專(zhuān)利名稱(chēng)：自行車(chē)輪轂驅(qū)動(dòng)方向變換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自行車(chē)后輪轂驅(qū)動(dòng)方向變換裝置，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及這樣的自行車(chē)后輪轂驅(qū)動(dòng)方向變換裝置，即該裝置具有一驅(qū)動(dòng)部和一驅(qū)動(dòng)方向變換部，此驅(qū)動(dòng)方向變換裝置能借助于所接受的腳蹬軸向前和向后的驅(qū)動(dòng)力，總是只在一個(gè)方向即向前方向輸出驅(qū)動(dòng)力。
于是，為解決這些問(wèn)題，許多發(fā)明人在開(kāi)發(fā)雙向蹬踏裝置方面已作出努力，這種裝置可應(yīng)用于傳統(tǒng)單向蹬踏自行車(chē)。
迄今為止所開(kāi)發(fā)的雙向蹬踏裝置，根據(jù)其所采用的方法大體可歸結(jié)為三種類(lèi)型。即，使用輔助齒輪法、圓錐齒輪法和行星齒輪法。
作為有關(guān)雙向蹬踏裝置的代表性發(fā)明，Manrzoursos等人(EPO公開(kāi)號(hào)No．0，369，925)公開(kāi)了一種采用輔助齒輪的雙向蹬踏裝置，F(xiàn)oster(美國(guó)專(zhuān)利No．5，435，583)公開(kāi)了一種采用圓錐齒輪與離合器的雙向蹬踏裝置，以及本專(zhuān)利申請(qǐng)(韓國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No．95-47910)所公開(kāi)的采用行星齒輪的雙向蹬踏裝置。
然而，由于上述雙向蹬踏裝置必須設(shè)置在腳蹬軸之外，所設(shè)置的裝置向自行車(chē)車(chē)架之外突出，從而防礙騎車(chē)人蹬踏。此外，由于突出部的存在，難于將雙向蹬踏裝置設(shè)置在一種新開(kāi)發(fā)的可折疊便攜式自行車(chē)上。
因此，上述問(wèn)題產(chǎn)生了為自行車(chē)開(kāi)發(fā)一種傳動(dòng)裝置的需求，這種裝置可允許雙向蹬踏裝置設(shè)置在后輪軸上。
為了減輕蹬踏時(shí)的疲勞和有效地利用所施加在腳蹬上的能量，施加在腳蹬上的蹬踏節(jié)奏和蹬踏力應(yīng)為常數(shù)值。自行車(chē)的傳動(dòng)裝置，是為滿(mǎn)足上述狀態(tài)要求而開(kāi)發(fā)，該裝置在驅(qū)動(dòng)鏈輪與被驅(qū)動(dòng)鏈輪之間控制一傳動(dòng)比，從而根據(jù)驅(qū)動(dòng)自行車(chē)的驅(qū)動(dòng)阻力適當(dāng)?shù)厥┘拥盘ちΑ?br>
作為傳動(dòng)裝置，有外傳動(dòng)式和內(nèi)傳動(dòng)式。外傳動(dòng)式裝置在施力于設(shè)置在數(shù)個(gè)鏈輪之一上的鏈條時(shí)直接改變傳動(dòng)比，該鏈輪依次具有不同的直徑，均安裝在蹬踏軸和輪轂軸上，而內(nèi)傳動(dòng)式裝置改變傳動(dòng)比是借助于在后輪轂殼安裝行星齒輪裝置。
內(nèi)傳動(dòng)式裝置比外傳動(dòng)式裝置可大大小型化，并可避免外部碰撞和阻止灰塵及外部物質(zhì)的進(jìn)入，因?yàn)閮?nèi)傳動(dòng)裝置是安裝在輪轂殼內(nèi)。
由于具有這些優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明人所采用的韓國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No．97-25869可作為本發(fā)明關(guān)于內(nèi)傳動(dòng)的一個(gè)實(shí)例。
上述發(fā)明的裝置包括驅(qū)動(dòng)部；驅(qū)動(dòng)方向變換部，此驅(qū)動(dòng)方向變換部能將驅(qū)動(dòng)部的向后驅(qū)動(dòng)力變換為向前驅(qū)動(dòng)；和傳動(dòng)部，該傳動(dòng)部能降低驅(qū)動(dòng)方向部向前的旋轉(zhuǎn)速度，和使后輪空轉(zhuǎn)。驅(qū)動(dòng)部包括一圓柱形狀的被驅(qū)動(dòng)鏈輪殼體，該殼體可旋轉(zhuǎn)地安裝在后輪輪轂軸上，并被沿圓周以預(yù)定間隔設(shè)置的向前方向棘爪和向后方向棘爪所彈性地支承；一輪轂殼體棘輪固定環(huán)，與被驅(qū)動(dòng)鏈輪殼體的向前方向棘爪接合；和一棘輪環(huán)，與被驅(qū)動(dòng)鏈輪殼體的向后方向棘爪接合。驅(qū)動(dòng)方向變換部包括第一托架，具有行星齒輪，在與棘輪環(huán)接合時(shí)，該行星齒輪可在輪轂軸上滾動(dòng)；第一恒星齒輪，能相對(duì)于第一托架的行星齒輪滾動(dòng)；第二托架，固定在輪轂軸上，使第一恒星齒輪和行星齒輪可作滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)；第二恒星齒輪，能相對(duì)于第二托架的行星齒輪滾動(dòng)，并具有一向前方向棘爪，從外圓周彈性地突出，用于向前驅(qū)動(dòng)。此外，傳動(dòng)部還包括第三恒星齒輪，能使固定在輪轂殼體上的固定棘輪與第二恒星齒輪的向前方向棘爪接合；第三托架，能繞一與輪轂軸制成一體的齒輪滾動(dòng)，第三恒星齒輪及其行星齒輪，和離合器，其可滑動(dòng)地設(shè)置在第三托架和第二恒星齒輪的內(nèi)圓周之間，可由設(shè)置在外面的操縱桿彈性地和可滑動(dòng)地移動(dòng)。
就是說(shuō)，根據(jù)上述發(fā)明，具有向前和向后方向棘爪的被驅(qū)動(dòng)鏈輪殼體設(shè)置在輪轂殼體內(nèi)，于是，驅(qū)動(dòng)方向變換部根據(jù)被驅(qū)動(dòng)鏈輪的驅(qū)動(dòng)方向，使固定在輪轂殼體的棘輪固定環(huán)旋轉(zhuǎn)。例如，如果被驅(qū)動(dòng)鏈輪向前驅(qū)動(dòng)，被驅(qū)動(dòng)鏈輪殼體的向前方向棘爪使棘輪固定環(huán)向前旋轉(zhuǎn)，因此對(duì)輪轂殼體輸出向前驅(qū)動(dòng)力。
此外，驅(qū)動(dòng)部和傳動(dòng)部是并聯(lián)設(shè)置，該傳動(dòng)部與托架裝置協(xié)同動(dòng)作。因此，如果提供向后驅(qū)動(dòng)力，被驅(qū)動(dòng)鏈輪殼體的向后方向棘爪驅(qū)動(dòng)托架裝置，于是將驅(qū)動(dòng)力傳遞至與托架裝置連接的傳動(dòng)部。
具體說(shuō)，傳動(dòng)部可將驅(qū)動(dòng)部的向后驅(qū)動(dòng)力改變?yōu)橄蚯膀?qū)動(dòng)力，這是通過(guò)改變離合器的位置實(shí)現(xiàn)的，離合器的操作由外部控制，與此同時(shí)，保持或降低驅(qū)動(dòng)速度，以及將向后驅(qū)動(dòng)力變?yōu)榭辙D(zhuǎn)。
不過(guò)，在上述發(fā)明中，由于傳動(dòng)部和棘爪以及驅(qū)動(dòng)部的棘輪經(jīng)常變換嚙合，在向前驅(qū)動(dòng)和向后驅(qū)動(dòng)時(shí)由于變換嚙合產(chǎn)生的過(guò)載可能損齒輪壞或產(chǎn)生噪音，引起大的間隙。
根據(jù)上述目的的一方面，提供了一種自行車(chē)后輪轂驅(qū)動(dòng)方向變換裝置，其中，設(shè)有使用形星齒輪的傳動(dòng)裝置，此驅(qū)動(dòng)方向變換裝置包括驅(qū)動(dòng)部、驅(qū)動(dòng)方向變換部和多極傳動(dòng)部，驅(qū)動(dòng)部包括被驅(qū)動(dòng)鏈輪殼體，與輪轂軸可運(yùn)動(dòng)地連接；數(shù)個(gè)第一和第二離合器組，設(shè)置在被驅(qū)動(dòng)鏈輪殼體引導(dǎo)部的外周邊；第一托架，用于支承第一和第二離合器銷(xiāo)組；離合器殼體，用于通過(guò)由第一離合器銷(xiāo)組摩擦力所產(chǎn)生的擴(kuò)張力驅(qū)動(dòng)輪轂殼體；和第一阻止分離元件，用于避免離合器殼體分離；驅(qū)動(dòng)方向變換部包括第一環(huán)形齒輪，用于通過(guò)由第二離合器銷(xiāo)組摩擦力所產(chǎn)生的擴(kuò)張力驅(qū)動(dòng)輪轂殼體；第一惰齒輪，定心于一旋轉(zhuǎn)軸，與在第一環(huán)形齒輪引導(dǎo)端內(nèi)制成的齒輪嚙合旋轉(zhuǎn)；第二惰齒輪，定心于一旋轉(zhuǎn)軸，與第一惰齒輪嚙合旋轉(zhuǎn)；第二托架，用于支承第一和第二惰齒輪；和第二環(huán)形齒輪，具有與第二惰齒輪嚙合的內(nèi)齒輪；多極傳動(dòng)部，與驅(qū)動(dòng)方向變換部的一端連接，并與設(shè)置在外周邊的第二阻止分離元件制成一體。
根據(jù)上述目的的另一方面，提供了一種自行車(chē)后輪驅(qū)動(dòng)方向變換裝置，此裝置包括驅(qū)動(dòng)部和驅(qū)動(dòng)方向變換部，驅(qū)動(dòng)部包括被驅(qū)動(dòng)鏈輪殼體，與輪轂軸可運(yùn)動(dòng)地連接；惰齒輪，與在被驅(qū)動(dòng)鏈輪殼體引導(dǎo)端制成的齒輪嚙合旋轉(zhuǎn)；和托架，可旋轉(zhuǎn)地支承惰齒輪，該惰齒輪定心于一旋轉(zhuǎn)軸；驅(qū)動(dòng)方向變換部安裝在托架內(nèi)部和外部，用于將驅(qū)動(dòng)部的驅(qū)動(dòng)改變?yōu)橄蚯胺较蚝拖蚝蠓较颉?br>
因此，在根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)方向變換裝置，安裝了能在逆時(shí)針?lè)较虻盘r(shí)驅(qū)動(dòng)自行車(chē)向前的驅(qū)動(dòng)方向變換部，這樣，通過(guò)向前和向后蹬踏而向前行進(jìn)，可由騎車(chē)人根據(jù)意愿控制，從而優(yōu)化行進(jìn)效率和在減輕疲勞的同時(shí)使腿部肌肉均勻發(fā)展。
根據(jù)本發(fā)明驅(qū)動(dòng)方向變換裝置的基本結(jié)構(gòu)，輪轂殼體通過(guò)軸承可旋轉(zhuǎn)地安裝在輪轂軸上，具有“H”形橫截面，驅(qū)動(dòng)方向變換部和驅(qū)動(dòng)部安裝在其兩側(cè)。此外，固定在被驅(qū)動(dòng)鏈輪上的被驅(qū)動(dòng)鏈輪殼體牢固地安裝在輪轂殼體上，該被驅(qū)動(dòng)鏈輪由腳蹬軸通過(guò)鏈條驅(qū)動(dòng)。
此外，傳統(tǒng)的多級(jí)傳動(dòng)部安裝在輪轂殼體內(nèi)，以與驅(qū)動(dòng)方向變換部和驅(qū)動(dòng)部協(xié)同工作。
本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介如下。
首先，蹬踏所產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力依次通過(guò)曲柄，驅(qū)動(dòng)鏈輪，和鏈條傳遞至被驅(qū)動(dòng)鏈輪，當(dāng)被驅(qū)動(dòng)鏈輪隨驅(qū)動(dòng)輪一起旋轉(zhuǎn)時(shí)，驅(qū)動(dòng)力依次傳遞至本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)部和驅(qū)動(dòng)方向變換部。
傳遞至驅(qū)動(dòng)方向變換部的驅(qū)動(dòng)力被傳遞至傳動(dòng)部，傳動(dòng)部的傳動(dòng)力再傳遞至輪轂殼體從而驅(qū)動(dòng)自行車(chē)后輪。
圖1C為圖1A所示驅(qū)動(dòng)方向變換裝置在腳蹬以低速向前驅(qū)動(dòng)時(shí)的剖面圖；圖2為根據(jù)第一實(shí)施例驅(qū)動(dòng)方向變換裝置第一托架的前視圖；圖3為沿圖1A中A-A剖面剖切并經(jīng)放大的剖面圖；圖4A為沿圖1A中B-B剖面剖切并經(jīng)放大的剖面圖；圖4B為沿圖1A中C-C剖面剖切并經(jīng)放大的剖面圖；圖5A和5B為局部視圖，分別用于說(shuō)明向前和向后驅(qū)動(dòng)時(shí)離合器銷(xiāo)組的工作狀態(tài)；圖6為根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例自行車(chē)輪轂驅(qū)動(dòng)方向變換裝置的剖面圖；圖7為根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例自行車(chē)輪轂驅(qū)動(dòng)方向變換裝置的剖面圖；圖8為根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例自行車(chē)輪轂驅(qū)動(dòng)方向變換裝置的剖面圖；圖9為圖8中離合器體的局部透視圖；圖10為沿圖8中A-A剖面剖切垂直剖面圖，示出輪轂殼體、惰齒輪和鏈輪殼體間的結(jié)合關(guān)系；圖11A和11B沿圖8中B-B剖面剖切的垂直剖面圖，分別示出在向前驅(qū)動(dòng)和向后驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)方向變換裝置。
如圖1A所示，輪轂軸10具有一桿狀外形，在其外圓周具有螺紋和花鍵。輪轂軸10穿過(guò)輪轂殼體20的中心，軸的左右端用固定裝置諸如螺母11和鎖緊墊圈12固定，從而與輪轂殼體20保持牢固連接。
此外，在輪轂軸10的中部制成六角部如圖3所示，此六角部插入在第二托架120上制出的固定孔121中。
如圖4A所示，在被驅(qū)動(dòng)鏈輪殼體30的引導(dǎo)端的外圓周制成曲多邊形部31，其側(cè)視圖被表示為一多邊形，可旋轉(zhuǎn)地安裝在第一托架上的第一離合器銷(xiāo)組210和第二離合器銷(xiāo)組220設(shè)置成與曲線部31接觸。
在此，如圖2所示，第一和第二離合器銷(xiāo)組210和220可旋轉(zhuǎn)地安裝在托架110的固定部113，彼此相錯(cuò)斜對(duì)，并只在一個(gè)方向沿被驅(qū)動(dòng)鏈輪殼體30的曲線部31傳輸驅(qū)動(dòng)力。
此外，離合器體300安裝在第一離合器銷(xiāo)組210的外圓周，該離合器體內(nèi)部具有摩擦部301，第一環(huán)形齒輪400安裝在第二銷(xiāo)組220的外圓周。
第一環(huán)形齒輪400在其內(nèi)部的一端具有一摩擦部401，此環(huán)形齒輪設(shè)置成可通過(guò)因摩擦而產(chǎn)生的擴(kuò)張力而與第二離合器銷(xiāo)組200分離或接觸，而在另一端，具有齒輪402，該齒輪與固定在第二托架120上的第一惰齒輪510嚙合。
另一方面，第二托架120具有帶多階梯的三個(gè)或四個(gè)固定孔，具有不同長(zhǎng)度的第一和第二惰齒輪510和520，安裝成可繞作為支承的轉(zhuǎn)軸60中心旋轉(zhuǎn)。
在此，第一惰齒輪510比第二惰齒輪520短。
第二環(huán)形齒輪410安裝在第二托架120的外周邊。
傳動(dòng)部Ⅲ安裝在第二環(huán)形齒輪410的一側(cè)，通過(guò)花鍵連接，而第一和第二阻止分離部600和610，則安裝在第二環(huán)形齒輪410的兩端。
傳動(dòng)部Ⅲ包括第一棘輪元件800，通過(guò)花鍵與第二環(huán)形齒輪410連接；第一棘爪421，周期性地與第一棘輪元件800嚙合；第三環(huán)形齒輪420，用于可旋轉(zhuǎn)地固定第一和第二棘爪421和422，在該環(huán)形齒輪引導(dǎo)端的內(nèi)側(cè)具有齒輪423；第二棘輪元件810，周期性地與第二棘爪422嚙合；第三托架130，用于可旋轉(zhuǎn)地安裝第三惰齒輪，該惰齒輪與第三環(huán)形齒輪420內(nèi)側(cè)制出的齒輪423嚙合；第三棘爪424，安裝在第三托架130的圓周；第三棘輪元件820，具有棘輪821，周期性地與第三棘爪424嚙合；離合器部900，用于改變行進(jìn)速度，安裝在輪轂軸10的縱向方向；和第一控制桿40，用于控制離合器部900。
在此，第三棘輪元件820與輪轂殼體20通過(guò)螺釘連接。
數(shù)字910代表一傳動(dòng)元件，該元件由第一控制桿40操縱，安裝成與彈性塊901彈性貼靠。
根據(jù)本發(fā)明，具有上述結(jié)構(gòu)、采用周期性地摩擦方法的自行車(chē)輪轂驅(qū)動(dòng)方向變換裝置的操作，將說(shuō)明如下。
1．向前蹬踏時(shí)驅(qū)動(dòng)力傳遞路徑a)高速向前行進(jìn)當(dāng)向前蹬踏時(shí)，被驅(qū)動(dòng)鏈輪殼體30通過(guò)鏈條與腳蹬軸連接，沿如圖4A箭頭“a”所示方向向前旋轉(zhuǎn)，與被驅(qū)動(dòng)鏈輪殼體30的曲線部31接觸的第一離合器銷(xiāo)組210，上升至曲線部31的最上部，即，從圖5A中的“P”上升至“P’”。結(jié)果，離合器體300被第一離合器銷(xiāo)組210和曲線部31間的摩擦力所驅(qū)動(dòng)，于是，驅(qū)動(dòng)力被傳遞至第二環(huán)形齒輪410。
然后，與第二環(huán)形齒輪410通過(guò)花鍵連接的第一棘輪元件800旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動(dòng)力通過(guò)傳動(dòng)元件910被依次傳遞至第三惰齒輪530和第三環(huán)形齒輪420。
傳遞至第三環(huán)形齒輪420轉(zhuǎn)動(dòng)力，通過(guò)第二棘爪422傳遞至第二棘輪元件810，并最終傳遞至輪轂殼體20。傳遞至輪轂殼體的驅(qū)動(dòng)力使自行車(chē)后輪以高速行進(jìn)。
在此狀態(tài)下，第一和第二惰齒輪510和520以及第二環(huán)形齒輪410向后旋轉(zhuǎn)，第二離合器銷(xiāo)組220可滑動(dòng)地相對(duì)于第二環(huán)形齒輪410旋轉(zhuǎn)，定位于第一棘輪元件800的第一棘爪421和第三環(huán)形齒輪420可滑動(dòng)地旋轉(zhuǎn)，而第三惰齒輪530借助于第三托架130的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。因此，使第三環(huán)形齒輪520以高速旋轉(zhuǎn)。
b)中速向前行進(jìn)當(dāng)?shù)谝豢刂茥U40定位于圖1B所示中間位置時(shí)，傳動(dòng)部Ⅲ的傳動(dòng)元件910與第三托架130分離。
當(dāng)向前蹬踏時(shí)，被驅(qū)動(dòng)鏈輪殼體30通過(guò)鏈條與腳蹬軸連接，沿如圖4A箭頭“a”所示方向向前旋轉(zhuǎn)，與被驅(qū)動(dòng)鏈輪殼體30的曲線部31接觸的第一離合器銷(xiāo)組210，上升至曲線部31的最上部，即，從圖5A中的“P”上升至“P’”。結(jié)果，離合器體300被第一離合器銷(xiāo)組210和曲線部31間的摩擦力所驅(qū)動(dòng)，于是，驅(qū)動(dòng)力被傳遞至第二環(huán)形齒輪410。
然后，與第二環(huán)形齒輪410通過(guò)花鍵連接的第一棘輪元件800旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)力通過(guò)第一棘爪421傳遞至第三環(huán)形齒輪420，然后通過(guò)安裝在第三環(huán)形齒輪420內(nèi)的第二棘爪422傳遞至第二棘輪元件810，最后傳遞至輪轂殼體20。傳遞至輪轂殼體的驅(qū)動(dòng)力使自行車(chē)后輪以中速行進(jìn)。
在此狀態(tài)下，第一和第二惰齒輪510和520以及第二環(huán)形齒輪410向后旋轉(zhuǎn)，第二離合器銷(xiāo)組220可滑動(dòng)地相對(duì)于第二環(huán)形齒輪410旋轉(zhuǎn)。
c)低速向前行進(jìn)當(dāng)?shù)谝豢刂茥U40定位于圖1C所示右端位置時(shí)，借助于傳動(dòng)部Ⅲ的傳遞元件910，第二棘爪422與第二棘輪元件810分離。
當(dāng)向前蹬踏時(shí)，被驅(qū)動(dòng)鏈輪殼體30通過(guò)鏈條與腳蹬軸連接，沿如圖4A箭頭“a”所示方向向前旋轉(zhuǎn)，與被驅(qū)動(dòng)鏈輪殼體30的曲線部31接觸的第一離合器銷(xiāo)組210，上升至曲線部31的最上部，即，從圖5A中的“P”上升至“P’”。結(jié)果，離合器體300被第一離合器銷(xiāo)組210和曲線部31間的摩擦力所驅(qū)動(dòng)，于是，驅(qū)動(dòng)力被傳遞至第二環(huán)形齒輪410。
然后，與第二環(huán)形齒輪410通過(guò)花鍵連接的第一棘輪元件800旋轉(zhuǎn)，第一棘輪元件800的驅(qū)動(dòng)力通過(guò)第一棘爪421傳遞至第三環(huán)形齒輪420，然后傳遞至與齒輪423嚙合的第三惰齒輪530，該齒輪在第三環(huán)形齒輪420的引導(dǎo)端制成，然后傳遞至托架130，然后，最終傳遞至輪轂殼體20。傳遞至輪轂殼體的驅(qū)動(dòng)力使自行車(chē)后輪以低速行進(jìn)。
在此狀態(tài)下，第一和第二惰齒輪510和520以及第二環(huán)形齒輪410向后旋轉(zhuǎn)，第二離合器銷(xiāo)組220可滑動(dòng)地相對(duì)于第二環(huán)形齒輪410旋轉(zhuǎn)。
2．向后蹬踏時(shí)驅(qū)動(dòng)力的傳遞路徑
a)高速向后行進(jìn)當(dāng)向后蹬踏時(shí)，如圖1A所示，被驅(qū)動(dòng)鏈輪殼體30通過(guò)鏈條與腳蹬軸連接，沿如圖4B箭頭“b”所示方向向后旋轉(zhuǎn)，與被驅(qū)動(dòng)鏈輪殼體30的曲線部31接觸的第二離合器銷(xiāo)組220，上升至曲線部31相反的最上部，即從圖5B中的“P”上升至“P″”。結(jié)果，第一環(huán)形齒輪400被第二離合器銷(xiāo)組220和曲線部31間的摩擦力所驅(qū)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)力通過(guò)第一惰齒輪510傳遞至第二惰齒輪520，從而驅(qū)動(dòng)第二環(huán)形齒輪410向前。
然后，與第二環(huán)形齒輪410通過(guò)花鍵連接的第一棘輪元件800旋轉(zhuǎn)，第一棘輪元件800的轉(zhuǎn)動(dòng)力通過(guò)傳動(dòng)元件810被傳遞至第三惰齒輪530，再傳遞至第三環(huán)形齒輪420。
然后，傳遞至第三環(huán)形齒輪420的轉(zhuǎn)動(dòng)力，通過(guò)第二棘爪422傳遞至第二棘輪元件810，然后，最終傳遞至輪轂殼體20。由驅(qū)動(dòng)輪轂殼體向后所傳遞的向前驅(qū)動(dòng)力，使自行車(chē)后輪以高速行進(jìn)。
在此狀態(tài)下，離合器體300和第一棘爪421可滑動(dòng)地旋轉(zhuǎn)。
b)中速向后行進(jìn)當(dāng)?shù)谝豢刂茥U定位于中間位置如圖1B所示時(shí)，傳動(dòng)部Ⅲ的傳動(dòng)元件910與第三托架130分離。
當(dāng)向后蹬踏時(shí)，被驅(qū)動(dòng)鏈輪殼體30通過(guò)鏈條與腳蹬軸連接，沿如圖4B箭頭“b”所示方向向后旋轉(zhuǎn)，與被驅(qū)動(dòng)鏈輪殼體30的曲線部31接觸的第二離合器銷(xiāo)組220，上升至曲線部31的最上部，即，從圖5B中的“P”上升至“P″”。結(jié)果，第一環(huán)形齒輪400被第二離合器銷(xiāo)組220和曲線部31間的摩擦力所驅(qū)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)力通過(guò)第一惰齒輪510傳遞至第二惰齒輪520，從而驅(qū)動(dòng)第二環(huán)形齒輪410向前。
然后，與第二環(huán)形齒輪410通過(guò)花鍵連接的第一棘輪元件800旋轉(zhuǎn)，第一棘輪元件800的驅(qū)動(dòng)力通過(guò)第一棘爪421傳遞至第三環(huán)形齒輪420，然后通過(guò)安裝在第三環(huán)形齒輪420內(nèi)的第二棘爪422傳遞至第二棘輪元件810，然后，最終傳遞至輪轂殼體20。于是，傳遞至輪轂殼體的驅(qū)動(dòng)力使自行車(chē)后輪以中速進(jìn)行。
在此狀態(tài)下，離合器體300和第一棘爪421可滑動(dòng)地旋轉(zhuǎn)。
c)低速向后行進(jìn)當(dāng)?shù)谝豢刂茥U440定位于右端，如圖1C所示，第二棘爪422通過(guò)傳動(dòng)部Ⅲ的傳遞元件910與第一棘輪元件800相分離。
當(dāng)向后蹬踏時(shí)，被驅(qū)動(dòng)鏈輪殼體30通過(guò)鏈條與腳蹬軸連接，沿如圖4B箭頭“b”所示方向向后旋轉(zhuǎn)，與被驅(qū)動(dòng)鏈輪殼體30的曲線部31接觸的第二離合器銷(xiāo)組220，上升至曲線部31的相反最上部，即，從圖5B中的“P”上升至“P″”。結(jié)果，第一環(huán)形齒輪400被第二離合器銷(xiāo)組220和曲線部31間的摩擦力所驅(qū)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)力通過(guò)第一惰齒輪510傳遞至第二惰齒輪520，從而驅(qū)動(dòng)第二環(huán)形齒輪410向前。
然后，與第二環(huán)形齒輪410通過(guò)花鍵連接的第一棘輪元件800旋轉(zhuǎn)，第一棘輪元件800的驅(qū)動(dòng)力，通過(guò)第一棘爪421傳遞至第三環(huán)形齒輪420，然后傳遞至第三惰齒輪530，該惰齒輪與在第三環(huán)形齒輪420引導(dǎo)端制成的齒輪423嚙合，然后，驅(qū)動(dòng)力傳遞托架130，然后，最終傳遞至輪轂殼體20。于是，傳遞至輪轂殼體的驅(qū)動(dòng)力使自行車(chē)后輪以低速行進(jìn)。
3．向后拉停止的自行車(chē)第一和第二離合器銷(xiāo)組210和220交替地運(yùn)動(dòng)至上端和下端，即，如圖5A和5B中所示從“P”至“P＇”和從“P”至“P″”，于是，當(dāng)向前或向后旋轉(zhuǎn)時(shí)自行車(chē)可被向后拉。
<實(shí)施例2>
圖6為根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例自行車(chē)輪轂驅(qū)動(dòng)方向變換裝置的剖面圖。在此，對(duì)于與第一實(shí)施例具有相同結(jié)構(gòu)和相同標(biāo)號(hào)的部分的解釋及其操作說(shuō)明將予以省略。
在此，如圖4A所示，被驅(qū)動(dòng)鏈輪殼體30的引導(dǎo)端的外周邊制成曲線多邊形部31，其側(cè)視圖為一多邊形，第二控制桿50安裝在被驅(qū)動(dòng)輪轂殼體30內(nèi)。
第二控制桿50包括彈性元件54，該元件彈性地安裝在第二托架120的一側(cè)；傾斜元件51，設(shè)置成借助于彈性力彈性地支承；推力元件52，用于使傾斜元件51向前和向后移動(dòng)；推力銷(xiāo)53，沿傾斜元件51的傾斜部向上或向下運(yùn)動(dòng)。
另一方面，當(dāng)被彈性元件55的彈性力支承時(shí)，推力銷(xiāo)53向上或向下運(yùn)動(dòng)，該彈性元件插入在被驅(qū)動(dòng)輪轂殼體30上制成的孔32中，孔32與曲線部31定位于相同的直線上。
因此，當(dāng)操作第二控制桿50時(shí)，推力元件52使推力銷(xiāo)53向上和向下運(yùn)動(dòng)，從而控制第一離合器銷(xiāo)組210的運(yùn)動(dòng)。結(jié)果，對(duì)腳蹬向前蹬踏和向后蹬踏方向的驅(qū)動(dòng)可以控制。
<實(shí)施例3>
圖7為根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例自行車(chē)輪轂驅(qū)動(dòng)方向變換裝置的剖面圖。在此，對(duì)于與第一實(shí)施例具有相同結(jié)構(gòu)和相同標(biāo)號(hào)的部分的解釋及其操作說(shuō)明將予以省略。
圖7所示驅(qū)動(dòng)方向變換裝置包括驅(qū)動(dòng)部Ⅰ和驅(qū)動(dòng)方向變換部Ⅱ。在此，驅(qū)動(dòng)部Ⅰ包括被驅(qū)動(dòng)鏈輪殼體30，與輪轂軸10連接，可相對(duì)移動(dòng)；第一和第二離合器銷(xiāo)組210和220，安裝在被驅(qū)動(dòng)鏈輪殼體30引導(dǎo)端的外周邊；第一托架110，用于支承第一和第二離合器銷(xiāo)組210和220；和離合器體300，用于利用第一離合器銷(xiāo)組210和曲線部31之間的摩擦力驅(qū)動(dòng)輪轂殼體。驅(qū)動(dòng)方向變換部Ⅱ包括第一環(huán)形齒輪400，用于通過(guò)第二離合器銷(xiāo)組220與曲線部31之間的摩擦力驅(qū)動(dòng)輪轂殼體20；第一惰齒輪510，當(dāng)該齒輪與在第一環(huán)形齒輪400引導(dǎo)端內(nèi)制成的齒輪嚙合時(shí)，繞作為支承點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)軸60的中心旋轉(zhuǎn)；第二惰齒輪520，當(dāng)其與第一惰齒輪510嚙合，繞作為支承的旋轉(zhuǎn)軸60的中心旋轉(zhuǎn)；第二托架120，用于支承第二惰齒輪520；和第二環(huán)形齒輪410。該環(huán)形齒輪具有與第二惰齒輪520嚙合的內(nèi)齒輪423。
<實(shí)施例4>
圖8為根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例自行車(chē)輪轂驅(qū)動(dòng)方向變換裝置第四實(shí)施例的剖面圖。在此，對(duì)于與第一實(shí)施例具有相同結(jié)構(gòu)和相同標(biāo)號(hào)的部分的解釋及其操作說(shuō)明將予以省略。
平衡部70安裝在輪轂軸10的中心，垂直于輪轂軸10，如圖8所示。平衡部70包括彈簧孔71；彈性元件72，彈性地安裝在彈簧孔71中；一對(duì)球73，安裝在彈性元件72的兩端，被彈性力彈性地支承。
齒輪33在被驅(qū)動(dòng)鏈輪殼體30引導(dǎo)端的外周邊制成，惰齒輪500安裝在托架100上，該惰齒輪與齒輪33嚙合并將其鎖住，這樣，惰齒輪500繞作為支承的旋轉(zhuǎn)軸60的中心旋轉(zhuǎn)，如圖10、11A和11B所示。同時(shí)，惰齒輪500與輪轂殼體20的齒輪21嚙合。
驅(qū)動(dòng)方向變換部Ⅱ安裝在托架100之內(nèi)部和外部，使驅(qū)動(dòng)部Ⅰ的驅(qū)動(dòng)方向變換成向前或向后。
就是說(shuō)，離合器體300安裝在輪轂殼體20內(nèi)，該離合器體通過(guò)離合器銷(xiāo)元件200的摩擦力驅(qū)動(dòng)輪轂殼體20，或通過(guò)引導(dǎo)安裝在內(nèi)傾斜部111和外傾斜部112的離合器銷(xiāo)組200阻止托架100運(yùn)動(dòng)。
如圖9所示，離合器體300具有如圖9所示圓柱形，并在一端開(kāi)口。引導(dǎo)孔311也具有開(kāi)口端，用于引導(dǎo)離合器銷(xiāo)組200，引導(dǎo)槽312沿整個(gè)圓周以固定間距制出。
在此，引導(dǎo)孔311和引導(dǎo)槽312設(shè)置成彼此面對(duì)，引導(dǎo)槽312沿輪轂軸10所插入的固定部313的圓周制成，以避免離合器體300被分離。
自行車(chē)輪轂驅(qū)動(dòng)方向變換部實(shí)施例的操作說(shuō)明如下。
當(dāng)被驅(qū)動(dòng)鏈輪殼體30的被驅(qū)動(dòng)鏈輪1被腳蹬軸驅(qū)動(dòng)向前旋轉(zhuǎn)，而驅(qū)動(dòng)鏈輪處于圖8所示狀態(tài)時(shí)，被驅(qū)動(dòng)鏈輪殼體30向前轉(zhuǎn)動(dòng)，即沿如圖10中箭頭“a”所示方向旋轉(zhuǎn)，而與在被驅(qū)動(dòng)鏈輪殼體30外周邊制出的齒輪33嚙合的惰齒輪500可被驅(qū)動(dòng)沿與被驅(qū)動(dòng)鏈輪殼體30旋轉(zhuǎn)方向相反的方向旋轉(zhuǎn)，托架100可向前旋轉(zhuǎn)。結(jié)果，被驅(qū)動(dòng)鏈輪殼體30、惰齒輪500和托架100一起向前旋轉(zhuǎn)，從而驅(qū)動(dòng)力使輪轂殼體20向前旋轉(zhuǎn)。就是說(shuō)，托架100沿圖11A中箭頭“b”所示方向旋轉(zhuǎn)。
在此，離合器銷(xiāo)組200被放置在托架100外傾斜部112的最高部，以與輪轂殼體20的內(nèi)部接觸，與此同時(shí)，在托架100傾斜部111的最高部與輪轂軸10分離，從而使輪轂殼體20向前旋轉(zhuǎn)，使自行車(chē)后輪向前行進(jìn)。
就是說(shuō)，安裝在外傾斜部112的離合器銷(xiāo)組200被緊密地推靠在輪轂殼體的內(nèi)壁。在此，如果繼續(xù)驅(qū)動(dòng)，輪轂殼體20在離合器銷(xiāo)組200摩擦力的作用下，沿與惰齒輪500的旋轉(zhuǎn)方向相同的方向旋轉(zhuǎn)。換言之，輪轂殼體20向前旋轉(zhuǎn)，從而自行車(chē)被向前驅(qū)動(dòng)而向前行進(jìn)。
此外，當(dāng)向后驅(qū)動(dòng)時(shí)，即，當(dāng)向后蹬踏腳蹬時(shí)(未示出)，蹬踏力通過(guò)鏈條傳遞至被驅(qū)動(dòng)鏈輪。被驅(qū)動(dòng)鏈輪1的驅(qū)動(dòng)力傳遞至與被驅(qū)動(dòng)鏈輪1制成一體的鏈輪殼體30。
結(jié)果，當(dāng)被驅(qū)動(dòng)鏈輪殼體30向后旋轉(zhuǎn)(與圖11A中的旋轉(zhuǎn)方向相反)如圖11B所示，被驅(qū)動(dòng)鏈輪殼體30沿箭頭“b”所示方向旋轉(zhuǎn)。
惰齒輪500被驅(qū)動(dòng)沿與被驅(qū)動(dòng)鏈輪殼體30相反方向旋轉(zhuǎn)，該惰齒輪與在被驅(qū)動(dòng)鏈輪殼體30內(nèi)圓周上制成的齒輪33嚙合，與惰齒輪500嚙合的輪轂殼體20，沿與惰齒輪500的轉(zhuǎn)動(dòng)力相同的方向旋轉(zhuǎn)，同時(shí)，托架100沿箭頭“b”所示方向旋轉(zhuǎn)。
在此，安裝在托架外周邊的離合器銷(xiāo)組200被定位于外傾斜部112的最低端，與輪轂殼體20分離，同時(shí)，在內(nèi)圓周處的離合器銷(xiāo)組200被定位于托架100內(nèi)傾斜部111的最低端，以緊密推向輪轂軸10。結(jié)果，托架100借助于離合器銷(xiāo)組200和曲線部31間的摩擦力止擋旋轉(zhuǎn)，而當(dāng)與離合器銷(xiāo)組200分離時(shí)，輪轂殼體20與惰齒輪500沿相同方向旋轉(zhuǎn)，從而輪轂殼體20向前旋轉(zhuǎn)。因此，借助于安裝驅(qū)動(dòng)方向變換部Ⅱ，自行車(chē)后輪可通過(guò)向前驅(qū)動(dòng)和向后驅(qū)動(dòng)而向前行進(jìn)。
在此，離合器銷(xiāo)組200按預(yù)定角度設(shè)置在托架100的內(nèi)和外傾斜部，使離合器銷(xiāo)組200只與一傾斜部接合，從而可允許輪轂殼體20向后旋轉(zhuǎn)。
在工業(yè)上的可應(yīng)用性如上所述，為改變被驅(qū)動(dòng)鏈輪的驅(qū)動(dòng)方向，驅(qū)動(dòng)方向變換部設(shè)置在托架的內(nèi)部和外部，該驅(qū)動(dòng)方向變換部能改變驅(qū)動(dòng)部向前和向后驅(qū)動(dòng)方向，這樣輪轂殼體的驅(qū)動(dòng)方向得以改變。因此，通過(guò)逆時(shí)針?lè)较虻盘?，自行?chē)向前行進(jìn)，而行進(jìn)速度可由騎車(chē)人使用第一和第二控制桿控制，同時(shí)，自行車(chē)可根據(jù)騎車(chē)人的意愿向前和向后行進(jìn)。
此外，由傳統(tǒng)裝置實(shí)現(xiàn)雙向驅(qū)動(dòng)而在齒輪變換嚙合時(shí)引起的齒輪損壞得以避免，且由于其噪聲和間歇較小，自行車(chē)的質(zhì)量得以提高。
根據(jù)本發(fā)明之驅(qū)動(dòng)方向變換裝置，還可安裝在其它位置，可安裝在后輪轂、驅(qū)動(dòng)鏈輪(前鏈輪)的左側(cè)或右側(cè)、腳蹬軸或在后輪轂的一側(cè)，如果將其根據(jù)每一種設(shè)置而進(jìn)行修改的話。
此外，根據(jù)本發(fā)明，齒輪裝置可采用下列之一一恒星齒輪，一組行星齒輪和一環(huán)形齒輪；兩恒星齒輪和兩組行星齒輪；兩組行星齒輪和兩組環(huán)形齒輪；一套圓錐齒輪。
權(quán)利要求
1．一種自行車(chē)后輪轂驅(qū)動(dòng)方向變換裝置，其中，安裝使用行星齒輪的傳動(dòng)裝置，該驅(qū)動(dòng)方向變換裝置包括驅(qū)動(dòng)部，包括被驅(qū)動(dòng)鏈輪托架，可運(yùn)動(dòng)地與輪轂軸連接；數(shù)個(gè)第一和第二離合器組，安裝在被驅(qū)動(dòng)鏈輪殼體引導(dǎo)端的外周邊；第一托架，用于支承第一和第二離合器銷(xiāo)組；離合器體，用于通過(guò)由第一離合器銷(xiāo)組的摩擦力所產(chǎn)生的擴(kuò)張力驅(qū)動(dòng)輪轂殼體；和第一阻止分離元件，用于避免離合器體分離；驅(qū)動(dòng)方向變換部，包括第一環(huán)形齒輪，用于通過(guò)第二離合器銷(xiāo)組與曲線部間的摩擦力驅(qū)動(dòng)輪轂殼體；第一惰齒輪，該惰齒輪定心于一旋轉(zhuǎn)軸，與在第一環(huán)形齒輪引導(dǎo)端內(nèi)制成的齒輪嚙合旋轉(zhuǎn)；第二惰齒輪，該惰齒輪定心于一旋轉(zhuǎn)軸，與第一惰齒輪嚙合旋轉(zhuǎn)；第二托架，用于支承第一和第二惰齒輪；和第二環(huán)形齒輪，該環(huán)形齒輪具有與第二惰齒輪嚙合的的內(nèi)齒輪；和多級(jí)傳動(dòng)部，該傳動(dòng)部與驅(qū)動(dòng)方向變換部的一端連接，并與安裝在外周邊的第二阻止分離元件制成一體。
2．如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)方向變換裝置，其中，被驅(qū)動(dòng)鏈輪殼體的外周邊為曲線形，當(dāng)從側(cè)面觀察時(shí)該外周邊具有多邊形橫截面。
3．如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)方向變換裝置，其中，第一和第二離合器銷(xiāo)組安裝在托架上，彼此相錯(cuò)斜對(duì)。
4．如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)方向變換裝置，其中，第一惰齒輪的長(zhǎng)度比第二惰齒輪的長(zhǎng)度短。
5．如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)方向變換裝置，其中，操縱桿分別安裝在多級(jí)傳動(dòng)部和驅(qū)動(dòng)方向變換部。
6．一種自行車(chē)后輪轂驅(qū)動(dòng)方向變換裝置，其中，安裝使用行星齒輪的傳動(dòng)裝置，該驅(qū)動(dòng)方向變換裝置包括驅(qū)動(dòng)部，包括被驅(qū)動(dòng)鏈輪托架，可運(yùn)動(dòng)地與輪轂軸連接；數(shù)個(gè)第一和第二離合器組，安裝在被驅(qū)動(dòng)鏈輪殼體引導(dǎo)端的外周邊；第一托架，用于支承第一和第二離合器銷(xiāo)組；和離合器體，用于通過(guò)第一離合器銷(xiāo)組與曲線部間的摩擦力驅(qū)動(dòng)輪轂殼體；和驅(qū)動(dòng)方向變換部，包括第一環(huán)形齒輪，用于通過(guò)第二離合器銷(xiāo)組與曲線部間的摩擦力驅(qū)動(dòng)輪轂殼體；第一惰齒輪，該惰齒輪定心于旋轉(zhuǎn)軸，并與在第一環(huán)形齒輪引導(dǎo)端內(nèi)制成的齒輪嚙合旋轉(zhuǎn)；第二惰齒輪，該惰齒輪定心于旋轉(zhuǎn)軸，與第一惰齒輪嚙合旋轉(zhuǎn)；第二托架，用于支承第一和第二惰齒輪；和第二環(huán)形齒輪，該環(huán)形齒輪具有與第二惰齒輪嚙合的的內(nèi)齒輪。
7．一種自行車(chē)后輪轂驅(qū)動(dòng)方向變換裝置，其中，安裝使用行星齒輪的傳動(dòng)裝置，該驅(qū)動(dòng)方向變換裝置包括驅(qū)動(dòng)部，包括被驅(qū)動(dòng)鏈輪托架，可運(yùn)動(dòng)地與輪轂軸連接，一惰齒輪，該惰齒輪與在被驅(qū)動(dòng)鏈輪殼體引導(dǎo)部制成的齒輪嚙合旋轉(zhuǎn)；和，托架，可旋轉(zhuǎn)地支承定心于旋轉(zhuǎn)軸的惰齒輪；驅(qū)動(dòng)方向變換部，安裝在托架內(nèi)部和外部，用于將驅(qū)動(dòng)部的驅(qū)動(dòng)變換為向前方向和向后方向。
8．如權(quán)利要求7所述的驅(qū)動(dòng)方向變換裝置，其中，驅(qū)動(dòng)方向變換部包括數(shù)個(gè)離合器銷(xiāo)組，安裝在托架引導(dǎo)端制成的內(nèi)傾斜部和外傾斜部；離合器體，用于引導(dǎo)安裝在內(nèi)傾斜部和外傾斜部的離合器銷(xiāo)組，并通過(guò)離合器銷(xiāo)組與曲線部間的摩擦力驅(qū)動(dòng)輪轂殼體，或止擋托架運(yùn)動(dòng)；和平衡部，彈性地安裝于在輪轂軸上制出的孔中，用于控制離合器體的轉(zhuǎn)動(dòng)力在一預(yù)定的值。其中，數(shù)個(gè)離合器銷(xiāo)組按一預(yù)定角度安裝在內(nèi)傾斜部和外傾斜部，使離合器銷(xiāo)組只在一傾斜部接合，以便當(dāng)自行車(chē)被向后拖時(shí)允許輪轂殼體向后旋轉(zhuǎn)。
全文摘要
提供了一種自行車(chē)后輪轂驅(qū)動(dòng)方向變換裝置,該裝置具有驅(qū)動(dòng)部和驅(qū)動(dòng)方向變換部,能總是只在一個(gè)方向輸出驅(qū)動(dòng)力,即,通過(guò)接受腳蹬軸向前和向后的驅(qū)動(dòng)力使自行車(chē)向前。驅(qū)動(dòng)方向變換裝置包括驅(qū)動(dòng)部,驅(qū)動(dòng)方向變換部和多級(jí)傳動(dòng)部,驅(qū)動(dòng)部包括:被驅(qū)動(dòng)鏈輪殼體,可運(yùn)動(dòng)地連接在輪轂軸上的;數(shù)個(gè)第一和第二離合器組,安裝在被驅(qū)動(dòng)鏈輪殼體引導(dǎo)端的外周邊;第一托架,用于支承第一和第二離合器銷(xiāo)組;離合器體,用于提供由第一離合器銷(xiāo)組摩擦力所產(chǎn)生的擴(kuò)張力驅(qū)動(dòng)輪轂殼體;第一阻止分離元件,用于避免離合器殼體分離;驅(qū)動(dòng)方向變換部用于使用安裝在驅(qū)動(dòng)部的第二操縱桿變換驅(qū)動(dòng)方向;多級(jí)傳動(dòng)部與驅(qū)動(dòng)方向變換部用花鍵連接,用于通過(guò)第二操縱桿執(zhí)行傳動(dòng)。
文檔編號(hào)B62M11/00GK1291153SQ99803095
公開(kāi)日2001年4月11日 申請(qǐng)日期1999年1月15日 優(yōu)先權(quán)日1998年1月20日
發(fā)明者劉文洙 申請(qǐng)人:世界產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社