專利名稱：自行車后軸內(nèi)三速推式控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及自行車變速器，特別是一種自行車后軸內(nèi)變速器的改進(jìn)。
我國是自行車王國，目前年產(chǎn)量約4000萬輛以上，它為我們的生活、學(xué)習(xí)和工作帶來了許多方便，變速自行車的出現(xiàn)，很快受到人們的青睞，特別是自行車后軸內(nèi)變速的問世，因其體積小、重量輕、全封閉保養(yǎng)簡單、在騎行中能隨時適應(yīng)體力和路況變化而任意變速、無空檔、不會污染騎行者衣褲等諸多優(yōu)點，更是自行車生產(chǎn)的方向，如專利號96221517.1的“自行車后輪內(nèi)變速裝置”和96243571.6的“自行車后軸內(nèi)變速器”，均由調(diào)速機(jī)構(gòu)、行星齒輪傳動機(jī)構(gòu)、離合機(jī)構(gòu)實現(xiàn)三種不同轉(zhuǎn)速的傳動關(guān)系結(jié)構(gòu)，它克服了原技術(shù)外殼分體結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和強(qiáng)度較差的缺陷；與左棘座壓配固定的不可卸連接所帶來的部分另件損壞而導(dǎo)致整機(jī)報廢的不經(jīng)濟(jì)缺陷；以及軸輥與太陽輪的整體結(jié)構(gòu)所帶來的不便于對太陽輪實施等離子滲金屬技術(shù)的熱處理新工藝，以致無法提高太陽輪的承載能力及軸輥加工難度較高的缺陷，是一種較理想的變速器。但盡管如此，還存在有下列缺陷(1)結(jié)構(gòu)上的限制無法連接抱閘，而抱閘是制動可靠的傳遞機(jī)構(gòu)，它以閘帶鎖緊制動，在緊急剎車時制動性強(qiáng)，是安全行車的保證，尤其是出國車輛，按裝抱閘是重要指標(biāo)，致使新型的后軸內(nèi)三速控制器的使用受到了限制；(2)外殼花盤上的輻條孔為單一結(jié)構(gòu)，在輻條拆卸裝配時操作麻煩；(3)行星齒輪傳動機(jī)構(gòu)中的各齒輪采用等齒厚漸開線齒輪，無法采用先進(jìn)的處理工藝，使齒輪的齒根和齒面的承載能力難以提高。
本實用新型針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷加以改進(jìn)，提供一種能連接抱閘、提高制動性能、確保安全行車的自行車后軸內(nèi)三速推式控制器為第一目的；提供一種輻條拆卸裝配操作簡便的自行車后軸內(nèi)三速推式控制器為第二目的；提供一種能采用先進(jìn)的離子滲金屬技術(shù)熱處理新工藝、增大嚙合角以提高齒輪承載能力的自行車后軸內(nèi)三速推式控制器為第三目的。
本實用新型的目的通過下列方案完成在控制器外殼的兩端設(shè)有帶防塵圈的左、右棘座，而外殼的右端與右棘座之間設(shè)置彈道座以鋼球形成可轉(zhuǎn)動連接，左、右棘座與左、右軸套以鋼球形成可轉(zhuǎn)動連接，右棘座上裝有通過銷簧軸向定位互相咬合的鏈輪，左、右軸套分別與軸輥兩端螺接，并以螺母并緊；軸輥內(nèi)設(shè)有受操縱器控制的調(diào)速機(jī)構(gòu)，軸輥中部的太陽輪與行星齒輪傳動機(jī)構(gòu)嚙合傳動，行星齒輪傳動機(jī)構(gòu)的左、右兩側(cè)對稱設(shè)置受調(diào)速機(jī)構(gòu)控制形成多檔輸出轉(zhuǎn)速的離合機(jī)構(gòu)，其改進(jìn)之處在于所述的左棘座左端設(shè)有與抱閘配套連接的右旋螺紋結(jié)構(gòu)，并以中間錐體向右端過渡。
所述的外殼包括軸殼和其兩端的花盤，為連體結(jié)構(gòu)，左端與左棘座左旋螺紋可卸連接，右端與彈道座緊配連接，且所述的花盤上設(shè)有開通的輻條擋頭孔和兩側(cè)的輻條孔。
所述的行星齒輪傳動機(jī)構(gòu)中的太陽輪，內(nèi)齒輪和行星齒輪均采用變齒厚漸開線齒輪，模數(shù)M=1，嚙合角α=28°12’。
本實用新型與公知技術(shù)相比，左棘座結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，使其可配套連接抱閘，并與花盤輻條之間有足夠的間隙位置，從而使自行車在行駛過程中具有較強(qiáng)的靈敏可靠的制動性能，確保行駛安全；花盤輻條孔的改進(jìn)，使輻條拆卸裝配時操作簡便；行星齒輪傳動機(jī)構(gòu)中的齒輪采用大嚙合角的變齒厚漸開線齒輪，以便實施離子滲金屬熱處理新工藝，從而提高齒輪齒根的彎曲強(qiáng)度和齒面的接觸疲勞強(qiáng)度，使整個齒輪承載能力提高，延長了使用壽命本實用新型還保留了原技術(shù)所具有的體積小、重量輕、能隨時適應(yīng)體力和路況變化而任意變速、變速時無空檔、安全可靠、便于拆卸維修等優(yōu)點。


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圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為圖1的A向視圖。
下面將結(jié)合上述附圖對本實用新型的實施例再作進(jìn)一步說明。
自行車后軸內(nèi)三速推式控制器(參見圖1-2)之外殼由中間軸殼(15)和兩端花盤(8)組成，軸殼與花盤為連體式結(jié)構(gòu)，用無縫鋼管模壓成形，既降低成本又提高結(jié)合強(qiáng)度。外殼的兩端設(shè)有帶防塵圈(6)的左、右棘座(7)、(21)。左端與左棘座以左旋細(xì)牙螺紋連接，維修時可拆卸；右端與彈道座(17)緊配，通過彈道座以鋼球(18)與右棘座形成可轉(zhuǎn)動連接。而左、右棘座又與左、右軸套(5)以鋼球(23)形成可轉(zhuǎn)動連接。右棘座的環(huán)形凹槽內(nèi)裝有通過銷簧(20)軸向定位互相咬合的鏈輪(19)，實現(xiàn)動力傳遞，左、右軸套分別與軸輥兩端螺接，并以螺母(4)并緊。
左棘座的左端設(shè)有與抱閘(32)配套連接的右旋螺紋結(jié)構(gòu)，規(guī)格尺寸為M35×1，與國家定型產(chǎn)品線式抱閘或桿式抱閘或普通式抱閘或連桿式抱閘相螺接，以提高行車的安全性。左、右端之間以中間錐體過渡，以保證與輻條之間有足夠的間隙位置。
外殼花盤(8)上設(shè)有開通的輻條擋頭孔(33)和兩側(cè)的輻條孔(34)。輻條擋頭孔略大于輻條擋頭尺寸，取φ4.5毫米，輻條孔略大于輻條尺寸，取φ2.3毫米。拆卸或裝配輻條時不必拆卸鋼圈即可直接進(jìn)行串接，大大簡化了操作程序，裝輻條時先將輻條擋頭穿過擋頭孔，然后移至輻條孔再緊固。
軸輥(1)內(nèi)設(shè)有受外部操縱器控制的調(diào)速機(jī)構(gòu)，軸輥中部的太陽輪(26)與軸殼內(nèi)的行星齒輪傳動機(jī)構(gòu)嚙合傳動，行星齒輪傳動機(jī)構(gòu)的左、右兩側(cè)對稱設(shè)置受調(diào)速機(jī)構(gòu)控制形成多檔輸出轉(zhuǎn)速的離合機(jī)構(gòu)。
軸輥為管狀另件，兩端支承在軸套上并與其螺接，中部軸頸上設(shè)有緊配的太陽輪，兩側(cè)開有通過軸心的鍵形通孔(30)。
調(diào)速機(jī)構(gòu)裝在軸輥內(nèi)，包括自左至右的緊定螺釘(2)、彈簧(3)、左右兩活銷(29)、中間推桿(25)、外推桿(22)，左右調(diào)速套(31)具有與活銷緊配的配合孔，活銷緊壓入該孔并穿過軸輥的鍵形通孔。通過操縱器控制外推桿使活銷帶動調(diào)速套在限定的鍵形通孔長度內(nèi)滑動，達(dá)到速度調(diào)節(jié)目的，由于調(diào)速套前端為錐體結(jié)構(gòu)，滑入容易，不管自行車處于靜止?fàn)顟B(tài)或高速運行狀態(tài)，均可進(jìn)行調(diào)速。調(diào)速機(jī)構(gòu)是采用調(diào)速套改變在內(nèi)三速控制器上的位置，達(dá)到三種不同傳動比的機(jī)構(gòu)，速比快檔1.33∶1，中檔1∶1，慢檔0.75∶1。
行星齒輪傳動機(jī)構(gòu)采用3個行星齒輪同時傳遞載荷，使功率分流并合理地采用了內(nèi)嚙合的機(jī)構(gòu)。它的行星架(28)內(nèi)裝有同時與軸輥上的太陽輪(26)和內(nèi)齒輪(13)相嚙合的3個行星齒輪(14)，行星齒輪裝在行星軸(27)上與其動配連接，而行星軸的兩端緊配在行星架上，內(nèi)齒輪和行星架兩側(cè)加工有凹形槽。可與離合機(jī)構(gòu)中的內(nèi)、外棘圈的一個端面上的凸臺結(jié)構(gòu)相咬合。
為提高齒輪的承載能力和心部機(jī)械性能，本實用新型行星齒輪機(jī)構(gòu)中的太陽輪(26)、內(nèi)齒輪(13)和行星齒輪(14)均采用變齒厚漸開線齒輪，取模數(shù)M=1，嚙合角α=28°12’。以便采用已研制成動的等離子滲金屬熱處理技術(shù)，使普通鋼材處理后表面形成的合金元素含量從百分之幾到百分之九十，滲層厚度達(dá)0.20～0.28毫米，使齒輪具有較高的齒面接觸疲勞強(qiáng)度和齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，齒面硬度達(dá)HV＞660，且溫度低變形量極小，使普通鋼的表面形成高速鋼具有的高疲勞強(qiáng)度、高耐磨性、高心部機(jī)械性能特點，提高了承載能力和使用壽命。
離合機(jī)構(gòu)設(shè)置在軸殼內(nèi)、行星齒輪傳動機(jī)構(gòu)的左、右對稱位置，是棘爪式超越離合器機(jī)構(gòu)，采用內(nèi)齒式棘圈結(jié)構(gòu)，依靠棘圈與棘爪嚙合的牙面來傳遞動力，作為防止逆轉(zhuǎn)和間歇運動的機(jī)構(gòu)。它包括左、右一對長棘爪(9)、一對短棘爪(11)，通過兩棘爪銷(16)分別固定在左、右棘座(7)、(21)中，內(nèi)棘圈(12)裝在外棘圈(10)內(nèi)，內(nèi)、外棘圈的一個端面上均具有凸臺結(jié)構(gòu)，可與內(nèi)齒輪(13)、行星架(28)兩側(cè)的凹形槽互相咬合。左棘座(7)上的短棘爪(11)與內(nèi)棘圈(12)咬合，長棘爪(9)與外棘圈(10)咬合；右棘座(21)上的短棘爪(11)與外棘圈(10)咬合，長棘爪(9)與內(nèi)棘圈(12)咬合；在左(或右)棘座與長(或短)棘爪之間、以及左(或右)棘座與短(或長)棘爪之間分別裝有始終作用在長、短棘爪上的棘爪簧(24)，它使長、短棘爪繞棘爪銷(16)向外彈開。
需要調(diào)速時控制外操縱器，推動外推桿，經(jīng)中間推桿、活銷推動調(diào)速套，根據(jù)調(diào)速套所處的不同位置，使長棘爪全咬合或一端咬合一端放開或全放開三種狀態(tài)，形成三種不同速度。當(dāng)調(diào)速套處于右端極限位置時，長棘爪全咬全為快檔傳動；當(dāng)調(diào)速套處于活動范圍中間位置時，左棘座中的長棘爪放開，右棘座中的長棘爪咬合，為中檔傳動；當(dāng)調(diào)速套處在左端極限位置時，長棘爪全放開為慢檔傳動。具體傳動關(guān)系如下1．快檔傳動鏈輪轉(zhuǎn)動帶動右棘座轉(zhuǎn)動。右棘座中的長棘爪咬合，右邊內(nèi)棘圈轉(zhuǎn)動，帶動行星架轉(zhuǎn)動，行星齒輪作自轉(zhuǎn)并公轉(zhuǎn)，此時內(nèi)齒輪轉(zhuǎn)動并增速，右邊外棘圈打滑，左邊外棘圈轉(zhuǎn)動，左邊內(nèi)棘圈打滑，左棘座中長棘爪咬合，帶動左棘座和外殼同步轉(zhuǎn)動。
2．中檔傳動鏈輪轉(zhuǎn)動帶動右棘座轉(zhuǎn)動，右棘座中長棘爪咬合帶動右邊的內(nèi)棘圈轉(zhuǎn)動，再行星架轉(zhuǎn)動，此時分兩路，一路左邊內(nèi)棘圈轉(zhuǎn)動，左棘座中的短棘爪咬合，帶動左棘座和外殼同步轉(zhuǎn)動；另一路行星齒輪作自轉(zhuǎn)并公轉(zhuǎn)，使內(nèi)齒輪增速，不僅使右邊外棘圈打滑，同時使左邊長棘爪打開，使左邊外棘圈空轉(zhuǎn)。
3．慢檔傳動鏈輪轉(zhuǎn)動帶動右棘座轉(zhuǎn)動，使右棘座中的長棘爪放開，右邊內(nèi)棘圈空轉(zhuǎn)，而右邊短棘爪咬合，使右邊外棘圈轉(zhuǎn)動帶動內(nèi)齒輪轉(zhuǎn)動，此時左邊外棘圈空轉(zhuǎn)使左邊長棘爪放開，內(nèi)齒輪的轉(zhuǎn)動帶動行星齒輪轉(zhuǎn)動使行星架減速傳動，左邊內(nèi)棘圈轉(zhuǎn)動使左邊短棘爪咬合，帶動左棘座和外殼同步轉(zhuǎn)動。
權(quán)利要求1．一種自行車后軸內(nèi)三速推式控制器，外殼的兩端設(shè)有帶防塵圈(6)的左、右棘座(7)、(21)，右端與右棘座之間設(shè)置彈道座(17)以鋼球(18)形成可轉(zhuǎn)動連接，左、右棘座與左、右軸套(5)以鋼球(23)形成可轉(zhuǎn)動連接，右棘座上裝有通過銷簧(20)軸向定位互相咬合的鏈輪(19)，左、右軸套分別與軸輥(1)兩端螺接，并以螺母(4)并緊；軸輥內(nèi)設(shè)有受操縱器控制的調(diào)速機(jī)構(gòu)，軸輥中部的太陽輪(26)與行星齒輪傳動機(jī)構(gòu)嚙合傳動，行星齒輪傳動機(jī)構(gòu)的左、右兩側(cè)對稱設(shè)置受調(diào)速機(jī)構(gòu)控制形成多檔輸出轉(zhuǎn)速的離合機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的左棘座(7)左端設(shè)有與抱閘(32)配套連接的右旋螺紋結(jié)構(gòu)，并以中間錐體向右端過渡。
2．如權(quán)利要求1所述的自行車后軸內(nèi)三速推式控制器，其特征在于所述的外殼包括軸殼(15)和其兩端的花盤(8)，連體結(jié)構(gòu)，左端與左棘座(7)左旋螺紋可拆連接，右端與彈簧座(17)緊配連接。
3．如權(quán)利要求2所述的自行車后軸內(nèi)三速推式控制器，其特征在于所述的花盤(8)上設(shè)有開通的輻條擋頭孔(33)和兩側(cè)的輻條孔(34)。
4．如權(quán)利要求1所述的自行車后軸內(nèi)三速推式控制器，其特征在于所述的軸輥(1)為管狀另件，兩端支承在軸套(5)上并與其螺接，中部軸頸與太陽輪(26)過盈配合，兩側(cè)開有通過軸心的鍵形通孔(30)。
5．如權(quán)利要求1所述的自行車后軸內(nèi)三速推式控制器，其特征在于所述的調(diào)速機(jī)構(gòu)裝有軸輥內(nèi)，包括自左至右的緊定螺釘(2)、彈簧(3)、左右兩活銷(29)、中間推桿(25)、外推桿(22)，兩端活銷分別壓入裝在軸輥上的左、右調(diào)速套(31)中，并限定其在軸輥鍵形通孔(30)內(nèi)滑動。
6．如權(quán)利要求1所述的自行車后軸內(nèi)三速推式控制器，其特征在于所述的行星齒輪傳動機(jī)構(gòu)包括行星架(28)內(nèi)裝有與太陽輪(26)和內(nèi)齒輪(13)相嚙合的3個裝在行星軸(27)上的行星齒輪(14)，行星軸的兩端緊配在行星架中。
7．如權(quán)利要求6所述的自行車后軸內(nèi)三速推式控制器，其特征在于所述的行星齒輪傳動機(jī)構(gòu)中的太陽輪(26)、內(nèi)齒輪(13)和行星齒輪(14)均采用變齒厚漸開線齒輪，模數(shù)M=1，嚙合角α=28°12’。
8．如權(quán)利要求1所述的自行車后軸內(nèi)三速推式控制器，其特征在于所述的離合機(jī)構(gòu)設(shè)置在軸殼內(nèi)、行星齒輪傳動機(jī)構(gòu)的左、右對稱位置，包括左、右一對長棘爪(9)、一對短棘爪(11)，通過兩棘爪銷(16)分別固定在左、右棘座(7)、(21)中，內(nèi)棘圈(12)裝在外棘圈(10)內(nèi)，左棘座(7)上的短棘爪(11)與內(nèi)棘圈(12)咬合，長棘爪(9)與外棘圈(10)咬合；右棘座(21)上的短棘爪(11)與外棘圈(10)咬合，長棘爪(9)與內(nèi)棘圈(12)咬合；在左(或右)棘座與長(或短)棘爪之間、以及左(或右)棘座與短(或長)棘爪之間分別裝有作用在長、短棘爪上的棘爪簧(24)。
專利摘要一種自行車后軸內(nèi)三速推式控制器,由外殼、軸輥、左右棘座、鏈輪、調(diào)整機(jī)構(gòu)、行星齒輪傳動機(jī)構(gòu)、離合機(jī)構(gòu)等構(gòu)成,通過對調(diào)速機(jī)構(gòu)的控制形成快、中、慢三檔輸出轉(zhuǎn)速,以適應(yīng)體力和路況變化而任意變速。本設(shè)計左棘座可配套連接抱閘,結(jié)合花盤輻條孔的改進(jìn)以及采用大嚙合角的變齒厚漸開線齒輪,便于采用離子滲金屬技術(shù)進(jìn)行熱處理工藝,從而使自行車具有較強(qiáng)的靈敏可靠的制動性能,確保行駛安全;輻條拆卸裝配操作簡便;提高了齒輪整體強(qiáng)度和承載能力等等優(yōu)點。
文檔編號B62M11/00GK2333622SQ98215330
公開日1999年8月18日 申請日期1998年6月4日 優(yōu)先權(quán)日1998年6月4日
發(fā)明者孫鐵峰 申請人:孫鐵峰