CN1065598C - 一种自行车轮毂 - Google Patents

Abstract

一种自行车后轮轮毂，在装有后轮用链轮组的外圈与同固定有辐条的轮毂体一体旋转的内圈之间，具有作为单向旋转传动机构的两组离合器辊，沿轴向并排配置。由此，可使外圈与内圈之间的机构比以往的由离合器爪与离合器齿组成的单向旋转传动机构简化。

Description

一种自行车轮毂

本发明涉及一种自行车轮毂。更具体而言，是涉及一种具有可一体转动地设于轮毂体之一端侧的内圈、可相对转动地支承于上述内圈并且可连接链齿轮的外圈，以及经由滚珠可转动地支承上述轮毂体和上述内圈的轮毂轴的自行车轮毂。

上述的自行车轮毂，以往，例如日本专利公报实公平1-13605号中所示，利用链齿轮可将驱动外圈之转动力传递至轮毂体，而且用于使轮毂体可相对外圈在前进旋转方向上自由旋转的构造，采用了可起伏摇动地安装在内圈上的爪以及可与该爪扣卸而形成于外圈上的锯齿状齿，藉此在外圈与内圈之间构成单向旋转传动机构。

因此，以往，由于在内圈须形成可起伏安装爪所用的爪保持部，并且在外圈须形成锯齿状齿，因此，使构造变得复杂，而在制作方面也较不利。

US5，129，711公开了一种自行车轮毂，其中在外圈的内表面和内圈的外表面之间配置有多个细长的离合器辊，该外圈适于连接至一链轮上，而该内圈固定至轮毂体上。离合器辊的轴线平行于轮毂的转动轴线。各辊放置在一通道内，该通道平行于辊轴线，并且通道的宽度大于放置在其中的辊的直径，使辊能够在通道内在垂直于其轴线的方向上移动。外圈的内表面与内圈的外表面之间的距离，在横截各通道的宽度上，从一较宽侧向一较窄侧逐渐减小。椭圆形截面的弹性杆件放置在通道的较宽侧上，平行于相应的各辊。当外圈按一方向被驱动时，各辊向着各自的通道的较宽侧移动并接触其各自的弹性杆件，使内圈和外圈能彼此相对转动，从而使外圈有效地空转。当外圈按相反方向被驱动时，各离合器辊由各自的弹性杆件驱动到其通道的较窄侧，在该外离合器辊牢固接触内圈及外圈二者，由此将内、外圈可转动地连接起来。

本发明的目的在于提供一种可克服由于辊的非直线性造成的传动不良及减小轮毂长度的、构造或制作简单，而且传动性能优异的自行车轮毂。

为了达到上述目的，根据本发明提供一种自行车轮毂，包括：

一轮毂体；

一连接至所述轮毂体以便与其一起转动的内圈；

一绕所述内圈设置、用以相对所述内圈转动的外圈；

其中所述外圈适于连接至一链齿轮以便与其一起转动；

多个配置在所述内圈的外周面与所述外圈的内周面之间第一离合器辊；

其中，所述内圈的所述外周面及所述外圈的所述内周面具有一定形状，使得：

(i)当所述多个离合器辊处于一第一位置时，所述内圈和所述外圈一起转动，

(ii)当所述多个离合器辊处于一第二位置时，所述内圈与所述外圈可彼此相对转动；

其特征在于：

在所述内圈的所述外周面与所述外圈的所述内周面之间配置有多个第二离合器辊，所述多个第一离合器辊与所述多个第二离合器辊沿着所述轮毂体的转动轴线串连配置并且位于所述多个第二离合器辊的轴向内侧；

所述内圈的所述外周面及所述外圈的所述内周面具有一定形状，使得：

(i)当所述多个第一离合器辊及所述多个第二离合器辊处于一第一位置时，所述内圈和所述外圈一起转动，

(ii)当所述多个第一离合器辊及所述多个第二离合器辊处于一第二位置时，所述内圈和所述外圈可彼此相对转动；

此外，所述轮毂体还包含一向着所述轮毂体的一端开口的组装凹入部，其中，所述内圈的一端、所述外圈的一端以及所述多个第一离合器辊的一端配置在所述组装凹入部内。

由于本发明采用了多个第一离合器辊，与多个第二离合器辊在自行车轮毂的转动轴线方向上串联配置，而不是采用单组的长离合器辊，可避免当采用长辊时发生的滑移缺陷，因此可改进传动性能。这种由于制造误差引起的滑移会导致离合器辊在离合器空间内呈现出相对于轮毂转动轴线的倾斜姿态。

另一方面，串联配置的每组辊的总长度可以相等或接近相等于单组长辊的长度，这样可减小每单位长度上的传动载荷，因此即使传递大扭矩也可避免产生压痕。

由于本发明设置了组装凹入部，使多个串联配置的离合器辊的总长度得以减小，同时还可加宽轮毂法兰的间距及缩短轮毂的整个长度，以增加强度。当外圈只靠多个离合器辊而支承在内圈上时，由于不需提供用以分离支承辊的附加空间而可进一步节省空间。

又，在本发明之一实施例中，系一面将轮毂体之轮毂法兰间隔变成较宽以使轮缘之连接在强度上有利，且一面将整体轮毂之长度变成较短以便即使车体横宽狭窄也可装设，而确保在轮毂体转动轴线方向上并排多个离合器辊所用之全长度。亦即，欲将离合器辊之全长整体配设在轮毂体之横外侧时，为了同时确保轮毂法兰间隔所用之轮毂体长度与离合器辊之全长，不得不增长轮毂全长。在本发明之一实施例中，为了解决此问题，亦即，为了将轮毂全长设定在一定值以下，同时确保轮毂法兰间隔与离合器辊之全长，采用如下之构造。亦即，在轮毂体之一端侧形成组装凹入部，通过在该组装凹入部收容外圈、内圈及一方之一组离合器辊之一端侧，使沿轮毂体转动轴线方向并排的多个离合器辊的轮毂体侧部分在轮毂体半径方向上重叠地位于轮毂体之外圈侧部分之内侧，而将离合器辊可收容在外圈与内圈之间。

又，在采用内圈不是经由离合器辊而是经由滚珠来支承外圈之构造时，则在离合器辊之两端侧或离合器辊之间需要有配设滚珠所用之空间。有必要避免该空间来配设离合器辊。但在本发明之一实施例中，由于采用内圈经由离合器辊来支承外圈的构造，因此不需要滚珠配设用空间，而使离合器辊也可位于该空间内，可更增加离合器辊之全长，可实现更高扭矩之传动。

在本发明之一实施例中，由于采用个别制作轮毂体与内圈，然后经机械加工和装配它们而完成整体轮毂的制作方法，故操作上容易并且加工方面容易进行，因此可提高精加工加工精度，在制作精度上或传动方面或构造上可得到优异之轮毂。

在本发明之其他实施例中，由于采用了只用固定螺丝部来螺接轮毂体与内圈使之一体转动，并且是不能脱落的连接的构造，因此，可简化轮毂体与内圈之构造，使组装成为容易。

从下面参照附图对本发明的实施例的详细说明中，就可对本发明的进一步的其它目的、特征及效果有更清楚的了解，在附图中：

图1是表示沿本发明的自行车后轮轮毂的实施例的轴线方向的剖视图；

图2是表示图1之实施例之单向旋转传动机构的横剖视图；

图3是表示图1之内圈的局部正剖视图；

图4是表示辊用隔圈之一例子的剖视图；

图5是表示图4的辊用隔圈整体的正视图；

图6是表示图4之辊用隔圈之弹簧部的剖视图；

图7是表示依其他实施例的轮毂的局部剖视图；

图8是表示依另一实施例的轮毂的局部剖视图；

图9是表示单向旋转传动机构之另一实施例的剖视图。

如图1所示，在具有左右一对轮毂法兰1a，la之轮毂体1之一端侧同轴地可一体转动地设有内圈2。与内圈2一侧相反的一侧上的轮毂体1之端部经由滚珠座3、滚珠4，及滚珠推压部5而由筒轴制之轮毂轴6转动自如地支承，而内圈2的与轮毂体侧相反的一侧的端部，通过螺接在内圈2的安装螺纹部2e(如图3所示)上的滚珠座7、滚珠8及滚珠推压部9而由轮毂轴6转动自如地支承。在上述内圈2之径向外侧同轴地可相对转动地安装有外圈10，而且借助位于两者间的由离合器辊11、12等所构成的单向旋转传动机构A可将该外圈10与上述内圈2成为连动之状态。如上所述，构成自行车后轮用轮毂。

亦即，在轮毂轴6之两端侧安装有构成兼用作上述滚珠推压部5或9的锁紧螺母的连接构件13，借助装设于轮毂轴6之快释装置QR的锁紧力而锁紧在自行车车体之后叉端，与此同时，构成轮毂轴6连接在自行车车体成为不能转动之状态。亦即，借助快释装置与左右一对之连接构件13，13将轮毂轴6连接于自行车车体上，可将轮毂体1及外圈10安装于自行车车体成为可转动之状态。

在形成于外圈10之外周侧的花键部10b上外嵌有链齿轮(未予图示)，靠链齿轮与外圈10的花键啮合而连接成一体转动之状态。当将连接于外圈10之链齿轮按图2所示之转动方向F转动驱动时，则与链齿轮一起按转动方向F转动的外圈10之转动力藉上述单向旋转传动机构A之作用传递至轮毂体1，轮毂体1使经由幅条(未予图示)连接于轮毂法兰1a之车轮(未予图示)按前进转动方向转动。在行走时将链齿轮按与上述转动方向F相反的方向转动操作，或在停止操作时，外圈10系与链齿轮一起按相反方向转动，或停止，但是借助上述单向旋转传动机构A之作用，轮毂体1相对外圈10经常可按转动方向F相对转动。亦即，车轮是借助车轮本体之惯性，或自行车车体之惯性而按前进转动方向进行转动。

上述单向旋转传动机构A如图1及图2所示，是由上述外圈10，上述内圈2，在该内圈2与上述外圈10之间的环状空间内的轮毂体侧部分上并排设置在外圈10及内圈2的圆周方向上的多个离合器辊11……，以及在上述环状空间内的上述滚珠座7的位置之一侧，与上述离合器辊11……沿轴线方向并列，而并排设置在外圈2及内圈10之圆周方向上的多个离合器辊12……所构成。

内圈2可与轮毂体1分别地制作，用与轮毂体1不同零件的如图3所示的筒状构件来形成。设于该内圈2一端侧之外周部的花键部2b啮合在轮毂体1之花键部1b上，如此，可相对转动地外嵌于轮毂轴6上并且穿过内圈2和轮毂体1之轮毂部1c的筒螺丝14一端侧之螺纹部14a螺装于轮毂体1之轮毂部1c上，而位于该筒螺丝14之螺纹部14a相反侧之端头上的止挡部14b抵接于内圈2之图示的倾斜端面2c而发挥止动件之作用，由此筒螺丝14使内圈2不会从轮毂体1的花键部1b脱落，实现了防止内圈2从轮毂体1脱落之作用。如此，如图3之虚线所示，离合器辊11与12，及包围各辊之隔圈15，是藉邻接于从内圈2沿径向向外所形成之壁面2f，及沿花键部2b所形成之壁面2g进行外嵌的隔离环21来限制沿轴线方向向内侧之移动。另外，将滚珠座7向内侧螺装于内圈2时，壁面7b以推入上述离合器辊11与12，及包围各辊之隔圈15之形态来限制这些构件之沿轴线方向向外方之移动。

参照沿轮毂轴之轴线观看离合器辊部分之剖面的图2，有多个离合器辊11……及12……。在外圈10内周面，沿着外圈10圆周方向等间隔地形成的多个凹部10a……的每一凹部中，将离合器辊11……及12的各一个和如图5所示的辊用隔圈15一起介装于外圈10与内圈2之间的环状空间内。外圈10之多个内周凹部面10a……，分别沿轮毂体1之转动轴线X之方向形成长带状，而在该带状内周凹部面10a的接近轮毂体1之部分对应有离合器辊11，而在远离轮毂体之一边对应有其他之离合器辊12。换言之，与各多个离合器辊11……及12……之数量相等的辊对，一对一对地作用于同一之内周凹部面10a内，并且沿轮毂体1之转动轴线X之方向串接地介装在外圈10与内圈2之间。多个的各该内周凹部面10a……与内圈2之圆筒外周面形状上的外周面2a的间隔，愈向外圈1之驱动转动方向后方侧就愈小，形成了离合器用凸轮面。因此，当离合器辊11及12移向内周凹部面10a与外周面2a之间的狭窄侧时，则啮合于该内周凹部10a与外周面2a之间而成为进入传动的状态，藉由啮合之楔作用，使外圈10与内圈2一体转动。当离合器辊11及12从该状态移动至内周凹部面10a与外周面2a之间较宽之一侧时，则解除与内周凹部面10a及外周面2a之间的啮合而成为断开传动状态，使外圈10与内圈2可进行相对转动。

亦即，当将链齿轮按转动方向F转动驱动时，外圈10与链齿轮一起按转动方向F转动，在轮毂体1上作用有由于车轮之接地或由于依据本身之质量的惯性所产生的转动阻力，外圈10相对内圈2进行按转动方向F的转动。如此，因该外圈10与内圈2之相对转动使离合器辊11及12向外圈10之内面凹部面10a与内圈2之外周面2a之间的狭窄侧移动而成为上述的进入传动状态。藉此，单向旋转传动机构A成为进入传动状态。将外圈10之转动方向F之转动力传递至轮毂体而使车轮之前进转动成为可能之状态。此时，一方面离合器辊11与12是作用于相同之内周凹部面10a者，而且因沿轮毂体1的转动轴线X之方向是并排的分别零件之离合器辊，因此不容易发生传动不良。亦即，若并排于轮毂体转动轴线方向之离合器辊11与12是由一支长离合器辊所构成时，则起因于内周凹部面10a之制作误差等，离合器辊以一端侧与另一端侧有成为向外圈10或内圈2之周向偏位之倾斜姿势的趋势。但是，如上所述，即使有内周凹部面10a之制作误差时，在依本发明之轮毂上，由于离合器辊11与12为分别的零件，而仅沿外圈10或内圈2之周向稍偏位，不会成为倾斜姿势，或者即使成为倾姿势也不会象一支辊时大幅度地倾斜，因而不容易产生滑动之传动不良。

将链齿轮按与转动方向F相反之方向转动操作，或停止操作时，则内圈2因车轮之惯性转动而相对外圈10进行按转动方向F的转动。如此，因该内圈2与外圈10之相对转动使离合器辊11及12移动至外圈10之内周凹部面10a与内圈2之外周面2a之间的较宽侧而成为上述的断开传动状态。藉此，单向旋转传动机构A成为断开传动状态，而内圈2相对外圈10进行按转动方向F的转动，故可进行车轮之惯性转动。

借助将与上述滚珠座7的外圈10的内周面部分10c相对向的外周面部分7a之直径，设定成小于外圈10之上述内周面部分10c之直径，构成使滚珠座7不会直接作用于外圈10，而且即使上述单向旋转传动机构A处于进入传动状态与断开传动状态之任何一种状态时，上述内圈2实质上构成仅经由离合器辊11与12即可挡住支承外圈10，亦即，可考虑将离合器辊11及12兼用为介设在外圈10与内圈2之间的支承构件而将外圈10可转动地安装于内圈2上，与在离合器辊11及12之两端侧另外设置专用支承构件相比较，可仅在支承构件的配置空间的部分增加离合器辊11，12之长度。

如图1所示，将相对轮毂体1向着其横向侧边开口的组装凹入部16的底部形成在比外圈侧的轮毂法兰1a更深入的轮毂体1的内部，将上述内圈2、外圈10，以及离合器辊11与12中位于轮毂体侧之一方的辊11三者之一端侧分别组装于上述组装凹入部16内，亦即，与将内圈2、外圈10及离合器辊11整体上配设组装于轮毂体1之横向外侧位置者相比较，认为可缩短整体轮毂之长度，而且可增大轮毂体1之轮毂法兰间隔，并可增加沿轮毂体转动轴线X之方向并排的离合器辊11与12之全部长度。

用于离合器辊11的隔圈15及用于离合器辊12的隔圈15的构成，如图4及图5所示。

亦即，隔圈15是由可进入外圈10与内圈2之间的环状空间、形成圆环状的一对横侧壁部分15a，15a，以及配设成将外圈10与内圈2之间的环状空间沿着外圈10之周向分隔成多个辊收容空间而全面连接其中一方之横侧壁部分15a与另一方之横侧壁部分15a的多个隔间壁部分15b……所形成。如此，当装设于外圈10与内圈2之间时，则周设在横侧壁部分15a之突出部15c进入外圈10之上述内面部分10a，由此，横侧壁部分15a挡止于外圈10成为一体转动状态，而隔圈15成为与外圈10一体转动之状态，而且多个之隔间壁部分15a……成为一个一个地位于上述内面部分10a彼此间而形成定位状态。又，连设于隔间壁部分15b之如图6所明示之弹簧部分15d将离合器辊11或12推压操作于内周凹部面10a与外周面部分2a之间的间隔狭窄侧，使离合器辊11或12可迅速地啮合在外圈10与内圈2之间。

图7示出具备其他实施构造的自行车用轮毂。

在该其他实施例中，在内圈2之一端侧的内周侧具有花键部2b，借助该花键部2b与位于轮毂体1的组装凹入部16的内部的花键部1b相啮合，形成可一体转动的内圈2与轮毂体1。另外，外圈10是经由位于比离合器辊11更接近轮毂体测的滚珠17，及位于离合器辊12与滚珠座7之间的滚珠18安装于内圈2上使成为可转动地支承的状态。关于轮毂体1之组装凹入部16的构成，在外圈10之一端侧与轮毂体1之间介装有支承辊19与座圈件20，轮毂体1经由座圈件20及支承辊19收容支承在外圈10之一端侧。

图8是表示用以将内圈2连设于轮毂体1所用的具有另一实施构造的自行车轮毂之一部分。

亦即，在该实施例中，在内圈2之一端侧的外周部具有安装螺纹部2d，由于使用该螺纹部2d将内圈2螺装于轮毂体1之组装螺纹部1d，故可将内圈2一体转动地连设在轮毂体1上。

如上述各实施例中所示，在将内圈2藉筒螺丝14或其它螺丝构造连设于轮毂体1时，可采用分别制作轮毂体1与内圈2之后才装配起来之制作方法较有利，但也可采用在成形轮毂1时同时成形内圈2，而将轮毂体1与内圈2形成一体零部件之构成加以实施也可以。

为在外圈10与内圈2之间介装离合器辊11及12，可以这样来实施，即，如图9所示，增大隔圈15之隔间壁部15b彼此间之间隔，在各该隔间壁部间配设成使离合器辊11与离合器辊11相接触之位置，因此可增加并排于外圈10及内圈2之周方向的离合器辊之数量，以减轻作用于各离合器辊之传动载荷。

沿轮毂体之转动轴线之方向并排的离合器辊之组装数，采用三组以上来实施也可以。

Claims (11)

1．一种自行车轮毂，包括：

一轮毂体(1)；

一连接至所述轮毂体(1)以便与其一起转动的内圈(2)；

一绕所述内圈(2)设置、用以相对所述内圈(2)转动的外圈(10)；

其中所述外圈(1)适于连接至一链齿轮以便与其一起转动；

多个配置在所述内圈(2)的外周面(2a)与所述外圈(10)的内周面(10a)之间第一离合器辊(11)；

其中，所述内圈(2)的所述外周面(2a)及所述外圈(10)的所述内周面(10a)具有一定形状，使得：

(i)当所述多个离合器辊(11)处于一第一位置时，所述内圈(2)和所述外圈(10)一起转动，

(ii)当所述多个离合器辊(11)处于一第二位置时，所述内圈(2)与所述外圈(10)可彼此相对转动；

其特征在于：

在所述内圈(2)的所述外周面(2a)与所述外圈(10)的所述内周面(10a)之间配置有多个第二离合器辊(12)，所述多个第一离合器辊(11)与所述多个第二离合器辊(12)沿着所述轮毂体(1)的转动轴线串连配置并且位于所述多个第二离合器辊(12)的轴向内侧；

所述内圈(2)的所述外周面(2a)及所述外圈(10)的所述内周面(10a)具有一定形状，使得：

(i)当所述多个第一离合器辊(11)及所述多个第二离合器辊(12)处于一第一位置时，所述内圈(2)和所述外圈(10)一起转动，

(ii)当所述多个第一离合器辊(11)及所述多个第二离合器辊(12)处于一第二位置时，所述内圈(2)和所述外圈(10)可彼此相对转动；

此外，所述轮毂体(1)还包含一向着所述轮毂体(1)的一端开口的组装凹入部(16)，其中，所述内圈(2)的一端、所述外圈(10)的一端以及所述多个第一离合器辊(11)的一端配置在所述组装凹入部(16)内。

2．根据权利要求1所述的自行车轮毂，其特征在于，还包括：

一轮毂轴(6)；及

一用于将所述轮毂体(1)和所述内圈(2)可转动地支承在所述轮毂轴(6)上的转动支承机构。

3．根据权利要求2所述的自行车轮毂，其特征在于，所述转动支承机构包括：

多个用于将所述轮毂体(1)可转动地支承在所述轮毂轴(6)上的第一滚珠(4)；及

多个用于将所述内圈(2)可转动地支承在所述轮毂轴(6)上的第二滚珠(8)。

4．根据权利要求1至3中任一项所述的自行车轮毂，其特征在于，所述内圈(2)的所述外周面(2a)与所述外圈(10)的所述内周面(10a)之间的距离，向着所述外圈(10)的驱动转动方向的相反方向变小，使得：

(i)当所述多个第一离合器辊(11)及所述多个第二离合器辊(12)处于一窄部位时，所述内圈(2)和所述外圈(10)一起转动；

(ii)当所述多个第一离合器辊(11)和所述多个第二离合器辊(12)处于一较宽部位时，所述内圈(2)和所述外圈(10)可彼此相对转动。

5．根据权利要求1至3中任一项所述的自行车轮毂，其特征在于，所述轮毂体(1)包含一轮毂法兰(1a)，其中，所述组装凹入部(16)的底部是设置在所述轮毂法兰(1a)的轴向内侧位置。

6．根据权利要求1至3中任一项所述的自行车轮毂，其特征在于，所述外圈(10)只借助所述多个第一和第二离合器辊(11，12)支承在所述内圈(2)上。

7．根据权利要求1至3中任一项所述的自行车轮毂，其特征在于，所述内圈(2)包含一花键部(2b)，用于与所述轮毂(1)上的一花键部(1b)相啮合，所述自行车轮毂还包括一筒螺丝(14)，该筒螺丝的一端具有一止挡部(14b)，另一端具有一螺纹部(14a)，其中，所述筒螺丝(14)的所述螺纹部(14a)与所述轮毂体(1)的一螺纹部相啮合，而所述止挡部(14b)与所述内圈(2)的一部分(2c)相啮合，用以将所述内圈(2)保持在所述轮毂体(1)上。

8．根据权利要求1至3中任一项所述的自行车轮毂，其特征在于，所述外圈(10)借助设置在所述内圈(2)的第一端上的多个第一滚珠(17)和设置在所述内圈(2)的第二端上的多个第二滚珠(18)而支承在所述内圈(2)上。

9．根据权利要求8所述的自行车轮毂，其特征在于，还包括多个设置在所述外圈(10)和所述轮毂体(1)之间的支承辊(19)。

10．根据权利要求9所述的自行车轮毂，其特征在于，所述多个承辊(19)的一端配置在所述组装凹入部(16)内。

11．根据权利要求1至3中任一项所述的自行车轮毂，其特征在于，所述内圈(2)包含一螺纹部(2d)，该螺纹部与所述轮毂体(1)的一螺纹部(1d)相啮合，用以将所述内圈(2)连接至所述轮毂体(1)上。

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