專利名稱：用于行星齒輪機(jī)構(gòu)的掣爪的制作方法
用于行星齒輪機(jī)構(gòu)的掣爪背景技術(shù)本發(fā)明涉及用于控制行星齒輪機(jī)構(gòu)中的齒輪旋轉(zhuǎn)的掣爪，更具體地， 涉及包括兩個樞軸的掣爪。發(fā)明內(nèi)容提供了一種對行星齒輪機(jī)構(gòu)的齒輪的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行控制的掣爪。所述掣 爪包括用于接合齒輪以及第一和第二樞軸的突出部。掣爪可圍繞第一樞 軸線在第一模式和第二模式之間旋轉(zhuǎn)，所述第一模式允許齒輪在第一方 向和第二方向上旋轉(zhuǎn)，且第二模式阻止所述齒輪在第一方向上旋轉(zhuǎn)。所 述掣爪可圍繞所述第二樞軸旋轉(zhuǎn)，從而當(dāng)所述掣爪處于第二模式時允許 所述齒輪在第二方向上旋轉(zhuǎn)。在本發(fā)明的一個實(shí)施方式中，所述掣爪用于自行車行星齒輪機(jī)構(gòu)的 控制系統(tǒng)，所述自行車行星齒輪機(jī)構(gòu)包括多個齒輪。所述控制系統(tǒng)大體 包括所述掣爪，掣爪的第一座和換檔致動器。所述掣爪圍繞所述第一樞 軸線向所述第一模式被偏壓，并圍繞所述第二樞軸線向所述第二模式被 偏壓。所述掣爪可在掣爪突部處圍繞所述第一樞軸線向所述第一模式被 偏壓，并在所述掣爪突部處圍繞第二樞軸線向第二模式被偏壓?？商鎿Q 地，可采用單獨(dú)的掣爪突部來圍繞第二樞軸線向第二模式偏壓所述掣爪。 所述掣爪突部可置于第一和第二樞軸線之間?？捎梢粋€或更多個彈簧偏 壓所述掣爪。所述換檔致動器將所述掣爪定位在第一和第二模式之間。 所述換檔致動器包括容納在第二座中的換檔凸輪，所述換檔凸輪可沿第 二座來回移動從而將所述掣爪定位在第一和第二模式之間。所述齒輪包括構(gòu)造為接合所述掣爪的所述突出部的齒形(toothed profde)。所述齒輪齒形和所述掣爪的所述突出部被構(gòu)造為使得所述突出 部和所述齒輪齒形之間的阻止所述齒輪在所述第一方向上旋轉(zhuǎn)的第一接合力向所述第一模式偏壓所述掣爪。而且，所述齒輪齒形和所述掣爪的 所述突出部被構(gòu)造為使得所述突出部和所述齒輪齒形之間的第二接合力 圍繞所述第二樞軸線向所述第二模式偏壓所述掣爪，允許所述齒輪在所 述第二方向上旋轉(zhuǎn)。行星齒輪機(jī)構(gòu)包括恒星齒輪、多個行星齒輪和齒圈。齒輪為恒星齒 輪。行星齒輪機(jī)構(gòu)被構(gòu)造為使得當(dāng)所述掣爪處于第二模式時，驅(qū)動輸入(drive input)在第一傳動路徑中驅(qū)動所述行星齒輪，從而過快驅(qū)動所述 齒圈。所述行星齒輪機(jī)構(gòu)被構(gòu)造為使得當(dāng)所述掣爪為第一模式時，所述 驅(qū)動輸入在第二傳動路徑中驅(qū)動所述行星齒輪，從而使所述恒星齒輪和 所述齒圈旋轉(zhuǎn)。結(jié)合附圖從以下對本發(fā)明的一個或多個實(shí)施方式的描述將更加完全 地理解本發(fā)明的這些和其他特征和優(yōu)點(diǎn)。


在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式的自行車傳動組件的外側(cè)立體圖；圖2是圖1的自行車傳動組件的分解視圖； 圖3是圖1的自行車傳動組件的仰視圖； 圖4是圖1的自行車傳動組件的截面圖； 圖5是圖1的自行車傳動組件的剖視圖；圖6-9是相對于圖1的自行車傳動組件的恒星齒輪的處于不同模式 的恒星掣爪的示意性截面圖；圖IO是圖1的自行車傳動組件的一部分的外側(cè)分解視圖；以及 圖11是圖1的自行車傳動組件的一部分的內(nèi)側(cè)分解視圖。
具體實(shí)施方式
圖1-11示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式的自行車傳動組件io。見圖1和2，自行車傳動組件10外部安裝到自行車架14的底托座殼12上?？商鎿Q地，自行車傳動組件可適用于后輪。底托座殼12具有軸線16并 連接自行車架14的各種管。自行車傳動組件10通常包括輸入曲柄組件 18、輸出鏈環(huán)20、行星齒輪機(jī)構(gòu)22、控制系統(tǒng)24和安裝系統(tǒng)26。曲柄 組件18可旋轉(zhuǎn)地安裝到底托座殼12。曲柄組件18包括延伸穿過底托座 殼12的底托座28，第一和第二曲柄臂30、 32可旋轉(zhuǎn)地連接至曲柄軸34。 底托座28包括曲柄軸34和軸承36。行星齒輪機(jī)構(gòu)22圍繞殼軸線16同軸安裝且置于第一曲柄臂30內(nèi) 側(cè)。行星齒輪機(jī)構(gòu)22通常包括行星齒輪38、恒星齒輪40和齒圈42。行 星齒輪38可旋轉(zhuǎn)地支撐在行星軸44上，這些行星軸44由螺栓48固定 到托架46和第一曲柄臂30。見圖5，行星齒輪38與恒星齒輪40和齒圈 42嚙合。齒圈42包括與行星齒輪38的齒51接合的第一多個齒50和可 與位于恒星齒輪40上的環(huán)掣爪54接合的第二多個齒52。恒星齒輪40包 括與行星齒輪38的齒51接合的第一多個齒56和可與恒星掣爪60(見圖 6-9)接合的第二多個齒58。恒星齒輪40和齒圈42可旋轉(zhuǎn)地繞殼軸線16 同軸安裝。輸出鏈環(huán)20不可旋轉(zhuǎn)地連接到齒圈42 (見圖4)。輸出鏈環(huán) 20接合自行車驅(qū)動鏈條59 (見圖3)。鏈環(huán)20與后輪鏈輪箱(未示出) 的中間鏈輪對齊來優(yōu)化換檔性能。在本實(shí)施方式中，控制系統(tǒng)24圍繞殼軸線16同軸安裝且通常包括 恒星掣爪60、用于掣爪60的第一座65和換檔致動器64。換檔致動器64 包括換檔凸輪68和連接至lj(未示出的)鮑登控制線(Bowden control cable) 的桿70。換檔凸輪68容納在第二座66中。在本實(shí)施方式中，第一座65 和第二座66形成為固定軸環(huán)62中的凹部。換檔凸輪68可沿第二座66 來回移動。恒星齒輪40可圍繞軸環(huán)62同軸旋轉(zhuǎn)。恒星掣爪60包括突出部71以及第一和第二樞軸線73、 75。突出部 71可與在恒星齒輪40上形成為齒形的第二多個齒58接合。恒星掣爪60 可通過換檔凸輪68圍繞第一樞軸線73在第一模式(圖7)和第二模式(圖 6)之間旋轉(zhuǎn)，所述第一模式允許恒星齒輪40相對于軸環(huán)62在第一方向 A和第二方向B上旋轉(zhuǎn);所述第二模式阻止恒星齒輪40在第一方向A上 旋轉(zhuǎn)。恒星掣爪60包括第一掣爪突部81，該第一掣爪突部在換檔凸輪68使恒星掣爪60繞第一樞軸線73在第一模式和第二模式之間移位時跟 蹤換檔凸輪68的凸輪外形85。見圖6，當(dāng)恒星掣爪60在第二模式時， 恒星掣爪60的突出部71和齒58之間形成第一接合力F,來阻止恒星齒輪 40在第一方向A上旋轉(zhuǎn)，第一接合力F,圍繞第一樞軸線73向第一模式 偏壓掣爪60。另外，彈簧77 (為了清楚在圖6中省略)可在第二掣爪突 部79處圍繞第一樞軸線73向第一模式偏壓恒星掣爪60，從而使恒星掣 爪60脫離恒星齒輪40。盡管恒星掣爪60被向第一模式偏壓，但是換檔 凸輪68在第一掣爪突部81處接合恒星掣爪60，從而阻止恒星掣爪60脫 離恒星齒輪齒58。為了使恒星掣爪60從恒星齒輪40脫離，致動控制纜 線來使換檔凸輪68沿第二座66移位，從而使恒星掣爪60圍繞第一樞軸 線73向第一模式旋轉(zhuǎn)(見圖7)。當(dāng)恒星掣爪60處在第二模式時(見圖8)，恒星掣爪60可圍繞第二 樞軸75旋轉(zhuǎn)從而允許恒星齒輪40在第二方向B上旋轉(zhuǎn)。當(dāng)恒星齒輪在 第二方向B上被驅(qū)動且恒星掣爪60處在第二模式時，在沿著第二方向B 旋轉(zhuǎn)的恒星齒輪40搭在恒星掣爪60上時，在恒星掣爪60的突出部71 和恒星齒輪40的齒58之間產(chǎn)生第二接合力F2 (見圖8)。當(dāng)恒星齒輪40 在方向B上旋轉(zhuǎn)時，彈簧77在第二掣爪突部79處圍繞第二樞軸線75向 第二模式偏壓恒星掣爪60 (見圖9)。通過這樣的配置，即使在恒星掣爪 60處在第二模式時，恒星齒輪40也可在騎行者倒踏腳踏板時在方向B 上自由旋轉(zhuǎn)。見圖10和11，安裝系統(tǒng)26包括至少一個附接點(diǎn)72，其置于從底托 座殼12向外徑向延伸的至少一個車架臺24上。安裝系統(tǒng)26可包括三個 附接點(diǎn)72，其置于三個圍繞底托座殼12等距隔開或分開120。的車架臺 74上。安裝系統(tǒng)26還包括圍繞殼軸線16軸向安裝的安裝盤76。安裝盤 76包括三個孔78用于容納螺栓80來將盤76安裝到車架臺74。安裝盤 76和軸環(huán)62包括配合突起和凹部82來不旋轉(zhuǎn)地將軸環(huán)連接到安裝盤76。 安裝盤76可包括用于連接到桿70的鮑登控制纜線的纜線套止動器84。通過在從底托座殼12徑向延伸的車架臺74上設(shè)置附接點(diǎn)72，自行 車傳動組件10可被安裝而不增加現(xiàn)有的曲柄組件寬度W (見圖3)。在8所示實(shí)施方式中，附接點(diǎn)72的外側(cè)表面86定位成在軸向上位于底托座 殼12的外側(cè)表面88的內(nèi)側(cè)。見圖1、 2和8，在本發(fā)明的一個實(shí)施方式中，鏈條控制系統(tǒng)90附 接到安裝盤76。該鏈條控制系統(tǒng)90包括鏈條引導(dǎo)器92，用于阻止鏈條 59從輸出鏈環(huán)和/或輥94脫離，所述輸出鏈環(huán)和/或輥94可旋轉(zhuǎn)地附接到 安裝盤76用于滾動地引導(dǎo)鏈條59。鏈條59在鏈條引導(dǎo)器92下方行進(jìn)。 輥94包括輥部分96，以便鏈條59跨在兩個側(cè)壁98上從而軸向定位鏈條 59。輥94與鏈環(huán)20對齊。在另一個實(shí)施方式中，輥94可安裝到安裝盤 76上的任選位置。自行車傳動組件10提供了至少兩個傳動路徑。當(dāng)恒星掣爪60處于 第二模式時，恒星齒輪40鎖定到軸環(huán)62上，其中輸入曲柄組件18的旋 轉(zhuǎn)驅(qū)動行星齒輪38圍繞行星軸44旋轉(zhuǎn)，從而過快驅(qū)動(overdrive)齒圈 42，引起輸出鏈環(huán)20比輸入曲柄臂18旋轉(zhuǎn)得更快。當(dāng)恒星掣爪60處于 第一模式時，恒星齒輪40從軸環(huán)62上解鎖，且輸入曲柄組件18的最初 旋轉(zhuǎn)首先驅(qū)動行星齒輪38圍繞行星軸44旋轉(zhuǎn)，從而旋轉(zhuǎn)恒星齒輪40直 到環(huán)掣爪54接合齒圈42從而將恒星齒輪40鎖定到齒圈42為止。曲柄 組件18的繼續(xù)旋轉(zhuǎn)以1:1的傳動比直接驅(qū)動恒星齒輪40和齒圈42。盡管參照具體實(shí)施方式
描述了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，在所述 發(fā)明概念的精神和范圍內(nèi)可進(jìn)行許多改變。因此，本發(fā)明不局限于所公 開的實(shí)施方式，而是具有所附權(quán)利要求的表述所允許的全部范圍。
權(quán)利要求
1、一種用于控制行星齒輪機(jī)構(gòu)中齒輪旋轉(zhuǎn)的掣爪，所述掣爪包括可與所述齒輪接合的突出部；第一樞軸線，所述掣爪可圍繞所述第一樞軸線在第一模式和第二模式之間旋轉(zhuǎn)，所述第一模式允許所述齒輪在第一方向和第二方向上旋轉(zhuǎn)，所述第二模式阻止所述齒輪在所述第一方向上旋轉(zhuǎn)；以及第二樞軸線，所述掣爪可圍繞所述第二樞軸線旋轉(zhuǎn)，從而當(dāng)所述掣爪處于所述第二模式時允許所述齒輪在所述第二方向上旋轉(zhuǎn)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的掣爪，其特征在于，所述掣爪圍繞所述第 一樞軸線向所述第一模式被偏壓，并圍繞所述第二樞軸線向所述第二模 式被偏壓。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的掣爪，其特征在于，所述掣爪可在掣爪突 部處圍繞所述第一樞軸線向所述第一模式被偏壓，并在所述掣爪突部處 圍繞所述第二樞軸線向所述第二模式被偏壓。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的掣爪，其特征在于，所述掣爪突部置于所 述第一和第二樞軸線之間。
5、 一種用于具有多個齒輪的自行車行星齒輪機(jī)構(gòu)的控制系統(tǒng)，所述 控制系統(tǒng)包括掣爪，其包括可與所述齒輪接合的突出部，第一樞軸線，所述掣爪可圍繞所述第一樞軸線在第一模式 和第二模式之間旋轉(zhuǎn)，所述第一模式允許所述齒輪在第一方向和 第二方向上旋轉(zhuǎn)，所述第二模式阻止所述齒輪在所述第一方向上 旋轉(zhuǎn)，以及第二樞軸線，所述掣爪可圍繞所述第二樞軸旋轉(zhuǎn)，從而當(dāng) 所述掣爪處于所述第二模式時允許所述齒輪在所述第二方向上 旋轉(zhuǎn)；用于所述掣爪的第一座；以及換檔致動器，其用于將所述掣爪定位在所述第一和第二模式之間。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述掣爪圍繞所 述第一樞軸線向所述第一模式被偏壓，并圍繞所述第二樞軸線向所述第 二模式被偏壓。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述齒輪包括構(gòu) 造為與所述掣爪的所述突出部接合的齒形。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述齒輪齒形和 所述掣爪的所述突出部被構(gòu)造為，使得所述突出部和所述齒輪齒形之間 的阻止所述齒輪在所述第一方向上旋轉(zhuǎn)的第一接合力向所述第一模式偏 壓所述掣爪。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述齒輪齒形和 所述掣爪的所述突出部被構(gòu)造為，使得所述突出部和所述齒輪齒形之間 的第二接合力圍繞所述第二樞軸線向所述第二模式偏壓所述掣爪，允許 所述齒輪在所述第二方向上旋轉(zhuǎn)。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，控制系統(tǒng)還包 括彈簧，其被構(gòu)造為在掣爪突部處圍繞所述第一樞軸線向所述第一模式 偏壓所述掣爪。
11、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述彈簧被構(gòu) 造為在所述掣爪突部處圍繞所述第二樞軸線向所述第二模式偏壓所述掣 爪。
12、 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述掣爪突部 置于所述第一和第二樞軸線之間。
13、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述彈簧被構(gòu) 造為在掣爪突部處圍繞所述第二樞軸線向所述第二模式偏壓所述掣爪。
14、 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述換檔致動 器包括換檔凸輪，該換檔凸輪容納在第二座中并可沿所述第二座來回移 動從而將所述掣爪定位在所述第一和第二模式之間。
15、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述行星齒輪 機(jī)構(gòu)包括恒星齒輪、多個行星齒輪和齒圈。
16、 根據(jù)權(quán)利要求15所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述齒輪為所 述恒星齒輪，所述行星齒輪機(jī)構(gòu)被構(gòu)造為使得當(dāng)所述掣爪處于所述第二 模式時，驅(qū)動輸入在第一傳動路徑中驅(qū)動所述行星齒輪，從而過快驅(qū)動 所述齒圈。
17、 根據(jù)權(quán)利要求16所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述行星齒輪 機(jī)構(gòu)被構(gòu)造為使得當(dāng)所述掣爪處于所述第一模式時，所述驅(qū)動輸入在第 二傳動路徑中驅(qū)動所述行星齒輪，從而使所述恒星齒輪和所述齒圈旋轉(zhuǎn)。
全文摘要
一種用于行星齒輪機(jī)構(gòu)的掣爪，其用于控制行星齒輪機(jī)構(gòu)中齒輪的旋轉(zhuǎn)。該掣爪包括突出部以及第一和第二樞軸線。突出部可與齒輪接合。掣爪可圍繞第一樞軸線在第一模式和第二模式之間旋轉(zhuǎn)，所述第一模式允許齒輪在第一方向和第二方向上旋轉(zhuǎn)，所述第二模式阻止齒輪在第一方向上旋轉(zhuǎn)。掣爪可圍繞第二樞軸線旋轉(zhuǎn)，從而當(dāng)掣爪處于第二模式時允許齒輪在第二方向上旋轉(zhuǎn)。
文檔編號F16D41/32GK101566198SQ20091013457
公開日2009年10月28日 申請日期2009年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月21日
發(fā)明者克里斯多佛·希普曼, 凱文·韋斯林, 布賴恩·喬丹 申請人:什拉姆有限責(zé)任公司