CN101284561A - 自行车内传动装置的安装系统 - Google Patents

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Abstract

一种可安装在自行车车架的中轴外壳上的自行车传动组件。该自行车传动组件包括输入曲柄组件、输出链环、行星齿轮机构、控制系统和安装系统。该行星齿轮机构与中轴外壳的轴线同轴地安装并且提供多个传动路径。该控制系统操作地连接到行星齿轮机构以便选择多个传动路径中的一个传动路径。该安装系统将行星齿轮机构和控制系统安装在中轴外壳上。该安装系统包括设置在从中轴外壳沿径向向外延伸的至少一个车架凸耳上的至少一个附接点。该控制系统不可旋转地安装到所述至少一个附接点上。

Description

自行车内传动装置的安装系统
技术领域
本发明涉及一种自行车内传动装置，并且尤其涉及一种用于将自行车内传动装置安装在中轴外壳上的安装系统。
背景技术
自行车内传动装置可位于后轮毂处和/或前曲柄组件处。自行车内传动装置提供对应于多个自行车齿轮比的多个传动路径。通常，自行车内传动装置包括行星齿轮机构，该行星齿轮机构具有太阳齿轮、齿圈、与齿圈和太阳齿轮啮合的多个行星齿轮和用于支承行星齿轮的托架。为了在多个传动路径之间变换，行星齿轮机构的选中元件可被锁定或解锁。例如，当锁定太阳齿轮并且驱动行星齿轮时，齿圈被过度驱动。这被称为超速传动，其中齿圈处的输出旋转得比曲柄组件处的输入快。相反，当输出旋转得比输入慢时，称为低速传动。在超速传动期间，行星齿轮向前驱动齿圈，而在固定的太阳齿轮上施加相等但反向的反作用旋转力。该反作用转矩可能很大。当太阳齿轮被解锁时，防止太阳齿轮承载来自行星齿轮的反作用载荷。在此情况下，防止发生超速传动，这样使得行星齿轮以1∶1的齿轮比驱动链环。超速传动系统的优点是可使用较小的输出链环，这样可减轻重量并且在链环和地面之间提供更大的间隙。但是，较小链环的缺点是由于与链条接合的齿较少，所以链条脱轨的可能性增加。可使用链条管理系统阻止链条脱轨。
当自行车内传动装置位于曲柄组件处时，行星齿轮机构操作地连接到曲柄组件。曲柄组件通常包括附接到曲柄轴的曲柄臂，该曲柄轴延伸通过自行车车架的中轴外壳。行星齿轮机构操作地连接到输入曲柄臂和输出链环，该输出链环通过自行车链条将脚踏力传递给后轮。现有的行星齿轮机构可安装在被沿轴向夹在中轴外壳的外侧面和螺纹帽之间同时被车架管旋转地固定的安装板上，或者安装在被锁定到修改的中轴外壳的内部的安装板上。这些构造的一个缺点是在中轴外壳上安装了额外的元件，这样需要重新设计中轴。使用中轴的表面沿轴向夹紧接地板的构造的另一个缺点是沿轴向占据了额外的空间，这导致车轴较长并且踏板之间距离较宽。因此，需要一种将行星齿轮机构安装在中轴外壳上而不需要重新设计中轴的安装系统。
发明内容
本发明提供了一种可安装在自行车车架的中轴外壳上而无需重新设计中轴的自行车传动装置。该自行车传动装置通常包括输入曲柄组件、用于接合自行车驱动链条的输出链环、行星齿轮机构，控制系统和安装系统。所述行星齿轮机构与所述中轴外壳的轴线同轴地安装。所述行星齿轮机构提供多个传动路径。所述控制系统操作地连接到所述行星齿轮机构以便选择所述传动路径中的一个传动路径。所述安装系统将所述行星齿轮机构和所述控制系统安装在所述中轴外壳上。所述安装系统包括设置在至少一个车架凸耳上的至少一个附接点，该车架凸耳从所述中轴外壳沿径向向外延伸。所述控制系统不可旋转地安装到该至少一个附接点上。
在本发明的一个实施方式中，所述行星齿轮机构包括多个行星齿轮、太阳齿轮、齿圈、以及操作地连接所述太阳齿轮和所述齿圈的至少一个齿圈棘爪。所述输出链环不可旋转地连接到所述齿圈。所述行星齿轮操作地连接到所述输入曲柄组件。所述行星齿轮可以被旋转地支承在固定于所述输入曲柄组件的行星轴上。
所述控制系统可与外壳轴线同轴地安装。所述控制系统包括至少一个太阳齿轮棘爪、轴环和变速致动器。所述轴环为所述太阳齿轮棘爪提供底座。所述太阳齿轮棘爪构造成可在使所述太阳齿轮不可旋转地连接到所述轴环的接合位置和允许所述太阳齿轮相对于所述轴环旋转的分离位置之间选择性地定位。所述变速致动器使所述太阳齿轮棘爪在所述接合位置和所述分离位置之间选择性地定位。当所述太阳齿轮棘爪处于所述接合位置时，所述输入曲柄组件的旋转驱动所述行星齿轮围绕所述行星轴旋转，旋转的所述行星齿轮在第一传动路径上使所述齿圈超速传动。当所述太阳齿轮棘爪处于所述分离位置时，所述输入曲柄组件的旋转在第二传动路径上驱动所述太阳齿轮和所述齿圈旋转。
在本发明的另一个实施方式中，所述安装系统还包括连接到所述至少一个附接点的安装板。所述轴环不可旋转地连接到所述安装板。所述安装板与所述外壳轴线同轴地安装。链条管理系统可连接到所述安装板。该链条管理系统包括用于防止链条脱离所述输出链环的链条导向件，和/或可旋转地附接到所述安装板以便滚动地引导链条的滚轮。
从下文结合附图对本发明的一个或多个实施方式的说明中可更充分地理解本发明的这些及其它特征和优点。
附图说明
在附图中：
图1是根据本发明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图；
图3是图1的自行车传动组件的底视图；
图4是图1的自行车传动组件的剖面图；
图5至图7是图1的自行车传动组件的剖视图；
图8是图1的自行车传动组件的一部分的外侧的分解视图；以及
图9是图1的自行车传动组件的一部分的内侧的分解视图。
具体实施方式
图1至图9示出了根据本发明一个实施方式的自行车传动组件10。参见图1至图4，自行车传动组件10在外部安装在自行车车架14的中轴外壳12上。中轴外壳12具有轴线16，并且连接自行车车架14的各种管件。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可旋转地安装在中轴外壳12上。曲柄组件18包括延伸穿过中轴外壳12的中轴28，并且第一和第二曲柄臂30、32可旋转地连接到曲柄轴34。中轴28包括曲柄轴34和轴承36。
行星齿轮机构22与外壳轴线16同轴地安装，并且设置在第一曲柄臂30内侧。行星齿轮机构22通常包括行星齿轮38、太阳齿轮40和齿圈42。行星齿轮38被可旋转地支承在行星轴44上，行星轴44通过螺栓48固定在托架46和第一曲轴臂30上。参见图5至图7，行星齿轮38使太阳齿轮40与齿圈42啮合。齿圈42包括可与行星齿轮38的齿51接合的多个第一齿50，和可与位于太阳齿轮40上的单向离合器、在该实施方式中为齿圈棘爪54接合的多个第二齿52。太阳齿轮40包括可与行星齿轮38的齿51接合的多个第一齿56，和可与单向离合器、在该实施方式中为太阳齿轮棘爪60接合的多个第二齿58。太阳齿轮40和齿圈42与外壳轴线16同轴地可旋转地安装。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)。优选的是，链环20与后轮飞轮(未示出)的中间链轮对齐以优化变速性能。
优选的是，控制系统24与外壳轴线16同轴地安装，并且通常包括太阳齿轮棘爪60、轴环62和变速致动器64。轴环62为太阳齿轮棘爪60提供底座，在该实施方式中提供凹部66，并且太阳齿轮40可围绕轴环62旋转。变速致动器64包括变速凸轮68和连接到鲍登(Bowden)控制线缆(未示出)的操纵杆70。变速凸轮68接纳在轴环62上的凹部66内，并且可沿凹部66往复移动。太阳齿轮棘爪66构造成可被定位在接合位置(见图6)和分离位置(见图7)之间，在该接合位置，太阳齿轮40不可旋转地连接或锁定到轴环62上，在该分离位置，太阳齿轮40可相对于轴环62旋转。弹簧偏压太阳齿轮棘爪60远离太阳齿轮40的齿58或者朝分离位置偏压该棘爪。变速凸轮68接合太阳齿轮棘爪60，防止太阳齿轮棘爪60与太阳齿轮的齿58分离。当控制线缆被致动时，变速凸轮68沿凹部66移动以将太阳齿轮棘爪60定位在接合位置或分离位置。
参见图8和图9，安装系统26包括设置在从中轴外壳12沿径向向外延伸的至少一个车架凸耳74上的至少一个附接点72。优选的是，安装系统26包括设置在围绕中轴外壳12等距地间隔开的或者相隔大约120度的三个车架凸耳74上的三个附接点72。安装系统26还包括优选地与外壳轴线16同轴地安装的安装板76。安装板76包括三个孔78，该孔78用于接纳螺栓80以将板76安装在车架凸耳74上。安装板76和轴环62包括配合的突出部和凹部82，以将轴环62不可旋转地连接到安装板76。安装板76可包括用于连接到操纵杆70的鲍登控制线缆的线缆壳体止动件84。
优选的是，通过在从中轴外壳12沿径向延伸的车架凸耳74上设置附接点72，可安装自行车传动组件10而不会增加已有的曲柄组件的宽度W(见图3)。在所示实施方式中，附接点72的外侧面86被沿轴向定位在中轴外壳12的外侧面88的内侧。
参见图1、图2和图8，在本发明的一个实施方式中，链条管理系统90附接到安装板76上。链条管理系统90包括用于防止链条59脱离输出链环的链条导向件92，和/或可旋转地附接在安装板76上以便滚动地引导链条59的滚轮94。链条59在链条导向件92下方运行。滚轮94包括供链条59跨在其上的滚轮部分96，和沿轴向定位链条59的两个侧壁98。优选的是，滚轮94与链环20对齐。在其它实施方式中，滚轮94可安装在安装板76上的可选位置处。
自行车传动装置提供了至少两个传动路径。当太阳齿轮棘爪60处于接合位置时，太阳齿轮40被锁定在轴环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，从而使齿圈42超速传动，这导致输出链环20的旋转快于输入曲柄臂18。当太阳齿轮棘爪60处于分离位置时，太阳齿轮40从轴环62中解锁，并且输入曲柄组件18的初始旋转首先驱动行星齿轮38围绕行星轴44旋转，从而使太阳齿轮40旋转，直到齿圈棘爪54接合齿圈42而将太阳齿轮40锁定到齿圈42上。曲柄组件18的继续旋转以1∶1的齿轮比直接驱动太阳齿轮40和齿圈42。
尽管已经参照具体实施方式说明了本发明，但是应理解，可在所描述的发明概念的精神和范围内做出多种改变。因此，本发明并不局限于公开的实施方式，而是而是具有所附权利要求的语言允许的全部范围。

Claims (37)

1、一种可安装在自行车车架的中轴外壳上的自行车传动组件，该中轴外壳具有轴线，该自行车传动组件包括：
输入曲柄组件；
用于接合自行车驱动链条的输出链环；
与外壳轴线同轴地安装并且提供多个传动路径的行星齿轮机构；
操作地连接到所述行星齿轮机构以便选择所述多个传动路径中的一个传动路径的控制系统；以及
用于将所述行星齿轮机构和所述控制系统安装在所述中轴外壳上的安装系统，该安装系统包括设置在从所述中轴外壳沿径向向外延伸的至少一个车架凸耳上的至少一个附接点，所述控制系统不可旋转地安装到该至少一个附接点上。
2、根据权利要求1的自行车传动组件，其中，所述控制系统与所述外壳轴线同轴地安装。
3、根据权利要求1的自行车传动组件，其中，所述行星齿轮机构包括：
多个行星齿轮；
太阳齿轮；和
齿圈，
所述输出链环不可旋转地连接到该齿圈，并且所述多个行星齿轮操作地连接到所述输入曲柄组件。
4、根据权利要求3的自行车传动组件，其中，所述控制系统包括：
至少一个太阳齿轮棘爪；
为该至少一个太阳齿轮棘爪提供底座的轴环，该至少一个太阳齿轮棘爪构造成可在使所述太阳齿轮不可旋转地连接到所述轴环的接合位置和允许所述太阳齿轮相对于所述轴环旋转的分离位置之间选择性地定位；以及
用于使所述至少一个太阳齿轮棘爪在所述接合位置和所述分离位置之间选择性地定位的变速致动器。
5、根据权利要求4的自行车传动组件，其中，所述控制系统与所述外壳轴线同轴地安装。
6、根据权利要求5的自行车传动组件，其中，所述安装系统还包括连接到所述至少一个附接点的安装板，所述轴环不可旋转地连接到该安装板。
7、根据权利要求6的自行车传动组件，其中，所述安装板与所述外壳轴线同轴地安装。
8、根据权利要求6的自行车传动组件，其中，一链条管理系统连接到所述安装板。
9、根据权利要求8的自行车传动组件，其中，所述链条管理系统包括可旋转地附接到所述安装板以便滚动地引导链条的滚轮。
10、根据权利要求8的自行车传动组件，其中，所述链条管理系统包括用于防止链条脱离所述输出链环的链条导向件。
11、根据权利要求1的自行车传动组件，其中，所述安装系统还包括连接到所述至少一个附接点的安装板，所述控制系统不可旋转地连接到该安装板。
12、根据权利要求11的自行车传动组件，其中，所述安装板与所述外壳轴线同轴地安装。
13、根据权利要求11的自行车传动组件，其中，一链条管理系统连接到所述安装板。
14、根据权利要求13的自行车传动组件，其中，所述链条管理系统包括可旋转地附接到所述安装板以便滚动地引导链条的滚轮。
15、根据权利要求13的自行车传动组件，其中，所述链条管理系统包括用于防止链条脱离所述输出链环的链条导向件。
16、根据权利要求3的自行车传动组件，其中，所述行星齿轮被可旋转地支承在固定于所述输入曲柄组件上的行星轴上。
17、根据权利要求16的自行车传动组件，其中，当所述至少一个太阳齿轮棘爪位于所述接合位置时，所述输入曲柄组件的旋转驱动所述行星齿轮围绕所述行星轴旋转，旋转的所述行星齿轮在第一传动路径上使所述齿圈超速传动。
18、根据权利要求16的自行车传动组件，其中，当所述至少一个太阳齿轮棘爪位于所述分离位置时，所述输入曲柄组件的旋转在第二传动路径上驱动所述太阳齿轮和所述齿圈旋转。
19、一种用于将行星齿轮机构和控制系统安装在自行车车架的中轴外壳上的安装系统，该中轴外壳包括轴线，所述行星齿轮机构与该外壳轴线同轴地安装，所述安装系统包括设置在至少一个车架凸耳上的至少一个附接点，该车架凸耳从所述中轴外壳沿径向向外延伸，所述控制系统不可旋转地安装到所述至少一个附接点上。
20、根据权利要求19的安装系统，其中，所述控制系统与所述外壳轴线同轴地安装。
21、根据权利要求19的安装系统，该安装系统还包括连接到所述至少一个附接点的安装板，所述控制系统不可旋转地连接到该安装板。
22、根据权利要求21的安装系统，其中，所述安装板与所述外壳轴线同轴地安装。
23、根据权利要求21的安装系统，其中，一链条管理系统连接到所述安装板。
24、根据权利要求23的安装系统，其中，所述链条管理系统包括可旋转地附接到所述安装板以便滚动地引导链条的滚轮。
25、根据权利要求23的安装系统，其中，所述链条管理系统包括用于防止链条脱离与所述行星齿轮机构相关联的输出链环的链条导向件。
26、根据权利要求1的自行车传动组件，该自行车传动组件还包括链条管理系统。
27、根据权利要求26的自行车传动组件，其中，所述链条管理系统安装在所述安装系统上。
28、根据权利要求27的自行车传动组件，其中，所述安装系统还包括连接到所述至少一个附接点的安装板。
29、根据权利要求28的自行车传动组件，其中，所述链条管理系统包括可旋转地附接到所述安装板以便滚动地引导链条的滚轮。
30、根据权利要求26的自行车传动组件，其中，所述链条管理系统包括用于防止链条脱离所述输出链环的链条导向件。
31、根据权利要求3的自行车传动组件，其中，所述行星齿轮机构在操作上被构造成使得所述输入曲柄组件的旋转在第一传动路径上使所述齿圈超速传动。
32、一种可安装在自行车车架的中轴外壳上的自行车传动组件，该中轴外壳具有轴线，该自行车传动组件包括：
输入曲柄组件；
用于接合自行车驱动链条的输出链环；
与该外壳轴线同轴地安装并且提供多个传动路径的行星齿轮机构；
操作地连接到所述行星齿轮机构以便选择所述多个传动路径中的一个传动路径的控制系统；
用于将所述行星齿轮机构和所述控制系统安装在所述中轴外壳上的安装系统；以及
链条管理系统。
33、根据权利要求32的自行车传动组件，其中，所述链条管理系统安装在所述安装系统上。
34、根据权利要求33的自行车传动组件，其中，所述安装系统还包括连接到所述至少一个附接点的安装板。
35、根据权利要求34的自行车传动组件，其中，所述链条管理系统包括可旋转地附接到所述安装板以便滚动地引导链条的滚轮。
36、根据权利要求32的自行车传动组件，其中，所述链条管理系统包括用于防止链条脱离所述输出链环的链条导向件。
37、根据权利要求1的自行车传动组件，其中，所述行星齿轮机构包括：
多个行星齿轮；
太阳齿轮；
齿圈；以及
将所述太阳齿轮、所述齿圈和托架之一操作地连接到所述太阳齿轮、齿圈和托架中的另一个的单向离合器，
所述输出链环不可旋转地连接到所述齿圈，所述多个行星齿轮操作地连接到所述输入曲柄组件。
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