專利名稱：自行車用無級(jí)動(dòng)態(tài)周期變速中軸裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種自行車用的傳動(dòng)裝置，特別是一種使用帶有行星輪系的，傳動(dòng)比可變的互相嚙合齒輪的傳動(dòng)裝置。
目前比較流行的變速自行車都是采用分級(jí)多檔靜態(tài)的傳動(dòng)裝簧。主要表現(xiàn)在中軸及后軸上采用塔式鏈輪，用拔叉拔動(dòng)鏈子，使其與相應(yīng)的鏈輪嚙合得到不同傳動(dòng)比而實(shí)現(xiàn)變速，因此是分級(jí)多檔的。由于用拔動(dòng)鏈子的方式來實(shí)現(xiàn)變速，在拔鏈子時(shí)自行車失去動(dòng)力，所以其變速過程是靜態(tài)進(jìn)行的。假如自行車正在上坡，這時(shí)要變速就已經(jīng)來不及了。此外在低速省力檔次時(shí)，腳蹬及中軸的旋轉(zhuǎn)頻率較高，也使人容易感到不適。不僅如此，這些自行車的中軸都是采用直桿式的結(jié)構(gòu)，在騎行過程中常常會(huì)因?yàn)椴灰自竭^“死角”的問題而顯得比較費(fèi)力。盡管專利號(hào)為“94229140.9”，名稱為“自行車用周期變速中軸裝置”的實(shí)用新型專利，將中軸上配置有增速齒輪組和偏心圓柱齒輪組并與心軸做偏心布置，以周期變速為依據(jù)，以增大慣性為手段，解決了自行車不易于越過“死角”以及在低速省力檔次時(shí)，腳蹬及中軸的旋轉(zhuǎn)頻率較高，使人容易感到不適的問題。但是由于組成該周期變速中軸裝置的兩個(gè)軸即中軸與心軸之間是用殼體即中軸管固定死的，其增速或減速(腳蹬在某一位置即最佳發(fā)力的水平位置時(shí)費(fèi)力或省力的現(xiàn)象)受安裝時(shí)增速齒輪組和偏心圓柱齒輪組之間的嚙合關(guān)系限制，并且只能選擇其中一種，要么增速，要么減速，而且一旦確定，安裝后就不能再進(jìn)行調(diào)整，除非重新組裝，使用起來比較單一和不便。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種既能無級(jí)動(dòng)態(tài)變速，又能在騎行中易于越過“死角”，并確保在低速省力檔次時(shí)中軸的平均旋轉(zhuǎn)頻率與普通自行車保持一致的自行車用無級(jí)動(dòng)態(tài)周期變速中軸裝置。
本實(shí)用新型的另一個(gè)目的在于提供一種其增速和減速可以根據(jù)道路阻力情況及騎行人發(fā)力情況自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整的自行車用無級(jí)動(dòng)態(tài)周期變速中軸裝置。
本實(shí)用新型的再一個(gè)目的在于提供一種其增速和減速可以通過手動(dòng)進(jìn)行調(diào)整的自行車用無級(jí)動(dòng)態(tài)周期變速中軸裝置。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，該自行車用無級(jí)動(dòng)態(tài)周期變速中軸裝置，主要由中軸、匹配齒輪副、心軸、非圓齒輪副所組成，其特征在于在中軸上套有中軸管，在中軸上位于中軸管的一端固定有匹配齒輪副的主動(dòng)齒輪，匹配齒輪副的被動(dòng)齒輪與非圓齒輪副的主動(dòng)齒輪裝在一起，在套有心軸管的心軸上轉(zhuǎn)動(dòng)，非圓齒輪副的被動(dòng)齒輪套在匹配齒輪副的主動(dòng)齒輪上作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，在中軸管與心軸管之間聯(lián)接有行星架，行星架一端固定在心軸管上，另一端套在中軸管上，并可圍繞中軸管作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。
為了使本實(shí)用新型的增速和減速能夠自動(dòng)進(jìn)行，在心軸管上套有扭轉(zhuǎn)彈簧并將其固定，扭轉(zhuǎn)彈簧的另一端靠在中軸管上。
為了使本實(shí)用新型的增速和減速可以通過手動(dòng)進(jìn)行調(diào)整，在中軸管上套有一個(gè)帶有擋板的活動(dòng)擋環(huán)，并將擋板靠在行星架上，在活動(dòng)擋環(huán)上連接有鋼絲軟纜，并通過鋼絲軟纜與車把上的撥叉相連。
通過采用上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型具有如下一些特點(diǎn)1)本實(shí)用新型是利用周期變速裝置的非圓齒輪副的嚙合相位與腳蹬發(fā)力位置的協(xié)調(diào)來進(jìn)行變速(即增速或減速)的。當(dāng)騎行者需要最快速度時(shí)，腳瞪發(fā)力位置與非圓齒輪副的增速相位相配，反之，當(dāng)騎行人需要省力時(shí)，則發(fā)力位置與減速相位相應(yīng)，并利用運(yùn)動(dòng)慣性越過上下“死點(diǎn)”位置。由于本實(shí)用新型的匹配齒輪副與非圓齒輪副構(gòu)成了行星傳動(dòng)，借助于行星架的轉(zhuǎn)動(dòng)可以使腳蹬在一定位置時(shí)改變非圓齒輪副的嚙合相位，因而達(dá)到變速(即增速或減速)的目的。而行星架的轉(zhuǎn)動(dòng)可以是無級(jí)的，此時(shí)二個(gè)齒輪副與鏈傳動(dòng)始終處在嚙合狀態(tài)，不發(fā)生換檔現(xiàn)象。所以變速過程可以在連續(xù)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下進(jìn)行，是動(dòng)態(tài)變速。另外，由于非圓齒輪副的作用，本實(shí)用新型中軸的平均旋轉(zhuǎn)頻率與普通自行車保持一致，可以避免目前變速車在低檔時(shí)雙腳過快地倒騰，確保騎行舒服一些。
2)根據(jù)傳動(dòng)中受力狀況，行星架隨時(shí)根據(jù)騎行阻力情況，受一個(gè)與阻力相適應(yīng)的力，使行星架轉(zhuǎn)動(dòng)。由于本實(shí)用新型在中軸管與心軸管之間設(shè)置了一個(gè)扭轉(zhuǎn)彈簧，因此根據(jù)騎行阻力情況，行星架自行定位，也就是自動(dòng)變速。
3)由于本實(shí)用新型在中軸管上套有一個(gè)帶有擋板的活動(dòng)擋環(huán)，并通過鋼絲軟纜與車把上的撥叉相連，因此可根據(jù)需要對(duì)行星架進(jìn)行手動(dòng)干預(yù)定位，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)變速。除此之外，若將手動(dòng)與自動(dòng)組合起來，還具有在一定的手動(dòng)范圍內(nèi)進(jìn)行自動(dòng)變速的優(yōu)點(diǎn)。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。


圖1為本實(shí)用新型的主視圖，圖2為
圖1的B向視圖的原理圖；圖3為
圖1的C-C剖視圖。
如
圖1所示，本實(shí)用新型的自行車用無級(jí)動(dòng)態(tài)周期變速中軸裝置主要由中軸1、匹配齒輪副2、心軸7、非圓齒輪副3所組成，在中軸1上套有中軸管6，在中軸1上位于中軸管6的一端固定有匹配齒輪副2的主動(dòng)齒輪21，匹配齒輪副2的被動(dòng)齒輪22與非圓齒輪副3的主動(dòng)齒輪31裝在一起，在套有心軸管9的心軸7上轉(zhuǎn)動(dòng)，非圓齒輪副3的被動(dòng)齒輪32套在匹配齒輪副2的主動(dòng)齒輪21上作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，在中軸管6與心軸臂9之間聯(lián)接有行星架4，行星架4的一端固定在心軸管9上，另一端套在中軸管6上，并可圍繞中軸管6作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。
本實(shí)用新型在非圓齒輪副3的被動(dòng)齒輪32上安裝有鏈輪5，并通過鏈子將鏈輪5與自行車常規(guī)的后軸飛輪相聯(lián)。
如
圖1、2、3所示，本實(shí)用新型在心軸管9上套有扭轉(zhuǎn)彈簧8并將其固定，扭轉(zhuǎn)彈簧8的另一端靠在中軸管6上。在中軸管6上套有一個(gè)帶有擋板101的活動(dòng)擋環(huán)10，并將擋板101靠在行星架4上，在活動(dòng)擋環(huán)10上連接有鋼絲軟纜11，并通過鋼絲軟纜11與車把上的撥叉相連。
本實(shí)用新型非圓齒輪副3中的齒輪可以是卵圓齒輪或橢圓齒輪，為了加工方便也可以是偏心圓柱齒輪。匹配齒輪副2要根據(jù)非圓齒輪副3的類型進(jìn)行選擇，如選用卵圓齒輪，則匹配齒輪副2的速比為1∶1，如選用橢圓齒輪，則匹配齒輪副2的速比為1∶2，如選用偏心圓柱齒輪，則匹配齒輪副2的速比為1∶2的增速傳動(dòng)。由于非圓齒輪副3的作用，當(dāng)中軸1作恒速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，鏈輪5在中軸1的每半轉(zhuǎn)中作一個(gè)周期轉(zhuǎn)速變化。在腳瞪處于水平位置，即最佳發(fā)力位置時(shí)，根據(jù)非圓齒輪副的相位位置可以轉(zhuǎn)得較慢或是較快，即可以在低速省力位置，也可以在高速竟技狀態(tài)。
如圖2所示，當(dāng)腳瞪上有力P作用時(shí)，匹配齒輪副2的主動(dòng)齒輪21及非圓齒輪副3的被動(dòng)齒輪32按箭頭A1方向旋轉(zhuǎn)，匹配齒輪副2的被動(dòng)齒輪22及非圓齒輪副3的主動(dòng)齒輪31按箭頭A2的方向旋轉(zhuǎn)。在匹配齒輪副2的被動(dòng)齒輪22及非圓齒輪副3的主動(dòng)齒輪31形成的齒輪組上，二齒輪分別受到F1及P2的作用力。F1的力作用在齒輪22上，F(xiàn)2的力作用在齒輪31上，根據(jù)力矩相等的原理，作用力F1則大于F2，所以作用在心軸7上的合力F3與F1方向相同，使行星架4作順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。扭轉(zhuǎn)彈簧8的作用是用于平街合力F3的，這樣行星架4的位置便由合力F3與扭轉(zhuǎn)彈簧8的平街位置所決定，實(shí)現(xiàn)了可根據(jù)道路阻力情況及騎行人發(fā)力情況自動(dòng)進(jìn)行調(diào)速的目的。
在需要手動(dòng)變速時(shí)，通過設(shè)置在車把上的拔叉牽動(dòng)鋼絲軟纜11，拉動(dòng)套在中軸管6上的活動(dòng)擋環(huán)10，擋環(huán)10上有擋板101以擋住行星架4使其定位，也就是使非圓齒輪副3定位在一定的嚙合相位上，也就是當(dāng)腳蹬處于發(fā)力位置時(shí)，非圓齒輪副3的速比為一個(gè)定值。因此，利用車把上的拔叉將活動(dòng)擋環(huán)10上的擋板101放置到一定位量，可使腳蹬處于發(fā)力位置時(shí)獲得一定的速比，實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速。
本實(shí)用新型的自動(dòng)與手動(dòng)即可單獨(dú)使用，也可組合使用。當(dāng)組合使用時(shí)，通過調(diào)整拔叉可以實(shí)現(xiàn)其速度能夠在一定的手動(dòng)范圍內(nèi)自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整的目的，當(dāng)用拔叉將鋼絲軟纜放松，任行星架4轉(zhuǎn)到最終位置，即活動(dòng)擋環(huán)10上的擋板101不再限制行星架的轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，則可獲得自動(dòng)變速。
本實(shí)用新型的自行車用無級(jí)動(dòng)態(tài)周期變速中軸裝置既可用于新制自行車，也可用于改裝舊自行車。
權(quán)利要求1.一種自行車用無級(jí)動(dòng)態(tài)周期變速中軸裝置，主要由中軸(1)、匹配齒輪副(2)、心軸(7)、非圓齒輪副(3)所組成，其特征在于在中軸(1)上套有中軸管(6)，在中軸(1)上位于中軸管(6)的一端固定有匹配齒輪副(2)的主動(dòng)齒輪(21)，匹配齒輪副(2)的被動(dòng)齒輪(22)與非圓齒輪副(3)的主動(dòng)齒輪(31)裝在一起，在套有心軸管(9)的心軸(7)上轉(zhuǎn)動(dòng)，非圓齒輪副(3)的被動(dòng)齒輪(32)套在匹配齒輪副(2)的主動(dòng)齒輪(21)上作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，在中軸管(6)與心軸管(9)之間聯(lián)接有行星架(4)，行星架(4)的一端固定在心軸管(9)上，另一端套在中軸管(6)上，并可圍繞中軸管(6)作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自行車用無級(jí)動(dòng)態(tài)周期變速中軸裝置，其特征在于在非圓齒輪副(3)的被動(dòng)齒輪(32)上安裝有鏈輪(5)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的自行車用無級(jí)動(dòng)態(tài)周期變速中軸裝置，其特征在于在心軸管(9)上套有扭轉(zhuǎn)彈簧(8)并將其固定，扭轉(zhuǎn)彈簧(8)的另一端靠在中軸管(6)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的自行車用無級(jí)動(dòng)態(tài)周期變速中軸裝置，其特征在于在中軸管(6)上套有一個(gè)帶有擋板(101)的活動(dòng)擋環(huán)(10)，并將擋板(101)靠在行星架(4)上，在活動(dòng)擋環(huán)(10)上連接有鋼絲軟纜(11)，并通過鋼絲軟纜(11)與車把上的撥叉相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自行車用無級(jí)動(dòng)態(tài)周期變速中軸裝置，其特征在于在中軸管(6)上套有一個(gè)帶有擋板(101)的活動(dòng)擋環(huán)(10)，并將擋板(101)靠在行星架(4)上，在活動(dòng)擋環(huán)(10)上連接有鋼絲軟纜(11)，并通過鋼絲軟纜(11)與車把上的撥叉相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的自行車用無級(jí)動(dòng)態(tài)周期變速中軸裝置，其特征在于非圓齒輪副(3)中的齒輪為卵圓齒輪。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的自行車用無級(jí)動(dòng)態(tài)周期變速中軸裝置，其特征在于非圓齒輪副(3)中的齒輪為橢圓齒輪。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的自行車用無級(jí)動(dòng)態(tài)周期變速中軸裝置，其特征在于非圓齒輪副(3)中的齒輪為偏心圓柱齒輪。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種自行車用無級(jí)動(dòng)態(tài)周期變速中軸裝置,該裝置主要是在中軸上套有中軸管,并在中軸及帶動(dòng)的心軸上裝配有匹配齒輪副和非圓齒輪副,在中軸管與心軸管之間聯(lián)接有其一端固定在心軸管上,另一端套在中軸管上,并可圍繞中軸管作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的行星架。本實(shí)用新型不僅解決了目前變速中存在的分級(jí)多檔和靜態(tài)的問題,而且還具有在騎行中易于越過“死角”以及在低速省力檔次時(shí),腳蹬及中軸的平均旋轉(zhuǎn)頻率與普通自行車保持一致的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B62M11/14GK2325304SQ98210370
公開日1999年6月23日 申請(qǐng)日期1998年1月24日 優(yōu)先權(quán)日1998年1月24日
發(fā)明者朱寶理, 朱文剛, 張大力 申請(qǐng)人:朱寶理