專利名稱：用于自行車輪轂傳動裝置的可轉動的密封組件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及自行車內部的輪轂傳動裝置，具體涉及一種采用隨輪轂外殼一起轉動的密封組件的內部輪轂傳動裝置。
自行車，特別是稱作城市巡洋艦的娛樂性自行車是很便宜的，容易騎行，因此廣泛地用于上班、上學或購物。對于這種娛樂性自行車，有時在后輪上裝上內部輪轂傳動裝置，以便可以高速度地在平路上騎行，或用盡可能小的力氣騎上坡路。
內部輪轂傳動裝置一般包括固定在車架上的輪轂軸；能夠繞該輪轂軸轉動的輪轂外殼；驅動部件，用于接收驅動鏈的驅動力；行星齒輪機構，裝在輪轂外殼內，用于將驅動部件的驅動力通過許多傳動路徑傳送到輪轂外殼上；和離合器機構，用于在許多傳動路徑中選擇傳動路徑。離合器機構具有離合部件和椎桿，前者通過在輪轂軸線方向的移動切換驅動傳動路徑，而后者對該離合部件施加壓力。
因為驅動部件和輪轂外殼能夠彼此相對轉動，所以在此二者之間存在空隙，這樣便造成水、灰塵和其它臟物進入輪轂外殼內部的危險，從而有害于行星齒輪機構或其它部件的操作。有些內部輪轂傳動裝置采用迷宮式密封機構來防止臟物進入輪轂外殼內。然而由于這種系統(tǒng)主要依賴于交錯排列的阻擋壁，而在這些壁之間又存在空隙，所以仍有臟物漂移到阻擋壁之間而隨后進入輪轂外殼內的危險，特別是輪轂浸入水中時。另一種輪轂傳動裝置采用橡膠密封件，該密封件裝在一個環(huán)形金屬環(huán)的內周面上，該金屬環(huán)又壓配合在輪轂外殼的內周面上。盡管這種密封機構是有效的，但橡膠密封件由于在輪轂相對于驅動部件轉動時與驅動部件滑動接觸，所以不可避免地要磨損。因為裝有橡膠密封件的金屬環(huán)壓配合在輪轂外殼的內周面上，所以取下舊的密封件再換上新的密封件是很困難的。因此需一種密封系統(tǒng)，使得這種密封系統(tǒng)既具有橡膠密封件的密封特性，又能夠容易地卸下和換上新的。
本發(fā)明旨在一種自行車輪轂傳動裝置的密封件，該密封件既能有效地阻止臟物進入輪轂，又能容易地取下和替換新的密封件。在本發(fā)明的一個實施例中，自行車傳動裝置的密封件包括環(huán)形蓋和環(huán)形密封部件。環(huán)形蓋包括側壁，該側壁限定了許多沿周向設置的槽。環(huán)形密封件固定在該蓋上并徑向向內延伸。密封部件用彈性材料制作，而該蓋用比密封部件更具剛性的材料制作。
當將本發(fā)明應用于自行車輪轂時，自行車輪轂包括可以繞輪轂軸線轉動的輪轂外殼，其中輪轂外殼具有輪轂連接凸部和輪轂連接槽中的至少一個；內部件，與輪轂外殼共軸配置；傳動裝置，通過許多傳動路徑將驅動力傳送到輪轂外殼上；和密封件。該密封件包括環(huán)形蓋和密封部件。該蓋包括側壁，該側壁具有側壁連接凸部和側壁連接槽中的至少一種，該至少一種分別嚙合輪轂連接槽或輪轂連接凸部中的至少一種；密封部件固定在該環(huán)形蓋上，徑向向內延伸并接觸內部件。該內部件可以是軸承內圈或向輪轂外殼提供驅動力的驅動部件。
在包含本發(fā)明自行車輪轂的一個具體實施例中，輪轂連接凸部和輪轂連接槽中的至少一種是配置在輪轂外殼外周面上的輪轂連接槽，而側壁連接凸部和側壁連接槽中的至少一種是側壁連接凸部，該凸部配置在側壁的內周面上并嚙合輪轂連接槽，并且上述側壁限定了許多沿周向排列的槽，該槽延伸通過連接于輪轂外殼的側壁的一部。這種結構使得可以很容易地從輪轂外殼上裝上和卸下密封件，特別是在用金屬制作環(huán)形蓋和用橡膠制作密封部件時，因為這些槽使得蓋的端部可以從輪轂外殼打開。


圖1是自行車側視圖，該自行車包括本發(fā)明的內部輪轂傳動裝置的特定實施例；圖2是本發(fā)明內部輪轂傳動裝置特定實施例的側視圖；圖3是放大細節(jié)圖，示出位于低速擋位置的圖2所示內部輪轂傳動裝置；圖4是用在圖2所示內部輪轂傳動裝置中的操作機構的斜視圖；圖5是示意圖，示出圖4所示變速鍵和凸輪表面的操作機構；圖6是圖4所示推桿組件的細節(jié)圖；圖7是放大細節(jié)圖，示出圖2所示內部輪轂傳動裝置位于直接驅動位置的狀態(tài)；圖8是放大細節(jié)圖，示出圖2所示內部輪轂傳動裝置位于高速擋位置的狀態(tài)。
圖9是圖2所示驅動部件密封件的細節(jié)圖；圖10是內部輪轂傳動裝置的部分分解圖，示出驅動部件的密封件；圖11是圖2所示軸承內圈密封件的細節(jié)圖。
圖1是自行車的側視圖，該自行車包括本發(fā)明內部輪轂傳動裝置的特定實施例。該自行車是娛樂性自行車，包括車架1，具有雙彎曲型的車架體2和前叉3；把手部件4；驅動部件5；前輪6；后輪7，三速內部輪轂傳動裝置10裝在該后輪上；前制動裝置8；變速桿部件9，用于操作該內部輪轂傳動裝置10，靠近把手；和鞍座11。
把手部件4具有固定于前叉3上部的把手軸14和固定于該把手軸14上的把手桿15。制動桿16裝在把手桿15的右端，構成前部制動裝置8、把手17和變速桿部件9的一部分。變速桿部件9裝在制動桿16上，位于制動桿16的內部，它通過變速控制鋼繩73連接于內部輪轂傳動裝置10，該鋼繩包括內部鋼繩和螺旋形的外鋼繩形成的外殼。變速部件9且有普通結構，該結構具有卷繞內鋼繩的提升桿和釋放提升桿卷繞操作和松開內鋼繩的釋放桿，如是，在本文中不再詳細說明。驅動部件與具有齒輪曲軸18、繞在該齒輪曲軸18上的鍵條19和內部輪轂傳動裝置10，該曲軸裝在車架體2的下部(底部支架部分)。
內部輪轂傳動裝置10是裝有倒輪制動裝置的輪轂，具有三級結構，該結構包括用于換低速擋、直接驅動擋和換高速擋的動力傳動路徑。如圖2所示，內部輪轂傳動裝置10具有輪轂軸21，固定于自行車車架體2的后部2a上；驅動部件22，圍繞輪轂軸21一端的外周面配置；輪轂外殼23，圍繞輪轂軸21和驅動部件22的外周面配置；行星齒輪機構24；用于選擇動力傳送路徑的操作機構25；用于驅動操作機構25的直角杠桿26；和倒輪制動裝置27。
如圖2和3所示，輪轂軸21是棒狀部件，在其中部具有較大的直徑，而其兩端具有較小的直徑。在輪轂軸21的兩端形成螺紋。在輪轂21的軸向部分從圖2的右端到中心形成操作孔21a，而在操作孔21a的底部附近形成貫通槽21b。該貫通槽21b穿過輪轂軸的軸線，相對于軸的軸線傾斜特定的槽傾斜角β(見圖5)。貫穿槽21b形成為扭曲形，扭向相反于正方向的一側，圖5中該正方向是從右到左。貫通槽21b的形成方法是，用一個特定直徑的立鉆頭形成一個穿過軸線的孔，然后在沿正向方向緩慢轉動輪轂軸的同時使鉆頭沿軸向方向移向中心。因而貫通槽21b成形為連續(xù)的螺旋，在此螺旋中，兩端貫穿的貫穿孔隨軸向運動而逐漸轉動。槽傾斜角β應當在10°～50°范圍內。
驅動部件22的一端經滾珠30和轂的軸承內圈31可轉動地支承在輪轂軸上21上，輪轂的輪齒32圍繞驅動部件22的外周由快速卡合環(huán)101固定在一個端部。在驅動部件22的另一端部上沿軸向方向圍繞內周面形成許多鋸齒形的內齒22a。輪轂外殼23是管形部件，圍繞其周面的封閉空間23a內裝有驅動部件22和行星齒輪機構24。輪轂外殼23還能通過滾珠33、34和輪轂的軸承內圈35繞輪轂軸21轉動。支承軸條7a(見圖1)的法蘭36、37固定在輪轂外殼23的外周面的兩端。驅動部件密封件100包括連接于輪轂外殼23外周緣的環(huán)形蓋104和接觸驅動部件22的環(huán)形密封部件108，該密封件100配置在內部輪轂傳送裝置10的右側。同樣，在內部輪轂傳動裝置10的左側配置軸承內圈密封件200，該密封件包括連接于輪轂外殼23的環(huán)形蓋204和接觸軸承內圈35的環(huán)形密封部件204。
行星齒輪機構24具有與輪轂軸21共軸和整體形成的恒星齒輪40；齒輪支架41，圍繞輪轂軸21的外周面配置；三個行星齒輪42(圖中只能見到一個行星齒輪，與恒星齒輪嚙合；和環(huán)形齒輪43。齒輪架41是管形部件，它可以可轉動地支承在輪轂軸21上。在齒輪架41上沿外周面方向形成三個切口41a，行星齒輪42由銷子44可轉動地支承在這些不同的切口41a中。在齒輪架41的一端圍繞其內周面形成鋸齒形的內齒41b，而圍繞其另一端的外周面形成鋸嚙形的齒41c(見圖2)。
環(huán)形齒輪43形成為大致圓筒形，它從行星齒輪42延伸到驅動部件22的外周緣。在環(huán)齒輪43的另一端圍繞內周面形成內齒43b。如上所述行星齒輪42與恒星齒輪40嚙合，但同時也與環(huán)齒輪43的內齒43b嚙合。在環(huán)齒輪43的一端上形成切口43a，離合器止動爪53構成圖4所示第一單向離合器50的一部分，該止動爪由銷子54可擺動地支承在該切口43a中。該離合器止動爪53由扭力卷簧55(圖4)偏壓成沿直立方向。第一單向離合器50只將沿正方向的轉動驅動力從環(huán)齒輪43傳送到輪轂外殼23上。離合器止動爪53只在環(huán)齒輪43沿正方向轉動時才嚙合于輪轂外殼23的內周面上形成的棘輪齒23b。即使在環(huán)齒輪43沿正方向轉動的允許傳動狀態(tài)下，該第一單向離合器50也能在動力傳動狀態(tài)和傳動中止狀態(tài)之間進行切換，在動力傳動狀態(tài)下離合器止動爪53嚙合棘輪齒23b，在傳動中止狀態(tài)下該止動爪從棘輪齒23b退回，利用上述離合器部件的運動便可以達到這一點。
在驅動部件22和環(huán)齒輪43之間配置第二單向離合器51，該離合器只將沿正方向的轉動驅動力從驅動部件22傳送到環(huán)齒輪43。在齒輪架41和輪轂外殼23之間配置第三單向離合器52，該離合器只將沿正方向的轉動驅動力從齒輪架41傳動到輪殼外殼23。第三單向離合器52具有管形的離合器外殼56，在該外殼內，圍繞一個端部的內周面形成鋸齒形內嚙56a。該鋸齒形內齒56a嚙合齒輪架41的鋸齒形外嚙41c，而且該離合器外殼56與齒輪架41一起轉動。這兩個單向離合器51、52不能在允許傳動的的狀態(tài)下進行切換，和第一單向離合器50不同。
操作機構25用以選擇動力傳送路徑，它包括離合器部件45和離合器控制部件46。離合器部件45可以在連接狀態(tài)和分開狀態(tài)之間切換驅動部件22和齒輪架41，它還可以使第一單向離合器50在動力傳送狀態(tài)和傳送中止狀態(tài)之間進行轉換。離合器部件45圍繞輪轂軸21的外周面配置，使得它能夠轉動和沿軸向方向移動。
如圖4所示，離合器部件45是管形部件，它具有圍繞其一個端部外周面形成的鋸齒形外齒45a。該鋸齒形外齒45a可滑動地嚙合驅動部件22的鋸齒形內齒22a。較大直徑部件45b形成于離合器部件45的另一端部，而在其外周面上形成鋸齒形的外齒45c。鋸齒形外齒45c能夠嚙合在齒輪架41上形成的鋸齒形內齒41b。在較大直徑部件45b和一個端部之間形成圓錐形表面45d。形成該錐形表面45d是為了將第一單向離合器50從其由實線表示的直立位置(動力傳送位置)降低到由雙點鏈線表示的退回位置(動力中止的位置)。當離合器部件45從左移到右端的低速擋位置時，離合器止動爪53隋圓錐形表面45d而動，上浮到大直徑部分45b上，由此壓低到退回狀態(tài)。
如圖3所示，圍繞離合器部件45的內周面形成兩個階梯部件45e和45f，在此階梯部件之間具有沿軸向方向的間隙。如圖4所示，在左階梯部件45f上形成形成許多凸輪表面47，在這些凸輪表面之間具有沿周面方向的間隙。如圖5所示，凸輪表面47具有平表面47a，該表面凹入一端；彎曲表面47b，它沿正方向A向平表面47a的下游方向延伸；傾斜表面47c，它伸向上游。該傾斜表面47c相對于軸的軸線的傾斜角α應當大于貫通槽21b的槽傾斜角β，數(shù)值在20°～70°的范圍。
離合器控制部件46使離合器部件45沿輪轂軸21的軸向方向移動，它與離合器部件45相結合而將離合器部件45的轉動驅動力轉換成沿軸向方向的移動。離合器控制部件46如圖3所示具有推桿48和變速鍵49，前者可沿軸向方向移過操作孔21a，后者可利用推桿48使其移向齒輪架41的一側。
如圖6所示，推桿48具有特定長度的操作件65；驅動件66，裝在操作件65的遠端，使驅動件可沿軸向方向移動；第一卷簧60，配置在操作件65和驅動件66之間。操作件65具有桿狀部件68和擰在該桿狀部件68上的沖擊部件69。在桿狀部件68的基端上形成螺紋部件68a，而在其遠端上形成大直徑部件68b。該螺紋部件68a擰入到沖擊部件69內。該大直徑部件68b可滑動地裝在驅動件66內部形成的導孔66a內。導孔66a在驅動件66一側具有較小的直徑，這樣可保持驅動件66不脫出。第一卷簧60加在驅動件66的端表面和和沖擊部件69的端部分之間，處于壓縮狀態(tài)，它向驅動件66和操作件65施加偏壓，使其彼此分開。因此，當驅動部件66壓在變速鍵49上時，離合器部件45便向齒輪架41偏移。
如圖4所示，變速鍵49是具有三角形橫截面的桿形部件。當受壓時，變速鍵49便移過貫通槽21b，并同時沿與正方向相反的方向轉動，即同時扭轉。變速鍵49壓在貫通槽21b上的接觸表面所呈的角度遵循貫通槽21b的角度。例如，當貫通槽21b的傾斜角β為30°時，接觸表面49b相對于軸線的角度也約為30°。在此實施例中，變速鍵49的運動由止動環(huán)63限制在離合器部件45內，該止動環(huán)沿著離合器部件45另一端部的內周緣配置。因此變速鍵49實際上不能移出離合器部件45，如圖所示。相反，變速鍵49可以接觸止動環(huán)65，使離合器部件45向左移動，如圖3所示。
另一方面，變速鍵49能夠接觸到離合器部件45內的凸輪表面47。如果離合器部件45在變速鍵49已經接觸凸輪表面47的平部分47a的狀態(tài)下沿正方向轉動，則變速鍵由凸輪表面47的傾斜表面47c壓在貫通槽21b的導向表面上。結果，離合器部件45可以沿軸向移向右側。具體地講，離合器部件45的轉動驅動力被轉換成沿軸向的位移，從而有助于變速控制。
在變速鍵49的兩端形成切口49a，第二卷簧61?？吭谠撉锌?9a上，而彈簧的另一端部?？吭谳嗇炤S21上。變速鍵49總是受第二卷簧61的偏壓力，偏向離合器部件45。第三卷簧62放在變速鍵49和離合器部件45之間。第三卷簧62由限制部件(未示出)限制在特定的總長度。在壓縮時，在變速鍵49和離合器部件45未相碰之前第三卷簧62偏壓變速鍵49和離合器部件45，使其彼此分開。結果，在運動期間，離合器部件15一般與變速鍵49保持恒定的距離，并準確地定位。
在此實施例中，第一至第三卷簧60、61和62的偏壓力按該順序減小。如第一卷簧60的彈力小于第二卷簧61的彈力，則即使變速鍵49受到推桿48的壓力，第一卷簧60仍將收縮，不能移動變速鍵49。如果第二卷簧61的彈力小于第三卷簧62的彈力，則即使變速鍵49受到第二卷簧61的壓力，變速鍵49仍將接觸凸輪表面47，因而無助于變速控制。
第一卷簧60位于操作孔21a內的操作件65和驅動件66之間，裝在相當大的空間內，所以可以增加簧圈的數(shù)目，由此可以降低彈簧常數(shù)和彈力。因而可以進一步降低第二和第三卷簧的彈簧常數(shù)和彈力，因而可以減少在換高速擋期間加壓推桿48所需的總力，這又會減少變速控制部件9中提升桿的操作力。結果內鋼繩上的張力較小，不會頻每地造成斷裂。
在輪轂軸21的軸向端部裝有直角杠桿26。該直角杠桿26包括支承架70和連接部件71，前者裝在軸的端部，后者可擺動地由支承架70支承。變速控制鋼繩73的外殼73a止于此支承架70，內鋼繩73b止于連接部件71。連接部件71的遠端沖出推桿48的基端。利用變速控制部件9牽引內鋼繩73b可使連接部件71擺動，向推桿48加壓，從而實現(xiàn)換高速擋。當松開內鋼繩時，離合器部件45經變速鍵49受到第二卷簧61的壓力，由此實現(xiàn)換低速擋。
如圖2所示，倒輪制動器27裝在離合器外殼56上。倒輪制動器27包括由離合器外殼56支承的制動滑輪57；圍繞齒輪架41另一端部的外周面形成的凸輪表面41d；閘瓦58，該閘瓦將制動力作用在輪轂外殼23另一端部的內表面上。制動滑輪57被設計成在驅動部件22反向轉動時可被凸輪表面41d沿徑向方向向外推。因而閘瓦58與輪轂外殼23的內表面接觸并制動該內表面。
在安裝倒輪制動器27時容易發(fā)生抱閘。抱閘是一種現(xiàn)象，如果當騎車人向后蹬以進行剎車時第平時第一單向離合器50尚處于動力傳送狀態(tài)，則驅動力將在施加制動的狀態(tài)下傳送，因而閘不能松開。為防止這種現(xiàn)象，在此實施例的第一單向離合器上安裝棘爪罩59。該棘爪罩59在輪轂外殼23的刺輪齒23b和第一單向離合器50的離合器棘爪53之間形成特定角的間隙，在環(huán)齒輪43轉運此間隙量時制動器便松開。具體是，棘爪罩59或者可以防止離合器棘爪53豎起到某個特定的角度，或者即使該棘爪豎立，還可使該棘爪豎立在一個特定角度的不能止動棘輪齒23b的位置，并推遲初始起動期間由棘爪齒23b止動離合器棘爪53的時間。
由于有行星齒輪機構24和單路離合器50～52，所以內部輪轂傳動裝置10具有低速擋動力傳送路徑，由驅動部件22、環(huán)齒輪43、行星齒輪機構24、齒輪架41和輪轂外殼23組成。
直接驅動動力傳送路徑，由驅動部件22、環(huán)齒輪43和輪轂外殼23組成。
高速擋動力傳送路徑，由驅動部件22、離合器部件45、齒輪架41、行星齒輪機構24、環(huán)輪43和輪轂外殼23組成。
操作變速控制鋼繩73便可使直角杠桿26作用推桿48，由此可實現(xiàn)變速操作。在圖3所示的推桿48未推入的狀態(tài)下，離合部件45位于右端的低速擋位置，驅動部件22的轉動在通過低速速擋動力傳送路徑減速之后傳送到輪轂外殼23。具體是，輸送到驅動部件22的轉動經第二單向離合器51傳送到環(huán)齒輪43。在此點，第一單向離合器50的離合器棘爪53由離合器部件45轉到圖4中雙點鏈線所示的退回狀態(tài)，并且第一單向離合器50處于動力中斷狀態(tài)。因此傳送到環(huán)齒輪43的轉動又徑行星齒輪機構22、齒輪架41和第三單向離合器52傳送到輪轂外殼23。在這種情況下，輸入的轉動按照變速比減速，該變速比由恒星齒輪40、行星齒輪42和環(huán)齒輪43的齒數(shù)確定。
如果操作變速控制部件9的提升桿，則直角杠桿26的連接部件71擺動，并將推桿48推入一級。結果，因為第一卷簧60的彈力大于第二卷簧61的彈力，所以變速鍵49便由連接部件71經推桿48推動，被引導進入貫通槽21b，移向圖3的左邊，并同時繞輪轂軸轉動。離合器部件45也由止動環(huán)63推動，達到直接驅動位置。一當離合器部件45位于圖7所示的直接驅動位置，則已經由圓錐表面45d帶入退回狀態(tài)的第一單向離合器50的離合器棘爪53又由張力卷簧55的彈力返回到圖4實線所示的直立狀態(tài)。在這種狀態(tài)下，第一單向離合器50只能將沿正方向的轉動從環(huán)形齒輪43傳送到輪轂外殼23上。因此，驅動部件22的轉動直接經直接驅動動力傳送路徑傳送到輪轂外殼23上。具體是，輸送到驅動部件22的轉動經第二單向離合器51傳送到環(huán)齒輪43，然后再經第一單向離合器50傳送到輪轂外殼23上，因此驅動部件22的轉動直接經環(huán)齒輪43傳送到輪轂外殼23上。在此時，轉動經行星齒輪機構24從環(huán)齒輪43傳送到齒輪架41，并且嚙輪架41以減速轉動，但是因為輪轂外殼23的轉動快于齒輪架41的轉動，所以沒有任何轉以第三單向離合器52從齒輪架41傳送到輪轂外殼23上。
當從直接驅動狀態(tài)操作提升桿，將推桿48進一步推入時，變速鍵49進一步向左移動，離合器部件45因此也相應地移到高速擋位置。當離合器部件45位于圖8所示的高速擋位置時，離合器部件45的鋸齒形外齒45c和齒輪架41的鋸齒形內齒41b便相互嚙合。在向高速擋移動期間，當鋸齒形的外齒45c和鋸齒形內齒41b位于它們相嚙合的位置時，在離合器部件45碰到齒輪架41之后，離合器部件45便直接移到高速擋位置。然而在這些齒位于它們不相嚙合的位置時，變速鍵9和離合器45將暫時地阻擋它們移動到左邊的離合器部件45碰到齒輪架41的位置。在發(fā)生這種情況時，使推動桿48的操作件66退回，壓縮第一卷簧60，使變速鍵49受壓。然后當離合器部件45轉動，使兩組齒45c和41b達到其嚙合位置時，第一卷簧60的彈力將通過變速鍵49移動離合器部件45，因兩組齒45c和41b嚙合。
在這種狀態(tài)下，傳達到驅動部件22的轉動經高速擋傳動路徑傳送到輪轂外殼23上。具體是，轉動從驅動部件22經離合器部件45傳送到齒輪架41。傳送到齒輪架41的轉動再經行星齒輪機構24、環(huán)齒輪43和第一單向離合器50傳送到輪轂外殼23上。在這種情況下，輸入的轉動按照變速比在速度和輸出上增加，該變速比由恒星齒輪40、行星齒輪42和環(huán)齒輪43的齒數(shù)決定。在此時，轉動試圖從驅動部件22經第二單向離合器51傳送到環(huán)齒輪43，但是因為環(huán)齒輪的轉動快于驅動部件22的轉動，所以不會從第二單向離合器51傳送出任何轉動。
因為在這種從低速擋到高速擋的變速期間轉動是在驅動部件22和環(huán)齒輪43之間進行直接傳送，所以最好在沒有受到力的作用下移動離合器部件45。由此可以減小用于推動離合器部件45的第一卷簧60的彈力，另外，因為第二卷簧61的彈力小于此彈力，所以只用較小的力便可以執(zhí)行變速操作。
當在圖8所示的高速擋位置操作變速控制部件9的釋放桿時，便可以除去第一卷簧60的偏壓力，使第二卷簧61壓在變速鍵49上，從而使推桿48向右退回一級。變速鍵49隨后經第三卷簧62壓在離合器部件45上，并試圖使離合器部件移到直接驅動位置。當騎車人沒有蹬車，沒有傳送驅動力時，離合器部件45容易與齒輪架41分開，因而離合器部件45可以移到直接驅動位置。然而，如果騎車人蹬著車，因為驅動力正從離合器部件45傳送到齒輪架41，所以摩擦力可能使鋸齒形的內齒41b和鋸齒形的外齒45b仍保持嚙合。在類似這種情況下，僅第二卷簧61的彈力不能將離合器部件45移到圖8的右邊。在類似這種情況下，如圖5所示，當變速鍵49碰到離合器部件45的凸輪表面47的平表面47a時，變速鍵49沿其插入貫通槽21b的整個長度部分便緊貼在導向表面上，利用摩擦力可以防止變速鍵沿軸方向的逃逸。結果，當變速鍵49騎到傾斜表面47c上時，離合器部件45便可移到右邊。在鋸齒形內齒41b和鋸齒形外齒45c隨后脫開時，第二卷簧61便通過變速鍵49向離合器部件45加壓力，因而離合器部件45移到直接驅動位置。換言之，離合器部件45的凸輪表面47和變速鍵49之間的接觸由于將離合器部件45的轉動運動轉變成沿軸向方向的移動而有助于變速。
如上所述，變速鍵49不容易沿軸向方向逃逸到左邊，因為它由第二卷簧61壓著，貫通槽21b相對于軸線是傾斜的并扭轉成螺旋形。因此當傳送的驅動力小于第二卷簧61的偏壓力和變速鍵49和導向表面之間的摩擦力時，變速鍵49不會沿軸向方向逃逸。然而，當施加的驅動力大于這些力時，變速鍵49便可以克服第二卷簧61的偏壓力和與導向表面的偏壓力，并沿軸方向移到左邊而離合器部件45不移動。此處的摩擦力可利用槽的傾斜角β設定。如果該槽的傾斜角設定得太高，則當推桿48推動變速鍵時，該變速鍵49很難移動到左邊。如果槽的傾斜角β設定得太低，則用推桿48推動的阻力較小，而且摩擦力也減小。因此槽的傾斜角應在10°～50°之間。通過調節(jié)該槽的傾斜角β、凸輪表面47的傾斜表面47c的傾斜角α和三個卷簧61～62的彈力可以在助推期間在變速鍵49逸走的范圍內調節(jié)驅動力。
即使在施加大于設定驅動力的驅動力并且變速鍵49沿軸向逸走而沒有離合器部件54移動時，一當齒軸曲軸18達到上死點或下死點附近。驅動力減小時，由變速鍵49產生的助推力將加在離合器部件45上，使其向右移動。因此在施加極大的驅動力時例如在上坡時不能進行變速，這樣可以減小換擋沖擊、有助于防止驅動力傳送部件例如鋸齒形的齒和單向離合器的損壞。當離合器部件45最后移動時，第三卷簧62可使變速鍵49與凸輪表面47分開。因此即使離合器部件45轉動也不會由于接觸變速鍵49而產生燥聲。在圖7所示的驅動位置，如上所述，轉動經徑直接驅動傳動路徑從驅動部件22傳送到輪轂外殼23。
當在離合器部件45位于直接驅動位置的狀態(tài)下操作釋放桿時，推桿48進一步退回，變速鍵49壓在離合器部件45上。在這一點離合器部件45的圓錐形表面45d接觸第一單向離合器50的離合器棘爪53，并試圖從其直立狀態(tài)下降到退回狀態(tài)。然而因為離合器棘爪53正將動力從齒形環(huán)43傳送到輪轂外殼23，所以僅利用第二卷簧61的偏壓力不容易將其降到退回狀態(tài)。正如以上所述，還需在變速鍵49碰到離合器部件45的凸輪表面47時產生一個助推力，使離合器部件45沿軸向方向移動，由此降低離合器辣爪53。
因為轉動直接傳送到環(huán)齒輪43，不經過離合器部件45，所以在從低速度擋換到高速擋的換高擋操作中換擋期間所需的操作力減小。另外，因為在從高速擋換到低速擋的換低擋操作中通過將轉動轉換成沿軸向方向的位移可增大離合器部件45的轉動力，所以騎車人可以在蹬動時，甚至在換高擋時用較小的力進行換擋。
圖9是圖2所示驅動部件密封件100的細節(jié)圖，而圖10是內部輪轂傳動裝置10的部分分解圖，示出驅動部件密封件100。如這些圖所示，環(huán)形蓋104包括圓筒形金屬側壁120，該側壁具有外周面124和內周面128。該側壁120具有連接壁或凸出部132，該連接壁嚙合在輪轂外殼23的外周面140上形成的輪轂連接槽136內。在輪轂連接槽136右側的輪轂外殼23的外周面140上還形成油脂保持槽144。密封連接壁或凸出部150從側壁124徑向向內延伸，用于嚙合在密封部件108上部形成的互補密封連接槽154。
在此實施例中，密封部件108是固定在蓋104內周緣上的橡膠部件。密封部件108的內周面形成第一唇部160，該唇部徑向向內延伸并接觸驅動部件22，位于驅動部22的外周表面168上形成的密封槽164內。密封部件108還形成第二唇部172，該唇部在不同于第一唇部160方向的方向延伸，以便接觸由驅動部件22的外周面168形成的凸出部176。兩個唇部160和172可以對外部臟物進行很有效的密封。環(huán)形防塵蓋180形成在輪轂輪齒32和密封件100之間，以提供進一步的保護。
如圖10所示，側壁120上形成許多沿周緣排列的槽184，這些槽完全穿過側壁120并伸到側壁120的連接于輪轂外殼23的末端，由此形成許多連接片188。因為側壁120用比彈性橡膠密封部件108硬的金屬材料制作，所以當輪轂外殼23相對于驅動部件轉動時側壁120可以牢牢地卡在輪轂外殼23上，而槽口184允許連接片188徑向向外彎曲，以便容易地從輪轂外殼23上取下蓋104。
圖11是圖2所示軸承內圈密封件200的細節(jié)圖。如圖11所示，環(huán)形蓋204包括圓筒形金屬側壁220，該側壁具有外周面224和內周面228。該側壁220具有連接壁或凸出部232，該凸部嚙合于輪轂外殼23的外周面上形成輪轂連接槽23b。密封連接壁或凸出部250從側壁224徑向向內延伸，以便嚙合在密封部件上208的上部分形成的互補密封連接槽254。
在此實施例中，密封部件208是固定在蓋204內周緣上的橡膠部件。密封部件208的外周面上形成一個唇部260，該唇部徑向向內延伸并接觸軸承內圈35的外周面。雖然在圖中未示出，但側壁220形成許多沿周緣排列的槽，該槽完全穿過側壁220并伸到連接于輪轂外殼23的側壁220的末端，由此形成許多連接片，其形成方式與圖10中所示的蓋104的方式相同。當輪轂外殼23相對于軸承內圈轉動時，側壁220可以以同樣方式牢牢卡住輪轂外殼23，而側壁220上形成的槽使得連接片可以徑向向外彎曲，從而可以容易從輪轂外殼23上取下蓋204。
盡管上面說明了本發(fā)明的各種實施例，但可以應用其它變型而不超出本發(fā)明的精神和范圍。例如可以根據要求改變各種部件的尺寸、形狀、位置或取向。一個部件的功能可以用兩個部件執(zhí)行，反之亦然。雖然驅動部件密封密件100和軸承內圈圈密封件200被示出為連接于輪轂外殼23的外周面上，但密封件可以連接于輪轂外殼23的內周面上。雖然蓋104和204的連接凸出部圖示為嚙合輪轂外殼23上的互補連接槽13b和23b，但連接凸出部可以成形在輪轂外殼上，用于嚙合在密封蓋上的互補連接槽。雖然密封槽164示出形成在驅動部件22上，用于嚙合第一唇部160，但不一定需要這種槽。本發(fā)明的密封裝置可以裝在任何類型的具有任何變速擋數(shù)目的內部輪轂傳動裝置上。
公開的本發(fā)明的具體結構不應當限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的范圍應當由以下權利要求書確定。
權利要求
1.一種自行車傳動裝置的密封件，包括環(huán)形蓋，包括側壁，該側壁具有外周面和內周面，其中該側壁限定了許多沿周向排列的槽；用彈性材料制作的環(huán)形密封部件，其中該密封部件固定于上述蓋上，并且徑向向內延伸；其中上述蓋采用比密封部件更硬的材料制作。
2.如權利要求1所述的密封件，其特征在于，上述許多槽延伸通過側壁的一端。
3.如權利要求1所述的密封件，其特征在于，環(huán)形蓋用金屬制造。
4.如權利要求3所述的密封件，其特征在于，密封部件用橡膠制作。
5.如權利要求1所述的密封件，其特征在于，該環(huán)形蓋包括徑向向內延伸的連接凸部。
6.如權利要求5所述的密封件，其特征在于，連接凸部從蓋的內周面伸出。
7.如權利要求6所述的密封件，其特征在于，密封部件的外周面包括嚙合該連接凸部的連接槽。
8.如權利要求5所述的密封件，其特征在于，側壁為圓筒形。
9.如權利要求1所述的密封件，其特征在于，密封部件的內周面形成第一唇部。
10.如權利要求9所述的密封件，其特征在于，密封部件包括第二唇部，此唇部沿與第一唇部不同的方向延伸。
11.如權利要求1所述的密封件，其特征在于，該密封部件固定在該蓋的內周面上。
12.一種自行車輪轂，包括繞輪轂軸線轉動的輪轂外殼，其中輪轂外殼具有輪轂連接凸部和輪轂連接槽中的至少一種；與輪轂外殼共軸配置的內部件；用于使驅動力通過許多傳動路徑傳送到輪轂外殼的傳動裝置。密封件，包括環(huán)形蓋，包括側壁，該側壁具有外周面和內周面，其中側壁具有側壁連接凸部和側壁連接槽中的至少一種，分別與輪轂連接槽或輪轂連接凸部中的至少一種嚙合；環(huán)形密封部件，固定于該蓋上，徑向向內延伸并接觸該內部件。
13.如權利要求12所述的自行車輪轂，其特征在于，內部件包括驅動部件，該部件可轉動地繞輪轂外殼安裝，用于將驅動力傳送到輪轂外殼上。
14.如權利要求12所述的自行車輪轂，其特征在于，內部件包括軸承內圈。
15.如權利要求12所述的自行車輪轂，其特征在于，側壁限定了許多沿周向排列的槽。
16.如權利要求15所述的自行車輪轂，其特征在于，該許多槽延伸通過連接于輪轂外殼的側壁的一端。
17.如權利要求12所述的自行車輪轂，其特征在于，上述密封部件用彈性材料制作。
18.如權利要求12所述的自行車輪轂，其特征在于，輪轂連接凸部和輪轂連接槽中的所述至少一種是輪轂連接槽，側壁連接凸部和側壁連接槽槽中的所述至少一種是側壁連接凸部，側壁連接凸部嚙合輪轂連接槽。
19.如權利要求18所述的自行車輪轂，其特征在于，輪轂連接槽位于輪轂外殼的外周面上，側壁連接凸部位于側壁的內周面上。
20.如權利要求12所述的自行車輪轂，其特征在于，密封連接凸部從側壁徑向向內延伸，裝封部件包括嚙合密封連接凸部的密封連接槽。
21.如權利要求12所述的自行車輪轂，其特征在于，側壁為圓筒形。
22.如權利要求12所述的自行車輪轂，其特征在于，密封部件的內周面形成第一唇部。
23.如權利要求22所述的自行車輪轂，其特征在于，上述密封部件包括沿與第一唇部不同的方向延伸的第二唇部。
24.如權利要求12所述的自行車輪轂，其特征在于，輪轂連接凸部和輪轂連接槽中的所述至少一種是輪轂連接槽；該輪轂連接槽配置在輪轂外殼的外周面上；側壁連接凸部和側壁連接槽中的所述至少一種是側壁連接凸部；該側壁連接凸部配置在側壁的內周面上并嚙合輪轂連接槽；側壁限定了許多沿周向配置的槽，所述槽延伸通過連接于輪轂外殼的側壁的一端。
25.如權利要求24所述的自行車輪轂，其特征在于，該蓋用金屬制作；密封部件用橡膠制作。
全文摘要
一種自行車傳動裝置的密封件,包括環(huán)形蓋和環(huán)形密封部件。該蓋包括側壁,該側壁上形成許多沿周緣排列的槽。該密封部件固定于該蓋上并徑向向內延伸。密封部件用彈性材料制作,而蓋用比密封部件硬的材料制作。
文檔編號B60B27/00GK1270108SQ00104909
公開日2000年10月18日 申請日期2000年3月30日 優(yōu)先權日1999年3月30日
發(fā)明者正下昭彥 申請人:株式會社島野