本發(fā)明涉及自行車技術領域，具體涉及一種直線踩踏單輪直驅(qū)齒圈中心輪固定變速器。

背景技術：

自行車變速器分為內(nèi)變速器和外變速器兩種，外變速器是采用開放式鏈條機構為傳動系統(tǒng)，通過撥動安裝于自行車前方的換擋器使鏈條變換到不同的飛輪上實現(xiàn)不同的鏈條傳動比，由于外變速器裸露在外，因此比較容易生銹，而且容易受到外力的干擾，所以經(jīng)常需要定期維護保養(yǎng)，內(nèi)變速器主要是以行星齒輪機構作為傳動主體，被密封在花鼓內(nèi)部，經(jīng)過多層特殊密封材料保護，所以雨水、灰塵、油垢等無法進入，故無需定期保養(yǎng)，實現(xiàn)了免保養(yǎng)的優(yōu)點。現(xiàn)在技術中的內(nèi)變速器普遍存在以下缺陷：1、需要手動換擋，無法實現(xiàn)自動換擋；2、當內(nèi)變速器換擋到高速擋時，踏頻如果在降低，那么變速器很難保持在高速擋。

技術實現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種可降低對踏頻要求的直線踩踏單輪直驅(qū)齒圈中心輪固定變速器。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術方案為：一種直線踩踏單輪直驅(qū)齒圈中心輪固定變速器，包括：中心軸、設置于中心軸兩端的輸入輪、設置于兩個輸入輪之間的輪轂及設置于中心軸與輪轂之間的變速機構，所述中心軸為動力輸入件，所述輪轂為動力輸出件，所述輸入輪與中心軸之間設置有第一超越離合器，所述變速機構包括兩套行星變速器及兩套自動離心換擋機構，所述行星變速器包括第一行星變速器及第二行星變速器，所述第一行星變速器包括：第一行星架、第一行星輪、第一齒圈及第一中心輪，所述第一中心輪與中心軸固定連接，所述第一齒圈與車架固定連接，所述第一行星架與輪轂之間設有第二超越離合器，所述第二行星變速器包括：第二行星架、第二行星輪、第二齒圈及第二中心輪，所述第二中心輪與車架固定連接，所述中心軸與第二行星架或第二齒圈固定連接，所述自動離心換擋機構包括第一自動離心換擋機構及第二自動離心換擋機構，所述第一自動離心換擋機構包括第一棘爪件架、第一棘輪及至少一個第一棘爪件，所述第一棘爪件安裝于第一棘爪件架上，所述第一棘爪件架設置于輪轂內(nèi)，所述第一棘輪設置于第二行星架上，所述第一棘爪件架上設有用于控制第一棘爪件初始位置的第一彈性件，所述第二自動離心換擋機構包括第二棘爪件架、第二棘輪及至少一個第二棘爪件，所述第二棘爪件安裝于第二棘爪件架上，所述第二棘爪件架設置于輪轂內(nèi)，所述第二棘輪設置于第二齒圈上，所述第二棘爪件架上設置有用于控制第二棘爪件初始位置的第二彈性件。

優(yōu)選地，本發(fā)明中的一種直線踩踏單輪直驅(qū)齒圈中心輪固定變速器進一步設置為：所述第一彈性件及第二彈性件均為扭簧，包括：圓形安裝部及自圓形安裝部凸伸的第一扭力桿及第二扭力桿。

優(yōu)選地，本發(fā)明中的一種直線踩踏單輪直驅(qū)齒圈中心輪固定變速器進一步設置為：所述第一棘爪件的數(shù)量為兩個，兩個第一棘爪件之間通過第一平衡拉桿連接，在圓周方向上，所述第一彈性件及第一平衡拉桿分別位于兩個第一棘爪件之間，所述第一棘爪件包括第一端部、第二端部及設置于第一端部與第二端部之間的第一安裝部，所述第一端部設置有配重塊，所述第二端部設置有與第一棘輪相配合的第一棘爪部，所述第一彈性件的第一扭力桿與其中一個第一棘爪件的第一端部相抵接，所述第一彈性件的第二扭力桿與另一個第一棘爪件的第二端部相抵接，所述第一平衡拉桿的一端與其中一個第一棘爪件的第一端部相連接，所述第一平衡拉桿的另一端與另一個第一棘爪件的第二端部相連接。

優(yōu)選地，本發(fā)明中的一種直線踩踏單輪直驅(qū)齒圈中心輪固定變速器進一步設置為：所述第二棘爪件的數(shù)量為兩個，兩個第二棘爪件之間通過第二平衡拉桿連接，在圓周方向上，所述第二彈性件及第二平衡拉桿分別位于兩個第二棘爪件之間，所述第二棘爪件包括第三端部、第四端部及設置于第三端部與第四端部之間的第二安裝部，所述第三端部設置有配重塊，所述第四端部設置有與第二棘輪相配合的第二棘爪部，所述第二彈性件的第一扭力桿與其中一個第二棘爪件的第三端部相抵接，所述第二彈性件的第二扭力桿與另一個第二棘爪件的第四端部相抵接，所述第二平衡拉桿的一端與其中一個第二棘爪件的第三端部相連接，所述第二平衡拉桿的另一端與另一個第二棘爪件的第四端部相連接。

優(yōu)選地，本發(fā)明中的一種直線踩踏單輪直驅(qū)齒圈中心輪固定變速器進一步設置為：所述第一棘爪固定架包括：圓環(huán)狀基部及自圓環(huán)狀基部的內(nèi)壁向內(nèi)延伸的數(shù)個安裝座，所述第二棘爪固定架的結構與第一棘爪固定架的結構相同。

優(yōu)選地，本發(fā)明中的一種直線踩踏單輪直驅(qū)齒圈中心輪固定變速器進一步設置為：所述輪轂的一端設有第一車架固定件及并緊件，所述輪轂的另一端設有第二車架固定件，所述中心軸上設有凸臺，所述第一車架固定件與第二中心輪固定連接或一體成型，所述第一車架固定件與并緊件之間通過滾珠或軸承連接，所述第一車架固定件與輪轂之間通過滾珠或軸承連接，所述第二車架固定件與輪轂之間通過滾珠或軸承連接，所述第二車架固定件與凸臺之間通過滾珠或軸承連接

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下有益效果：本發(fā)明中的直線踩踏單輪直驅(qū)齒圈中心輪固定變速器結構緊湊、安裝方便、傳動效率高、換擋牢靠、變速穩(wěn)定，通過在變速器內(nèi)設置數(shù)套自動離心換擋機構，從而可實現(xiàn)全自動變速，另外本發(fā)明中的變速器在中高擋時可降低對踏頻的要求，從而使得騎行更加輕松。

【附圖說明】

圖1是本發(fā)明實施例1中直線踩踏單輪直驅(qū)齒圈中心輪固定變速器的主視結構示意圖。

圖2是本發(fā)明實施例1中直線踩踏單輪直驅(qū)齒圈中心輪固定變速器的分解結構示意圖。

圖3是本發(fā)明實施例1中直線踩踏單輪直驅(qū)齒圈中心輪固定變速器的剖視結構示意圖。

圖4是本發(fā)明實施例1中第一自動離心換擋結構的結構示意圖。

圖5是本發(fā)明實施例1中第二自動離心換擋結構的結構示意圖。

圖中：1、中心軸，10、凸臺，11、輸入輪，12、第一超越離合器，2、輪轂，20、第一車架固定件，21、并緊件，22、第二車架固定件，3、第一行星變速器，30、第一行星架，31、第一行星輪，32、第一齒圈，33、第一中心輪，4、第二行星變速器，40、第二行星架，41、第二行星輪，42、第二齒圈，43、第二中心輪，5、第一自動離心換擋機構，50、第一棘爪件架，500、圓環(huán)狀基部，501、安裝座，51、第一棘爪件，510、第一端部，511、第二端部，512、第一安裝部，513、配重塊，514、第一棘爪部，515、第一安裝孔，52、第一棘輪，53、第一扭簧，530、圓形安裝部，531、第一扭力桿，532、第二扭力桿，54、第一平衡拉桿，6、第二自動離心換擋機構，60、第二棘爪件架，61、第二棘爪件，610、第三端部，611、第四端部，612、第二安裝部，613、配重塊，614、第二棘爪部，615、第二安裝孔，62、第二棘輪，63、第二扭簧，630、圓形安裝部，631、第一扭力桿，632、第二扭力桿，64、第二平衡拉桿，7、第二超越離合器，70、超越棘爪。

【具體實施方式】

下面通過具體實施例對本發(fā)明所述的一種直線踩踏單輪直驅(qū)齒圈中心輪固定變速器作進一步的詳細描述。

實施例1

參圖1至圖5所示，一種直線踩踏單輪直驅(qū)齒圈中心輪固定變速器，包括：中心軸1、輪轂2及設置于中心軸1與輪轂2之間的變速機構，所述中心軸1的兩端設置有輸入輪11，所述輸入輪11與中心軸1之間設置有第一超越離合器12，在本實施方式中，所述輸入輪11與第一超越離合器12形成一組合件，所述中心軸1為動力輸入件，所述輪轂2為動力輸出件，所述變速機構包括兩套行星變速器(第一行星變速器3及第二行星變速器4)及兩套自動離心換擋機構(第一自動離心換擋機構5及第二自動離心換擋機構6)。

所述第一行星變速器3與第二行星變速器4并排設置，所述第一行星變速器3包括：第一行星架30、第一行星輪31、第一齒圈32及第一中心輪33，所述第二行星變速器4包括：第二行星架40、第二行星輪41、第二齒圈42及第二中心輪43，所述第一中心輪33與中心軸1固定連接，所述第一齒圈32與車架固定連接，所述第一行星架30與輪轂2之間設有第二超越離合器7，所述第二超越離合器7包括超越棘爪70及超越棘輪(未圖示)，在本實施方式中，所述超越棘爪70設置于第一行星架30上，所述超越棘輪設置于輪轂2內(nèi)，當然在其他的實施方式中，所述超越棘爪70也可設置于輪轂2內(nèi)，所述超越棘輪也可設置于第一行星架30上，同樣可以實現(xiàn)本發(fā)明，所述第二中心輪43與車架固定連接，所述中心軸1與第二齒圈42固定連接。當然在其他的實施方式中，所述第一中心輪33與第二齒圈42也可以一體成形形成一個組合件后與中心軸1固定連接，同樣可以實現(xiàn)本發(fā)明。

所述第一自動離心換擋機構5包括第一棘爪件架50、兩個第一棘爪件51、第一棘輪52、第一扭簧53及第一平衡拉桿54，所述第一棘爪固定架50包括：圓環(huán)狀基部500及自圓環(huán)狀基部500的內(nèi)壁向內(nèi)延伸的數(shù)個安裝座501，所述第一棘爪件51及第一扭簧53均通過銷安裝于第一棘爪件架50上，在圓周方向上，所述第一扭簧53及第一平衡拉桿54分別位于兩個第一棘爪件51之間，所述第一棘爪件架50設置于輪轂2內(nèi)并與輪轂2一體成型，所述第一棘輪52設置于第二行星架40上并與第二行星架40一體成型，所述第一棘爪件51包括第一端部510、第二端部511及設置于第一端部510與第二端部511之間的第一安裝部512，所述第一端部510設置有配重塊513，所述第二端部511設有與第一棘輪52相配合的第一棘爪部514，所述第一安裝部512上設有第一安裝孔515，銷穿過該第一安裝孔515從而將第一棘爪件51安裝于第一棘爪件架50上，所述第一扭簧53包括圓形安裝部530及自圓形安裝部530凸伸的第一扭力桿531及第二扭力桿532，所述圓形安裝部530通過銷安裝于第一棘爪件架50上，所述第一扭簧53的第一扭力桿531與其中一個第一棘爪件51的第一端部510相抵接，所述第一扭簧53的第二扭力桿532與另一個第一棘爪件51的第二端部511相抵接，所述第一平衡拉桿54的一端與其中一個第一棘爪件51的第一端部510進行連接，所述第一平衡拉桿54的另一端與另一個第一棘爪件51的第二端部511進行連接。

所述第二自動離心換擋機構6包括第二棘爪件架60、兩個第二棘爪件61、第二棘輪62、第二扭簧63及第二平衡拉桿64，所述第二棘爪件61及第二扭簧63均通過銷安裝于第二棘爪件架60上，在圓周方向上，所述第二扭簧63及第二平衡拉桿64分別位于兩個第二棘爪件61之間，所述第二棘爪固定架60設置于輪轂2內(nèi)并與輪轂2一體成型，所述第二棘輪62設置于第二齒圈42上并與第二齒圈42一體成型，所述第二棘爪件61包括第三端部610、第四端部611及設置于第三端部610與第四端部611之間的第二安裝部612，所述第三端部610設置有配重塊613，所述第四端部611設有與第二棘輪62相配合的第二棘爪部614，所述第二安裝部612上設有第二安裝孔615，銷穿過該第二安裝孔615從而將第二棘爪件61安裝于第二棘爪件架60上，所述第二扭簧63包括圓形安裝部630及自圓形安裝部630凸伸的第一扭力桿631及第二扭力桿632，所述第二扭簧63的第一扭力桿631與其中一個第二棘爪件61的第三端部610相抵接，所述第二扭簧63的第二扭力桿632與另一個第二棘爪件61的第四端部611相抵接，所述第二平衡拉桿64的一端與其中一個第二棘爪件61的第三端部610進行連接，所述第二平衡拉桿64的另一端與另一個第二棘爪件61的第四端部611進行連接。

所述輪轂2的一端設有第一車架固定件20及并緊件21，所述輪轂2的另一端設有第二車架固定件22，所述中心軸1上設有凸臺10，所述第一車架固定件20與第二中心輪43固定連接或一體成型，從而使第二中心輪43與車架相固定，所述第二車架固定件22與第一齒圈32固定連接或一體成型，從而使第一齒圈32與車架相固定，所述第一車架固定件20與并緊件21之間通過滾珠或軸承連接，所述第一車架固定件20與輪轂2之間通過滾珠或軸承連接，所述第二車架固定件22與輪轂2之間通過滾珠或軸承連接，所述第二車架固定件22與凸臺10之間通過滾珠或軸承連接。

本實施例1中直線踩踏單輪直驅(qū)齒圈中心輪固定變速器的工作原理為：本實施例中的直線踩踏單輪直驅(qū)齒圈中心輪固定變速器共實現(xiàn)三級變速，本實施例中的第二超越離合器為常開狀態(tài)，即第一行星架30與輪轂2之間始終保持嚙合狀態(tài)，低速擋時，動力由中心軸1輸入，由于第一中心輪33與中心軸1固定連接，因此帶動第一中心輪33轉動，通過第一行星輪31的傳動，第一中心輪33將動力傳遞給第一行星架30，由于第一行星架30與輪轂2相嚙合，因此動力最終傳遞給輪轂2并由輪轂2進行動力輸出。隨著輸入速度的提升，輪轂2的轉速也得到提升，當達到第一自動離心換擋機構5的打開值時，第一自動離心換擋機構5的第一棘爪件51的第一端部510由于設置有配重塊513，配重塊513在離心力的作用下沿遠離軸心的方向運動，在杠桿原理的作用下，使得第一自動離心換擋機構5的第一棘爪件51的第二端部511向圓心方向運動，從而使得第二端部511上的第一棘爪部514與第一棘輪52相嚙合，從而使得輪轂2與第二行星架40相嚙合，輪轂2與第二行星架40相嚙合時，第二超越離合器7處于隨動狀態(tài)，中速擋時，動力由中心軸1輸入，由于第二齒圈42與中心軸1固定連接，因此帶動第二齒圈42旋轉，第二齒圈42通過第二行星輪41的傳動將動力傳遞給第二行星架40，由于第二行星架40通過第一自動離心換擋機構5與輪轂2相嚙合，因此動力最終傳遞給輪轂2并由輪轂2進行動力輸出，隨著輸入速度的進一步提升，輪轂2的轉速也進一步提升，當提升到第二自動離心換擋機構6的打開值時，第二自動離心換擋機構6的第二棘爪件61的第三端部610由于設置有配重塊613，配重塊613在離心力的作用下沿遠離軸心的方向運動，在杠桿原理的作用下，使得第二自動離心換擋機構6的第二棘爪件61的第四端部611向圓心方向運動，從而使得第四端部611上的第二棘爪部614與第二棘輪62相嚙合，從而使得第二齒圈42與輪轂2相嚙合，第二齒圈42與輪轂2相嚙合時，第一自動離心換擋機構5與超越離合器7處于隨動狀態(tài)，高速擋時，動力由輸入軸1輸入，由于第二齒圈42與中心軸1固定連接，因此帶動第二齒圈42旋轉，由于第二齒圈42通過第二自動離心換擋機構6與輪轂2相嚙合，因此動力直接傳遞給輪轂2并由輪轂2進行動力輸出。本發(fā)明中的直線踩踏單輪直驅(qū)雙中心輪變速器可在中高擋時降低對踏頻的要求，例如：在本實施方式中，假設將本實施例中的第一中心輪33到第一行星架30的速比設置為2:1，第二齒圈42到第二行星架40的速比為1.5:1。第二自動離心換擋機構6的棘爪打開的工作轉速為120轉/分鐘，第一自動離心換擋機構5的棘爪打開的工作轉速為90轉/分鐘,那么一級低速擋時當中心軸1輸入速度為120轉/分鐘時，第一行星架30的速度為60轉/分鐘，第二齒圈42及第二行星架40的速度分別為120轉/分種及80轉/分種，此時輪轂2輸出轉速為60轉/分鐘，小于第一自動離心機構5的棘爪打開的工作轉速90轉/分鐘。當中心軸1的輸入速度提到180轉/分鐘時，第一行星架30的速度為90轉/分鐘，第二齒圈42及第二行星架40的速度分別為180轉/分種及120轉/分種，此時輪轂2輸出轉速為90轉/分鐘，此時第一自動離心換擋機構的棘爪打開，第二行星架40帶動輪轂2轉動，實現(xiàn)中擋變速，此時第二行星架40的轉速為120轉/分鐘，大于第一自動離心換擋機構5的棘爪打開的工作轉速90轉/分鐘，所以可以降低中心軸1的輸入轉速，也就是可以降低踩踏頻率。當中心軸1的輸入速度再次提到180轉/分鐘時，第二齒圈42及第二行星架40的速度分別為180轉/分種及120轉/分種，此時輪轂2輸出轉速為120轉/分鐘，第二自動離心換擋機構的棘爪打開，第二齒圈42帶動輪轂2轉動，實現(xiàn)高擋變速，此時第二齒圈42的轉速為180轉/分鐘，大于第二自動離心換擋機構6的棘爪打開的工作轉速120轉/分鐘，所以可以降低中心軸1的輸入轉速，也就是可以降低踩踏頻率。

實施例2

本實施例中的直線踩踏單輪直驅(qū)齒圈中心輪固定變速器其余結構均與實施例1中的直線踩踏單輪直驅(qū)變速器相同，不同之處在于：在實施例1中，所述中心軸第二齒圈固定連接，而在實施例2中，所述中心軸與第二行星架固定連接。

本實施方式中直線踩踏單輪直驅(qū)齒圈中心輪固定變速器的工作原理為：本實施例中的直線踩踏單輪直驅(qū)齒圈中心輪固定變速器共實現(xiàn)三級變速，本實施例中的第二超越離合器為常開狀態(tài)，即第一行星架與輪轂之間始終保持嚙合狀態(tài)，低速擋時，動力由中心軸輸入，由于第一中心輪與中心軸固定連接，因此帶動第一中心輪轉動，通過第一行星輪的傳動，第一中心輪將動力傳遞給第一行星架，由于第一行星架與輪轂相嚙合，因此動力最終傳遞給輪轂并由輪轂進行動力輸出。隨著輸入速度的提升，輪轂的轉速也越來越快，當達到第一自動離心機構的打開值時，第一自動離心換擋機構的第一棘爪件的第一端部由于設置有配重塊，配重塊在離心力的作用下沿遠離軸心的方向運動，在杠桿原理的作用下，使得第一自動離心換擋機構的第一棘爪件的第二端部向圓心方向運動，從而使得第二端部上的第一棘爪部與第一棘輪相嚙合，從而使得輪轂與第二行星架相嚙合，輪轂與第二行星架相嚙合時，超越離合器處于隨動狀態(tài)，中速擋時，動力由中心軸輸入，由于第二行星架與中心軸固定連接，因此帶動第二行星架旋轉，由于第二行星架通過第一自動離心換擋機構與輪轂相嚙合，因此動力最終傳遞給輪轂并由輪轂進行動力輸出，隨著輸入速度的進一步提升，輪轂的轉速也進一步提升，當提升到第二自動離心換擋機構的打開值時，第二自動離心換擋機構的第二棘爪件的第三端部由于設置有配重塊，配重塊在離心力的作用下沿遠離軸心的方向運動，在杠桿原理的作用下，使得第二自動離心換擋機構的第二棘爪件的第四端部向圓心方向運動，從而使得第四端部上的第二棘爪部與第二棘輪相嚙合，從而使得第二齒圈與輪轂相嚙合，第二齒圈與輪轂相嚙合時，第一自動離心換擋機構與第二超越離合器處于隨動狀態(tài)，高速擋時，動力由輸入軸輸入，由于第二行星架與中心軸固定連接，因此帶動第二行星架旋轉，通過第二行星輪的傳動，第二行星架將動力傳遞給第二齒圈，由于第二齒圈通過第二自動離心換擋機構與輪轂相嚙合，因此動力直接傳遞給輪轂并由輪轂進行動力輸出。

綜上所述，本發(fā)明中的直線踩踏直驅(qū)齒圈中心輪固定變速器結構緊湊、安裝方便、傳動效率高、換擋牢靠、變速穩(wěn)定，通過在變速器內(nèi)設置數(shù)套自動離心換擋機構，從而可實現(xiàn)全自動變速，另外本發(fā)明中的變速器在中高擋時可降低對踏頻的要求，從而使得騎行更加輕松。

上述的實施例僅例示性說明本發(fā)明創(chuàng)造的原理及其功效，以及部分運用的實施例，而非用于限制本發(fā)明；應當指出，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。