CN2389105Y - 一种自行车变速后轴 - Google Patents

Abstract

一种自行车变速后轴,内含二个行星齿轮传动机构,二个行星齿轮传动机构通过棘爪式超越离合机构串联,中心轴上有变速圈,或者行星架上还有变速圈可对超越离合机构进行控制,不但可实现四档以上的变速,而且结构简单、工作可靠。

Description

一种自行车变速后轴

本发明涉及自行车，特别是一种自行车变速后轴。

使用一个行星齿轮传动机构的自行车变速后轴，最多只可实现三档变速。中国专利号CN2325305提出的“自行车变速器”虽使用了二个行星齿轮传动机构，但由于二个行星齿轮传动机构是直接串联的，其减速档最多只可设置二档，所以无法实现四档以上变速，实现四档变速也只有二个减速档。

本发明提出的一种自行车变速后轴，能够设置四档或四档以上变速，其中减速档最多可有三档。

本发明是通过以下方案实现的：

带有中心轮的中心轴一端与外壳构成可转动联接，棘座钢碗与中心轴的另一端和外壳构成可转动联接。动力从棘座钢碗输入，外壳输出。外壳内有甲、乙二个传动比不同的行星齿轮传动机构。甲行星架上的行星轮啮合中心轴上的中心轮和甲内齿体而构成甲行星齿轮传动机构。乙行星架上的行星轮啮合中心轴上的中心轮和乙内齿体而构成乙行星齿轮传动机构。甲行星架与外壳构成超越离合结构。乙行星架上装有二付棘爪，乙行星架通过一付与甲行星架上棘轮圈啮合的棘爪而与甲行星架构成超越离合结构；乙行星架通过另一付与甲内齿体上棘轮圈啮合的棘爪而与甲内齿体构成超越离合结构。棘座钢碗上也装有二付棘爪，棘座钢碗通过一付与乙行星架上棘轮圈啮合的棘爪而与乙行星架构成超越离合结构；棘座钢碗通过另一付与乙内齿体上棘轮圈啮合的棘爪而与乙内齿体构成超越离合结构。甲、乙二个内齿体中，有一个或二个内齿体通过棘爪与外壳构成超越离合结构。乙行星架上装有可控制一个或二个内齿体上棘爪的变速圈。中心轴上装有二个变速圈，一个可控制行星架上的棘爪，另一个可控制棘座钢碗上的棘爪。变速圈是控制棘爪与相啮合的棘轮圈啮合或分离的。中心轴上的二个变速圈是构成联动结构的，只要驱动一个便可带动另一个。乙行星架上的变速圈与中心轴上的变速圈构成联动结构，中心轴上的变速圈可带动行星架上的变速圈。中心轴上的变速圈与联接操纵器的机构相接。通过三个变速圈对相配合的棘爪进行控制，可使棘座钢碗与外壳之间有不同的传动比。

本发明还可通过以下方案实现：

带有中心轮的中心轴一端与外壳构成可转动联接，棘座钢碗与中心轴的另一端和外壳构成可转动联接。动力从棘座钢碗输入，外壳输出。外壳内有甲、乙二个传动比不同的行星齿轮传动机构。甲行星架上的行星轮啮合中心轴上的中心轮和甲内齿体而构成甲行星齿轮传动机构。乙行星架上的行星轮啮合中心轴上的中心轮和乙内齿体而构成乙行星齿轮动机构。甲行星架与外壳构成超越离合结构。乙行星架上装有二付棘爪，乙行星架通过一付与甲行星架上棘轮圈啮合的棘爪而与甲行星架构成超越离合结构；乙行星架通过另一付与甲内齿体上棘轮圈啮合的棘爪而与甲内齿体构成超越离合结构。棘座钢碗上也装有二付棘爪，棘座钢碗通过一付与乙行星架上棘轮圈啮合的棘爪而与乙行星架构成超越离合结构；棘座钢碗通过另一付与乙内齿体上棘轮圈啮合的棘爪而与乙内齿体构成超越离合结构。中心轴上装有二个变速圈，一个可控制乙行星架上的棘爪，另一个可控制棘座钢碗上的棘爪。变速圈是通过滑动来控制棘爪与相啮合的棘轮圈啮合或分离。中心轴上的二个变速圈是构成联动结构的，只要驱动一个便可带动另一个。中心轴上的变速圈与联接操纵器的机构相接。通过二个变速圈对相应的棘爪进行控制，可使棘座钢碗与外壳之间有不同的传动比。

本发明的优点如下：

由于采用了二个结构相同的行星齿轮传动机构，并通过棘爪式超越离合机构将二个行星齿轮传动机构串联，这不但有利于实现四档以上变速，而且结构简单；另外，由于没有牙嵌式离合机构，换档时不会失速。工作较可靠。

图1是本发明的结构示意图。图中：1-中心轴；2-左钢碗；3-钢珠；4-棘轮圈；5-棘爪；6-行星轮；7-行星架；8-棘轮圈；9-棘爪；10-内齿体；11-棘轮圈；12-棘爪；13-棘轮圈；14-棘爪；15-销轴；16-行星轮；17-行星架；18-内齿体；19-棘轮圈；20-钢珠；21-链轮；22-卡簧；23-钢珠；24-棘座钢碗；25-轴档螺母；26-花键齿；27-顶杆；28-棘轮圈；29-棘爪；30-销轴；31-棘爪；32-径向长孔；33-销钉；34-变速圈；35-外壳；36-中心轮；37-导杆；38-弹簧；39-径向长孔；40-销轴；41-销钉；42-变速圈；43-径向长孔；44-变速圈；45-销轴；46-销钉；47-导杆；48-中心轮；49-销轴；50-轴档螺母；51-弹簧；52-螺钉。

图2是本发明的另一个结构示意图。图中：201-中心轴；202-左钢碗；203-钢珠；204-棘轮圈；205-棘爪；206-行星轮；207-行星架；208-棘轮圈；209-棘爪；210-内齿体；211-棘轮圈；212-棘爪；213-行星轮；214-行星架；215-内齿体；216-棘轮圈；217-棘轮圈；218-钢珠；219-链轮；220-卡簧；221-棘座钢碗；222-钢珠；223-轴档螺母；224-顶杆；225-花链齿；226-销轴；227-棘爪；228-径向长孔；229-棘爪；230-变速圈；231-销钉；232-销轴；233-中心轮；234-导杆；235-销轴；236-径向长孔；237-外壳；238-变速圈；239-销钉；240-中心轮；241-销轴；242-轴档螺母；243-导杆；244-弹簧；245-螺钉。

下面结合图1详述本发明的实施例：

左钢碗(2)用压合的方式固定在外壳(35)上，中心轴(1)通过轴档螺母(50)、钢珠(3)与左钢碗(2)构成可转动联接；棘座钢碗(24)通过钢珠(20)接触外壳(35)上的钢碗和通过钢珠(23)接触中心轴(1)上的轴档螺母(25)，而使棘座钢碗(24)与外壳(35)和中心轴(1)构成可转动联接。棘座钢碗(24)是输入动力的，上面可安装链轮(21)或者齿轮、皮带轮；卡簧(22)是卡住嵌合在棘座钢碗(24)上的链轮(21)的。用销轴(49)安装在行星架(7)上的行星轮(6)啮合内齿体(10)和中心轴(1)上的中心轮(48)而构成甲行星齿轮传动机构。行星架(7)的销轴(49)上装有棘爪(5)，棘爪(5)在棘爪弹簧的作用下啮合左钢碗(2)上的棘轮圈(4)。用销轴(40)安装在行星架(17)上的行星轮(16)啮合内齿体(18)和中心轴(1)上的中心轮(36)而构成乙行星齿轮传动机构。行星架(17)上用销轴(45)安装棘爪(9)和棘爪(12)，棘爪(9)在棘爪弹簧作用下啮合行星架(7)上的棘轮圈(8)，棘爪(12)在棘爪弹簧作用下啮合内齿体(10)上的棘轮圈(11)。棘座钢碗(24)上用销轴(30)安装棘爪(31)和棘爪(29)，棘爪(31)在棘爪弹簧作用下啮合行星架(17)上的棘轮圈(19)，棘爪(29)在棘爪弹簧的作用下啮合内齿体(18)上的棘轮圈(28)。棘座钢碗(24)可分二段而通过花键齿(26)啮合成一体，也可直接将棘座钢碗(24)加工成一体。行星架(17)上活套可滑动的变速圈(42)，变速圈(42)上有穿过行星架(1)上径向长孔(39)的销钉(41)，销钉(41)伸在弹簧(38)前的滑环内。弹簧也可这样控制变速速圈(42)：在行星架(17)端面钻孔，弹簧由孔内弹出而通过一段顶杆顶在变速圈(42)右端的端面上。内齿体(10)上通过销轴(15)安装棘爪(14)，棘爪(14)在棘爪弹簧的作用下与外壳(35)上的棘轮圈(13)配合。中心轴(1)上活套可滑动的变速圈(44)和变圈(34)，变速圈(44)上有穿过中心轴(1)上径向长孔(43)的销钉(46)，变速圈(34)上有穿过中心轴(1)上径向长孔(32)的销钉(33)，销钉(46)与销钉(33)之间有导杆(37)，用螺钉(52)和导杆(47)安装弹簧(51)，弹簧(51)是压力弹簧，弹簧(51)顶在销钉(46)上。中心轴(1)的另一端穿入顶在销钉(33)上的顶杆(27)。通过顶杆(27)可与操纵器相接。所述的联接操纵器的机构由螺钉(52)、弹簧(51)、导杆(47)和顶杆(27)构成。图1中的顶杆(27)已被操纵器(图中未画出操纵器)顶到极限位置。中心轴(1)是固定在自行车上的，外壳(35)通过辐条联接车轮，动力从链轮(21)输入，外壳(35)输出。变速过程是这样的：图1中的棘爪(9)和棘爪(14)、棘爪(31)的尾部分别被变速圈(44)、变速圈(42)和变速圈(34)挤压而其前端与相配合的棘轮圈分离，棘座钢碗(24)正转时，内齿体(18)主传动，行星架(17)被传动而减速驱动内齿体(10)使行星架(7)被传动而再次减速，外壳(35)被啮合而减速旋转为第一档；在操纵器的控制下顶杆(27)向右复位移动4mm左右时，棘爪(9)后端弹入变速圈(44)的凹槽内而其前端啮合行星架(7)上的棘轮圈(8)，这个状态为第二档；当操纵器继续控制顶杆(27)再向右复位移动4mm左右时，棘爪(9)的后端被变速圈(44)挤压而其前端与行星架(7)上的棘轮圈(8)分离，变速圈(34)则放开对棘爪(31)后端的挤压而其前端啮合行星架(17)上的棘轮圈(19)，这个状态为第三档；当操纵器再继续控制顶杆(27)向右复位移动4mm左右时，变速圈(44)和变速圈(34)都不挤压相啮合的棘爪后端，这个状态为第四档；当操纵器再继续控制顶杆(27)向右复位移动4mm左右时，变速圈(44)接触行星架(17)上变速圈(42)上的销钉(41)并带动变速圈(42)放开对内齿体(10)上棘爪(14)后端的挤压，棘爪(14)前端啮合外壳(35)上的棘轮圈(13)，这时为第五档。

如果通过销轴(15)将棘爪(14)移装在内齿体(18)的左端上也同样可有五档变速。移装时外壳(35)上的棘轮圈(13)位置不变，棘爪(14)对准棘轮圈(13)即可。

根据图1所示。如果在内齿体(18)的左端上再安装一付与棘爪(14)相同的棘爪，外壳(35)上棘轮圈(13)向右加宽10mm左右，这时内齿体(10)和内齿体(18)上都有一付棘爪(14)，同时外壳(35)和相应的部件轴向尺寸也放长10mm左右，这个结构可以有六档变速；变速圈(42)要向右放宽，要能够同时挤压住二个棘爪(14)的后端。

根据图1所示。内齿体(10)上的棘爪(14)可移装在内齿体(18)的右端，其位置是棘轮圈(28)右边，钢珠(20)的左边；同时外壳(35)上的棘轮圈(13)也移到可让棘爪(14)啮合到的位置。行星架(17)上的变速圈(42)也移装到棘座钢碗(24)上，变速圈(42)的位置要能够挤压到棘爪(14)的后端；棘座碗(24)上也设与行星架(17)上一样的径向长孔，变速圈(42)套在棘座钢碗(24)上可滑动，并可挤压或放开棘爪(14)的后端；变速圈(42)上有销钉(41)，销钉(41)穿过棘座钢碗(24)上的径向长孔伸在变速圈(34)右端15mm左右的位置；控制变速圈(42)复位的弹簧套在中心轴(1)上，弹簧通过滑圈顶在变速圈(42)的销钉(41)上。这个结构同样可实现五档变速。

下面结合图2详述本发明另一个实施例：

左钢碗(202)用压合的方式固定在外壳(237)上，中心轴(201)通过轴档螺母(242)、钢珠(203)与左钢碗(202)构成可转动联接；棘座钢碗(221)通过钢珠(218)接触外壳(237)上的钢碗和通过钢珠(222)接触中心轴(201)上的轴档螺母(223)，而使棘座钢碗(221)与外壳(237)和中心轴(201)构成可转动联接。棘座钢碗(221)是输入动力的，上面可安装链轮(219)或者齿轮、皮带轮；卡簧(220)是卡住嵌合在棘座钢碗(221)上的链轮(219)的。用销轴(241)安装在行星架(207)上的行星轮(206)啮合内齿体(210)和中心轴(201)上的中心轮(240)而构成甲行星齿轮传动机构。行星架(207)的销轴(241)上装有棘爪(205)，棘爪(205)在棘爪弹簧的作用下啮合左钢碗(202)上的棘轮圈(204)。用销轴(232)安装在行星架(214)上的行星轮(213)啮合内齿体(215)和中心轴(201)上的中心轮(233)而构成乙行星齿轮传动机构。行星架(214)上用销轴(235)安装棘爪(209)和棘爪(212)，棘爪(209)在棘爪弹簧作用下啮合行星架(207)上的棘轮圈(208)，棘爪(212)在棘爪弹簧作用下啮合内齿体(210)上的棘轮圈(211)。棘座钢碗(221)上用销轴(226)安装棘爪(229)和棘爪(227)，棘爪(229)在棘爪弹簧作用下啮合行星架(214)上的棘轮圈(216)，棘爪(227)在棘爪弹簧的作用下啮合内齿体(215)上的棘轮圈(217)。棘座钢碗(211)可分二段而通过花键齿(225)啮合成一体，也可直接将棘座钢碗(221)加工成一体。中心轴(201)上活套可滑动的变速圈(238)和变速圈(230)，变速圈(238)上有穿过中心轴(201)上径向和孔(236)的销钉(239)，变速圈(230)上有穿过中心轴(201)上径向长孔(228)的销钉(231)，销钉(239)和销钉(231)之间有导杆(234)，用螺钉(245)和导杆(234)安装弹簧(244)，弹簧(244)是压力弹簧，弹簧(224)顶在销钉(239)上。中心轴(201)的另一端穿入顶在销钉(231)上的顶杆(224)。通过顶杆(224)可与操纵器相接。所述的联接操纵器的机构由螺钉(245)弹簧(244)、导杆(234)和顶杆(224)构成。图2中顶杆(224)已被操纵器(图中未画出操纵器)顶到极限位置。中心轴(201)是固定在自行车上的，外壳(237)通过辐条联接车轮，动力从链轮(219)输入，外壳(237)输出。变速过程是这样的：图2中的棘爪(209)和棘爪(229)被挤压而其前端与相配合的棘轮圈分离，棘座钢碗(221)正转时是与外壳(237)同速旋转的，这时为第一档；在操纵器控制下，顶杆(224)向右复位移动4mm左右时，棘爪(209)后端弹入变速圈(238)的凹槽内而其前端啮合行星架(207)上的棘轮圈(208)，这个状态为第二档；当操纵器继续控制顶杆(224)再向右复位移动4mm左右时，棘爪(209)后端被变速圈(238)挤压而其前端与行星架(207)上的棘轮圈(208)分离，变速圈(230)则放开对棘爪(229)后端的挤压而其前端啮合行星架(214)上的棘轮圈(19)，这个状态为第三档；当操纵器再继续控制顶杆(224)向右复位移动4mm时，变速圈(238)和变速圈(230)都不挤压相啮合的棘爪后端，这个状态为第四档。

图1、图2实施例中的中心轮(48)和中心轮(240)的齿数为16齿；行星轮(6)和行星轮(206)的齿数为16齿；内齿体(10)和内齿体(210)的齿数为48齿；中心轮(36)和中心轮(233)的齿数为20齿；行星轮(16)和行星轮(213)为14齿；内齿体(18)和内齿体(215)为48齿；所有齿轮为0.8m；每个行星轮架上的行星轮3个或4个；每付棘爪为2个；棘爪与棘轮圈啮合时均构成超越离合结构；中心轴上联接操纵器的机构可装在左端或右端。

图1、图2中的联接操纵器的机构可采用拉链或钢丝。如果用拉链、将中心轴上变速圈销钉与中间的导杆联接即可，拉链联接变速圈上的销钉；也可用钢丝联接销钉。

图1和图中的中心轴上一个20齿的中心轮是通过压合方式套在中心轴上固定的。

Claims (8)

1、一种自行车变速后轴，中心轴(1)的一端与外壳(35)构成可转动联接，棘座钢碗(24)与中心轴(1)的另一端和外壳(35)构成可转动联接；行星架(7)与外壳(35)构成超越离合结构；中心轴(1)的一端有联接操纵器的机构，其特征在于：

A、安装在行星架(7)上的行星轮(6)，啮合内齿体(10)和中心轴(1)上的中心轮(48)而构成甲行星齿轮传动机构；

B、安装在行星架(17)上的行星轮(16)，啮合内齿体(18)和中心轴(1)上的中心轮(36)而构成乙行星齿轮传动机构；

C、有一个或二个内齿体上装有与外壳(35)上棘轮圈(13)啮合的棘爪(14)；

D、甲行星齿轮传动机构的传动比和乙行星齿轮传动机构的传动比不同；

E、行星架(17)上的棘爪(9)与行星架(7)上的棘轮圈(8)啮合，行星架(17)上的棘爪(12)与内齿体(10)上的棘轮圈(11)啮合；

F、棘座钢碗(24)上的棘爪(31)与行星架(17)上的棘轮圈(19)啮合，棘座钢碗(24)上的棘爪(29)与内齿体(18)上的棘轮圈(28)啮合；

G、中心轴(1)上有二个构成联动结构的可滑动变速圈，行星架(17)上有一个变速圈与中心轴(1)上的变速圈构成联动结构；联接操纵器的机构与中心轴(1)上的变速圈相接。

2、根据权利要求1所述的一种自行车变速后轴，其特征在于，中心轴(1)上有构成联动结构的变速圈(44)和变速圈(34)；行星架(17)上被弹簧控制而可滑动的变速圈(42)上有穿过行星架(17)上径向长孔(39)的销钉(41)，销钉(41)伸在变速圈(44)的滑动路线上。

3、根据权利要求1所述的自行车变速后轴，其特征在于，中心轴(1)上活套可滑动的变速圈(44)和变速圈(34)，变速圈(44)上有穿过中心轴(1)上径向长孔(43)的销钉(46)，变速圈(34)上有穿过中心轴(1)上径向长孔(32)的销钉(33)，中心轴(1)中空，销钉(46)与销钉(33)之间有导杆(37)，中心轴(1)内的一端装有弹簧(51)，中心轴(1)的另一端穿入顶杆(27)；行星架(17)上被弹簧控制而可滑动的变速圈(42)上有穿过行星架(1 7)上径向长孔(39)的销钉(41)，销钉(41)伸在变速圈(44)的滑动路线上。

4、根据权利要求1所述的一种自行车变速后轴，其特征在于，内齿体(18)的右端装有与外壳(35)上棘轮圈啮合的棘爪(14)；行星架(17)上的变速圈(42)移装在棘座钢碗(24)上；中心轴(1)上二个构成联动结构的可滑动变速圈，与棘座钢碗(24)上的变速圈构成联动结构；联接操纵器的机构与中心轴(1)上的变速圈相接。

5、根据权利要求1所述的一种自行车变速后轴，其特征在于，内齿体(18)的右端装有与外壳(35)上棘轮圈啮合的棘爪(14)；行星架(17)上的变速圈(42)移装在棘座钢碗(24)上可滑动并被弹簧控制；棘座钢碗(24)上的变速圈(42)上有穿过棘座钢碗(24)上径向长孔的销钉(41)，销钉(41)伸在中心轴(1)上变速圈(34)滑动的路线上；中心轴(1)上活套可滑动的变速圈(44)和变速圈(34)，变速圈(44)上有穿过中心轴(1)上径向长孔(43)的销钉(46)，变速圈(34)上有穿过中心轴(1)上径向长孔(32)的销钉(33)，中心轴(1)中空，销钉(46)与销钉(33)之间有导杆(37)，中心轴(1)内的一端装有弹簧(51)，中心轴(1)的另一端穿入顶杆(27)。

6、一种自行车变速后轴，中心轴(201)的一端与外壳(237)构成可转动联接，棘座钢碗(221)与中心轴(201)的另一端和外壳(237)构成可转动联接；行星架(207)与外壳(237)构成超越离合结构；中心轴(201)的一端有联接操纵器的机构，其特征在于：

a、安装在行星架(207)上的行星轮(206)，啮合内齿体(210)和中心轴(201)上的中心轮(240)而构成甲行星齿轮传动机构；

b、安装在行星架(214)上的行星轮(213)啮合内齿体(215)和中心轴(201)上的中心轮(233)而构成乙行星齿轮传动机构；

c、甲行星齿轮传动机构的传动比和乙行星齿轮传动机构的传动比不同；

d、行星架(214)上的棘爪(209)与行星架(207)上的棘轮圈(208)啮合，行星架(214)上的棘爪(212)与内齿体(210)上的棘轮圈(211)啮合；

e、棘座钢碗(221)上的棘爪(229)与行星架(214)上的棘轮圈(216)啮合，棘座钢碗(221)上的棘爪(227)与内齿体(215)上的棘轮圈(217)啮合；

f、中心轴(201)上有二个可滑动的变速圈，中心轴(201)上的二个变速圈构成联动结构，联接操纵器的机构与中心轴(201)上的变速圈相接。

7、根据权利要求6所述的一种自行车变速后轴，其特征在于，中心轴(201)中空，中心轴(201)上有可滑动的变速圈(238)和变速圈(230)，变速圈(238)上有穿过中心轴(201)上径向长孔(236)的销钉(239)，变速圈(230)上有穿过中心轴(201)上径向长孔(228)的销钉(231)，销钉(239)和销钉(231)之间有导杆(234)；中心轴(201)的一端装有弹簧，中心轴(201)的另一端穿入顶杆(224)。

8、根据权利要求1或6所述的一种自行车变速后轴，其特征在于，甲行星齿轮传动机构中的中心轮齿数为16齿，行星轮齿数为16齿，内齿体齿数为48齿；乙行星齿轮传动机构中的中心轮齿数20齿，行星轮齿数为14齿，内齿体齿数48齿。