專利名稱：一種自適應(yīng)式中軸無級(jí)變速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于腳踏車上的變速裝置。具體地說是提供一種自適應(yīng)式中軸無級(jí)變速器。
自從自行車做為代步工具以來，由于它不消耗能源，構(gòu)造簡單，使用輕便，因而直到一切用品離不開能源的現(xiàn)代，不但沒被淘汰，反而一浪高過一浪的掀起了″自行車熱″。迄今為止，鏈條驅(qū)動(dòng)式自行車的變速機(jī)構(gòu)一般是在從動(dòng)側(cè)或驅(qū)動(dòng)側(cè)并列設(shè)置多個(gè)齒數(shù)不同的鏈輪，通過操作變速桿改變鏈條掛輪進(jìn)行變速，這種變速方法每次改變變速都要進(jìn)行操作，既麻煩又不安全，而且變速比只能逐級(jí)改變，不能圓滑進(jìn)行，給人們不舒適感。為克服傳統(tǒng)變速裝置的缺點(diǎn)，曾報(bào)導(dǎo)過改進(jìn)的變速裝置，如采用帶有雙耳凸輪的多級(jí)鍵輪，橢園形鏈輪或杠桿傳動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)成的多級(jí)變速器。其中與本實(shí)用新型相近的是采用橢園形鏈輪的中軸變速裝置，與傳統(tǒng)的園形鏈輪相比它具有如下優(yōu)點(diǎn)1.鏈輪可以起到省力的作用；2.鏈輪可以提高車速；3.鏈輪又可以起到″變速″作用。但上述結(jié)構(gòu)的自行車除了制造比較困難外，在騎行時(shí)鏈輪的運(yùn)行也不夠平穩(wěn)，還可能發(fā)生掉鏈的現(xiàn)象，因此不易被人們所接受。
本發(fā)明的目的是提供一種自適應(yīng)式中軸無級(jí)變速器，這種變速裝置不但結(jié)構(gòu)簡單，使用者易于操作，且可在運(yùn)行時(shí)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)中軸的無級(jí)變速。
普通園形鏈輪的動(dòng)力傳動(dòng)情況可用下列公式表示PL＝FR，或F＝PL/r式中P蹬踏力，L曲柄長度，F(xiàn)車鏈?zhǔn)艿降睦?，r鏈輪的半徑。由上公式可知當(dāng)曲柄長度和鏈輪半徑不變時(shí)，路力P與施加到鏈條上的拉力成正比。但當(dāng)鏈輪半徑減少時(shí)，對(duì)同樣的蹬踏力，可產(chǎn)生較大的車鏈拉力F。另一方面，當(dāng)r的半徑增大時(shí)，曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度車鏈移動(dòng)的長度增加，即使飛輪的轉(zhuǎn)數(shù)增加，提高自行車的運(yùn)行速度。據(jù)此，本發(fā)明采用一種半徑在一定范圍內(nèi)可無級(jí)變化的鏈輪代替普通的園形鏈輪，實(shí)現(xiàn)中軸的無級(jí)變速。
具體地說，本發(fā)明自適式中軸無級(jí)變速器仍然包括有中軸，一對(duì)曲柄和鏈輪，其特征在于鏈輪不與曲柄固定，在鏈輪表面沿直徑開一槽溝，在中軸上設(shè)一由鐵板制的托座，托座上沿徑向以中軸孔對(duì)稱帶2個(gè)滑軸(或滑塊)，滑軸與鏈輪上槽溝相配合，使鏈輪的槽溝可在滑軸上滑動(dòng)，并通過滑軸將鏈輪安裝在托座上，再將曲柄與槽溝成一定角與托座固定，中軸部分的其它結(jié)構(gòu)與普通自行車的結(jié)構(gòu)相同，即可組裝成本實(shí)用新型的中軸變速器。
下面通過附圖對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和原理給予進(jìn)一步地說明。
附

圖1為本發(fā)明中軸無級(jí)變速器的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2為本發(fā)明中軸無級(jí)變速器的鏈輪槽溝與地面垂直時(shí)F拉力最大時(shí)的受力情況圖；附圖3為本發(fā)明中軸無級(jí)變速器的鏈輪槽溝與地面平等時(shí)曲柄上的受力情況圖；附圖4為本發(fā)明中軸無級(jí)變速器的鏈輪槽溝與地面垂直時(shí)F拉力最小時(shí)的受力情況圖。
圖中1.右曲柄；2.左曲柄；3.中軸；4.托座；5.滑軸；6.槽溝；7.鏈輪；9.蹬踏力；F為車鏈?zhǔn)艿降睦Γ籕為滑軸作用在槽溝上的力，R為中軸軸心到鏈輪的半徑，r為鏈輪的半徑，為曲柄與槽溝間夾角。
附圖1所示結(jié)構(gòu)的中軸變速器可為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，它有中軸3，鏈輪7，右曲柄1和左曲柄2，其特征在于鏈輪7表面沿直徑開一槽溝6，在中軸上設(shè)一鐵板托座4，在托座4上沿徑向與中軸孔對(duì)稱帶有兩滑軸5，滑軸5與槽溝6相配合，使槽溝6可在滑軸5上滑動(dòng)，鏈輪7通過滑軸5安裝在托座4上，并將右曲柄1成一定角度固定在托座上，中軸部分的其它部分與普通自行車的結(jié)構(gòu)相同可組裝成中軸變速器。
中軸變速器的無級(jí)變速原理如下本發(fā)明的中軸裝置中，在鏈輪7和鏈條的重力作用下，鏈輪最穩(wěn)定的位置如附圖1，即槽溝6的前部接近托座4，這時(shí)受力情況如附圖2所示。踏力P克服拉力F，通過兩滑軸5力偶Q使鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)。這時(shí)鏈輪7的半徑r大于鏈輪相對(duì)車鏈的有效半徑R，踏左腳踏板，踏力P可以在最小情況下啟動(dòng)，自行車車速也最低。如車鏈的拉力F不大，滑軸5作用在槽溝6側(cè)壁上的壓力偶Q將保持托座的位置，轉(zhuǎn)動(dòng)半周，到達(dá)附圖4所示位置，此時(shí)，由于鏈輪7相對(duì)車鏈的有效半徑R處于最大位置(并大于r)。踏右腳踏板帶動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)，自行車以最高速度行駛1/4周。高速運(yùn)行時(shí)車鏈的拉力F增大，且拉力作用滯后于踏力，拉力F將克服滑軸5壓在槽溝側(cè)壁的力偶Q，使鏈輪7通過槽溝6后移，如附圖3所示。當(dāng)鏈輪7轉(zhuǎn)動(dòng)半周時(shí)，鏈輪7上升到最大位置，即又使鏈輪7恢復(fù)到附圖4所示位置，但不同的是右曲柄1在下方，而左曲柄2在上方。踏左腳踏板重復(fù)上述過程，自行車將以高速連續(xù)運(yùn)行。
當(dāng)鏈條的拉力F增加(如自行車上坡行駛)，踏力P也必須隨之增大，但踏力P傳遞到F有一過程，在沒傳遞到F時(shí)，相當(dāng)于用F力拉鏈輪7，F(xiàn)力將大于力偶Q的作用使槽溝6滑動(dòng)，減少鏈輪7的有效半徑R，其極限情況如附圖2所示，相當(dāng)自行車的啟動(dòng)狀態(tài)，所不同的當(dāng)曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)半周時(shí)，拉力持續(xù)作用，克服力偶Q，使鏈輪7的有效半徑R總處于減小狀態(tài)，即自行車以低速運(yùn)行，但相應(yīng)可減少腳踏力。
上述過程均以鏈輪7在極端情況下槽溝6的變化，實(shí)際運(yùn)行過程中這些變化是不間斷地連續(xù)動(dòng)作，即鏈輪7的有效半徑可在運(yùn)行過程中自動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，并始終保持最佳運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)適應(yīng)運(yùn)行條件的無級(jí)變速過程。
在本發(fā)明中，曲柄安裝固定在托座4上時(shí)，成一定角度，可在0～90°范圍內(nèi)選擇，最好選擇15°＜＜40°，以獲得較理想的效果。同時(shí)減小兩滑軸5間的距離，將增大變速范圍，但過小的軸間距，將增大滑軸5施加在槽溝6側(cè)壁的作用力Q，使槽溝側(cè)壁易損耗，不便于槽溝6在滑軸5上滑動(dòng)，兩滑軸5間距離最好不少于1/2槽溝長。
如上所述本發(fā)明的鏈輪7能隨著蹬踏力的大小進(jìn)行滑動(dòng)，而相當(dāng)于改變其有效直徑R，使自行車裝上了一個(gè)自行調(diào)節(jié)的變速器。逆風(fēng)，上坡時(shí)，行車阻力大，鏈輪R自動(dòng)變小，可減少P克服F的力；而當(dāng)順風(fēng)或下坡時(shí)，行車阻力減小，鏈輪R就自動(dòng)變大，使自行車保持較高的速度，由于本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡單，變速自然，是一種理想的自行車的變速裝置。
權(quán)利要求
1.一種自適應(yīng)式中軸無級(jí)變速器，包括有中軸，鏈輪和曲柄，其特征在于鏈輪(7)表面沿直徑開一槽溝(6)，在中軸上設(shè)一鐵板托座(4)，在托座(4)上沿徑向與中軸孔對(duì)稱帶有兩滑軸(5)，滑軸(5)與槽溝(6)相配合，使槽溝(6)可在滑軸(5)上滑動(dòng)，鏈輪(7)通過滑軸(5)安裝在托座(4)上，并將右曲柄(1)成一定角度固定在托座上，中軸部分的其它部分與普通自行車的結(jié)構(gòu)相同組裝成中軸變速器。
2.按照權(quán)利要求1所述的中軸無級(jí)變速器，其特征在于曲柄安裝固定在托座4上時(shí)成一定角度，角為0～90°。
3.按照權(quán)利要求2所述的中軸無級(jí)變速器，其特征在于角為15°＜＜40°。
4.按照權(quán)利要求1所述的中軸無級(jí)變速器，其特征在于兩滑軸(5)間距離不少于1/2槽溝長。
全文摘要
一種自適應(yīng)式中軸無級(jí)變速器包括有中軸,鏈輪和曲柄,該鏈輪表面沿直徑開一槽溝,在中軸上設(shè)一鐵板托座,在托座上沿徑向與中軸孔對(duì)稱帶有兩滑軸,滑軸與槽溝相配合,使槽溝可在滑軸上滑動(dòng),鏈輪通過滑軸安裝在托座上,并將右曲柄成一定角度固定在托座上,中軸部分的其它部分與普通自行車的結(jié)構(gòu)相同組裝成中軸變速器。該變速器的鏈輪在運(yùn)行中能隨踏力的大小改變其有效半徑,實(shí)現(xiàn)自行調(diào)節(jié)無級(jí)變速,為一種理想的自行車的變速裝置。
文檔編號(hào)B62M3/04GK1200342SQ9710438
公開日1998年12月2日 申請(qǐng)日期1997年5月23日 優(yōu)先權(quán)日1997年5月23日
發(fā)明者張役國 申請(qǐng)人:張役國