TWI221134B - Hub transmission for a bicycle - Google Patents

Description

1221134 ⑴ 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明相關於自行車的傳動裝置，尤其相關於包含具 有二或二個以上的不同直徑部段的行星齒輪的自行車內部 輪轂傳動裝置。 【先前技術】 歐洲專利EP〇5 3 16〇8號揭示具有上至七速的多速輪轂 傳動裝置，其中設置有二行星齒輪機構，而每一行星齒輪 機構包含一組行星齒輪及一對應的齒圈。隨著齒輪速率數 目的增加，必須增加離合器的數目來經由相關聯的中心齒 輪，行星齒輪，及齒圈傳送驅動力，且最終傳送至輪轂體 〇 另外，由於必須提供兩個且有時更多個齒輪比，行星 齒輪成爲具有曰益複雜的結構。因此，行星齒輪具有二或 二個以上的不同直徑部段，並且在行星齒輪的不同部段上 的機械負荷可能不同。例如，用於低速傳動的行星齒輪的 較大直徑齒輪部段可能承受比行星齒輪的其他較小直徑部 段大很多的轉矩。此可能會在未被供行星齒輪安裝在上面 的托架銷適當地支撐的行星齒輪內導致橫向力以及扭轉力 。此種托架銷傳統上爲線性銷，並未考慮到行星齒輪的一 部份會承受比行星齒輪的另一部份高的機械應力。 【發明內容】 -5- (2) (2)1221134 因此，本發明的一目的爲提供一種多速輪轂傳動裝置 ’其中托架銷在考慮到其支撐的行星齒輪中的不同負荷之 下被加強。 根據本發明，自行車的輪轂傳動裝置設置有一驅動構 件及一輪轂體，各被安裝爲繞一輪轂軸旋轉。至少一行星 齒輪機構被設置用來將轉矩從驅動構件經由多個旋轉力傳 送路徑而傳送至輪轂體。行星齒輪機構包含安裝在附著於 行星齒輪托架的一托架銷上的至少一行星齒輪。變速控制 機構包含用來選擇旋轉力傳送路徑之一的至少一離合器。 行星齒輪包含至少一較大直徑齒輪部段及至少一較小直徑 齒輪部段，而每一部段界定不同的齒輪比。另外，托架銷 包含至少一較大直徑銷部段及至少一較小直徑銷部段。 藉著與行星齒輪的齒輪部段的直徑相關地設置托架銷 的部段的直徑，可使托架銷的機械強度在由於行星齒輪的 較大直徑部段而發生較高的機械負荷的區域中被加強或增 進。 在一實施例中，托架銷的較大直徑銷部段支撐行星齒 輪的較大直徑齒輪部段超過較大直徑齒輪部段的軸向寬度 的5 0%。在另一實施例中，托架銷的較小直徑銷部段支撐 行星齒輪的較小直徑齒輪部段超過其軸向寬度的5 0%。以 此組態來建構托架銷確保承受最高機械負荷的較大直徑齒 輪部段始終由托架銷的加強部份承載。 因此，本發明的原理爲使托架銷的負荷承載能力與行 星齒輪的不同部段中產生的實際負荷相匹配。本發明在應 -6- (3) (3)1221134 用於多速輪轂傳動裝置時具有特別的有利點，在該情況中 行星齒輪通常具有相應於不同齒輪比的有不同直徑的二或 三個部段。 從以下相關於圖式進行的實施例的敘述可瞭解本發明 的另外目的及有利點。 【實施方式】 以下參考圖式更完全地說明本發明的實施例。 圖1顯示第一實施例的七速輪轂傳動裝置，其中驅動 構件2將旋轉力傳送至可旋轉地支撐在輪轂軸1上的輪轂體 3。從驅動構件2至輪轂體3的驅動傳動系包含包括齒圈1 5 的第一行星齒輪機構4。第二行星齒輪機構5也設置有第二 齒圈1 6。取決於所選擇的旋轉力傳送路徑，或更明確地說 取決於所選擇的速率，齒圈1 5及1 6分別與行星齒輪1 3及1 4 不同地嚙合。 第一及第二行星齒輪機構4，5的托架銷40及40a分別 支撐於行星齒輪托架4a及5a。行星齒輪13及14分別被支 撐在托架銷4 0及4 0 a上，並且與由離合器控制構件8選擇 的在輪轂軸1上的中心齒輪嚙合。 離合器控制構件8及離合器操作機構7界定一變速控制 機構’其設定輪轂傳動裝置內中心齒輪及離合器的位置。 例如，變速控制機構的第一低速設定界定從驅動構件2經 由傳動離合器19，第二齒圈16，行星托架5a，行星托架4a ，第一齒圈1 5，及第二傳送離合器1 S至輪轂體3的轉矩傳 -7- (4) (4)1221134 送路徑。 圖2顯示第一行星齒輪機構4的放大圖，其最佳地顯示 此實施例的細節。托架銷40被支撐於齒輪托架4a，且包含 一較大直徑銷部段9及一較小直徑銷部段1 〇。行星齒輪1 3 被支撐在托架銷40上，且包含一較大直徑齒輪部段1 1及一 較小直徑齒輪部段1 2。較大直徑齒輪部段1 1與中心齒輪 1 1 a咬合，而較小直徑齒輪部段1 2與另一中心齒輪1 2 a咬 合。較小直徑齒輪部段1 2也與齒圈1 5嚙合。 在此實施例中，行星齒輪1 3的兩個齒輪部段1 1及1 2成 整體地形成爲一單件。但是，行星齒輪1 3也可由互相連接 的由分開的部件製成的兩個齒輪部段形成。在其他實施例 中，行星齒輪1 3也可具有三個不同直徑部段。 如在圖2中可見的，行星齒輪1 3的較大直徑齒輪部段 1 1具有從齒輪部段1 1的左側延伸至分割線c的寬度w 1。 圖中也標示較大直徑齒輪部段1 1的中心線a。托架銷40的 較大直徑銷部段9有直徑d 1，而較小直徑銷部段1 〇具有直 徑d2。 代表托架銷4〇的加強部段的較大直徑銷部段9延伸超 過較大直徑齒輪部段1 1的軸向寬度w 1的5 0 %。從圖2中可 見，較大直徑銷部段9從左測延伸至右側超過中心線a而 直到徑向階梯20，而此徑向階梯20代表從較大直徑銷部段 9至較小直徑銷部段1 0的過渡部份。在圖2的實施例中，較 大直徑齒輪部段1 1的軸向寬度的大約7〇%由較大直徑銷部 段9支撐。一般而言，寬度 wl的5〇 %或5〇 %以上會由較大 -8- (5) (5)1221134 直徑銷部段9來支撐，且較佳的是70%或70%以上由較大直 徑銷部段9來支撐。 在其他實施例中，可能想要使較大直徑銷部段9延伸 至較小直徑齒輪部段1 2的區域內。但是，在任何情況中， 具有直徑d2的較小直徑銷部段〗〇會支撐較小直徑齒輪部 段12超過其軸向寬度 W2的50%。較佳地，較小直徑齒輪 部段I2的軸向寬度 w2的80%以上由較小直徑銷部段10支 較大直徑銷部段9的直徑d 1與較小直徑銷部段1 0的直 徑d2之間的關係將取決於特定的應用，亦即取於於行星 齒輪1 3的齒輪部段1 1及1 2的不同直徑。也可以取決於行星 齒輪13是否有第三齒輪部段。但是，在支撐較大直徑齒輪 部段Π時提供加強作用的較大直徑銷部段9的直徑d 1在正 常情況下成爲使得其比較小直徑銷部段1 0的直徑d2大至 少1 〇%。在其他實施例中，較大直徑銷部段9的直徑 d i可 以比較小直徑銷部段1〇的直徑d2大20%。 如上所述’在圖2的實施例中，從較大直徑銷部段9至 較小直徑銷部段1 〇的過渡部份是由徑向階梯2 0形成。徑向 階梯2 0形成在位在較大直徑齒輪部段1 1的軸向寬度w 1的 中心線a與在較大和較小直徑齒輪部段1 1和i 2之間的分割 線c之間的軸向位置b處。此徑向階梯2 〇的位置界定較大 直徑銷部段9的負荷承載延伸範圍。在大多數的情況中， 軸向位置b會位在中心線a與分割線c之間，但是在其他 實施例中，徑向階梯2 0的軸向位置b可能延伸至較小直徑 - 9- (6) (6)1221134 銷部段1 0的區域內。 圖3顯示托架銷4 〇的另一實施例。從較大直徑銷部段9 至較小直徑銷部段1 〇的過渡部份形成爲繞托架銷40的圓周 延伸的推拔部3 0。推拔部3 0開始於位在較大直徑齒輪部段 1 1的軸向寬度 w 1的中心線a與在較大和較小直徑齒輪部 段1 1和1 2之間的分割線c之間的軸向位置b ’處。推拔部3 0 終止於位在分割線c與較小直徑齒輪部段1 2的軸向寬度 w2的中心線e之間的軸向位置f處。在此實施例中，較大 直徑銷部段9的負荷承載部份延伸超過較大直徑齒輪部段 1 1的軸向寬度wl的至少50%。較小直徑銷部段1〇的負荷 承載部份稍微小於較小直徑齒輪部段1 2的軸向寬度W2的 1 0 0%。但是，較小直徑銷部段1 0的負荷承載部份充分地 超過較小直徑齒輪部段1 2的軸向寬度W2的5 0 %。 如在圖3中所示，一小空間可被留在形成於行星齒輪 1 3的推拔部3 0與設置在托架銷40上的推拔部3 0 ’之間。在 此情況中，推拔部的區域本身不會代表托架銷40的負荷承 載部份。在其他實施例中，部件可被切削加工成爲具有高 精確度，使得沒有任何空間存留在推拔部3 0與3 0 ’之間。 屆時，圖3中的軸向位置b ’與f之間的推拔部的軸向延伸 部份將會是負荷承載部份。 取代圖3的實施例，當從橫截面觀看時，推拔部3 0可 形成有曲率。在任一組態中，不論推拔部爲線性或曲線狀 ’傳動區域的成爲推拔狀提供由要被加強的托架銷4 0來支 撐的行星齒輪1 3所造成的機械應力的較均勻分佈。 -10- (7) (7)1221134 可暸解上述的實施例只是舉例說明用，本發明本身不 受限於這些實施例。對於熟習此項技術者而言可有落在由 附隨的申請專利範圍所界定的本發明的範圍內的其他修正 【圖式簡單說明】 圖1顯示根據本發明的七速輪轂傳動裝置的第一實施 例，其中行星齒輪包含二不同直徑部段且托架銷包含二不 同直徑部段。 圖2顯示圖1的實施例的行星齒輪機構的放大圖。 圖3顯示本發明的第二實施例，其中托架銷的組態被 修改。 [元件對照表] 1 輪轂軸 2 驅動構件 3 輪轂體 4 第一行星齒輪機構 4a 行星齒輪托架 5 第二行星齒輪機構 5 a 行星齒輪托架 7 離合器操作機構 8 離合器控制構件 9 較大直徑銷部段 -11 - (8)1221134 10 較 小 直 徑 銷 部 段 11 較 大 直 徑 -LM. 囫 輪 部 段 11a 中 心 (4§ 輪 12 較 小 直 徑 回 輪 部 段 12a 中 心 回 輪 13 行 星 TaaF 回 m 14 行 星 回 輪 15 掘 16 第 二 回 圈 18 第 二 傳 動 離 合 器 19 傳 動 離 合 器 20 徑 向 階 梯 3 0 推 拔 部 30’ 推 拔 部 40 托 架 銷 40a 托 架 銷 a 中 心 線 b 軸 向 位 置 b， 軸 向 位 置 c 分 割 線 d 1 較 大 直 徑 銷 部 段 的 直 徑 d2 較 小 直 徑 銷 部 段 的 直 徑 e 中 心 線 f 軸 向 位 置 -12 1221134 Ο) w 1 較大直徑齒輪部段的寬度 w 2 較小直徑齒輪部段的寬度

Claims (1)

1221134 可旋轉地支撐在 煩讀委Μ明示，本案修正梭是否變史原實.¾内容 一變速控制機構 Π) 拾、申請專利範圍 第9 2 1 Ο 3 1 5 6號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國93年6月2日修正 一種自行車的輪轂傳動裝置，包含 輪轂軸（1 ); 驅動構件（2 )及一輪轂體（3 )， 該輪轂軸（1 )上； 至少一行星齒輪機構（4，5 )，用來將旋轉力從該驅 動構件（2 )經由多個旋轉力傳送路徑而傳送至該輪轂體 (3 )，該至少一行星齒輪機構包含安裝在一行星齒輪托 架（4 a )的一行星托架銷（4 0 )上的至少一行星齒輪（；[1 ，12);及 包含用來選擇該旋轉力傳 送路徑之一的至少一離合器（1 7，1 8，1 9 ); 其中該行星齒輪包含至少一較大直徑齒輪部段（1 1 ) 及至少一較小直徑齒輪部段（1 2 )，而每一部段界定不同 的齒輪比，且該托架銷（4 0 )包含至少一較大直徑銷部段 (9 )及至少一較小直徑銷部段（1 〇 )，其中該至少一較 大直徑銷部段（9 )以可旋轉方式支撐該至少一較大直徑 齒輪部段（Π )，而該至少一較小直徑銷部段（】〇 )以可 旋轉方式支撐該至少一行星齒輪部段（1 2 )。 2 ·如申請專利範圍第]項所述的輪轂傳動裝置，其中 (2)1221134 該托架銷（40 )的該較大直徑銷部段（9 )在大於該較大 直徑齒輪部段（1 1 )的軸向寬度（w 1 )的5 0 %上支撐該行 星齒輪的該較大直徑齒輪部段（1 1 )。 3 ·如申請專利範圍第〗項或第2項所述的輪轂傳動裝置 ，其中該托架銷（4 0 )的該較小直徑銷部段（1 〇 )在大於 該較小直徑齒輪部段（I 2 )的軸向寬度（W2 )的5 0 %上支 撐該行星齒輪的該較小直徑齒輪部段（〗2 )。 4 ·如申請專利範圍第1項或第2項所述的輪轂傳動裝置 ，其中該托架銷（4 0 )的該較大直徑銷部段（9 )具有比 該較小直徑銷部段（1 0 )的直徑（d 2 )大1 〇 %以上的直徑 (dl )。 5 ·如申δΒ專利範圍第1項或第2項所述的輪轂傳動裝置 ，其中該托架銷（4 0 )從該較大直徑銷部段（9 )到該較 小直徑銷部段（1 〇 )的過渡部份形成爲—徑向階梯（2〇) 6 ·如申請專利範圍第5項所述的輪轂傳動裝置，其中 該徑向階梯（20 )形成於該較大直徑齒輪部段（1 ^的該 (a )與在該較大和較小直徑 軸向寬度（w 1 )的·一中心線 之間的一軸向 齒輪部段（1】，1 2 )之間的一分割線 位置（b )處。 7·如申請專利範圍第1項或第2項所述的輪轂傳動裝置 ，其中該托架銷（4〇 )從該較大直徑銷部段（$ )到該較 小直徑銷部段（1 〇 )的過渡部份形成爲一推抜部（Μ)。 8 ·如申請專利範圍第7項所述的輪轂 傳動裝置，其中 (3)1221134 該推拔部（3 Ο )開始於該較大直徑齒輪部段（1 1 )的該軸 向寬度（w 1 )的一中心線（a )與在該較大和較小直徑齒 輪部段（1 1，1 2 )之間的一分割線（c )之間的一軸向位 置（b ’）處。

9 .如申請專利範圍第7項所述的輪轂傳動裝置，其中 該推拔部（3 0 )終止於在該較大和較小直徑齒輪部段（1 1 ，：I 2 )之間的該分割線（c )與該較小直徑齒輪部段（1 2 )的該軸向寬度（w2 )的一中心線（〇之間的一軸向位 置（f)處。 1 〇 .如申請專利範圍第8項所述的輪轂傳動裝置，其中 該推拔部（3 0 )終止於在該較大和較小直徑齒輪部段（i j ，1 2 )之間的該分割線（c )與該較小直徑齒輪部段（i 2 )的該軸向寬度（w2 )的一中心線（e )之間的一軸向位 置（Ο處。

1 1 .如申請專利範圍第7項所述的輪轂傳動裝置，其中 當於橫截面觀看時，該推拔部（3 0 )爲一線性推拔部及一 曲線狀推拔部之一。 1 2 .如申請專利範圍第8項所述的輪轂傳動裝置，其中 當於橫截面觀看時，該推拔部（3 0 )爲一線性推拔部及_ 曲線狀推拔部之一。 1 3 ·如申請專利範圍第1項或第2項所述的輪轂傳動裝 置，其中該行星齒輪包含具有不同直徑的二齒輪部段（j ] ，1 2 )，且該托架銷（4 0 )包含具有不同直徑的二銷部段 (9，1 0 ) ° -3-