CN1091374A - 多速内变速器 - Google Patents

Abstract

一种自行车多速内变速器，包括变速机构和控制 机构。其特点是：变速机构采用N组行星轮系变速， 可得N×3级速比，控制机构是左边控制中心轮，右 边控制花键外套位移与行星轮架或内齿轮架或摆平 弓形千斤的内齿轮架啮合而变速，控制形式有两种， 一是左、右均为手控，一是左为手控、右脚控。

Description

本发明涉及一种自行车后轴多速内变速装置。属自行车部件。

现有的自行车变速器，有内、外两类。目前使用较多的是外变速器。在前（中轴）、后（后轴）安置多片齿数不等的链轮，通过拨动链条达到不同组合，实现变速。外变速器有3～28种速比，其缺点是链条位置不一定，拨链器调整较麻烦，导向轮易磨损，换挡易顶链和脱链，且对车架后叉有加宽开档的要求，故不适用于在普通自行车上安装使用。内变速器是应用行星传动变速原理，将全部构件隐藏于后轴皮内的变速装置。内变速器虽无外变速器的上述缺点，但目前限于只有2～3种速比，远不能满足人们对变速多档次的追求。且换挡方式是通过安置在轴棍中心孔内的小杆拉（或推）动+字键来实现。内部机件过小，容易损坏，不经久，不耐用。因此，逐渐失去市场。

本发明的目的是向广大自行车用户提供一种多档次的、改变了换档方式以提高内部机件强度的内变速装置。它既可做成手动控制换档，又可做成手动和脚踏控制换档。二者各具特色，完全避免了现有外变速器和内变速器的一般容易出现的缺陷。

实现本发明的机构：包括由行星轮系组成的变速机构和由手扳控制器、换档控制器等组成的控制机构。变速机构是由N组系列行星轮组成，每组行星轮，3或4个，其内齿轮和行星架是共用的。中心轮则由控制器单个制动，以实现多组行星轮系中只准许一组起作用。当中心轮固定时，由行星架传到内齿轮是增速，反之是减速，且转向相同。控制机构则分左、右。左控制机构由手拨控制器通过拉线，使左控制轮转动一定角度以控制圆柱键联通一组键床（即固定一个中心轮）。右控制机构有手动控制和用脚倒蹬控制两种。手动控制也是通过拉线使右控制轮转动一定角度，再通过导槽使外花键套移位，使来自小链轮、驱动体的转动，分别传递到行星架（行星架→行星轮轴→行星轮→内齿轮架→圆柱销→弓形千斤→右端盖→轴皮筒，实现快速），或内齿轮架（内齿轮架→圆柱销→弓形千斤→右端盖→轴皮筒，实现中速），或摆平弓形千斤时的内齿轮架（内齿轮架→内齿轮→行星轮→行星轮轴→行星架→半圆千斤→左端盖→轴皮筒，实现慢速）。用脚倒蹬控制则是直接通过传动体倒转时，使外花键套移位，接通行星架或内齿轮架或摆平弓形千斤时的内齿轮架。

用手扳动左控制器选定一组行星轮系（即通过左控制轮控制一组圆柱键、键床，以固定一个中心轮），再扳动右控制器或用脚倒蹬，移动外花键套，使之分别与行星架或内齿轮架或摆平弓形千斤时的内齿轮架接合，则可实现该组行星轮系的快、中、慢三种速比，转动左控制轮一定角度，另一组中心轮的键床与圆柱键接合，则又可以获得新的快、中、慢三种速比。N组行星轮，则可获得3×N种速比。由于中速均是直接驱动轴皮筒得到，因此中速是相同的，这样由N组行星轮系组成的变速器，实际上有2×N+1种不同速比。（多级外变速某些档次速比出现相同或相近的情形也存在）。当只用一组行星轮系时，可以大大简化结构，即取消左控制系统，把中心轮直接固定在后轴棍上即可。下面将参照本发明的实施例及其附图，作进一步的详述：

附图1：左右均为手动控制的九速内变速器结构图。

附图编号说明：

1后轴棍、2左扭簧、3开口平档、4左控制轮、5键床Ⅰ、6圆柱键、7键床Ⅱ、8左端盖、9半圆千斤、10弹簧卡、11行星架、12行星轮Ⅲ、13中心轮Ⅲ、14行星轮Ⅱ、15中心轮Ⅱ、16行星轮Ⅰ、17中心轮Ⅰ、18衬套、19行星架端盖、20内齿轮、21内齿轮架、22圆柱销、23弓形千斤、24外花键套、25轴皮筒、26弹簧座、27弹簧、28圆柱销、29联接套、30右端盖、31钢球、32驱动体、33防尘罩、34小链轮、35垫圈、36弹簧卡、37移位槽套、38防尘罩、39右控制轮、40丝档、41右扭簧、42带榫垫圈、43垫圈、44螺母、45止紧螺钉、46控制槽轮、47传动体、48弹簧、49垫圈、50弹簧卡、51滚柱、52离合体。

参见图1：

在轴皮筒25内装有左、右两个端盖8、30均与轴皮筒25固接。两端盖内均有棘齿，分别与行星架11上的半圆千斤9和内齿轮架21上的弓形千斤23啮合。行星架11中间装设有3组行星轮Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ、12、14、16，每组4个。行星轮的齿数虽然有所不同，但都能装在同一行星架的4根偏心柱上，并与内齿轮20啮合。行星架11的左端空套在左控制轮4上，右端与行星架端盖19固接，端盖内齿可与外花键套24上的直齿啮合。在行星轮围绕的中间，后轴棍1上装设有3组套装在一起的中心轮Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ、13、15、17，在中心轮Ⅱ、Ⅲ的端头分别有键床5、7，还有一个键床与中心轮Ⅰ做成整体件。行星轮外围有一共用的内齿轮20及与之相连的内齿轮架21，内齿轮架21与内齿轮20榫接。二者也可做成整体，其上装设有弓形千斤23，内齿轮架21的内齿可与外花键套24的直齿啮合。弓形千斤23可被外花键套24的直齿啮合。弓形千斤23可被外花键套24顶起摆平而与右端盖30的内棘齿脱离。当外花键套24与内齿轮架的弓形千斤脱离时，弓形千斤是始终与右端盖30的内棘齿啮合的，因此外花键套可以分别带动行星架11，内齿轮架21和摆平弓形千斤时的内齿轮架21，从而获得快、中、慢三种速比。3组行星轮传动系统，均可获得不同的快、中、慢三组速比，3×3＝9，9级速比，其中有三级（中速）重复，实际上可以获得七级不同的速比。行星轮系是常用的变速机构，关键在于如何选择和控制。本发明的最大特点，就是设计了上面所述的多组行星轮变速系统和三种独特的控制机构，即左右手控换挡和左手控，右脚控倒蹬换挡，供选择使用。

手板控制变换中心轮的机构：即用手控制的左控制机构，包括手板控制器（图中未画出）、开口平挡3、扭簧2、左控制轮4、圆柱键6和键床5、7，在每一键床的外圆周上，设有对称的半圆槽，左控制轮内圆周的特定位置上有凹槽。凹槽深度和开口平档的壁厚一样，为圆柱键的半径值。当用手扳控制器拉动左控制轮转动一定的角度时，圆柱键6落入中心轮的键床，并被左控制轮的内圆面盖住。圆柱键起作用，中心轮Ⅲ13被固定。此时行星轮Ⅲ12起变速作用。手柄再转动一个位置则左控制轮转动一个角度，使另一圆柱键落入相应键床，原有的圆柱键进入左控制轮的凹槽内，从而变更一组行星轮系实现变速。扭簧2是起使左控制轮复位的作用。开口平挡实际是一个相对开口的套子与平挡做成的一个整体件，它与后轴棍固接以承受扭矩。手控制的右控制机构包括带榫垫圈42，右扭簧41、丝档40、右控制轮39、止紧螺钉45、移位槽套37、连接套29、外花键套24、圆柱销28、驱动体32、弹簧座26、弹簧27。弹簧27的作用是保持内部结构的可靠性;驱动体的作用是输入动力，通过花键槽带动外花键24旋转。右手控制机构是通过右控制轮转动一定角度使外花键套滑移变换位置而实现快、中、慢三档。它主要是通过右控制轮的转动，经止紧螺钉带动位移槽套移动。移位槽套上有螺旋上升的梯级槽，槽中的圆柱销带动连接套产生位移，联接套上有环槽，不妨碍外花键套的旋转运动。联接套设有圆柱销，保持其沿后轴棍上的键槽作直线位移，外花键套24随之产生位移，并能分别和行星架或内齿轮架或摆平弓形千斤的内齿轮架啮合而产生速度的变换。驱动体32通过内花键带动外花键套24，沿连接套的环形槽旋转而带动轴皮筒旋转，使车轮前进。这套机构的特点是右控制轮的转动通过移位槽套和圆柱销使联接套和外花键套移位，在连接套上设置环槽，既不会妨碍外花键套旋转又可带动外花键套作直线位移。

脚控倒蹬换档机构其原理与我的申请号为92217451.2的专利相同，但作了改进，参见图2。

包括：控制槽轮46、传动体、47、外花键套24、圆柱销28、弹簧48、垫圈49、弹簧卡50、滚柱51、离合体52。弹簧卡50的作用是克服润滑脂对滚柱的粘着力，使滚柱与后轴棍接触良好，（后轴棍上开沟的作用是增加摩擦阻力）倒蹬时能很快让离合体制动，从而使外花键套作直线位移，外花键套24与传动体47之间用花键连接，与行星架端盖19和内齿轮架21用直齿联接而不是传动十字轮和行星轴。这种结构形状简单，加工容易、且不易损坏。文中未提到的附图标号：10为弹簧卡、18为衬套、22为圆柱销，其余为通用的自行车内变速器零件。

由上可知，本发明对变速比的调节和换档控制方式进行了精心设计，使其结构紧凑、体积小、重量轻、保持必要的机械强度，变速控制方便灵活，适合各型自行车安装使用，可以形成系列产品，实现3速、5速、7速和9速的内变速。而且有全手控和手、脚控相结合的变速机构，满足了不同爱好者的需求，也改变了现有内变速器在后轴中心钻孔用小链条拉动的换档方法，使其变速档次多，坚固耐用，定位可靠。

Claims (7)

1、一种多速内变速器，包括变速机构和控制机构，其特征在于：

(1)变速机构是同一内齿轮20内，装设有N组行星轮，即行星轮Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ……、16、14、12……，和N个中心轮，即中心轮Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ…17、15、13…，每组行星轮的个数相同，为3或4个，几个齿数递增的行星轮安装在行星架的同一根偏心柱上，其偏心度要保证行星轮与中心轮和内齿轮良好啮合，N个中心轮套在一起装在后轴辊上，并分别与各自的键床固接，行星架11上装有半圆千斤9，内齿轮架21上装有弓形千斤23，并分别与左、右端盖8、30的内棘齿啮合。

(2)控制机构分左、右两边控制，左边控制的是N个中心轮，每次固定其中的一个，右边控制的是分别与行星轮架、内齿轮架及摆平弓形千斤的内齿轮架啮合的外花键套24。

(3)控制机构，左边为手动控制的左控制机构，右边的控制机构分手动控制的右控制机构和脚控倒蹬换档机构，因此可以组成左、右全手动控制和左手控、右脚控制两种控制形式。

(4)左控制机构包括手扳控制器，左控制轮4、开口平档3、左扭簧2、圆柱键6及固定于中心轮的键床5、7等。

(5)手控的右控制机构包括手扳控制器、右控制轮39、右扭簧43、丝挡40、止紧螺钉45、移位槽套37、联接套29、外花键套24、圆柱销28及驱动体32，弹簧座26，弹簧27。

(6)倒蹬换档右控制机构包括：外花键套24、圆柱销28、控制槽轮46、传动体47、弹簧48、垫圈49、弹簧卡50、滚柱51、离合体52。

2、根据权利要求1所述的多速内变速器，其特征是开口平档与后轴棍固接，并开有相对的槽口，其槽口的厚度是圆柱键的半径值。

3、根据权利要求1所述的多速内变速器，其特征是键床和中心轮连成整体，其键床外圆周面上开有对称的半圆槽，其半圆槽的深度等于圆柱键的半径值。

4、根据权利要求1所述的多速内变速器，其特征是移位槽套37上开有螺旋上升的梯级槽，并通过上紧螺钉与右控制轮固接，随右控制轮转动时，设置其间的圆柱销带动联接套29，外花键套24变换位置，实现与行星架或内齿轮架或摆平弓形千斤的内齿轮架的接合，与联接套相配合的三根圆柱销，一根随移位槽套移动，一根只能沿后轴上的键槽作直线位移，还有一根与外花键套固接，可沿联接套上的环形槽旋转，又可带动外花键套直线位移。

5、根据权利要求1或4所述的多速内变速器，其特征为花键外套24与行星架端盖、内齿轮架的联接是直齿啮合，与驱动体联接是花键。

6、根据权利要求1所述的多速内变速器，其特征是离合体52内、滚柱51的外围，装设有保持滚柱与后轴棍良好接触的弹簧卡50。并在后轴棍上开出浅沟。

7、根据权利要求1所述的多速内变速器，其特征在于手动控制是通过拉线转动控制轮，控制轮的复位靠固定于后轴棍上的扭簧实现。