CN1310800C - 多档轮毂换档用的操纵机构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种装置，用于引起旋转并紧接着将换档运动传入自行车变速器，优选地传入轮毂变速器。换档运动通过旋转钢索卷筒或马达驱动的齿轮引入传动件，并通过在轴承内部零件下面自由的环形孔进一步传入变速器内部，此轴承内部零件由在轴上的支承件支承。自由的环形孔允许换档运动无限制地传入轮毂内部。支承件构成配备有复位弹簧的钢索卷筒的外壳。传动件和钢索卷筒通过预紧的弹簧连接装置连接，以便将不能立即变换的换档过程的换档功在实现前作中间储存。

Description

多档轮毂换档用的操纵机构
发明领域
本发明涉及一种多档轮毂换档用的操纵机构，用于引发旋转并紧接着将换档运动传入自行车变速器，优选地传入轮毂变速器。
背景技术
多档轮毂包括至少一组绕固定轴设置的行星齿轮变速器。扭矩通过主动小齿轮传给变速器，并进一步通过行星齿轮变速器的多个传动路线之一传给轮毂外壳。相应的传动路线的选择性控制，通过可相对于轴转动或移动的变速器构件进行。档位的选择通过在转向把区域内的开关实现，并机械地借助钢索传动装置或不运动地例如借助电进一步引入多档轮毂。借助于例如装在轮毂轴端面的轴换档装置，将与所选择档位对应的轴向换档运动引入轮毂内部。在不运动地换档传动的情况下，换档信号的机械变换通过一个致动器进行，然后将如此产生的换档运动引入轮毂内。
换档运动可以直线地，例如借助推或拉构件，或旋转地引入轮毂。换档过程一般从外部借助或通过一个固定的构件引入轮毂内部。
如EP 0350791中公开的那样，换档运动直线地引入变速器轮毂借助轴换档装置通过空心的轮毂轴进行。因此轴换档装置也处于轮毂轴的端部并因而增大了轴向的结构空间。这种轴向结构有时易出故障，应尽可能减少或甚至取消。轮毂轴的端部并因而增大了轴向的结构空间。这种轴向结构有时易出故障，应尽可能减少或甚至取消。
旋转的换档运动引入轮毂通常在轮毂轴外部与轮毂轴同轴地进行，此旋转运动或通过装在两侧的旋转构件，或借助一可旋转的衬套引入轮毂内部，上述衬套用沿轴向穿过固定锥体内的窗孔的定位销夹紧。
在DE 2458871中，直线的换档牵拉运动借助钢索线圈变换为旋转运动，并在两个滚动轴承之间穿过同轴地传入轮毂内部。这种旋转换档运动的引发及传递非常复杂，因为旋转构件处于轮毂衬套与轮毂轴之间的力流中，以及必须传递所有的支承力和因制动操作引起的力。
在EP 0383350中，钢索卷筒的旋转运动穿过在变速器轴承固定锥体内的窗孔引入轮毂内部。这种传动方案只允许旋转的操纵件实施有限的转角，因此每个变速器档位的换档行程或换档角度不利地受限制。这导致不利的传动比，例如为了进一步传递换档运动在斜面上需要大的上升角。
发明内容
本发明的目的是发明一种按此类型用于将换档运动引入轮毂变速器的简单的装置。它应避免已知方案的缺点，例如：由于轴换档装置加大了轴向宽度；或由于所安装的构件导致复杂的结构；以及在旋转传递时由于窗孔段具有由功能决定的预定尺寸因而限制了转角。
现在本发明公开了换档运动引发和传入自行车变速器内的装置的另一种设计。在这里换档运动没有转角限制旋转地或直线地穿过固定在轴上的构件引入变速器轮毂内。将旋转运动变换为用于控制行星齿轮变速器内当时的换档路线所需要的直线运动，或在传动衬套面朝行星齿轮组一侧进行，或在传动衬套面朝钢索卷筒的一侧进行。
本发明提供了一种多档轮毂换档用的操纵机构，具有用于将换档运动引入变速器轮毂的传动装置，其中换档运动借助至少一个传动件，通过滚动轴承与轮毂轴之间的自由环状间隙(5)传入轮毂内部，其特征为：所述滚动轴承的抗扭的内环通过支承件(2)固定在轮毂轴上，并且换档运动通过支承件(2)的换档拉索孔(8)，通过换档拉索或轴形式的机械部件从外部引入。
按本发明建议，换档运动在起变速器轴承内环作用的固定锥体下方引入轮毂内。为此，固定锥体或内环按这样的方式与固定在轴上的支承件连接，即，使得在固定锥体与轴之间形成环形间隙，传动件，例如传动衬套或传动杆，通过它导引到轮毂内部。传动衬套一方面直接或间接地与钢索卷筒在工作上连接起来，以及另一方面与变速器轮毂内的换档装置连接。
若传动衬套应进一步传递旋转的换档运动，则它在固定锥体的区域内借助钢索卷筒或由齿轮或齿条施加旋转运动。
若传动衬套应进一步传递直线的换档运动，则钢索卷筒的旋转运动在与传动衬套的接触面上变换成直线运动。为此，钢索卷筒在固定锥体或钢索卷筒内径的区域内有沿轴向延伸的凸起部或轮廓外形，它们与传动衬套相应的端面在工作上连接起来。若在钢索卷筒旋转时可轴向移动的传动衬套阻止被带转，便导致传动衬套作直线运动。换档运动借助此传动衬套通过换档装置轴承内环与轴之间的环形间隙进一步传入轮毂。
固定在轴上沿径向和轴向固定此内环并承受轴承力的支承件，同时也是钢索卷筒的外壳。轴承内环和支承件可以构成一个共同的构件，或用相同的材料制造。在支承件的圆周上可有一个换档拉索的孔，换档拉索可悬挂在钢索卷筒内。也可以采用两根起反向作用的拉索，或刚性的换档传动装置例如被导引的金属丝，它们在装置内悬挂在钢索卷筒上和卷绕在钢索卷筒圆周相应的沟槽上。钢索卷筒绕轮毂轴旋转，并在侧面有一个处于轴附近的滑行面，用于在支承件上支承出现的轴向换档力。为减小摩擦，也可以在钢索卷筒与支承件之间设一滑行片。
钢索卷筒配备有复位弹簧，它或支承在支承件上或支承在轴上，并在单根钢丝绳的换档拉索或换档金属丝紧度松弛的情况下，轮毂变速器始终朝预定位置的方向或朝起始位置复位。优选地，螺旋弹簧或蝶形弹簧起复位弹簧的作用。还规定，在拆卸换档拉索的情况下，钢索卷筒或其他一些旋转操纵件，例如齿轮变速器，借助弹性预紧装置转回起始位置。
钢索卷筒也可以通过例如形式上为螺旋弹簧的预紧的弹性连接件与传动衬套连接。如果变速器在计划的换档过程瞬间未能换档，则通过此钢索卷筒引入的换档过程由弹簧进行中间储存，直至重新调整到可换档的变速器位置。
按本发明的另一项设计，旋转的换档运动传递到传动衬套也可借助齿轮或优选地柔性齿条实现。例如主动齿轮或齿条与传动衬套上的从动齿轮啮合。这种传动借助电动机或机械地通过换档拉索和钢索卷筒进行。
为了进一步说明发明特征，借助四个图表示一些实施例：
附图说明
图1表示换档操纵机构剖面图；
图2表示钢索卷筒与传动衬套之间的弹簧连接；
图3表示复位弹簧的布局；
图4表示借助齿轮和传动衬套的换档传动装置；
图中标号：
1.轴                  9.钢索槽
2.支承件              10.滑行片
3.轴螺帽              11.弹性连接装置
4.内环                12.旋转止档
5.环形孔              13.复位弹簧
6.传动衬套            14.主动齿轮
7.钢索卷筒            15.轴
8.换档拉索孔          16.从动齿轮
具体实施方式
下面说明一种优选的实施例。
图1表示有换档操纵机构的变速器轮毂局部。支承件2用轴螺帽3轴向固定在轴1上。支承件2在外径处安装滚动轴承的内环4。支承件2和内环4也可以构成一个共同的构件或甚至设计成一体。内环4的内径大于轴的外径并因而形成一个用于贯穿传动衬套6的环形孔5。内环4在外径处的这种安装使内环4有一个自由的内径并因而形成尽可能小的轴承直径，这对于滚动轴承的成本和结构空间起积极的作用。支承件2构成用于安装钢索卷筒7的外壳，并在外径处有一个换档拉索孔8用于穿过换档拉索，它被钢索卷筒7外径处的钢索槽9容纳。传动衬套6旋转固定地与钢索卷筒7连接或与钢索卷筒7构成一个共同的构件。换档运动的进一步传递也可借助与轴同轴的杆进行。所出现的轴向换档力由支承件2支承。为了减小摩擦，可在钢索卷筒7的内径区内设一沿轴向的凸起的滑行面，或在钢索线圈7与支承件2之间设置一个用滑动材料制的滑行片10。内环4的悬臂式结构可以形成一个自由的环形孔5，用于不受限制地进一步传递换档运动，尤其旋转的换档运动。
图2表示与图1中一样的换档操纵机构，不过在钢索卷筒7与传动衬套6之间带有一个弹性连接装置11。此形式上为螺旋或蝶形弹簧的弹性连接装置11，内部支承在传动衬套6上，外部支承在钢索卷筒7上，并适当地预紧，这通过在钢索卷筒7内的旋转止档12实现。若换档运动由于变速器处于不利的位置不能立即继续传递，则弹性连接装置11已预紧的弹簧附加地进一步压紧并因而储存换档过程或换档功。若提供了变速器的一个有利的可换档的位置，则预紧的弹性连接装置11立即引发沿拉曳方向规定的换档过程并旋转传动衬套6。
图3中，换档操纵机构配备有复位弹簧13。复位弹簧13一方面旋转固定地固定在钢索卷筒7上，另一方面或如图所示固定在轴1上或固定在支承件2上。恰当的是，复位弹簧13也预紧并限制钢索卷筒的旋转范围，以便在钢索松弛时或在换档拉索脱挂时，将钢索卷筒7置于确定的起始位置。此外，复位弹簧13允许在万一变速器正好未处于换档待命状态时沿退卷方向储存换档过程。
在本发明优选的设计中，既设有在钢索卷筒与传动衬套之间的弹性连接装置，又设有在钢索卷筒与轴或支承件之间的复位弹簧。这样一来不仅沿卷绕方向而且沿退卷方向均可储存换档过程。两个弹簧可以在侧面组合在钢索卷筒的外轮廓内。
图4表示借助齿轮的换档传递。主动齿轮14按换档行程例如被钢索卷筒或被马达驱动的侧向穿过支承件2延伸的轴15旋转。旋转运动传给从动齿轮16，后者与传动衬套6旋转固定地连接。按本发明的这种换档操纵机构可以利用齿轮变速。因此，在主动齿轮14上有较小换档力的一个大的转角，可借助从动齿轮16变换成具有大换档力的一个小的转角，并由传动衬套6通过环行孔5进一步传入轮毂内部。

Claims (18)

1.一种多档轮毂换档用的操纵机构，具有用于将换档运动引入变速器轮毂的传动装置，其中换档运动借助至少一个传动件，通过滚动轴承与轮毂轴之间的自由环状间隙(5)传入轮毂内部，其特征为：所述滚动轴承的抗扭的内环通过支承件(2)固定在轮毂轴上，并且换档运动通过支承件(2)的换档拉索孔(8)，通过换档拉索或轴形式的机械部件从外部引入。
2.根据权利要求1所述的操纵机构，其特征为：轴承内环(4)在其外径处被支承件(2)包容或两者构成一共同的构件。
3.根据权利要求1所述的操纵机构，其特征为：支承件(2)设计为外壳，用于安装旋转操纵件，例如钢索卷筒(7)或由至少一个主动齿轮(14)和一个从动齿轮(16)组成的齿轮变速器。
4.根据权利要求3所述的操纵机构，其特征为：钢索卷筒(7)为了安装至少一个换档拉索或拉-推操纵件，在圆周上配备适当的卷绕槽以及安装及悬挂装置。
5.根据权利要求3所述的操纵机构，其特征为：为了在支承件上支承出现的轴向换档力，钢索卷筒(7)有一个处于轴附近的滑行面或使用一个减小摩擦的滑环。
6.根据权利要求1所述的操纵机构，其特征为：在支承件(2)的圆周上设至少一个换档拉索孔(8)，用于穿过换档传动装置，如柔性的换档拉索或刚性的换档金属丝。
7.根据权利要求1所述的操纵机构，其特征为：在支承件(2)的圆周上或方向向外的侧壁内设至少一个同轴延伸的孔，用于穿过旋转的换档传动装置，该换档传动装置为主动齿轮(14)或齿轮轴(15)的形式。
8.根据权利要求3所述的操纵机构，其特征为：为了传递旋转的换档运动，将传动衬套(8)形式的传动件旋转固定地与钢索卷筒(7)连接起来，或两者构成一个共同的构件。
9.根据权利要求3所述的操纵机构，其特征为：为了传递旋转的换档运动，将传动衬套(8)形式的传动件旋转固定地与从动齿轮(16)连接起来，此从动齿轮通过形式上为齿轮或柔性齿条的传动齿传动。
10.根据权利要求9所述的操纵机构，其特征为：主动齿轮由钢索卷筒(7)或借助电驱动装置形式的外能传动。
11.根据权利要求8所述的操纵机构，其特征为：为了传递旋转的换档运动，钢索卷筒(7)和传动件(6)借助一个储存换档行程和换档能量的弹性连接装置(11)连接。
12.根据权利要求11所述的操纵机构，其特征为：连接装置由一个螺旋弹簧形式的弹性构件构成，它在轮毂变速器未处于换档待命的情况下被压紧。
13.根据权利要求3所述的操纵机构，其特征为：钢索卷筒(7)形式的旋转操纵件可借助支承在轮毂轴(1)或支承件(2)上的复位弹簧(13)复位或转回。
14.根据权利要求13所述的操纵机构，其特征为：复位弹簧组合在钢索卷筒的轮廓内或设在侧面并设计为螺旋弹簧或蝶形弹簧。
15.根据权利要求9所述的操纵机构，其特征为：产生旋转运动的齿条配备有复位弹簧(13)，以便使传动衬套(6)逆操纵方向或朝起始位置转回，其中弹簧支承在支承件(2)或轮毂轴(1)上。
16.根据权利要求8所述的操纵机构，其特征为：传动套(6)形式的传动件上直接或间接地施加弹簧预紧力，以便在传动装置分解时使之复位到一个确定的位置，或复位到起始位置。
17.根据权利要求3所述的操纵机构，其特征为：旋转的换档运动在钢索卷筒(7)或从动齿轮(16)形式的旋转件，与支承件(2)内部的传动套(6)之间的接触面处变换为直线运动，以及，此直线换档运动通过一个在内环(4)与轮毂轴(1)之间的自由环形间隙传入轮毂内部。
18.根据权利要求17所述的操纵机构，其特征为：用于将旋转的换档运动变换为直线运动的传动衬套(6)形式的传动件配备有沿轴向延伸的凸起部或轮廓外形，它们插入钢索卷筒(7)或被动齿轮(16)上相应的轮廓内，其中传动衬套(6)设置为可沿轴向移动但旋转固定。
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