内变速器控制机构的制作方法
【专利摘要】本发明为一种通用于无链传动自行车及链条传动自行车的内变速器控制机构，该控制机构是由内变速器中的动力旋转件(如：输入环、内齿轮、行星架、输出环等)以凸轮或类凸轮结构带动离合所需控制的离合机构动作，或借由凸轮或类凸轮结构带动一连动装置旋转或平移予以离合所需控制的离合机构动作，进以达到凸轮结构或类凸轮结构或连动装置旋转一定角度即完成控制机构的快速切换效果，以及主要变速动力来自动力旋转件，而非控制切换动作的拨杆，使拨杆动作更轻巧、变速更准确、整体控制机构更加简易，相对的使重量减轻、体积更精减，进而提升内变速器的整体产业利用性及实用效益性。
【专利说明】
内变速裔丨￡制机构
技术领域
[0001]本发明有关一种通用于无链传动自行车及链条传动自行车的内变速器控制机构，尤指控制机构是由内变速器中的动力旋转件(如:输入环、内齿轮、行星架、输出环等)以凸轮或类凸轮结构带动离合所需控制的离合机构动作，或借由凸轮或类凸轮结构带动一连动装置旋转或平移予以离合所需控制的离合机构动作，进以达到凸轮结构或类凸轮结构或连动装置旋转一定角度即完成控制机构的快速切换效果，以及主要变速动力来自动力旋转件，而非控制切换动作的拨杆。
【背景技术】
[0002]—般已知自行车内变速器的控制机构不但结构较为复杂，且延伸出结构体积大、重量重、成本高的问题，同时也造成变速器在实际操纵变速时的灵敏度与速度的不尽理想，而该等缺点亦直接导致了内变速器以及整体自行车质量的降低，所以在相关的自行车内变速器的结构设计上，业界不断的力求创新与突破。
[0003]而在自行车变速器的设计上，除了内变速机构中齿轮的运用与路径设计创新之夕卜，对于直接影响变速操纵的相关控制机构，则更关系到整体内变速器的结构、重量、成本以及变速操纵的灵敏度与换文件速度；因此，如何设计出一种结构精简、重量轻、成本低以及变速操纵灵敏度高与换档速度快的内变速器控制机构，则为自行车产业界所急待技术提升与创新的目标。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种用于无链传动自行车及链条传动自行车的内变速器控制机构。
[0005]为达到上述目的，本发明提供一种内变速器控制机构，该控制机构包括:一用于控制太阳齿轮固定与否的控制机构、一用于控制两侧内齿轮与行星架输入或输出的控制机构，及一泛用于控制太阳齿轮或内齿轮与行星架的泛用型控制机构；各控制机构变换的主要动力来自必旋转的动力旋转件，配合使用拨杆的位移控制凸轮或类凸轮的是否作用，而予以控制所需离合的离合机构作动，进而完成控制机构的切换。
[0006]本发明具有以下有益效果:
1.本发明的内变速器控制机构，可通用于无链传动自行车及链条传动自行车，使单一技术创作能广泛通用于无链传动自行车及链条传动自行车的内变速器。
[0007]2.有效达到节省空间及减轻整体重量之优点。
[0008]3.降低产业成本，提升整体产业产效。
[0009]4.有效简化自行车内变速器控制机构，相对的使重量减轻、体积更精减，提升组立与维修效率，进而提高内变速器的整体产业利用性及经济效益性。
[0010]5.由内变速器中的动力旋转件(如:输入环、内齿轮、行星架、输出环等)以凸轮或类凸轮结构带动离合所需控制的离合机构作动，或借由凸轮或类凸轮结构带动一连动装置旋转或平移予以离合所需控制的离合机构动作，进以达到凸轮结构或类凸轮结构或连动装置旋转一定角度即完成控制机构的快速切换效果。
[0011]6.主要变速动力来自动力旋转件，而非控制切换动作的拨杆，使拨杆动作更轻巧、换档更快速准确、整体控制机构更加灵敏简易。
【附图说明】
[0012]图1为本发明实施例剖视图；
图2为本发明太阳齿轮固定与否的轴向切离控制机构剖视图(左齿轮固定)；
图3为本发明太阳齿轮固定与否的轴向切离控制机构剖视图(右齿轮固定)；
图4为本发明太阳齿轮固定与否的径向切离控制机构剖视图；
图5为图4中径向切离控制机构的棘爪构造闭合方式的动作示意图；
图6为本发明太阳齿轮固定与否的左右棘爪运作示意图；
图7为本发明开闭离合机构的控制机构的控制爪位于旋转件上的实施例剖视图；
图8为图7中的离合爪闭合动作示意图；
图9为本发明开闭离合机构的控制机构的控制爪位于固定件上的实施例剖视图；
图10为图9中的离合爪闭合动作示意图；
图11为本发明径向凸轮环及轴向凸轮环切换机构的实施例剖视图(轴向凸轮环及滑环旋转状态)；
图12为本发明径向凸轮环及轴向凸轮环切换机构的实施例剖视图(径向凸轮环及滑环旋转状态)。
[0013]附图标记说明 I内变速器
10中心轴 101导沟 2棘齿环 21棘爪回位弹簧 22左棘爪 23右棘爪 24凸轮座 25制动滑块座 26左右制动滑块 261左右止档棘爪 27左右滑块回位弹簧 271止档棘爪回位弹簧 272左爪基座 273左爪基座 28左齿轮 29右齿轮 201左弹簧座 202右弹簧座 3旋转环 31棘爪轴
32上行星系动力棘爪 33下行星系动力棘爪 34棘爪回位弹簧 35棘爪控制板 36左控制爪 37右控制爪 38控制爪回位弹簧 39控制爪轴 391控制爪制动座 4旋转环 41棘爪轴
42上行星系动力棘爪 43下行星系动力棘爪 44棘爪回位弹簧 45棘爪控制板 46辅助拨爪 461拨爪回位弹簧 47左限制板 471左控制爪 48右限制板 481右控制爪 49控制爪回位弹簧 40控制爪固定座 401控制爪轴 5旋转件 51滑环 52轴向弹簧 53径向弹簧 54销
55径向控制凸轮环 56轴向控制凸轮环 57间隔环。
【具体实施方式】
[0014]请参阅图1所示，本发明内变速器控制机构的实施例，于该实施例的控制机构中包括:用于控制太阳齿轮固定与否的控制机构、用于控制两侧内齿轮与行星架输入或输出的控制机构，及可泛用于控制太阳齿轮或内齿轮与行星架的泛用型控制机构。本发明的主要重点在于:控制机构变换的主要动力来自必旋转的动力旋转件(如:输入环、内齿轮、行星架、输出环等)配合使用拨杆的位移(该拨杆位移可为左右位移、上下位移、角度旋转位移，本发明附图及说明以左右位移为例说明，但不因此而局限本发明拨杆的不同位移实施运用)，予以控制凸轮或类凸轮的是否作用，再借凸轮或类凸轮结构带动离合所需控制的离合机构动作，或借由凸轮或类凸轮结构带动一连动装置旋转或平移予以离合所需控制的离合机构动作。
[0015]请先参阅附图中图2及图4所示，为本发明太阳齿轮固定与否的轴向切离控制机构及径向切离控制机构的实施例，其主要区别是依据离合机构的运动方向予以分为轴向切离及径向切离两种形式，其中图2为太阳齿轮需要固定或自由转动的轴向切离型控制机构，图4为太阳齿轮需要固定或自由转动的径向切离型控制机构。
[0016]如图2及图3所示的轴向切离型控制机构，包括位于内变速器I内部联结必旋转的动力旋转件而做动力旋转的棘齿环2、棘爪回位弹簧21、左棘爪22、右棘爪23、凸轮座24、制动滑块座25、左右制动滑块26、左右滑块回位弹簧27、左齿轮28、右齿轮29、左弹簧座201、右弹簧座202及拨杆A。其中在内变速器I的中心轴10上以至少一个内凹的导沟101供操作变速的拨杆隐设于中心轴10的表面，于中心轴10外部设置制动滑块座25，于制动滑块座25的表面设置有左齿轮28、棘齿环2及右齿轮29，其中该棘齿环2设置在左齿轮28与右齿轮29之间，并于左齿轮28与中心轴10之间设置左弹簧座201、滑块回位弹簧27，以及由滑块回位弹簧27抵推受凸轮座24控制的制动滑块26 ;而在右齿轮29与中心轴10之间设置右弹簧座201、滑块回位弹簧27，以及由滑块回位弹簧27抵推受凸轮座24控制的制动滑块26 ;另于棘齿环2匹配处设置有凸轮座24，凸轮座24上设置有受拨杆A位移选择操控的左棘爪22、右棘爪23及棘爪回位弹簧21。
[0017]请参阅图2所示轴向切离型控制机构的拨杆A的初始位置在左侧，此时的左齿轮28为固定状态，右齿轮29为可自由旋转状态，当要变速时，需将左齿轮28切换为可自由旋转状态，而右齿轮29切换为固定状态，其动作流程为:
(I)拨杆A由左侧移到右侧位置，使左棘爪22向上弹而与棘齿环2咬合，带动凸轮座24旋转。
[0018](2)于凸轮座24旋转时，将左侧制动滑块26利用轴向凸轮推离左齿轮28，使左齿轮28自由，此时左侧的滑块回位弹簧27压缩，左侧制动滑块26被凸轮座24的凸轮顶端撑住在更左方的位置。
[0019](3)凸轮座24再继续旋转，使右侧制动滑块26利用右侧的滑块回位弹簧27回到相对左方位置，使右齿轮29与右侧制动滑块26咬合而固定。
[0020]经由上述动作后如图3所示状态，同理将拨杆A由右侧移到左侧位置时，则回到图2所示的初始位置。
[0021]请参阅图4所示径向切离控制机构实施例剖视图，此实施例旋转主要机构与上述相同，差别处在于凸轮座24的凸轮方向为径向，而左右制动滑块26为改为左右止档棘爪261，滑块回位弹簧27改为止档棘爪回位弹簧271构造，及配合的左爪基座272和左爪基座273，左爪基座272和左爪基座273固定于中心轴10的表面，该止档棘爪261构造的闭合方式如图5中所示，其运作原理亦与上述相同。
[0022]请再参阅图1及图6所示，上述控制机构主要使用于太阳齿轮的固定与否的控制，且因棘齿环2固定于必旋转件(如:输入环、内齿轮、行星架、输出环等只要内变速动作必会旋转的构件)，而拨杆A的作用仅撑住棘爪22、23使之不与棘齿环2咬合，故不会直接受到输入的扭力作用。同时，左右棘爪22、23为成对组成(如图4所示最简单的两对组成)，使每旋转90度即动作一回合，所以其动作为一次前进一步的方式依序旋转。
[0023]请参阅图7所示为本案发明主要用于两侧内齿轮与行星架输入或输出的控制机构，并依据控制棘爪的位置而分为两种形式:一种为控制爪位于与动力旋转件连动的连动装置上，另一种为控制爪位于固定件上。如图7所示为控制爪位于连动装置上的实施例，该控制机构实施例包括:做动力必旋转的旋转环3、棘爪轴31、上行星系动力棘爪32、下行星系动力棘爪33、棘爪回位弹簧34、作为连动装置的棘爪控制板35、左控制爪36、右控制爪37、控制爪回位弹簧38、控制爪轴39、控制爪制动座391及拨杆B。如图1及图7中所示实施例，在内变速器的中心轴外部设置拨杆B、控制爪制动座391及旋转环3，在旋转环3内侧设置棘爪轴31以组装上行星系动力棘爪32、下行星系动力棘爪33及棘爪回位弹簧34，于设置棘爪的下方位置设有作为连动装置的棘爪控制板35，该棘爪控制板35是以控制爪轴39组合左右控制爪36、37及控制爪回位弹簧38。该控制机构的控制目标为上行星系动力棘爪32的闭合控制，如图中所示，在初始状态时拨杆B在左侧，此时上行星系动力棘爪32为开启状态，右控制爪37为闭合状态，而要将上行星系动力棘爪32闭合的动作为:
(I)拨杆B从左控制爪36位置向右横移至右控制爪37位置(如图8所示例的第一步骤和第二步骤)，此时左控制爪36无拨杆B撑住，而与固定件的控制爪座391咬合，使作为连动装置的棘爪控制板35不动，即使棘爪控制板35相对于旋转环3做旋转运动。
[0024](2)棘爪控制板35的旋转运动则使上行星系动力棘爪32闭合，闭合后的左控制爪36接着被旋转环3切离，而右控制爪37则移到缺口上，由拨杆B撑住。
[0025]请参阅图9所示为上述主要用于两侧内齿轮与行星架输入或输出的控制机构的控制爪位于固定件上的实施例，该控制机构包括:做动力旋转的旋转环4、棘爪轴41、上行星系动力棘爪42、下行星系动力棘爪43、棘爪回位弹簧44、作为连动装置的棘爪控制板45、辅助拨爪46、辅助拨爪回位弹簧461、左限制板47、左控制爪471、右限制板48、右控制爪481、控制爪回位弹簧49、控制爪固定座40、控制爪轴401及拨杆B。其中在内变速器的中心轴外部设置拨杆B、控制爪固定座40，于控制爪固定座40设置控制爪轴401、控制爪回位弹簧49、左控制爪471及右控制爪481，另于旋转环4上以棘爪轴41组装上行星系动力棘爪42、下行星系动力棘爪43及棘爪回位弹簧44，于设置棘爪的下方位置设有作为连动装置的棘爪控制板45，在棘爪控制板45下方两侧设置有左限制板47、右限制板48以及辅助拨爪回位弹簧461，而于左控制板47与旋转环4之间设置有辅助拨爪46。如图中所示位置设为控制爪固定座40及旋转环4的起始位置，拨杆B位于左侧位置，左控制爪471被拨杆B撑住，而无咬合棘爪控制板45，此时右控制爪481被辅助拨爪46及右限制板48阻挡，亦无法咬合棘爪控制板45，故棘爪控制板45不会移动、不会变速。当拨杆B移动时，即开始变速，其动作顺序原理如图10中所示例，SP:
(I)依据图9所示，拨杆B向右移至右侧文件位位置，故左控制爪471咬合棘爪控制板45，使棘爪控制板45固定不转动。
[0026](2)旋转环4持续转动，使棘爪控制板45上控制上行星系动力棘爪42的凸轮相对向左旋转运动，使上行星系动力棘爪42关闭，而切离上行星系动力棘爪42。
[0027](3)切离上行星系动力棘爪42后，旋转环4继续转动，利用旋转环4的轨道关闭辅助拨爪46，使左控制爪471回至切离状态；此时拨杆B在右侧文件位位置撑住右控制爪481，而完成一个变速回合。
[0028]如图11所示为可广泛使用于径向离合及轴向离合的控制机构实施例，该控制机构包括:作为必旋转的动力旋转件5、作为连动装置的滑环51、轴向弹簧52、径向弹簧53、销54、径向控制凸轮环55、轴向控制凸轮环56、间隔环57及拨杆C所组成。其中在内变速器的中心轴外部设置拨杆C、径向控制凸轮环55及轴向控制凸轮环56，于径向控制凸轮环55与轴向控制凸轮环56之间设置间隔环57，而动力旋转件5设置一作为连动装置的滑环51，滑环51外部与旋转件5之间设一轴向弹簧52，滑环51内部设一销54及径向弹簧53，且令该销54能因滑环51的位移而切换于径向控制凸轮环55及轴向控制凸轮环56两个位置，并利用这两个位置的切换来产生所要控制的(径向或轴向)离合动作，其动作如下:
(I)当拨杆C移至径向控制凸轮环55使之固定时，原本停在径向控制凸轮环55的销54被往上顶，经由轴向弹簧52将滑环51推向右侧位置，此时滑环51及轴向控制凸轮环56跟随旋转件5旋转，其结果如图11所示例。
[0029](2)同理，当拨杆C固定轴向控制凸轮环56时，销54被往左推至径向控制凸轮环55后，经由径向弹簧53向下推，使滑环51卡在径向控制凸轮环55位置，此时滑环51及径向控制凸轮环55跟随旋转件5旋转，其结果如图12所示例。
[0030]综合上述，本发明内变速器的控制机构利用内变速器旋转时必旋转的动力旋转件(如:输入环、内齿轮、行星架、输出环等)及凸轮或类凸轮来控制所需控制的离合机构(如:太阳齿轮的固定与否的控制、内齿轮与行星架输入或输出的控制)动作，亦或借凸轮或类凸轮带动一连动装置旋转或平移，以连动装置的旋转或平移予以控制所需离合的离合机构动作，进而达到变速的效果。
[0031]上述实施例仅是为了充分说明本发明而所举的较佳实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本技术创作基础上所做的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内，特先声明。
【主权项】
1.一种内变速器控制机构，该控制机构包括:一用于控制太阳齿轮固定与否的控制机构、一用于控制两侧内齿轮与行星架输入或输出的控制机构，及一泛用于控制太阳齿轮或内齿轮与行星架的泛用型控制机构；其特征在于:各控制机构变换的主要动力来自必旋转的动力旋转件，配合使用拨杆的位移控制凸轮或类凸轮的是否作用，而予以控制所需离合的离合机构作动，进而完成控制机构的切换。2.如权利要求1所述的内变速器控制机构，其特征在于，各控制机构变换的主要动力来自必旋转的动力旋转件，配合使用拨杆的位移予以控制凸轮或类凸轮的是否作用，再借凸轮或类凸轮带动一连动装置旋转或平移，以连动装置的旋转或平移予以控制所需离合的离合机构动作，进而完成控制机构的切换效果。3.如权利要求1所述的内变速器控制机构，其特征在于，用于控制太阳齿轮固定与否的控制机构，依据离合机构的运动方向予以分为轴向切离控制机构及径向切离控制机构，其中: 轴向切离控制机构包括棘齿环、棘爪回位弹簧、左棘爪、右棘爪、凸轮座、制动滑块座、左右制动滑块、左右滑块回位弹貪、左齿轮、右齿轮、左弹貪座、右弹貪座及拨杆；其中在内变速器的中心轴上以至少一个内凹的导沟供操作变速的拨杆隐设于中心轴表面的内凹导沟中，于中心轴外部设置制动滑块座，制动滑块座的表面设置有左齿轮、棘齿环及右齿轮；其中该棘齿环设置在左齿轮与右齿轮之间，并于左齿轮与中心轴之间设置左弹簧座、滑块回位弹簧及受滑块回位弹簧抵推的制动滑块，以及控制制动滑块控制的凸轮座；而在右齿轮与中心轴之间设置右弹簧座、滑块回位弹簧，以及受滑块回位弹簧抵推的制动滑块和受制动滑块控制的凸轮座；另于凸轮座上设置有受拨杆位移选择操控的左棘爪、右棘爪及棘爪回位弹簧； 径向切离控制机构的旋转主要机构与上述轴向切离型控制机构相同，差别处在于凸轮座的凸轮方向为径向，而左右制动滑块为左右止档棘爪及止档棘爪回位弹簧。4.如权利要求1所述的内变速器控制机构，其特征在于，拨杆的位移为左右位移、上下位移、角度旋转位移。5.如权利要求1所述的内变速器控制机构，其特征在于，用于两侧内齿轮与行星架输入或输出的控制机构，该控制机构的控制目标为行星系动力棘爪的闭合控制，并依据控制棘爪的位置分为控制爪位于旋转连动装置上及控制爪位于固定件上两种形式。6.如权利要求5所述的内变速器控制机构，其特征在于，该控制爪位于旋转连动装置件上的控制机构包括:旋转环、棘爪轴、上行星系动力棘爪、下行星系动力棘爪、棘爪回位弹簧、棘爪控制板、左控制爪、右控制爪、控制爪回位弹簧、控制爪轴、控制爪制动座及拨杆；在内变速器的中心轴外部设置拨杆、控制爪制动座及旋转环，在旋转环内侧设置棘爪轴以组装上行星系动力棘爪、下行星系动力棘爪及棘爪回位弹簧，于设置棘爪的下方位置设有棘爪控制板，该棘爪控制板以控制爪轴组合左控制爪、右控制爪。7.如权利要求5所述的内变速器控制机构，其特征在于，该控制爪位于固定件上的控制机构包括:旋转环、棘爪轴、上行星系动力棘爪、下行星系动力棘爪、棘爪回位弹簧、棘爪控制板、辅助拨爪、拨爪回位弹簧、左限制板、左控制爪、右限制板、右控制爪、控制爪回位弹簧、控制爪固定座、控制爪轴及拨杆；在内变速器的中心轴外部设置拨杆、控制爪固定座，于控制爪固定座设置控制爪轴、控制爪回位弹簧、左控制爪及右控制爪，另于旋转环上以棘爪轴组装上行星系动力棘爪、下行星系动力棘爪及棘爪回位弹簧，于设置棘爪的下方位置设有棘爪控制板，在棘爪控制板下方两侧设置有左控制板、右控制板以及拨爪回位弹簧，而于左控制板与旋转环之间设置有拨爪。8.如权利要求1所述的内变速器控制机构，其特征在于，泛用于控制太阳齿轮或内齿轮与行星架的泛用型控制机构，包括:旋转件、滑环、轴向弹簧、径向弹簧、销、径向控制凸轮环、轴向控制凸轮环、间隔环及拨杆；在内变速器的中心轴外部设置拨杆、径向控制凸轮环及轴向控制凸轮环，于径向控制凸轮环与轴向控制凸轮环之间设置间隔环，而旋转件设置一滑环，滑环外部与旋转件之间设一轴向弹簧，滑环内部设一销及径向弹簧。9.如权利要求8所述的内变速器控制机构，其特征在于，该销能因滑环的位移而切换于径向凸轮环及轴向凸轮环两个位置，并利用这两个位置的切换来控制离合机构的动作，进而完成控制机构的切换动作。
【文档编号】B62M11/18GK105882884SQ201510037621
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2015年1月26日
【发明人】刘大彬
【申请人】介隆兴齿轮股份有限公司