CN1054673C - 自行车用单向滚子离合器 - Google Patents

Abstract

一种自行车用单向滚子离合器，它由安装在形成于外侧轮体7与内侧轮体5间的环状空间中的滚子保持件8及分布在环状空间周向的多个位置上用滚子保持件8保持的多个滚子4a，4b构成，并使和各滚子对应的在外侧轮体7内周面上形成的第2凸轮面7a与在内侧轮体5上形成的第1凸轮面5a之间的间隔沿周面逐渐变窄。还设有螺旋弹簧9，用来作为使传递动力转动时上述内侧轮体与上述滚子保持件间的摩擦力比不传递动力转动时上述内侧轮体与上述滚子保持件间的摩擦力大的摩擦力施加装置。

Description

自行车用单向滚子离合器

本发明系关于用于构成自行车后轴的自由轮毂等的自行车用单向滚子离合器。

组装在成为自行车驱动轮轴的自由轮毂内的单向离合器，以前是采用棘爪式结构，近来则往往采用滚子结构。如图7中所示，这种滚子式单向离合器30是由安装在外侧轮体35与内侧轮体33之间的环状空间中的滚子保持件32及沿环状空间周向分布的多个位置上用滚子保持件32保持的多个滚子31构成的，同时使与各滚子对应地在外侧轮体35的内周面上形成的第1凸轮面36与在内侧轮体33上形成的第2凸轮面37之间的间隔沿周向逐渐变窄。把第1凸轮面36加工成带倾斜面的凹曲面，同时原封不动地利用圆形的外周面作为第2凸轮面37。而把各滚子31用螺旋压缩弹簧34以滚子保持件32为基准地向由上述第1凸轮面36与第2凸轮面37所形成的间隙变窄的方向(滚子31锁住外侧轮体35与内侧轮体33的方向)靠紧。

在这种滚子式单向离合器中，是借助于弹簧34使各滚子向第1凸轮面36与第2凸轮面37所形成的变窄间隙方向靠紧的，虽然有即使各滚子尺寸或第1凸轮面36与第2凸轮面37的间隙尺寸存在某些误差也能确实地锁住外侧轮体35与内侧轮体33的优点，但是当弹簧34推压力过强而且在驱动力传递的反方向上转动，即自由回转时由于外侧轮体35与内侧轮体33未能完全解脱而最终会发生随着链条一起转动现象，反之，若弹簧34的推压力过弱，则在自由回转时滚子就会摇晃。

本发明的目的是提供一种在沿驱动力传递方向转动时能使内侧轮体与外侧轮体间迅速而确实地实现锁定，且在非传递动力方向转动时又能确实保证内侧轮体与外侧轮体间相动转动(自由转动)的自行车用单向滚子离合器。

为了达到上述目的，本发明的自行车用单向滚子离合器设有使得在传递动力转动时上述第1轮体与上述滚子保持件之间的摩擦力大于不传递动力转动时上述第1轮体与上述滚子保持件之间摩擦力的摩擦力施加装置。

利用上述结构，这种滚子离合器在传递动力转动时(第1轮体与第2轮体成锁定状态时)，在摩擦力施加装置的作用下，第1轮体与上述滚子保持件间结合增强，使滚子迅速而确实地推入第1凸轮面与第2凸轮面之间的狭窄间隙中而将第1轮体与第2轮体锁住。反之，当该滚子离合器作不传递动力转动时(第1轮体与第2轮体成解锁状态时)，摩擦力施加装置的作用使第1轮体与滚子保持件之间的结合减弱，使上述滚子保持件也可以相对第1轮体自由转动，结果借助于滚子保持件而把滚子推离凸轮面，就能防止第1轮体与第2轮体一同转动。

上述摩擦力施加装置的最佳实施方式可以是由支持在第1轮体上(对于内侧轮体的情形外嵌在其外周面上，外侧轮体时则内嵌在其内周面上)，同时将其一端连接在上述滚子保持件上的螺旋弹簧构成的，即在支持此螺旋弹簧的第1轮体(内侧轮体或外侧轮体)在螺旋弹簧压紧的方向(压迫方向)转动(正转)时，螺旋弹簧与第1轮体之间摩擦力增大，第1轮体与滚子保持件间结合力增强。反过来，当支持该螺旋弹簧的第1轮体(内侧轮体或外侧轮体)沿螺旋弹簧松弛方向转动(逆转)时，螺旋弹簧与第1轮体间摩擦力变小，使第1轮体与滚子保持件之间结合力减弱。

也可以采用从卷绕体向第1轮体方向伸出的斜棘爪来取代这种螺旋弹簧。即使用按照第1轮体的转动方向而使此斜棘爪的斜向与第1轮体的转动方向之间有不同的角度而使其摩擦力不同的结构。

为了使借助滚子保持件更柔和而确实地保持滚子，滚子保持件最好通过弹簧件把滚子推压保持在第1凸轮面与第2凸轮面之间的间隙狭窄的方向上，例如该弹簧件可以是与滚子保持件一体形成的臂状弹簧，根据情况也可以是位于滚子保持件与滚子之间的压缩螺旋弹簧。

图1是本发明第1实施例的自行车单向滚子离合器沿其轴线方向的局部剖视图。

图2A和2B分别是图1的X-X和Y-Y剖视图。

图3是滚子保持件正面图。

图4是滚子保持件的侧面图。

图5是自行车用滚子离合器第2实施例的局部放大剖视图。

图6是自行车用滚子离合器第3实施例的局部放大剖视图。

图7是以往的自行车用单向滚子离合器的局部剖视图。

下面，说明本发明的一个实施例。图1是本发明第1实施例的自行车用滚子离合器沿其轴线方向的局部剖视图，图2A和2B分别是图1的X-X和Y-Y剖视图。图1中，D表示构成自行车后轴的自由轮毂，该自由轮毂D是由两端固定在图中未示出的自行车架上的轮毂轴A，套筒S及通过一对滚珠轴承机构B而可自由转动地支承在上述轮毂轴体C等构成的。

1表示自行车用单向滚子离合器，自行车用单向滚子离合器1配设有从与毂筒C内周的一端螺纹连接的螺纹部沿轴向延伸的内侧轮体5及通过滚珠2、3可自由转动的装在该内侧轮体5的外侧上的外侧轮体7。

图中虽未示出，在外侧轮体7的外周上安装有与传递来自脚蹬的转动驱动力的链条相啮合的链轮。为此目的，要在外侧轮体7的外周上开设用于将链轮通过轴向移动来配合固定的轴向沟7b。

更详细地说，自行车用单向滚子离合器1是由内侧轮体5、可相对于此内侧轮体5作相对转动的外侧轮体7、安装在上述内侧轮体5与外侧轮体7之间所形成的环状空间中的滚子保持件(一般称之为鸟笼)8、在上述环状空间的周向分布成两列并由上述滚子保持件保持在许多位置上的多个滚子4a、4b以及在传递动力转动时使内侧轮体5与滚子保持件8之间的摩擦力大于不传递动力转动时内侧轮体5与滚子保持件8之间的摩擦力的作为摩擦力施加装置的螺旋弹簧9构成的。

此时，要使与各滚子对应的在上述内侧轮体5上形成的第1凸轮面5a与在上述外侧轮体7上形成的第2凸轮面7a之间的间隔沿圆周方向变窄、在本实施例中是将第2凸轮面7a做成从外侧轮体7的内周面径向向外的弯曲形状，更详细地说，是加工成部分为斜面的凹曲面。内侧轮体5的外周面则原封不动地用第1凸轮面5a。

如图3、4所示，滚子保持件8整体为筒体，其周面上设置开口部8a，它们沿周向横向并置2列、数量与所容纳的滚子4a、4b数相同。在各开口部8a的1个轴向侧壁上设置从该侧壁突出的V形臂状弹性部8b，在此弹性部8b与另一方的轴向侧壁之间保持着滚子4a、4b。从图中可以清楚地看出，在滚子保持件8边缘的外周上形成径向伸出的突起8C，突起8C插入上述第2凸轮面的凹部之中。

螺旋弹簧9卷装在内侧轮体5的外周表面上，从图1可以看出，其一端端部9a径向地向外弯折，再向轴向弯折。端部9a的前端插入滚子保持件8外侧边缘上所形成的切口8d中，借此而把滚子保持件8与螺旋弹簧9在转动方向上连成一体。

借助于上述的滚子保持件8与螺旋弹簧9的结构，当滚子保持件8与螺旋弹簧9在使螺旋弹簧9变紧的方向上相对转动时(传递动力的转动)、螺旋弹簧9与内侧轮体5之间的摩擦力增大，结果就产生了使滚子保持件8与内侧轮体5一起回转的力。与此相反，当滚子保持件8与螺旋弹簧9在使螺旋弹簧9放松的方向上相对转动时(不传递动力的转动，即自由转动)使螺旋弹簧9与内侧轮体5之间的摩擦力减少，结果就使得造成滚子保持件8与内侧轮体5一体地转动的力锐减。

进而，在本实施例中，为了增大接触面积，螺旋弹簧9的截面形状是采用长方形的，也可以根据情况而采用圆形或其它形状。

此处，如图2中所示，滚子4a、4b与外侧轮体7的第二凸轮面7a的倾斜部轻轻地接触的位置(滚子4a、4b与第1凸轮5a不完全接触的状态)与滚子4a、4b嵌入第1凸轮面5a和第2凸轮面7a之间的狭窄间隙的位置之间形成了一定距离(称之为锁紧量σ)，此锁紧量σ换算成中心角约为3～6°。

这样构成的自行车用单向滚子离合器1以如下方式动作：

自行车用单向滚子离合器1在内侧轮体5处于停止状态，如图2所示的通过链条与链轮把箭头方向的转动驱动力加在外侧轮体7上时，由于外侧轮体7的转动滚子4a、4b就向与滚子保持件8和外侧轮体7相对的第2凸轮面7a的倾斜部接触的方向(锁紧方向)移动，于是，滚子4a、4b就位于距离最后位置之前只剩一个锁紧量σ的位置上。在此状态下，当外侧轮体7再沿上述驱动方向转动时，则滚子4a、4b在外侧轮体7与内侧轮体5之间转动并随外侧轮体7移动。此滚子4a、4b与滚子保持件8通过弹性部8b而成为一体，同时，与外侧轮体7一起在内侧轮体5的外周面上移动，借助于螺旋弹簧9的作用使其与内侧轮体5之间的相对移动得到限制。即，滚子保持件8与螺旋弹簧9连结，同时，此滚子保持件8向使螺旋弹簧9变紧的方向移动，螺旋弹簧9与内侧轮体5之间的摩擦阻力变大，在内侧轮体5与滚子保持件8之间就不会发生相对移动。于是，滚子4a、4b立刻移动锁紧量σ的距离而进入第1凸轮面5a与第2凸轮面7a之间的狭窄间隙中，实现内侧轮体5与外侧轮体7a之间的锁紧，就能把外侧轮体7的驱动力确实地传递到内侧轮体5上。

另一方面，若假想脚蹬停止驱动，内侧轮体5转换为自由回转时(即，只有内侧轮体5靠惯性力在外侧轮体7的驱动方向上转动的场合)，此时滚子4a、4b向第1凸轮面5a与第2凸轮面5b的更宽间隙的方向移动而解除内侧轮体5与外侧轮体7之间的锁紧。进而在此状态下，由于在使螺旋弹簧9松弛的方向上，即使内侧轮体5在内侧轮体5与螺旋弹簧9间的摩擦力减小的方向转动，内侧轮体5与滚子保持件8也能成为相对内侧轮体5的自由状态，滚子4a、4b通过滚子保持件8的弹性部8b而被压入第1凸轮面5a与第2凸轮面5b的更窄的间隙中的现象就可避免，就能防止外侧轮体7与内侧轮体5连动回转的现象。

第2实施例

下面，对图5中所示的自行车用单向滚子离合器的第2实施例说明如下。由于与上述实施例基本原理相同，其详细说明从略。

自行车用滚子离合器1是由在其外周上形成第1凸轮面10a的内侧轮体10、其内周面上形成第2凸轮面12a的外侧轮体12、配置在第1凸轮面10a与第2凸轮面12a之间的滚子保持件13及借助滚子保持件13而周向配置的滚子4a、4b构成的。在本实施例中，第1凸轮面10a上设有倾斜部，它距中心的距离沿一圆周方向逐渐增大。而且，作为摩擦力施加装置的螺旋弹簧14，其端部与滚子保持件13连结，并被安装在外侧轮体12的内周面上。

这种结构的自行车用单向滚子离合器1以如下方式动作。

首先，把如图5所示箭头方向的回转驱动力加到外侧轮体12上，则在第1凸轮面10a与第2凸轮面12b的更窄间隙的方向上移至第1凸轮面10内，留下锁紧量σ部分的余量而到达既定的位置。

外侧轮体12进一步移动时，其一端14a插入固定在滚子保持件13的切口13a中的螺旋弹簧14与外侧轮体12间的摩擦力使得外侧轮体12与滚子保持件13借助外侧轮体12与滚子保持件13之间的摩擦力而成为一体，相对于内侧轮体10转动，把滚子4a、4b在第1凸轮面10a与第2凸轮面12b间更窄间隙的方向上再移动一个锁紧量σ的距离。

通过这样的移动使得内侧轮体10与外侧轮体12锁紧，就能把外侧轮体12的驱动力可靠的传递到内侧轮体10上。

外侧轮体12不受来自脚蹬的驱动时，如上一实施例所述地在螺旋弹簧14的作用下能防止外侧轮体12的连动回转。

第3实施例

现对图6所示的自行车用滚子离合器的第3实施例说明如下。由于基本原理与第1实施例相同，省略其详细的说明。在外侧轮体7的内周面上形成凸轮面7a。在内侧轮体5的外周与外侧轮体7之间安放保持在滚子保持件15中的滚子4a、4b。所保持的各滚子4a、4b借弹簧力向锁紧方向推压。

滚子保持件15上，在与内侧轮体5外周面相对的对接面上，形成其前端相对外侧轮体7的驱动方向而朝下倾斜的爪15a。爪15a由弹性件构成，其前端总是压在内侧轮体5的外周面上。

这样，爪15a在外侧轮体7的箭头方向作用着驱动力时就有在内侧轮体5的外周面上有效地激发出摩擦力的施加摩擦力的功能。当然，把此笼体15的爪15a设置与外侧轮体7相对地对接面上也可取得同样的效果。

Claims (8)

1.一种自行车用单向滚子离合器，它由第(1)轮体、与第(1)轮体同心地配置并能相对上述第(1)轮体作相对转动的第(2)轮体、安装在上述第(1)轮体与第(2)轮体之间形成的环状空间中的滚子保持件以及分布在上述环状空间的周向多个位置上由上述滚子保持件保持的多个滚子等构成，同时使与各滚子对应地在上述第(1)轮体上形成的第(1)凸轮面与在上述第(2)轮体上形成的第(2)凸轮面之间的间隔沿周向变窄，其特征在于：

它还设有在传递驱动力转动时上述第(1)轮体与上述滚子保持件之间的摩擦力比不传递动力转动时上述第(1)轮体与上述滚子保持件之间的摩擦力大的摩擦力施加装置(9)。

2.如权利要求1中所述的自行车用单向滚子离合器，其特征在于，上述摩擦力施加装置(9)是支持在上述第(1)轮体上，且其一端(9a)连接到上述滚子保持件(8)上的螺旋弹簧。

3.如权利要求1中所述的自行车用单向滚子离合器，其特征在于：上述摩擦力施加装置是从上述滚子保持件向上述第(1)轮体方向伸出的倾斜爪(15a)。

4.如权利要求1～3中任何一项所述的自行车用单向滚子离合器，其特征在于：上述第1轮体是内侧轮体(5；10)，上述第(2)轮体是包围着上述内侧轮体的外侧轮体(7；12)。

5.如权利要求1～3中任一项所述的自行车用单向滚子离合器，其特征在于，上述第2轮体是内侧轮体(5；10)，上述第(1)轮体为包围上述内侧轮体的外侧轮体(7；12)。

6.如权利要求1～3中任一项所述的自行车用单向滚子离合器，其特征在于，上述滚子保持件借助于弹性部件而对滚子(4a，4b)偏置保持。

7.如权利要求6中所述的自行车用单向滚子离合器，其特征在于，上述弹性部件是与上述滚子保持件一体形成的臂状弹簧(8b)。

8.如权利要求6中所述的自行车用单向滚子离合器，其特征在于，上述弹性部件是位于上述滚子保持件和上述滚子之间的压缩螺旋弹簧。

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