CN201021345Y - 自行车的内变速器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自行车的内变速器，包括一固定件、一输入件、一输出件、一被输入件带动的第一变速单元、一传动单元、一被传动单元带动的第二变速单元、一被第一变速单元带动以驱动传动单元的第一离合器、一与传动单元连动且能将动力传至输出件的第二输出离合器、一被第二变速单元带动而将动力传至输出件的第三输出离合器，及一制动控制单元，该第一变速单元包括第一、二太阳齿轮，该第二变速单元包括第三太阳齿轮，该制动控制单元能用于选择控制使第一、二、三太阳齿轮的其中的一个或其中的二个位在啮合固定件，或三个都不啮合固定件的状态，以达到构造简单、创新且具有六段变速功能的目的。

Description

自行车的内变速器

技术领域

本实用新型是一种自行车，特别是涉及一种自行车的内变速器。

背景技术

自行车变速器一般可分为外变速器与内变速器两大类，通常外变速器是采用开放式链条装置为传动系统，虽然具有构造简单加工容易的优点，但却具有换档作动不稳定、构件外露使用寿命较短，以及会产生噪音等缺点，而内变速器则是以封闭式行星齿轮系作为传动主体，除了具有体积小较不占空间，能安装在后轮轮毂的功效以外，更能改善上述外变速器的诸多缺失，可提供自行车较佳的传动性能，因此近年来自行车业界已着重于内变速器的改良设计。

而内变速器在规范上，乃由最初的二速逐渐研发改良，目前已演化成相当多种，有三速、四速、五速、七速、九速、十二速等内变速器，例如台湾公告编号第392661号「自行车内变速器的变速主体」的新型专利就是一种三速内变速器，至于美国专利第US3886811号、第US4651853号、第US4721013号、第US5078664号、第US5855530号，与第US6039671号等都是属于五速内变速器，而美国专利第US5273500号、第US5399128号，与第US5562563号等则是属于七速内变速器。

上述的多速内变速器，例如五速或七速等内变速器，构件的数量及种类较为庞杂，须开设较多的模具制造，制造成本较高，而且整体体积较大。而本实用新型就是提供一种能改良上述缺失且构造创新的六速内变速器。

实用新型内容

本实用新型的主要目的，是在于提供一种构造简单、创新且具有六段变速功能的自行车的内变速器。

本实用新型的一种自行车的内变速器，包括一固定件、一输入件、一输出件、一第一变速单元、一传动单元、一第二变速单元、一第一离合器、一第二输出离合器、一第三输出离合器，及一制动控制单元。该输入件可旋转地枢接在该固定件上，用于将动力输入。该输出件绕在该固定件周围，用于将动力输出。该第一变速单元装设在固定件与输出件间，并包括一被输入件带动旋转的第一行星臂、一第一太阳齿轮、一第二太阳齿轮，及多数分别与第一行星臂衔接且啮接在第一、二太阳齿轮周围的第一行星齿轮组。该传动单元被第一变速单元带动。该第二变速单元装设在固定件与输出件间，并包括一第二行星臂、一第三太阳齿轮，及多数分别与第二行星臂衔接且啮接在第三太阳齿轮、随动太阳齿轮周围的第二行星齿轮组。该第一离合器被第一行星臂带动以单向驱动传动单元。该第二输出离合器与传动单元连动且能单向驱动输出件。该第三输出离合器能被第二行星臂带动而单向驱动输出件。该制动控制单元安装在固定件与第一、二变速单元间，能用于选择控制使第一、二、三太阳齿轮的其中的一个或其中的二个位在啮合固定件，或三个都不啮合固定件的状态

本实用新型的功效在于：该内变速器的设计，是采用对称的行星齿轮为变速主体，所以能具有提升零件的共享性，减少模具的开设，简化零件种类，以及降低制造成本等功效。

附图说明

图1是本实用新型的自行车的内变速器的一较佳实施例的一局部立体分解图；

图2是该较佳实施例的一局部剖视分解示意图；

图3是该较佳实施例的一部份立体分解图；

图4是该较佳实施例的一部份立体分解图；

图5是该较佳实施例的一剖视示意图，说明一第一速档的状态；

图6是该较佳实施例的一传动简图，说明该第一速档的状态；

图7是该较佳实施例的一剖视示意图，说明一第二速档的状态；

图8是该较佳实施例的一传动简图，说明该第二速档的状态；

图9是该较佳实施例的一剖视示意图，说明一第三速档的状态；

图10是该较佳实施例的一传动简图，说明该第三速档的状态；

图11是该较佳实施例的一剖视示意图，说明一第四速档的状态；

图12是该较佳实施例的一传动简图，说明该第四速档的状态；

图13是该较佳实施例的一剖视示意图，说明一第五速档的状态；

图14是该较佳实施例的一传动简图，说明该第五速档的状态；

图15是该较佳实施例的一剖视示意图，说明一第六速档的状态；以及

图16是该较佳实施例的一传动简图，说明该第六速档的状态。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型进行详细说明：

参阅图1、图2与图3，本实用新型自行车的内变速器的一较佳实施例，包括一固定件1、一输入件21、一封盖件22、一输出件3、一第一变速单元4、一传动单元5、一第二变速单元6、一第一离合器71、一第二输出离合器72、一第三输出离合器73，及一制动控制单元8。在以下说明中都是以箭头91所指的方向为左方，而相反的方向为右方。

该固定件1为一水平架固在自行车的车架(图未示)上的固定杆件，能供封盖件22、第二变速单元6、第一变速单元4与输入件21套置。

该输入件21略呈一圆盘体，是可旋转地枢接在该固定件1右侧，与自行车的脚踏传动装置(图未示)衔接，用以将旋转动力输入，该输入件21包括一朝左方凸伸的输入齿环部211。

该封盖件22也是略呈一圆盘体，与输入件21间隔相对地固定在固定件1左侧。

该输出件3是可旋转地枢接在该输入件21与封盖件22周围，用于将动力输出，并包括一绕在该固定件1外围的圆筒形轮毂31，及一安装卡固在该轮毂31中的卡接环32。该轮毂31具有多数设在内周面的中间部位且呈间隔排列成环状的第二棘齿311，及多数排列成环状地位在第二棘齿311左侧的嵌接槽312。该卡接环32具有多数间隔地形成在外周面上并与嵌接槽312卡接的嵌接齿321，及多数间隔地形成在内周面上的第三棘齿322。当然在设计上，该卡接环32也可以与该轮毂31同体制成。

该第一变速单元4为一行星齿轮系统，是装设在固定件1与输出件3间，可被输入件2带动旋转，并包括一第一行星臂41、一中空的第一太阳齿轮42、一中空的第二太阳齿轮43，及四第一行星齿轮组44。该第一行星臂41具有二左右相对且绕着固定件1的第一圈环411、多数相间隔且同体衔接该等第一圈环411的第一连杆412、一同体凸设在右侧的第一圈环411上且供输入齿环部211伸入啮接的第一齿环部413，及一同体凸设在左侧的第一圈环411上的第一嵌接部414。该第一太阳齿轮42是可旋转地套置在固定件1上，并具有四邻接固定件1且左右贯通的第一卡槽421。该第二太阳齿轮43是可旋转地套置在固定件1上，且位在第一太阳齿轮42左侧，并具有四邻接固定件1且左右贯通的第二卡槽431。该等第一行星齿轮组44是相间隔地枢接在第一行星臂41上，且啮接在第一、二太阳齿轮42、43周围，每一第一行星齿轮组44为一阶级塔齿，并具有一啮接第一太阳齿轮42的第一行星齿轮441、一邻并插接在第一行星齿轮441旁侧且与第二太阳齿轮43啮接的第二行星齿轮442，及一将第一、二行星齿轮441、442枢接在该等第一圈环411间的第一轴杆443。

参阅图1至图4，该传动单元5装设在第一变速单元4与第二变速单元6间，并包括一被第一变速单元4带动的环齿轮51，及一被环齿轮51带动的随动太阳齿轮52。该环齿轮51为一阶状环形体，并具有一绕在该等第二行星齿轮442外围的第一环壁511、一同体形成在第一环壁511左侧的第二环壁512、一同体凸设在该第二环壁512左侧且环列有多数凸齿的凸齿环513、多数形成在第一环壁511的一内壁面上且排列成环状的第一棘齿514，及多数排列成环状地位在第一棘齿514右侧且与第二行星齿轮442啮接的内环齿515。该随动太阳齿轮52邻接在该环齿轮51左方，能随着环齿轮51而转动，并具有一位于中央且供该凸齿环513对应啮接的凹齿槽521。

该第二变速单元6也为一行星齿轮系统，是装设在固定件1与输出件3间，并包括一第二行星臂61、一中空的第三太阳齿轮62，及四第二行星齿轮组63。该第二行星臂61具有二左右相对且绕着固定件1的第二圈环611、多数相间隔且衔接该等第二圈环611的第二连杆612，及一同体凸设在左侧的第二圈环611上的第二嵌接部613。该第三太阳齿轮62是套置在固定件1外，且右侧向右穿伸在该随动太阳齿轮52中，并具有四邻接固定件1且左右贯通的第三卡槽621，每一第三卡槽621的长度较长于第一、二卡槽421、431的长度和。该等第二行星齿轮组63与第一行星齿轮组44呈对称设置，乃分别枢接在第二行星臂61上，且啮接在第三太阳齿轮62与随动太阳齿轮52周围，每一第二行星齿轮组63也是一个阶级塔齿轮，并具有一啮接第三太阳齿轮62的第三行星齿轮631、一邻并插接在第三行星齿轮631旁侧且啮接随动太阳齿轮52的第四行星齿轮632，及一将第三、四行星齿轮631、632枢接在该等第二圈环611间的第二轴杆633。

该第一离合器71包括一套固在第一行星臂41的第一嵌接部414外围的第一套环711、四围绕在第一套环711外围且用于单向卡掣第一棘齿514的第一棘爪712，及一将第一棘爪712限位在第一套环711周围的第一弹性箍713。所以该第一离合器71能被第一行星臂41带动而驱动传动单元5。

该第二输出离合器72是安装在环齿轮51上，并包括四用于单向卡掣第二棘齿311的第二棘爪721，及一将第二棘爪721限位在环齿轮51的第二环壁512周围的第二弹性箍722。所以该第二输出离合器72能与传动单元5连动以能将动力传至输出件3。

该第三输出离合器73包括一套固在第二行星臂61的第二嵌接部613外围的第二输出环731、四用于单向卡掣卡接环32的第三棘齿322的第三棘爪732，及一将第三棘爪732限位在第二输出环731周围的第三弹性箍733。所以该第三输出离合器73能被第二行星臂61带动而将动力传至输出件3。

该制动控制单元8是只能移动而不能转动地被限位安装在固定件1上，并包括相间隔且被控制而一起连动的一第一滑块81，及一第二滑块82。滑块81、82可对应移位通过或停留嵌卡在太阳齿轮42、43、62的卡槽421、431、621中，当嵌卡在卡槽421、431、621中时，会令太阳齿轮42、43、62被卡掣固定而不能转动，也就是该制动控制单元8能用于选择控制，使第一、二、三太阳齿轮42、43、62的其中的一个或其中的二个啮合固定，或三个都不啮合固定的状态。

请参阅图5至图16，是本实用新型内变速器的六段变速过程，图5、图7、图9、图11、图13与图15为作动剖视图，图中是以箭头92代表传动的方向，而图6、图8、图10、图12、图14与图16则分别是图5、图7、图9、图11、图13与图15的传动简图，在该等传动简图中，乃以实心方块代表啮合状态，而以空心方块代表非啮合状态，并以实心箭头代表传动输出路径，且空心箭头是代表因转速差自动作用而不传动输出，以下就分别说明内变速器各速传动状态。另外，在本实施例中第一行星齿轮441∶第二行星齿轮442∶第三行星齿轮631∶第四行星齿轮632∶第一太阳齿轮42∶第二太阳齿轮43∶第三太阳齿轮62∶随动太阳齿轮52∶环齿轮51的齿数比＝22∶14∶22∶14∶24∶32∶24∶32∶60。

(一)第一速挡：

参阅图5与图6，该制动控制单元8被控制而令第一、二滑块81、82一起移动至最右方，使该第一、二滑块81、82位在输入件21中，都未卡掣固定任何构件，此时，第一、二变速单元4、6呈脱离固定件1的状态，构件彼此间不会产生相对运动，所以可视为一体结构。

当旋转动力由输入件21输入时，会同时连动第一行星臂41与第一输出离合器71，以借由第一棘爪712卡掣环齿轮51的第一棘齿514，带动传动单元5的环齿轮51连动第二输出离合器72，并再利用第二棘爪721卡掣第二棘齿311来驱动输出件3旋转。由于传动的过程中，未经过齿轮间的相对啮接减速，因此输出件3与输入件21的转速相同，可得到的减速比等于1，也就是第一速档为直接传动。

(二)第二速挡：

参阅图7与图8，控制使第一、二滑块81、82一起向左移动一小段距离，令第一滑块81移入第一太阳齿轮42的第一卡槽421中，且第二滑块82位在输入件21中，此时，第一变速单元4的第一太阳齿轮42被卡掣固定，而第二变速单元6会呈脱离固定件1的状态。

当旋转动力由输入件21输入时，会同时连动第一行星臂41与第一输出离合器71，此时，第一行星齿轮组44会被第一行星臂41带动而绕着第一太阳齿轮42旋转，并能借由第二行星齿轮442啮接内环齿515而带动环齿轮51转动，以连动第二输出离合器72的第二棘爪721卡掣第二棘齿311，驱动输出件3旋转。在传动的过程中，经过第一行星齿轮441相对啮接第一太阳齿轮42的增速作用，使得所推导而得的减速比约等于0.7971。

(三)第三速档：

参阅图9与图10，控制使第一、二滑块81、82一起再向左移动一小段距离，令第一滑块81移入第二太阳齿轮43的第二卡槽431中，且第二滑块82位在输入件21中，此时，第一变速单元4的第二太阳齿轮43被卡掣固定，而第二变速单元6同样呈脱离固定件1的状态。

此第三速档在传动上大致与第二速档相同，只是第一行星齿轮组44会绕着第二太阳齿轮43转动，而带动环齿轮51经由第二输出离合器72驱动输出件3旋转。在传动的过程中，是经过第二行星齿轮442对于第二太阳齿轮43的啮接增速，所以减速比经推导得知约为0.6522。

(四)第四速档：

参阅图11与图12，第一、二滑块81、82被控制再向左移动，令第一滑块81移入第三太阳齿轮62的第三卡槽621中，且第二滑块82位在输入件21中，此时，第二变速单元6的第三太阳齿轮62被卡掣固定，而第一变速单元4会呈脱离固定件1的状态。

当输入件21将旋转动力输入后，会同时连动第一行星臂41与第一离合器71，此时，第一离合器71会卡掣带动环齿轮51，以连动随动太阳齿轮52驱动第二行星齿轮组63绕着第三太阳齿轮62转动，且会带动第二行星臂61与第三输出离合器73随的转动，以借由第三棘爪732卡掣第三棘齿322驱动输出件3运转。在传动过程中，是经由随动太阳齿轮52带动第二行星齿轮组63，且借由第三行星齿轮631啮接绕着第三太阳齿轮62转动，因此推导所得的减速比约等于0.5227。

(五)第五速档：

参阅图13与图14，再控制使第一、二滑块81、82向左移动，令第一滑块81仍然卡掣在第三太阳齿轮62的第三卡槽621中，而第二滑块82则是进入卡掣在第一太阳齿轮42的第一卡槽421中，此时，第一、二变速单元4、6的第一、三太阳齿轮42、62分别被卡掣固定。

当输入件21带动第一行星臂41且连动第一离合器71时，第一行星齿轮组44会被带动而绕着第一太阳齿轮42旋转，并借由第二行星齿轮442带动环齿轮51转动，再连动随动太阳齿轮52驱动第二行星齿轮组63绕着第三太阳齿轮62转动，而带动第二行星臂61与第三输出离合器73随之转动，借由第三棘爪732卡掣第三棘齿322，来驱动输出件3。在传动过程中，第一行星齿轮组44会相对第一太阳齿轮42啮接转动，且经由传动单元5带动第二行星齿轮组63绕着第二太阳齿轮62转动，推导而得的减速比约等于0.4166。

(六)第六速档：

参阅图15与图16，最后再控制使第一、二滑块81、82向左移动，令第一滑块81依旧卡掣在第三太阳齿轮62的第三卡槽621中，而第二滑块82则是卡掣入第二太阳齿轮43的第三卡槽431中，此时，第一、二变速单元4、6的第二、三太阳齿轮43、62分别被卡掣固定。

此第六速档的传动大致同于第五速档，只是当第一行星臂41带动第一行星齿轮组44时，第一行星齿轮组44是绕着第二太阳齿轮43旋转，所以在传动过程中，会经由第二行星齿轮442相对第二太阳齿轮43啮接增速，因此最后推导所得的减速比约等于0.3409。

综合上述各档作动说明可知，控制第一、二滑块81、82分别卡掣第一、二、三太阳齿轮42、43、62，就能借第一、二变速单元4、6与传动单元5，使动力经由第一、二、三输出离合器71、72、73输出，最后可归纳推导所得的减速比，如<表一>所示，″√″表示位在卡掣状态：

<表一>

档别

第一太阳齿轮42

第二太阳齿轮43

第三太阳齿轮62

第一离合器71

第二输出离合器72

第三输出离合器73

减速比

一				√	√		1
								二	√				√		0.7971
三		√			√		0.6522
								四			√	√		√	0.5227
五	√		√			√	0.4166
								六		√	√			√	0.34

由上述可知，该制动控制单元8可被控制而令第一、二滑块81、82一起移动，以让第一滑块81由未卡掣状态，依序卡掣入第一、二、三卡槽421、431、621中，并同时让第二滑块82由未卡掣状态，依序卡掣入第一、二卡槽421、431中，且当滑块81、82卡掣入卡槽421、431、621时，会使得太阳齿轮42、43、62固定不动，可令第一、二行星齿轮组44、63分别绕着被固定的太阳齿轮42、43、62转动，用于传输不同的档位动力，以达到六段不同的转速。

由上述说明可知，本实用新型自行车的内变速器在设计上，是采用对称的行星齿轮为变速主体，所以能提升零件的共享性，减少模具的开设，简化零件种类，降低制造成本等效果，所以上述构造确实能够达到本实用新型的目的，因此，本实用新型不只是前所未有的创新，更可供产业上利用。

Claims (10)

1.一种自行车的内变速器，其特征在于包括：

一个固定件；

一个用于将动力输入的输入件，是可旋转地枢接在该固定件上；

一个用于将动力输出的输出件，是绕在该固定件周围；

一个装设在固定件与输出件间的第一变速单元，包括一个被输入件带动转动的第一行星臂、一个第一太阳齿轮、一个第二太阳齿轮，及数个分别枢接在第一行星臂上且啮接在第一、二太阳齿轮周围的第一行星齿轮组；

一个被第一变速单元带动的传动单元；

一个装设在固定件与输出件间的第二变速单元，包括一个第二行星臂、一个第三太阳齿轮，及数个分别枢接在第二行星臂上且啮接在第三太阳齿轮周围且能被传动单元带动的第二行星齿轮组；

一个被第一变速单元带动以单向驱动传动单元的第一离合器；

一个与传动单元连动且能单向驱动输出件的第二输出离合器；

一个能被第二变速单元带动而单向驱动输出件的第三输出离合器；及

一个安装在固定件与第一、二变速单元间的制动控制单元，能用于选择控制使第一、二、三太阳齿轮的其中的一个或其中的二个位在啮合固定件，或三个都不啮合固定件的状态。

2.如权利要求1所述的自行车的内变速器，其特征在于：该传动单元包括一个装设在第一变速单元与输出件间且与第一行星齿轮组啮接的环齿轮，及一个被环齿轮带动且啮接第二行星齿轮组的随动太阳齿轮。

3.如权利要求2所述的自行车的内变速器，其特征在于：该环齿轮为一阶状环形体，并具有一片绕在第一行星齿轮组及第一离合器外围的第一环壁、一片同体形成在第一环壁左侧且供第一离合器安装的第二环壁、一个绕在第三太阳齿轮外围且伸入卡接随动太阳齿轮的凸齿环、数个形成在第一环壁的一内壁面上且排列成环状地绕在该第一离合器外围的第一棘齿，及数个排列成环状地位在第一棘齿右侧且与第一行星齿轮组啮接的内环齿，第一棘齿是用于供该第一离合器卡掣，该第一离合器包括一个套固在第一行星臂外围的第一套环、数个用于单向卡掣第一棘齿的第一棘爪，及一个将第一棘爪限位在第一套环周围的第一弹性箍。

4.如权利要求1、2或3所述的自行车的内变速器，其特征在于：该制动控制单元包括相间隔且被控制而一起连动的一个第一滑块，及一个第二滑块，该第一太阳齿轮是套置在固定件上，并具有至少一个邻接固定件的第一卡槽，该第二太阳齿轮是套置在固定件上，并具有至少一个邻接固定件的第二卡槽，该第三太阳齿轮是套置在固定件上，并具有至少一个邻接固定件的第三卡槽。

5.如权利要求1、2或3所述的自行车的内变速器，其特征在于：该输入件包括一个输入齿环部，而该第一变速单元的第一行星臂则具有一个供输入齿环部伸入啮接的第一齿环部。

6.如权利要求1或3所述的自行车的内变速器，其特征在于：该输出件包括一个绕在该固定件外围的圆筒形轮毂，及一个安装卡固在该轮毂中的卡接环，该轮毂具有数个间隔排列成环状地绕在第二输出离合器外围且用于供第二输出离合器卡掣的第二棘齿，及数个排列成环状地位在第二棘齿旁侧的嵌接槽，该卡接环具有数个间隔地形成在外周面上并与嵌接槽卡接的嵌接齿，及数个排列成环状地绕在第三输出离合器外围且用于供第三输出离合器卡掣的第三棘齿，该第二输出离合器包括数个用于单向卡掣第二棘齿的第二棘爪，及一个将第二棘爪限位在传动单元周围的第二弹性箍，第三输出离合器包括一个套固在第二行星臂外围的第二输出环、数个用于单向卡掣第三棘齿的第三棘爪，及一个将第三棘爪限位在第二输出环周围的第三弹性箍。

7.如权利要求1所述的自行车的内变速器，其特征在于：该第一变速单元的第一行星臂具有二个间隔相对且绕着固定件的第一圈环，及数个相间隔且衔接第一圈环的第一连杆，每一第一行星齿轮组具有一个啮接第一太阳齿轮的第一行星齿轮、一个邻接在第一行星齿轮旁侧且啮接第二太阳齿轮的第二行星齿轮，及一支将第一、二行星齿轮枢接在第一圈环间的第一轴杆。

8.如权利要求2所述的自行车的内变速器，其特征在于：该第二变速单元的第二行星臂具有二个间隔相对且绕着固定件的第二圈环，及数个相间隔且衔接第二圈环的第二连杆，每一第二行星齿轮组具有一个啮接第三太阳齿轮的第三行星齿轮、一个邻接在第三行星齿轮旁侧且啮接随动太阳齿轮的第四行星齿轮，及一支将第三、四行星齿轮枢接在第二圈环间的第二轴杆。

9.如权利要求1所述的自行车的内变速器，其特征在于：该固定件为一支穿伸在该输入件、第一行星臂、第一太阳齿轮、第二太阳齿轮、第三太阳齿轮，及第二行星臂中的固定杆件。

10.如权利要求1、2或3所述的自行车的内变速器，其特征在于：第一行星齿轮组与第二行星齿轮组呈对称设置。

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