專利名稱：具有行星齒輪系的多速檔位輪轂的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種例如用于自行車的多速檔位輪轂的傳動機構，特別是一種帶有第一行星齒輪系和至少一個第二行星齒輪系的傳動機構。
背景技術：
例如在DE 41 42 867 A1中公開了一種用于多速檔位輪轂的帶有兩個行星齒輪系的自行車傳動裝置。如文獻中已知的機構主要包括固定軸，驅動構件，輪轂套以及用來將驅動力矩從驅動構件傳輸?shù)捷嗇炋咨系臋C構。此傳輸機構尤其包括第一行星齒輪系和第二行星齒輪系，第二行星齒輪系設置在第一行星齒輪系和驅動構件之間，還包括單向有效的換檔離合器和單向有效的太陽輪離合器，其中這樣操縱行星齒輪系，即驅動力矩轉可轉換成不同的變速檔位。只在一個方向對太陽輪產生影響的離合器，是通過成型在固定軸上的凸起相對于設置在換檔元件上的操作元件的位置關系來操作的，所述換檔元件在固定軸的圓周面上是可移動的。盡管根據(jù)此文獻的自行車傳動裝置可正常工作，但還有不足的地方。例如，轉換檔位時會產生不期望的噪音，和使騎自行車者感到不舒服以及有令人不快的顛簸。而且，該結構在徑向上要求的尺寸相應更大。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目在于改進多速檔位輪轂的傳動機構。特別是，對騎自行車者來說換檔應該更舒適，換檔過程中騎行的感覺應該得到改進。另外，應當提供簡單，緊湊，結構修長的傳動機構，而且該機構在使用過程中具有可靠性。
此目的是通過獨立權利要求1中所述的傳動機構實現(xiàn)的，其中通過附屬權利的特征闡述了符合目的的實施例。
用于多速檔位輪轂、尤其是用于自行車的傳動機構，主要包括第一行星齒輪系和至少一個第二行星齒輪系。另外，耦合元件可以構成為管狀體并且可以包括兩個或多個不同的直徑，所帶的齒環(huán)分別與第一行星齒輪系和至少一個第二行星齒輪系相嚙合，因此至少在兩個行星齒輪系之間形成持久同步。優(yōu)選的是，分別與至少兩個行星齒輪系相嚙合的齒環(huán)位于耦合元件的軸向端部區(qū)域，其可以有不同的直徑并且安裝在耦合元件的內表面。齒環(huán)可以與行星齒輪系各自的行星齒輪相嚙合。
對于專業(yè)人員而言很清楚的是，行星齒輪系主要但并不限制地包括至少一個太陽輪，其圍繞多速檔位輪轂的固定軸設置；行星齒輪，其與至少一個太陽輪相嚙合；齒輪架，其用來裝載行星齒輪；內齒圈，其與行星齒輪相嚙合；并且附加至少一個太陽輪離合器，其位于至少一個太陽輪和固定軸之間，所述太陽輪離合器這樣設置，即它借助控制裝置是可操縱的。根據(jù)本發(fā)明，該傳動機構布置可以并入到多速檔位輪轂中去，其尤其是但并不限制與此包括以上所提到的固定軸、驅動器和輪轂套，該驅動器和輪轂套可旋轉地支承在固定軸上。在一個有利的結構中，此至少兩個行星齒輪系在軸向上是彼此隔開的，其中耦合元件在它們之間延伸。
耦合元件可以具有至少兩個不同的外直徑，其中驅動側的外直徑優(yōu)選大于輸出側的外直徑。所形成的變細結構可借助至少一個臺階結構或偏移結構實現(xiàn)?；蛘咦兗毥Y構可以是連續(xù)的，也就意味著直徑均勻地變小或者變大，但沒有臺階結構或偏移結構。
另外，耦合元件在行星齒輪系之間也可能會有第三齒環(huán)。此第三齒環(huán)位于耦合元件內圓周表面。
第三內齒環(huán)與第一行星齒輪系的行星齒輪架的輸出側部件之間，可設置單側有效的離合器，因此第三齒環(huán)與第一行星齒輪系的行星齒輪架的輸出側部件處于有效連接。行星齒輪架優(yōu)選一體構成。
耦合元件兩端與第一輸出離合器的軸相嚙合，該離合器位于第三齒環(huán)和優(yōu)選第二行星齒輪系之間。第一輸出離合器為此設置在耦合元件的外圍凹槽或通道上。
在一個優(yōu)選的結構中，耦合元件構成一個整體。
另外，傳動機構還可具有輸出選擇裝置，其可通過控制裝置操縱，在縱向上移動，因此即可以通過第一輸出離合器也可以通過第二輸出離合器來實現(xiàn)輸出。
第二輸出離合器可以與第二行星齒輪系的行星齒輪架的輸出側部件處于操作連接。行星齒輪架優(yōu)選構成一個整體。
在一個優(yōu)選的結構中，第一行星齒輪系的行星齒輪架的驅動側部件適合用作驅動件。
此外，在行星齒輪系的行星齒輪和固定軸之間可以分別設置太陽輪離合器。優(yōu)選的是，太陽輪離合器可分別設置在固定軸和第一行星齒輪系的太陽輪之間。
優(yōu)選的是，耦合元件將驅動構件引入的驅動力矩依據(jù)所選的檔位從第一行星齒輪系傳輸?shù)降谝惠敵鲭x合器，再從此處傳送到輪轂套，或通過第一輸出離合器傳輸?shù)降诙行驱X輪系，再從此處通過第二行星齒輪架和第二輸出離合器傳輸?shù)捷嗇炋住?br> 控制裝置可這樣操縱，即通過控制位于第一行星齒輪系上優(yōu)選的兩個太陽輪離合器和輸出選擇裝置來獲得多樣的檔位。
在一個優(yōu)選結構中，第一行星齒輪系形成二級的結構，第二行星齒輪系形成單級的結構，因此可以產生五檔位的傳動裝置。
對于專業(yè)人員來說，通過下面的詳細闡述，本發(fā)明的其它目的，優(yōu)點和有效的特征都是很清楚的。借助附圖公開了本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施例。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的傳動機構的部分縱向剖視圖，傳動機構裝在自行車上的多速檔位輪轂上，具有圖示的第一檔位的力矩傳輸路徑。
圖2是可以用在根據(jù)本發(fā)明的傳動機構上的耦合元件的透視圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的傳動機構的部分縱向剖視圖，傳動機構裝在自行車上的多速檔位輪轂上，具有圖示的第二檔位的力矩傳輸路徑。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的傳動機構的部分縱向剖視圖，傳動機構裝在自行車上的多速檔位輪轂上，具有圖示的第三檔位的力矩傳輸路徑。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的傳動機構的部分縱向剖視圖，傳動機構裝在自行車上的多速檔位輪轂上，具有圖示的第四檔位的力矩傳輸路徑。
圖6是根據(jù)本發(fā)明的傳動機構的部分縱向剖視圖，傳動機構裝在自行車上的多速檔位輪轂上，具有圖示的第五檔位的力矩傳輸路徑。
具體實施例方式
參考圖1到圖6，以下詳細闡述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
根據(jù)本發(fā)明，圖1示出了帶有齒輪傳動裝置的多速檔位輪轂，適合用在自行車上。所示的結構主要，但并不限制地包括，固定在自行車構架上的固定軸1，可旋轉的驅動件2，可旋轉的輪轂套3，第一輸出離合器26，第二輸出離合器28，輸出選擇裝置27，鏈輪30，第一行星齒輪系4，第二行星齒輪系5和耦合元件6。
第一行星齒輪系4包括行星齒輪架，其帶有驅動側部件4a和輸出側部件4b。行星齒輪架4a、4b在此這樣布置，即它同時作為由鏈輪30驅動的驅動器2。第一行星齒輪系4包括第一太陽輪11和第二太陽輪12，兩者都支承在固定軸1上，在縱向不可移動。第一太陽輪11可以與至少一個第一行星齒輪41嚙合，第二太陽輪12可以與至少一個第二行星齒輪42嚙合，其中第一行星齒輪41的直徑大于第二行星齒輪42。太陽輪離合器21和22分別安裝在太陽輪11和12及固定軸1之間。可以有選擇性地控制太陽輪離合器21和22，以便傳輸或不傳輸驅動力矩。太陽輪離合器21和22通過安裝在固定軸1上的控制裝置8來控制，并優(yōu)選通過未示出的拉繩從外面操縱。此時，控制裝置8的旋轉運動會使太陽輪離合器21和22被激活或去激活。設置在圓周方向上的控制凸起通過旋轉相應地對齊，其通過圖1中的箭頭A1和A2標識出來?？刂蒲b置8基本上從固定軸1的驅動側的端部區(qū)域一直延伸到輸出側選擇裝置27。
太陽輪離合器21和22以及第一行星齒輪系4因此可以通過控制裝置8這樣操縱，即提供多個檔位。行星齒輪系4構成為二級的形式，也就是說，它包括帶有不同直徑的行星齒輪(41、42)的行星齒輪對。
第二行星齒輪系5包括至少一個行星齒輪51和行星齒輪架，該齒輪架具有驅動側部件5a和輸出側部件5b。第二行星齒輪系5構成為單級的形式，因此并不帶有不同直徑的行星齒輪，其中此處它并不由太陽輪離合器直接控制。該至少一個行星齒輪51與固定軸1上的太陽輪13相嚙合。在行星齒輪架5a，5b的輸出側部件5b和輪轂套3之間安裝了輸出離合器28，所述輸出離合器可以構成為單側有效的。圖1中所示兩個行星齒輪架4a、4b和5a、5b分別都是一體構成的。
如圖1所示，一體構成的耦合元件6，在圖2的透視圖中也有示出，其設置在第一行星齒輪系4和第二行星齒輪系5之間。耦合元件6這樣把第一行星齒輪系4和第二行星齒輪系5相連，即在兩個行星齒輪系4、5之間達到持久的同步。耦合元件6構構造成管狀，在本實施例中包括四個不同的外直徑R1、R2、R3和R4，其分別由于傾斜的臺階結構或傾斜的偏移結構而形成，其中從第一行星齒輪系4開始到第二行星齒輪系5，外直徑逐漸變小。專業(yè)人員都明白，大的外直徑與大的內直徑相對應，小的外直徑與小的內直徑相對應。
耦合元件6在其驅動側的端部具有與至少一個行星齒輪42嚙合的內齒環(huán)15，和在其輸出側的端部具有與至少一個行星齒輪51嚙合的內齒環(huán)16。因為耦合元件6在驅動側的端部處的直徑比輸出側的大，所以齒環(huán)15的直徑比齒環(huán)16的大。在第一行星齒輪系4和第一輸出離合器26之間的區(qū)域，耦合元件6在其內表面具有第三齒環(huán)17。位于區(qū)域R3處的第三內齒環(huán)17能與單向離合器19相嚙合。離合器19設置在第三齒環(huán)17和第一行星齒輪系4的行星齒輪架4a、4b的輸出側部件4b之間，因此它們之間彼此處于有效連接。優(yōu)選通過傳動棘爪來產生有效連接，傳動棘爪位于行星齒輪架4a、4b的輸出側部件4b的外圍凹槽內，并朝第三齒環(huán)17張緊。如果要傳輸驅動力矩，則傳動棘爪與第三齒環(huán)17進行扭力傳輸?shù)膰Ш稀Ｈ绻粋鬏旘寗恿?，則傳動棘爪在第三齒環(huán)17上滑動，而不進行扭力傳輸嚙合。
第一輸出離合器26位于第三齒環(huán)17的輸出側，此第一輸出離合器兩端通過軸與耦合元件6相嚙合。
還如圖2中所示的一樣，耦合元件6具有外圍凹槽或通道25，用來容納第一輸出離合器26。另外，還有輸出選擇裝置27，該裝置可通過控制裝置8操縱，使其在縱向上移動，如圖1中箭頭A3所標識的一樣。通過控制裝置8的相應旋轉運動，可在固定軸1的縱向上操縱輸出選擇裝置27。通過這種方式，即可以通過第一輸出離合器16也可以通過第二輸出離合器28選擇性地控制轂套3的輸出。在本實施例中，通過操縱控制裝置8、與之相連的太陽輪離合器21，22的控制器和輸出選擇裝置27，可以提供五個不同的變速檔位。
上述的結構使第一行星齒輪系4和第二行星齒輪系5相互耦合在一起而達到持久的同步。通過按本發(fā)明的傳動機構的結構，對騎自行車者來說換檔變得更加舒適，同時換檔時的騎行感覺得以改善。盡管所述的結構簡單、緊湊、修長，但使用時仍具有可靠性。
如圖1及圖3到圖6的顯示，驅動力矩由驅動器2，或由第一行星齒輪系4的行星齒輪架4a、4b的驅動側部件4a，通過不同的路徑傳送到輪轂套3上。圖3至圖6中分別用標記標出了關鍵部件。
圖1中的路徑P1示出了對于第一檔位，驅動力矩從鏈輪30通過傳動機構傳輸?shù)捷嗇炋?上。
圖3中的路徑P2示出了對于第二檔位，驅動力矩從鏈輪30通過傳動機構傳輸?shù)捷嗇炋?上的路徑。
圖4中的路徑P3示出了對于第三檔位，驅動力矩從鏈輪30通過傳動機構傳輸?shù)捷嗇炋?上的路徑。
圖5中的路徑P4示出了對于第四檔位，驅動力矩從鏈輪30通過傳動機構傳輸?shù)捷嗇炋?上的路徑。
圖6中的路徑P5示出了對于第五檔位，驅動力矩從鏈輪30通過傳動機構傳輸?shù)捷嗇炋?上的路徑。
在下列的表1內，用符號“-”表示離合器處于非運行位置的狀態(tài)，也就是說，不傳輸驅動力矩。用符號“0”表示離合器處于運行位置的狀態(tài)，也就是傳輸驅動力矩。如同在圖1及圖3到圖6中，結合路徑P1至P5所見，當驅動力矩通過第二行星齒輪系5使用一路徑時，第二輸出離合器28總是傳輸該驅動力矩。符號“X”表示第二輸出離合器28傳輸驅動力矩的狀態(tài)，而“n”表示第二輸出離合器28不傳輸驅動力矩的狀態(tài)。
表1

從圖1及圖3到圖6可以很顯然地看出，第一行星齒輪系4與第二行星齒輪系5持久地耦合在一起并且因此在兩行星齒輪系4和5之間形成同步，其與傳輸路徑P1到P5是獨立的，也就是說，獨立于騎自行車者選擇的檔位。優(yōu)點是，第二行星齒輪系5并不需要成本很高地通過機械裝置來控制，這種機械裝置通常由借助控制裝置控制的太陽輪離合器所組成，或由位于其驅動側的復雜離合器裝置所組成。第二行星齒輪系5因此可以永久地與耦合元件6及太陽輪13相嚙合，不過在本實施例中只傳輸檔位位于1到3時的驅動力矩。
盡管只說明和闡述了本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，但清楚的是專業(yè)人員根據(jù)本公開的內容，在不背離在權利要求中所限定的該發(fā)明的保護范圍的情況下可以進行各種修改，改變，改進以及變化。如上所述的實施例包括兩個行星齒輪系。但是對于專業(yè)人員來說，很清楚本發(fā)明并不局限于兩個行星齒輪系，而是也可以應用三個或是更多的行星齒輪系。另外，本發(fā)明并不局限于二級的第一行星齒輪系和單級的第二行星齒輪系。行星齒輪系的數(shù)量、級數(shù)以及位置可以適應于不同的要求，例如，檔位、加速齒輪/減速齒輪的數(shù)量等等。此外，所述的優(yōu)選整體結構，當需要的時候，也可由多個部分構成。
權利要求
1.用于多速檔位輪轂的、尤其用于自行車的傳動機構，具有第一行星齒輪系(4)和至少一個第二行星齒輪系(5)；和管狀耦合件(6)，該耦合件在其具有不同直徑的軸向端部區(qū)域上帶有齒環(huán)(15、16)，用于分別與該第一行星齒輪系(4)和該至少一個第二行星齒輪系(5)相嚙合以便在該至少兩個行星齒輪系(4、5)之間達到持久的同步。
2.根據(jù)權利要求1的傳動機構，其特征在于，耦合件(6)在傳動側的直徑大于在輸出側的直徑，其中由此產生的變細是連續(xù)實現(xiàn)的和/或借助偏移結構實現(xiàn)。
3.根據(jù)權利要求1或2的傳動機構，其特征在于，耦合件(6)包括位于行星齒輪系(4、5)之間的第三齒環(huán)(17)。
4.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的傳動機構，其特征在于，在第三齒環(huán)(17)和第一行星齒輪系(4)的行星齒輪架(4a、4b)的輸出側部件(4b)之間設置有單向作用的離合器(19)，使得第三齒環(huán)(17)可操作地連接到第一行星齒輪架(4a、4b)的輸出側部件(4b)上。
5.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的傳動機構，其特征在于，耦合件(6)在兩端與在第三齒環(huán)(17)和行星齒輪系(4、5)的其中一個之間的輸出離合器(26)的軸相嚙合。
6.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的傳動機構，其特征在于，耦合件軸(6)是整體構成的。
7.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的傳動機構，其特征在于，設有輸出選擇裝置(27)，其可通過控制裝置(8)操縱而在縱向移動，使得傳輸給輪轂套(3)的輸出可以通過第一輸出離合器(26)完成或者通過第二輸出離合器(28)完成。
8.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的傳動機構，其特征在于，第二輸出離合器(28)與第二行星齒輪系(5)的行星齒輪架(5a、5b)的輸出側部件(5b)相連接。
9.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的傳動機構，其特征在于，第一行星齒輪系(4)的行星齒輪架(4a、4b)的驅動側部件(4a)適合用作驅動器(2)。
10.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的傳動機構，其特征在于，在第一行星齒輪系(4)的至少一個太陽輪(11、12)和固定軸(1)之間設有至少一個可通過控制裝置(8)操縱的太陽輪離合器(21、22)。
11.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的傳動機構，其特征在于，耦合件(6)適合于將由驅動器(2)引入的驅動力矩依據(jù)所選的檔位或者從第一行星齒輪系(4)傳輸?shù)降谝惠敵鲭x合器(26)，再從此處傳輸?shù)捷嗇炋?3)，或者通過第一輸出離合器(26)傳輸?shù)降诙行驱X輪系(5)，再從此處經第二行星齒輪架(5a)和第二輸出離合器(28)傳輸?shù)捷嗇炋?3)。
12.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的傳動機構，其特征在于，控制裝置(8)是可這樣來操縱，使得通過控制至少一個太陽輪離合器(20、21)和輸出選擇裝置(27)可獲得多個檔位。
13.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的傳動機構，其特征在于，第一行星齒輪系(4)形成二級的結構，第二行星齒輪系(5)形成單級的結構，由此可產生五速檔位的傳動裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于多速檔位輪轂、尤其用于自行車的傳動機構，具有第一行星齒輪系和至少一個第二行星齒輪系。此外設有構造成管狀的可具有兩個或多個不同直徑的耦合元件，其具有分別與至少兩個行星齒輪系相嚙合的齒環(huán)，因此在至少兩行星齒輪系之間達到持久同步。傳動機構和多速檔位輪轂以其更好更舒適的換檔和更緊湊更細巧的結構被證明是特別有利的。
文檔編號B62M11/18GK101062712SQ20061006363
公開日2007年10月31日 申請日期2006年12月27日 優(yōu)先權日2006年4月28日
發(fā)明者大河內浩之 申請人:株式會社島野