用於自行車輪轂傳動裝置的多件式行星齒輪託架的製作方法
2023-05-25 07:09:41 2
專利名稱：用於自行車輪轂傳動裝置的多件式行星齒輪託架的製作方法
技術領域：
本發明涉及自行車傳動裝置，更具體而言，涉及一種自行車上所用的在內部安裝的多速輪轂傳動裝置。
背景技術：
在內部安裝的多速輪轂傳動裝置有時安裝於自行車的後輪上以便使得騎車人能夠選擇不同的齒輪比從而改變腳蹬用力。典型的輪轂傳動裝置包括一安裝於自行車車架上的輪軸、一可旋轉地支承於輪軸上用於通過鏈輪和鏈條接收腳蹬力的驅動器、和一個可旋轉地支承於輪軸上的輪轂外殼。動力傳送機構置於驅動器與輪轂外殼之間以便能夠通過多個動力傳送路徑從驅動器向輪轂外殼傳送旋轉動力，其中每個動力傳送路徑通常產生唯一的齒輪比。動力傳送機構一般包括一個行星齒輪機構，該行星齒輪機構包括一個或多個可旋轉地環繞在輪軸上支承著的中心齒輪、一個可旋轉地環繞在輪軸上支承著的環形齒輪、一個可旋轉地環繞在輪軸上而支承著的行星齒輪託架、以及多個可旋轉地支承於行星齒輪託架上並與中心齒輪和環形齒輪相接合的行星齒輪。這些動力傳送路徑及對應的齒輪比通過按照選擇使不同的組件不可旋轉地相互連接起來而選定。例如，通過使一個中心齒輪不可旋轉地連接於輪軸上可以選定一種齒輪比，而通過使驅動器相對於環形齒輪不可旋轉地連接起來可以選定另一種齒輪比。在典型的輪轂傳動裝置中，通常可以形成許多這種連接關係，因此可以產生數量較多的齒輪比。
有時需要儘量增大輪轂傳動裝置所產生的齒輪比的數量，以便使得騎車人能夠具有更大的靈活性來根據不同的地形調節速度和/或腳蹬用力。通常這就需要增加不同直徑的行星齒輪，而這又會需要增大行星齒輪託架的尺寸或者甚至需要另外增加分離式的行星齒輪託架。一般地，行星齒輪託架的構造必須能夠承受加速或剎車過程中產生的力。因此，常規的行星齒輪託架由經過機加工和/或經過熱處理後的鋼構成。這樣，當可用的齒輪比的數量增多時，行星齒輪託架的重量，進而輪轂的重量，進而為容納另加的行星齒輪而需要的機加工步驟的數量，都會太多。另外，只使用單個行星齒輪託架在損壞的情況下就會需要更換整個行星齒輪託架，並且維修行星齒輪也更加困難。
發明內容
本發明涉及一種自行車輪轂傳動裝置，其中行星齒輪託架由多件構成，因此不同的件可以由不同的材料製成。這樣，行星齒輪託架的不會受到很大的力的部分就可以由較輕的材料構成。通過構造一種多件式行星齒輪託架，就使得能夠靈活地只需更換損壞的部件，並且能夠更易於維修行星齒輪。
在本發明的一個實施例中，用於自行車輪轂傳動裝置的行星齒輪託架包括一個第一託架構件，該第一託架構件包括一個用於在其中接納軸的第一託架構件軸開口。第一託架構件包括多個用於接納多個第一行星齒輪的第一行星齒輪開口。一個分離式的第二託架構件緊固於第一託架構件上，其中第二託架構件包括一個用於在其中接納軸的第二託架構件軸開口。如果需要，第一託架構件可以包括多個用於接納多個第二行星齒輪的第二行星齒輪開口，其中該多個第一行星齒輪開口置於第一託架構件的第一側，而該多個第二行星齒輪開口置於第一託架構件的第二側。在這種實施例中，還可以有一個分離式的第三託架構件緊固於第一託架構件的第二側，該第三託架構件具有一個用於在其中接納軸的第三託架構件軸開口。
在更為完整的結構中，一個第一小齒輪銷軸可以置於該多個第一行星齒輪開口中的每一個內，並且由第一託架構件和第二託架構件中的至少一個支承著，而一個第二小齒輪銷軸可以置於該多個第二行星齒輪開口中的每一個內，並且由第一託架構件和第三託架構件中的至少一個支承著。第一行星齒輪可以可旋轉地支承於每個第一小齒輪銷軸上，而第二行星齒輪可以可旋轉地支承於每個第二小齒輪銷軸上。在一些這種實施例中，第一小齒輪銷軸可與第二小齒輪銷軸成為一件以便形成由第一託架構件支承著的主小齒輪銷軸。在那種情況下，特別是如果第一託架構件由輕合金金屬形成，可能需要提供一個置於第一託架構件與主小齒輪銷軸之間的軸襯以便可旋轉地支承主小齒輪銷軸。
圖1為包括一個輪轂傳動裝置的自行車的後部的側視圖；
圖2為根據本發明的一種輪轂傳動裝置的一個特定實施例的剖視圖；圖3為輪轂傳動裝置中所用的軸和中心齒輪設備的特定實施例的部件分解圖；圖4為根據本發明的一種行星齒輪託架的一個特定實施例的部件分解圖；圖5為圖4中所示的連接構件的詳圖；圖6為處於已裝配狀態中的行星齒輪託架的側剖視圖；圖7為輪轂傳動裝置中所用的換檔/輔助機構的一部分的部件分解圖；圖8為包括處於非工作狀態的動力控制機構的換檔/輔助機構的詳圖；圖9為包括處於工作狀態的動力控制機構的換檔/輔助機構的詳圖；圖10為示出換檔/輔助機構的偏壓情況的示意圖；圖11為輔助凸輪的一個特定實施例的前視圖；圖12為第一動力控制構件的一個特定實施例的前視圖；圖13為第二動力控制構件的一個特定實施例的前視圖；圖14為沿圖8中的直線XIV-XIV剖開的視圖，示出了處於非工作狀態的換檔/輔助機構；圖15為沿圖8中的直線XIV-XIV剖開的視圖，示出了處於工作狀態的換檔/輔助機構；以及圖16為沿圖8中的直線XIV-XIV剖開的視圖，示出了移回至非工作狀態的換檔/輔助機構。
具體實施例方式
圖1為一輛包括一個輪轂傳動裝置14的特定實施例的自行車10的後部的側視圖，該特定實施例包括有許多發明特徵。自行車10的後部包括一個車架18，車架18帶有一根支承著鞍座24的車座管22、一對常規型鏈條支杆26、以及一對常規型車座支杆30。輪34環繞著輪轂傳動裝置14的軸36由車架端35可旋轉地支承於鏈條支杆26和車座支杆30相交處，而具有腳蹬42和鏈環46的曲柄部件38可旋轉地支承於車座管22和鏈條支杆26相交處。鏈條50與鏈環46相接合，並且環繞在可旋轉地驅動輪轂傳動裝置14的鏈輪54上。Bowden型控制纜線62用於按照下文中將更加完整地進行描述的方式改變輪轂傳動裝置14中的齒輪比。
圖2為根據輪轂傳動裝置14的一個特定實施例的剖視圖。如圖2中所示，輪轂傳動裝置14包括軸36、可旋轉地支承於軸36上的驅動器70、可旋轉地支承於軸36上並包括輻條凸緣78的輪轂外殼74、置於驅動器70與輪轂外殼74之間以便能夠通過多個動力傳送路徑從驅動器70向輪轂外殼74傳送旋轉動力的動力傳送機構82、和用於控制這多個動力傳送路徑的選擇以及利用驅動器70的旋轉力來幫助改變動力傳送機構82中的動力傳送路徑的換檔/輔助機構90。
鏈輪54利用開口環94通過花鍵方式連接於驅動器70上，而驅動器70通過滾珠軸承98和軸承內圈102可旋轉地支承於軸36上。軸承內圈102由致動器板104、襯墊108、墊圈112和鎖定螺母114保持就位。
右罩120不可旋轉地安裝於輪轂外殼74的右側內周表面上，而左罩124不可旋轉地安裝於輪轂外殼74的左側內周表面上。右罩120通過滾珠軸承128可旋轉地將輪轂外殼74支承於驅動器70上，而位於輪轂傳動裝置14右側的內部組件則由安裝於右罩120外面的密封罩132保護著免受外部汙物的侵入。左罩124通過滾珠軸承136和內圈138可旋轉地將輪轂外殼74支承於軸36上。內圈138由止動螺母142和鎖定螺母146保持於軸36上。
如圖2和3中所示，動力傳送機構8 2包括第一中心齒輪160、分離式第二中心齒輪164、分離式第三中心齒輪168和分離式第四中心齒輪172。第一中心齒輪160不可旋轉地支承於軸36上，並且它包括一個離合器凸輪部分176、多個在其外周表面上形成的第一中心齒輪齒178(例如48T)、以及一個外周第二中心齒輪接觸表面180。第二中心齒輪164在鄰近第一中心齒輪160處可旋轉地支承環繞在軸36上，並且，如圖3中可以看得更加清楚，它包括一個用於可滑動地與第一中心齒輪160上的第二中心齒輪接觸表面180相接觸的內周第一中心齒輪接觸表面192、多個在其內周表面上形成的用於與第二中心齒輪棘爪207相接合的第二中心齒輪棘輪齒206(例如12T)、一個用於可滑動地與中心齒輪導環210的外周表面209相接觸的內周導環接觸表面208、一個內周第三中心齒輪接觸表面200、以及多個在其外周表面上形成的第二中心齒輪齒198(例如48T)。第三中心齒輪168在鄰近第二中心齒輪164處可旋轉地支承環繞在軸36上，並且它包括一個用於可滑動地與中心齒輪導環210的外周表面209相接觸的內周第一導環接觸表面220、多個在其內周表面上形成的用於與第三中心齒輪棘爪226相接合的第三中心齒輪棘輪齒224(例如12T)、一個用於可滑動地與第二中心齒輪164上的第三中心齒輪接觸表面200相接觸的外周第二中心齒輪接觸表面235、以及多個在其外周表面上形成的第三中心齒輪齒236(例如42T)。第四中心齒輪172包括多個在其外周表面上形成的第四中心齒輪齒244(例如36T)、多個在其內周表面上形成的用於與第四中心齒輪棘爪250相接合的第四中心齒輪棘輪齒248(例如12T)、以及一個用於可滑動地與導環258的外周表面254相接觸的內周導環接觸表面252。
棘爪207包括一個可樞軸轉動地安放在軸36中形成的棘爪接納凹槽264中的棘爪座260、一個用於接納安裝在軸36中形成的彈簧接納凹槽276中的彈簧272的彈簧接納凹槽268、一個用於與換檔控制襯套288的棘爪控制臂284的內周表面282相接觸的棘爪控制表面280、以及一個用於與第二中心齒輪棘輪齒206相接合的棘爪齒289。同樣地，棘爪226包括一個可樞軸轉動地安放在軸36中形成的棘爪接納凹槽294中的棘爪座290、一個用於接納安裝在軸36中形成的彈簧接納凹槽306中的彈簧302的彈簧接納凹槽298、一個用於與換檔控制襯套288的棘爪控制臂314的內周表面312相接觸的棘爪控制表面310(圖2)、以及一個用於與第三中心齒輪棘輪齒224相接合的棘爪齒316。最後，棘爪250包括一個可樞軸轉動地安放在軸36中形成的棘爪接納凹槽324中的棘爪座320、一個用於接納安裝在軸36中形成的彈簧接納凹槽336中的彈簧332的彈簧接納凹槽328、一個用於與換檔控制襯套288的棘爪控制臂344的內周表面342相接觸的棘爪控制表面340、以及一個用於與第四中心齒輪棘輪齒248相接合的棘爪齒346。棘爪207、226和250的棘爪齒289、316和346按照眾所周知的方式分別在其相應的彈簧272、302和332的作用下沿徑向向外偏壓。
在本實施例中，中心齒輪導環210的一半安裝於第二中心齒輪164的導環接觸表面208與軸36之間，而中心齒輪導環210的另一半則安裝於第三中心齒輪168的第一導環接觸表面220與軸36之間。除了外周表面209之外，中心齒輪導環210包括用於與軸36上沿軸線X方向間斷形成的鎖定凸脊364相接合的鎖定凹口360、用於與軸36上沿軸線X方向間斷形成的鎖定凹槽372相接合的鎖定凸起368、用於與軸36上沿軸線X方向間斷形成的鎖定凸脊380相接合的鎖定凹口376、用於與軸36上沿軸線X方向間斷形成的鎖定凹口388相接合的鎖定凸起389、用於與軸36上沿軸線X方向間斷形成的鎖定凸脊396相接合的鎖定凹槽392、以及用於將換檔控制襯套288的基座襯套408支承於中心齒輪導環210與軸36之間的控制襯套支承表面404。
中心齒輪導環254安裝於第四中心齒輪172的導環接觸表面252與軸36之間。與中心齒輪導環210不同，中心齒輪導環254具有一個環繞安裝於軸36上的鎖定凸脊364、380和396上的圓形內周表面444。圓形內周表面444的一部分形成了用於將基座襯套408的一端452支承於中心齒輪導環258與軸36之間的控制襯套支承表面448。基座襯套408的一端452終止於墊圈456中的凹槽454中。
換檔控制襯套228的基座襯套408可旋轉地安裝於軸36上沿軸線X方向形成的控制襯套凹槽460內，而中心齒輪導環210和258則對其提供沿徑向向外的支承。棘爪控制臂284、314和344可滑動地置於軸36中分別沿圓周形成的控制臂凹槽464、468和472中。換檔控制襯套288的詳細結構和操作情況已為所知，在2000年3月10日提交的美國專利申請書U.S.Patent Application No.09/522,703中進行了進一步的描述。
如圖2中所示，動力傳送機構82還包括行星齒輪託架550、第一環形齒輪551和第二環形齒輪553，它們都是可旋轉地安裝於軸36上。如圖4和6中所示，行星齒輪託架550包括一個第一託架構件554，該第一託架構件554具有一個用於在其中接納軸36的第一託架構件軸開口555、多個(例如三個)延伸穿過第一託架構件554的一側以在其中接納多個第一行星齒輪579的第一行星齒輪開口556、以及多個(例如三個)延伸穿過第一託架構件554的相對另一側以在其中接納多個第二行星齒輪608的較大的第二行星齒輪開口558；一個分離式的第二託架構件560，該第二託架構件560具有一個用於在其中接納軸36的第二託架構件軸開口561；一個分離式的第三託架構件562，該第三託架構件562具有一個用於在其中接納軸36的第三託架構件軸開口563。在本實施例中，第一託架構件554由輕合金金屬如鋁合金構成，而第二託架構件560和第三託架構件562由強度更大的金屬如鋼構成。
三對第一託架銷軸564用於將第一託架構件554不可旋轉地連接於第二託架構件560上，其中每對第一託架銷軸564置於相應的一對第一行星齒輪開口556之間。同樣，三對第二託架銷軸565用於將第一託架構件554不可旋轉地連接於第三託架構件562上，其中每對第二託架銷軸565置於相應的一對第二行星齒輪開口558之間。在本實施例中，每個第一行星齒輪開口556的位置直接與相應的第二行星齒輪開口558相對，而每對第一託架銷軸564的位置直接與相應的一對第二託架銷軸565相對。第一託架銷軸564和第二託架銷軸565起第一託架構件554、第二託架構件560和第三託架構件562所用的連接件的作用，它們都壓入配合於第一託架構件554的側面中並從第一託架構件554的側面延伸。第一託架銷軸564壓入配合於第二託架構件560中形成的孔(圖中未示出)中，而第二託架銷軸565壓入配合於第三託架構件562中形成的孔566中。第一託架構件554按照設計直接與第二託架構件560和第三託架構件562相接觸。為便於進行這樣的連接，如圖5中所示，凹槽、凹口或其它碎屑空間567環繞在每個託架銷軸周圍，以便在將託架構件壓在一起時為對銷軸或託架構件進行修琢或修整而產生碎屑起容器的作用。另外，三個導肋557從第一託架構件554的內周表面沿徑向延伸至每對託架銷軸564之內以便與第二託架構件560的內周表面相接合，而三個導肋559從第三託架構件562的外周表面沿徑向延伸至每對孔566之外以便與第一託架構件554的外周表面相接合。導肋557和559有利於裝配並且有助於加強第一託架構件554、第二託架構件560和第三託架構件562之間的連接。
三個鉚釘568(圖4和6中只示出了一個)牢牢地將第一託架構件554、第二託架構件560和第三託架構件562連接在一起。每個鉚釘568延伸穿過第二託架構件560中的開口569、第一託架構件554中的開口570和第三託架構件562中的開口571以便將鉚釘置於每對第一託架銷軸564和每對第二託架銷軸565之間。三個軸襯572(圖4和6中只示出了一個)壓入配合於第一託架構件554中的三個對應開口573中以便支承三個主小齒輪銷軸574(圖4和6中只示出了一個)，每個主小齒輪銷軸574包括和第二小齒輪銷軸576形成一件的第一小齒輪銷軸575。主小齒輪銷軸574延伸穿過第一託架構件554，以便將每個第一小齒輪銷軸575置於第一行星齒輪開口556中並支承於第二託架構件560中形成的盲孔577中，而將每個第二小齒輪銷軸576置於第二行星齒輪開口558中並支承於第三託架構件562中形成的開孔578中。主小齒輪銷軸574通過止動環581(圖6)沿軸向固定於行星齒輪託架550內，該止動環581安裝於第三託架構件562的外周表面上形成的止動環凹槽582中。每個第一小齒輪銷軸575可旋轉地支承著第一行星齒輪579，其中每個第一行星齒輪579具有一個與第一中心齒輪160的多個第一中心齒輪齒178相接合的小直徑齒輪部分580(例如14T)，以及與第一環形齒輪551的第一內周齒輪部分585(例如84T)相接合的大直徑齒輪部分584(例如22T)。同樣，每個第二小齒輪銷軸576可旋轉地支承著第二行星齒輪608，其中每個第二行星齒輪608包括一個與第四中心齒輪172的多個第四中心齒輪齒244相接合的大直徑齒輪部分612(例如29T)、與第三中心齒輪168的多個第三中心齒輪齒236相接合的中直徑齒輪部分616(例如18T)、以及與第二中心齒輪164的多個第二中心齒輪齒198及第二環形齒輪553的內周齒輪部分624(例如78T)相接合的小直徑齒輪部分620(例如14T)。
第一託架構件554還包括一沿徑向向內延伸的壁626，用於沿軸向保持第二中心齒輪164。第二託架構件560包括多個(例如12)位於其右側的沿圓周分布的離合器接合花鍵621，用於與離合器環623上形成的互補的多個行星齒輪託架接合花鍵622相接合。第三託架構件包括多個(例如三個)位於其外周表面上的棘爪接納凹槽907，用於支承對應的多個沿圓周分布的棘爪908(圖2)。棘爪908通過棘爪彈簧912的作用而沿徑向向外偏壓，以便與左罩124的右側上形成的內周齒輪916相接合。棘爪908將行星齒輪託架550的旋轉向前傳送至左罩124進而傳送至輪轂外殼74。
除了內周齒輪部分585之外，第一環形齒輪551還包括第二內周齒輪部分586(例如36T)，用於與安裝於驅動器70的外周表面上的多個沿圓周分布的棘爪587相接合。棘爪587在棘爪彈簧589的作用下沿徑向向外偏壓，因此在驅動器70和第一環形齒輪551之間起單向離合器的作用。第二環形齒輪553通過一個單向離合器與連接於右罩120上，從而連接於輪轂外殼74上，該單向離合器為具有例如18個滾柱和凸輪表面的滾柱離合器628的形式。
圖7為安裝於軸36上的換檔/輔助機構90的部分的部件分解圖。圖8為當離合器環623連接於行星齒輪託架550上時的換檔/輔助機構90的詳圖，而圖9為當離合器環623從行星齒輪託架550上解開時的換檔/輔助機構的詳圖。如這些圖中所示，換檔/輔助機構90包括環形換檔鍵構件700、換檔鍵構件引導器704、保存彈簧708、彈簧墊圈712、復位彈簧716、換檔襯套720、彈簧墊圈724、棘爪支承器728、換檔襯套732、以及一個棘爪控制墊圈736。換檔鍵構件700包括沿徑向向內延伸的凸輪隨動器740，該凸輪隨動器740延伸穿過第一中心齒輪160(圖8)的離合器凸輪部分176而進入換檔鍵構件引導器704的側壁748中形成的軸向延伸凹槽744中。如圖8和9中所示，第一中心齒輪160的離合器凸輪部分176包括一個限定了第一凸輪級750和第二凸輪級751的凸輪表面749。另外，離合器環623在離合器偏壓彈簧747的作用下向左偏壓。這樣，當換檔鍵構件700處於圖8中所示的位置時，離合器環623上的行星齒輪託架接合花鍵622與行星齒輪託架550上的離合器接合花鍵621相接合，而離合器環623上的多個沿圓周分布的驅動器接合花鍵753與驅動器70上的互補的多個離合器接合花鍵754不可旋轉地相接合，以便使得驅動器70、離合器環623與行星齒輪託架550作為一個整體旋轉。然而，當換檔鍵構件700旋轉時，換檔鍵構件700上的凸輪隨動器740移向第一中心齒輪160上的第二凸輪級751，如圖9中所示。在這個位置上，離合器環623上的行星齒輪託架接合花鍵622與行星齒輪託架550上的離合器接合花鍵621脫離接合，以便使得行星齒輪託架550不再直接連接於驅動器70上。
換檔鍵構件引導器704還包括一個換檔控制襯套連接開口752，用於連接於換檔控制襯套288的一端756上。保存彈簧708和彈簧墊圈712都在換檔鍵構件引導器704的側壁708內沿徑向向內放置，其中保存彈簧708的第一端756保持於換檔鍵構件引導器704上形成的沿軸向延伸的彈簧凸耳760上，而保存彈簧708的第二端764保持於彈簧墊圈712上形成的襯套連接凸耳768的一個側邊緣上。
復位彈簧716的第一端772保持於彈簧墊圈712上形成的彈簧凸耳776上，而復位彈簧716的第二端780保持於彈簧墊圈724上的彈簧凸耳784上。彈簧墊圈724包括沿徑向向內延伸並且沿直徑相對的軸接合凸起792，該軸接合凸起792配合安裝於軸36中形成的沿直徑相對的軸凹槽796(圖7中只示出了一個這種凹槽796)中，以便使得彈簧墊圈724不可旋轉地連接於軸36上。由於彈簧墊圈724不可旋轉地連接於軸36上，因此復位彈簧716就會相對於彈簧墊圈724沿順時針方向偏壓彈簧墊圈712。
換檔襯套720上的沿直徑相對的左側連接腿800與彈簧墊圈712上的襯套連接凸耳768(圖7中只示出了一個這種襯套連接凸耳768)中的互補的凹槽804不可旋轉地相接合，換檔襯套720上的沿直徑相對的右側連接腿808延伸穿過彈簧墊圈724中的中心開口812並且與棘爪支承器728中的互補的換檔襯套連接凹槽816不可旋轉地相接合。這樣，彈簧墊圈712、換檔襯套720和棘爪支承器728就作為一個整體旋轉。
沿直徑相對的棘爪820通過C形夾822可旋轉地安裝於棘爪支承器銷軸824上，而棘爪支承器銷軸824又安裝於彈簧墊圈728上。同樣地，棘爪偏壓彈簧828通過C形夾830環繞安裝於彈簧支承器銷軸829上並保持就位。每個棘爪偏壓彈簧828具有與棘爪支承器728上的彈簧保持凸耳836相接合的一端832和與其對應棘爪820相接合以便使棘爪端844沿徑向向外偏壓的另一端840。棘爪控制墊圈736包括沿直徑相對並且沿軸向延伸的棘爪控制凸耳850，該棘爪控制凸耳850通常沿徑向向內壓著棘爪820。當棘爪控制凸耳850從棘爪820上移開時，下文中將對此進行詳細描述，棘爪820沿徑向向外擺動並且與輔助凸輪854(圖9)的棘輪齒882相接合。
換檔襯套732上的沿直徑相對的左側連接腿860與換檔襯套720上的沿直徑相對的右側連接腿808相接觸(如圖14中所示)，而換檔襯套732上的沿直徑相對的右側連接腿868不可旋轉地延伸穿過棘爪控制墊圈736中的連接凹槽872並穿過軸承內圈102中的開口876，與致動器板104中互補的換檔襯套連接凹槽880不可旋轉地相接合。這樣，換檔襯套732、棘爪控制墊圈736和致動器板104就作為一個整體旋轉。然而，換檔襯套732能夠相對於換檔襯套720和棘爪支承器728沿順時針方向旋轉，下文中將對此進行更完整的描述。由於復位彈簧716相對於彈簧墊圈724沿順時針方向偏壓彈簧墊圈712，由於彈簧墊圈712通過換檔襯套720連接於棘爪支承器728上，並且由於棘爪支承器728通過換檔襯套732連接於致動器板104上，因此致動器板104也具有順時針方向淨偏壓，如圖10中示意性地示出。在致動器板104具有初始順時針方向開始位置的情況下，動力傳送機構82中的傳送路徑隨後通過逆時針方向旋轉致動器板104而選定。
換檔/輔助機構90還包括一個動力控制機構850，該動力控制機構850控制著從驅動器70向換檔控制襯套288傳送的動力的數量以防止如果換檔控制襯套288不能完成換檔時對換檔控制襯套288造成損壞。如圖8和9中顯示得更加清楚，動力控制機構850包括一個通過環形止動板858和鎖定環862保持就位的環形輔助凸輪854、一對保持操作相連以便與驅動器70一起旋轉的環形第一動力控制構件866、一對保持操作相連以便與輔助凸輪854一起旋轉的環形第二動力控制構件870、以及一個用於將第一動力控制構件866和第二動力控制構件870彼此相對偏壓的形式為一對波形墊圈874的動力控制偏壓裝置。
如圖11中所示，輔助凸輪854包括多個用於按照下文中所述的方式與棘爪820相接合的置於內周表面882上的棘輪齒878，以及多個置於外周表面890上的輔助凸輪花鍵886。如圖12中所示，每個第一動力控制構件866包括置於外周表面898上的多個第一動力控制構件花鍵894。第一動力控制構件花鍵894與驅動器70的內周表面上形成的對應的多個驅動器花鍵902可滑動地相接合，以便使得第一動力控制構件866能夠與驅動器70一起旋轉而且能夠相對於驅動器70進行軸向運動。如圖13中所示，第二動力控制構件870包括置於內周表面910上的多個第二動力控制構件花鍵906。第二動力控制構件花鍵906與輔助凸輪854上的這多個輔助凸輪花鍵886可滑動地相接合，以便使得第二動力控制構件870能夠與輔助凸輪854一起旋轉而且能夠相對於輔助凸輪854進行軸向運動。第二動力控制構件870還包括多個沿圓周分布的開口914，能夠用於保持潤滑脂。
在已裝配狀態下，第一動力控制構件866與第二動力控制構件870相交錯並且通過波形墊圈874壓在一起，以便使得第一動力控制構件866與第二動力控制構件870彼此接觸。這樣，驅動器70、第一動力控制構件866、第二動力控制構件870和輔助凸輪854就作為一個整體一起旋轉，除非輔助凸輪854和第二動力控制構件870顯著地阻礙驅動器70和第一動力控制構件866的旋轉，這時第一動力控制構件866與第二動力控制構件870之間的摩擦接觸力被克服，而輔助凸輪854和第二動力控制構件870就會相對於驅動器70和第一動力控制構件866旋轉。
現在描述輪轂的操作。每個速度級下各個組件的連接情況如表1中所示，而每個速度級的動力傳送路徑如表2中所示。
表1
表2當從速度級4換檔至速度級5時，例如當自行車正在加速時，連接機構的時間先後按照以下順序進行
這樣，當自行車正在加速並且當騎車人從速度級4換檔至速度級5時，第三中心齒輪168暫時鎖定，然後第二中心齒輪164首先鬆開以便進入與速度級3相同的狀態。由於腳蹬稍微加速，騎車人將會察覺這種情況，但那正是當自行車加速行駛時所期望的情況。然後，離合器環623與行星齒輪託架550相接合以便進入與速度級7相同的狀態。由於腳蹬減速，騎車人將會察覺這種情況，那正是當傳動裝置換檔至更高的齒輪比時所期望的情況。隨後，第三中心齒輪168鬆開以便產生所想要的速度級4。如果中心齒輪在離合器環623接合之前鬆開，傳動裝置將會處於與速度級1相同的狀態，這將會在傳動裝置完成向速度級5的換檔時使腳蹬產生非常糟糕的迅速加速並且產生顯著的振動。
當自行車減速並且騎車人希望從速度級5換檔至速度級4時，這種順序還具有一個特別的優點。在這種情況下，從速度級5臨時過渡至速度級7會引起腳蹬減速，但這要好過離合器環623首先脫離接合的情況。如果離合器環623首先脫離接合，傳動裝置就會處於與速度級1相同的狀態，腳蹬迅速加速。腳蹬的這種迅速加速情況在例如爬山時將會非常糟糕。隨後，傳動裝置從速度級7臨時過渡至速度級3。這將引起腳蹬加速，但是由於速度級3鄰近騎車人剛剛所處的速度級4，因此，這種過渡容易接受得多。隨後，傳動裝置過渡至所想要的速度級4。這樣，從速度級5向速度級4的整個換檔過程就可以在希望儘量減少這種迅速加速或加速情況時避免腳蹬加速或減速過大。
如前文中所指出，換檔/輔助機構90還利用驅動器70的旋轉動力來幫助改變動力傳送機構82的動力傳送路徑。這一點在對鏈輪54施加很大的驅動力從而對各個組件的連接或脫離連接造成更大阻力時尤為需要。在正常操作情況下，致動器板104、換檔襯套732、棘爪控制墊圈736、棘爪支承器728、換檔襯套720、彈簧墊圈712、換檔鍵構件引導器704和換檔控制襯套288作為一個整體旋轉以便使各個組件形成或脫離連接。因此，換檔襯套732的連接腿860、棘爪控制墊圈736的棘爪控制凸耳850、棘爪820和換檔襯套720的連接腿808的位置情況如圖14中所示。在這種狀態下，棘爪820從輔助凸輪854上的棘輪齒878上脫離接合。然而，當鏈輪54受到很大的驅動力從而對換檔控制襯套288的操作產生很大阻力時，儘管致動器104旋轉，而換檔控制襯套288仍將趨向於保持靜止。在這種情況下，換檔襯套732相對於換檔襯套720順時針方向旋轉，因而引起棘爪控制墊圈736相對於棘爪支承器728順時針方向旋轉，從而使得棘爪控制凸耳850從棘爪820上移開，如圖15中所示。因此，棘爪820就會沿徑向向外旋轉並與輔助凸輪854上的棘輪齒878接合，從而使得棘爪支承器728與輔助凸輪854和驅動器70一起旋轉。這又會提供一個輔助的力來旋轉換檔襯套720、換檔鍵構件引導器704和換檔控制襯套288以完成換檔操作過程。當來自換檔控制襯套288的阻力得以克服時，棘爪支承器728相對於棘爪控制墊圈736順時針方向旋轉，如圖16中所示，直到換檔操作完成並且恢復至圖14所示的狀態為止。如同前文中所指出，驅動器70、第一動力控制構件866、第二動力控制構件870和輔助凸輪854作為一個整體一起旋轉，除非輔助凸輪854和第二動力控制構件870顯著地阻礙驅動器70和第一動力控制構件866的旋轉。如果換檔控制襯套288不能旋轉或者以其它方式不能完成換檔時，就會發生那種情況。為了避免對組件造成損壞，當出現這種阻力過大情況時，第一動力控制構件866與第二動力控制構件870之間的摩擦接觸力就會被克服，以便使得輔助凸輪854和第二動力控制構件870相對於驅動器70和第一動力控制構件866旋轉。然後當騎車人減小腳蹬阻力而各個組件正常操作時就能完成換檔。
儘管上文對本發明的不同實施例進行了描述，但在不超出本發明的精神和範圍的情況下，可以使用其它改型。例如，各個組件的尺寸、形狀、位置或方位可以根據需要進行改變。一個元件的功能可以由兩個來完成，反之亦然。並不要求在一個特定實施例中同時顯示所有優點。獨特於現有技術的每一個特徵，不管是單獨或與其它特徵組合出現，包括這些特徵所表達的結構和/或功能概念，都應當被本申請人視為對進一步的發明的獨立的描述。因此，本發明的範圍不應限於所公開的特定結構及對特定機構或特徵的最初專注於表達的內容。
權利要求
1.一種用於自行車輪轂傳動裝置的行星齒輪託架，包括一第一託架構件，包括一用於在其中接納軸的第一託架構件軸開口並且包括多個用於接納多個第一行星齒輪的第一行星齒輪開口；一分離式的第二託架構件，具有一用於在其中接納軸的第二託架構件軸開口；以及其中，第一託架構件緊固於第二託架構件上。
2.根據權利要求1所述的行星齒輪託架，還包括一用於將第一託架構件不可旋轉地連接於第二託架構件上的連接器。
3.根據權利要求2所述的行星齒輪託架，其特徵在於，連接器包括一從第一託架構件和第二託架構件其中之一的一側延伸入第一託架構件和第二託架構件中的另一個的一側的託架銷軸。
4.根據權利要求3所述的行星齒輪託架，其特徵在於，託架銷軸從第一託架構件的一側延伸。
5.根據權利要求3所述的行星齒輪託架，其特徵在於，在第一託架構件和第二託架構件之間形成一環繞著託架銷軸的碎屑空間。
6.根據權利要求5所述的行星齒輪託架，其特徵在於，第一託架構件包括一形成碎屑空間的凹口。
7.根據權利要求1所述的行星齒輪託架，其特徵在於，第一託架構件包括沿徑向向內延伸的壁，用於沿軸向保持住中心齒輪。
8.根據權利要求1所述的行星齒輪託架，還包括一小齒輪銷軸，置於該多個第一行星齒輪開口中的每一個內並且由第一託架構件和第二託架構件中的至少一個支承著；以及一行星齒輪，可旋轉地支承於每個小齒輪銷軸上。
9.根據權利要求1所述的行星齒輪託架，其特徵在於，第一託架構件包括多個用於接納多個第二行星齒輪的第二行星齒輪開口。
10.根據權利要求9所述的行星齒輪託架，其特徵在於，該多個第一行星齒輪開口置於第一託架構件的第一側，而該多個第二行星齒輪開口置於第一託架構件的第二側。
11.根據權利要求10所述的行星齒輪託架，其特徵在於，第二託架構件緊固於第一託架構件的第一側，並且還包括一分離式的第三託架構件，具有一用於在其中接納軸的第三託架構件軸開口；以及其中，第三託架構件緊固於第一託架構件的第二側。
12.根據權利要求11所述的行星齒輪託架，還包括一用於將第一託架構件不可旋轉地連接於第二託架構件上的第一連接器；以及一用於將第一託架構件不可旋轉地連接於第三託架構件上的第二連接器。
13.根據權利要求12所述的行星齒輪託架，其特徵在於，第一連接器包括一從第一託架構件的第一側和第二託架構件的一側兩者其中之一延伸入第一託架構件的第一側和第二託架構件的一側兩者中的另一個的第一託架銷軸，並且第二連接器包括一從第一託架構件的第二側和第三託架構件的一側兩者其中之一延伸入第一託架構件的第二側和第三託架構件的一側兩者中的另一個的第二託架銷軸。
14.根據權利要求13所述的行星齒輪託架，其特徵在於，第一託架銷軸從第一託架構件的第一側延伸，而第二託架銷軸從第一託架構件的第二側延伸。
15.根據權利要求14所述的行星齒輪託架，其特徵在於，在第一託架構件和第二託架構件之間形成一環繞著第一託架銷軸的第一碎屑空間，並且在第一託架構件和第三託架構件之間形成一環繞著第二託架銷軸的第二碎屑空間。
16.根據權利要求15所述的行星齒輪託架，其特徵在於，第一託架構件包括一形成第一碎屑空間的第一凹口和形成第二碎屑空間的第二凹口。
17.根據權利要求11所述的行星齒輪託架，還包括一第一小齒輪銷軸，置於該多個第一行星齒輪開口中的每一個內並且由第一託架構件和第二託架構件中的至少一個支承著；一第一行星齒輪，可旋轉地支承於每個第一小齒輪銷軸上；一第二小齒輪銷軸，置於該多個第二行星齒輪開口中的每一個內並且由第一託架構件和第三託架構件中的至少一個支承著；以及一第二行星齒輪，可旋轉地支承於每個第二小齒輪銷軸上。
18.根據權利要求17所述的行星齒輪託架，其特徵在於，第一小齒輪銷軸與第二小齒輪銷軸成為一件以便形成一主小齒輪銷軸。
19.根據權利要求18所述的行星齒輪託架，其特徵在於，主小齒輪銷軸由第一託架構件支承著，並且還包括一置於第一託架構件和主小齒輪銷軸之間的軸襯，用於可旋轉地支承著主小齒輪銷軸。
20.根據權利要求19所述的行星齒輪託架，還包括置於第一託架構件和第三託架構件中的至少一個上的止動環凹槽，用於沿軸向固定第一小齒輪銷軸和第二小齒輪銷軸。
21.根據權利要求11所述的行星齒輪託架，還包括一緊固件，用於將第一託架構件、第二託架構件和第三託架構件緊固在一起。
22.根據權利要求21所述的行星齒輪託架，其特徵在於，緊固件包括延伸穿過第一託架構件、第二託架構件和第三託架構件的鉚釘。
23.根據權利要求11所述的行星齒輪託架，其特徵在於，該多個第一行星齒輪開口穿過第一託架構件的第一側，而該多個第二行星齒輪開口穿過第一託架構件的第二側。
24.根據權利要求11所述的行星齒輪託架，其特徵在於，第三託架構件包括多個棘爪接納凹口。
25.根據權利要求24所述的行星齒輪託架，其特徵在於，該多個棘爪接納凹口置於第三託架構件的外周表面上。
26.根據權利要求11所述的行星齒輪託架，其特徵在於，第一託架構件與第二託架構件和第三託架構件直接接觸。
27.根據權利要求11所述的行星齒輪託架，其特徵在於，第一託架構件包括沿徑向向內延伸的壁，用於沿軸向保持住中心齒輪。
28.根據權利要求11所述的行星齒輪託架，其特徵在於，該多個第一行星齒輪開口中的每個大於該多個第二行星齒輪開口中的每個。
29.根據權利要求11所述的行星齒輪託架，其特徵在於，每個第一行星齒輪開口的位置與對應的第二行星齒輪開口直接相對，並且還包括多對第一託架銷軸，用於將第一託架構件不可旋轉地連接於第二託架構件上，其中每對第一託架銷軸置於對應的一對第一行星齒輪開口之間；多對第二託架銷軸，用於將第一託架構件不可旋轉地連接於第三託架構件上，其中每對第二託架銷軸置於對應的一對第二行星齒輪開口之間；其中每對第一託架銷軸與對應的一對第二託架銷軸位置相對；一鉚釘，置於每對第一託架銷軸和每對第二託架銷軸之間並延伸穿過第一託架構件、第二託架構件和第三託架構件；多個小齒輪銷軸，每個小齒輪銷軸延伸穿過第一託架構件進入對應的第一行星齒輪開口和第二行星齒輪開口；一第一行星齒輪，可旋轉地支承於每個第一行星齒輪開口中；以及一第二行星齒輪，可旋轉地支承於每個第二行星齒輪開口中。
30.根據權利要求11所述的行星齒輪託架，其特徵在於，第一託架構件的第一側基本平行於第一託架構件的第二側。
31.根據權利要求11所述的行星齒輪託架，其特徵在於，第一託架構件包括與第二託架構件相接合的第一導肋，並且第三託架構件包括與第一託架構件相接合的第二導肋。
32.根據權利要求11所述的行星齒輪託架，其特徵在於，第一託架構件由與第二託架構件和第三託架構件中的至少一個不同的材料製成。
33.根據權利要求32所述的行星齒輪託架，其特徵在於，第一託架構件由輕合金金屬製成。
34.根據權利要求33所述的行星齒輪託架，其特徵在於，第一託架構件由鋁合金製成。
35.根據權利要求1所述的行星齒輪託架，其特徵在於，第一託架構件包括一小齒輪銷軸開口，並且還包括一置於小齒輪銷軸開口中的軸襯。
36.根據權利要求1所述的行星齒輪託架，其特徵在於，第一託架構件由與第二託架構件不同的材料製成。
37.根據權利要求36所述的行星齒輪託架，其特徵在於，第一託架構件由輕合金金屬製成。
38.根據權利要求37所述的行星齒輪託架，其特徵在於，第一託架構件由鋁合金製成。
39.根據權利要求1所述的行星齒輪託架，其特徵在於，第一託架構件包括與第二託架構件相接合的導肋。
40.一種輪轂傳動裝置，包括一輪轂軸；一驅動器，可旋轉地支承於輪轂軸上；一輪轂外殼，可旋轉地支承於輪轂軸上；一行星齒輪機構，置於驅動器與輪轂外殼之間以便通過多個動力傳送路徑從驅動器向輪轂外殼傳送旋轉動力，其中行星齒輪機構包括一第一託架構件，包括一用於在其中接納輪轂軸的第一託架構件軸開口並且包括多個用於在其中接納多個第一行星齒輪的第一行星齒輪開口；一分離式的第二託架構件，具有一用於在其中接納輪轂軸的第二託架構件軸開口；以及其中，第一託架構件緊固於第二託架構件上。
全文摘要
用於自行車輪轂傳動裝置的行星齒輪託架包括一個第一託架構件，該第一託架構件包括一個用於在其中接納軸的第一託架構件軸開口。第一託架構件包括多個置於第一託架構件的第一側的第一行星齒輪開口第一託架構件的第一側的第一行星齒輪開口和多個置於第一託架構件的第二側的第二行星齒輪開口。一個分離式的第二託架構件緊固於第一託架構件的第一側，其中第二託架構件具有一個用於在其中接納軸的第二託架構件軸開口。一個分離式的第三託架構件緊固於第一託架構件的第二側，其中第三託架構件具有一個用於在其中接納軸的第三託架構件軸開口。
文檔編號B62M11/18GK1429733SQ0215938
公開日2003年7月16日 申請日期2002年12月26日 優先權日2001年12月27日
發明者松尾信幸, 大河內浩之 申請人:株式會社島野