CN1085600C - 自行车内五速花毂 - Google Patents

Abstract

一种自行车内五速花毂，包括在一心轴上套设的一排档杆，且排档杆外部装设有一周转齿轮单元、一输入联结器及一输出联结器；利用排档杆沿心轴轴向产生位移，可变换输入联结器、输出联结器与周转齿轮单元的传动位置，而达到变速的目的。

Description

自行车内五速花毂

本发明涉及一种自行车变速花毂，特别是涉及一种构造简单、制造组配容易的自行车内五速花毂。

一般的自行车内变速结构，如图1、图2所示，是在一固定轴1上套设有呈中空管状的一控制装置2，且固定轴1装设有一单向棘爪组3，该单向棘爪组3可自控制装置2穿出，在该控制装置2外部又同轴装设有一行星齿轮装置4及二环齿轮5、6，且行星齿轮装置4其中一端与一传动组件7啮合，另一端又与一输出件8连结；其主要结构为：该固定轴1开设有二容置槽101、102，分别供单向棘爪组3的二棘爪301、302枢设在其内，而该控制装置2是由一套筒201、二环体202、203及一控制件204所组成，该套筒201对应该二棘爪301、302开设有错开预定角度的二开口205、206，且当开口205、206与棘爪301、302对应时，棘爪301、302可自开口205、206穿出；而该行星齿轮装置4是在一齿轮架401上轴设有数个行星齿轮402，该齿轮架401其中一端利用棘爪403啮合于输出件8的一端，该行星齿轮402的第一阶齿部404外侧缘与环齿轮6啮合，第二阶齿部405外侧缘与另一环齿轮5啮合，而第一、二阶齿轮404、405的内侧缘则各与第一、二太阳轮406、407啮合，该第一、二太阳轮406、407可适时受所对应的棘爪301、302嵌卡连结；该传动组件7是由第一传动件701、第二传动件702及棘爪装置703所组成，该第一传动件701一端与一驱动件704联结，另一端与环齿轮5啮合，第二传动件702一端亦与行星齿轮402啮合，而棘爪装置703则连结在第一传动件701与第二传动件702之间；该输出件8利用棘爪801、802分别与环齿轮6、轮毂9联结。

利用上述结构虽可达到内变速目的，且利用控制装置2的操作(即驱动套筒201转动致使棘爪301、302凸出及环体202、203产生位移)、第一传动件701与第二传动件702的连结结构改变、行星齿轮装置4的传递动力及各棘爪的啮合等，即可使轮毂9获得不同转速比。但上述结构中，因构件繁多、构造复杂，使操作动作稍嫌麻烦，且该等构件间的连结大多是应用棘爪结构，会增加组配的困难性。

本发明的目的在于提供一种构件及结构简单，制造组配容易且操作简单的自行车内五速花毂。

为实现上述目的，本发明的自行车内五速花毂，其中，包括：一心轴、一排档杆、一输入联结器及一输出联结器；其中，该心轴穿设在中央的周转齿轮单元；该排档杆轴向滑动地套设在该心轴上，其外周面上设有沿径向朝外延伸的多个凸环，该等凸环上设有多个卡止部，且其中一端为一输入端，另一端为一输出端；该周转齿轮单元与该心轴同轴设置，在呈中空状的一筒体内部装设有一悬架，该筒体内环面设有多个环齿轮，前後两端分别设有一输入栓槽及一输出栓槽，该悬架两端各设有一传动栓槽，该二传动栓槽分别位于输入栓槽及输出栓槽的一侧，且该悬架上轴设有多个的双阶行星齿轮，该等双阶行星齿轮内部啮合有二太阳齿轮，且该等太阳齿轮的内孔中设有多个嵌卡部，而任一太阳齿轮与该排档杆的任一凸环的卡掣部互相嵌卡连结；该输入联结器枢设在该排档杆的输入端上，一驱动齿盘的动力传递至该周转齿轮单元；该输出联结器枢设在该排档杆的输出端上，周转齿轮单元的转动动力传递至一花毂壳体。

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明：

图1是一般自行车内变速结构的组合剖面图。

图2是一般自行车内变速结构的控制装置分解立体图。

图3是本发明第一较佳实施例的组合剖面及第一速比示意图。

图4是本发明上述较佳实施例的排档杆与太阳齿轮连结示意图。

图5是本发明上述较佳实施例的心轴、排档杆、输入联结器与齿轮座的连结示意图。

图6是本发明上述较佳实施例的排档杆平面示意图。

图7是本发明上述较佳实施例的第二速比组合剖面图

图8是本发明上述较佳实施例的第三速比组合剖面图

图9是本发明上述较佳实施例的第四速比组合剖面图

图10是本发明上述较佳实施例的第五速比组合剖面图

如图3所示，本发明实施例自行车内五速花毂，是由一心轴10、一拉掣装置20、一排档杆30、一周转齿轮单元40、一输入联结器50、一输出联结器60、一掣动件70及一轮毂80等主要构件所组成。

该心轴10两端固设在自行车的後叉沟爪上(图上未示)，制成栓槽轴型态，而在周面设有沿轴向延伸且呈凸齿状的数个卡制部11。

该拉掣装置20装设在心轴10其中一端，包括在心轴10内部沿轴向设有一柱孔21，又沿径向开设有与柱孔21互相贯通且具预定长度的一槽孔22，一销杆23穿设在槽孔22中，而一拉索24一端固接在销杆23上，另一端由柱孔21开放端穿出，一压缩弹簧25及一垫圈26套设在对称于槽孔22的心轴10上。

如图5、图6所示，该排档杆30制成中空管状，内部设有一轴孔31，该轴孔31内环面设有呈凹槽状的数个卡止部32，利用卡止部32与心轴10的卡制部11嵌卡套接，可使排档杆30沿轴向滑动地套设在心轴10上，该排档杆30外周面中间位置处设有沿径向朝外延伸有一第一凸环33及一第二凸环34，该第一、二凸环33、34上各设有呈凹孔状的数个第一、二卡掣部331、341，该第一、二卡掣部331、341两端开口处各设有由内朝外渐次扩大的一导引部332、342；在排档杆30其中一端利用一扣环35及一第三凸环36形成一限位槽37，该第三凸环36上亦设有呈凹孔状的数个第三卡掣部361，而排档杆30另一端亦设有一扣环38及一阶级部39，使该拉掣装置20的垫圈26抵止在排档杆30侧端且位于阶级部39外侧。

该周转齿轮单元40与该心轴10同轴设置，由一筒体41、一悬架42、数个双阶行星齿轮43、一第一太阳齿轮44及一第二太阳齿轮45等构件所组成，该筒体41制成中空筒状，且由一前筒座411及一後筒盖412固接成一体，该前筒座411前端设有一输入栓槽413，较内侧位置处分别设有一第一环齿轮414及第二环齿轮415，而该後筒盖412内部亦设有一输出栓槽416；该悬架42制成中空圆环状，其前後两端各设有一第一传动栓槽421及一第二传动栓槽422，该第一传动栓槽421位于输入栓槽413内侧，而第二传动栓槽422则位于输出栓槽416的内侧；该双阶行星齿轮43呈可转动地轴设在一转轴431上，其上形成有一齿轮432及一大齿轮433，该小齿轮432外侧缘与第一环齿轮414啮合，而该大齿轮433的外侧缘则与第二环齿轮415啮合；如图4所示，该第一太阳齿轮44啮合在数个双阶行星齿轮43的小齿轮432内侧缘之间，其内孔441中设有呈凸齿状的数个第一嵌卡部442，该第一嵌卡部442可适时嵌设在排档杆30的第一卡掣部331；该第二太阳齿轮45的圆径小于第一太阳齿轮44，且啮合在数个双阶行星齿轮43的大齿轮433内侧缘之间，其内孔451中设有呈凸齿状的数个第二嵌卡部452，该第二嵌卡部452可适时嵌设在排档杆30的第二卡掣部341中。

该输入联结器50制成中空环轮状，且呈可转动地限位在排档杆30的限位槽37中，两端分别利用扣环35及第三凸环36达到限位目的，其外周其中一端环设有数个的栓齿51，另一端则设有一输入栓齿52，该输入栓齿52可适时与输入栓槽413啮合，或与第一传动栓槽421啮合。

该输出联结器60制成中空环轮状，且呈可转动地限位在排档杆30的阶级部39中，内环面凸设有一环缘61，该环缘61及输出联结器60侧端分别限位在扣环38及垫圈26之间，其外周的其中一端设有一连结栓齿62，另一端则设有一输出栓齿63，该连结栓齿62可适时与第二传动栓槽422啮合，或与输出栓槽416合。

该掣动件70套设在心轴10外部且位于周转齿轮单元40的後筒盖412一侧，其内环面设有一传动栓槽71，该传动栓槽71与输出联结器60的输出栓齿63啮合，而该掣动件70外周则设有一棘爪装置72。

该轮毂80制成中空筒状，其中一端以轴承81固设在心轴10其中一端，另一端亦利用轴承82枢结有一齿轮座90，该齿轮座90内环面设有一圆孔91，该圆孔91内环面利用数个栓槽92与输入联结器50的栓齿51嵌合成一体，而该齿轮座90外周固设有一驱动齿盘93。该齿轮座90的一端为输入端，而设有掣动件70的一端为输出端。

图3所示，为第一速比(减速状态)：在此状态下，该排档杆30的第一卡掣部331咬合于第一太阳齿轮44的第一嵌卡部442上(此时第二太阳齿轮45呈自由空转状态)，且该输入联结器50连结在齿轮座90与前筒座411之间，当转动动力由输入端的驱动齿盘93经由齿轮座90、输入联结器50而传递至筒体41时，利用第一环齿轮414掣动双阶行星齿轮43的小齿轮432及悬架42转动，再藉由输出联结器60传递动力至掣动件70，且利用棘爪装置72与轮毂80单向嵌结结构，即可连动轮毂80转动。

如图7所示，为第二速比状态：拉索24朝外拉移一段距离(此时压缩弹簧25受有压缩负载)，使得排档杆30的第一卡掣部331脱离第一太阳齿轮44并使得第一太阳齿轮44呈自由空转状态，而第二卡掣部341咬合于第二太阳齿轮45的第二嵌卡部452，且利用导引部342的设置，可使第二嵌卡部452嵌入第二卡掣部341内部时较为顺畅，在动力自输入端经由齿轮座90、输入联结器50而传递至筒体41时，利用第二环齿轮415掣动双阶行星齿轮43的大齿轮433及悬架42转动，再藉由输出联结器60传递动力至掣动件70，且利用棘爪装置72与轮毂80单向嵌结结构，即可连动轮毂80产生转动。

如图8所示，为第三速比状态(提供直接传动)：拉索24作第二次朝外拉移动作，使得排档杆30的第二卡掣部341仍咬合于第二太阳齿轮45的第二嵌卡部452，该输出联结器60的连结栓齿62已自第二传动栓槽422脱离，且啮合于输出栓槽416；当动力自输入端经由齿轮座90、输入联结器50而传递至筒体41时，利用输出端的输出联结器60连结于筒体41与掣动件70之间，即可将动力经由棘爪装置72直接传递至轮毂80。

如图9所示，为第四速比状态(增速状态)：拉索24作第三次朝外拉移动作，排档杆30的第二卡掣部341仍咬合于第二太阳齿轮45的第二嵌卡部452(第一太阳齿轮44则呈自由空转状态)，输入联结器50连结在齿轮座90与悬架42的第一传动栓槽421之间，输出联结器60连结于筒体41与掣动件70之间；当动力自输入端经由齿轮座90、输入联结器50而传递至悬架42时，利用输出联结器60连结于筒体41与掣动件70之间，即可将动力经由棘爪装置72传递至轮毂80。

如图10所示，为第五速比状态：拉索24作第四次朝外拉移动作，排档杆30的第三卡掣部361咬合于第一太阳齿轮44的第一嵌卡部442(此时第二太阳齿轮45呈自由空转状态)，输入联结器50连结在齿轮座90与悬架42的第一传动栓槽421之间，输出联结器60连结于筒体41与掣动件70之间；当动力自输入端经由齿轮座90、输入联结器50而传递至悬架42时，利用输出端的输出联结器60连结于筒体41与掣动件70之间，即可将动力经由棘爪装置72传递至轮毂80。

通过以上的说明将本发明的功效归纳如后：

一、换档的操作是拉动拉索24，而牵动排档杆30、输入联结器50、输出联结器60产生轴向位移而完成升档动作，且释放拉索24时，利用压缩弹簧25的回释力可完成降档动作，故在换档的操作上相当明确、简单，可以搭配一般市面上的拉索控制装置(如拨钮)使用。

二、排档杆30上设有第一凸环33、第二凸环34及第三凸环36，该第一、二凸环33、34上设有呈凹孔状的数个第一、二卡掣部331、341，且该第一二卡掣部331、341两端开口处各设有由内朝外渐次扩大的一导引部332、342，而该第三凸环36上亦设有呈凹孔状的数个第三卡掣部361，形状构造相当简单，且利用上述结构与其他构件互相配合，使得排档杆30作轴向位移，即可达到换档动作的操作目的，与一般结构相比较，不但构造简单且制造、组配也较为容易。

三、本发明的整体结构中，只装设一个棘爪装置72连结轮毂及周转齿轮单元40，故在制造组配上较为简易。

四、本发明的构件简单、制造组配容易，具有产业上高度利用价值。

Claims (7)

1.一种自行车内五速花毂，包括一心轴、一排档杆、一周转齿轮单元、一输入联结器及一输出联结器；该心轴外部套设一排档杆，且排档杆外部装设一周转齿轮单元，周转齿轮单元的一端与一输入联结器联结，另一端与一输出联结器联结；其特征在于：

该心轴穿设在中央的周转齿轮单元；

该排档杆轴向滑动地套设在该心轴上，其外周面上设有沿径向朝外延伸的多个凸环，该等凸环上设有多个卡止部，且其中一端为一输入端，另一端为一输出端；

该周转齿轮单元与该心轴同轴设置，在呈中空状的一筒体内部装设有一悬架，该筒体内环面设有多个环齿轮，前後两端分别设有一输入栓槽及一输出栓槽，该悬架两端各设有一传动栓槽，该二传动栓槽分别位于输入栓槽及输出栓槽的一侧，且该悬架上轴设有多个的双阶行星齿轮，该等双阶行星齿轮内部啮合有二太阳齿轮，且该等太阳齿轮的内孔中设有多个嵌卡部，而任一太阳齿轮与该排档杆的任一凸环的卡掣部互相嵌卡连结；

该输入联结器枢设在该排档杆的输入端上，一驱动齿盘的动力传递至该周转齿轮单元；

该输出联结器枢设在该排档杆的输出端上，周转齿轮单元的转动动力传递至一花毂壳体；

2.如权利要求1所述的自行车内五速花毂，其特征在于：一拉掣装置设置在对称于输出端的心轴上，包括在心轴内部沿轴向设有一柱孔且沿径向开设有与柱孔互相贯通的一槽孔，一销杆穿设在槽孔中且两端固设在排档杆上，而一拉索一端固接在销杆上，另一端由柱孔开放端穿出，一压缩弹簧及一垫圈装设在排档杆侧端。

3.如权利要求1所述的自行车内五速花毂，其特征在于：该心轴周面设有沿轴向延伸且呈凸齿状的多个卡制部，而该排档杆内环面设有呈凹槽状的多个卡止部与该等卡制部互相嵌卡。

4.如权利要求1所述的自行车内五速花毂，其特征在于：该排档杆的卡掣部呈凹孔状，而太阳齿轮的嵌卡部呈凸齿状。

5.如权利要求4所述的自行车内五速花毂，其特征在于：该排档杆的卡掣部两端开口处各设有由内朝外渐次扩大的一导引部。

6.如权利要求1所述的自行车内五速花毂，其特征在于：该输入联结器与驱动齿盘利用栓齿与栓槽嵌合而联结。

7.如权利要求1所述的自行车内五速花毂，其特征在于：该输出联结器与一掣动件利用栓齿与栓槽嵌合而联结，且掣动件利用一棘爪装置与轮毂合。

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