CN101298275A - 自行车内传动装置的安装系统 - Google Patents

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。该自行车传动组件通常包含输入曲柄组件、输出链环、行星齿轮机构、控制系统和安装系统。该输出链环接合包括多个链节的自行车驱动链条。该行星齿轮机构包括齿圈并且提供多个传动路径。该行星齿轮机构与中轴外壳的轴线同轴地安装。该控制系统操作地连接到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。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。当沿该外壳轴线观察时，至少一个链节与齿圈重叠。该至少一个链节接合所述输出链环。

Description

自行车内传动装置的安装系统

相关申请

本申请是2007年4月11日提交的名称为“Mounting System for anInternal Bicycle Transmission”的美国申请序号11/734,236的部分继续申请。

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，这被称为低速传动。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

提供了一种可安装在自行车车架的中轴外壳上以便改进装配和离地间隙的自行车传动装置。该自行车传动装置通常包括输入曲柄组件、用于接合自行车传动链条的输出链环、行星齿轮机构、控制系统和安装系统。所述行星齿轮机构包括齿圈，并且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。所述自行车驱动链条包括多个链节。在本发明的一个实施方式中，当沿所述外壳轴线观察时，所述链节中的至少一个链节与所述齿圈重叠。该至少一个链节接合输出链环。

在本发明的一个实施方式中，所述齿圈包括齿廓。当沿所述外壳轴线观察时，所述至少一个链节与所述齿圈的所述齿廓重叠。所述输出链环不可旋转地连接到所述齿圈。所述控制系统与外壳轴线同轴地安装。所述行星齿轮机构还包括太阳齿轮和多个行星齿轮。所述多个行星齿轮操作地连接到所述输入曲柄组件。所述控制系统包括轴环、变速致动器和至少一个太阳齿轮棘爪。所述轴环为所述至少一个太阳齿轮棘爪提供底座。所述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。所述变速致动器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。

在本发明的一个实施方式中，一个接合的自行车传动链节相对于所述外壳轴线形成第一半径。所述齿圈具有由峰部和基部限定的齿廓。所述齿圈的基部相对于所述外壳轴线形成第二半径。所述第一半径等于或小于所述第二半径。所述输出链环不可旋转地连接到所述齿圈。所述控制系统与所述外壳轴线同轴地安装。所述行星齿轮机构还包括太阳齿轮和多个行星齿轮。所述多个行星齿轮操作地连接到所述输入曲柄组件。所述控制系统包括轴环、变速致动器以及至少一个太阳齿轮棘爪。所述轴环为所述至少一个太阳齿轮棘爪提供底座。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。所述变速致动器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。

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；

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；

图10是沿自行车传动组件的中轴外壳轴线的侧剖视图；以及

图11是图10的自行车传动组件的局部详细视图。

具体实施方式

图1至图11示出根据本发明一个实施方式的自行车传动组件10。参照图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的各个管。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包含曲柄轴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和具有齿廓104的齿圈42，齿廓104由峰部102和形成第二半径R₂的基部100限定。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上和第一曲轴臂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，和可与太阳齿轮棘爪60接合的多个第二齿58。太阳齿轮和齿圈40、42与外壳轴线16可同轴旋转地安装。输出链环20不可旋转地连接到齿圈42(见图4)。输出链环20接合具有多个相互连接的链节106的自行车驱动链条59(见图1、图3、图10和图11)，接合的链节在链节106的径向最内部圆周108和外壳轴线16之间形成第一半径R₁(见图11)。链节的第一半径R₁等于或小于齿圈42的第二半径R₂。在图10和图11中，自行车传动组件10构造成使得当沿外壳轴线16观察时，与输出链环20接合的自行车驱动链条59的一部分的驱动链节106与齿圈42重叠。另外，驱动链节106可与齿圈42的齿廓104重叠。链环20可与后轮飞轮(未示出)的中间链轮对齐以优化变速性能。

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、在此实施方式中为凹部66，并且太阳齿轮40可围绕轴环62旋转。变速致动器64包含变速凸轮68和连接到鲍登(Bowden)控制线缆(未示出)的杠杆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60构造成可在接合位置(见图6)和分离位置(见图7)之间定位，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，允许太阳齿轮40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。在该实施方式中，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以使轴环62不可旋转地连接到安装板76。安装板76可包括用于连接到杠杆70的鲍登控制线缆的线缆壳体止动件84。

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跨在上面的滚轮部分96和沿轴向定位链条59的两个侧壁98。滚轮94可与链环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。

该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，从而超速传动齿圈42，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从而将太阳齿轮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和齿圈40、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，而是具有如下权利要求的语言允许的全部范围。

Claims (10)

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；

用于接合包括多个链节的自行车驱动链条的输出链环；

包括齿圈的行星齿轮机构，该行星齿轮机构与所述外壳轴线同轴地安装并且提供多个传动路径；

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，

当沿该所述外壳轴线观察时，至少一个链节与所述齿圈重叠，该至少一个链节接合所述输出链环。

2、根据权利要求1的自行车传动组件，其中，所述齿圈包括齿廓，当沿所述外壳轴线观察时，所述至少一个链节与所述齿圈的该齿廓重叠。

3、根据权利要求2的自行车传动组件，其中，所述输出链环不可旋转地连接到所述齿圈。

4、根据权利要求3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。

5、根据权利要求4的自行车传动组件，其中，所述行星齿轮机构还包括：

多个行星齿轮；以及

太阳齿轮，

所述多个行星齿轮操作地连接到所述输入曲柄组件。

6、根据权利要求5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。

7、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；

与包括多个链节的自行车驱动链条接合的输出链环，被接合的自行车驱动链节中的一个链节相对于外壳轴线形成第一半径；

包括齿圈的行星齿轮机构，该齿圈具有由峰部和基部限定的齿廓，该齿圈基部相对于该外壳轴线形成第二半径，

所述行星齿轮机构与所述外壳轴线同轴地安装并且提供多个传动路径；

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，

所述输出链环不可旋转地连接到所述齿圈，

所述第一半径等于小于所述第二半径。

8、根据权利要求7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。

9、根据权利要求8的自行车传动组件，其中，所述行星齿轮机构还包括：

多个行星齿轮；以及

太阳齿轮，

所述多个行星齿轮操作地连接到所述输入曲柄组件。

10、根据权利要求9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。

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