專利名稱：自行車用內(nèi)裝變速輪轂的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)裝變速輪轂，特別是能安裝在自行車的車架上。將來自輸入體的動力以所選擇的變速比進行變速而傳遞給輸出體的自行車用內(nèi)裝變速輪轂。
以往用于自行車上的3級變速的內(nèi)裝變速輪轂是固定在自行車的車架后部。內(nèi)裝變速輪轂主要具備固定于自行車的車架后部的輪轂軸，圍繞著輪轂軸回轉(zhuǎn)自如的驅(qū)動體，配置于驅(qū)動體外周側(cè)的輪轂殼，包括行星齒輪機構(gòu)與多個單向超越離合器并具有增速、減速與直結(jié)3條動力傳遞路線的動力傳遞機構(gòu)，變換動力傳遞機構(gòu)的動力傳遞路線的變換機構(gòu)。
在輪轂軸上，在中心部形成由一端向中間部沿著軸向延伸的導(dǎo)向孔，并且在導(dǎo)向孔的終端部形成沿著徑向貫通的長孔。在驅(qū)動體上裝有小齒輪(輸入體的一側(cè))，動力由齒輪曲柄通過鏈條傳遞。輪轂轂是內(nèi)部具有空間的筒狀構(gòu)件，在外周部沿著軸向隔以間隔地設(shè)置輪轂凸緣，用于安裝構(gòu)成后輪(輸出體的一側(cè))的幅條。
行星齒輪機構(gòu)具有整體形成于輪轂軸上的太陽齒輪。回轉(zhuǎn)自如地支承于輪轂軸上的架體、回轉(zhuǎn)自如地安裝于架體上并且與太陽齒輪嚙合的行星齒輪、與行星齒輪嚙合的齒圈。單向超越離合器是用于構(gòu)成3條動力傳遞路線，分別配置于驅(qū)動體與齒圈之間、齒圈與輪轂殼之間以及架體與輪殼之間。其中，配置于齒圈與輪轂殼之間的單向超越離合器利用變換機構(gòu)控制成連結(jié)狀態(tài)與斷開狀態(tài)；其他單向超越離合器只傳遞由架體向輪轂殼或由驅(qū)動體向齒圈一方向(自行車的行進方向)的回轉(zhuǎn)。
變換機構(gòu)具有軸向移動自如并且回轉(zhuǎn)自如地設(shè)置在輪轂軸上用于選擇3條動力傳遞路線中之一的筒狀離合器構(gòu)件、軸向移動自如地設(shè)置在輪轂軸的導(dǎo)向孔內(nèi)的變速桿、可與變速桿的前端頂壓接觸地軸向移動自如地安裝在前述長孔內(nèi)，用于使離合器構(gòu)件移動的變速鍵、對離合器構(gòu)件向變速鍵側(cè)施力的第1施力構(gòu)件、對變速鍵向離合器構(gòu)件側(cè)施力的第2施力構(gòu)件。
離合器構(gòu)件可移動成3個位置同驅(qū)動體和架體嚙合將動力由驅(qū)動體傳遞給架體的高速位置、解除同架體的連結(jié)的直結(jié)位置、解除同架體的連結(jié)并且將連結(jié)齒圈和輪轂殼的單向超越離合器斷開的減速位置。變速鍵通常收容在離合器構(gòu)件的內(nèi)部，與離合器構(gòu)件一體地沿著軸向移動。第1施力構(gòu)件是為使離合器構(gòu)件朝向與推壓方向相反的方向移動所用的構(gòu)件。第2施力構(gòu)件是為使變速鍵能追隨離合器構(gòu)件所用的構(gòu)件。因此，第1施力構(gòu)件與第2施力構(gòu)件是向相反方向施力。在此，如果第2施力構(gòu)件的施力大時，則為了使離合器構(gòu)件回到與推壓方向相反的方向所要的第1施力構(gòu)件的施力必須更大，在變速操作上就必須大的力。因此，第2施力構(gòu)件的施力最好盡力減小。
對于這樣構(gòu)成的3級變速的內(nèi)裝變速輪轂來說，是在變速桿與變速把手等變速操作部上借助于通過變速纜繩連結(jié)起來的雙臂杠桿來推壓變速桿，以使離合器構(gòu)件移動而實現(xiàn)變速動作。
在此，在不對變速操作部進行操作時，例如離合器構(gòu)件是配置于高速位置，驅(qū)動體與架體是由離合器構(gòu)件進行連結(jié)。于是架體同驅(qū)動體以相同的傳遞進行回轉(zhuǎn)，通過行星齒輪將齒圈增速，由齒圈通過單向超越離合器將驅(qū)動體的動力增速傳遞給輪轂殼。
將變速操作部操作一級的量時，雙臂杠桿擺動，克服第1施力構(gòu)件的施力而推壓變速桿，通過變速鍵將離合器構(gòu)件配置于直結(jié)位置。于是，驅(qū)動體與架體的連結(jié)被解除，驅(qū)動體的動力通過單向超越離合器直接傳遞給齒圈。然后，驅(qū)動體的動力由齒圈通過單向超越離合器直接傳遞給輪轂殼。
對變速操作部進一步操作時，雙臂杠桿進一步擺動，推壓變速桿，通過變速鍵將離合器構(gòu)件配置在最盡端的減速位置。于是，將齒圈與輪轂殼連結(jié)起來的單向超越離合器由離合器構(gòu)件斷開，驅(qū)動體的動力通過單向超越離合器由齒圈傳遞給架體而減速。然后，由架體通過單向超越離合器將驅(qū)動體的動力減速傳遞給輪轂殼。
另外，當(dāng)使變速操作部一級一級地復(fù)原時，離合器構(gòu)件在第1施力構(gòu)件施力之下，向接近架體的方向一級一級地移動。
對于前述以往的3級變速的內(nèi)裝變速輪轂來說，在離合器構(gòu)件與架體的嚙合少的狀態(tài)下，當(dāng)驅(qū)動體回轉(zhuǎn)時，離合器構(gòu)件有時會克服第1施力構(gòu)件的施力而由架體上脫出。這時，由于第2施力構(gòu)件的施力小，變速鍵有時不追隨離合器構(gòu)件而由離合器構(gòu)件內(nèi)脫出。變速鍵由離合器構(gòu)件脫出時，變速鍵的狀態(tài)有可能傾斜而產(chǎn)生變速鍵不能推壓離合器構(gòu)件的現(xiàn)象。
為了防止這種現(xiàn)象?？杉哟蟮?施力構(gòu)件的施力。但是，加大第2施力構(gòu)件的施力時，必須使第1施力構(gòu)件的施力很大。當(dāng)?shù)?施力構(gòu)件的施力大時，必須克服該施力地操作變速操作部，如前所述在變速操作上需要的力變大，變速變難。
本發(fā)明的目的在于在3級變速的自行車用內(nèi)裝變速輪轂上，能以輕快的力變速并且使變速鍵難以由離合器構(gòu)件內(nèi)脫出。
發(fā)明1的自行車用內(nèi)裝變速輪殼可安裝在自行車的車架上，是對變速操作部進行操作，將來自輸入體的動力變速成增速、直結(jié)與減速中之一而傳遞給輸出體的輪轂，具備輪轂、驅(qū)動體、從動體、動力傳遞機構(gòu)、變換機構(gòu)。輪轂軸，在中心部形成由一端向中間部沿著軸向延伸的導(dǎo)向孔，并且在導(dǎo)向孔的終端部形成徑向貫通、軸向長的長孔，是可固定在車架上的軸。驅(qū)動體，回轉(zhuǎn)自如地支承于輪轂軸上，可與輸入體連結(jié)。從動體，在內(nèi)部具有收容空間，同時回轉(zhuǎn)自如地支承于輪轂軸上，是可與輸出體連結(jié)的筒狀構(gòu)件。動力傳遞機構(gòu)，配置于從動體的收容空間內(nèi)，具有增速路線、直結(jié)路線與減速路線3條動力傳遞路線，是用于將來自驅(qū)動體的動力由任一動力傳遞路線傳遞給從動體的機構(gòu)。變換機構(gòu)，具有筒狀的離合器構(gòu)件、變速桿、變速鍵、施力構(gòu)件與連結(jié)構(gòu)件，是通過離合器構(gòu)件的軸向移動，變換動力傳遞機構(gòu)中的動力傳遞路線所用的機構(gòu)；前述離合器構(gòu)件軸向移動自如并且回轉(zhuǎn)自如地設(shè)置于輪轂軸上，用于選擇3條動力傳遞路線中之一；前述變速桿軸向移動自如地設(shè)置在輪轂軸的導(dǎo)向孔內(nèi)，通過對變速操作部進行操作能定位于第1位置、第2位置與第3位置3個軸向位置上；前述變速鍵可與前述變速桿的前端頂壓接觸地軸向移動自如地安裝在長孔內(nèi)，用于使離合器構(gòu)件移動；前述施力構(gòu)件用于對離合器構(gòu)件向變速鍵側(cè)施力；前述連結(jié)構(gòu)件用于將變速鍵回轉(zhuǎn)自如并且實際上不能軸向移動地連結(jié)在離合器構(gòu)件上。
在該內(nèi)裝變速輪轂中，收容于不回轉(zhuǎn)的輪轂軸內(nèi)的導(dǎo)向孔內(nèi)的變速桿定位于第1位置的狀態(tài)時，借助離合器構(gòu)件，動力傳遞路線例如成為增速路線。然后，對變速操作部進行操作，使變速桿沿著導(dǎo)向孔內(nèi)軸向的一方移動到第2位置時，受變速桿推壓的變速沿著長孔移動，并且使離合器構(gòu)件沿著軸向移動，離合器構(gòu)件將動力傳遞路線變換成例如直結(jié)路線。進一步使變速桿移動第3位置，使離合器構(gòu)件進一步沿著軸向移動時，離合器構(gòu)件將動力傳遞路線變換成例如減速路線。在該狀態(tài)下利用變速操作部使變速桿向軸向的另一方回復(fù)到第2位置時，離合器構(gòu)件由施力構(gòu)件施力，將動力傳遞到路線變換成直結(jié)位置，進一步回復(fù)到第1位置時，由施力構(gòu)件施力，將動力傳遞路線變換成增速位置。在此，由于某種原因，離合器構(gòu)件要向軸向的一方移動時，由于變速鍵由連結(jié)構(gòu)件不能軸向移動地連結(jié)在離合器構(gòu)件上，變速鍵也與離合器構(gòu)件一起移動。因此，變速鍵難以由防合器構(gòu)件內(nèi)脫出。并且，不必要設(shè)置對變速鍵向離合器構(gòu)件側(cè)施力的構(gòu)件，因而施力構(gòu)件的施力可減小，在克服施力構(gòu)件的施力而推壓變速桿的變速操作部的操作上，所需的力減小，能以輕快的力變速。
發(fā)明2的自行車用內(nèi)裝變速輪轂是基于發(fā)明1所述的輪轂，其特征在于動力傳遞機構(gòu)具有行星齒輪機構(gòu)、第1單向超越離合器、第2單向超越離合器、第3單向超越離合器；前述行星齒輪機構(gòu)具有與輪轂軸同心地配置并且與輪轂軸整體地設(shè)置的太陽齒輪、配置于輪轂軸的外周側(cè)并且回轉(zhuǎn)自如地支承在輪轂軸上的架體、回轉(zhuǎn)自如地配置于架體上并且與太陽齒輪嚙合的行星齒輪以及同行星齒輪嚙合的齒圈，前述第1單向超越離合器用于連結(jié)驅(qū)動體與齒圈，前述第2單向超越離合器用于連結(jié)齒圈與從動體，并且利用離合器構(gòu)件控制成連結(jié)狀態(tài)與斷開狀態(tài)，前述第3超越離合器用于連結(jié)架體與從動體；離合器構(gòu)件分別移動到增速位置、直結(jié)位置與減速位置，前述增速位置在變速桿定位于第1位置時，將驅(qū)動體與架體連結(jié)并且使第2單向超越離合器成為連結(jié)狀態(tài)，前述直結(jié)位置在變速桿定位于第2位置時，將驅(qū)動體與架體的連結(jié)解除并且使第2單向超越離合器成為連結(jié)狀態(tài)，前述減速位置在變速桿定位于第3位置時，將驅(qū)動體與架體的連結(jié)解除并且使第2單向超越離合器成為斷開狀態(tài)。
在該情況下，變速桿配置在第1位置，離合器構(gòu)件移動到增速位置而選擇增速路線時，離合器構(gòu)件將驅(qū)動體與架體連結(jié)并且使第2單向超越離合器成為連結(jié)狀態(tài)。其結(jié)果，驅(qū)動體的動力由離合器構(gòu)件傳遞給架體，進而通過行星齒輪、齒圈、第2單向超越離合器傳遞給從動體，將從動體增速驅(qū)動。
變速桿配置在第2位置，離合器構(gòu)件選擇直結(jié)路線時，離合器構(gòu)件將架體與驅(qū)動體的連結(jié)解除并且使第2單向超越離合器成為連結(jié)狀態(tài)。因此，驅(qū)動體的動力通過第1單向超越離合器、齒圈與第2單向超越離合器傳遞給從動體，將從動體直結(jié)驅(qū)動。
變速桿配置于第3位置，離合器構(gòu)件選擇減速路線時，將驅(qū)動體與架體的連結(jié)解除并且使第2單向超越離合器成為斷開狀態(tài)。因此，驅(qū)動體的動力通過第1單向超越離合器傳遞給齒圈。這時，由于第2單向超越離合器處于斷開狀態(tài)，傳遞給齒圈的驅(qū)動力不傳遞給從動體，而是通過行星齒輪、架體與第3單向超越離合器傳遞給從動體，將從動體減速驅(qū)動。
在此，當(dāng)變速桿處于第1位置時，在離合器構(gòu)件與架體的連結(jié)狀態(tài)不充分的狀態(tài)下傳遞動力時，有時離合器構(gòu)件克服施力構(gòu)件的施力沿著軸向移動而由架體脫出。但是即使在這樣的情況下，由于變速鍵由連結(jié)構(gòu)件不能軸向移動地連結(jié)在離合器構(gòu)件上，變速鍵也與離合器構(gòu)件連動地移動，變速鍵難以由離合器構(gòu)件中脫出。
發(fā)明3的自行車用變速輪轂是基于發(fā)明1或發(fā)明2所述的輪轂，離合器構(gòu)件在內(nèi)周側(cè)具有能將變速鍵軸向移動自如并且回轉(zhuǎn)自如地收容的收容空間，連結(jié)構(gòu)件將收容在收容空間內(nèi)的變速鍵回轉(zhuǎn)自如并且實際上不能軸向移動地連結(jié)在離合器構(gòu)件上。在這種情況下，變速鍵是收容在形成于離合器構(gòu)件內(nèi)部的收容空間內(nèi)，因此變速鍵更難以由離合器構(gòu)件內(nèi)脫出。
發(fā)明4的自行車用內(nèi)裝變速輪轂是基于發(fā)明3所述的輪轂，變速鍵具有兩端可由長孔突出的長度，是兩端面與離合器構(gòu)件的收容空間的內(nèi)周面相對向的棒狀構(gòu)件；連結(jié)構(gòu)件是配置在離合器構(gòu)件與變速鍵之間可對兩者進行止動的環(huán)構(gòu)件。在這種情況下，由于環(huán)構(gòu)件將離合器構(gòu)件與變速鍵連結(jié)起來，離合器構(gòu)件與變速鍵即使相對回轉(zhuǎn)，兩者也能恒常地保持連結(jié)。
發(fā)明5的自行車內(nèi)裝變速輪轂是基于發(fā)明4所述的輪轂，在收容空間的內(nèi)周面上形成環(huán)形槽，在變速鍵的與內(nèi)周面相對向的兩端面上形成可與環(huán)形槽相對向的長槽；連結(jié)構(gòu)件是能止動于環(huán)形槽與長槽內(nèi)的有端環(huán)形的彈簧構(gòu)件。在這種情況下，由于連結(jié)構(gòu)件是由具有彈性的有端環(huán)形的彈簧構(gòu)件構(gòu)成，在向離合器構(gòu)件的收容空間內(nèi)安裝變速鍵時，即使預(yù)先將連結(jié)構(gòu)件安裝在環(huán)形槽內(nèi)，在安裝變速鍵時，連結(jié)構(gòu)件也要向徑向擴張，當(dāng)將變速鍵安裝在兩槽相對向的安裝位置上時，連結(jié)構(gòu)件收縮到對兩者進行止動的位置上而止動于兩槽內(nèi)。因此，變速鍵的安裝容易。
發(fā)明6的自行車用內(nèi)裝變速輪轂是基于發(fā)明5所述的輪轂，環(huán)形槽的內(nèi)徑比連結(jié)構(gòu)件處于自由狀態(tài)時的外徑大。在這種情況下，將變速鍵安裝在離合器構(gòu)件內(nèi)時，連結(jié)構(gòu)件在環(huán)形槽內(nèi)擴張容易。
發(fā)明7的自行車用內(nèi)裝變速輪轂是基于發(fā)明5或6所述的輪轂，長槽的軸向長度比連結(jié)構(gòu)件的厚度大。在這種情況下，由于長槽的軸向長度比連結(jié)構(gòu)件的厚度大，在連結(jié)構(gòu)件與長槽之間形成間隙，離合器構(gòu)件相對于變速鍵進行相對回轉(zhuǎn)時，離合器構(gòu)件平滑地進行回轉(zhuǎn)。因此，輪轂的轉(zhuǎn)動效率不易降低。


圖1是采用本發(fā)明的一個實施形態(tài)的自行車的側(cè)視圖。
圖2是內(nèi)裝變速輪轂的剖視圖。
圖3是其主要部分的放大剖視圖。
圖4是其主要部分的分解立體圖。
圖5是表示其他實施例的離合器構(gòu)件的構(gòu)成的剖視模式圖。
圖6是表示其他實施例的離合器構(gòu)件的構(gòu)成的剖視模式圖。
在圖1中，采用本發(fā)明的一個實施形態(tài)的自行車是輕便車，具備車架1、車把部4、驅(qū)動部5、前輪6、裝有3級變速的內(nèi)裝變速輪轂10的后輪7、前閘裝置8、在手邊操作內(nèi)裝變速輪轂10所用的變速操作部9，前述車架1具有雙柜型架體2與前叉3。
在車架1上裝有包括按座11、車把部4、前輪6與后輪7的各部。
車把部4具有固定在前叉3的上部的車把立管14與固定在車把立管14上的車把橫管15。在車把橫管15的右端裝有構(gòu)成前閘裝置8的閘桿16、把手17與變速操作部9。變速操作部9在閘桿16的內(nèi)側(cè)安裝在車把橫管15上，通過內(nèi)纜繩與外套構(gòu)成的變速操作纜繩73與內(nèi)裝變速輪轂10連結(jié)。變速操作部9是一般的結(jié)構(gòu)，具有用于卷繞操作內(nèi)纜繩的卷繞桿，與解除由卷繞桿所進行的卷繞操作而放出內(nèi)繩繩的解除桿，詳細說明從略。
驅(qū)動部5具有設(shè)置在架體2下部(吊軸承部)的傳動曲柄18，傳動曲柄18的動力由掛在傳動曲槽18上的鍵條19傳遞給內(nèi)裝變速輪轂10。
內(nèi)裝變速輪轂10是3級變速的輪轂。該內(nèi)裝變速輪轂10如圖2所示，具有固定在自行車的架體2的后爪(未予圖示)上的輪轂軸21、配置在輪轂軸21的一端側(cè)外周的驅(qū)動體22、配置在輪轂軸21與驅(qū)動體22的更外周的輪轂殼(從動體的一例)23、包括行星齒輪機構(gòu)24的動力傳遞機構(gòu)25、用于選擇動力傳遞路線的變換機構(gòu)26、用于使變換機構(gòu)26動作的雙臂杠桿27。
輪轂軸21是中間部直徑大、兩端部直徑小。在兩端形成螺紋的桿狀構(gòu)件。在輪轂軸21的軸心部由圖2左端向中間部形成導(dǎo)向孔21a.在導(dǎo)向孔21a的底部附近形成貫通軸心的長孔21b。長孔21b貫通輪轂軸21的軸心并且沿著軸心形成規(guī)定的距離。
驅(qū)動體22、一端通過鋼球30與鋼球壓環(huán)31回轉(zhuǎn)自如地支承于輪轂軸21上，一端部外周固定有小齒輪32。再在驅(qū)動體22的另一端內(nèi)周部沿著軸向形成多數(shù)的細齒內(nèi)齒22a。
輪轂殼23是筒狀構(gòu)件，在其內(nèi)周部收容空間23a內(nèi)收容有驅(qū)動體22與動力傳遞機構(gòu)25。輪轂殼23通過鋼球33、34與鋼球壓環(huán)35可圍繞輪轂軸21回轉(zhuǎn)。另外，在輪轂殼23的外周部兩端固定有用于支持幅條7a(參照圖1)的輪轂凸緣36、37。
動力傳遞機構(gòu)25除了行星齒輪機構(gòu)24之外還有3個單向超越離合器50～52，具有后述的增速路線、直結(jié)路線與減速路線這3個動力傳遞路線。
行星齒輪機構(gòu)24具有與輪轂21同心并且整體形成的太陽輪40、配置于輪轂軸21的外周的齒輪架41、與太陽輪40嚙合的4個行星齒輪42(圖中只示出2個行星齒輪)、齒圈43。
齒輪架41是筒狀構(gòu)件，回轉(zhuǎn)自如地支承在輪轂軸21上。在齒輪架41上沿著圓周方向形成4個缺41a，行星輪齒42借助銷44回轉(zhuǎn)自如地支承地該各缺41a內(nèi)。另外，在齒架41的一端內(nèi)周部形成細齒內(nèi)齒41b。
齒圈43大致形成圓筒狀，由行星齒輪42延伸到驅(qū)動體22的外周側(cè)。在齒圈43的另一端內(nèi)周部形成內(nèi)齒輪43b。行星齒輪42如前述那樣在與同太陽齒輪40嚙合的同時，也與齒圈43的內(nèi)齒輪43b嚙合。
在驅(qū)動體22與齒圈43之間裝有第1單向超越離合器50。第1單向超越離合器50是爪式的單向超越離合器，只將驅(qū)動體22行進方向的回轉(zhuǎn)驅(qū)動力傳遞給齒圈43。
另外，在齒圈43的一端側(cè)的對向的2處形成缺43a，構(gòu)成第2單向超越離合器51的離合器爪53借助銷54擺動自如地支承在該缺口43a內(nèi)。該離合器爪53借助卷繞在銷54外圓上的扭轉(zhuǎn)螺旋彈簧55向起立方向(連結(jié)狀態(tài)側(cè))依附。第2單向超越離合器51在連結(jié)狀態(tài)時，只將行進方向的回轉(zhuǎn)驅(qū)動力由齒圈43傳遞給輪轂23。離合器爪53只在齒圈43向行進方向回轉(zhuǎn)時，與形成于輪轂殼23的內(nèi)周面上的棘齒23b嚙合。該第2單向超越離合器51，即使處于可能傳遞齒圈43向行進方向的回轉(zhuǎn)狀態(tài)下，也能利用后述的離合器構(gòu)件的移動，控制成離合器爪53與棘齒23b嚙合的連結(jié)狀態(tài)，以及由棘齒23b退出的斷開狀態(tài)。
在齒輪架41與輪轂殼23之間，配置有只將行進方向的回轉(zhuǎn)驅(qū)動力由齒輪架41傳遞給輪轂殼23的第3單向超越離合器52。
具有這樣的行星齒輪機構(gòu)24與單向超越離合器50～52的動力傳遞機構(gòu)25具有由驅(qū)動體22-離合器構(gòu)件45(后述)一齒輪架41-行星齒輪機構(gòu)24-齒圈43-第2單向超越離合器51-輪轂殼23構(gòu)成的增速路線，由驅(qū)動體22-第1單向超越離合器50-齒圈43-第2單向超越離合器51-輪轂殼23構(gòu)成的直結(jié)路線，由驅(qū)動體22-第1單向超越離合器50-齒圈43-行星齒輪機構(gòu)24-齒輪架41-第3單向超越離合器52-輪轂殼23構(gòu)成的減速路線。
變換機構(gòu)26是選擇3條動力傳遞路線中任一的機構(gòu)，具有離合器構(gòu)件45與離合器操作部46。
離合器構(gòu)件45是將驅(qū)動體22與齒輪架41變換成連結(jié)狀態(tài)與斷開狀態(tài)，同時將第2單向超越離合器51變換成連結(jié)狀態(tài)與斷開狀態(tài)。離合器構(gòu)件45軸向移動自如并且回轉(zhuǎn)自如地配置在輪轂軸21的外周。離合器構(gòu)件45如圖4所示，是筒狀構(gòu)件，在其一端一側(cè)的外周部形成細齒外齒45a，細齒外齒45a與驅(qū)動體22的細齒內(nèi)齒22a滑動自如地結(jié)合。在離合器構(gòu)件45的另一端側(cè)形成大直徑部45b，在其外周部形成細齒外齒45c。細齒外齒45c可與形成于齒輪架41的細齒內(nèi)齒41b結(jié)合。在大直徑部45b與一端側(cè)之間形成錐面45d。該錐面45d是為了將第2單向超越離合器51的離合器爪53由實線所示的連結(jié)狀態(tài)倒向雙點劃線所示的斷開狀態(tài)而設(shè)置的。離合器構(gòu)件45由左側(cè)移動到右端的減速位置時，離合器爪53沿著錐面45d滑移支大直徑部45b上，傾倒成斷開狀態(tài)。離合器構(gòu)件45借助螺旋彈簧60靠向齒輪架41側(cè)。
在離合器構(gòu)件45的內(nèi)周側(cè)，如圖3所示，形成收容空間62，在其內(nèi)周面上形成環(huán)形槽63。
離合器操作部46是使離合器構(gòu)件45沿著輪轂軸21的軸向移動的構(gòu)件。離合器操作部46如圖2所示，具有在導(dǎo)向孔21a內(nèi)沿著軸向移動的推桿48及由推桿48向離合器構(gòu)件45側(cè)推壓的變速鍵49。
推桿48是比由輪轂軸21的左端到長孔21b的右端的長度還要長的桿狀構(gòu)件。
變速鍵49如圖3所示是方桿狀構(gòu)件，受到推壓時在長孔21b內(nèi)沿著軸向移動。變速鍵49不能軸向移動并且回轉(zhuǎn)自如地收容在離合器構(gòu)件45的收容空間62內(nèi)。變速鍵49的兩端由輪轂軸21沿著徑向突出，可與離合器構(gòu)件45的階梯部45e頂壓接觸。在面向離合器構(gòu)件45的收容空間62的內(nèi)周面62a的變速鍵49的兩端面49a上，形成可與環(huán)形槽63對向的長槽49b。
在長槽49b與環(huán)形槽63上裝有能對兩者進行止動的連結(jié)環(huán)64。連結(jié)環(huán)64是為了將變速鍵49回轉(zhuǎn)自如并且不能軸向移動地連結(jié)在離合器構(gòu)件45上而設(shè)置的。連結(jié)環(huán)64是將具有彈性的線材彎曲成圓形而形成，兩端部離開少許。該連結(jié)環(huán)64在自由狀態(tài)時的外徑比環(huán)形槽63的內(nèi)徑小。因此，在安裝于環(huán)形槽63上的狀態(tài)下，連結(jié)環(huán)64能向徑向擴張。另外，長槽49b的輪轂軸方向的長度(寬)比連結(jié)環(huán)64的線徑大。這是為了在離合器45相對于變速鍵49相對回轉(zhuǎn)時，離合器構(gòu)件45能通暢地回轉(zhuǎn)。
雙臂杠桿27安裝在輪轂軸21的左端。雙臂杠桿27具備安裝在軸端的支持架70、和擺動自如地支持在支持架70上的連桿構(gòu)件71。變速操作纜繩73的外套73a固定在該支持架70上，內(nèi)纜繩73b固定在連桿構(gòu)件71上。連桿構(gòu)件71的前端與推桿48的基端頂壓接觸。在此，利用變速操作部9索引內(nèi)纜繩73，連桿構(gòu)件71擺動，推桿48受到推壓，通過變速鍵49推壓離合器構(gòu)件45，進行向減速側(cè)的變速操作。另外，放松內(nèi)纜繩時，離合器構(gòu)件45受到螺旋彈簧60推壓，進行向增速側(cè)的變速操作。
變速是通過變速操作纜繩73由雙臂杠桿27操作推桿48來進行。
在推桿48未被推入的圖2所示的狀態(tài)下，離合器構(gòu)件45是配置在左端的增速位置，來自驅(qū)動體22的動力通過增速路線進行增速，傳達給輪轂殼23。在該狀態(tài)下，第2單向超越離合器51處于連結(jié)狀態(tài)，因此，動力驅(qū)動體22通過離合器構(gòu)件45傳遞給齒輪架41，傳遞到齒輪架41的動力進而通過行星齒輪機構(gòu)24、齒輪圈43與第2單向超越離合器51傳遞給輪轂殼23。這時，輸入回轉(zhuǎn)是以太陽齒輪40、行星齒輪42與齒圈43的齒數(shù)所決定的變速比增速而輸出。再者，這時，由驅(qū)動體22通過第1單向超越離合器50也要向齒圈43傳遞回轉(zhuǎn)，但齒圈43的回轉(zhuǎn)比驅(qū)動體22快，因而回轉(zhuǎn)不能由第1單向超越離合器50傳遞。
變速操作部9的卷繞桿受到操作時，雙臂杠桿27的連桿構(gòu)件71擺動，推桿48被推入1級的量。其結(jié)果，變速鍵49由連桿構(gòu)件71通過推桿48推壓，克服螺旋彈簧60的彈力，由長孔21b導(dǎo)向移動到圖3的右方。隨此，離合器構(gòu)件45也受到推壓而移動到右方，將離合器構(gòu)件45配置在圖3中雙點劃線所示的直結(jié)位置，驅(qū)動體22的動力通過直結(jié)路線傳遞給輪轂殼23。當(dāng)離合器構(gòu)件45被配置在直結(jié)位置時，由離合器構(gòu)件45進行的齒輪架41與驅(qū)動體22的連結(jié)被解除。在這一狀態(tài)下，第2單向超越離合器51也是處于連結(jié)狀態(tài)，因而只能將行進方向的回轉(zhuǎn)齒輪架43傳遞給輪轂殼23。就是說，輸入給驅(qū)動體22的回轉(zhuǎn)，通過第1單向超越離合器50傳送給齒圈43，再通過第2單向超越離合器51傳遞給輪轂殼23，驅(qū)動體22的回轉(zhuǎn)通過齒圈43直接傳遞給輪轂殼23。再者，這時回轉(zhuǎn)由齒圈43通過行星齒輪機構(gòu)24傳遞給齒輪架41，齒輪架41進行減速回轉(zhuǎn)，但是輪轂殼23的回轉(zhuǎn)比齒輪架41快，因而回轉(zhuǎn)未由齒輪架41通過第3單向超越離合器52僅傳遞給輪轂殼23。
變速操作部9的卷繞桿由直結(jié)狀態(tài)受到操作，推桿48進一步被推入時，變速鍵49進一步移動到右方，離合器構(gòu)件45也與此相適應(yīng)地移動到圖3中點劃線所示的減速位置。其結(jié)果，第2單向超越離合器51的離合器爪53由錐面45d擺動成斷開狀態(tài)，齒圈43與輪轂殼23的連結(jié)被解除。因此，來自驅(qū)動體22的動力通過減速路線傳遞給輪轂殼23。就是說，輸入到驅(qū)動體22的動力通過第1單向超越離合器50傳遞給齒圈43。傳遞到齒圈43的回轉(zhuǎn)再通過行星齒輪機構(gòu)24、齒輪架41與第3單向超越離合器傳遞給輪轂殼23。在這種情況下，輸入回轉(zhuǎn)根據(jù)太陽齒齒40、行星齒輪42與齒圈43的齒數(shù)所決定的變速比被減速而輸出。
在減速狀態(tài)下，當(dāng)解除桿通過變速操作部9被操作時，雙臂杠桿27的連桿構(gòu)件71后退，變速鍵49受到由螺旋彈簧60所推壓的離合器構(gòu)件45的推壓，進而推桿48也受到推壓。然后，離合器構(gòu)件45配置在直結(jié)位置。于是，離合器構(gòu)件45離開第2單向超越離合器51的離合器爪53，由于扭轉(zhuǎn)螺旋彈簧55的扭轉(zhuǎn)力離合器爪53回復(fù)成連結(jié)狀態(tài)。其結(jié)果，驅(qū)動體22的動力通過前述的直結(jié)路線直接傳遞到輪轂殼23。
進一步操作解除桿時，雙臂杠桿27的連桿構(gòu)件71進一步后退，變速鍵49進一步受到由螺旋彈簧60所推壓的離合器構(gòu)件45的推壓，推桿48也進一步受推壓。然后離合器構(gòu)件45移動到增速位置，離合器構(gòu)件45的細齒外齒45c與齒輪架41的細齒內(nèi)齒41b嚙合，驅(qū)動體22與齒輪架41連結(jié)。在該連結(jié)時的嚙合不完全的情況下，離合器構(gòu)件45有時會從齒輪架41內(nèi)脫出，即使在這樣的情況下，由于變速鍵49由連結(jié)環(huán)64連結(jié)在離合器構(gòu)件45上，變速鍵49難以脫離離合器構(gòu)件45。
其他實施例(a)在前述實施例中，連結(jié)構(gòu)件是由具有彈性的有端環(huán)狀的連結(jié)環(huán)64所構(gòu)成，但連結(jié)構(gòu)件的形態(tài)并不僅限定于前述實施形態(tài)，只要具有將變速鍵49回轉(zhuǎn)自如并且不能軸向移動地連結(jié)在離合器構(gòu)件45上的結(jié)構(gòu)，什么樣的形態(tài)都可以。例如圖5所示那樣，也可將環(huán)狀的連結(jié)構(gòu)件74壓入離合器構(gòu)件45的內(nèi)周面的端部，將變速鍵49不能軸向移動地連結(jié)起來。在這種情況下，在離合器構(gòu)件45上沒有必要設(shè)置環(huán)形槽。另外，如圖6所示那樣，也可以離合器45的內(nèi)周面的端部形成槽，將0形圈與彈簧構(gòu)成的環(huán)狀連結(jié)構(gòu)件84裝于其內(nèi)。再者，也可由C型擋圈與E型擋圈等開口環(huán)構(gòu)成連結(jié)構(gòu)件。
(b)在前述實施例中，是將變速鍵收容在離合器構(gòu)件45的內(nèi)部，但是變速鍵只要是能與離合器構(gòu)件頂壓接觸的結(jié)構(gòu)，也可不收容在離合器構(gòu)件的內(nèi)部。
(c)在前述實施例中，以推桿48是由輪轂軸21的左端插入的內(nèi)裝變速輪轂為例進行了說明，但在推桿是由右端插入的內(nèi)裝變速輪轂上也能應(yīng)用本發(fā)明。
根據(jù)本發(fā)明，由于某種原因離合器構(gòu)件要向軸向的一方移動時，由于變速鍵是由連結(jié)構(gòu)件不能軸向移動地連結(jié)在離合器構(gòu)件上，變速鍵也與離合器構(gòu)件一起移動。因此，變速鍵難以由離合器構(gòu)件上脫出。而且沒有必要設(shè)置對變速鍵向離合器構(gòu)件側(cè)施力的構(gòu)件，因此能減弱施力構(gòu)件的施力，在克服施力構(gòu)件的施力而推壓變速桿的變速操作部的操作上所需要的力減小，能以輕快的力進行變速。
權(quán)利要求
1.一種自行車用內(nèi)裝變速輪轂，可安裝在自行車的車架上，是通過對變速操作部進行操作，將來自輸入體的動力變速成增速、直結(jié)與減速中任一而傳遞給輸出體的自行車用內(nèi)裝變速輪轂，其特征在于具備輪轂軸、驅(qū)動體、從動體、動力傳遞機構(gòu)、變換機構(gòu)；前述輪轂軸，在中心部形成由一端向中間部沿著軸向延伸的導(dǎo)向孔并且在前述導(dǎo)向孔的終端部形成徑向貫通軸向長的長孔，可固定在前述車架上；前述驅(qū)動體，回轉(zhuǎn)自如地支承于前述輪轂軸上，可與前述輸入體連結(jié)；前述從動體，在內(nèi)部具有收容空間，同時回轉(zhuǎn)自如地支承于前述輪轂軸上，是可與前述輸出體連結(jié)的筒狀構(gòu)件；前述動力傳遞機構(gòu)，配置于前述從動體的收容空間內(nèi)，具有增速路線、直結(jié)路線與減速路線3條動力傳遞路線，用于將來自前述驅(qū)動體的動力由任一前述動力傳遞路線傳遞給前述從動體；前述變換機構(gòu)，具有筒狀的離合器構(gòu)件、變速桿、變速鍵、施力構(gòu)件與連結(jié)構(gòu)件，用于通過前述離合器構(gòu)件的軸向移動，變換前述動力傳遞機構(gòu)中的前述動力傳遞路線；前述離合器構(gòu)件軸向移動自如并且回轉(zhuǎn)自如地設(shè)置于前述輪轂軸上，用于選擇前述3條動力傳遞路線中之一；前述變速桿軸向移動自如地設(shè)置在輪轂軸的導(dǎo)向孔內(nèi)，通過對前述變速操作部進行操作能定位于第1位置、第2位置與第3位置3個軸向位置上；前述變速鍵可與前述變速桿的前端頂壓接觸地軸向移動自如地安裝在前述長孔內(nèi)，用于使前述離合器構(gòu)件移動；前述施力構(gòu)件對前述離合器構(gòu)件向前述變速鍵側(cè)施力；前述連結(jié)構(gòu)件是用于將前述變速鍵回轉(zhuǎn)自如并且實際上不能軸向移動地連結(jié)在前述離合器構(gòu)件上。
2.按權(quán)利要求1所述的自行車用內(nèi)裝變速輪轂，其特征在于前述動力傳遞機構(gòu)具有行星齒輪機構(gòu)、第1單向超越離合器、第2單向超越離合器、第3單向超越離合器；前述行星齒輪機構(gòu)具有與前述輪轂軸同心地配置并且與前述輪轂軸整體地設(shè)置的太陽齒輪、配置于前述輪轂軸的外周側(cè)并且回轉(zhuǎn)自如地支承在前述輪轂軸上的架體、回轉(zhuǎn)自如地配置于前述架體上并且與前述太陽齒輪嚙合的行星齒輪以及同前述行星齒輪嚙合的齒圈；前述第1單向超越離合器用于連結(jié)驅(qū)動體與齒圈；前述第2單向超越離合器用于連結(jié)前述齒圈與從動體，并且利用前述離合器構(gòu)件控制成連結(jié)狀態(tài)與斷開狀態(tài)；前述第3單向超越離合器用于連結(jié)前述架體與從動體；前述離合器構(gòu)件分別移動到增速位置、直結(jié)位置與減速位置；前述增速位置在前述變速桿定位于前述第1位置時，將前述驅(qū)動體與架體連結(jié)并且使前述第2單向超越離合器成為連結(jié)狀態(tài)；前述直結(jié)位置在前述變速桿定位于前述第2位置時，將前述驅(qū)動體與架體的連結(jié)解除并且使前述第2單向超越離合器成為連結(jié)狀態(tài)；前述減速位置在前述變速桿定位于前述第3位置時，將前述驅(qū)動體與架體的連結(jié)解除并且使第2單向超越離合器成為斷開狀態(tài)。
3.按權(quán)利要求1或2所述的自行車用內(nèi)裝變速輪轂，其特征在于前述離合器構(gòu)件在內(nèi)周側(cè)具有能將變速鍵軸向移動自如并且回轉(zhuǎn)自如地收容的收容空間，前述連結(jié)構(gòu)件將收容在前述收容空間內(nèi)的前述變速鍵回轉(zhuǎn)自如并且不能軸向移動地連結(jié)在前述離合器構(gòu)件上。
4.按權(quán)利要求3所述的自行車用內(nèi)裝變速輪轂，其特征在于前述變速鍵具有兩端可由前述長孔突出的長度，是兩端面與前述離合器構(gòu)件的前述收容空間的內(nèi)周面相對向的棒狀構(gòu)件；前述連結(jié)構(gòu)件配置在前述離合器構(gòu)件與變速鍵之間可對兩者進行止動的環(huán)構(gòu)件。
5.按權(quán)利要求4所述的自行車用內(nèi)裝變速輪轂，其特征在于在前述收容空間的內(nèi)周面上形成環(huán)形槽，在前述變速鍵的與前述內(nèi)周面相對向的兩端面上，形成可與前述環(huán)形槽相對向的長槽；前述連結(jié)構(gòu)件是能止動于前述環(huán)形槽與長槽內(nèi)的有端環(huán)形的彈簧構(gòu)件。
6.按權(quán)利要求5所述的自行車用內(nèi)裝變速輪轂，其特征在于前述環(huán)形槽的內(nèi)徑比前述連結(jié)構(gòu)件處于自由狀態(tài)時的外徑大。
7.按權(quán)利要求5或6所述的自行車用內(nèi)裝變速輪轂，其特征在于前述長槽的前述軸向長度比前述連結(jié)構(gòu)件的厚度大。
全文摘要
自行車用內(nèi)裝變速輪轂,內(nèi)裝變速輪轂具備輪轂軸、驅(qū)動體、從動體、動力傳遞機構(gòu)與變換機構(gòu)。動力傳遞機構(gòu)配置在從動體內(nèi),具有增速路線、直結(jié)路線與減速路線。變換機構(gòu)具有設(shè)置于輪轂軸上的離合器構(gòu)件、設(shè)置于輪轂軸內(nèi)的推桿、可與推桿的前端頂壓接觸且軸向移動自如地安裝在長孔內(nèi)的變速鍵、對離合器構(gòu)件向變速鍵側(cè)施力的螺旋彈簧、將變速鍵回轉(zhuǎn)自如并且不能軸向移動地連結(jié)在離合器構(gòu)件內(nèi)的連結(jié)環(huán)。
文檔編號B62M11/16GK1244480SQ9911760
公開日2000年2月16日 申請日期1999年8月6日 優(yōu)先權(quán)日1998年8月7日
發(fā)明者正下昭彥 申請人:株式會社島野