專利名稱：多速內變速器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種自行車后軸多速內變速裝置。屬自行車部件。
現有的自行車變速器，有內、外兩類。目前使用較多的是外變速器。在前(中軸)、后(后軸)安置多片齒數不等的鏈輪，通過撥動鏈條達到不同組合，實現變速。外變速器有3～28種速比，其缺點是鏈條位置不一定，撥鏈器調整較麻煩，導向輪易磨損，換擋易頂鏈和脫鏈，且對車架后叉有加寬開檔的要求，故不適用于在普通自行車上安裝使用。內變速器是應用行星傳動變速原理，將全部構件隱藏于后軸皮內的變速裝置。內變速器雖無外變速器的上述缺點，但目前限于只有2～3種速比，遠不能滿足人們對變速多檔次的追求。且換擋方式是通過安置在軸棍中心孔內的小桿拉(或推)動+字鍵來實現。內部機件過小，容易損壞，不經久，不耐用。因此，逐漸失去市場。
本發明的目的是向廣大自行車用戶提供一種多檔次的、改變了換檔方式以提高內部機件強度的內變速裝置。它既可做成手動控制換檔，又可做成手動和腳踏控制換檔。二者各具特色，完全避免了現有外變速器和內變速器的一般容易出現的缺陷。
實現本發明的機構包括由行星輪系組成的變速機構和由手扳控制器、換檔控制器等組成的控制機構。變速機構是由N組系列行星輪組成，每組行星輪，3或4個，其內齒輪和行星架是共用的。中心輪則由控制器單個制動，以實現多組行星輪系中只準許一組起作用。當中心輪固定時，由行星架傳到內齒輪是增速，反之是減速，且轉向相同。控制機構則分左、右。左控制機構由手撥控制器通過拉線，使左控制輪轉動一定角度以控制圓柱鍵聯通一組鍵床(即固定一個中心輪)。右控制機構有手動控制和用腳倒蹬控制兩種。手動控制也是通過拉線使右控制輪轉動一定角度，再通過導槽使外花鍵套移位，使來自小鏈輪、驅動體的轉動，分別傳遞到行星架(行星架→行星輪軸→行星輪→內齒輪架→圓柱銷→弓形千斤→右端蓋→軸皮筒，實現快速)，或內齒輪架(內齒輪架→圓柱銷→弓形千斤→右端蓋→軸皮筒，實現中速)，或擺平弓形千斤時的內齒輪架(內齒輪架→內齒輪→行星輪→行星輪軸→行星架→半圓千斤→左端蓋→軸皮筒，實現慢速)。用腳倒蹬控制則是直接通過傳動體倒轉時，使外花鍵套移位，接通行星架或內齒輪架或擺平弓形千斤時的內齒輪架。
用手扳動左控制器選定一組行星輪系(即通過左控制輪控制一組圓柱鍵、鍵床，以固定一個中心輪)，再扳動右控制器或用腳倒蹬，移動外花鍵套，使之分別與行星架或內齒輪架或擺平弓形千斤時的內齒輪架接合，則可實現該組行星輪系的快、中、慢三種速比，轉動左控制輪一定角度，另一組中心輪的鍵床與圓柱鍵接合，則又可以獲得新的快、中、慢三種速比。N組行星輪，則可獲得3×N種速比。由于中速均是直接驅動軸皮筒得到，因此中速是相同的，這樣由N組行星輪系組成的變速器，實際上有2×N+1種不同速比。(多級外變速某些檔次速比出現相同或相近的情形也存在)。當只用一組行星輪系時，可以大大簡化結構，即取消左控制系統，把中心輪直接固定在后軸棍上即可。下面將參照本發明的實施例及其附圖，作進一步的詳述
附
圖1左右均為手動控制的九速內變速器結構圖。
附圖編號說明1后軸棍、2左扭簧、3開口平檔、4左控制輪、5鍵床Ⅰ、6圓柱鍵、7鍵床Ⅱ、8左端蓋、9半圓千斤、10彈簧卡、11行星架、12行星輪Ⅲ、13中心輪Ⅲ、14行星輪Ⅱ、15中心輪Ⅱ、16行星輪Ⅰ、17中心輪Ⅰ、18襯套、19行星架端蓋、20內齒輪、21內齒輪架、22圓柱銷、23弓形千斤、24外花鍵套、25軸皮筒、26彈簧座、27彈簧、28圓柱銷、29聯接套、30右端蓋、31鋼球、32驅動體、33防塵罩、34小鏈輪、35墊圈、36彈簧卡、37移位槽套、38防塵罩、39右控制輪、40絲檔、41右扭簧、42帶榫墊圈、43墊圈、44螺母、45止緊螺釘、46控制槽輪、47傳動體、48彈簧、49墊圈、50彈簧卡、51滾柱、52離合體。
參見圖1在軸皮筒25內裝有左、右兩個端蓋8、30均與軸皮筒25固接。兩端蓋內均有棘齒，分別與行星架11上的半圓千斤9和內齒輪架21上的弓形千斤23嚙合。行星架11中間裝設有3組行星輪Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ、12、14、16，每組4個。行星輪的齒數雖然有所不同，但都能裝在同一行星架的4根偏心柱上，并與內齒輪20嚙合。行星架11的左端空套在左控制輪4上，右端與行星架端蓋19固接，端蓋內齒可與外花鍵套24上的直齒嚙合。在行星輪圍繞的中間，后軸棍1上裝設有3組套裝在一起的中心輪Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ、13、15、17，在中心輪Ⅱ、Ⅲ的端頭分別有鍵床5、7，還有一個鍵床與中心輪Ⅰ做成整體件。行星輪外圍有一共用的內齒輪20及與之相連的內齒輪架21，內齒輪架21與內齒輪20榫接。二者也可做成整體，其上裝設有弓形千斤23，內齒輪架21的內齒可與外花鍵套24的直齒嚙合。弓形千斤23可被外花鍵套24的直齒嚙合。弓形千斤23可被外花鍵套24頂起擺平而與右端蓋30的內棘齒脫離。當外花鍵套24與內齒輪架的弓形千斤脫離時，弓形千斤是始終與右端蓋30的內棘齒嚙合的，因此外花鍵套可以分別帶動行星架11，內齒輪架21和擺平弓形千斤時的內齒輪架21，從而獲得快、中、慢三種速比。3組行星輪傳動系統，均可獲得不同的快、中、慢三組速比，3×3＝9，9級速比，其中有三級(中速)重復，實際上可以獲得七級不同的速比。行星輪系是常用的變速機構，關鍵在于如何選擇和控制。本發明的最大特點，就是設計了上面所述的多組行星輪變速系統和三種獨特的控制機構，即左右手控換擋和左手控，右腳控倒蹬換擋，供選擇使用。
手板控制變換中心輪的機構即用手控制的左控制機構，包括手板控制器(圖中未畫出)、開口平擋3、扭簧2、左控制輪4、圓柱鍵6和鍵床5、7，在每一鍵床的外圓周上，設有對稱的半圓槽，左控制輪內圓周的特定位置上有凹槽。凹槽深度和開口平檔的壁厚一樣，為圓柱鍵的半徑值。當用手扳控制器拉動左控制輪轉動一定的角度時，圓柱鍵6落入中心輪的鍵床，并被左控制輪的內圓面蓋住。圓柱鍵起作用，中心輪Ⅲ13被固定。此時行星輪Ⅲ12起變速作用。手柄再轉動一個位置則左控制輪轉動一個角度，使另一圓柱鍵落入相應鍵床，原有的圓柱鍵進入左控制輪的凹槽內，從而變更一組行星輪系實現變速。扭簧2是起使左控制輪復位的作用。開口平擋實際是一個相對開口的套子與平擋做成的一個整體件，它與后軸棍固接以承受扭矩。手控制的右控制機構包括帶榫墊圈42，右扭簧41、絲檔40、右控制輪39、止緊螺釘45、移位槽套37、連接套29、外花鍵套24、圓柱銷28、驅動體32、彈簧座26、彈簧27。彈簧27的作用是保持內部結構的可靠性;驅動體的作用是輸入動力，通過花鍵槽帶動外花鍵24旋轉。右手控制機構是通過右控制輪轉動一定角度使外花鍵套滑移變換位置而實現快、中、慢三檔。它主要是通過右控制輪的轉動，經止緊螺釘帶動位移槽套移動。移位槽套上有螺旋上升的梯級槽，槽中的圓柱銷帶動連接套產生位移，聯接套上有環槽，不妨礙外花鍵套的旋轉運動。聯接套設有圓柱銷，保持其沿后軸棍上的鍵槽作直線位移，外花鍵套24隨之產生位移，并能分別和行星架或內齒輪架或擺平弓形千斤的內齒輪架嚙合而產生速度的變換。驅動體32通過內花鍵帶動外花鍵套24，沿連接套的環形槽旋轉而帶動軸皮筒旋轉，使車輪前進。這套機構的特點是右控制輪的轉動通過移位槽套和圓柱銷使聯接套和外花鍵套移位，在連接套上設置環槽，既不會妨礙外花鍵套旋轉又可帶動外花鍵套作直線位移。
腳控倒蹬換檔機構其原理與我的申請號為92217451.2的專利相同，但作了改進，參見圖2。
包括控制槽輪46、傳動體、47、外花鍵套24、圓柱銷28、彈簧48、墊圈49、彈簧卡50、滾柱51、離合體52。彈簧卡50的作用是克服潤滑脂對滾柱的粘著力，使滾柱與后軸棍接觸良好，(后軸棍上開溝的作用是增加摩擦阻力)倒蹬時能很快讓離合體制動，從而使外花鍵套作直線位移，外花鍵套24與傳動體47之間用花鍵連接，與行星架端蓋19和內齒輪架21用直齒聯接而不是傳動十字輪和行星軸。這種結構形狀簡單，加工容易、且不易損壞。文中未提到的附圖標號10為彈簧卡、18為襯套、22為圓柱銷，其余為通用的自行車內變速器零件。
由上可知，本發明對變速比的調節和換檔控制方式進行了精心設計，使其結構緊湊、體積小、重量輕、保持必要的機械強度，變速控制方便靈活，適合各型自行車安裝使用，可以形成系列產品，實現3速、5速、7速和9速的內變速。而且有全手控和手、腳控相結合的變速機構，滿足了不同愛好者的需求，也改變了現有內變速器在后軸中心鉆孔用小鏈條拉動的換檔方法，使其變速檔次多，堅固耐用，定位可靠。
權利要求
1.一種多速內變速器，包括變速機構和控制機構，其特征在于(1)變速機構是同一內齒輪20內，裝設有N組行星輪，即行星輪Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ……、16、14、12……，和N個中心輪，即中心輪Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ…17、15、13…，每組行星輪的個數相同，為3或4個，幾個齒數遞增的行星輪安裝在行星架的同一根偏心柱上，其偏心度要保證行星輪與中心輪和內齒輪良好嚙合，N個中心輪套在一起裝在后軸輥上，并分別與各自的鍵床固接，行星架11上裝有半圓千斤9，內齒輪架21上裝有弓形千斤23，并分別與左、右端蓋8、30的內棘齒嚙合。(2)控制機構分左、右兩邊控制，左邊控制的是N個中心輪，每次固定其中的一個，右邊控制的是分別與行星輪架、內齒輪架及擺平弓形千斤的內齒輪架嚙合的外花鍵套24。(3)控制機構，左邊為手動控制的左控制機構，右邊的控制機構分手動控制的右控制機構和腳控倒蹬換檔機構，因此可以組成左、右全手動控制和左手控、右腳控制兩種控制形式。(4)左控制機構包括手扳控制器，左控制輪4、開口平檔3、左扭簧2、圓柱鍵6及固定于中心輪的鍵床5、7等。(5)手控的右控制機構包括手扳控制器、右控制輪39、右扭簧43、絲擋40、止緊螺釘45、移位槽套37、聯接套29、外花鍵套24、圓柱銷28及驅動體32，彈簧座26，彈簧27。(6)倒蹬換檔右控制機構包括外花鍵套24、圓柱銷28、控制槽輪46、傳動體47、彈簧48、墊圈49、彈簧卡50、滾柱51、離合體52。
2.根據權利要求1所述的多速內變速器，其特征是開口平檔與后軸棍固接，并開有相對的槽口，其槽口的厚度是圓柱鍵的半徑值。
3.根據權利要求1所述的多速內變速器，其特征是鍵床和中心輪連成整體，其鍵床外圓周面上開有對稱的半圓槽，其半圓槽的深度等于圓柱鍵的半徑值。
4.根據權利要求1所述的多速內變速器，其特征是移位槽套37上開有螺旋上升的梯級槽，并通過上緊螺釘與右控制輪固接，隨右控制輪轉動時，設置其間的圓柱銷帶動聯接套29，外花鍵套24變換位置，實現與行星架或內齒輪架或擺平弓形千斤的內齒輪架的接合，與聯接套相配合的三根圓柱銷，一根隨移位槽套移動，一根只能沿后軸上的鍵槽作直線位移，還有一根與外花鍵套固接，可沿聯接套上的環形槽旋轉，又可帶動外花鍵套直線位移。
5.根據權利要求1或4所述的多速內變速器，其特征為花鍵外套24與行星架端蓋、內齒輪架的聯接是直齒嚙合，與驅動體聯接是花鍵。
6.根據權利要求1所述的多速內變速器，其特征是離合體52內、滾柱51的外圍，裝設有保持滾柱與后軸棍良好接觸的彈簧卡50。并在后軸棍上開出淺溝。
7.根據權利要求1所述的多速內變速器，其特征在于手動控制是通過拉線轉動控制輪，控制輪的復位靠固定于后軸棍上的扭簧實現。
全文摘要
一種自行車多速內變速器，包括變速機構和控制機構。其特點是變速機構采用N組行星輪系變速，可得N×3級速比，控制機構是左邊控制中心輪，右邊控制花鍵外套位移與行星輪架或內齒輪架或擺平弓形千斤的內齒輪架嚙合而變速，控制形式有兩種，一是左、右均為手控，一是左為手控、右腳控。
文檔編號B62M11/14GK1091374SQ93110479
公開日1994年8月31日 申請日期1993年2月24日 優先權日1993年2月24日
發明者陳瑞祥 申請人:陳瑞祥