TWI222945B - Initiation and transfer of a switching motion in a bicycle-gear - Google Patents

Description

1222945 五、發明說明（1 ) 本發明涉及自行車傳動器中變速移動之轉動式導入且 隨後傳送至傳動器中所用之裝置，較佳是依據申請專利 範圍第1項前言之輪轂傳動器來達成。 多擋式輪轂由至少一行星齒輪組（其圍繞一固定軸而配 置）所構成。 旋轉動量經由小齒輪而傳送至驅動器且又經由行星齒 輪之多個傳動器路徑之一而傳送至輪轂外殼。相對應之 傳動器路徑之選擇式驅動藉由傳動器組件（其相對於該軸 而旋轉或移動）來達成。換擋選擇藉由導桿區中之開關來 達成且以機械方式藉由拉力或以無移動方式（例如，電力） 而繼續傳送至多擋式輪轂。藉由軸切換元件（其在正面配 置於輪轂軸上）使與所選取之擋相對應之軸向變速移動可 導入至輪轂內部中。在無移動式之變速傳送中，切換信 號之機械式切換藉由致動器來達成，這樣所產生之變速 移動然後導入輪轂中。 各種變速移動可以線性方式（例如，藉由推力元件或拉 力元件）或藉由轉動而導入輪轂中。切換過程通常由外部 經由直立之組件而導入輪轂內部中。 變速移動以線性方式導入傳動器輪轂中，如 EP 03 5 079 1所述者，這是藉由軸切換元件經由中空之輪 轂軸來達成。軸切換元件亦座落在輪轂軸之末端上且因 此使軸向空間變大。此種軸向構造具有干擾性而應儘可 能最小化或完全去除。 藉由轉動使變速移動導入輪轂中是以與輪轂軸共軸之

1222945 五、發明說明（2) 方式來進行，通常是導入輪轂軸之外部中。旋轉式移動 藉由二側之旋轉組件或藉由可旋轉之套筒（其以手指在軸 向中經由視窗而接合至一固定圓錐體中）而導入輪轂內部 中0 在DE 245 8 87 1中，線性之變速拉力移動藉由一種線 軸而轉變成旋轉式移動且在二個滾筒軸承之間經由共軸 方式而傳送至輪轂內部。此種變速移動之轉動式導入及 傳送是很昂貴的，此乃因旋轉組件在力線通量中是介於 輪轂套筒及輪轂軸之間且須傳送全部之軸承力及傳送由 止動操作時所造成之力。 在EP 0 3 8 3 3 5 0中，線軸之旋轉式移動經由驅動軸承 之固定圓錐體中之視窗而引導至輪轂內部中。此種傳送 方式使旋轉式操作組件只能達成一種有限之旋轉角度， 每擋之切換路徑或切換角度因此會不利地受到限制。這 樣會造成最不利之轉換比（ratio)，上升面上因此需要較 大之上升角度以繼續傳送該變速移動性。 本發明之目的是依據上述槪念提供一種簡易之裝置使 變速移動可導入輪轂傳動器中，其可防止習知方式中之 缺點，例如，由於軸切換元件所造成之軸向寬度之變長 或各組件裝設時較昂貴以及在旋轉式傳送時旋轉角度受 到視窗區段（其依功能而有不同之大小）所限制。 本發明現在顯示另一種形式之使變速移動可導入-且 傳送至自行車傳動器中所用之裝置。此種變速移動可以 不受旋轉角度所限之轉動方式或以線性方式經由一種軸

1222945 五、 發 明說明 ( 3〕 固 疋 之 組 件 而 傳 送 至 傳 送 器輪轂中。轉 動式移 動轉換成 行 星 齒 輪 中 控 制 各 擋 路 徑 所需之線性移 動，這 是在傳送 套 筒 之 面 向 行 星 齒 輪 或 面 向線軸之此側 上進行 〇 本 發 明 中 達 成 上 述 巨 的 之方式描述在 申請專 利範圍第 1項 之 待 徵 中 〇 本 發 明 其‘ 它有利之形式 由串請 專利範圍 各 附 屬 項 中 可 得 知 〇 本 發 明 中 建 議 使 固 定 圓 錐體（其用作驅動器之軸承用之 內 xea m )下方之變速移動可傳送至輪轂中。 該固定圓錐體或 內 TSfi 須 與 一 種 軸 固 定 之 承 載體相連，使 固定圓 錐體及該 軸 之 間 形 成 —^ 種 rm 壞 間 隙 一種傳送元件 (例如， 傳送套筒 或 傳 送 桿）經由該環間隙而導入輪轂內部中。該傳送套筒 在作 用 上 一 方 面 直 接 或 間 接與線軸相連 且另一 方面與傳 動 器 輪 轂 中 之 換 擋 元 件 相 連。 若 該 傳 送 套 筒 繼 續 導 入 一種轉式變 速移動 ，則其在 固 定 圓 錐 體 之 區 域 中 須 經 由線軸或由一 種齒輪 或齒桿來 施 加 — 種 旋 轉 式 移 動 〇 若 該 傳 送 套 筒 繼 續 導 入 一種線性變速 移動， 則線軸在 至 傳 送 套 筒 之 接 觸 面 上 之 旋轉式移動須 轉換成 線性移動 〇 線 軸 因 此 須 支 配 該 固 定 圓錐體-或線 軸內直 徑之區域 中 軸 向 延 伸 之 凸 輪 或 外 形 (contour)，其 在作用 上是與傳 送 套 筒 之 相 對 應 之 正 面 相 連。在線軸旋 轉時若 軸向可移 動 之 傳 送 套 筒 在 — 起 旋 轉 時受到阻礙， 則傳送 套筒會成 爲 線 性 移 動 狀 態 〇 藉 由 此 傳送套筒，則 經由軸 承內環及 軸 之 間 之 rm 間1 隙使變速移動可繼續傳送至 -5- :輪轂中 之換擋元 1222945 五、 發明說明 ( 4) 件 〇 軸 固 定 之 承 載體 (其在徑向中及軸向中使內環固定且接 收 該 軸 承 力 )同時也是線軸用之外殼。軸承內環及承載體 可 形 成 一 種 共 同之 組件或 由相 同之 材料所構成。在承載 體 之 周 圍 存在 一種 變速牽 拉元 件所 用之開口，該牽拉元 件 可 掛在 線 軸 中〇 亦可使 用二 個對 轉之拉索或一種硬的 變 速 傳 送 元 件 (例如，導引線） ，其 釣在線軸上之裝置中 且 捲 繞 在 線 軸 周圍 上相對 應之 凹槽 上。線軸圍繞輪轂軸 而 旋 轉 且 在 側 面上 具有一 種位 於軸 附近之起動面以支撐 該 承 載 體 上 所 發生 之軸向 切換 力。 爲了使摩擦降低，則 亦 可在 線 軸 及承載 體之間 配置 一種 起動圓板。 線 軸 設 有 — 種復 位彈簧 ，其 支撐 在承載體上或軸上； 輪 轂 傳 動 器 通 常調 回至一 預設 之位 置之方向中或調回至 原 來 之 位 置 中 。復 位彈簧 較佳 是用 作螺旋式彈簧或腳件 彈 簧 〇 在 拆 除 變速 牽拉元 件時 拉索 或其它轉動式操作組 件 (例如， 齒輪傳動器）藉1 由彈: 簧應: 力而轉回至原來位置 中 〇 拉 索 亦 可 藉 由受 應力之 彈性 鍋合 元件（例如，螺旋式彈 簧 )而與调 ί送套筒相連接。 若傳動器在切換過程之瞬間不 可 切 換 則 由 拉索 所導入 之切 換過 程由彈簧暫時儲存’ 直 至 又 — 可 切 換之 傳動器 狀態 進行 調整時爲止。 依 據 本 發 明 之其 它形式 ，變 速移 動之轉動式傳送亦可 藉 由 齒 輪 或 可 撓性 之齒桿 而在 傳送 套筒上達成。一種驅 動 齒 輪 或 驅 動 齒輪 中之齒 桿接 -6 - 合至 傳送套筒上。此種驅 1222945 五、 發明說明 ( 5 ) 動 以 電 動 方 式 或 機 械 方 式 經 由 變 速 牽拉元件及線軸來 進 行 〇 圖 式 簡 單 說 明 第 1 圖 係 切 換 操 控 機 構 之 切 面 圖 〇 第 2 圖 係 線 軸 及 傳 送 套 筒 之 間 之 彈簧耦合。 第 3 圖 係 復 位 彈 簧 之 配 置 〇 第 4 圖 係 藉 由 齒 輪 及 傳 送 套 筒 來 達成之切換傳送。 較 佳 實 施 例 之 描 沭 第 1 圖 是 傳 動 器 輪 轂 之 一 部 份 其具有該切換操控 機 構 0 具 有 軸 螺 母 3 之 承 載 體 以 軸 向 方式固定在軸1上 〇 承 載 體 2 在 外 直 徑 上 容 納 滾 筒 軸 承 之內環4。承載體 2 及 內 環 4 亦 可 形 成 一 種 共 同 之 組 件 或以單件方式構成 〇 內 4 之 內 直 徑 大 於 軸 直 徑 而 形 成 一種環開口 5以貫 通 該 傳 送 套 筒 6 ° 1 內: 環 4 J 收: 容' 在: 外: 直: 涇上使內環4有一: 種 白 由 之 內 直 徑 而 可 形 成 — 種 儘 可 能 小之軸承直徑，這 樣 對 滾 筒 軸 承 成 本 及 構 造 上 之 空 間 有 利。承載體2形成 外 殼 以 容 納 線 軸 7 且 在 外 直 徑 上 具 有 一種開口 8以貫通 該 變 速 牽 拉 元 件 其 在 線 軸 7 之 外 直 徑上由索凹槽9所 容 納 〇 傳 送 套 筒 6 是 與 線 軸 7 相 連 而 不可旋轉或與線軸 7 形 成 ------. 種 共 同 之 組 件 〇 變 速 移 動 之 繼續傳送亦可利用 導 桿 而 與 該 軸 形 成 共 軸 之 方 式 來 達 成 。所產生之軸向之 切 換 力 支 撐 在 承 載 體 2 上 〇 爲 了 使 摩 擦減小，則可在線 軸 7 ； έ丨 3直徑之區域[ ΐ設有軸向凸起之起動面或在線軸 7 及 承 載 體 2 之 間 配 置 種 由 光 7- 滑 材 料所構成之起動圓 板 1222945 五、發明說明（6) 1 0。內環4之自由承載用之配置可形成一種空著的環開 口 5以便無限制地繼續傳送該變速移動，特別是轉動式 之變速移動。 第2圖是第1圖中之切換操控機構，但在線軸7及傳 送套筒6之間有一種彈簧耦合件11。此種彈簧耦合件 1 1以螺旋式彈簧或腳件彈簧之形式在內部是支撐在傳送 套筒6上且在外部是支撐在線軸7上且適當地受到應力 ，這可藉由線軸7中之旋轉止動件1 2來達成。若該變 速移動由於傳動器最不利之狀態而不能立刻繼續傳送時 ，則彈簧耦合件1 1之已受應力之彈簧須另外受到應力 且須儲存此種切換過程。若傳動器形成一種較有利之可 切換之狀態，則已受應力之彈簧耦合件1 1立刻導入該 牽拉方向中所設定之切換過程且使傳送套筒6旋轉。 第3圖中之切換操控機構設有復位彈簧1 3。復位彈簧 1 3 —方面固定至線軸7而不可旋轉且另一方面（如此處 所示）固定至軸1或承載體2上。適當之方式是使復位彈 簧1 3受到應力且限制線軸7之旋轉範圍。因此在索應 力減低時或變速牽拉元件已掛上時線軸7會被帶領至確 定之原始位置中。此外，復位彈簧1 3可在鬆開方向中 儲存該切換過程，若此傳動器恰巧不存在一種切換預備 狀態時。 在本發明較佳之實施形式中，在線軸及傳送套筒之間 設有彈簧耦合件，且在線軸及軸（或承載體）之間設有復 位彈簧。因此，在捲繞方向中或鬆開方向中均可儲存各 1222945 五、發明說明（7) 切換過程。二個彈簧可在側面上整合於線軸之外形中。 第4圖中以齒輪來達成該切換傳送作用。驅動齒輪1 4 例如由線軸或由馬達驅動之軸1 5(其在側面上由承載體2 所引導）依據切換路徑所轉動。轉動式移動可傳送至從動 齒輪1 6，其是與傳送套筒6相連接而不可旋轉。本發明 之切換用之操控機構可使用齒輪傳動比。驅動齒輪1 4 上較大之旋轉角度（其上之切換力較小）藉由從動齒輪16 而轉換成較小之旋轉角度（其上之切換力較大）且由傳送 套筒6經由環開口 5而繼續傳送至輪轂內部。 參考符號之說明 1 .....軸 2 .....承載體 3 .....軸螺母 4 .....內環 5 .....環開口 6 .....傳送套筒 7 .....線軸 8 .....變速牽拉元件開口 9 .....索凹槽 1〇.....起動圓板 11· · · ••彈簧耦合件 12 .....旋轉止動件 13 .....復位彈簧 1 4.....驅動齒輪

1222945 五、發明說明（8) 15.·· • •軸 16 · ·. • •從動齒輪 -10-

Claims (1)

1. 年 π ~ ___六、申請專利範圍 第91107362號「自行車多檔式輪轂切換用之操控機構」 (93年7月修正） 六、申請專利範圍： 1 . 一種自行車多擋式輪轂切換用之操控機構，其包含 :輪轂軸，可轉動之輪轂套筒，一種具有一個或多 個行星齒輪組之傳動器，一換擋元件，用來控制相 對應之傳動器路徑，以及一種傳送元件，使變速移 動可導入該傳動器輪轂中，其特徵爲： 該變速移動，較佳是轉動式變速移動，藉由至少 一傳送元件經由軸承及輪轂軸之間之空著的環間隙 而傳送至輪轂內部。 2 ·如申請專利範圍第1項之操控機構，其中該軸承之 內部，特別是軸承內環，在軸向及徑向中是由一固 定在輪轂軸上之承載體所夾持。 3 ·如申請專利範圍第1或2項之操控機構，其中該軸 承內環在其外直徑上由承載體所容納或與該承載體 形成一種共同之組件。 4 ·如申請專利範圍第1或2項之操控機構，其中承載 體以外殻構成，用來容納一種轉動式之操控組件， 例如，線軸或齒輪傳動器，其由至少〜驅動齒輪及 一從動齒輪所構成。 5 .如申請專利範圍第4項之操控機構，其中該線軸用 來容納一個或二個變速牽拉元件或拉-推一操控元 1222945 六、申請專利範圍 件，在周圍設有相對應之捲繞凹槽以及容納-和掛 入裝置。 6 .如申請專利範圍第4項之操控機構，其中該線軸使 軸向所產生之切換力支撐在承載體上，支配一存在 於軸附近之起動面或使用一滑環以減少摩擦。 7 .如申請專利範圍第4項之操控機構，其中在承載體 周圍設有至少一開口以貫通該切換傳送元件，例如 ，可撓性之變速牽拉元件或硬式之切換線。 8 .如申請專利範圍第4項之操控機構，其中在承載體 之周圍或向外對準之側壁中設有至少一較佳是共軸 延伸之開口以貫通各轉動式切換傳送元件，特別是 齒輪或齒輪軸。 9 .如申請專利範圍第1項之操控機構，其中爲了傳送 該變速移動，特別是轉動式變速移動，則該傳送兀 件，較佳是傳送套筒，須與線軸枏連而不可旋轉， 或此二種元件形成一種共同之組件，轉動式變速移 動在輪轂內部中轉換成線性變速移動。 I 0 .如申請專利範圍第1項之操控機構，其中爲了傳送 該變速移動，特別是轉動式變速移動，則該傳送元 件，較佳是傳送套筒，須與從動齒輪相連而不可旋 轉，從動齒輪由驅動齒，其形式可爲齒輪或可撓性 之齒桿，所傳動。 II .如申請專利範圍第1 〇項之操控機構，其中驅動齒輪 1222945 六、申請專利範圍 由線軸或外部能量，例如，電力傳動器之能量，所 傳動。 1 2 ·如申請專利範圍第1項之操控機構，其中爲了傳送 該變速移動，特別是轉動式變速移動，則該傳送元 件及線軸藉由一儲存該切換路徑及切換能量所用之 耦合元件而相連接。 1 3 ·如申請專利範圍第1 2項之操控機構，其中該耦合元 件由彈性組件，特別是螺旋式彈簧，所構成，其在 輪轂傳動器未存在一種切換預備狀態時被拉緊。 1 4 ·如申請專利範圍第4項之操控機構，其中轉動式操 控組件，特別是線軸，藉由復位彈簧，其支撐在輪 .轂軸或承載體上，而復位或旋轉回原位。 1 5 .如申請專利範圍第1 4項之操控機構，其中復位彈簧 整合在線軸外形中或側面配置在線軸外形中且以螺 旋式彈簧或腳件彈簧構成。 1 6 .如申請專利範圍第1 〇項之操控機構，其中產生該旋 轉式移動所用之齒桿設有回復彈簧，使該傳送套筒 相對於操控方向而旋轉回來或回到原始位置中，該 彈簧支撐在承載體上或輪轂軸上。 1 7 .如申請專利範圍第1項之操控機構，其中該傳送元 件直接或間接地被施加彈簧應力，以便在該傳送元 件拆除時使其回到確定之位置，特別是原來位置， 中。 1222945 '申請專利範圍 18 · 一種自行車多擋式輪轂切換用之操控機構，其包含 •輪轂軸，可轉動之輪轂套筒，一種具有一個或多 .個行星齒輪組之傳動器，一換擋元件，用來控制相 對應之傳動器路徑，以及一種傳送元件，使變速移 動可導入該傳動器輪轂中，其特徵爲： 轉動式變速移動在轉動組件，例如，線軸或齒輪 ’及傳送元件之間之接觸面上轉換成線性移動且此 ®變速移動經由軸承和輪轂軸之間之空著的環間隙 而傳送至輪轂內部。 1 9 ·如申請專利範圍第1或1 8項之操控機構，其中該傳 ^ %件’較佳是傳送套筒，設有軸向延伸之凸輪或 夕卜形使轉動式變速移動轉換成線性移動，各凸輪或 夕t Μ接合在線軸或齒輪之相對應之外形中，其中該 ί專€ S筒以軸向可移動但不可轉動之方式而配置著