專利名稱：腳踏車無級自動變速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種腳踏車配件，特別是關(guān)于一種腳踏車無級自動變速器。
背景技術(shù)：
腳踏車是人們常用的代步工具和休閑健身器具。為了適應(yīng)不同的路況和環(huán)境，騎車者必須不時改變自己的踩踏力以達(dá)到不同的車速。腳踏車變速器可以使騎車者在保持基本相同的踩踏力的條件下改變車速以適應(yīng)不同的路況和環(huán)境，換言之，騎車者通過改變腳踏車變速器的傳動比可以在不同的路況條件下都能獲得較為適宜的騎乘狀態(tài)。
一般常見的腳踏車變速器為一種移鏈?zhǔn)酵庾兯倨?，其市場占有率幾乎高達(dá)90％。這種移鏈?zhǔn)酵庾兯倨鞯膫鲃酉到y(tǒng)包括踏板、曲柄、前鏈輪、后鏈輪、鏈條和前、后變速撥桿，騎車者通過操作前、后變速撥桿改變前、后鏈輪之間的齒數(shù)比，以達(dá)到不同的轉(zhuǎn)速比。
然而上述傳統(tǒng)的腳踏車變速器具有下列不足之處1、騎車者必須手動換檔，這在騎車過程中會造成騎車者的分心，引起事故的發(fā)生。
2、換檔的手動方式比較費(fèi)力，而且不容易一次性換至最佳檔位，增加了反復(fù)調(diào)整的麻煩。
3、該變速器在變檔過程中容易造成脫鏈。
4、該變速器體積大、重量重、成本高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述傳統(tǒng)腳踏車變速器的種種缺點(diǎn)，提供一種操作省力、安全可靠、體積小、重量輕、成本低的腳踏車無級自動變速器。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是一種腳踏車無級自動變速器，它包括輪盤、行星齒輪組和制動器；所述輪盤軸設(shè)于腳踏車的后輪軸上；所述行星齒輪組包括有一行星齒輪承架、多個行星齒輪、一太陽齒輪和一環(huán)輪，該行星齒輪承架軸設(shè)于腳踏車的后輪軸上，其上固定有一可帶動上述后輪前進(jìn)的鏈輪，該行星齒輪配置于行星齒輪承架上，該太陽齒輪同軸固定在上述后輪軸上，且與行星齒輪相嚙合，該環(huán)輪套合于上述輪盤的內(nèi)周壁上，位于輪盤與行星齒輪之間，其內(nèi)周壁上具有內(nèi)輪齒與行星齒輪相嚙合；所述制動器固定于腳踏車的車架上，并對上述環(huán)輪作用有一可調(diào)的預(yù)設(shè)摩擦制動力。
本發(fā)明所述的腳踏車無級自動變速器的制動器由制動環(huán)、夾置件和固定元件組成，所述制動環(huán)為一帶有缺口的圓環(huán)且具有兩相對的活動端，其圈套于輪盤上，所述夾置件與該制動環(huán)相連結(jié)并被夾置固定在腳踏車的車架上，所述固定元件將上述制動環(huán)的兩相對活動端連接起來，該固定元件具有可調(diào)的鎖緊力以便改變輪盤對環(huán)輪的接觸壓力從而預(yù)設(shè)制動器對環(huán)輪的不同摩擦制動力，該制動環(huán)與輪盤的接觸面為光滑面或者粗糙面，該固定元件為螺栓或螺釘；所述腳踏車無級自動變速器的輪盤的外緣上具有多條向外延伸的散熱凸肋，所述太陽齒輪為被動齒輪。
與傳統(tǒng)的腳踏車變速器相比較，本發(fā)明完全摒棄了原有變速器通過撥動鏈條進(jìn)行換檔的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，采用行星輪系作為所述腳踏車無級自動變速器的主要結(jié)構(gòu)，固定在行星齒輪承架上的鏈輪作為主動輪，固定在踏腳車后輪軸上的太陽齒輪作為被動輪，固定在腳踏車架上的制動器對行星齒輪組中的環(huán)輪施加一預(yù)設(shè)的摩擦制動力，當(dāng)路況變化而引起作用在腳踏車后輪軸上的阻力矩的改變時，環(huán)輪會隨之產(chǎn)生不同的轉(zhuǎn)速，包括轉(zhuǎn)速為0的不動狀態(tài)，從而自動改變整個腳踏車無級自動變速器主動輪與被動輪之間的轉(zhuǎn)速比，因而可以使騎車者保持基本恒定的踏踩力，達(dá)到無論在何種路況條件下騎車者都能處于適宜的騎乘狀態(tài)的效果。上述預(yù)設(shè)的摩擦制動力是可調(diào)的，用以改變本發(fā)明所述腳踏車無級自動變速器所適應(yīng)的各種路況的范圍。由于整個變速過程是隨路況的變化而自動完成的，所以避免了騎車者使用傳統(tǒng)變速器變檔時的分心，也免除了鏈條脫落的煩惱，保證了變速的安全和可靠。同時，由于施加在環(huán)輪上的是一摩擦制動力，所以主、被動輪之間轉(zhuǎn)速比的變化是漸進(jìn)無級的，因此本發(fā)明所述的腳踏車無級自動變速器可適應(yīng)當(dāng)時車行的道路狀況而自動工作在最佳的傳動比上，而不會有反復(fù)換檔的麻煩?？傊?，本發(fā)明具有操作簡單省力、變速安全可靠的優(yōu)點(diǎn)。此外，結(jié)構(gòu)上遠(yuǎn)比具有多個鏈輪的傳統(tǒng)變速器體積小得多，重量輕得多，制造成本也低得多。


圖1是本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)剖視圖。
圖3是本發(fā)明中制動器的立體結(jié)構(gòu)圖。
圖4是本發(fā)明在腳踏車上的安裝示意圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
首先請參閱圖1和圖2本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中所示腳踏車無級自動變速器100包括有輪盤110、行星齒輪組120和制動器130。所述輪盤110的截面形狀為“匚”型，其外緣上具有多條向外延伸的用以增加散熱效果的散熱凸肋111，該輪盤110同軸地設(shè)置于腳踏車后輪的輪軸11上。所述行星齒輪組120設(shè)置于輪盤110的凹腔內(nèi)，其包括一行星齒輪承架121、多個行星齒輪122、一太陽齒輪123和一環(huán)輪124；該行星齒輪承架121軸設(shè)于上述腳踏車后輪軸11上，其上固定有一與后輪軸11同軸的鏈輪140，該鏈輪140通過鏈條受人力踏踩的驅(qū)動，進(jìn)而帶動腳踏車后輪前進(jìn)；若干個行星齒輪122配置于行星齒輪承架121上，它們是通過固定銷150定位于行星齒輪承架121的一側(cè)并能以固定銷150為軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)；太陽齒輪123同軸地固定在上述腳踏車后輪軸11上，并且與該多個行星齒輪122相嚙合；環(huán)輪124套合于輪盤110的內(nèi)周壁上，位于輪盤110與行星齒輪122之間，其內(nèi)周壁上具有內(nèi)輪齒125與行星齒輪122相嚙合。
再結(jié)合參閱圖1、圖3和圖4，所述腳踏車無級自動變速器100的制動器130固定于腳踏車的車架15上，它由制動環(huán)131、夾置件133和固定元件132組成。所述制動環(huán)131為一帶有缺口的圓環(huán)，它在缺口處具有兩相對的活動端131a和131b，該制動環(huán)131圈套于輪盤110的外周上；所述夾置件133以螺栓或鉚合的方式與制動環(huán)131相連接，并被夾置固定在腳踏車的車架15上，從而將整個制動器130固定在車架15上；所述固定元件132是一尾端具有螺紋的螺栓或螺釘，它將上述制動環(huán)131的兩相對活動端131a和131b連接起來；旋緊螺栓或螺釘可以使制動環(huán)131緊箍輪盤110，并進(jìn)而使輪盤110發(fā)生變形而對其內(nèi)腔中的環(huán)輪124產(chǎn)生較大的接觸壓力，從而使整個制動器130對環(huán)輪124施加作用一預(yù)設(shè)的摩擦制動力，該摩擦制動力能阻止環(huán)輪124產(chǎn)生轉(zhuǎn)動；制動環(huán)131與輪盤110的接觸面根據(jù)需要可以是光滑的，也可以是粗糙的，從而可以具有不同的摩擦系數(shù)，以在相同的接觸壓力下產(chǎn)生不同的摩擦制動力。
再請綜合參考圖1和圖4，當(dāng)騎車者對腳踏車的腳踏板12施加一踩踏力時，鏈條齒輪13旋轉(zhuǎn)并通過鏈條14將驅(qū)動力傳至鏈輪140，進(jìn)而帶動行星齒輪承架121轉(zhuǎn)動；相對于整個行星齒輪組120來說，行星齒輪承架121的旋轉(zhuǎn)是輸入的主動運(yùn)動，通過行星齒輪122的傳動，太陽齒輪123作與行星齒輪承架121同向的被動的旋轉(zhuǎn)，因此太陽齒輪123在整個行星齒輪組120中是運(yùn)動輸出的被動齒輪，太陽齒輪123再進(jìn)而帶動后輪軸11旋轉(zhuǎn)，使腳踏車后輪10向前滾動。本發(fā)明所述的腳踏車無級自動變速器100的傳動比就是行星齒輪承架121的轉(zhuǎn)速即鏈輪140的轉(zhuǎn)速與太陽齒輪123的轉(zhuǎn)速即腳踏車后輪軸11的轉(zhuǎn)速之比。
從力學(xué)原理分析，本發(fā)明的行星齒輪組120的運(yùn)動狀態(tài)是由三個對其作用的力矩的大小來決定的由鏈輪140輸入在行星齒輪承架121上的人力驅(qū)動力矩、由制動器130對環(huán)輪124作用的摩擦制動力矩和由車輪10前進(jìn)阻力引起的反作用在太陽齒輪123上的阻力矩。當(dāng)腳踏車行走的路況條件較好(通常是平坦的道路)時，腳踏車前進(jìn)時的阻力矩就比較小，此時人的踩踏力所產(chǎn)生的驅(qū)動力矩不足以克服制動器130的摩擦制動力矩，環(huán)輪124就被夾持住無法轉(zhuǎn)動，這時整個腳踏車無級自動變速器100的傳動比最小，太陽齒輪123以最高速檔輸出運(yùn)動至腳踏車后輪軸11。當(dāng)腳踏車行走的路況條件較差(通常是不平坦的道路或當(dāng)起步或上坡行進(jìn)階段)時，腳踏車前進(jìn)的阻力矩就較大，此時前進(jìn)所必需的踩踏驅(qū)動力矩就會超過制動器130的摩擦制動力矩，從而使環(huán)輪124沿與行星齒輪承架121轉(zhuǎn)動相同的方向旋轉(zhuǎn)，根據(jù)機(jī)構(gòu)學(xué)原理，這時整個腳踏車無級自動變速器100的傳動比就會發(fā)生變化，并且該傳動比隨環(huán)輪124的轉(zhuǎn)速加快而變大，由此太陽齒輪123就以較低的速檔輸出運(yùn)動，從而使所需的踩踏力減小，讓騎車者在較差的路況條件下能更省力地驅(qū)乘腳踏車。
總之，本發(fā)明所述的腳踏車無級自動變速器100可隨路況的變化而改變環(huán)輪124的轉(zhuǎn)動與否及轉(zhuǎn)速快慢，從而自動無級地改變傳動比，以使騎車者無論在何種路況下，都能以大致相同的踩踏力前進(jìn)，因而隨時都處于不費(fèi)力的最適宜騎乘狀態(tài)。
為了擴(kuò)大本發(fā)明所述腳踏車無級自動變速器對各種路況的適應(yīng)范圍，針對騎車者的具體體力狀況，所述制動器130對環(huán)輪124預(yù)設(shè)的摩擦制動力可進(jìn)行調(diào)整。請參閱圖3，旋動螺栓或螺釘調(diào)節(jié)活動端131a和131b之間的距離，可以使固定元件132具有不同的鎖緊力，從而可以改變制動環(huán)131對輪盤110的箍緊力，進(jìn)而改變制動器130對環(huán)輪124所施加作用的預(yù)設(shè)摩擦制動力，以此騎車者可根據(jù)自己的狀況預(yù)設(shè)不同的摩擦制動力。
在本實(shí)施例中，行星齒輪組120中環(huán)輪124、行星齒輪122和太陽齒輪123之間的齒數(shù)比設(shè)計為5∶1∶3，例如環(huán)輪124為100齒，行星齒輪122為20齒，太陽齒輪133為60齒。
綜上所述，本發(fā)明所述腳踏車無級自動變速器采用行星輪系作為主要結(jié)構(gòu)，并對其中的環(huán)輪施加有一可調(diào)的預(yù)設(shè)摩擦制動力，從而使腳踏車在行車過程中隨著路況的變化可自動實(shí)現(xiàn)無級變速，并且具有下列優(yōu)點(diǎn)1、可自行調(diào)整預(yù)設(shè)摩擦制動力，廣泛適應(yīng)各類路況，無論在起步、上坡或正常的行車狀況下都能使騎車者隨時處于舒適、省力的騎乘狀態(tài)。
2、變速過程無須人為干預(yù)，操作簡單省力、變速安全可靠。
3、由于結(jié)構(gòu)緊湊，所以體積小、重量輕、成本低。
4、實(shí)用性高，不僅可用于新車型生產(chǎn)，也可用于改裝舊車。
權(quán)利要求
1.一種腳踏車無級自動變速器，其特征在于它包括輪盤、行星齒輪組和制動器；所述輪盤軸設(shè)于腳踏車的后輪軸上；所述行星齒輪組包括有一行星齒輪承架、多個行星齒輪、一太陽齒輪和一環(huán)輪，該行星齒輪承架軸設(shè)于腳踏車的后輪軸上，其上固定有一可帶動上述后輪前進(jìn)的鏈輪，該行星齒輪配置于行星齒輪承架上，該太陽齒輪同軸固定在上述后輪軸上，且與行星齒輪相嚙合，該環(huán)輪套合于上述輪盤的內(nèi)周壁上，位于輪盤與行星齒輪之間，其內(nèi)周壁上具有內(nèi)輪齒與行星齒輪相嚙合；所述制動器固定于腳踏車的車架上，并對上述環(huán)輪作用有一可調(diào)的預(yù)設(shè)摩擦制動力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的腳踏車無級自動變速器，其特征在于所述制動器由制動環(huán)、夾置件和固定元件組成；所述制動環(huán)為一帶有缺口的圓環(huán)且具有兩相對的活動端，其圈套于輪盤上，所述夾置件與該制動環(huán)相連結(jié)并被夾置固定在腳踏車的車架上，所述固定元件將上述制動環(huán)的兩相對活動端連接起來，該固定元件具有可調(diào)的鎖緊力以便改變輪盤對環(huán)輪的接觸壓力從而預(yù)設(shè)制動器對環(huán)輪的不同摩擦制動力。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的腳踏車無級自動變速器，其特征在于所述制動環(huán)與輪盤的接觸面為光滑面。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的腳踏車無級自動變速器，其特征在于所述制動環(huán)與輪盤的接觸面為粗糙面。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的腳踏車無級自動變速器，其特征在于所述固定元件為螺栓或螺釘。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的腳踏車無級自動變速器，其特征在于所述輪盤的外緣上具有多條向外延伸的散熱凸肋。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的腳踏車無級自動變速器，其特征在于所述太陽齒輪為被動齒輪。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種腳踏車無級自動變速器，它采用行星輪系作為主要結(jié)構(gòu)，包括軸設(shè)于腳踏車后輪軸上的輪盤、套合于該輪盤內(nèi)的行星齒輪組和固定在車架上的制動器；固定在行星齒輪承架上的鏈輪為主動輪，同軸固定在車后輪軸上的太陽齒輪為被動輪，制動器對行星齒輪組中的環(huán)輪作用一可調(diào)的預(yù)設(shè)摩擦制動力，當(dāng)路況變化而引起阻力不同時，環(huán)輪會隨之產(chǎn)生不同的轉(zhuǎn)速，從而自動無級地改變整個變速器的傳動比，因而達(dá)到無論在何種路況條件下，騎車者隨時都能處于適宜的騎乘狀態(tài)的效果。本發(fā)明具有操作簡單省力、變速安全可靠的優(yōu)點(diǎn)，同時結(jié)構(gòu)上體積小、重量輕、制造成本低，可用于腳踏車新車型的生產(chǎn)，也可用于對舊車的改裝。
文檔編號B62M11/00GK1699110SQ20051002601
公開日2005年11月23日 申請日期2005年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月20日
發(fā)明者高士博 申請人:高士博