專利名稱:自行車爪式離合變速鏈輪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
自行車爪式離合變速鏈輪是一種能輕易改變車輪與曲柄轉(zhuǎn)動速度比的自行車鏈輪。
目前,國內(nèi)外已有很多種不同原理結(jié)構(gòu)的自行車變速器,它們各有各自的優(yōu)缺點(diǎn),其中利用行星變速原理設(shè)計(jì)的變速鏈輪對于現(xiàn)有自行車結(jié)構(gòu)變動較少,易于改裝于普通自行車全鏈罩內(nèi),不影響原車的美觀大方。但是國內(nèi)已公告的變速鏈輪專利申請,如公告號為CN2104822、CN2103509、CN2088516、CN2071162、CN2062709、CN87214967的變速鏈輪,變速采用棘輪離合或者變速套花鍵離合(屬一種齒輪離合)的方式,不是變速操作性不佳(反轉(zhuǎn)曲柄變速,不想變速時(shí)不小心反轉(zhuǎn)曲柄卻也變速了),就是輪轂尺寸太小難以安裝滾動軸承,降低了機(jī)構(gòu)傳動效率,使用壽命較短。實(shí)踐證明變速車最明顯實(shí)用的效果是爬坡載重可省力,所以一般來說,中、低二級變速最常用,再增加高速級更好些,2~3級變速已足夠。目前國外自行車變速鏈輪,雖然達(dá)到三級變速,但結(jié)構(gòu)太復(fù)雜,并且由于空間限制,輪轂處也難以安裝滾動軸承,如日本專利公告號為平3-46355的自行車變速鏈輪,具有多組行星輪系,零件尺寸單薄,無滾動軸承,顯然制造安裝較困難,機(jī)構(gòu)傳動效率和使用壽命欠佳。
本發(fā)明創(chuàng)造的目的是提供一種爪式離合的自行車變速鏈輪,它具有優(yōu)越的變速性能,達(dá)到2~3級變速,機(jī)構(gòu)傳動效率高、制造安裝較容易、使用壽命長、各齒輪結(jié)構(gòu)尺寸適用于一般的工程硬塑料來制造,對現(xiàn)有自行車變動少,并可方便地取代一般鏈輪而改裝于現(xiàn)有自行車(包括普通型、載重型和其它型)的全鏈罩內(nèi)。
自行車爪式離合變速鏈輪的具體結(jié)構(gòu)由以下二個(gè)實(shí)施例及其附圖給出。
圖1、8分別為三級、二級變速的實(shí)施例局部視圖,圖2、3、4、5、7均為三級變速實(shí)施例一些重要零部件的結(jié)構(gòu)位置關(guān)系圖或零件示意圖。圖2表示離合爪[21]和離合爪架[22]構(gòu)成的離合爪盤與行星架[34]的結(jié)構(gòu)位置關(guān)系。圖3表示太陽輪[30]、行星架[34]中間部分、擺卡[29]、彈簧[37]、離合爪[24]等的結(jié)構(gòu)位置關(guān)系。圖4為離合爪[24]與離合爪座[23]構(gòu)成的零件示意圖。圖5為離合爪[6]和推板[7]構(gòu)成的爪盤,它用于鏈輪[13]與行星架[16]、內(nèi)齒輪[8]分別離合,以及曲柄輪[1]與內(nèi)齒輪[8]的離合。圖6為行星架[16]、[34]的下料套裁圖。圖7為具有兩孔共一平面的右支座[28]的零件示意圖。
圖1、2、3、4、7、8的比例為11,圖5的比例為12,圖6的比例為13。
以下結(jié)合附圖予以具體說明。
由
圖1可見,本實(shí)施例屬于一種傳動型式通稱為NGW型的常用行星齒輪傳動機(jī)構(gòu),內(nèi)齒輪[8]和行星架[34]均位于太陽輪[30]和曲柄[2]之間。離合爪[24]位于
圖1所示的位置時(shí),變速輪處于高速級。當(dāng)固定于中軸[35]的曲柄[2]同與其固定連接的曲柄輪[1]轉(zhuǎn)動時(shí),通過離合爪[21],行星架[34]、[16]隨著轉(zhuǎn)動,行星輪軸[18]上的行星輪[20]也隨著繞太陽輪[30]公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn);在行星輪[20]的帶動下,鏈輪[13]和通過活動卡[12]與其相結(jié)合的內(nèi)齒輪[8]一起轉(zhuǎn)動,其轉(zhuǎn)速高于行星架[34]或曲柄[2]的轉(zhuǎn)速。此刻,太陽輪[30]被離合爪[24]以及支撐離合爪[24]的、固定于車架中接頭[26]上的左、右支座[25]、[28],所共同結(jié)合固定不能轉(zhuǎn)動。由于太陽輪[30]外端面有一環(huán)槽[33]所以,位于環(huán)槽[33]內(nèi)的離合爪[21]的回轉(zhuǎn),不會帶動太陽輪[30]轉(zhuǎn)動。
當(dāng)離合爪[24]左移一定距離而又不脫離太陽輪[30],離合爪[21]在彈力的作用下跟著左移離開曲柄輪[1]時(shí),本實(shí)施例處于低速級。此刻的太陽輪[30]仍由離合爪[24]固定不能轉(zhuǎn)動。只要曲柄輪[1]轉(zhuǎn)至一定位置,離合爪[6]和右端原處于內(nèi)齒輪缺口[11]的活動卡[12],就會在位于推板[7]右邊的彈簧[5]的作用力下,分別被推板[7]推進(jìn)曲柄輪[1]輪輻孔和行星架缺口[14],曲柄輪直接帶動內(nèi)齒輪[8]轉(zhuǎn)動,內(nèi)齒輪[8]就使行星輪[20]繞太陽輪[30]旋轉(zhuǎn)而使行星架[16]轉(zhuǎn)動,于是通過活動卡[12]與行星架[16]結(jié)合的鏈輪[13]也就隨著轉(zhuǎn)動,其轉(zhuǎn)速低于曲柄輪[1]轉(zhuǎn)速。如
圖1和圖2所示,為使受力均勻而爪數(shù)至少為2只的、離合爪[21]和離合爪架[22]固定于一體構(gòu)成的一個(gè)離合爪盤,位于太陽輪[30]外端面的環(huán)槽[33]內(nèi)。由表示處于低、中速級時(shí)的該爪盤位置的圖2可見,該爪盤總是受到位于兩個(gè)爪之間的彈簧[36]的指向環(huán)槽[33]底面的作用力。又如
圖1所示,鏈輪[13]和內(nèi)齒輪[8]上均制有裝滾珠[10]的環(huán)槽,鏈輪[13]可以通過滾珠[10]在內(nèi)齒輪[8]上滾動并保持軸向相對位置不變,從而減少了磨損。
當(dāng)離合爪[24]右端進(jìn)一步左移離開太陽輪[30]并縮進(jìn)右支座[28]時(shí),本實(shí)施例處于中速級。此時(shí),太陽輪[30]可以轉(zhuǎn)動,離合爪[6]和活動卡[12]的位置與低速級時(shí)的一樣。如圖3所示,雙點(diǎn)劃線表示了位于太陽輪[30]內(nèi)端的擺卡[29]于此時(shí)的位置,擺卡[29]的尾端已不再受離合爪[24]的阻檔,其頭端(有勾的一端)在由固定銷[38]固定一端的彈簧[37]之作用力下進(jìn)入行星架缺口[31]內(nèi),而使太陽輪[30]與行星架[34]結(jié)合,曲柄[2]的轉(zhuǎn)動就可以帶動整個(gè)行星輪系,包括已結(jié)合于行星架[16]的鏈輪[13]一起,以相同的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動。在中速級時(shí),本行星輪系內(nèi)部沒有任何相對轉(zhuǎn)動和磨損,與普通鏈輪傳動效率完全相同,又因?yàn)橹兴偌壱话慵词浅K偌?,使用頻率最高,所以這是本變速輪的一大優(yōu)點(diǎn)。
當(dāng)需從中速級變?yōu)榈汀⒏咚偌墪r(shí),只要將曲柄[2]適當(dāng)轉(zhuǎn)動,將離合爪[24]右移至前面所述的低、高速級位置即可。在太陽輪[30]適當(dāng)轉(zhuǎn)動條件下,離合爪[24]右移,其右端先是與擺卡[29]尾端接觸,而使擺卡[29]頭端離開行星架缺口[31],然后才能進(jìn)入與離合爪[24]對應(yīng)的太陽輪輪輻離合孔[39],達(dá)到低、高速級位置。進(jìn)入高速級時(shí),推板[7]已隨離合爪[6]右移,活動卡[12]在由固定銷[17]固定于行星架[16]上的彈簧[15]的作用下,進(jìn)入內(nèi)齒輪缺口[11]內(nèi),鏈輪[13]已經(jīng)同行星架[16]分離而和內(nèi)齒輪[8]結(jié)合。如
圖1、4所示,本實(shí)施例離合爪[24]與離合爪座[23]固定聯(lián)接成一個(gè)離合爪盤,每個(gè)爪都是圓柱銷;其中一只爪尾部延伸出來,頭、尾分別安裝在右、左支座[28]、[25]孔內(nèi);另有一個(gè)爪則可安裝于圖7所示的右支座[28]的共一平面的兩孔的左邊孔內(nèi),而使該爪盤只能軸向移動而不能轉(zhuǎn)動。若該爪盤只設(shè)計(jì)為一個(gè)爪,那么這個(gè)離合爪[24]進(jìn)入太陽輪[30]后就會使離合爪[21]與離合爪架[22]構(gòu)成的爪盤受力不均而易卡死不動,所以,爪數(shù)至少為2只,均布于圓周上。由于該爪盤要能避開自行車架,所以外形不能設(shè)計(jì)為圓環(huán)狀而最好設(shè)計(jì)為馬蹄型即U型。如圖5所示的由離合爪[6]和推板[7]固定于一體構(gòu)成的爪盤,離合爪[6]數(shù)也應(yīng)當(dāng)至少2只,均布于圓周上,以便在工作時(shí)受力均勻。由于采用爪式離合裝置,在行星架[34]、行星輪[20]和內(nèi)齒輪[8]的輪轂處,可以騰出空間來分別安裝常用的滾動軸承[32]、[19]、[3],這就提高了傳動效率。從
圖1可見,本實(shí)施例內(nèi)齒輪[8]由齒部和輪輻、輪轂合并組成,為節(jié)省材料,其輪輻、輪轂可以同鏈輪[13]一起,用一塊2~4毫米厚的鋼板套裁沖壓制成。如圖6所示,行星架[16]、[34]也可以用一塊2~4毫米厚的鋼板套裁沖壓制成。圖6中的6個(gè)小孔是安裝行星輪軸的孔。由于各齒輪尺寸較大,模數(shù)為2,強(qiáng)度足夠,均可采用一般的工程硬塑料制成,以降低成本。另外,離合爪[24]的右移,是在位于左、右支座[25]、[28]之間彈簧[27]的作用力下實(shí)現(xiàn)的,其左移是由安裝在自行車手把處或用戶認(rèn)為方便之處的板機(jī)以及杠桿機(jī)構(gòu)控制的,這樣的安排,變速方便輕巧。
當(dāng)鏈輪[13]和行星架[16]合二為一,內(nèi)齒輪[8]取代曲柄輪[1]而直接固定于曲柄[2]上,環(huán)槽[33],離合爪架[22]、離合爪[6]、[21]、活動卡[12]、滾珠[10]、滾動軸承[3]、推板[7]、彈簧[5]等取消,鏈罩[9]有所不同時(shí),本實(shí)施例變成如圖8所示的只有中速級和低速級的二級變速鏈輪。此時(shí),離合爪[24]可以簡化設(shè)計(jì)為一個(gè),中軸[35]可短一些。
綜上所述,由
圖1、8所示的二級、三級變速鏈輪,均有一組行星輪系結(jié)構(gòu),可安裝于中軸上,內(nèi)齒輪[8]輪轂和行星架[34]均位于太陽輪[30]和曲柄[2]之間;太陽輪[30]與中接頭[26]的離合由爪式離合裝置來完成,該離合裝置至少包括有離合爪[24]和支撐該爪的左、右支座[25]、[28],太陽輪[30]輪輻上有與該爪對應(yīng)的離合孔[39];太陽輪[30]端面上有用來使太陽輪[30]與行星架[34]離合的擺卡[29]和彈簧[37]。另外,各齒輪輪轂處,至少有一處裝有滾動軸承。對于三級變速鏈輪,還有下列特征①太陽輪[30]端面有環(huán)槽[33],槽內(nèi)有離合爪[21]和離合爪架[22]固定于一體的、爪數(shù)至少為二只的離合爪盤,還有位于該爪盤兩爪之間的彈簧[36];鏈輪[13]獨(dú)立于內(nèi)齒輪[8]和行星架[16];鏈輪[13]輪輻內(nèi)有用來分別與內(nèi)齒輪[8]和行星架[16]離合的活動卡[12];行星架[34]和內(nèi)齒輪[8]輪轂之間有曲柄輪[1]。②鏈輪[13]和內(nèi)齒輪[8]上均制有環(huán)槽,環(huán)槽內(nèi)有滾珠[10],鏈輪[13]可通過滾珠[10]在內(nèi)齒輪[8]上滾動。③內(nèi)齒輪[8]輪輻孔內(nèi)有離合爪[6],離合爪[6]與推板[7]固定連接構(gòu)成一爪盤,爪數(shù)至少2只,該爪盤和位于行星架缺口[14]內(nèi)的彈簧[15]控制了活動卡[12]左右移動。④離合爪[24]和離合爪座[23]固定連接構(gòu)成一個(gè)離合爪盤,其外形呈U型,爪數(shù)至少2只;右支座[28]有共于一平面的兩個(gè)孔,以安裝該爪盤的2爪;位于左、右支座[25]、[28]之間有彈簧[27]。對于二級變速鏈輪,很顯然行星架[16]與鏈輪[13]合二為一,內(nèi)齒輪[8]與曲柄[2]固定于一體。
圖1、8中所示的太陽輪[30]、內(nèi)齒輪[8]、和行星輪[20]的齒數(shù)分別為41、73、16,模數(shù)為2,則本實(shí)施側(cè)傳動比、即曲柄與鏈輪的轉(zhuǎn)速比為低速級時(shí)1.56,高速級時(shí)0.64,常速級時(shí)顯然為1。另外,鏈輪[13]齒數(shù)為46,是常用的鏈齒數(shù)。由上述可知,本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)尺寸是合理的。當(dāng)然上述齒數(shù)和模數(shù)還可以在一定范圍內(nèi)變化。
自行車爪式離合變速鏈輪有如下優(yōu)點(diǎn)變速性能可靠優(yōu)越,可達(dá)2~3級變速,傳動效率高,各齒輪結(jié)構(gòu)尺寸適合于用一般的工程硬塑料制造而使重量減輕,制造安裝較容易,使用壽命長,對現(xiàn)有自行車變動少,可以取代一般鏈輪、方便地改裝于現(xiàn)有自行車(包括普通型、載重型和其它型式自行車)的全鏈罩內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種自行車爪式離合變速鏈輪,有一組行星輪系結(jié)構(gòu),可安裝于中軸上,其特征在于內(nèi)齒輪[8]輪轂和行星架[34]均位于太陽輪[30]和曲柄[2]之間;太陽輪[30]與中接頭[26]的離合由爪式離合裝置來完成,該離合裝置至少包括有離合爪[24]和支撐該爪的左、右支座[25]、[28];太陽輪[30]輪輻上有與該爪對應(yīng)的離合孔[39];太陽輪[30]端面上有用來使太陽輪[30]與行星架[34]離合的擺卡[29]和彈簧[37]。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變速鏈輪,其特征在于太陽輪[30]的端面有環(huán)槽[33],槽內(nèi)有離合爪[21]和離合爪架[22]固定于一體構(gòu)成的、爪數(shù)至少為2只的離合爪盤,還有位于該爪盤2爪之間的彈簧[36];鏈輪[13]獨(dú)立于內(nèi)齒輪[8]和行星架[16];鏈輪[13]輪輻內(nèi)有用來分別與內(nèi)齒輪[8]和行星架[16]離合的活動卡[12];行星架[34]和內(nèi)齒輪[8]輪轂之間有曲柄輪[1]。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的變速鏈輪,其特征在于鏈輪[13]和內(nèi)齒輪[8]上均制有環(huán)槽,環(huán)槽內(nèi)有滾珠[10],鏈輪[13]可通過滾珠[10]在內(nèi)齒輪[8]上滾動。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的變速鏈輪,其特征在于內(nèi)齒輪[8]輪輻孔內(nèi)有離合爪[6],離合爪[6]與推板[7]固定連接構(gòu)成一爪盤,爪數(shù)至少2只,該爪盤和位于行星架缺口[14]內(nèi)的彈簧[15]控制了活動卡[12]的左右移動。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變速鏈輪,其特征在于離合爪[24]和離合爪座[23]固定連接構(gòu)成一個(gè)離合爪盤,其外形呈U型,爪數(shù)至少2只;右支座[28]有共于一平面的兩個(gè)孔,以安裝該爪盤的2個(gè)爪;位于左、右支座[25]、[28]之間有彈簧[27]。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變速鏈輪,其特征在于各齒輪輪轂處,至少有一處裝有滾動軸承。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變速鏈輪,其特征在于行星架[16]與鏈輪[13]合二為一,內(nèi)齒輪[8]與曲柄[2]固定于一體。
專利摘要自行車爪式離合變速鏈輪是一種能輕易改變車輪與曲柄轉(zhuǎn)動速度比的自行車鏈輪。它有一組行星輪系結(jié)構(gòu),內(nèi)齒輪[8]輪轂和行星架[34]均位于太陽輪[30]和曲柄[2]之間,太陽輪[30]與中接頭[26]的離合由爪式離合裝置來完成。該變速鏈輪有如下優(yōu)點(diǎn)變速性能可靠優(yōu)越,可達(dá)2~3級變速,傳動效率高,制造安裝容易,使用壽命長,對現(xiàn)有自行車變動少,可取代一般鏈輪、方便地改裝于現(xiàn)有自行車(包括普通型、載重型和其它型式自行車)的全鏈罩內(nèi)。
文檔編號B62M9/06GK2179324SQ9223942
公開日1994年10月12日 申請日期1992年10月28日 優(yōu)先權(quán)日1992年10月28日
發(fā)明者陸中源, 程敬學(xué) 申請人:陸中源