造为与所述掣爪的所述突出部接合的齿形。
8、 根据权利要求7所述的控制系统，其特征在于，所述齿轮齿形和 所述掣爪的所述突出部被构造为，使得所述突出部和所述齿轮齿形之间 的阻止所述齿轮在所述第一方向上旋转的第一接合力向所述第一模式偏 压所述掣爪。
9、 根据权利要求8所述的控制系统，其特征在于，所述齿轮齿形和 所述掣爪的所述突出部被构造为，使得所述突出部和所述齿轮齿形之间 的第二接合力围绕所述第二枢轴线向所述第二模式偏压所述掣爪，允许 所述齿轮在所述第二方向上旋转。
10、 根据权利要求9所述的控制系统，其特征在于，控制系统还包 括弹簧，其被构造为在掣爪突部处围绕所述第一枢轴线向所述第一模式 偏压所述掣爪。
11、 根据权利要求10所述的控制系统，其特征在于，所述弹簧被构 造为在所述掣爪突部处围绕所述第二枢轴线向所述第二模式偏压所述掣 爪。
12、 根据权利要求ll所述的控制系统，其特征在于，所述掣爪突部 置于所述第一和第二枢轴线之间。
13、 根据权利要求9所述的控制系统，其特征在于，所述弹簧被构 造为在掣爪突部处围绕所述第二枢轴线向所述第二模式偏压所述掣爪。
14、 根据权利要求ll所述的控制系统，其特征在于，所述换档致动 器包括换档凸轮，该换档凸轮容纳在第二座中并可沿所述第二座来回移 动从而将所述掣爪定位在所述第一和第二模式之间。
15、 根据权利要求5所述的控制系统，其特征在于，所述行星齿轮 机构包括恒星齿轮、多个行星齿轮和齿圈。
16、 根据权利要求15所述的控制系统，其特征在于，所述齿轮为所 述恒星齿轮，所述行星齿轮机构被构造为使得当所述掣爪处于所述第二 模式时，驱动输入在第一传动路径中驱动所述行星齿轮，从而过快驱动 所述齿圈。
17、 根据权利要求16所述的控制系统，其特征在于，所述行星齿轮 机构被构造为使得当所述掣爪处于所述第一模式时，所述驱动输入在第 二传动路径中驱动所述行星齿轮，从而使所述恒星齿轮和所述齿圈旋转。
全文摘要
一种用于行星齿轮机构的掣爪，其用于控制行星齿轮机构中齿轮的旋转。该掣爪包括突出部以及第一和第二枢轴线。突出部可与齿轮接合。掣爪可围绕第一枢轴线在第一模式和第二模式之间旋转，所述第一模式允许齿轮在第一方向和第二方向上旋转，所述第二模式阻止齿轮在第一方向上旋转。掣爪可围绕第二枢轴线旋转，从而当掣爪处于第二模式时允许齿轮在第二方向上旋转。
文档编号F16D41/32GK101566198SQ20091013457
公开日2009年10月28日 申请日期2009年4月21日 优先权日2008年4月21日
发明者克里斯多佛·希普曼, 凯文·韦斯林, 布赖恩·乔丹 申请人:什拉姆有限责任公司