三級內變速軸的製作方法

2023-05-28 15:11:51 2

專利名稱：三級內變速軸的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種自行車變速機構，具體地是指一種用於自行車的無空檔三級內變速後軸。
現有的自行車變速機構通常有內變速和外變速二大類。現有的內變速器基本上都採用行星齒輪系作變速件。內變速由於變速機構基本金封閉在軸殼內，壽命長，免保養，被廣泛採用，但換檔變速過程中存在「空檔」仍為其致命弱點。隨著技術的進步，近年來已有「無空檔」內變速器問世，但該產品零件多，結構複雜，加工困難，因而成本較高。
本實用新型的目的是提出一種無空檔三級內變速軸，通過對傳動和變速機構的改進，結構簡單，零件少，易加工，以提高生產效率，降低製造成本。
本實用新型的一種三級內變速軸，包括主軸208、軸殼106、驅動組件Ⅰ、換檔組件Ⅱ，傳動組件以及由太陽齒204、行星架501、行星齒505與行星齒環401組成的行星齒輪系Ⅲ，換檔組件Ⅱ和行星齒輪系Ⅲ安裝在主軸上，軸殼上固設有左、右花盤104、109，驅動組件Ⅰ為一裝有鏈輪305的驅動器301，該驅動器滑套在換檔器206上；換檔組件Ⅱ包括一換檔器206及一組位置控制機構；傳動組件包括棘輪機構A、B和C，每組棘輪機構均由棘輪、棘爪組成，其中棘爪A設在棘爪座上，棘爪座滑套在換檔器上，棘輪A與行星齒環一體；棘爪B設在行星架上，棘輪B設在軸殼的內圈；棘爪C設在棘輪A與行星齒環結合體上，棘輪C亦設在軸殼的內圈；換檔器與行星架之間及棘爪C與棘輪C之間設有由換檔器控制的離合機構。
本實用新型的三級內變速軸的優點在於可實現三級無空檔內變速，且結構簡單，零件數少，加工和裝配方便，可使產品成本降低，增強產品競爭力。
現結合二個實施例及其附圖對本實用新型作進一步的描述。


圖1為實施例1的總裝圖；圖2為實施例1中殼體部分的部件圖3為實施例1中驅動組件部分的部件圖；圖4為實施例1中換檔組件與太陽齒在主軸上的位置圖；圖5為實施例1中行星齒輪系與棘輪機構A、B、C的部件圖；圖6為
圖1的A-4剖面圖，示出棘輪A的剖視圖；圖7為
圖1中B-B剖面圖，示出棘輪B的剖視圖；圖8為
圖1中C-C剖面圖，示出棘輪C的剖視圖；圖9為
圖1中D-D剖面圖，示出行星齒輪系的剖視圖；
圖10為實施例2的總裝圖。
圖中101左塵蓋，102左軸碗，103左帶架鋼球，104左花盤，105左裝飾圈，106軸殼，107右裝飾圈，108大帶架鋼球，109右花盤，110大塵蓋，201鎖母，202左軸檔，203卡簧，204太陽齒，205、205′壓簧，206換檔器，207、207′橫銷，208主軸，209右軸檔，210頂杆、210′拉杆，301驅動器，302大軸檔，303右軸碗，304調整墊圈，305鏈輪，306鋼絲圈，307可帶架鋼球，308右塵蓋，401行星齒環，402鎖圈，403棘爪彈簧，404帶尾棘爪，405棘爪銷，406分隔墊，407棘爪彈簧A,408棘爪A,409棘爪座，410棘輪圈，501行星架，502棘爪彈簧B,503棘爪B,504行星齒銷，505行星齒，506行星齒銷卡簧。
本實用新型的實施例1，如
圖1所示，包括主軸208、軸殼106、驅動組件Ⅰ、換檔組件Ⅱ、傳動組件和行星齒輪系Ⅲ。所述換檔組件和行星齒輪系安裝在主軸上，置於軸殼內。
軸殼106是輸出部件，輸出動力的左、右花盤104和109固設於其左、右側，左軸碗102設於其左端，於其與棘輪機構B和棘輪機構C對應處分別設有內棘齒106-1與106-2，內棘齒外分別設有左、右裝飾圈105與107，參見
圖1與圖2。
驅動組件Ⅰ以驅動器301為主體，是輸入部件，該驅動器右端外花鍵上裝有輸入動力的鏈輪305，左端外部與大軸檔302緊配在一起，其花鍵內孔滑套在換檔器206尾部的花鍵軸上，參見
圖1和圖3。
換檔組件Ⅱ包括一換檔器206及一組位置控制機構。換檔器206滑套在主軸208上，可在該主軸上左右滑動和旋轉，其左端面設有端面棘齒206-1，需要時可與行星齒輪系中的行星架501上的端面棘齒相嚙合，其右端外部為花鍵，用以與驅動器301上的內花鍵孔滑動配合。換檔器206在主軸上的位置有3檔，對應騎行時的3種速度增速、平速和減速，其位置由位置控制機構控制。當換檔器處於左側位置(見圖4中的虛線)時為增速，此時換檔器上的端面棘齒與行星架上的端面棘齒嚙合；當換檔器處於右側位置(見圖4中的點劃線)時為減速，此時換檔器使帶尾棘爪404與軸殼上的內棘齒106-2脫開；當換檔器處於中間位置時為平速，此時換檔器只起傳動作用。位置控制機構包括一頂杆210、一橫銷207和一壓簧205，所述橫銷置於換檔器206右端的孔口中，壓簧205置於換檔器左側，頂杆由主軸208右端的中心孔中伸入，在外力的作用下，可從右側向左推動橫銷，繼而推動換檔器，使之保持增速或平速位置，無外力作用時，壓簧向右推動換檔器，使其保持減速位置，參見
圖1與圖4。
所述傳動組件包括棘輪機構A、棘輪機構B、棘輪機構C。
棘輪機構A由棘爪座409、棘輪圈410、棘爪A408和棘爪彈簧A407組成，所述棘爪座的內花鍵孔滑套在換檔器206尾部的花鍵上，使其與換檔器206同步轉動，棘爪座上對稱設有2枚棘爪A，棘爪彈簧A為一環套在棘爪座外圓上的環形簧片，以保持棘爪A抬起，棘輪圈套在棘爪座外，並藉方鍵與鎖圈402與行星齒環401連為一體，兩者的結合面之間設有一防止棘爪座409移位的分隔墊406，參見
圖1、圖5與圖6。當棘爪座旋轉時，棘輪圈隨棘爪座旋轉，但若棘輪圈的轉速大於棘爪座的轉速時，棘爪A打滑，棘輪機構A不起作用。
棘輪機構B由行星架501、軸殼106、棘爪B503和棘爪彈簧B502組成，行星架起棘爪座作用，其左端外圓上對稱裝有2枚棘爪B，保持棘爪B抬起的棘爪彈簧B為一環套在行星架外圓上的環形簧片，軸殼以其內棘齒106-1與棘爪B嚙合，參見
圖1、圖2、圖5與圖7。當行星架旋轉時，軸殼隨行星架旋轉，但若軸殼的轉速大於行星架時，棘爪B打滑，棘輪機構B不起作用。
棘輪機構C由棘爪銷405、棘爪彈簧403、帶尾棘爪404和軸殼106組成，2枚棘爪銷對稱設在行星齒環401與棘輪圈之間的缺口中，2枚帶尾棘爪分別裝在2棘爪銷上，帶尾棘爪尾部的左下部設有一斜面，軸殼以其內棘齒106-2起棘輪作用，棘爪彈簧403設於棘爪銷上，以保持帶尾棘爪404與軸殼上的內棘齒106-2的嚙合，參見
圖1、圖2、圖5和圖8。當棘輪圈與行星齒環的結合體旋轉時，帶動軸殼106轉動，當換檔器206向右推動帶尾棘爪尾部的斜面時，使帶尾棘爪的爪頭被壓下，帶尾棘爪與內棘齒106-2脫開，離合機構C不起作用。
行星齒輪系Ⅲ為一行星齒輪系，包括太陽齒204、行星架501、行星齒505、行星齒銷504、行星齒環401，所述太陽齒以扁榫固定在主軸208上，行星架上裝有3-4個行星齒，各行星齒與主軸上的太陽齒及行星齒環上的內齒相嚙合，行星架501右端面設有端面棘齒501-1，可與換檔器206上的端面棘輪齒206-1相嚙合，行星齒環401和棘輪圈401如前述用方榫和鎖圈402連接為一體。參見
圖1、圖5和圖9。工作時，太陽齒保持不動，當行星架轉動時帶動行星齒自轉與公轉，使行星齒環在行星齒的公轉與自轉的共同作用下，產生高於行星架轉速的增速運動；反之，當轉動從行星齒環輸入時，行星架則產生低於行星齒環轉速的減速運動。
本實用新型的工作過程是這樣的。(1)增速時，換檔組件使換檔器206向左，其端面棘齒與行星架501上的端面棘齒相嚙合，動力由驅動器301通過換檔器206帶動行星架501，至行星齒環401增速後，再通過棘輪機構C，從軸殼106輸出，此時棘輪機構A、B均由於棘輪的轉速大於棘爪的轉速而不起作用；(2)減速時，換檔組件使換檔器206向右，與行星架501脫開，同時也將棘輪機構C脫開，動力由驅動器301通過換檔器206、棘輪機構A，帶動行星齒環401，至行星架501減速後，再通過棘輪機構B，從軸殼106輸出，此時棘輪機構A、B均有效，棘輪機構C脫開；(3)平速時，換檔組件使換檔器206處於中間位置，既不與行星架501嚙合，也不使棘輪機構C脫開，動力由驅動組件通過換檔器206、棘輪機構A後，由棘輪機構C通過軸殼106輸出，因未通過行星齒輪系變速，所以轉速不變，此時棘輪機構B由於棘輪轉速大於棘爪轉速而不起作用。
本實用新型的實施例2，是將所述位置控制機構設計成拉杆形式，參見
圖10。此時橫銷207′改置於換檔器206左端的孔口中，壓簧205′置於換檔器206右側，頂杆變為拉杆210′，由主軸208右端的中心孔伸至換檔器左側，與橫銷固接，並可向右側拉動該橫銷，壓簧則將換檔器推向左側。其工作原理與實施例1相同。
權利要求1．一種三級內變速軸，包括主軸(208)、軸殼(106)、驅動組件Ⅰ、換檔組件Ⅱ、傳動組件、及由太陽齒(204)、行星架(501)、行星齒(505)與行星齒環(401)組成的行星齒輪系Ⅲ，所述換檔組件和行星齒輪系安裝在主軸上，軸殼上固設有左、右花盤(104、109)，其特徵在於驅動組件Ⅰ為一裝有鏈輪(305)的驅動器(301)，該驅動器滑套在換檔器(206)上；換檔組件Ⅱ包括一換檔器(206)及一組位置控制機構；傳動組件包括棘輪機構A、B和C，其中棘爪A設在棘爪座上，棘爪座滑套在換檔器上，棘輪圈與行星齒環裝配為一體；棘爪B設在行星架上，棘輪B設在軸殼的內圈；棘爪C設在棘輪圈與行星齒環結合體上，棘輪C亦設在軸殼的內圈；換檔器與行星架之間以及棘爪C與棘輪C之間設有由換檔器控制的離合機構。
2．根據權利要求1的三級內變速軸，其特徵在於所述驅動器(301)與鏈輪(305)及大軸檔(302)裝配在一起，所述鏈輪安裝在其右端的花鍵上，大軸檔固定在其左外圓上，該驅動器的內花鍵孔滑套在換檔器(206)尾部的花鍵上，其左側為左鋼球(307)，右側為大鋼球(108)。
3．根據權利要求1的三級內變速軸，其特徵在於換檔組件Ⅱ中，換檔器(206)樞設於主軸(208)上，其右端尾部的花鍵滑套入驅動器(301)的內花鍵孔，其左端面設有端面棘齒，當其滑移至左側時，與行星架(501)上的端面棘齒嚙合，當其滑移至右側時，脫開棘輪C與棘爪C。
4．根據權利要求1或3的三級內變速軸，其特徵在於在換檔組件Ⅱ中，所述位置控制機構包括一頂杆(210)、一橫銷(207)和一壓簧(205)，所述橫銷經主軸(208)上的槽孔置於換檔器(206)右端的孔口中，所述壓簧置於換檔器的左側，所述頂杆由主軸右端的中心孔中伸入，藉外力可從右側推動橫銷，進而推動該換檔器，使其保持於中間位置或左側位置，外力消失時，壓簧使換檔器保持於右側位置。
5．根據權利要求1或3的三級內變速軸，其特徵在於在換檔組件Ⅱ中，所述位置控制機構包括一拉杆(210′)、一橫銷(207′)和一壓簧(205′)，所述橫銷經主軸(208)上的槽孔置於該換檔器(206)左端的孔口中，壓簧置於該換檔器右側，拉杆由主軸右端的中心孔中伸入後與橫銷連接，藉外力可從左側拉動該橫銷，進而拉動換檔器，使其保持於中間位置或右側位置，外力消失時，壓簧使換檔器保持於左側位置。
6．根據權利要求1的三級內變速軸，其特徵在於棘輪機構A由棘爪座(409)、棘輪圈(410)、棘爪A(408)和棘爪彈簧A(407)組成，棘爪座的內花鍵孔滑套在換檔器(206)尾部的花鍵上，棘爪座上對稱設有2枚棘爪A，所述棘輪圈套在棘爪座外，藉方鍵與鎖圈(402)與行星齒環(401)結合為一體，兩者的結合面之間設有一防止棘爪座(409)移位的檔圈(406)，保持棘爪A抬起的棘爪彈簧A為一環套在棘爪座外圓上的環形簧片。
7．根據權利要求1所述三級內變速軸，其特徵在於所述棘輪機構B由行星架(501)、軸殼(106)、棘爪B(503)和棘爪彈簧B(502)組成，起棘爪座作用的行星架的左端外圓上對稱裝有2枚棘爪B，保持棘爪B抬起的棘爪彈簧B為一環套在行星架外圓上的環形簧片，起棘輪作用的軸殼於與棘爪B對應位置處設有內棘齒。
8．根據權利要求1的三級內變速軸，其特徵在於所述棘輪機構C由棘爪銷(405)、棘爪彈簧(403)、帶尾棘爪(404)和軸殼(106)組成，在行星齒環(401)與棘輪圈(410)之間的缺口中，對稱設有2枚棘爪銷，2枚帶尾棘爪分別裝在該2棘爪銷上，帶尾棘爪尾部的左下部設有一斜面，當換檔器(206)滑移至右側並施力於該斜面時，恰好壓下帶尾棘爪(404)的爪頭，起棘輪作用的軸殼於與帶尾棘爪對應位置處設有內棘齒。
9．根據權利要求1的三級內變速軸，其特徵在於所述行星齒輪系Ⅲ中，太陽齒(204)以扁榫固定在主軸(208)上，行星架(501)上裝有3-4個行星齒(505)，各行星齒與太陽齒及行星齒環(401)相嚙合，行星架右端面設有端面棘齒，可與換檔器(206)上的端面棘齒相嚙合，行星齒環和棘輪圈以方榫聯接，並設一將兩者相互固定的鎖圈(402)。
專利摘要本實用新型提出了一種自行車用三級內變速軸,包括主軸、軸殼、驅動組件、換檔組件、傳動組件和行星齒輪系,其中驅動組件包括一裝有鏈輪的驅動器,換檔組件包括一換檔器及一組位置控制機構,傳動組件包括棘輪機構A、B、C。本實用新型的優點在於:可實現三級無空檔內變速,且結構簡單,零件數少,加工和裝配方便,可使產品成本降低,生產效率提高,增強產品競爭力。
文檔編號F16H3/44GK2444088SQ0024950
公開日2001年8月22日 申請日期2000年9月30日 優先權日2000年9月30日
發明者王愛月 申請人:王愛月