用于自行车的行星齿轮机构

申请号 CN201180006577.8 申请日 2011-01-19 公开(公告)号 CN102741117A 公开(公告)日 2012-10-17
申请人 盖茨公司; 发明人 A·塞科; D·施奈德;
摘要 用于 自行车 的行星 齿轮 机构,更具体地,这样的行星齿轮机构,其包括同轴 串联 地连接到第二行星机构的第一行星机构,该第二行星机构同轴串联地连接到第三行星机构,第二行星机构的输出是对第一行星机构输出的速度的步进提升,而第三行星机构输出是对第二行星机构输出的速度的步进提升。
权利要求

1.一种行星齿轮机构,包括:
输入元件(22);
第一托架(100),其具有第一托架第一小齿轮(P1)和第一托架第二小齿轮(P2),它们各自轴颈安装到第一托架上,第一托架可旋转地固定到输入元件(22)上,第一托架第二小齿轮(P2)通过恒星齿轮(S1)与第一闸(闸1)接合;
第二托架(200),其具有第二托架第一小齿轮(P4)和第二托架第二小齿轮(P5),每个小齿轮(P4)和(P5)轴颈安装到第二托架上,第二托架与第二闸(闸2)接合;
第一环形齿轮(R1),其与第一托架第一小齿轮(P1)啮合接合,第二环形齿轮(R2),其与第二托架第一小齿轮(P4)啮合接合,第一环形齿轮和第二环形齿轮由环形齿轮元件(400)构成;
第三托架(300),其具有第三托架第一小齿轮(P6)和第三托架第二小齿轮(P7),每个小齿轮(P6)和(P7)轴颈安装到第三托架上;
第三环形齿轮(R3),其与第二托架第二小齿轮(P5)啮合接合,第三环形齿轮固定地连接到第三托架(300)上;
第四环形齿轮(R4),其与第三闸(闸3)接合,并与第三托架第一小齿轮(P6)啮合接合;
第一单向离合器(CL1),其接合在第一托架(100)和环形齿轮元件(400)之间;
第二单向离合器(CL2),其接合在第二托架(200)和环形齿轮元件(400)之间;
第三单向离合器(CL3),其接合在第三托架(300)和第四环形齿轮(R4)之间;和输出元件(44),其与第三托架第二小齿轮(P7)啮合接合。
2.根据权利要求1所述的行星齿轮机构,还包括:
第一托架第三小齿轮(P3);和
与第一托架第三行星齿轮(P3)啮合接合的恒星齿轮(S2);和
第四闸(闸4),其与该恒星齿轮(S2)接合。
3.根据权利要求1所述的行星齿轮机构,其中所述行星齿轮机构集成到自行车框架内。
4.根据权利要求1所述的行星齿轮机构,其中所述第一托架同轴串联连接到第二托架上,该第二托架同轴串联连接到第三托架。
5.根据权利要求1所述的行星齿轮机构,其中所述第一闸包括用于可释放地接合在所述恒星齿轮(S1)上的齿的枢转切换元件。
6.根据权利要求1所述的行星齿轮机构,其中所述第二闸包括用于可释放地接合在所述第二托架上的齿的枢转切换元件。
7.根据权利要求1所述的行星齿轮机构,其中所述第三闸包括用于可释放地接合在所述环形齿轮(R4)上的齿的枢转切换元件。
8.根据权利要求1所述的行星齿轮机构,其中所述第四闸包括用于可释放地接合在所述恒星齿轮(S2)上的齿的枢转切换元件。
9.一种行星齿轮机构,包括:
连接到第一行星机构上的输入元件;
同轴串联连接到第二行星机构上的第一行星机构,该第二行星机构同轴串联连接到第三行星机构;
该第二行星机构输出是对第一行星机构输出的速度的步进提升,而第三行星机构输出是对第二行星机构输出的速度的步进提升;和
该第三行星机构连接到输出元件上。
10.一种自行车,包括:
框架(30);
行星齿轮变速器,其包括输入元件(22)、第一行星机构、第二行星机构和第三行星机构以及输出元件(44);
第一行星机构、第二行星机构和第三行星机构每个串联连接;和驱动地接合在输出元件(44)和轮子(34)之间的柔性驱动元件(50)。
11.根据权利要求10所述的自行车,其中:
所述输入元件连接到第一行星机构上;
所述第二行星机构旋转输出是对第一行星机构旋转输出的速度的步进提升,第三行星机构旋转输出是对第二行星机构旋转输出的速度的步进提升;和
第三行星机构连接到所述输出元件上。
12.根据权利要求1所述的行星齿轮机构,其中所述第一闸和第二闸协作地接合,以防止第一闸与齿(210)和第二闸与齿(211)同时接合。
13.根据权利要求1所述的行星齿轮机构,其中所述第一闸协作地接合在旋转切换凸轮环上的可运动的轮廓表面。
14.根据权利要求13所述的行星齿轮机构,还包括设置在第一闸和切换凸轮环之间的弹性元件。
15.一种变速器,包括:
输入元件;
第一行星机构;
第二行星机构;
第三行星机构;
第一行星机构串联地耦接到第二行星机构,该第二行星机构串联地耦接到第三行星机构;
包括第一可旋转的圆周表面的切换机构,具有由与可旋转的圆周表面的接合确定的切换位置的第一切换爪,第一切换爪可释放地接合第一行星机构恒星齿轮;
该第一切换爪协作地接合第二切换爪,该第二切换爪具有由与第二可旋转的圆周表面的接合而确定的切换位置,该第二切换爪可释放地与第二行星机构恒星齿轮接合;
第一切换爪和第二切换爪不能与第一行星机构恒星齿轮和第二行星机构恒星齿轮同时接合;
接合在第一托架和环形齿轮元件之间的第一单向离合器;
接合在第二托架和环形齿轮元件之间的第二单向离合器;
接合在第三托架和第四环形齿轮之间的第三单向离合器;和
与第三托架第二小齿轮啮合接合的输出元件,该输出元件包括链轮,该链轮具有多个孔,每个孔可由带齿接合。
16.根据权利要求15所述的变速器,其中所述第一可旋转圆周表面设置在第一行星机构的径向外面。
17.根据权利要求15所述的变速器,其中所述第一可旋转圆周表面和第二可旋转圆周表面每个径向向内地设置在切换凸轮环上。
18.根据权利要求15所述的变速器,其中弹性元件可操作地设置在第一切换爪和第一可旋转的圆周表面之间。
19.根据权利要求15所述的变速器,其中:
所述输入元件连接到第一行星机构上;
第二行星机构旋转输出是对第一行星机构旋转输出的速度的步进提升,第三行星机构旋转输出是对第二行星机构旋转输出的速度的步进提升;和
第三行星机构连接到输出元件上。
20.一种自行车,包括:
具有底支架的框架;
行星齿轮变速器,其包括输入元件、第一行星机构、第二行星机构、第三行星机构和输出元件,所述第一行星机构、第二行星机构和第三行星机构每个串联连接;
该行星齿轮变速器设置在底支架中;和
驱动地接合在输出元件和后轮之间的柔性驱动元件。
21.根据权利要求20所述的自行车,其中所述行星齿轮变速器包括十二个输出传动比
22.根据权利要求20所述的自行车,其中所述柔性驱动元件包括带。
23.根据权利要求20所述的自行车,其中所述输入元件包括曲柄
24.根据权利要求22所述的自行车,其中所述输出元件包括链轮,该链轮具有多个孔,每个孔可由带齿接合。

说明书全文

用于自行车的行星齿轮机构

[0001] 相关申请的交叉参考
[0002] 本申请是2010年1月20日提交的美国非临时专利申请第12/657461号的部分继续申请并要求该申请的优先权。

技术领域

[0003] 本发明涉及用于自行车的行星齿轮机构,更具体地,涉及这样的行星齿轮机构,其包括同轴串联地连接到第二行星机构的第一行星机构,该第二行星机构同轴串联地连接到第三行星机构,第二行星机构的输出是对第一行星机构输出的速度的步进提升,而第三行星机构输出是对第二行星机构输出的速度的步进提升。

背景技术

[0004] 已知的是,自行车可以具有位于后毂中的内部齿轮传动变速器。例如,Shimano TMCompany提供了Shimano Nexus 八速变速器。该变速器包括内部齿轮传动行星变速器,其位于自行车后轮毂中。德国的Rohloff GmbH提供了十四速行星齿轮变速器,其也用于自行车后轮毂中。
[0005] 现有技术的变速器具有的共同缺点包括沉重的重量和每个都位于自行车后轮毂中。
[0006] 现有技术的另一个代表是Mohtasham的美国专利第6468178(2002)号,其公开了后轮毂和用于自行车上的无链条传动系统齿轮组件,该自行车具有固定到其框架上的轴支架,轴向延伸通过轴支架的心轴和用于在施加踏板时旋转心轴的左右踏板曲柄臂。安装到心轴上的第一驱动齿轮驱动地接合托架齿轮,根据由离合组件的选择性操作而确定的不同传动比,所述托架齿轮操作行星齿轮箱外壳、多个行星齿轮和恒星齿轮装置。行星齿轮组每个包括不同尺寸的整数组行星齿轮,其与相应的恒星齿轮环啮合。离合组件的操作用于选择性地使棘爪止件接合具有相应的恒星齿轮环,由此根据选择的传动比接合相应的恒星齿轮环与行星齿轮组的一个行星齿轮。行星齿轮组驱动环形齿轮环和相关的环形针轴承,其在向前顺时针旋转中接合毂体,以旋转自行车后轮。环形齿轮在逆时针旋转中的反向旋转导致传动系统齿轮组件相对于毂体的惯性滑行
[0007] 所需要的是行星齿轮机构,其包括同轴串联地连接到第二行星机构的第一行星机构,该第二行星机构同轴串联地连接到第三行星机构,第二行星机构的输出是对第一行星机构输出的速度的步进提升,而第三行星机构输出是对第二行星机构输出的速度的步进提升。本发明满足了该需求。

发明内容

[0008] 本发明的第一方面提供一种行星齿轮机构,其包括同轴串联地连接到第二行星机构的第一行星机构,该第二行星机构同轴串联地连接到第三行星机构,第二行星机构的输出是对第一行星机构输出的速度的步进提升,而第三行星机构输出是对第二行星机构输出的速度的步进提升。
[0009] 本发明的其他方面将从本发明下面的说明和附图中指出并变得显而易见。
[0010] 本发明包括行星齿轮机构,其包括输入元件(22);第一托架(100),其具有第一托架第一小齿轮(P1)和第一托架第二小齿轮(P2),每个小齿轮轴颈安装到第一托架上,第一托架可旋转地固定到输入元件(22)上,第一托架第二小齿轮(P2)与恒星齿轮(S1)啮合接合,该恒星齿轮(S1)与第一闸(闸1)接合;第二托架(200),其具有第二托架第一小齿轮(P4)和第二托架第二小齿轮(P5),每个小齿轮(P4)和(P5)轴颈安装到第二托架上,第二托架与第二闸(闸2)接合;第一环形齿轮(R1),其与第一托架第一小齿轮(P1)啮合接合,第二环形齿轮(R2),其与第二托架第一小齿轮(P4)啮合接合,第一环形齿轮和第二环形齿轮包括环形齿轮元件(400);第三托架(300),其具有第三托架第一小齿轮(P6)和第三托架第二小齿轮(P7),每个小齿轮(P6)和(P7)轴颈安装到第三托架上;第三环形齿轮(R3),其与第二托架第二小齿轮(P5)啮合接合,第三环形齿轮固定地连接到第三托架(300)上;第四环形齿轮(R4),其与第三闸(闸3)接合,并与第三托架第一小齿轮(P6)啮合接合;第一单向离合器(CL1),其接合在第一托架(100)和环形齿轮元件(400)之间;第二单向离合器(CL2),其接合在第二托架(200)和环形齿轮元件(400)之间;第三单向离合器(CL3),其接合在第三托架(300)和第四环形齿轮(R4)之间;和输出元件(44),其与第三托架第二小齿轮(P7)啮合接合。

附图说明

[0011] 附图,其结合在本说明中并形成本说明的一部分,示出了本发明的优选实施方式,并与文字描述一起用于说明本发明的原理。
[0012] 图1是变速器的横截面示意图。
[0013] 图2是传动比的表。
[0014] 图3用于每个齿轮的闸和离合器位置的表。
[0015] 图4是自行车的部分侧视图。
[0016] 图4A是带的侧视图。
[0017] 图5是变速器的横截面图。
[0018] 图6是闸的透视图。
[0019] 图7是图5中7-7处的横截面图。
[0020] 图8是图5中8-8处的横截面图。
[0021] 图9是图5中9-9处的横截面图。
[0022] 图10是图5中10-10处的横截面图。
[0023] 图11是图5中11-11处的横截面图。
[0024] 图12是图5中12-12处的横截面图。
[0025] 图13是图5中13-13处的横截面图。
[0026] 图14是变速器的分解视图。
[0027] 图15是图14的细节图。
[0028] 图16是图14的细节图。
[0029] 图17是图14的细节图。
[0030] 图18是图14的细节图。
[0031] 图19是图14的细节图。
[0032] 图20是图14的细节图。
[0033] 图21是切换凸轮环600的端视图。
[0034] 图22是切换凸轮环600的侧视图。
[0035] 图23是切换凸轮环600的端视图。
[0036] 图24是切换凸轮环600的透视图。
[0037] 图25是切换凸轮环的端视图。
[0038] 图26是切换凸轮环的侧视图。
[0039] 图27是切换凸轮环的端视图。
[0040] 图28是切换凸轮环的透视图。
[0041] 图29是切换爪的透视图。
[0042] 图30是切换爪的俯视图。
[0043] 图31是切换爪的侧视图。
[0044] 图32是切换爪的透视图。
[0045] 图33是切换爪的透视图。
[0046] 图34是切换爪的透视图。
[0047] 图35是切换爪的透视图。
[0048] 图36是切换爪的透视图。
[0049] 图37是图18的细节图。
[0050] 图38是图19的细节图。
[0051] 图39是图19的细节图。
[0052] 图40是图6的细节图。
[0053] 图41是图6的细节图。
[0054] 图42是图6的细节图。

具体实施方式

[0055] 图1是变速器的横截面示意图。本发明通常包括行星齿轮机构,该行星齿轮机构具有连接到第一行星机构的输入元件,第一行星机构串联地同轴连接到第二行星机构,该第二行星机构串联地同轴连接到第三行星机构,第二行星机构的输出是对第一行星机构输出的速度的步进提升,而第三行星机构输出是对第二行星机构输出的速度的步进提升,并且第三行星机构连接到输出元件。
[0056] 所述的变速器优选位于自行车底支架中,参见图4。曲柄臂(参见图4)附接到输入元件22的每个端部上。托架100刚性地连接到元件22上,由此随着元件22旋转。托架100还包括托架销或托架轴101。
[0057] 三个行星小齿轮轴颈安装(journal)到销101上,即P1、P2、P3。每个小齿轮P1、P2、P3以相同速度绕着销101一起旋转。小齿轮P1、P2、P3优选由单个齿轮构件构成,其具有三个不同的直径,因此描述为齿轮P1、P2、P3。
[0058] 环形齿轮元件400包括第一环形齿轮R1和第二环形齿轮R2。R1与小齿轮P1啮合连接。恒星齿轮S1和S2分别与小齿轮P2和P3啮合接合。恒星齿轮S1和S2是具有闸1和闸4的反作用齿轮(reaction gear)。闸1和闸4连接到自行车框架(参见图4)上。小齿轮P1的旋转速度根据闸1或闸4是否接合或不接合,参见图3。
[0059] 第二行星机构具有两个小齿轮P4和P5,它们固定地连接到托架轴201上,因此齿轮P4和P5与轴201一起旋转。环形齿轮R2与小齿轮P4啮合接合。托架轴201轴颈安装到托架200上。托架200是具有并接合闸2的反作用元件。
[0060] 第三环形齿轮R3固定地附接到第三行星机构的输入元件上,该第三行星机构为托架300。第三行星机构小齿轮P6与第四环形齿轮R4啮合接合。环形齿轮R4与闸3和单向离合器CL3接合。单向离合器CL3与托架300和环形齿轮R3接合。
[0061] 小齿轮P6和P7各自轴颈安装到托架销301上,因此一起旋转。小齿轮P6和P7优选由单齿轮构件构成,其具有两个不同的直径,因此定义为齿轮P6和P7。小齿轮P7与输出恒星齿轮S3啮合接合。输出恒星齿轮S3固定地附接到输出链轮44。
[0062] 所有行星托架机构根据它们相应的输出元件的增速而编号,也即,当每个行星机构在所有单向离合器脱开的情况下而操作时(参见图3的档位12),第三行星机构引起链轮44旋转,链轮进而比第二行星机构的相对旋转更快地旋转,第二行星机构比第一行星机构的相对旋转更快地旋转。而且,每个行星托架机构与其他的同轴,且每个行星托架机构串联连接。
[0063] 每个行星机构还包括单向离合器,即CL1、CL2、CL3。当接合时,每个单向离合器以1:1的传动比定每个相应的行星托架机构。
[0064] 低摩擦套筒50设置在输入元件22和恒星齿轮S1之间。低摩擦套筒51设置在恒星齿轮S1和恒星齿轮S2之间。低摩擦套筒52设置在恒星齿轮S3和输入元件22之间。
[0065] 为了便于参考,下面的组件还可以总体地称为第一行星机构、第二行星机构和第三行星机构。
[0066] 第一行星机构:托架100;小齿轮P1、P2、P3;轴101;单向离合器CL1;环形齿轮R1[0067] 第二行星机构:托架200;小齿轮P4、P5;轴201;单向离合器CL2;环形齿轮R2;环形齿轮R3
[0068] 第三行星机构:托架300;小齿轮P6、P7;轴301;单向离合器CL3;环形齿轮R4[0069] 图2是传动比的表。行星机构(托架)100具有1、1.33和1.76的传动比。行星机构200具有1和1.15的传动比。行星机构300具有1和2.30的传动比。组合的总传动比在i列中示出。
[0070] 本发明的变速器导致每个传动比之间非常线性的步进,平均为大约15%。当骑行者通过档位加速减速时,这使得对于每次切换的动力要求是可预期的。
[0071] 由于本发明的变速器相比于输入元件22的速度增加了输出元件前链轮44的速度,因此前链轮44和安装在后轮34上的后链轮36之间的比率相应地得以调节。因此例如,前链轮44具有32个齿,后链轮具有42个齿。在前链轮和后链轮上的齿数可以根据用户需要而调节。
[0072] 图3是对于每个档位的闸和离合器位置的表。例如,第一档,最慢的档,所有行星机构100、200、300在传动比1:1下,且所有离合器CL1、CL2、CL3是锁定的。在第一档中,所有闸1、2、3、4都是松开的。
[0073] 本发明的变速器比现有技术的变速器轻大约20%-30%。该变速器的另一个优点是自行车框架更好的间隙性(clearance),因为前链轮更小了。
[0074] 下面提供了例子而不旨在限定设计参数,其可以用于每个构件。直径的单位为mm。
[0075]小齿轮 环形齿轮 直径 齿数
P1 NA 13.6 17
P2 NA 18.4 23
P3 NA 10.4 13
P4 NA 11.2 14
P5 NA 13.6 17
P6 NA 16 20
P7 NA 10.4 13
NA R1 57.6 72
NA R2 45.6 57
NA R3 48 60
NA R4 52.8 66
[0076] 图4是自行车的部分侧视图。本发明的变速器将优选地安装在底支架20上。曲柄臂41连接到输入元件22上。骑行者的脚接合踏板42。柔性的驱动元件50接合在链轮44和后链轮36之间。后链轮36连接到轮子34上。骑行者(未示出)坐在座位24上。本领域技术人员已知的是,轮子34、曲柄臂41、底支架20、座位24连接到自行车框架30上。柔性的驱动元件50可以包括带或链。
[0077] 图4A是带的侧视图。带50包括本体98。齿99从带本体98延伸。齿99横跨带的宽度延伸并垂直于纵向或环状方向。这类带也称为齿带、齿形带同步带,如在汽车领域已知的那样。
[0078] 图5是变速器的横截面图。行星托架机构100、200、300示出为串联连接在底支架或变速器外壳20内。托架100固定地连接到输入元件22上。托架200可在轴承1002、1003上绕着元件22旋转。托架300可在轴承1003、1004、1005上绕着元件22旋转。元件
22在轴承1001上在底支架20内旋转。元件22可以是空心的,以减小变速器的重量。
[0079] 图6是闸的透视图。该图示出恒星齿轮S1和S2。闸1接合恒星齿轮S1。闸S4接合恒星齿轮S2。用于切换行星变速器的闸机构确保复合行星组不能一次接合两个齿轮组从而被锁定。所述闸机构位于靠近复合行星齿轮组的恒星齿轮处,但是能够容易地应用于制动或切换具有多个环形齿轮的复合行星齿轮组。
[0080] 该闸机构包括两个杆(701、702)(801、802),这两个杆构造成使得一个杆物理地干扰或阻止另一个杆接合其恒星齿轮,同时另一个杆与其相应的恒星齿轮接合。当一个恒星齿轮被闸阻止时,另一个恒星齿轮将被迫使相对于被阻止的恒星齿轮旋转。在具有多于两个恒星齿轮的复合组的情形下,每个恒星齿轮将以不同于其他的速度旋转。然而,如果每个闸同时应用于每个恒星齿轮上的话,则变速器将锁定而不旋转。通过接合恒星齿轮的台阶区域,从而使得杆接合台阶面,并限制恒星齿轮在一个方向上的旋转,每个杆限制旋转或制动它们相应的恒星齿轮。该机构可以根据所需的构造从径向外面或径向里面接合恒星齿轮。
[0081] 切换杆被接合轮廓表面601B的辊子601致动。当轮廓改变时,杆运动以作为闸而接合或者打开从而允许各个恒星齿轮的自由运动。
[0082] 每个闸1和4分别包括切换元件701和801。切换凸轮600接合切换辊子601。每个切换辊子601接合顺应的垫或元件602。
[0083] 每个切换元件701和801可枢转地安装到端盖205上。每个切换元件701、801的每个端702、802分别接合恒星齿轮的齿210、211。
[0084] 操作中,切换凸轮600旋转,使得每个切换辊子601径向向外地运动,由此释放每个顺应的垫602。释放每个顺应的垫602使得每个切换元件701、801能够由于弹簧7001引起的偏压而枢转,从而引起切换元件701、801分别接合恒星齿轮齿210、211。每个切换元件701、801与相应的恒星齿轮齿的接合停止了相应的恒星齿轮顺时针方向CW上的旋转。
[0085] 由切换元件701、801与齿210、211的接合引起的反作用力传递通过每个切换元件701、801到达端盖205,因而到达自行车框架。
[0086] 闸2和闸3与闸1和闸4的说明和操作是相同的。
[0087] 图7是图5中7-7处的横截面图。小齿轮P7与恒星齿轮S3啮合接合。闸3切换元件601接合齿213。齿213设置在环形齿轮R4的外周上。在本实施方式中,具有三组小齿轮P6、P7。
[0088] 图8是图5中8-8处的横截面图。小齿轮P6轴颈安装到销301上。
[0089] 图9是图5中9-9处的横截面图。小齿轮P5轴颈安装到轴201上。小齿轮P5与环形齿轮R3啮合接合。闸2包括切换元件901,其接合齿212。齿212设置在托架200的外周上。在本实施方式中,有三组小齿轮P4、P5。
[0090] 图10是图5中10-10处的横截面图。小齿轮P4与环形齿轮R2啮合接合。
[0091] 图11是图5中11-11处的横截面图。小齿轮P1和P2轴颈安装到销101上。小齿轮P1与环形齿轮R1啮合接合。在本实施方式中,具有四组小齿轮P1、P2、P3,每组轴颈安装到销101上。
[0092] 图12是图5中12-12处的横截面图。恒星齿轮S1与小齿轮P2啮合接合。恒星齿轮S2与小齿轮P3啮合接合。
[0093] 图13是图5中13-13的横截面图。小齿轮P3与恒星齿轮S2啮合接合。
[0094] 图14是变速器的分解视图。轴线A-A是旋转轴线。带接合链轮44和后毂,参见图4。
[0095] 变速器箱20可以以弹药筒(cartridge)的方式插入到底支架内。即,箱20插入到圆柱形接收器内,该圆柱形接收器包括该底支架。在可选实施方式中,座支柱、座管和链支柱可以直接附接到箱20上,例如通过焊接,由此使变速器箱20成为底支架。变速器的内部对于任一个实施方式都是不变的。
[0096] 图15是图14的细节。切换缆线1、2(本领域中已知)分别通过调节索环81和82连接到变速器上。切换缆线1、2典型地连接到例如在自行车把手上的切换机构(未示出)上。索环81、82分别在孔21、22处螺纹地接合箱20。轴承1006设置在恒星齿轮S3和箱20之间。
[0097] 链轮44包括孔440,其接收带齿(未示出)。进一步地,孔440允许由轮子抛起的污物和碎屑穿过链轮掉落,从而允许链轮自清洁。这防止碎屑累积在带和链轮之间,这种累积将影响性能。
[0098] 套筒1007和1008分别接合轴承1005和1006。
[0099] 间隔器800设置在轴承1004和轴承1003之间。间隔器801设置在轴承1003和轴承1002之间。
[0100] 螺母42将链轮41附接到恒星齿轮S3上的支架51上。
[0101] 图16是图14的细节图。每个缆线1、2紧固到接收器206上。接收器206固定到切换凸轮环600的端部上。通过伸出或收回每个缆线1、2,切换凸轮环由此在变速器箱20内旋转。切换凸轮环600的旋转运动的范围大约为130度。
[0102] 表面601A接合辊子603,该辊子603接合切换爪702A和802A。表面602A接合辊子603,该辊子接合顺应元件601进而接合切换爪720、721。表面603A接合辊子603,该辊子接合切换爪702B、802B。表面601B接合辊子603,该辊子接合切换爪820、821。
[0103] 切换爪720和721接合齿212。切换爪820、821接合齿213。
[0104] 弹簧8001A、8001B、8001C、8001D将每个切换爪720、721、820、821偏压到与齿212、213分别接合。偏压切换爪使得辊子603保持与凸轮表面601A、602A、603A和601B的接触
[0105] 图17是图14的细节图。套筒1010接合轴承1002。切换爪701A、801A接合齿211。切换爪701B、801B接合齿210。
[0106] 图18是图14的细节图。图19是图14的细节图。图20是图14的细节图。带螺纹的环23将端部205附接到箱20上。套筒1009接合轴承1001。盖43将曲柄臂(未示出)保持到车轴22上。弹簧7001A、7001B、7001C、7001D将每个切换爪701A、801A、701B、801B偏压到分别与齿211、210接合。
[0107] 图21是切换凸轮环600的端视图。切换凸轮环600包括元件600A和600B,以便于制造和组装。元件600A是圆柱形的。切换凸轮环600设置在变速器中,距离行星齿轮组100、200、300径向最远,并在变速器箱20内,参见图5。
[0108] 图22是切换凸轮环600的侧视图。元件600A示出具有格子结构,以减小重量,同时保持强度。切换凸轮环600可在变速器箱20内旋转。
[0109] 图23是切换凸轮环600的端视图。
[0110] 图24是切换凸轮环600的透视图。每个切换圆周表面601A和602A设置在元件600A的相对两端处。每个表面601A和602A包括切换凸轮环600的径向向内表面。
[0111] 圆周表面601A包括多个特征,每个具有不同的斜度或半径。接合顺应元件601进而接合切换爪702A和802A的辊子603的每个径向位置根据601A的哪个表面接合辊子603而确定。
[0112] 圆周表面602A包括多个特征,每个具有不同的斜度或半径。接合顺应元件601进而接合切换爪720和721的辊子603的每个径向位置根据602A的哪个表面接合辊子603而确定。
[0113] 圆周表面603A包括多个特征,每个具有不同的斜度或半径。接合顺应元件601进而接合切换爪702B和802B的辊子603的每个径向位置根据603A的哪个表面接合辊子603而确定。
[0114] 圆周表面601B包括多个特征,每个具有不同的斜度或半径。接合顺应元件601进而接合切换爪820和821的辊子603的每个径向位置根据601B的哪个表面接合辊子603、602的而确定。每个表面603A和601B包括切换凸轮环600的径向向内表面。
[0115] 图25是切换凸轮环的端视图。切换凸轮环600包括元件600A和600B,以方便制造和组装。元件600B是圆柱形的。切换凸轮环600设置在变速器中距行星齿轮组最远处,并在变速器箱20内,参见图5。变速器通过切换凸轮环600经由切换缆线1、2的伸出和收回而实现的旋转而切换,参见图14。
[0116] 图26是切换凸轮环的侧视图。
[0117] 图27是切换凸轮环的端视图。
[0118] 图28是切换凸轮环的透视图。元件600B包括伸出的元件601B和602B。每个元件601B和602B接合600A的配合部,即槽603A和604B。
[0119] 图29是切换爪的透视图。部分7002接收元件601。元件601包括弹性材料,其能够压缩并在该压缩释放时将回弹。
[0120] 每个切换爪701、801和702、802与其他的相同。对于每个切换爪702、802,元件602固定到部分7002上。
[0121] 图30是切换爪的俯视图。接收部760接收元件601。每个切换爪720、820、721、821与其他的相同。对于每个切换爪720、820、721和821,元件602固定到部分760上。
[0122] 图31是切换爪的侧视图。接收部760接收元件601。
[0123] 图32是切换爪的透视图。切换爪820可枢转地安装到爪安装部840上。爪安装部840紧固到箱20(未示出)上。辊子603设置在表面601B和元件601之间。
[0124] 图33是切换爪的透视图。弹簧8001A将切换爪820偏压向齿213。
[0125] 图34是切换爪的透视图。切换爪840紧固到箱20上。
[0126] 图35是切换爪的透视图。切换爪720可枢转地安装到爪安装部740上。弹簧8001A将切换爪720偏压向齿212。辊子603设置在表面602A和元件601之间。
[0127] 图36是切换爪的透视图。爪安装部740紧固到箱20上。
[0128] 图37是图18的细节图。单向离合器爪920可枢转地安装到托架300上。弹簧921将单向离合器爪920偏压在环形齿轮R4的齿轮213上。单向离合器爪920允许通过脱开齿213而使环形齿轮R4逆向旋转运动。根据接合的特定的档位,单向离合器是变速器的“飞轮”特征,其允许骑行者停止蹬车而滑行。第二相同的单向离合器爪与图37中所示的那个而相对地设置,由此形成一对单向离合器切换爪。
[0129] 图38是图19的细节图。单向离合器爪930可枢转地安装到托架200上。弹簧931将单向离合器爪930偏压在环形齿轮R1的齿401上。单向离合器爪930通过接合齿
401而防止环形齿轮R1的逆向旋转运动。通过从齿401上脱开,单向离合器爪930允许环形齿轮R1相对于托架200的前向旋转运动。根据接合的特定档位,单向离合器是变速器的“飞轮”特征,其允许骑行者停止蹬车而滑行。第二相同的单向离合器爪与图38所示的那个而相对地设置,由此形成一对单向离合器切换爪。
[0130] 图39是图19的细节图。单向离合器爪901可枢转地安装到托架100上。弹簧902将单向离合器爪901偏压在环形齿轮R1的齿401上。通过从齿401上脱开,单向离合器爪901允许环形齿轮R1相对于托架100的前向旋转运动。通过接合齿401,单向离合器爪901防止环形齿轮R1的逆向旋转运动。根据接合的特定档位,单向离合器是变速器的“飞轮”特征,其允许骑行者停止蹬车而滑行。第二相同的单向离合器爪与图39所示的那个相对而设置,由此形成一对单向离合器切换爪。
[0131] 图40是图6的细节图。辊子603接合表面601A,由此按压在元件602上,该元件进而按压切换爪701,从而使切换爪702从齿210上脱开。
[0132] 弹性元件的使用允许当切换爪仍然与齿接合时,切换凸轮旋转。当爪与齿接合并受到按压负载时,凸轮可以旋转并按压弹性元件。当自行车骑行者蹬自行车时,到变速器内的扭矩输入随着从一次蹬车到另一次蹬车的输入切换而是循环的。甚至对于非常好的骑行者,在从一次蹬车到另一次蹬车的该输入传送的过程中,输入扭矩也下降到零或接近零。由于蹬自行车的骑行者周期性的输入加载,当扭矩瞬间接近或达到零时,在切换爪/齿界面上的力也下降到零或接近零,就是在该时刻,切换爪将旋转脱开接合,这是由于弹性元件要回到松弛状态。这给骑行者这样的印象,即能够在负载下切换,而在实际中,该切换发生在接近于没有加载的情况下。
[0133] 如图38中所述的切换爪的复制组同样安装在区域“A”中。所有切换爪701、702、801、802分别在安装部2051、2052、2053、2054处可枢转地安装到元件205上。
[0134] 图41是图6的细节图。切换爪701允许通过辊子601的运动而径向向外地运动,在骑行者的切换过程中,当表面601A旋转时,该辊子跟从表面601A。切换爪702示出为完全接合齿210。切换爪701协同地接合突起803,该突起又允许切换爪702枢转,由此接合齿210。弹簧7001A将切换爪801迫压到与辊子601接合,由此所述辊子601进入表面601A中。切换爪802和702能够互独立地枢转,但是因为突起803和切换爪701的协同设置,它们不能同时都与它们各自的恒星齿轮的齿接合。如果切换爪702与齿210接合,那么突起803和切换爪701的关系防止切换爪802接合齿211。相反地,如果切换爪802与齿211接合,那么切换爪702不能够枢转以接合齿210。
[0135] 图42是图6的细节图。由于切换爪701被辊子603完全按压,因此切换爪702完全从齿210中脱开。切换爪701协同地接合突起803,该突起又防止切换爪702枢转以接合齿210。突起803位于切换爪701的径向上面。如果切换爪701旋转以接合齿210,则切换爪802保持不与齿211接合,如图39所示。通过突起803和切换爪701的协同设置,切换爪802防止与齿211接合。
[0136] 当切换爪802与齿211接合时,如图40所示,通过突起803和切换爪701的设置,切换爪702防止与齿210接合。切换爪702和802都可以同时从齿210和211上脱开。通过突起803和切换爪701的协同设置,防止切换爪702、802与齿同时接合。每个突起703、803互相相同。突起703从切换爪701的端部延伸。突起803从切换爪801的端部延伸。
[0137] 尽管本发明的一种形式已经在这里描述,本领域技术人员将显而易见的是,部件结构和关系上的变形可以在不脱离这里所述的本发明的精神和范围的情况下获得。
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