本實用新型屬于變速器，具體涉及一種離合器控制機(jī)構(gòu)及其應(yīng)用的內(nèi)變速器。

背景技術(shù)：

內(nèi)變速器通過離合器控制傳動系統(tǒng)內(nèi)部和花鼓之間的離合傳動，實現(xiàn)不同擋位的速比控制。由于內(nèi)變速器全部封裝在花鼓內(nèi)部，其要求的裝配結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，導(dǎo)致零部件的加工難度大，生產(chǎn)成本高。并且變速控制端位于變速器外側(cè)端部，容易被外力破壞。

如申請?zhí)枮?3204051.2的中國專利文件中公開的一種改進(jìn)的內(nèi)變速器輪轂軸及其具有其輪轂的內(nèi)變速器，其中采用的離合器的控制包括套裝在輪轂軸上的內(nèi)、外套件，通過在套件上加工異形的透空路徑，通過配合的定位銷一同實現(xiàn)離合器的軸向離合運動，套件的加工方式復(fù)雜，在裝配過程中需要將定位銷和套件一同裝配好再套裝在輪轂軸上，裝配困難，定位銷的傳動方式容易磨損，導(dǎo)致內(nèi)變速器的使用壽命有限。

隨著內(nèi)變速器在自行車上的應(yīng)用越來越廣泛，如何降低內(nèi)變速器的生產(chǎn)成本和裝配難題顯得越發(fā)重要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型解決的技術(shù)問題是：針對現(xiàn)有的內(nèi)變速器離合器控制結(jié)構(gòu)存在的加工復(fù)雜、生產(chǎn)成本高的缺陷，提供一種新型的離合器控制機(jī)構(gòu)及其應(yīng)用的內(nèi)變速器。

本實用新型采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)：

離合器控制機(jī)構(gòu)，離合器轉(zhuǎn)動和滑動套裝在軸上，所述離合器上設(shè)有兩組離合結(jié)構(gòu)，其中一組離合結(jié)構(gòu)與一傳動部件傳動連接，另一組離合結(jié)構(gòu)與另一傳動部件可離合連接，所述控制機(jī)構(gòu)包括控制套筒、控制桿和控制座，所述控制套筒和控制座分別套裝在軸上，所述控制套筒與離合器之間軸向定位連接，并且控制套筒和離合器之間自由旋轉(zhuǎn)裝配，所述控制座旋轉(zhuǎn)裝配在軸上，并與實現(xiàn)沿軸的周向旋轉(zhuǎn)的控制執(zhí)行組件連接，所述控制桿沿軸的軸線方向滑動設(shè)置，一端與控制套筒之間軸向定位連接，另一端與控制座的轉(zhuǎn)動圓周上設(shè)置的控制凸輪面接觸。

進(jìn)一步的，所述控制套筒嵌裝在離合器內(nèi)孔，所述控制套筒的外壁設(shè)有凸緣，所述凸緣的一側(cè)與離合器內(nèi)壁的軸向定位臺階抵接，另一側(cè)和軸向定位臺階之間通過軸向定位件實現(xiàn)軸向定位連接。

進(jìn)一步的，所述控制套筒上設(shè)有定位孔，所述控制桿上設(shè)有嵌入定位孔中的定位凸塊，所述定位孔和定位凸塊之間嵌合裝配，實現(xiàn)控制桿和控制套筒之間的軸向定位連接。

進(jìn)一步的，所述控制套筒連接控制桿的遠(yuǎn)端通過壓縮的彈簧與軸上的軸肩連接。

進(jìn)一步的，所述軸上設(shè)有軸向的滑槽，所述控制桿滑動嵌裝在滑槽內(nèi)。

內(nèi)變速器，包括封裝在花鼓內(nèi)部的行星輪系、以及設(shè)置在動力輸入座和行星輪系的行星架之間的離合器，所述離合器應(yīng)用了本實用新型上述的離合器控制機(jī)構(gòu)；

另外，所述行星輪系的內(nèi)齒圈通過第一棘爪和花鼓內(nèi)壁配合，并且，所述內(nèi)齒圈還通過第二棘爪與動力輸入座配合，所述行星架通過第三棘爪和花鼓內(nèi)壁配合；

所述第一棘爪、第二棘爪和第三棘爪通過壓簧保持彈起狀態(tài)，所述離合器上設(shè)有控制第一棘爪壓下的斜坡結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步的，所述行星輪系的中心輪與軸為一體結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步的，所述離合器一端與動力輸入座之間通過滑動牙嵌式結(jié)構(gòu)形成常結(jié)合傳動狀態(tài)，所述離合器另一端與行星架之間通過牙嵌式離合結(jié)構(gòu)形成離合配合；所述斜坡結(jié)構(gòu)在離合器與行星架分離過程中與第一棘爪接觸，控制第一棘爪彈起后與花鼓內(nèi)壁配合。

進(jìn)一步的，所述第一棘爪的中間位置通過銷軸設(shè)置在內(nèi)齒圈上，第一棘爪的外端通過壓簧彈起與花鼓內(nèi)壁的棘槽嵌合，另一端與穿過內(nèi)齒圈與離合器的斜坡結(jié)構(gòu)接觸。

在本實用新型中，所述離合器控制機(jī)構(gòu)的控制執(zhí)行組件包括設(shè)置在花鼓外端的拉繩座，所述拉繩座轉(zhuǎn)動套裝在軸端部，并與控制座同軸旋轉(zhuǎn)傳動裝配，所述控制座通過安裝套筒旋轉(zhuǎn)安裝在軸上。

進(jìn)一步的，所述控制執(zhí)行組件還包括拉繩導(dǎo)向板，所述拉繩導(dǎo)向板通過導(dǎo)向板安裝座固定安裝在軸上，所述導(dǎo)向板安裝座通過固定螺母軸向固定在軸上，所述導(dǎo)向板安裝座位于拉繩座的安裝內(nèi)圈中，所述拉繩導(dǎo)向板與導(dǎo)向板安裝座周向固定，并通過軸向卡環(huán)軸向固定，所述拉繩座轉(zhuǎn)動安裝在導(dǎo)向板安裝座上，連接擋位控制動力組件的拉繩通過拉繩導(dǎo)向板與拉繩座連接。

本實用新型采用軸上裝配的控制座、控制桿和控制套筒控制離合器，不需要在軸上加工其他的結(jié)構(gòu)，降低了軸零件的加工難度，同時控制座和控制桿之間、控制桿和控制套筒之間的裝配方式更加方便，降低了使用該離合器控制機(jī)構(gòu)的內(nèi)變速器成本，在內(nèi)變速器中，該離合器同時控制行星架和內(nèi)齒圈之間以及內(nèi)齒圈和花鼓之間的離合控制，簡化了變速器內(nèi)部構(gòu)造，進(jìn)一步提高了內(nèi)變速器的輕便化，有利于內(nèi)變速器的推廣應(yīng)用。

以下結(jié)合附圖和具體實施方式對本實用新型做進(jìn)一步說明。

附圖說明

圖1為實施例中的離合器控制機(jī)構(gòu)的裝配示意圖。

圖2為實施例中的離合器控制機(jī)構(gòu)分解示意圖。

圖3為實施例中的離合器控制機(jī)構(gòu)及離合器的軸上裝配示意圖。

圖4為實施例中的軸結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為實施例中應(yīng)用的內(nèi)變速器裝配示意圖。

圖6為實施例中內(nèi)變速器的第一擋位狀態(tài)示意圖。

圖7為實施例中內(nèi)變速器在第一擋位時的第一棘爪狀態(tài)示意圖。

圖8為實施例中的內(nèi)變速器的第二擋位狀態(tài)示意圖。

圖9為實施例中的內(nèi)變速器在第二擋位時的第一棘爪狀態(tài)示意圖。

圖10為實施例中內(nèi)變速器的第三檔位狀態(tài)示意圖。

圖11為實施例中的內(nèi)變速器的控制執(zhí)行組件分解示意圖。

圖中標(biāo)號：

1-離合器，101-第一離合結(jié)構(gòu)，102-第二離合結(jié)構(gòu)，103-斜坡結(jié)構(gòu)，1031-低位面，1032-高位面，104-軸向定位臺階，11-控制套筒，111-凸緣，112-定位孔，12-控制桿，121-推動端部，122-定位凸塊，13-控制座，131-控制凸輪面，14-彈簧，15-軸向定位件，

21-內(nèi)齒圈，211-第一棘爪，212-第二棘爪，213-第三棘爪，22-行星架，23-中心輪，

3-軸，301-軸肩，302-軸向滑槽，303-旋轉(zhuǎn)安裝段，

4-花鼓，401-棘槽，41-珠架組件，

5-動力輸入座，

6-控制執(zhí)行組件，61-拉繩座，62-拉繩導(dǎo)向板，63-導(dǎo)向板安裝座，64-控制扭簧，65-安裝套筒，66-軸向卡環(huán)，67-固定螺母。

具體實施方式

實施例

參加圖1、圖2和圖3，本實施例中的離合器1為裝配在軸上的牙嵌式離合器，離合器1旋轉(zhuǎn)裝配在軸3上，在離合器1的內(nèi)圈裝配有控制套筒11、控制桿12、控制座13、彈簧14和軸向定位件15等部件，用于控制離合器1沿軸3的軸線方向直線動作，實現(xiàn)離合動作，同時不影響離合器在兩個傳動部件直接傳遞旋轉(zhuǎn)動力。

具體的，控制套筒11與離合器1同軸套裝在軸3，控制套筒11可相對軸3以及離合器1之間軸向滑移，控制套筒11為一具有臺階結(jié)構(gòu)凸緣111的套筒構(gòu)件，控制套筒11裝配在離合器1內(nèi)圈和軸3之間，通過凸緣111的一個臺階端面與離合器1內(nèi)圈的軸向定位臺階104接觸，實現(xiàn)離合器1和控制套筒11之間一個軸向方向的定位，在離合器1內(nèi)圈還設(shè)置用于裝配軸向定位件15的槽，該軸向定位件15可為軸向定位卡環(huán)，通過裝配軸向定位件15與凸緣111的另一個端面接觸，實現(xiàn)離合器1和控制套筒11之間另一個軸向方向的定位，最終一同實現(xiàn)離合器1和控制套筒11直接的可靠軸向定位，即控制套筒11能夠控制離合器1沿軸3的軸向左右滑移。同時，控制套筒11的外圈和離合器1的內(nèi)圈之間、以及凸緣111和離合器1的軸向定位臺階104及軸向定位件15之間采用間隙配合，實現(xiàn)離合器1和控制套筒11之間的自由轉(zhuǎn)動裝配，即控制套筒11不會影響離合器1本身的旋轉(zhuǎn)傳動。

控制座13為一旋轉(zhuǎn)套裝在軸3上的回轉(zhuǎn)構(gòu)件，在控制座13的轉(zhuǎn)動圓周上設(shè)有具備高度差的控制凸輪面131，該控制凸輪面131設(shè)置在與控制套筒11相對的回轉(zhuǎn)端面上，控制凸輪面131上的點到控制套筒11之間的垂直距離通過控制凸輪面131上的高度差進(jìn)行變化，控制座13通過在軸3上軸向滑移定位的控制桿12推動控制套筒11軸向滑移，進(jìn)而帶動離合器1軸向動作。

控制桿12為一桿狀構(gòu)件，兩端分別連接控制套筒11和控制座13。具體的，控制桿12靠近控制座13的端部為圓頭的推動端部121，該推動端部121與控制座13的控制凸輪面131接觸，與控制座13之間形成一個凸輪副配合，控制桿12靠近控制套筒11的端部設(shè)置定位凸塊122，對應(yīng)的，在控制套筒11的內(nèi)圈設(shè)有一定位孔112，定位凸塊122與定位孔112嵌合，將控制桿12和定位套筒11之間實現(xiàn)軸向定位連接，控制凸輪面131隨著控制座13的轉(zhuǎn)動，推動控制桿12軸向動作，驅(qū)動控制套筒11軸向直線滑移。

結(jié)合參見圖4，軸3上設(shè)有用于旋轉(zhuǎn)裝配控制套筒11的旋轉(zhuǎn)安裝段303，該旋轉(zhuǎn)安裝段303的直徑要大于一端安裝控制座13的軸段外徑，在該旋轉(zhuǎn)安裝段303上沿軸向開設(shè)軸向滑槽302，控制桿12滑動嵌裝在該軸向滑槽302內(nèi)，實現(xiàn)控制桿12沿軸3的軸線方向滑移限位，同時將控制桿12部分嵌入軸3內(nèi)安裝，避免控制桿12過多地占用控制套筒11內(nèi)圈的空間，可有效降低控制內(nèi)圈的徑向尺寸。

控制套筒11、控制桿12和控制座13配合實現(xiàn)圖3中從右向左推動離合器，壓縮的彈簧14則用于從左向右推動離合器軸向回位?？刂铺淄?1遠(yuǎn)離控制座13一端的軸3上設(shè)有軸肩301，在該軸肩301和控制套筒11之間設(shè)有壓縮的彈簧14，該壓縮的彈簧14的作用是在控制座13將控制套筒11向左推動后，驅(qū)動控制套筒11向右回位。

結(jié)合參見圖5和圖1-4，圖示中的內(nèi)變速器為采用本實施例的離合器及離合器控制機(jī)構(gòu)的優(yōu)選實施方案，包括行星輪系、離合器1、軸3、花鼓4、動力輸入座5以及控制執(zhí)行組件6，軸3為車輪軸，行星輪系封裝在軸3和花鼓4之間，動力輸入座5通過離合器1與行星輪系的動力輸入端通過離合器1連接，控制動力輸入座5和行星輪系的動力輸入端之間以及行星輪系的棘爪離合控制，控制執(zhí)行組件6則用于控制離合器控制機(jī)構(gòu)中的控制座13.

具體的，本實施例中的行星輪系包括內(nèi)齒圈21、第一棘爪211、第二棘爪212、行星架22、中心輪23和若干行星輪。其中內(nèi)齒圈21的內(nèi)圈通過第二棘爪212與動力輸入座5之間單傳動裝配，動力輸入座5與內(nèi)變速器外部連接的動力輸入傳動件連接，如飛輪，內(nèi)齒圈21通過第一棘爪211與花鼓4的內(nèi)壁單向傳動配合，行星架22的外圈通過第三棘爪213與花鼓4的內(nèi)部單向傳動配合，本實施例中所指的單向傳動配合均是至驅(qū)動花鼓4連接的車輪向前轉(zhuǎn)動的傳動方向。在這里，第一棘爪211、第二棘爪212和第三棘爪213均通過壓簧裝配，并保持初始狀態(tài)為彈起狀態(tài)(即單向傳動的狀態(tài))，具體如何通過壓簧裝配棘爪為內(nèi)變速器中常用的技術(shù)手段，本實施例在此不做贅述。

行星輪系的動力輸入端根據(jù)擋位的不同，可以為內(nèi)齒圈21或是行星架22，本實施例中的離合器1設(shè)置在動力輸入座5和行星架22之間，再次參見圖2，本實施例的離合器1在兩端分別設(shè)有第一離合結(jié)構(gòu)101和第二離合結(jié)構(gòu)102，其中，第一離合結(jié)構(gòu)101為設(shè)置在離合器端面圓周的若干凸起，與行星架22的內(nèi)圈端面設(shè)置的若干凹槽相互嵌合，能過分離和結(jié)合的牙嵌式離合結(jié)構(gòu)，第二離合結(jié)構(gòu)102為設(shè)置在離合器另一端面外圓周的若干凸起，與動力輸入座5內(nèi)圈設(shè)置的若干軸向凹槽滑動嵌合，形成常結(jié)合狀態(tài)的滑動牙嵌式結(jié)構(gòu)，第一離合結(jié)構(gòu)101與行星架22分離或結(jié)合的過程中，第二離合結(jié)構(gòu)102始終與動力輸入座5保持動力傳動狀態(tài)。

本實施例的離合器1穿過內(nèi)齒圈21與行星架離合動作，在離合器1的外圈還設(shè)有沿周向設(shè)置的斜坡結(jié)構(gòu)103，斜坡結(jié)構(gòu)103的一側(cè)的離合器外徑大于另一側(cè)的外徑，相互之間通過斜坡結(jié)構(gòu)103連接，在斜坡結(jié)構(gòu)103的兩側(cè)分別形成低位面1031(較大的離合器外徑)和高位面1032(較小的離合器外徑)，該斜坡結(jié)構(gòu)103與設(shè)置在內(nèi)齒圈21和花鼓4之間的第一棘爪211接觸，可控制第一棘爪211從彈起狀態(tài)變換為壓下狀態(tài)。

如圖7和圖9所示，第一棘爪211的中間位置通過銷軸轉(zhuǎn)動設(shè)置在內(nèi)齒圈21上，第一棘爪211的外側(cè)棘齒端通過壓簧彈起與花鼓內(nèi)壁的棘槽嵌合，形成單向傳動，內(nèi)側(cè)則穿過內(nèi)齒圈21與離合器的外徑接觸，經(jīng)過斜坡結(jié)構(gòu)103兩端的高位面和低位面之間的變換，通過杠桿作用將第一棘爪211的外側(cè)壓下，使內(nèi)齒圈21和花鼓4分離。

本實施例為三速內(nèi)變速器，不需要控制中心輪23，中心輪23與軸3之間固定裝配，為了節(jié)省裝配成本，可將中心輪23在軸3上一體加工成型。

以下結(jié)合圖6-圖10詳細(xì)說明本實施例的三速內(nèi)變速器的擋位傳動狀態(tài)。

當(dāng)控制座13的控制凸輪面的低位與控制桿接觸時，控制套筒11及離合器1在彈簧14的作用下向右推動推動，此時離合器1與行星架22之間為動力分離狀態(tài)，并且離合器的斜坡結(jié)構(gòu)103的高位面1032與第一棘爪211的內(nèi)側(cè)接觸，將第一棘爪211控制為壓下狀態(tài)，使內(nèi)齒圈21與花鼓4之間為動力分離狀態(tài)，此時動力由動力輸入座5進(jìn)入，通過第二棘爪212傳遞至內(nèi)齒圈21，內(nèi)齒圈21將旋轉(zhuǎn)動力傳入行星輪系進(jìn)行減速傳動，然后由行星架22經(jīng)第三棘爪輸出至花鼓4，帶動花鼓連接的車輪轉(zhuǎn)動，該擋位為低速檔，動力傳遞路線如圖6中的箭頭所示，第一棘爪211的狀態(tài)如圖7所示。

當(dāng)控制座13的控制凸輪面的中間位置與控制桿接觸時，控制座13通過控制桿12推動控制套筒11向左側(cè)的行星架靠近，此時離合器1與行星架22之間仍為分離狀態(tài)，但是在離合器1向左移動的過程中，離合器1的外圈與第一棘爪211內(nèi)側(cè)接觸的位置由高位面1032經(jīng)斜坡結(jié)構(gòu)103變換至低位面1031，第一棘爪211的內(nèi)側(cè)失去離合器的限制，在自身壓簧的作用下彈起，變換內(nèi)齒圈21與花鼓4之間為單向動力傳動狀態(tài)，此時，動力由動力輸入座5進(jìn)入，直接通過第一棘爪211傳遞至花鼓4輸出，帶動花鼓連接的車輪轉(zhuǎn)動，該擋位為直接擋，花鼓4的轉(zhuǎn)速超過行星架22的轉(zhuǎn)速，第三棘爪213被超越，動力傳遞路線如圖8中的箭頭所示，第一棘爪211的狀態(tài)如圖9所示。

擋控制座13的控制凸輪面的高位與控制桿接觸，控制座13繼續(xù)通過控制桿12推動控制套筒11向左側(cè)的行星架靠近，將離合器1與行星架22之間變換為結(jié)合狀態(tài)，此時第一棘爪211的內(nèi)側(cè)保持與離合器1外圈的低位面接觸，內(nèi)齒圈21與花鼓4之間為單向動力傳遞狀態(tài)，此時，動力由動力輸入座5進(jìn)入，通過離合器1傳遞至行星架22，行星架22將旋轉(zhuǎn)動力傳入行星輪系進(jìn)行增速傳動，然后由內(nèi)齒圈22由第一棘爪211輸出至花鼓4，帶動花鼓連接的車輪轉(zhuǎn)動，該擋位為增速擋，花鼓4及內(nèi)齒圈21的轉(zhuǎn)速超過動力輸入座5的轉(zhuǎn)速，第二棘爪212被超越，動力傳遞路線如圖10中的箭頭所示，第一棘爪211的狀態(tài)仍然如圖9所示。

如圖11所示，在內(nèi)變速器中，離合器控制機(jī)構(gòu)的控制執(zhí)行組件6包括拉繩座61、拉繩導(dǎo)向板62、導(dǎo)向板安裝座63、控制扭簧64、安裝套筒65、軸向卡環(huán)66和固定螺母67。其中拉繩座61及控制座13均通過安裝套筒65轉(zhuǎn)動安裝在軸3的端部，并與花鼓之間通過珠架組件41轉(zhuǎn)動裝配，拉繩座61和安裝套筒65之間以及安裝套筒65和控制座13之間分別通過周向定位結(jié)構(gòu)連接，拉繩座61與內(nèi)變速器外部的拉繩系統(tǒng)連接，通過拉繩驅(qū)動拉繩座61相對于軸3周向轉(zhuǎn)動，進(jìn)而驅(qū)動離合器控制機(jī)構(gòu)的控制座13轉(zhuǎn)動，同時，拉繩座61和軸3之間通過控制扭簧64連接，實現(xiàn)拉繩座61的彈性回位。拉繩導(dǎo)向板62通過導(dǎo)向板安裝座63周向定位裝配在拉繩座61的外側(cè)，用于拉繩座的軸向定位同時，還用于對拉繩引入拉繩座進(jìn)行導(dǎo)向，導(dǎo)向板安裝座63通過與軸3之間通過非圓扁位周向定位裝配，拉繩導(dǎo)向板62和導(dǎo)向板安裝座63之間通過周向嵌合的凸起和凹槽實現(xiàn)定位裝配，同時，在導(dǎo)向板安裝座63的外側(cè)設(shè)置軸向卡環(huán)66，作為拉繩導(dǎo)向板62的軸向定位裝配，導(dǎo)向板安裝座63外側(cè)的軸3上螺接固定螺母67，實現(xiàn)整個離合器控制機(jī)構(gòu)及控制執(zhí)行組件在軸3的軸向鎖緊。導(dǎo)向板安裝座63嵌裝在拉繩座61的內(nèi)圈中，在更換飛輪時：取掉軸向卡環(huán)66即可取出拉繩導(dǎo)向板62和拉繩座61，實現(xiàn)不拆取螺母的情況下進(jìn)行內(nèi)變速器的動力輸入座連接的飛輪更換，而不會影響內(nèi)部結(jié)構(gòu)裝配。

本實用新型所應(yīng)用的內(nèi)變速器可應(yīng)用在包括自行車、電動助力自行車或摩托車的輪轂上，并且也不僅限于本實施中所述的三速內(nèi)變速器，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)傳動速比的不同，采用以上實施例在本權(quán)利要求范圍內(nèi)的各種相似實施方式，本實施例在此不一一列舉。