CN1166430A - 内装有离合器之轮毂 - Google Patents

Abstract

本发明提供：无论在任何变速段中只要将脚踏板逆转(倒踩)就可以解除传动爪片与轮毂筒的接触而能够消除碰触声音的内装有离合器的轮毂。将离合器由可在轴芯方向上移动的分割型第1离合器和第2离合器来构成，当处于正在传递将脚踏车往前进方向驱动的动力的状态下，传动爪片与轮毂筒系呈卡合状态，在尚未发生驱动力的状态或者开始传递逆转动力时，第2离合器将朝轴芯方向移动，将传动爪片变成倒伏状态，且呈用以解除传动爪片与轮毂筒的卡合的状态。

Description

内装有离合器之轮毂

本发明系关于具备：轮毂轴；和可旋转地支撑在前述轮毂轴的驱动体；和轮毂筒；和可在前述轮毂轴周围旋转的行星齿轮；和配置成可与前述行星齿轮卡合的行星齿轮框；和为了进行切换自前述驱动体到前述轮毂筒之间的动力传递路径，而可在轴方向移动之离合器之「内装有离合器之轮毂」。

关于前述的“内装型变速装置”的已知例子，系有例如：日本实用新案公报昭58-10711号所揭示者。其中系揭示出：轮毂轴、可旋转地支撑在轮毂轴上的驱动体、可作为将动力传递到轮毂筒的传递路径的环齿轮以及行星齿轮。这个轮毂系可进行“低速旋转”和“高速旋转”之两阶段的变速切换用的「内装有变速器之轮毂」，系可利用“当切换到低速时将成为隆起状态以将驱动力从支撑着链轮的驱动体传递到轮毂筒之传动爪片”来作为变速路径的切换装置的一部分。而朝向轮毂轴的轴芯方向延伸的销则是安装成可摆动的。而用来将这个传动爪片操作成隆起状态和倒伏状态的“操作体”则是根据变速杆之朝向轴方向的位置变更(简称为：变位)而被操作。

是以，在一般的内装型的变速装置中，为了将驱动力从驱动体传递到轮毂筒，设有可在隆起状态与倒伏状态之间进行变位的传动爪片。

此外，也有许多具备有可藉由将脚踏板逆转(倒踩)而使制动器作动的“惯性运转型(逆踩型)制动机构(coasterbrake)”之「内装有变速器之轮毂」。

就传统的“内装有离合器的轮毂”而言，无论驱动力是否加诸到驱动体，传动爪片均保持在“传动爪片被操作的状态”。亦即，如果传动爪片被操作成隆起状态的话，则不论是否有驱动力施加在驱动体上，传动爪片均处于隆起状态。

这种“内装有离合器的轮毂”若同时也是具有“惯性运转型(逆踩型)制动机构”的轮毂的话，则当进行逆转(逆踩)时，而传动爪片却不变成倒伏状态的话，将会引发以下的问题。亦即，当想要使惯性运转型制动机构动作，而逆踏脚踏板以使驱动体逆转时，将产生制动作用，轮毂筒将成无法旋转的状态。此时，如果传动爪片正处于起立状态而卡合在轮毂筒的话，即使想要解除制动状态而欲将脚踏板朝正转方向踩踏时，也会因为驱动体正卡合在轮毂筒，而且轮毂筒又正处于制动状态而无法旋转，因此就无法踩动脚踏板。所以将引起无法解除制动状态之所谓“制动锁死”的问题。而且即使是不具备“惯性运转型(逆踩型)制动机构”的脚踏车，当驱动体逆转时，传动爪片抵接到轮毂筒的话，将有发生碰触噪音的问题。

以上的这种问题，追究其原因，乃是因为无论驱动是否作用到脚踏板，传动爪片皆一直卡舍在轮毂筒的内周所造成的。

因此，本发明之目的就在于提供：可以“只有当驱动力作用在脚踏板时，传动爪片才会变成起立状态”的方式来操作传动爪片的「内装有离合器的轮毂」。

为了解决前述课题起见，本发明的“内装有离合器的轮毂”系具有：轮毂轴；可旋转地支撑在前述轮毂轴的驱动体；可在前述轮毂轴的周围旋转的轮毂筒及行星齿轮；配置成可与前述行星齿轮卡合的环齿轮；为了进行切换自前述驱动体到前述轮毂筒之间的动力传递路径，而可在前述轮毂轴上的轴方向移动之离合器；以及用来操作前述离合器的操作装置的「内装有离合器的轮毂」，其特征为：在前述环齿轮上设有：可在”能够在前述环齿轮与前述轮毂筒之间传递动力的第1状态”与“用来截断前述环齿轮与前述轮毂筒之间的动力传递的第2状态”之间进行切换的传动爪片，前述离合器是由可在前述轮毂轴的轴芯方向相对地移动的第1离合器与第2离合器所构成，当前述驱动体将第1旋转方向的驱动力传递到前述离合器时，将会使前述第1离合器和前述第2离合器相对地移动，抵接到前述传动爪片的一部分，以执行将前述传动爪片切换到前述第1状态的操作。

根据这种构成方式，离合器是由第1离合器和第2离合器所构成，藉由将前述驱动体朝第1方向驱动将可使前述第1离合器与前述第2离合器相对地改变位置(变位)，利用这种相对的变位，前述传动爪片的一部分将抵接到轮毂筒上。

在本发明的较佳实施例中，系将前述第1离合器与前述驱动体连动地连结成“不能在外周方向上相对地变位，而能够在前述轴芯方向上移动”的状态，前述第1离合器系具有卡合部，第2离合器系具有被卡合部，前述被卡合部形成有可供前述卡合部滑动且对轴芯呈倾斜的倾斜面，且制作成：当前述第1旋转方向的驱动力作用在前述驱动体而使前述第1离合器被转动时，前述卡合部将在前述倾斜面上滑动，而前述第1离合器和前述第2离合器将互相朝前述轴方向变位。根据这种构成方式，当对应于使前述脚踏车前进方向的转动力作用在前述驱动体时，前述第1离合器将被转动而变位，随着这个变位，前述第1离合器的卡合部将沿着形成在前述第2离合器的斜面部滑动移动，因此前述第1离合器就可相对于前述第2离合器朝向轴方向移动。结果，只有当脚踏车前进方向的驱动力作用到脚踏板时，第1离合器与第2离合器才会变成互相分开的状态，而可将脚踏板的转动力变换成离合器在轴方向上的变位。

此外，前述第1离合器具有：在与前述传动爪片相抵接的状态下，用以将前述传动爪片维持在前述第2状态的第1抵接面；前述第2离合器具有：在与前述传动爪片相抵接的状态下，用以将前述传动爪片维持在前述第2状态的第2抵接面。而且前述第1离合器和第2离合器系以「当前述朝第1旋转方向的驱动力尚未作用到前述驱动体时，使前述传动爪片被弹压而抵接于前述第1或第2抵接面，当前述内装有离合器之轮毂被进行变速操作而处于前述高档位置的状态下，有对应于前述第1旋转方向的驱动力被作用在前述驱动体时，使前述第1抵接面和前述第2抵接面与前述传动构件变成非接触状态，而将前述传动爪片置于前述第1状态」的方式来制作离合器与传动爪片。根据这种构成方式，当由于前述第1离合器和第2离合器朝轴方向移动而与分别形成的前述第1抵接面、前述第2抵接面及前述传动爪片成为抵接状态的话，就操作前述传动爪片成为与前述轮毂筒非抵接的第2状态，当处于正往前述内装有离合器之轮毂的高档位置的进行变速的变速段状态下，若有朝脚踏车的前进方向的驱动力发生作用时，前述第2离合器的前述第2抵接面处于与前述传动爪片非抵接的状态，前述第1离合器的前述卡合部将会在形成于前述第2离合器的倾斜面上滑动移动，前述第1离合器的前述第1抵接面将变成与前述传动爪片非抵接的状态。此外，当处于已经被变速到前述内装有离合器的高档位置的状态下，对应于脚踏车前进方向的驱动力尚未作用在前述驱动体的状态时，前述第1离合器的前述第1抵接面处于与前述传动爪片抵接的状态，因此前述传动爪就处于可将动力传递到前述轮毂筒的第2状态。结果，只有当前述内装有离合器之轮毂处于被变速到前述高档位置的状态下，且有朝脚踏车前进方向的驱动力发生作用时，前述传动爪片才会呈现在轮毂筒与环齿轮之间传递动力的状态，因此，即使脚踏车被变速到达高档位置，只要朝脚踏车前进方向的驱动力尚未作用到脚踏板的话，传动爪片系处于与前述轮毂筒非抵接的状态，因此，即使在这种状态下，倒踏脚踏板，也不会发生所谓「传动爪片与轮毂筒的碰触声音」。

其次，设有“惯性运转型(逆踩型)制动机构”的一般轮毂，将会产生以下的问题。

亦即，如果驱动体处于有驱动力加诸在其身上，而传动爪片正与轮毂筒卡合的状态时，脚踏车正位于爬坡道路上，同时却又处于朝后方(下坡方向)倒滑的状态的话，此时，制动器将无法发挥制动作用，造成所为刹车不灵的现象。

具体言之，当车轮往后转的状态下，传动爪片若正与轮毂筒卡合的话，轮毂筒的逆转动作将会经由环齿轮传递到行星齿轮。这种转动将会因行星齿轮而被减速后，传递到齿轮框。一般而言，倒踩式制动器系具备：刹车块、和可从内侧对于此刹车块施压的滚子、和可将此滚子往直径方向外侧推迫的凸轮面，而这个凸轮面系被设在齿轮框上。因此，当轮毂筒正在逆转时，轮毂筒的旋转将被减速后传递到凸轮面。亦即，相对地，凸轮面将相对于轮毂筒朝正转方向旋转，因此就无法发挥制动作用。

然而，如果根据本发明的前述构造的话，在未施加驱动力的状态下，传动爪片与轮毂筒并未卡合在一起，所以不会引起这种问题。

此外，在本发明的更佳实施例中，系将前述传动爪片设成：被枢支在前述环齿轮的状态，且在其一端具有：在前述第1状态时能够与形成在前述轮毂筒内周面上的棘轮卡合的爪片部；在其另一端具有：可藉由前述第1离合器和前述第2离合器的第1抵接面与第2抵接面的卡合而变位到前述第2状态的复数个被抵接面；利用弹压弹簧将前述传动爪片朝向前述第1状态这一侧弹压。藉由这种构成方式，前述传动爪片的前述另一端将与前述第1离合器的前述第1抵接面或者前述第2离合器的前述第2抵接面的其中一方抵接，藉此，将克服朝向前述第1状态的方向弹压的弹压弹簧的弹压力，而操作前述传动爪片变成第2状态。结果，第1离合器的第1抵接面或者第2离合器的第2抵接面将会与前述传动爪片的另一端处于“抵接或非抵接”的状态，藉此，可将传动爪在前述第1状态和第2状态之间进行切换操作，因此可将内装有离合器之轮毂的构造制作成更为简单化。

进而，藉由将前述驱动体朝向与第1旋转方向相反的方向旋转，即可使前述第1离合器相对于前述第2离合器朝向轴方向变位，前述第1离合器的前述第1抵接面将会抵接到前述传动爪片的前述被抵接面，而将前述传动爪片操作成前述第2状态。

如此一来，当驱动体进行逆向旋转时，传动爪片系处于与轮毂筒非卡合状态，因此可解决所谓“制动锁死”或“碰触噪音”等问题。

附图图面简单说明如下：

图1是脚踏车的侧面图。

图2是根据本申请所揭示的发明之轮毂的部分断面图。

图3是轮毂的断面图。

图4是显示本发明中的离合器的立体图。

图5是轮毂在高档位置时的各构件的位置关系的示意图。

图6是轮毂在高档位置时的各构件的位置关系的示意图。

图7是显示轮毂在中档位置时的各构件的位置关系的示意图。

图8是显示轮毂在低档位置时的各构件的位置关系的示意图。

图9是显示图5所示的状态下的离合器与传动爪片的位置关系的部分断面图。

图10是显示图6所示的状态下的离合器与传动爪片的位置关系的部分断面图。

图11是显示图7所示的状态下的离合器与传动爪片的位置关系的部分断面图。

图12是显示图8所示的状态下的离合器与传动爪片的位置关系的部分断面图。

图13是传动爪片的断面图。

下面详细说明本发明的实施形态：

图1是显示搭载本发明“内装有离合器之轮毂”9(以下简称轮毂9)的脚踏车1的外观。其中，2是前轮，3是后轮，4是车把，5是用来操作轮毂9进行变速的变速装置，5a是被变速装置5抽拉操作的缆线。6是脚踏板，发生在脚踏板6的驱动力是经由前链轮7、链条8及后车轮3的链轮20将动力传递到轮毂9。在以后的说明中，将与脚踏车1的前进方向相对应的脚踏板6以及其他可转动的零件的旋转方向称为「第1旋转方向」或「正转方向」，将其相反方向称为「第2旋转方向」或「逆转方向」。

将脚踏板6朝向第1旋转方向转动操作时，其驱动力将以对应于变速装置5所设定的变速段的“减速比”或“增速比”传递到后车轮3。此外，在本第1实施例中，变速段是3段，可分别在第1变速位置(高档位)、第2变速位置(中档位)、第3变速位置(低档位)之间进行切换操作。进而，如果将脚踏板6朝反转方向旋转操作的话，内设在轮毂9内的「惯性运转型(逆踩型)制动机构(coaster brake)」将作动，而将制动力作用到后车轮3上。

以下，参照附图，详细说明本发明中的内装型变速装置。大致上如图2所示，该内装型变速装置具备有：轮毂轴10、可转动地被支撑于该轮毂轴之供固定链轮20用的驱动体25、被支撑成可相对于轮毂轴10和驱动体25进行转动之供固定脚踏车的车轮之轮辐(spoke)用的轮毂筒70、介装在驱动体25和轮毂筒70之间，包含有可将来自驱动体25的驱动力经过复数个驱动路径传递到轮毂筒70的行星齿轮之齿轮机构、以及用来选择复数个驱动路径的离合器手段等。

其次，详细说明这些构成的各部分。

在以下的说明当中，所谓「谓方向」意指：与轮毂轴10的轴芯X之同一方向。「轴方向的第1端」意指：图3中所示的右侧轮毂轴端部10c。「轴方向第2端」意指：位于与第1端相反侧，亦即轮毂轴10的左侧端部10d。「直径方向」或「外周方向」意指：以轮毂轴10当作基准的直径方向或外周方向。

轮毂轴10系被固定在脚踏车的后叉部1a上。驱动体25是利用轴承机构可转动自如地被支撑在轮毂轴10。此一轴承机构是由：设在轮毂轴10的一端侧区域之形成轮毂轴10的大径部的滚珠承盘10a、在轮毂轴10的外周方向上被设置复数个的轴承11、和位于驱动体25的直径方向内侧，且被设成朝向轮毂轴10的轴方向外侧的轴承面25a所构成。因此，复数个轴承11是由位于滚珠承盘10a的直径方向外侧，且面向轴方向内侧的轴承面10b、以及驱动体25的轴承面25a所包挟。

驱动体25整体上是呈朝轴方向延伸的筒状，在其轴方向第1端(10c)侧是固定有链轮20，该链轮20系与链条8卡合。在驱动体25和轮毂轴10之间，设有阻止尘埃、砂粒等进入内装型变速装置的内部的环状盖体12。这个盖体12的直径方向内侧的部分被固定在轮毂轴10，而且其直径方向外侧的部分系抵接在驱动体25，因此刚好可将轮毂轴10和驱动轴25之间的间隙予以封塞起来。

在驱动体25的直径方向上的外侧面设有：轴承面25b，该轴承面25b系抵接在用来将轮毂筒70支撑成可转动自如的轴承26，且具有推迫滚珠的作用。驱动体25的直径方向上的内侧，在轴承面25a的轴方向内侧是设有可与后述的离合器30卡合用的栓槽部(spline)25c。这个栓槽部25c是从驱动体的轴方向内侧部25e沿着轴方向延伸，其长度约横跨驱动体25的轴方向长度的一半以上。

轮毂筒70整体上是呈可近乎涵盖轮毂轴10的全长的筒状，在轴方向的第1端侧，系利用轴承26a可转动地支撑于驱动体10。在轮毂筒70与驱动体25之间系设有用来封塞这两个构个间的间隙之盖体27，且被固定在驱动体25上。在轮毂筒70的第2端侧也具备同样的轴承机构，系利用轴承26b可转动地支撑在轮毂轴10上。

其次，说明用以从驱动体25将驱动力经由复数个驱动路径传递到轮毂筒70所用的齿轮机构。

这个齿轮机构是由：供与驱动体25卡合用的离合器30、供操作离合器30用的后述之操作装置、设在轮毂轴10的外周的太阳齿轮11、与这个太阳齿轮11卡合之可一方面进行自转一方面在轮毂轴10的外周进行转动之行星齿轮41、供支撑这个行星齿轮41用的行星齿轮框40、位于行星齿轮的直径方向的外侧的环齿轮50、和被枢支成可相对于此环齿轮50进行摆动，且可对于轮毂筒70传递驱动力的传动爪片55等所构成的。

在详细说明齿轮机构的各部分之前，先简单说明各部分的概要。离合器30是由两个部分，亦即，第1离合器31、以及另外一个第2离合器32所构成。这两个部分系可一体地朝轴方向及外周方向移劝，也可以改变在轴方向上的相对位置。用来移动这个离合器30以进行操作的是包含有第1变速键100的离合器操作装置。这个第1离合器31系卡合在驱动体25。第1离合器31也可抵接到传动爪片55，可藉由抵接到这个传动爪片55的端部55a而将这个传动爪片55扳倒，而解除传动爪片55与轮毂筒70的卡合。第2离合器32系既可与行星齿轮框40卡合，也可与环齿轮50卡合，第2离合器32可藉由朝往轴方向移动而卡合到行星齿轮框40或环齿轮50的其中一方。行星齿轮40是卡合在环齿轮50上，可将经由离合器30所传递过来的驱动力传递到环齿轮50，进而又经由传动爪片55传递到轮毂筒70，或者接受来自环齿轮50的驱动力后，经由行星齿轮框40和滚子离合器机构65传递到轮毂筒70。

接下来，详细说明离合器30的详细构造以及其操作装置。本实施例系说明可行三段变速的例子，可藉由使离合器30在轮毂轴10的轴芯X方向上间隔开的第1和第2和第3位置移动，而执行第1变速段(高档位)、第2变速段(中档位)和第3变速段(低档位)的三段变速。这个离合器30整体是被第1弹压弹簧13朝向轮毂轴10的第2端方向亦即第1变速键100的方向弹压。第1离合器31整体上呈朝轴方向延伸的筒状，在第1轴端部方向的外周面设有与驱动体25卡合的复数个齿31a。

第2离合器32在第2轴端部的外周面具有可与行星齿轮框40或环齿轮50卡合的卡合爪片32a。这个第2离合器32a与第1离合器31一起在轮毂轴10上朝轴方向移动时，卡合爪片32a将与行星齿轮框40卡合，或与环齿轮50卡合。

第1变速键100系可藉由移动这个第2离合器32而移动操作整个离合器30。

如图3所示，第1变速键100系贯穿在键沟12上，而键沟12则被设在轮毂轴10上，系将轮毂轴10的轴芯X朝直径方向贯通后所形成的沟。藉由将第1变速键100与「配置在将轮毂轴10往轴芯X方向贯通孔10d内的操作棒101」互相抵接，就可从内装型变速装置的外侧来操作该第1变速键100。这个操作棒101系如图3所示，只有在第1变速键的长轴方向上的中央部位与第1变速键100在第2端侧的端部互相抵接而已，并未连结在一起。因此，操作棒101虽然可进行将第1变速键100往第2端方向推的操作，但是却无法将第1变速键100往第1端方向抽拉。因此，第1变速键100往第1端方向的移动是利用后述的第3弹压弹簧15的弹压力来执行的。

第1变速键100在长轴方向上的长度系大于轮毂轴10的直径，当插入到轮毂轴10的键沟12时，只有突出部分100a从轮毂轴10的外周面突出来。这个突出部分100a是用来抵接第2离合器32。

离合器30系被第1弹压弹簧13朝第1变速键100的方向弹压。这个第1弹压弹簧13的一端系抵接到轮毂轴10的前述大径部10a的侧面，另一端则是抵接到设在第1离合器31的第1端侧的内径面上的第1弹簧卡止用沟31f。

如图3所示，在轮毂轴10的外周处，且介于第1变速键100与第2离合器32之间的位置，系设有第2弹压弹簧14。并且利用“弹簧定位垫片”来设定第2弹压弹簧14的长度，以使其长度成为：当将第1变速键100往第2离合器32的方向移动时，让第1变速键100较第2离合器32更先抵接到第2弹压弹簧14的「设定长度」。此外，在轮毂轴10上又设有可将第1变速键100朝往第2离合器32的方向弹压的第3弹压弹簧15。第1弹压弹簧13与第2弹压弹簧14的弹簧系数被设定成几乎相等，而第3弹压弹簧15的弹簧系数则是设定成大于第1弹压弹簧13与第2弹压弹簧14的弹簧系数。因此，当操作被安装在车把上的变速操作装置5以抽拉内缆线时，将会经由操作棒101使第1变速键100抵抗第3弹压弹簧的弹压力而朝向第2端方向移动。相反地，如果是朝放松内缆线的方向进行操作的话，第1变速键将会受到第3弹压弹簧15的弹压力而往第2离合器32的方向移动。

离合器30的构成要素即第1和第2离合器虽然可以在轴方向上相对旋转，但是只有被变速操作装置5变速到第1变速段时才会相对旋转，并藉由后述之「使传动爪片55卡合到轮毂筒，以将来自驱动体25的驱动力经由传动爪片55传递到轮毂筒70」。

兹参照图4详细说明离合器30的构成要素即第1离合器31与第2离合器32的连结关系。

在第1离合器31的内周面系形成数个朝直径方向突出的卡合部31e。这些卡合部31e都是与轴芯X方向平行延伸的略呈矩形体形状的突出部，其两端系分别成有平面31b、31c。在第2离合器32的第1端部侧系形成有：可被插入到第1离合器31的第2端部侧的内周，且可在前述卡合部31e上滑动的被卡合部32e。此外，前述被卡合部32e的第1端部侧系形成有复数个脚部32k，前述各脚部32k分别形成有：与轴方向呈平行延伸的平面部32f、与轴方向呈倾斜的倾斜面32g、由这个倾斜面32g再往轴芯X方向平行延伸的延伸面32h。

如图4所示，第1离舍器31的第2端侧的端面31t系利用相当于「与缸体的外周面31k呈倾斜(由侧面图观察时)的第1抵接面」的段部31d来与缸体部31k相连续。

至于第2离合器32也可说是具有同样的构造。亦即，在第2离合器32的外周面的略中间部系形成有相当于「与轴芯X方向呈倾斜的第2抵接面」的段部32d。

此处，当本发明的轮毂9被装设在脚踏车1的状态，且在未让脚踏板发生驱动力的状态下，第1离合器31系被第1弹压弹簧(请参考图3)朝第2端侧弹压，第1离合器31的第2端侧的端面31t抵接在第2离合器32的脚部32k的基部32t时，离合器30系维持在轴芯X方向上的最短状态。接下来，由这种状态开始，将可使脚踏车前进的驱动力作用到脚踏板的话，驱动体25就朝第1方向即正转方向转动，而与该驱动体25连结并连动的第1离合器31也被朝同一方向转动。当正转方向的驱动力传递到第1离合器31时，卡合部31e的平面部31b侧就变成与第2离合器32的倾斜面32g抵接的状态，由于继续被施加朝同一方向的驱动力，前述卡合部31e的第2端侧就沿着前述倾斜面32g滑动移动，结果，第1离合器31就相对于第2离合器32而朝向第1端这一方进行相对性的移动。卡合部31e的平面31b与第2离合器32的延伸面32h抵接后，并不会在平面31b与延伸面32h之间发生使两者朝轴方向分开的力成分，所以第1离合器31之相对于第2离合器32在轴方向上的移动将停止，而成为使原先传递到第1离合器31的驱动力传递到第2离合器32的状态。

藉由以这种方式来构成第1离合器31和第2离合器32，可利用传递到链轮20的第1旋转方向的驱动力使得第1离合器31相对于第2离合器32分开地朝往轴方向上的第1端方向移动。

此外，试就在链轮20上产生与前述第1方向相反方向的驱动力的情况而言，这种情况，第1离合器31的卡合部31e之在图4中所示的反转方向外周侧的平面部31c变成抵接在第2离合器32的平面部32f侧，就变成第1离合器31将第2离合器32朝往与前述正转方向相反的逆转方向驱动。

如果在第1离合器31的平面部31b抵接在第2离合器32的延伸平面部32h的状态下，又有一个逆转方向的驱动力作用到脚踏板的话，原本处于抵接状态的第1离合器的平面31b会立即从延伸平面部32h分开，利用第1弹压弹簧之朝第2端部方向的弹压力，第1离合器31将朝第2离合器32这一方移动。是以，当有相反方向(第2旋转方向)的驱动力作用到脚踏板6时，第1离合器31将朝第2离合器32的第2端部这一方移动，所以离合器30将会变位成「在轴芯X方向上的全长最收缩的状态」。

其次，说明利用离合器30所进行的传动爪片55的操作。

在行星齿轮40的第1端侧部分40a的直径方向内侧，系设有朝轴方向延伸的锯齿状缺口(serration)40b。当离合器30位于与第1变速段对应的第1位置和与第2变速段对应的第2位置时，设在第2离合器32的直径方向侧的卡合爪片32a将与此锯齿状缺口40b卡合。因此，这个锯齿状缺口40b在轴方向上的长度系与当离合器30在第1和第2变速段时该离合器30朝轴方向的变位量几乎相同或者稍微长一点。行星齿轮41系可转动自如地被支撑在此行星齿轮框40的轴40c上。这个行星齿轮框40本身则是可转动自如地外嵌于轮毂轴10。

环齿轮构件50整体上系呈往轴方向延伸的筒状，系由：与行星齿轮41卡合的缸体部50a、和供支撑传动爪片55用的支撑部50b所构成。在缸体部50a的直径方向内侧系设有供与行星齿轮41卡合用的齿轮部，支撑部50b设有两个窗口可用来固定安装两个销55p，该两个销55p系被用来当作支撑轴可将传动爪片55支撑成能够摆动自如。在此支撑部50b的直径方向内侧则是设有一个锯齿状缺口50c，系当离合器30位于对应于第3变速段的第3位置时，供与第2离合器的卡合齿32a卡合之用。

传动爪片55系利用被安装于设在环齿轮构件50的支撑部50b的锁55p的外周的弹压弹簧，而可当作一种「单向(one way)机构」朝向与设在轮毂筒70上的卡合齿70a卡合方向进行弹压，系可在正在与轮毂筒70卡合中的「站立状态」以及解除卡合的「倒伏状态」之间进行变位。这种传动爪片55系具有：用来与轮毂筒70的卡合齿70a卡合的爪片部55a、用来与第1离合器31抵接的第1被抵接部55b、及被形成当作与第2离合器32抵接用的凸轮面的第2被抵接部55c，第1离合器31或第2离合器32与传动爪片55抵接的话，这个抵接部分被朝向直径方向的外侧上推，传动爪片55变成倒伏状态。

兹参照图9至图13具体说明如下。

第1离合器的段部31d系可抵接到前述传动爪片55的第1被抵接部55b。当第1离合器31被安装在轮毂9的内部的状态下，第1离合器31朝轴方向移动，将其段部31d从第1端侧来抵接于前述传动爪片55的第1被卡合部55c的话，就可操作传动爪片55使它在其枢支轴55p的外周上进行摆动。此外，如图13所详细显示般，传动爪片55的第1被卡合部55b系具有可藉由与第1离合器31的段部31d抵接而将其轴方向的力变换成轴芯X方向的转动力之倾斜面55b1、55b2。亦即，当轴芯X方向的力作用在这个倾斜面55b1、55b2时，将会产生与这个倾斜面55b呈垂直的方向上的分力，所以这种垂直分力具有：朝向可使传动爪片55在枢支轴55p的外周摆动的方向之力成分。因此，传动爪片55可被这种在枢支轴55p的外周方向之力成分所摆动。

此外，关于第2离合器32也可说是具有同样的构造。亦即，在第2离合器32的外周面的略中间部系形成有相当于第2抵接面之与轴芯X方向呈倾斜之段部32d。当第2离合器32在轴芯X方向上从第2端部侧往第1端部侧移动，而使得该端部32d接触到传动爪片55的第2被抵接部55c的话，将由第2被抵接部55c的复数个倾斜面55c1、55c2产生用以使传动爪片55在枢支轴55p的外周摆动的力，因此可摆动该传动爪片55。此处，倾斜面55c1、55c2也是与前述倾斜面55b1、55b2同样地被形成「可将轴芯X方向的力分解成包含可使传动爪片55在枢支轴55p的外周摆动的力成分」之形状。

如此一来，可依据第1离合器31和第2离合器32的位置是位于轴方向上的那一个位置，而操作该传动爪片55在起立位置与倒伏位置之间进行切换。惟，只有当传动爪片55的被抵接部这一侧的端部压在第1离合器31的缸体部31k或第2离合器32的缸体部32k的时候，即使将第1离合器31和第2离合器32往轴芯X方向移动，传动爪片55还是依旧维持在倒伏状态。

如图3所示，在环齿轮构件50与驱动体之间设有用来将环齿论构件50固定在第2端方向上的位置之「推迫弹簧16」。

行星齿轮框40系支撑着可直接将驱动力传递到轮毂筒70的滚子离合器机构65。这种滚子离合器机构65系由：数个滚子61、和用来将滚子61往直径方向外侧上推之设于行星齿轮框40的外周面上的滚子用凸轮面40d、和不同于行星齿轮框40而另成一体之可相对地转动的滚子外框60所组成。当行星齿轮框40相对于轮毂筒70较先朝向正转方向转动的时候，这种滚子离合器机构65会将旋转驱动力从行星齿轮框40传递到轮毂筒70，但是，如果是轮毂筒70相对于行星齿轮框40较先朝向正转方向转动的时候，滚子将会空转，旋转驱动力将不会被传递到行星齿轮框40。

滚子外框60除了支撑滚子61之外，也支撑「惯性运转型(逆踩型)制动器(coaster brake)」用的滚子81。这种惯性运转型制动器80属于习知，因此将省略其详细的说明，但是该制动器系具备：当滚子81和驱动体25往反方向旋转时，用来将滚子81推往直径方向的外侧之设在行星齿轮框40的外周面上的凸轮面40d、和对于轮毂筒70的内面70b具有制动作用的刹车块82。

其次，参照图3、图5至图13说明在各变速段时的各个构件的位置关系与各构件的状态。

本实施例所揭示的：系可藉由将离合器30朝往在轮毂轴10的轴芯X方向上隔开间隔的第1和第2和第3位置之间移动，而能够进行第1变速段(高档位)、第2变速档(中档位)和第3变速档(低档位)之三段变速之例。

当操作变速装置5以执行抽拉内缆线的操作时，将会经由操作棒101，使第1变速键100抵抗第3弹压弹簧15的弹压力，朝向图3和图5和图6中所示的第1位置(对应于高档位的位置)移动。此时，利用第1弹压弹簧13的弹压力，第1离合器31与第2离合器32将一体地往第1变速键100的方向移动，直到第2弹压弹簧14抵接到第1变速键100，而与第1弹压弹簧13的弹力保持平衡为止。图5和图6系显示离合器30位于第1位置的状态。此处，图5系显示对应于正转方向的驱动力尚未作用到离合器30的第1离合器31的状态。图6系显示对应于正转方向的驱动力作用到离合器30的第1离合器31的状态。

亦即，在图5的状态中，系如图9(a)和(b)所示，第1离合器31被第1弹压弹簧13朝第2离合器32这一侧弹压，利用第1离合器31的第1抵接面31d使得传动爪片55的被抵接部55b变成上推的状态，传动爪片55在其连结销55p的外周摆动，传动爪片50的爪片部55a与轮毂筒70的卡合齿70a变成非抵接的状态。

接下来，如果在脚踏板6产生朝第1旋转方向即正转方向的驱动力的话，将会以前述方式，第1离合器31的卡合部31e的端部将沿着第2离合器32的倾斜面32g滑动，且如图6和图10(a)、(b)所示般，第1离合器31与第2离合器32成为在轴方向上分开的状态。在这个状态下，传动爪片55的被抵接侧的端部系与第1离合器31与第2离合器32保持成非接触状态，因此受到设在传动爪片55的枢支轴55p上的弹压弹簧55d所弹压而成为起立状态。因此，在变成这种状态时，传动爪片55的爪片部55a和轮毂筒70的卡合齿70a系变成啮合状态，所以能够传递环齿轮50与轮毂筒70的动力。

这种状态下之来自脚踏板6的驱动力传递路径就为：来自脚踏板6的正转方向即第1旋转方向的动力被传递到链轮20，以转动用来固定该链轮20的驱动25。如图6所示，经由栓槽部25c和第1离合器31的复数个卡合爪片31a将动力传递到第1离合器31。然后，形成在第1离合器31的内周面的卡合突起部31e的平面部31b与第2离合器32的延伸平面部32将会互相抵接而驱动该第2离合器32。并且藉由第2离合器32的卡合爪片32a与行星齿轮40的锯齿状缺口40b互相卡合使得驱动力传递到行星齿轮框40。然后，再利用以枢支状态支撑在行星齿轮框40上的行星齿轮41与环齿轮50d的啮合，来将驱动力传递到环齿轮构件50，因为连结在环齿轮构件50上的传动爪片55处于起立状态，所以环齿轮构件50的驱动力就经由轮毂筒70的内周上的卡合齿(棘轮)70a而传递到轮毂筒70。

亦即，如果将位于「高档位置」的动力传递路径简化时，就成为下列的顺序。

脚踏板6→链条8→链轮20→驱动体25→第1离合器31→第2离合器32→行星齿轮框40→行星齿轮41→环齿轮框50→传动爪片55→轮毂筒70→后车轮3。

以这种方式来将从脚踏板6所输入的驱动力传递到行星齿轮框40，再利用行星齿轮41之沿着轮毂轴10外周的公转以及行星齿轮41之沿着枢支轴外周的自转而将被环齿轮构件50所增速并传递该力量。

接下来，参照图7和图11(a)、(b)来说明操作前述变速操作装置5以将离合器30移动到第2位置(中档位置的状态)时的动力传递路径。

亦即，其动力传递路径为下列顺序

脚踏板6→链条8→链轮20→驱动体25-→驱动体25的栓槽部25c→第1离合器31的卡合爪片31a→第1离合器31→第1离合器31的卡合部31e→第2离合器32的脚部32k→第2离合器32→第2离合器32的卡合爪片32a→行星齿轮框40的锯齿状缺口40b→行星齿轮框40→行星齿轮框40的卡合面40e→滚子离合器机构65→轮毂筒70的内周被卡合面70c→轮毂筒70→后车轮3之顺序。

是以，被输入到脚踏板6的驱动力将经由离合器30以直接连结的形式传递到行星齿轮框40，再经由滚子离合器机构65传递到轮毂筒70。换言之，驱动体25的旋转数和轮毂筒70的旋转数实质上系变成相同。

其次，参照图8及图13(a)、(b)说明藉操作前述的变速操作装置5将离合器30移动到第3位置(低档位状态)时的动力传递路径。

亦即，其动力传递路径为下列顺序。

脚踏板6→链条8→链轮20→驱动体25→驱动体25的栓槽部25c→第1离合器31的卡合爪片31a→第1离合器31→第1离合器31的卡合部31e→第2离合器32的脚部32k→第2离合器32→第2离合器32的卡合爪片32a→环齿轮构件50的锯齿状缺口50c→环齿轮构件50→环齿轮50d→行星齿轮41→行星齿轮41的枢支轴40c→行星齿轮框40→行星齿轮框40的卡合面40e→滚子离合器机构65→轮毂筒70的内周被卡合面70c→轮毂筒70→后车轮3之顺序。

是以，被输入到脚踏板6的驱动力将经由离合器30毫无减速地传送到环齿轮构件50，然后由于环齿轮构件50与行星齿轮41的啮合，行星齿轮41被减速相当于其自转量后，将旋转力传递到行星齿轮框40。而行星齿轮框40的旋转力则经由滚子离合器机构65以直接连结的形式传递轮毂筒70。

利用这种方式来操作变速装置5，以使离合器30在三个位置移动就可进行变速到达所期望的变速段。此外，由以上的说明可知，在本实施例中只有被变速到对应于第1位置的高档位置时，才使第1离合器31相对于第2离合器32朝轴芯X方向变位，藉此可让传动爪片55在起立状态和倒伏状态之间进行切换操作。尤其是本实施例系将传动爪片55制作成：当驱动体25进行逆转时，传动爪片55系呈倒伏状态。

如果制作成：即使驱动体25逆转时，传动爪片55也不会呈倒伏状态的这种构造的话，将会产生以下的问题。亦即，当欲使「惯性运转型(逆踩型)制动器(coasterbrake)」作动，而逆向踩踏脚踏板6以使驱动体20逆转时，将会产生制动作用，轮毂筒70变成无法旋转的状态。此时，如果传动爪片55处于起立状态而正与轮毂筒70卡合在一起的话，当欲解除制动(刹车)而想要将脚踏板6往正转方向踩动时，将会因为驱动体25与轮毂筒70卡合在一起，且轮毂筒70又因为前述的制动作用而处于无法旋转的状态。因此将引起无法解除制动亦即「制动锁死」的问题。即使对于不具备「惯性运转型(逆踩型)制动器(coasterbrake)」的脚踏车而言，当驱动器25逆转时，传动爪片55与轮毂筒70互相抵接的话，传动爪片55将会抵接到轮毂筒70而导致所谓发生恼人噪音的问题。

然而若根据本实施例的内装型变速装置的话，在高档位置时，相当于第1旋转方向的驱动力若不发生作用，而呈现以第1弹压弹簧13将第1离合器31往第2离合器32弹压的状态时，也就是当离合器30在于轴芯X的方向上最为缩短的状态时，此时传动爪片55系呈倒伏状态，在这种状态下，即使将脚踏板6逆转，传动爪片55与轮毂筒70也不会接触，所以并不会引起所谓“制动锁死”的问题。

此外，在高档位置时，相当于第1旋转方向的驱动力若发生作用，而呈现第1离合器3 1在轴方向上与第2离合器32分开的状态时，也就是说即使离合器30处于延展的状态时，如果有逆转方向的驱动力作用到脚踏板6的话，第1离合器31将会朝第2离合器32的方向移动，因此传动爪片55将变成倒伏状态。所以，即使在这种状态下，想要逆踩脚踏板6也不会引起所谓“制动锁死”的问题。

此外，即使对于不具备「惯性运转型(逆踩型)制动器(coasterbrake)」的脚踏车而言，也不会引起“发生恼人噪音”的问题。

Claims (6)

1.一种内装有离合器之轮毂，系具备：

轮毂轴；

供固定链轮之可在前述轮毂轴外周旋转的驱动体；

可在前述轮毂轴的外周旋转的轮毂筒；

可在前述轮毂轴的外周旋转的行星齿轮；

可支撑前述行星齿轮的环齿轮；

被配置成可与前述行星齿轮卡合的环齿轮；和

可在前述轮毂轴上沿着其轴芯移动，用以在对应于复数个变速段内的高档位的位置、以及对应于其他至少一个变速档位的位置之间选择性地进行切换操作的离合器；以及

用来操作前述离合器的操作装置；

其特征在于：

在前述环齿轮上设有：可在“对应于能够在前述环齿轮与前述轮毂筒之间传递动力之「抵接于前述轮毂筒的状态」的第1状态”以及“对应于用来截断前述环齿轮与前述轮毂筒之间的动力传递之「不抵接于前述轮毂筒的状态」的第2状态”之间进行变位的传动爪片；

前述离合器是由可在前述轮毂轴的轴芯方向上相对地移动，可与前述传动爪片抵接之第1离合器与第2离合器所构成；

当前述驱动体将第1旋转方向的驱动力传递到前述离合器时，使前述第1离合器和前述第2离合器相对地移动，以执行将前述传动爪片切换到前述第1状态的操作。

2.根据权利要求1所述的内装有离合器之轮毂，其特征在于前述第1旋转方向系与搭载前述内装有离合器之轮毂之脚踏车的前进方向对应的旋转方向。

3.根据权利要求1所述内装有离合器之轮毂，其特征在于前述第1离合器与前述驱动体连动地连结成“不能在外周方向上相对地变位，而能够在前述轴芯方向上移动”的状态，前述第1离合器系设有卡合部，前述第2离合器系设有被卡合部，前述被卡合部形成有可供前述卡合部滑动且对前述轴方向呈倾斜的倾斜面，且制作成：当前述第1旋转方向的驱动力作用在前述驱动体而使前述第1离合器被转动时，前述卡合部将在前述倾斜面上滑动，而前述第1离合器和前述第2离合器将互相朝前述轴方向变位。

4.根据权利要求2或3所述的内装有离合器之轮毂，其特征在于前述第1离合器具有：在与前述传动爪片相抵接的状态下，用以将前述传动爪片维持在前述第2状态的第1抵接面；前述第2离合器具有：在与前述传动爪片相抵接的状态下，用以将前述传动爪片维持在前述第2状态的第2抵接面；而且前述第1离合器和第2离合器系：当前述朝第1旋转方向的驱动力尚未作用到前述驱动体时，使前述传动爪片被弹压而抵接于前述第1或第2抵接面，当前述内装有离合器之轮毂被进行变速操作而处于前述高档位置的状态下，有对应于前述第1旋转方向的驱动力作用在前述驱动体时，则使前述第1抵接面和前述第2抵接面与前述传动构件变成非接触状态，而将前述传动爪片置于前述第1状态。

5.根据权利要求4所述的内装有离合器之轮毂，其特征在于前述传动爪片在其中一端具有：当处于前述第1状态下，可与形成在前述轮毂筒的内周面上的棘轮卡合之爪部；在其另一端具有：可因与前述第1离合器的第1抵接面和第2离合器的第2抵接面之卡合而变位成前述第2状态之复数个被抵接面；而前述传动爪片则是被弹压弹簧朝前述第1状态这一侧弹压。

6.根据权利要求5所述内装有离合器之轮毂，其特征在于藉由将前述驱动体朝向与前述第1旋转方向相反的方向旋转，以使前述第1离合器在轴方向上相对于前述第2离合器进行变位，前述第1离合器的前述第1抵接面将抵接于前述传动爪片的前述被抵接面，而将前述传动爪片置于前述第2状态。

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