CN106335595A - 自行车内变速器及其制造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及自行车的内变速器及其制造工艺。主要由定星架、正星轮、反星轮、太阳轮、棘爪圈、外壳筒、动星架、主动筒、双齿圈、八齿圈、变档筒组成，设置慢、空、快档位。正星轮、反星轮均为轮轴一体化部件；定星架为固定件还用作为静止的太阳轮，架内6个正星轮啮合3个反星轮；太阳轮啮合反星轮还装有棘爪圈；动星架安装4个正星轮还装有棘爪圈；棘爪圈装有棘爪铣有离合齿；双齿圈动态咬合八齿圈反转变档、正转传动；变档筒套装双齿圈成一体化部件；主动筒套装八齿圈成一体化部件后安装普通链轮，动力由主动筒和八齿圈带动双齿圈，经变档筒传递到棘爪圈，若变档筒啮合太阳轮棘爪圈为慢档；若变档筒啮合动星架棘爪圈为快档；无啮合为空档。

Description

自行车内变速器及其制造工艺

技术领域

本发明涉及一种自行车的内变速器及其制造工艺。

背景技术

现在大部分自行车变速用的是外变速器，即多片不同大小的飞轮齿盘重叠成塔状，靠链条平移啮合飞轮齿盘来变速，体积大，油污多，不适宜密闭防尘制作。

发明内容

本发明的目的是提供一种小体积、密闭的机械变速器，便于自行车的变速，为区别于外变速器，本机械变速器称为内变速器。本发明的另一目的是提供一种自行车的内变速器制造工艺。

本发明的技术解决方案是所述的自行车内变速器。按照动力从行星轮架输入齿圈输出可以加速以及动力从太阳轮输入齿圈输出可以减速、还有棘齿与棘爪离合可以断开或连通动力源并且棘爪可以单向施力的传统原理，本发明设计了自行车的内变速器及其制造工艺，该变速器由减速部分、加速部分、主动部分、倒链变档系统密闭构成，包括由大碗组、小碗组、车轴、定星架、正星轮、反星轮、太阳轮、棘爪圈、棘爪、外壳筒、动星架、主动筒、双齿圈、八齿圈、变档筒、档位簧、定档圈、定位圈组成，设置有慢、空、快3个档位；车轴为该变速器中心受力构件，其两端铣有外丝，供定位紧固用途；碗组同传统形式，直径有大有小；正星轮、反星轮轮体内已装入轴承，轮面铣有外齿，为轮轴一体化部件；定星架为板桶状一体化部件，左端固定在车轴上，右端用作为静止的太阳轮，中部安装6个正星轮和3个反星轮，右端头与定档圈连接；定档圈装有棘爪；太阳轮与大碗组动接在车轴上转动，右端装有棘爪圈；动星架为板桶状一体化部件，左端安装4个正星轮，右端中部装有棘爪圈；棘爪圈圈外装有弹簧棘爪和2个小碗组及丝档，圈内铣有8条平行于轴向的楔头离合齿；外壳筒与普通自行车花鼓形同；双齿圈与八齿圈内外径相同，双齿圈右端铣有2个齿，八齿圈左端铣有8个齿，两个圈齿动态咬合；变档筒套装双齿圈组成一体化部件能在主动筒上滑动和转动，变档筒外铣有8条平行于轴向的楔头离合齿；主动筒圈套八齿装组成一体化部件与大碗组动接在车轴上转动，右端伸出变速器右外端供安装普通链轮；定位圈使主动筒稳定转动；外链轮动力传递由主动筒和八齿圈带动双齿圈，经变档筒离合齿传递到棘爪圈，若变档筒啮合太阳轮的棘爪圈，则太阳轮啮合反星轮，反星轮啮合正星轮，正星轮啮合外壳筒内齿，呈现慢档变速；若变档筒啮合动星架的棘爪圈，则动星架带动正星轮绕定星架端筒 （作固定太阳轮用）运动，同时啮合外壳筒内齿，呈现快档变速；若变档筒未啮合棘爪圈，则为空档；即动力由主动筒输入变档筒经太阳轮通过固定行星架上的星轮从齿圈输出，或者动力由主动筒输入变档筒带动动星架上的星轮绕 “固定太阳轮”旋转再从齿圈输出的两种方式实现传递。

本发明重要的是定星架动星架的设计、倒链变档系统设计、棘爪棘坑弹簧设计3项：

1、 作为优选：所述的定星架动星架的设计，定星架作用有4个，一是固定行星架；二是改变转向，三是用作固定太阳轮，四是固定定档圈，定星架呈板桶状，采用圆板、双中桶、端桶组成一体化部件，圆板段中孔固定在车轴上，圆板段圆周与大碗组动接外壳筒，双中桶的外桶开有6个方孔槽供6个正星轮放置，双中桶的内桶开有3个方孔槽供3个反星轮放置，使2个正星轮啮合1个反星轮，端桶段铣有外齿用作“固定太阳轮”轮齿，端桶头部用于螺栓固定定档圈；动星架为板桶一体化部件，左端桶开有4个方孔槽供4个正星轮放置，中部板体用于安装棘爪圈，右端与大碗组动接外壳筒。

2、 作为优选：所述的倒链变档系统设计，设外部链轮正时针转动时为输入前行动力，反时针转动时则称为倒链，设计倒链转动180度，则双齿圈与八齿圈分4次啮合不同的深度，使得变档筒作出4次微小水平位移，来实现离合齿的或离或合，即3档变换传递动力；该系统由定档圈、变档筒、双齿圈、八齿圈、档位簧组成；变档筒左端套装双齿圈后组成一体化部件，再套装在主动筒左端可滑动同时转动，双齿圈与八齿圈直径相同，双齿圈圈端的2个直角坡齿与八齿圈圈端的8个直角坡齿为分别啮合，直角坡齿为直角三角形状，斜坡面小于45度，当两个圈的直角齿面相互作用时为动力传递，两圈同速转动，定档圈棘爪仅制动反转的变档筒；倒链时，定档圈棘爪制动反向的变档筒，使两个圈的坡齿面相互滑动作用，变档筒产生轴向位移，此时定档圈棘爪因制动而在的变档筒的离合齿面侧滑，但不会改变制动状态，在档位簧弹力的作用下双齿圈齿端会在八齿圈的8个齿坡面移动，在变坡点后发出声音；倒链产生的位移使变档筒楔头离合齿较容易插入和退出棘爪圈内的楔头离合齿。即该系统是利用了同轴逆向转动时两圈啮合的不同深度以取得不同位移量的原理来变档的。继续倒链动作，则会重复变档过程。

3、 作为优选：所述的棘爪棘坑弹簧设计，棘爪设计在其头部底槽1/3处铣有三角形挂孔；棘坑设计有棘坑头孔和棘坑尾孔，两孔大小仅供弹簧钢丝滑动出入；弹簧钢丝呈“L” 形状,有勾头和弧尾，弹簧钢丝弧尾从棘爪底槽头部穿过三角形挂孔后插入棘坑尾孔，勾头插入棘坑头孔，使棘爪在动力传递中起伏动作稳定不易脱落；棘爪被顶起为常态。

4、作为优选：所述的内变速器的组装工艺，其特征在于，包括以下工序：

1.1 组装减速部分：

1.11先在定星架内桶方孔槽装入3个反星轮，再将定星架从车轴左端套入，栓销定位；

1.12太阳轮右端装入棘爪圈、2个弹簧棘爪、2个小碗组及丝档；

1.13 从车轴右端，套入碗组、太阳轮、碗组，使太阳轮啮合反星轮；

1.14在定星架外桶方孔槽装入6个正星轮，使2个正星轮啮合1个反星轮；

1.15 定档圈装入2个弹簧棘爪，在定星架右端头连接定档圈，栓销固定；

1.16从车轴右端，套入碗组、套入外壳筒，使其内齿啮合6个正星轮、套入碗组；

2.1组装加速部分：

2.11在动星架上装入棘爪圈、2个弹簧棘爪、2个小碗组及丝档；

2.12将动星架方孔槽装入4个正星轮，从车轴右端套入，使正星轮啮合外壳筒内齿同时啮合定星架右端外齿；

3.1组装倒链变档系统：

3.11主动筒左端套入八齿圈组成一体化部件；

3.12变档筒左端套入双齿圈组成一体化部件；

3.13主动筒左端套入变档筒，套入档位簧，栓销定位，使双齿圈与八齿圈啮合；

3.14从车轴右端套入主动筒、大碗组、定位圈，栓销定位；

内变速器整体组装完成。

附图说明

⑴ 图1是本发明自行车内变速器的整体剖面图

⑵ 图2是本发明自行车内变速器的半剖索引图

⑶ 图3是本发明自行车内变速器的减速部分剖面图

⑷ 图4是本发明自行车内变速器的加速部分剖面图

⑸ 图5是本发明自行车内变速器的倒链变档系统剖面图

⑹ 图6是本发明自行车内变速器的主动部分剖面图

⑺ 图7是本发明自行车内变速器的变档齿圈展开示意图

⑻ 图8是本发明自行车内变速器的楔头离合齿圈展开示意图

⑼ 图9是本发明自行车内变速器的棘坑和棘爪及弹簧钢丝关系图

主要组件符号说明：

具体实施方式

本发明将结合附图作进一步详述：

请参阅图1所示： 为内变速器的整体剖面图，分为减速部分、加速部分、主动部分、倒链变档系统四大部分。设三档变速。

请参阅图2所示： 为内变速器的半剖索引图，包括由大碗组01\02\03\04\05\06、车轴1、定星架2、太阳轮3、变档筒4、棘爪5、定档圈6、外壳筒7、动星架8、主动筒9、定位圈10、正星轮21\81、反星轮22、棘爪圈55等组成。剖面图A-A 为减速部分的关系剖面图。

请参阅图3所示： 为内变速器的减速部分剖面图，由定星架2、正星轮21、反星轮22、方孔槽23\24、太阳轮3、棘爪5、棘爪圈55、外壳筒7组成。方孔槽23装有6个正星轮21，啮合外壳筒7内齿，方孔槽24装有3个反星轮22，使2个正星轮21啮合1个反星轮22，太阳轮3左端啮合反星轮22后依大碗组01\02动接车轴1旋转，太阳轮3右端铣有棘齿30，棘齿30套装有棘爪圈55和棘爪5及小碗组07。剖面图B-B 为正星轮21示意，剖面图C-C外圈为定星架2及其轮齿，中圈为太阳轮3及其棘齿30，内圈为棘爪5和棘爪圈55及8条平行于轴向的楔头离合齿。

请参阅图4所示： 为内变速器的加速部分剖面图，由动星架8、正星轮81、棘爪5、棘爪圈55组成。动星架8为板桶状一体化部件，左端方孔槽82安装4个正星轮81，正星轮81啮合外壳筒7，中部板圈内铣有棘齿80，棘齿80套装有棘爪圈55和棘爪5及小碗组08，右端依大碗组05动接外壳筒7。剖面图D-D为动星架8与正星轮81的示意。

请参阅图5所示： 为内变速器的倒链变档系统剖面图，该系统由定档圈6、变档筒4、双齿圈41、档位簧42、八齿圈91组成。定档圈6内圈装有棘爪5，变档筒4内套装双齿圈41后组成一体化部件，变档筒4外周铣有8条平行于轴向的楔头离合齿。双齿圈41与八齿圈91内外径相同，档位簧42左端固定在主动筒9左端头，右端顶住双齿圈41，双齿圈41啮合八齿圈91；剖面图E-E外圈为棘爪5和棘爪圈55，内圈为变档筒4和双齿圈41。

请参阅图6所示： 为内变速器的主动部分剖面图，由主动筒9、八齿圈91 、定位圈10组成。剖面图F-F上的A\B\C\D\A’\B’\C’\D’为八齿圈91圈周上的8个直角坡齿，八齿圈91套装在主动筒9上成一体化部件，八齿圈91分列说明是为了加工简单；主动筒9右端供安装普通链轮00，定位圈10和碗组05\06使主动筒9稳定运行。

请参阅图7所示： 为内变速器的变档齿圈展开示意图，该部分由八齿圈91、变档筒4、双齿圈41、档位簧42组成。剖面图F-F上的A\B\C\D\A’\B’\C’\D’为八齿圈91圈周上铣出的8个直角坡齿，相邻齿间为坡，齿点为直角。图中上部虚线部分为八齿圈91和双齿圈41的圈周开图。八齿圈91正向转动时，两圈同速转动，八齿圈91反向转动时，两圈同速反向转动，变档筒4也反向转动，此时，定档圈6上棘爪5则会使变档筒4和双齿圈41停止反转，八齿圈91随主动筒9继续反转，两圈的坡齿啮合处开始滑动上坡，继而分离，因八齿圈91是固定在主动筒9上的不能平移，只能是双齿圈41向左平移，挤压档位簧42，两圈齿滑动过坡顶后，在档位簧42挤压下，双齿圈41弹回直角坡底，若八齿圈91反向转动180度，则会完成3个档位更替，继续反转则重复前辙。

请参阅图8所示： 为楔头离合齿圈展开示意图，由变档筒4和棘爪圈55组成，虚线A\B\和A’\B’部分为齿圈的圆周圈展开示意。楔头离合齿为两头尖圆、中间宽状。图为3档离合状态。

请参阅图9所示：为棘坑和棘爪及弹簧钢丝关系图，棘爪圈55上有3个部件，棘爪5、棘坑500、弹簧钢丝51，它们的形状与传统形同，但另有增加设。设计在棘爪圈5外缘上铣有棘坑500、棘坑头孔501和棘坑尾孔502，孔口大小仅供弹簧钢丝51滑动出入；剖面图G-G中棘爪5横截面形同“囚”字，即其头部底槽1/3处铣有三角形挂孔50，弹簧钢丝51设计呈“L” 形状,有勾头和弧尾，弧尾从棘爪6底槽头部穿过挂孔50沿棘爪6底槽插入棘坑尾孔502，勾头侧顺势插入棘坑头孔501，弹簧钢丝51使棘爪5在起伏动作中不易脱落，棘爪5头部被弹簧钢丝51顶起状为常态。

请参阅所有附图，该内变速器的制造工艺，包括以下工序：

1.1 组装减速部分：

1.11在定星架2方孔槽23装入3个反星轮22，再将定星架2从车轴1左端套入，栓销定位

1.12太阳轮3右端装入棘爪圈55、2个弹簧棘爪5、2个小碗组07及丝档；

1.13 车轴1右端，套入碗组01、太阳轮3、碗组02，使太阳轮3啮合反星轮22；

1.14定星架2外桶方孔槽24上装入6个正星轮21，使2个正星轮21啮合1个反星轮22；

1.15 定档圈6装入2个弹簧棘爪5，在定星架2右端头连接定档圈6，栓销固定；

1.16车轴1右端，套入碗组03、套入外壳筒7，使其内齿啮合6个正星轮21、套入碗组04；

2.1组装加速部分：

2.11在动星架8上装入棘爪圈55、2个弹簧棘爪5、2个小碗组08及丝档；

2.12先将将动星架8的方孔槽82放入4个正星轮21，再从车轴1右端套入，使正星轮21啮合外壳筒7内齿同时啮合定星架2右端外齿；

3.1组装倒链变档系统：

3.11主动筒9左端套入八齿圈91组成一体化部件；

3.12变档筒4左端套入双齿圈41组成一体化部件；

3.13主动筒9左端套入变档筒4，套入档位簧42，栓销定位，使双齿圈41与八齿圈91啮合；

3.14从车轴1右端套入大碗组05、主动筒9、大碗组06、定位圈10，栓销定位；

注：本变速器中，变档筒在轴向移动与棘爪圈穿插啮合时，定档圈的棘爪设计比其他棘爪要宽许多，设计棘爪不与楔头相遇，故不会有侧面碰撞。图中所画齿形均为非标准形态，仅为示意。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明权利要求的涵盖范围。

Claims (5)

1.一种自行车的内变速器，按照动力从行星轮架输入齿圈输出可以加速以及动力从太阳轮输入齿圈输出可以减速、还有棘齿与棘爪离合可以断开或连通动力源并且棘爪可以单向施力的传统原理，本发明设计了自行车的内变速器及其制造工艺；该变速器由减速部分、加速部分、主动部分、倒链变档系统密闭构成，包括由大碗组、小碗组、车轴、定星架、正星轮、反星轮、太阳轮、棘爪圈、棘爪、外壳筒、动星架、主动筒、双齿圈、八齿圈、变档筒、档位簧、定档圈、定位圈组成，设置有慢、空、快3个档位；车轴为该变速器中心受力构件，其两端铣有外丝，供定位紧固用途；碗组同传统形式，直径有大有小；正星轮、反星轮轮体内已装入轴承，轮面铣有外齿，为轮轴一体化部件；定星架为板桶状一体化部件，左端固定在车轴上，右端用作为静止的太阳轮，中部安装6个正星轮和3个反星轮，右端头与定档圈连接；定档圈装有棘爪；太阳轮与大碗组动接在车轴上转动，右端装有棘爪圈；动星架为板桶状一体化部件，左端安装4个正星轮，右端中部装有棘爪圈；棘爪圈圈外装有弹簧棘爪和2个小碗组及丝档，圈内铣有8条平行于轴向的楔头离合齿；外壳筒与普通自行车花鼓形同；双齿圈与八齿圈内外径相同，双齿圈右端铣有2个齿，八齿圈左端铣有8个齿，两个圈齿动态咬合；变档筒套装双齿圈组成一体化部件能在主动筒上滑动和转动，变档筒外铣有8条平行于轴向的楔头离合齿；主动筒圈套八齿装组成一体化部件与大碗组动接在车轴上转动，右端伸出变速器右外端供安装普通链轮；定位圈使主动筒稳定转动；外链轮动力传递由主动筒和八齿圈带动双齿圈，经变档筒离合齿传递到棘爪圈，若变档筒啮合太阳轮的棘爪圈，则太阳轮啮合反星轮，反星轮啮合正星轮，正星轮啮合外壳筒内齿，呈现慢档变速；若变档筒啮合动星架的棘爪圈，则动星架带动正星轮绕定星架端筒 （作固定太阳轮用）运动，同时啮合外壳筒内齿，呈现快档变速；若变档筒未啮合棘爪圈，则为空档；即动力由主动筒输入变档筒经太阳轮通过固定行星架上的星轮从齿圈输出，或者动力由主动筒输入变档筒带动动星架上的星轮绕 “固定太阳轮”旋转再从齿圈输出的两种方式实现传递。

2.根据权利要求1所述的定星架动星架，其特征在于：

定星架动星架的设计，定星架作用有4个，一是固定行星架；二是改变转向，三是用作固定太阳轮，四是固定定档圈；定星架呈板桶状，采用圆板、双中桶、端桶组成一体化部件，圆板段中孔固定在车轴上，圆板段圆周与大碗组动接外壳筒，双中桶的外桶开有6个方孔槽供6个正星轮放置，双中桶的内桶开有3个方孔槽供3个反星轮放置，使2个正星轮啮合1个反星轮，端桶段铣有外齿用作“固定太阳轮”轮齿，端桶头部用于螺栓固定定档圈；动星架为板桶一体化部件，左端桶开有4个方孔槽供4个正星轮放置，中部板体用于安装棘爪圈，右端与大碗组动接外壳筒。

3.根据权利要求1所述的倒链变档系统，其特征在于：

倒链变档系统设计，设外部链轮正时针转动时为输入前行动力，反时针转动时则称为倒链，设计倒链转动180度，则双齿圈与八齿圈分4次啮合不同的深度，使得变档筒作出4次微小水平位移，来实现离合齿的或离或合，即3档变换传递动力；该系统由定档圈、变档筒、双齿圈、八齿圈、档位簧组成；变档筒左端套装双齿圈后组成一体化部件，再套装在主动筒左端可滑动同时转动，双齿圈与八齿圈直径相同，双齿圈圈端的2个直角坡齿与八齿圈圈端的8个直角坡齿为分别啮合，直角坡齿为直角三角形状，斜坡面小于45度，当两个圈的直角齿面相互作用时为动力传递，两圈同速转动，定档圈棘爪仅制动反转的变档筒；倒链时，定档圈棘爪制动反向的变档筒，使两个圈的坡齿面相互滑动作用，变档筒产生轴向位移，此时定档圈棘爪因制动而在的变档筒的离合齿面侧滑，但不会改变制动状态，在档位簧弹力的作用下双齿圈齿端会在八齿圈的8个齿坡面移动，在变坡点后发出声音；倒链产生的位移使变档筒楔头离合齿较容易插入和退出棘爪圈内的楔头离合齿；即该系统是利用了同轴逆向转动时两圈啮合的不同深度以取得不同位移量的原理来变档的；继续倒链动作，则会重复变档过程。

4.根据权利要求1所述的棘爪棘坑弹簧设计，其特征在于：

棘爪设计在其头部底槽1/3处铣有三角形挂孔，棘坑设计有棘坑头孔和棘坑尾孔，两孔大小仅供弹簧钢丝滑动出入；弹簧钢丝呈“L” 形状,有勾头和弧尾，弹簧钢丝弧尾从棘爪底槽头部穿过三角形挂孔后插入棘坑尾孔，勾头插入棘坑头孔，使棘爪在动力传递中起伏动作稳定不易脱落，棘爪被顶起为常态。

5.根据权利要求1所述内变速器的组装工艺，其特征在于，包括以下工序：

1.1 组装减速部分：

1.11先在定星架内桶方孔槽装入3个反星轮，再将定星架从车轴左端套入，栓销定位；

1.12太阳轮右端装入棘爪圈、2个弹簧棘爪、2个小碗组及丝档；

1.13 从车轴右端，套入碗组、太阳轮、碗组，使太阳轮啮合反星轮；

1.14在定星架外桶方孔槽装入6个正星轮，使2个正星轮啮合1个反星轮；

1.15 定档圈装入2个弹簧棘爪，在定星架右端头连接定档圈，栓销固定；

1.16从车轴右端，套入碗组、套入外壳筒，使其内齿啮合6个正星轮、套入碗组；

2.1组装加速部分：

2.11在动星架上装入棘爪圈、2个弹簧棘爪、2个小碗组及丝档；

2.12将动星架方孔槽装入4个正星轮，再从车轴右端套入，使正星轮啮合外壳筒内齿同时啮合定星架右端外齿；

3.1组装倒链变档系统：

3.11主动筒左端套入八齿圈组成一体化部件；

3.12变档筒左端套入双齿圈组成一体化部件；

3.13主动筒左端套入变档筒，套入档位簧，栓销定位，使双齿圈与八齿圈啮合；

3.14从车轴右端套入主动筒、大碗组、定位圈，栓销定位；

内变速器整体组装完成。