CN1190343C - 自行车两用内刹车器与内变速机构 - Google Patents

Abstract

一种自行车两用内刹车器与内变速机构，其特征在于：内刹车器具有一滚柱架及多个滚柱和多个刹车片，而滚柱架可接受内变速器环齿轮的反向动力输出及外来手刹车的连动而旋转作动，进而促使滚柱架上自由位移的多个滚柱顶推刹车片外移而产生轮毂内刹车器的两用刹车制动效能。

Description

自行车两用内刹车器与内变速机构

技术领域

本发明涉及自行车，特别是一种自行车两用内刹车器与内变速机构。

背景技术

自行车的使用依使用目的的不同而有别，如竞赛用、越野用、平常代步用等等，在传统设计上为了省力与快速行进，分别在后轮轴外加设外变速器(不同速比的变速链轮)，由于外变速器所有的变速链轮曝露于外，因此常造成污垢与杂质的附着而影响元件的正常运作及寿命，所以近年来世界各国相关业界均朝轮毂内变速器的方向进行研发设计；相同的，在传统刹车器设计上亦是将毂式刹车暴露于后轮轴的一侧端，藉由手刹车来操控，也由于刹车器外露易产生污垢与杂质的附着而影响刹车元件及刹车效能的运作，所以有所谓设于轮毂内的内刹车器发明。

已有的轮毂内变速器与内刹车器之间，是利用内变速器反向运转连动刹车机构的方式，使刹车器产生刹车制动效果，此等已知技术创作如：美国专利第4059028号、美国专利第4063469号、美国专利第4119182号、美国专利第4147243号、美国专利第4147244号、美国专利第4160393号、美国专利第4179953号、美国专利4240533号、美国专利第4323146号、美国专利第4651853号、美国专利第4721013号等等。

由已知技术文献中发觉倒踩刹车(COASTER BREAK)的设计，均利用内变速器的反向动力输出来连动内刹车器产生刹车制动功能，而各创作案所使用的技术与结构因设计理念的不同而互异，但该等设计在整体内变速与内刹车机构上仍显复杂与不尽理想，因此不断的有业者着手研发改进。

发明内容

本发明的目的是提供一种自行车两用内刹车器与内变速机构，以提高内变速器与内刹车器的实用安全机制和手控与倒踩两用式刹车控制的双重制动安全效益。

本发明的目的是这样达到的：一种自行车两用内刹车器与内变速机构，在轮毂内设有内变速器及介于内变速器输出端与内刹车器滚柱架间的中间环，其特点是该中间环系介于轮毂内毂面、内变速器的行星齿轮架输出端及环齿轮输出端，和内刹车器动力输入端之间，中间环输入端内缘设有棘爪啮合于行星齿轮架的输出端啮合部，输入端外缘设有正向棘爪及反向棘爪可选择啮合于环齿轮的输出端啮合部，而中间环的输出端设有可啮合连动轮毂的单向输出棘爪，输出端另设有一外螺纹筒，筒上设有斜齿啮合一连动滑套，利用连动滑套位移连动内刹车器的滚柱架旋转刹车；

内刹车器的滚柱架一侧设有供连动滑套啮合部啮合连动的啮合部，于滚柱架上设有多个活动滚柱；

滚柱架外围为一固定不连动的刹车毂，刹车毂与滚柱架所设滚柱间为多个刹车片，该刹车片一端设有一定位孔使刹车片一端定位，而刹车片内缘则设一曲面供滚柱顶推。

在轮毂内设有内变速器的动力输入件、反向动力排出滑套、输出选择环、行星齿轮、行星齿轮架、环齿轮、太阳齿轮组、以及内刹车器的刹车毂、刹车片、滚柱架、滚柱和侧端盖及介于内变速器输出端与内刹车器滚柱架间的中间环，固定轴及操纵变速的平面突轮机构和多支变速控制杆与套筒；

动力输入件的输出端设有斜齿，啮合连动于反向动力输出滑套，动力输入件正转时，反向动力输出滑套仅啮合连动于输出选择环；

反向动力输出滑套的输入端设有与动力输入件斜齿，啮合连动的斜齿，而输出端设有与输出选择环啮合的齿和与环齿轮啮合的单向齿，当动力输入件反转时，滑套水平移出，使输出端的齿及分别啮合连动于输出选择环及环齿轮；

行星齿轮设于行星齿轮架上，并啮合多个太阳齿轮运转于固定轴上，行星齿轮架输入端设有啮合部啮合于输出选择环的输出端啮合部，输出选择环的输入端另设有棘爪，可选择啮合连动于环齿轮输入端所设的啮合部，而环齿轮的输入端另设有可供滑套齿啮合的齿；行星齿轮架的输出端设啮合部对应于中间环的输入端内缘棘爪，而环齿轮的输出端设有啮合部对应于中间环输入端外缘的正向棘爪及反向棘爪；

输出选择环输出端所设的棘爪受一套筒控制合或离，而套筒则受一控制杆水平位移所连动，该控制杆设于固定轴外围的沟槽中，而控制杆另一端则以弹簧力砥置位移于一可由变速控制机构连动旋转的平面突轮机构的某一指定环面，使控制杆依该环面的平面高低起伏而水平带动套筒位移启闭棘爪的合或离；

控制太阳齿轮及的套筒上设有分别控制棘爪的三排缺口，而此套筒受一水平位移的控制杆所控制定位旋转，而控制杆设于固定轴外围沟槽中，杆另一端则以弹簧配合齿轮及齿条而砥置位移于平面突轮机构的指定环面；

中间环输入端外缘所设棘爪受一套筒所控制合或离于环齿轮的输出端啮合部，该套筒受一水平位移的控制杆连动水平位移，控制杆定位于固定轴外围沟槽中，杆之另一端则以弹簧力砥置位移于平面突轮机构的指定环面；

中间环输出端以外螺纹筒连动一连动滑套在反向运转时能产生向外水平位移而啮合连动内刹车器的滚柱架旋转产生刹车制动效能；其中内刹车器的滚柱架一侧设有供连动滑套啮合部啮合连动的啮合部，于滚柱架上设有多个活动滚柱；

滚柱架外侧端设有至少一个以上连接孔可供手动刹车的连动板位移旋转时连动滚柱架旋转，以施手控刹车的动作；

滚柱架外围为一固定不连动的刹车毂，刹车毂与滚柱架所设滚柱间为多个刹车片，该刹车片一端设有一定位孔，使刹车片一端定位，而刹车片内缘则设一曲面供滚柱顶推；

侧端盖具有至少两组配孔供刹车片定位柱设置，另具有至少两贯穿口供手刹车连动板的连动块贯穿伸设于滚柱架的连接孔。

所说滚柱架设有归位弹簧，当倒踩时，反向动力经动力输入件反向水平推出反向动力输出滑套而啮合连动环齿轮输入端之齿，经环齿轮输出端啮合部与中间环输入端外缘的反向棘爪，而将反向动力传予连动滑套，使连动滑套因中间环反转而水平推出啮合于滚柱架的啮合部，令滚柱架受动旋转，使滚柱顶推刹车片产生刹车制动效能，当反向动力消失时，滚柱架即受归位弹簧带动而归位释开刹车。

所说的内刹车器侧端盖外部加设有手刹车连动板，当手刹车作动使连动板定位旋转，即由连动板的连动块连动内刹车器的滚柱架受动旋转而产生刹车制动效能。

设置内刹车的轮毂侧端设有侧端盖，侧端盖具有至少两组配孔供刹车片定位柱设置，另具有至少两贯穿口供手刹车连动板的连动块贯穿伸设于滚柱架的连接孔。

中间环输出端以外螺纹筒连动一连动滑套在反向运转时能产生向外水平位移而啮合连动内刹车器的滚柱架旋转。

滚柱架外侧端设有至少一个以上连接孔可供手动刹车的连动板位移旋转时连动滚柱架旋转。

内变速器的环齿轮输入端设有承接反向运动动力输入的啮合部，再由环齿轮的输出端传递至内刹车器。

内刹车器的滚柱架可经由倒踩刹车的反向动力输入及手刹车方式施予两种刹车制动控制。

内刹车器的滚柱架可经由倒踩刹车的反向动力输入及手刹车方式施予两种刹车制动控制。

本发明的优点是：

1、内刹车器的刹车制动效果犀利；

2、内刹车器与内变速动力传输机构动力传输迅捷、直接；

3、内刹车器具有可选择由倒踩刹车或手控刹车两种控制途径产生制动功能，因而使刹车制动能由一种以上方式控制，进而产生互补的安全效益。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明实施例剖视图。

图2是本发明平面突轮机构示意图。

图3是本发明控制杆A1及套筒A示意图。

图4是本发明控制杆B1及套筒B示意图。

图5是本发明控制杆C1及套筒C示意图。

图6是本发明动力输出滑套111示意图。

图7是图6的背视图。

图8是图6的a-a剖视图。

图9是本发明中间环6示意图。

图10是图9的b-b剖视图。

图11是本发明连动滑套9示意图。

图12是图11的c-c剖视图。

图13是本发明内刹车滚柱架示意图。

图14是图13的d-d剖视图。

图15是图13的e-e剖视图。

图16是图13的f-f剖视图。

图17是图13的g-g剖视图。

图18是本发明侧端盖示意图。

图19是图18的h-h剖视图。

图20是图18的j-j剖视图。

图21是本发明刹车片示意图。

图22是本发明内刹车器剖视图。

图中：

1-轮毂                           11-动力输入件

110-斜齿                         111-反向动力输出滑套

112-斜齿                         113-齿

114-齿                           12-输出选择环

121-啮合部                       122-棘爪

13-行星齿轮                      131-行星齿轮架

132-啮合部                       133-啮合部

14-环齿轮                        141-啮合部

142-齿                           143-啮合部

15-太阳齿轮                      151-太阳齿轮

152-太阳齿轮                     153-棘爪

154-棘爪                         155-棘爪

2-刹车毂                         21-刹车片

22-弹簧                          23-定位块

24-定位柱                        211-定位孔

212-曲面                         3-滚柱架

30-啮合部                        31-连接孔

32-弹簧                          3A-连接板

3B-连动块                        4-滚柱

5-侧端盖                         51-组配孔

52-贯穿口                        6-中间环

61-棘爪                          62-棘爪

63-棘爪                          64-外螺纹筒

65-反向棘爪                      7-固定轴

70-沟槽                          8-平面突轮机构

8A-环面                          8B-环面

8C-环面                          80-变速控制机构

9-连动滑套                       91-啮合部

A-套筒                           A1-控制杆

A2-弹簧                          B-套筒

B1-控制杆                        B2-弹簧

B3-齿轮                          B4-齿条

C-套筒                           C1-控制杆

C2-弹簧

具体实施方式

如图1所示，本发明自行车两用内刹车器与内变速机构设于轮毂1中，在轮毂1内设有内变速器的动力输入件11、反向动力输出滑套111、输出选择环12、行星齿轮13、行星齿轮架131、环齿轮14、太阳齿轮组、以及内刹车器的刹车毂2、刹车片21、滚柱架3、滚柱4和侧端盖5及介于内变速器输出端与内刹车器滚柱架3间的中间环6，固定轴7及操纵变速的平面突轮机构8和多支变速控制杆与套筒。

其中，动力输入件11的输出端设有斜齿110用以啮合连动于反向动力输出滑套111，当动力输入件11正转时，动力输出滑套111未滑出而仅啮合连动于输出选择环12，反向动力输出滑套111如图6～图8所示，其输入端设有与动力输入件11斜齿110啮合连动的斜齿112，而输出端设有与输出选择环12啮合的齿113和与环齿轮14啮合的单向齿114，当动力输入件11反转时，滑套111水平移出，使输出端的齿113及114分别啮合连动于输出选择环12及环齿轮14。

行星齿轮13设于行星齿轮架131上，并啮合多个太阳齿轮15、151、152运转于固定轴7上，行星齿轮架131输入端设有啮合部132啮合于输出选择环12的输出端啮合部121，输出选择环12的输入端另设有棘爪122，可选择啮合连动于环齿轮14输入端所设的啮合部141，而环齿轮14的输入端另设有可供滑套111齿114啮合的齿142；行星齿轮架131的输出端设啮合部133对应于中间环6的输入端内缘棘爪61，而环齿轮14的输出端设有啮合部143对应于中间环6输入端外缘的正向棘爪62及反向棘爪65。

输出选择环12输出端所设的棘爪122受一套筒A控制合(ON)或离(OFF)，而套筒A则受一控制杆A1水平位移所连动，该控制杆A1设于固定轴7外围的沟槽70中，而控制杆A1另一端则以弹簧A2力砥置位移于一可由变速控制机构80连动旋转的平面突轮机构8的某一指定环面8A，使控制杆A1依该环面8A的平面高低起伏而水平带动套筒A位移启闭棘爪122的合或离。

控制太阳齿轮15、151及152的套筒B上设有分别控制棘爪153、154、155的三排缺口，各排缺口长度不同，以施控制太阳齿轮的棘爪153为离时，棘爪154、155为合，棘爪153及154为离时，棘爪155仍为合的功能，而此套筒B受一水平位移的控制杆B1所控制定位旋转，而控制杆B1与控制杆A1相同设于固定轴7外围沟槽70中，杆另端则以弹簧B2配合齿轮B3及齿条B4而砥置位移于平面突轮机构8的指定环面8B。

中间环6介于轮毂1内毂面、行星齿轮架131输出端、环齿轮14输出端及内刹车器动力输入端之间，如图9～图10所示，其输入端内缘设有棘爪61啮合于行星齿轮架131的输出端啮合部133，输入端外缘设有正向棘爪62及反向棘爪65可选择啮合于环齿轮14的输出端啮合部143，而中间环6的输出端设有可啮合连动轮毂1的单向输出棘爪63，输出端另设有一外螺纹筒64，筒上设有斜齿641啮合一连动滑套9，利用连动滑套9的位移而连动内刹车器的滚柱架3旋转刹车。

中间环6输入端外缘所设棘爪62受一套筒C所控制合或离于环齿轮14的输出端啮合部143，该套筒C受一水平位移的控制杆C1连动水平位移，控制杆C1定位于固定轴7外围沟槽70中，杆之另一端则以弹簧C2力砥置位移于平面突轮机构8的指定环面8C。

中间环6输出端以外螺纹筒64连动一连动滑套9在反向运转时能产生向外水平位移而啮合连动内刹车器的滚柱架3旋转产生刹车制动效能；如图11～图12及图13～图17所示，其中内刹车器的滚柱架3一侧设有供连动滑套9啮合部91啮合连动的啮合部30，于滚柱架3上设有多个活动滚柱4(如图1及图22所示)，另于滚柱架3外侧端设有至少一个以上连接孔31可供手动刹车的连动板3A位移旋转时连动滚柱架3旋转，以施手控刹车的动作；滚柱架3外围为一固定不连动的刹车毂2，刹车毂与滚柱架3所设滚柱4间为多个刹车片21，该刹车片21如图21所示，其一端为定位孔211，另一端则可受滚柱4顶推而外移摩擦刹车毂2，其中滚柱架3设有归位弹簧32使滚柱架3旋转刹车后自动归位，刹车片21亦设有归位弹簧22使刹车片平时不接触刹车毂，刹车片21平时亦砥置定位于内刹车器所设的定位块23，使刹车片21平时亦不接触滚柱4；于刹车片21的一端设有一定位孔211使刹车片一端定位于内刹车器侧端盖5所设的定位柱21，而刹车片内缘则设一曲面212供滚柱4顶推。

另在轮毂1设内刹车器的侧端设置一侧端盖5，如图18～图20所示，该侧端盖5具有至少两组配孔51供刹车片定位柱24设置，另具有至少两贯穿口52供手刹车连动板3A的连动块3B贯穿伸设于滚柱架3的连接孔31(如图1所示)。

请再参阅图1及图22所示，当倒踩时，反向动力经动力输入件11反向水平推出反向动力输出滑套111而啮合连动环齿轮14输入端之齿142，经环齿轮14输出端啮合部143与中间环6输入端外缘的反向棘爪65，而将反向动力传予连动滑套9，使连动滑套因中间环6反转而水平推出啮合于滚柱架3的啮合部30，令滚柱架3受动旋转，使滚柱4顶推刹车片21产生刹车制动效能，当反向动力消失时，滚柱架3即受归位弹簧32带动归位释开刹车。

另外，内刹车器侧端盖5外部加设手刹车连动板3A时，当手刹车作动使连动板3A定位旋转，即由连动板3A的连动块3B连动滚柱架3受动旋转，产生相同的刹车制动效能。

因此由上所述，本发明可经由倒踩刹车的反向动力输入及手刹车方式施予两种刹车制动控制，而在倒踩刹车的反向动力输入路径上由动力输入件11反向水平推出反向动力输出滑套111予以直接啮合连动环齿轮14，再由环齿轮14输出端啮合部与中间环6输入端外缘的反向棘爪65，促使中间环6令连动滑套9水平推出而啮合连动滚柱架3旋转产生刹车制动目的。

在整体机构上及动力传输路径与元件设计上均极为精简迅捷，而两用内刹车器的控制设计更为新颖、实用且进步的安全设计。

Claims (5)

1、一种自行车两用内刹车器与内变速机构，在轮毂内设有内变速器及介于内变速器输出端与内刹车器滚柱架(3)间的中间环(6)，其特征在于：该中间环(6)系介于轮毂(1)内毂面、内变速器的行星齿轮架(131)输出端及环齿轮(14)输出端，和内刹车器动力输入端之间，中间环输入端内缘设有棘爪(61)啮合于行星齿轮架(131)的输出端啮合部(133)，输入端外缘设有正向棘爪(62)及反向棘爪(65)可选择啮合于环齿轮(14)的输出端啮合部(143)，而中间环(6)的输出端设有可啮合连动轮毂(1)的单向输出棘爪(63)，输出端另设有一外螺纹筒(64)，筒上设有斜齿(641)啮合一连动滑套(9)，利用连动滑套(9)位移连动内刹车器的滚柱架(3)旋转刹车；

内刹车器的滚柱架(3)一侧设有供连动滑套(9)啮合部(91)啮合连动的啮合部(30)，于滚柱架(3)上设有多个活动滚柱(4)；

滚柱架(3)外围为一固定不连动的刹车毂(2)，刹车毂与滚柱架(3)所设滚柱(4)间为多个刹车片(21)，该刹车片(21)一端设有一定位孔(211)使刹车片一端定位，而刹车片内缘则设一曲面(212)供滚柱(4)顶推；

其中在该轮毂内设有内变速器的动力输入件(11)、反向动力排出滑套(111)、输出选择环(12)、行星齿轮(13)、行星齿轮架(131)、环齿轮(14)、太阳齿轮组、以及内刹车器的刹车毂(2)、刹车片(21)、滚柱架(3)、滚柱(4)和侧端盖(5)及介于内变速器输出端与内刹车器滚柱架(3)间的中间环(6)，固定轴(7)及操纵变速的平面突轮机构(8)和多支变速控制杆与套筒；

动力输入件(11)的输出端设有斜齿(100)，啮合连动于反向动力输出滑套(111)，动力输入件(11)正转时，反向动力输出滑套(111)仅啮合连动于输出选择环(12)；

反向动力输出滑套(111)的输入端设有与动力输入件斜齿(110)，啮合连动的斜齿(112)，而输出端设有与输出选择环(12)啮合的齿(113)和与环齿轮(14)啮合的单向齿(114)，当动力输入件(11)反转时，滑套(111)水平移出，使输出端的齿(113)及(114)分别啮合连动于输出选择环(12)及环齿轮(14)；

行星齿轮(13)设于行星齿轮架(131)上，并啮合多个太阳齿轮(15)、(151)、(152)运转于固定轴(7)上，行星齿轮架(131)输入端设有啮合部(132)啮合于输出选择环(12)的输出端啮合部(121)，输出选择环(12)的输入端另设有棘爪(122)，可选择啮合连动于环齿轮(14)输入端所设的啮合部(141)，而环齿轮(14)的输入端另设有可供滑套(111)齿(114)啮合的齿(142)；行星齿轮架(131)的输出端设啮合部(133)对应于中间环(6)的输入端内缘棘爪(61)，而环齿轮(14)的输出端设有啮合部(143)对应于中间环(6)输入端外缘的正向棘爪(62)及反向棘爪(65)；

输出选择环(12)输出端所设的棘爪(122)受一套筒(A)控制合或离，而套筒(A)则受一控制杆(A1)水平位移所连动，该控制杆(A1)设于固定轴(7)外围的沟槽(70)中，而控制杆(A1)另一端则以弹簧(A2)力砥置位移于一可由变速控制机构(80)连动旋转的平面突轮机构(8)的某一指定环面(8A)，使控制杆(A1)依该环面(8A)的平面高低起伏而水平带动套筒(A)位移启闭棘爪(122)的合或离；

控制太阳齿轮(15)、(151)及(152)的套筒(B)上设有分别控制棘爪(153)、(154)、(155)的三排缺口，而此套筒(B)受一水平位移的控制杆(B1)所控制定位旋转，而控制杆(B1)设于固定轴(7)外围沟槽(70)中，杆另一端则以弹簧(B2)配合齿轮(B3)及齿条(B4)而砥置位移于平面突轮机构(8)的指定环面(8B)；

中间环(6)输入端外缘所设棘爪(62)受一套筒(C)所控制合或离于环齿轮(14)的输出端啮合部(143)，该套筒(C)受一水平位移的控制杆(C1)连动水平位移，控制杆定位于固定轴(7)外围沟槽(70)中，杆之另一端则以弹簧(C2)力砥置位移于平面突轮机构(8)的指定环面(8C)；

中间环(6)输出端以外螺纹筒(64)连动一连动滑套(9)在反向运转时能产生向外水平位移而啮合连动内刹车器的滚柱架(3)旋转产生刹车制动效能；其中内刹车器的滚柱架(3)一侧设有供连动滑套(9)啮合部(91)啮合连动的啮合部(30)，于滚柱架(3)上设有多个活动滚柱(4)；

滚柱架(3)外侧端设有至少一个以上连接孔(31)可供手动刹车的连动板(3A)位移旋转时连动滚柱架(3)旋转，以施手控刹车的动作；

滚柱架(3)外围为一固定不连动的刹车毂(2)，刹车毂(2)与滚柱架(3)所滚柱(4)间为多个刹车片(21)，该刹车片(21)一端设有一定位孔(211)，使刹车片一端定位，而刹车片内缘则设一曲面(212)供滚柱(4)顶推；

侧端盖(5)具有至少两组配孔(51)供刹车片定位柱(24)设置，另具有至少两贯穿口(52)供手刹车连动板(3A)的连动块(3B)贯穿伸设于滚柱架(3)的连接孔(31)；

另外，所述的滚柱架(3)设有归位弹簧(32)，当倒踩时，反向动力经动力输入件(11)反向水平推出反向动力输出滑套(111)而啮合连动环齿轮(14)输入端之齿(142)，经环齿轮(14)输出端啮合部(143)与中间环(6)输入端外缘的反向棘爪(65)，而将反向动力传予连动滑套(9)，使连动滑套因中间环(6)反转而水平推出啮合于滚柱架(3)的啮合部(30)，令滚柱架(3)受动旋转，使滚柱(4)顶推刹车片(21)产生刹车制动效能，当反向动力消失时，滚柱架(3)即受归位弹簧(32)带动而归位释开刹车；

所述的内刹车器侧端盖(5)外部加设有手刹车连动板(3A)，当手刹车作动使连动板(3A)定位旋转，即由连动板(3A)的连动块(3B)连动内刹车器的滚柱架(3)受动旋转而产生刹车制动效能。

2、根据权利要求1所述的自行车两用内刹车器与内变速机构，其特征在于设置内刹车的轮毂侧端设有侧端盖(5)，侧端盖具有至少两组配孔(51)供刹车片定位柱(24)设置，另具有至少两贯穿口(52)供手刹车连动板(3A)的连动块(3B)贯穿伸设于滚柱架(3)的连接孔(31)。

3、根据权利要求1所述的自行车两用内刹车器与内变速机构，其特征在于中间环(6)输出端以外螺纹筒(64)连动一连动滑套(9)在反向运转时能产生向外水平位移而啮合连动内刹车器的滚柱架(3)旋转。

4、根据权利要求1所述的自行车两用内刹车器与内变速机构，其特征在于滚柱架(3)外侧端设有至少一个以上连接孔(31)可供手动刹车的连动板(3A)位移旋转时连动滚柱架(3)旋转。

5、根据权利要求1所述的自行车两用内刹车器与内变速机构，其特征在于内变速器的环齿轮输入端设有承接反向运动动力输入的啮合部，再由环齿轮(14)的输出端传递至内刹车器。

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