CN108290616B - 自行车的链轮托架和轮毂之间的传动装置、后轮轴和后轮 - Google Patents

Abstract

一种传动装置，该传动装置用于在自行车的后轮轴(3)上安装在链轮托架(31)和轮毂(201)之间，且该传动装置具有传动装置壳体(33)，该传动装置壳体设有连接装置(35、37)以及联接装置(41)，该连接装置用于将链轮托架连接于传动装置壳体，且该联接装置用于将传动装置联接于轮毂(201)。该传动装置进一步具有行星齿轮组，该行星齿轮组存在于传动装置壳体中并且设有三个转动构件，其中，第一转动本体(47)连接于传动装置壳体(33)，第二转动本体(51)连接于联接装置(41)，且第三转动本体(53)能与轮轴(3)联接。第一转动本体(47)经由第一离合器(71)连接于第二转动本体(51)，且第三转动本体(53)连接于第二离合器(73)，第三转动本体能经由第二离合器连接于轮轴(3)。

Description

自行车的链轮托架和轮毂之间的传动装置、后轮轴和后轮

技术领域

本发明涉及一种用在自行车的后轮的链轮或链轮托架和轮毂之间的传动装置，该传动装置旨在安装于自行车的后轮的轮轴上，且该传动装置包括传动装置壳体，该传动装置壳体设有连接装置或者与链轮托架成一体，该连接装置用于将链轮或链轮托架与传动装置壳体连接，且该传动装置进一步包括联接装置，该联接装置用于将传动装置与轮毂相联接，且该传动装置进一步包括行星齿轮组，该行星齿轮组存在于传动装置壳体中并且设有三个转动构件，其中，第一转动本体形成环形轮并且连接于传动装置壳体，第二转动本体形成行星托架并且连接于联接装置，且第三转动本体形成太阳轮并且能与轮轴接合。

背景技术

从US 3513725 A中已知此种传动装置。在此种已知传动装置中，第三转动本体（太阳齿轮）固定地连接于轮轴，在传动装置施加在自行车中的情形中，该轮轴固定地连接于自行车的车架。此种已知传动装置的缺点在于，当在链轮托架和轮毂之间存在1：1传动时，该传动装置会产生可听声音并且因此在致动器中导致损失。在高端自行车中，这是不理想的。

发明内容

本发明的目的是提供一种在开头段落中描述类型的传动装置，当安装在自行车的后轮的轮轴上时，该传动装置在骑行期间产生较少噪声或者并不产生噪声，并且在传动装置上产生比众所周知的传动装置较少的噪声或者并不产生噪声。为此，根据本发明的自行车的特征在于，第一转动本体经由第一离合器连接于第二转动本体，且第三转动本体经由第二联接件连接于轮轴。当然，在所述转动本体、轮轴以及离合器之间也可存在又一些联接件。由于根据本发明传动装置中的1:1传动（第一离合器闭合），因而行星齿轮并不围绕这些行星齿轮的轴线转动，且1:1传动下的传动装置所具有的任何齿轮均不相对于彼此转动。行星齿轮并不围绕这些行星齿轮的轴线转动，这是因为在1:1传动的情形中（第二离合器打开），太阳齿轮并不固定地连接于静止轮轴。具体地说，围绕行星齿轮的轴线转动的行星齿轮会引起噪声并且因此具有较为不良的效率。通过相对于行星轮的轴线来固定这些行星轮，在1:1传动的情形下产生较少声音。

较佳地是，第一离合器设计成可切换离合器、较佳地是设计成具有可切换卡爪（形状闭合联接件）的离合器，这些可切换卡爪能将待联接的部件沿转动方向相对于彼此固定。

第一离合器较佳地设计成这样的离合器，该离合器在传动装置的负载（驱动）下即能联接又能脱开。

第二离合器也较佳地设计成可脱离离合器并且还较佳地是设计成具有卡爪（形状闭合联接件）的可切换离合器，这些卡爪能将待联接的部件沿转动方向相对于彼此固定。这允许太阳齿轮和轮轴之间的飞轮离合器的卡爪能切换到脱离位置中，以使得这些卡爪无法震颤并且由此并不产生声音。

另一较佳变型是第二离合器设计成飞轮。飞轮例如可以是飞轮轴承、飞轮离合器、单向轴承以及单向离合器。较佳地是，该飞轮构造成飞轮轴承。

根据本发明的自行车的实施例的特征在于，该传动装置包括切换机构，该切换机构用于切换可切换离合器或者多个可切换离合器，且该切换机构位于传动装置壳体内部。

较佳地是，该切换机构包括环部，该环部通过轴向地运动或者通过切向地转动能操作可切换离合器或多个可切换离合器。

此外，该切换机构较佳地包括电气致动器，该致动器包括定子，该定子安装在轮轴上或该轮轴中。于是，无需与自行车的把手或车架上的控制杆件进行机械连接，该机械连接此外应能够容易地且快速地脱开，以能够快速地更换后轮。

根据本发明的自行车的又一实施例的特征在于，环部和致动器在行星齿轮组的背离联接装置的侧部处存在于传动装置壳体中。

根据本发明的自行车的又一实施例的特征在于，致动器设有连接销，这些连接销刺穿轮轴中或之上的一个或多个开口，并且与轮轴隔离。

再者，根据本发明的自行车的又一有利实施例的特征在于，第二联接件设计成飞轮。这是力锁定联接件。飞轮轴承利用辊子且并不具有卡爪，且因此产生较少噪声或者并不产生噪声且因此并非必须是可切换的。

在有利的实施例中，该传动装置包括第三离合器75，该第三离合器存在于第一转动本体47和传动装置壳体33之间并且设计成飞轮、较佳地是飞轮离合器（形状闭合）或者单向轴承（力闭合）。此种第三离合器的优点在于，在施加后拨链器的情形下，链条张力在（突然地）没有踏板转矩通过的情况中保持恒定。

根据本发明的传动装置的又一有利实施例的特征在于，该传动装置包括第四离合器，该第四离合器存在于第二转动本体或第一离合器和传动装置壳体之间，并且设计成飞轮。

本发明进一步涉及用于自行车的后轮轴，该后轮轴包括轮轴以及根据本发明的传动装置，该传动装置安装在轮轴上，其中，第三转动本体经由第二离合器连接于轮轴。

此外，本发明涉及用于自行车的后轮，该后轮包括根据本发明的后轮轴以及轮毂，该轮毂安装在轮轴上并且联接于传动装置，该轮毂在第一端部附近经由轮毂轴承安装在轮轴上，并且在第二端部处设有又一联接装置，该又一联接装置联接于传动装置的联接装置。该偏置力可通过轮毂和轮轴之间的可调节环部或弹簧来施加。轮毂轴承还能通过沿传动装置方向的偏置力而在轮轴上受到轴向地预应力。较佳地是，传动装置壳体在轮轴上的轴承由此不受轴向地预应力。在该情形中，支承轴承较佳地设计成凹槽轴承，该凹槽轴承能吸收车轮的轴向力，以使得这并非必须由传动装置壳体轴承来进行。为此，该联接套筒设计成使得该联接套筒能将轮毂的轴向力传递至支承轴承。

较佳地是，联接装置和又一联接装置设计成形状闭合连接件。

附图说明

参照在根据本发明的自行车的后轮轴的附图中表示的实施例的示例来在下文更详细地进一步描述本发明，该后轮轴包括轮毂和驱动器，附图中：

图1是存在于自行车的自行车车架的勾爪之间的后脚跟的一部分；

图2示出在驱动器的位置处的图1中说明的后脚跟的细节；

图3和图4示出可操作卡爪在联接件中的不同较佳位置，这些联接件连接于行星齿轮组；

图5示出后轮轴的剖视图，其中，轮轴和轴杆锁定在勾爪中；

图6示出后轮轴的单独轮轴的剖视图，该后轮轴锁定在勾爪中；

图7示出从自行车车架的取出的另一后轮轴的轮轴的后叉部的勾爪的剖视图；

图8示出后轮轴的单独轴杆的剖视图；以及

图9示出图7中示出的勾爪的立体图。

具体实施方式

图1以剖视图示出根据本发明的后轮21的一部分，该部分存在于自行车的自行车车架的勾爪101和103之间。后轮21包括后轮轴1并且在其上具有传动装置23和轮毂201，该轮毂的端部经由轴承209轴承安装于轮轴，且该轮毂的另一端部联接于传动装置23。

后轮轴1由轮轴3和轴杆5构成，该轴杆插入穿过该轮轴。 轮轴3是中空的并且在一个端部处设有内部花键13，用于形状锁定地连接于自行车车架的后叉部的勾爪的一个101（参见图3）。经由此种形状锁定连接，轮轴能支承转矩，该转矩是驱动器的驱动器本体33和轮毂201之间的反应驱动转矩。轮毂201具有两个轮辐凸缘203和205，后轮的轮辐（未示出）固定于这两个轮辐凸缘。具有安装于其的链轮的链轮托架（未示出）能安装在驱动器31的驱动器本体33上。为此，驱动器本体33设有连接装置（齿35和37以及内螺纹39），设有又一连接装置的链轮托架能经由该连接装置连接于驱动器本体。

驱动器31在驱动器本体33和轮毂201之间包括两个可切换驱动件，由此曲柄轴上仅仅单个链轮就足以，且自行车的前拨链器可由此省略。驱动器31经由花键41联接于轮毂201。这些花键包括内部花键207和外部花键43，这些内部花键存在于轮毂上，且这些外部花键存在于驱动器的输出联接衬套45上。驱动器31连同附连于其的中空轮轴3一起形成单元，该单元能整体地插入到轮毂201中并且连同轮毂（以及后轮的剩余部分，轮毂形成该后轮的一部分）一起推入到自行车框架的后叉部的勾爪101和103之间并且还取出。

驱动器31包括行星齿轮组，该行星齿轮组具有三个转动构件，其中，第一转动构件由环形齿轮47形成，第二转动构件由行星齿轮支承件49形成，多个行星齿轮51轴承安装于该行星齿轮支承件，该行星齿轮支承件连接于由联接衬套45形成的联接装置，该联接衬套具有外部花键43，且第三转动构件由太阳齿轮53形成，该太阳齿轮连接于轮轴3。

第一转动构件47经由第一可切换联接件71连接于第二转动构件51，且第三转动构件53连接于第二可切换联接件73，第三转动构件能经由第二可切换联接件73连接于轮轴3。驱动器31进一步包括切换机构，该切换机构用于切换可切换联接件71和73。切换机构位于驱动器本体33内的空间中并且具有滑动环部79，该滑动环部通过轴向移位能操作两个联接件。该切换机构进一步包括电气致动器，该电气致动器用于移位或转动滑动环部79。

驱动器进一步具有第三联接件75和第四离合器83，该第三联接件存在于第一转动本体47和驱动器本体33之间并且较佳地构造成单向离合器或单向轴承，且该第四离合器83存在于第二转动本体49或第一离合器71和驱动器本体33之间并且类似地设计成单向离合器或单向轴承。

滑动环部79和致动器81在于驱动器本体33中存在于远离联接装置41转动的行星齿轮组侧部上。致动器在轮轴内部与电导体电气地连接。轴杆设有连接销并且能与存在于轮轴中的电导体接触，这些连接销通过一个或多个开口突入到轮轴中并且与轮轴隔离。电接触能通过轴杆进一步引导至外部。

图3和图4示出行星齿轮组中联接件71和73的可操作卡爪74和77的两个变型。在该齿轮组中，环形齿轮被驱动并且行星齿轮支承件c形成输出。太阳齿轮s能联接于轮轴3。图3示出设有可操作卡爪74和77的行星齿轮组的第一实施例。轮轴3在该情形中固定于自行车的车架。卡爪77可转动地连接于轮轴3并且与太阳齿轮s接合。卡爪74可转动地连接于行星齿轮支承件c并且与环形齿轮a接合。

图4示出设有可操作卡爪74和77的行星齿轮组的第二实施例。这里，轮轴3固定于自行车的车架。卡爪77可转动地连接于轮轴3并且与太阳齿轮s接合。卡爪74可转动地连接于环形齿轮a并且与行星齿轮支承件c接合。

第一密封件位于联接装置（联接衬套45）和驱动器本体33之间，该第一密封件由左手侧经密封驱动器本体轴承55（第一经密封球轴承）形成，该左手侧经密封驱动器本体轴承的外周界侧部连接于驱动器本体，且该左手侧经密封驱动器本体轴承外周界侧部连接于联接装置（联接衬套45）。第二密封件位于联接装置（联接衬套45）和轮轴3之间，该第二密封件由支承轴承57（经密封滚针轴承）形成。支承轴承的密封环部59利用该密封环部的外周界侧部连接于联接装置（联接衬套45）。第三密封件位于驱动器本体33和轮轴3之间，该第三密封件由右手侧经密封驱动器本体61（第二经密封球轴承）形成，该右手侧经密封驱动器本体的外周界侧部连接于驱动器本体。支承轴承57的外周界侧部连接于联接装置（联接衬套45）并且存在于第二和第三密封件之间。支承轴承的辊子61在存在于轮轴3上的辊子表面63之上行进。

由联接衬套45形成的联接装置设有外部花键，这些外部花键与由存在于轮毂201中的内部花键207形成的又一联接装置协配。联接衬套45在另一端部处设有凸缘65，该凸缘形成第二转动构件的一部分或者连接于该第二转动构件。这里，左手侧驱动器本体55在联接衬套45上存在于外部花键43和凸缘65之间。轮毂201通过轮毂轴承（在附图中并未示出）在第一端部附近轴承安装在轮轴3上，且在第二端部处设有通过内部花键207形成的又一联接装置。

图5示出后轮轴1的剖视图，该后轮轴固定于自行车的后叉部的勾爪101和103。后轮轴1包括中空轮轴3，该中空轮轴接纳插入通过该中空轮轴的轴杆5。后轮轴包括转矩支承装置，该转矩支承装置用于在自行车车架上支承（承受）施加于轮轴上的转矩。这些转矩支承装置由中空轮轴的左手侧端部中的内部花键13（参见图5和6）、转矩支承臂105中的内部花键113以及衬套11上的外部花键12（参见图5和8）形成，该转矩支承臂存在于左手侧勾爪101中的开口109内并且搁抵于该勾爪（参见图9），而该衬套能围绕销7自由地转动。轮轴3中的内部花键13和衬套11的右手侧部件在这里形成第一形状锁定连接，而转矩支承臂105中的内部花键113和衬套11的左手侧部件形成第二形状锁定连接。在通过沿轴向方向从轮轴移除轴杆5来移除该轴杆之后，轮轴3能沿径向方向从后叉部的勾爪101和103之间移除（参见图7）。

销7与围绕其自由地转动的衬套11以及经由带螺纹连接件连接于销7的又一销9共同地形成轴杆5（参见图8）。轴杆在该轴杆的左端部处具有杆件19，该杆件偏心地连接于安装于销7的端部的轴17并且形成快速释放机构（参见图8），用于将轮轴3夹持在自行车车架的勾爪101和103之间。又一销9的自由端部设有外部螺纹21，该外部螺纹转入到存在于右手侧勾爪103中的开口111内的帽盖107中，该帽盖具有内部螺纹115。

图9借助示例以立体图示出勾爪101和103。勾爪中的开口109和111接纳呈转矩支承臂105和中空帽盖107形式的插入件，该转矩支承臂设有内部花键113，且该中空帽盖设有内部螺纹115。中空支承臂105的端部105B沿转动方向121搁抵于勾爪101，以使得该勾爪101锁定而抵抗转动并且能由此支承转矩。

尽管本发明在前文中已参照附图进行了阐述，但应指出的是，本发明并不以任何方式或装置局限于附图中示出的实施例。本发明还扩展至落在权利要求所限定范围内的偏离附图中示出的实施例的任何实施例。

Claims (16)

1.一种用在自行车的后轮的链轮或链轮托架和轮毂（201）之间的传动装置，所述传动装置旨在安装于所述自行车的后轮的轮轴（3）上，且所述传动装置包括传动装置壳体（33），所述传动装置壳体设有连接装置（35、37）或者与所述链轮托架成一体，所述连接装置用于将所述链轮或所述链轮托架与所述传动装置壳体（33）连接，且所述传动装置进一步包括联接装置（41），所述联接装置用于将所述传动装置与所述轮毂（201）相联接，且所述传动装置进一步包括行星齿轮组，所述行星齿轮组存在于所述传动装置壳体中并且设有三个转动构件，其中，第一转动本体（47）形成环形轮并且连接于所述传动装置壳体（33），第二转动本体（49）形成行星托架并且连接于所述联接装置（41），且第三转动本体（53）形成太阳轮并且能与所述轮轴（3）接合，其特征在于，所述第一转动本体（47）经由第一离合器（71）连接于所述第二转动本体（49），且所述第三转动本体（53）经由第二联接件（73）连接于所述轮轴（3）；其中，所述第一离合器（71）设计成可切换离合器。

2.如权利要求1所述的传动装置，其特征在于，所述第一离合器（71）设计成具有可切换卡爪（74）的离合器，所述可切换卡爪能将待联接部件沿转动方向相对于彼此固定。

3.如权利要求1所述的传动装置，其特征在于，所述第一离合器（71）设计成在所述传动装置的驱动下既能联接又能脱开的离合器。

4.如权利要求2所述的传动装置，其特征在于，所述第二联接件（73）设计成可切换离合器。

5.如权利要求4所述的传动装置，其特征在于，所述第二联接件（73）设计成具有卡爪（77）的可切换离合器，所述卡爪能将待联接部件沿所述转动方向相对于彼此固定。

6.如权利要求5所述的传动装置，其特征在于，所述传动装置包括切换机构，所述切换机构用于切换所述第一离合器（71）和第二联接件（73）中的至少一个且所述切换机构位于所述传动装置壳体（33）内部。

7.如权利要求6所述的传动装置，其特征在于，所述切换机构包括环部（79），所述环部通过轴向地运动或者通过切向地转动能操作所述第一离合器（71）和第二联接件（73）中的至少一个。

8.如权利要求7所述的传动装置，其特征在于，所述切换机构包括电气致动器（81），所述电气致动器（81）包括定子，所述定子安装在所述轮轴（3）上或所述轮轴中。

9.如权利要求8所述的传动装置，其特征在于，所述环部（79）和所述电气致动器（81）在所述行星齿轮组的背离所述联接装置（41）的侧部处存在于所述传动装置壳体（33）中。

10.如权利要求8所述的传动装置，其特征在于，所述电气致动器（81）设有连接销，所述连接销刺穿通过所述轮轴（3）中或之上的一个或多个开口并且与所述轮轴隔离。

11.如权利要求1所述的传动装置，其特征在于，所述第二联接件（73）设计成飞轮。

12.如前述权利要求中任一项所述的传动装置，其特征在于，所述传动装置包括第三离合器（75），所述第三离合器存在于所述第一转动本体（47）和所述传动装置壳体（33）之间并且设计成飞轮。

13.如权利要求12所述的传动装置，其特征在于，所述传动装置包括第四离合器（83），所述第四离合器存在于所述第二转动本体或所述第一离合器和所述传动装置壳体（33）之间并且设计成飞轮。

14.一种用于自行车的后轮轴，所述后轮轴包括轮轴（3）以及如前述权利要求中任一项所述的传动装置，所述传动装置安装在所述轮轴上，其中，所述第三转动本体（53）经由所述第二联接件（73）连接于所述轮轴（3）。

15.一种用于自行车的后轮，所述后轮包括如权利要求14所述的后轮轴以及轮毂（201），所述轮毂安装在所述轮轴（3）上并且联接于所述传动装置，所述轮毂在第一端部附近经由轮毂轴承（209）安装在所述轮轴上，并且在第二端部处设有又一联接装置，所述又一联接装置联接于所述传动装置的联接装置（41）。

16.如权利要求15所述的后轮，其特征在于，所述联接装置（41）和所述又一联接装置（207）设计成形状闭合连接件。

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