專利名稱：自行車齒輪齒條無級變速傳動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
公知的自行車傳動(dòng)裝置，一般都采用安裝在中軸右端的定半徑的大鏈輪以定比關(guān)系將驅(qū)車人的驅(qū)車力經(jīng)鏈條傳遞給后軸上的飛輪，飛輪又帶動(dòng)后輪轉(zhuǎn)動(dòng)使車前進(jìn)。這種傳動(dòng)方式結(jié)構(gòu)簡單，但有下列不足1.因傳動(dòng)比不可調(diào)，若欲提高行車速度或使驅(qū)車省力時(shí)，只能靠騎車人被動(dòng)地采用改變蹬踏速度和頻率來實(shí)現(xiàn)，這樣很容易造成騎車人的疲勞；2.左右兩個(gè)腳蹬運(yùn)動(dòng)相互牽連且不能同時(shí)置于同一方向，蹬踏時(shí)不能由騎車人把兩個(gè)腳蹬同時(shí)置于最佳蹬踏位置上，因此，這種方式的傳動(dòng)效率很低，且采用這種機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比小，變速操作不方便。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種自行車齒輪齒條無級變速裝置。這種裝置具有傳動(dòng)力臂長度連續(xù)可調(diào)且傳動(dòng)比較大，結(jié)構(gòu)簡單，傳動(dòng)效率高和維護(hù)保養(yǎng)方便等特點(diǎn)。
本實(shí)用新型采用的技術(shù)解決方案是在中軸和后軸左右兩側(cè)對稱各裝一套結(jié)構(gòu)完全相同的傳動(dòng)組件，每組傳動(dòng)組件都由一個(gè)固定在中軸一端上的圓柱齒輪與一根裝在殼體齒條槽中的齒條相嚙合而成為一體的殼體部件，一根首尾不相連的鏈條、一個(gè)飛輪和一個(gè)飛輪返回機(jī)構(gòu)組成。傳動(dòng)時(shí)，以齒條作傳動(dòng)力臂，以齒條在齒輪上滾動(dòng)(齒輪不轉(zhuǎn)動(dòng))時(shí)的瞬時(shí)嚙合點(diǎn)為力臂轉(zhuǎn)動(dòng)中心，通過齒條作的這種轉(zhuǎn)動(dòng)來牽動(dòng)一根首尾不相連的鏈條。鏈條又經(jīng)后軸上的飛輪將后輪驅(qū)動(dòng)。另外，在車架下管上安裝了一個(gè)手反轉(zhuǎn)變速機(jī)構(gòu)，該變速機(jī)構(gòu)是在下管的中上段固定的一個(gè)夾板中間放置一個(gè)與下管管內(nèi)的一根齒條相嚙合的齒輪，下管內(nèi)的齒條的下段在中接頭處又與中軸中間的齒輪抽嚙合，轉(zhuǎn)動(dòng)夾板中的齒輪就可由下管中的齒條將扭力傳給中軸，使中軸轉(zhuǎn)動(dòng)并進(jìn)而通過中軸左右兩端上的齒輪將殼體齒條槽中的齒條的伸出量作調(diào)整，以來來實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)臂可調(diào)。
以下結(jié)合附圖，對本實(shí)用新型做進(jìn)一步描述。先對附圖進(jìn)行說明。


圖1，是本實(shí)用新型的裝配外觀示意圖。
圖2，是按
圖1中B向視圖，視圖左側(cè)的剖面圖是表示右殼體部件內(nèi)部裝配關(guān)系圖。
圖3，是圖2中由D－D剖面得到的中接頭內(nèi)部關(guān)系視圖。
圖4，是沿
圖1A－A剖面剖切變速機(jī)構(gòu)所得視圖。
圖5，是按
圖1中O向?qū)筝S上的右飛輪及右飛輪返回機(jī)構(gòu)進(jìn)行投影所得視圖。
圖6，是傳動(dòng)帶為鋼絲繩時(shí)其飛輪返回機(jī)構(gòu)及裝配示意圖。
本實(shí)用新型由左傳動(dòng)組件，右傳動(dòng)組件和手動(dòng)變速機(jī)構(gòu)三大部分組成。左傳動(dòng)組件又由左殼體組件，鏈條〔16〕，限位塊〔15〕，左飛輪返回機(jī)構(gòu)〔14〕，離合圈〔13〕和左飛輪〔11〕組成。右傳動(dòng)組件則由右殼體部件，鏈條〔7〕〔傳動(dòng)帶〕限位塊〔8〕，右飛輪返回機(jī)構(gòu)〔9〕，右飛輪〔10〕再加一個(gè)離合圈組成。圖2所示右殼體部件它由右殼體〔4〕，齒輪〔31〕、內(nèi)滑套〔30〕、外滑套〔32〕、齒條〔3〕、右外蓋〔2〕、右防塵蓋〔33〕、鋼絲繩〔27〕、螺釘卡〔26〕，右曲柄〔24〕，右曲柄連接銷〔25〕和右腳蹬組成。右殼體內(nèi)部的裝配關(guān)系如下齒輪〔31〕固定在中軸〔20〕右端，它的兩側(cè)面有臺階內(nèi)滑套〔30〕和外滑套〔32〕被套在中軸上。在內(nèi)滑套〔30〕的小圓柱面上套有右殼體〔4〕，而在外滑套〔32〕的小圓柱上套有右蓋〔2〕，內(nèi)外滑套〔30〕、〔32〕的大端面分別與齒輪〔31〕的內(nèi)外側(cè)面相對，并且在工作時(shí)將有相對運(yùn)動(dòng)。為減少相互間的摩擦，可以在面與面之間加滾動(dòng)體。齒輪〔31〕與裝在右殼體〔4〕內(nèi)齒條槽中的齒條〔3〕嚙合。裝在右殼體〔4〕外側(cè)的右蓋〔2〕上裝有一個(gè)由鋼絲繩〔27〕和螺釘卡〔26〕構(gòu)成的殼體部件防墜機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)的鋼絲繩〔27〕一頭固定在右蓋〔2〕內(nèi)側(cè)的一個(gè)小柱上，另一頭聯(lián)接在螺釘卡〔26〕上，鋼絲繩〔27〕的中間段跨在外滑套〔32〕的大柱面上，在右蓋〔2〕的外側(cè)安裝的右防塵蓋〔33〕以擋住污物進(jìn)入右殼體〔4〕的內(nèi)腔。右曲柄〔24〕由一個(gè)曲柄聯(lián)接銷〔25〕將根部固定在右殼體〔4〕上。右殼體部件的齒條〔3〕的上端連接一根首尾不相連的鏈條〔7〕的一頭，在鏈條〔7〕與右飛輪〔10〕之間的鏈條段中裝有一個(gè)限位塊〔8〕，鏈條〔7〕跨過右飛輪〔10〕后其端頭置入一個(gè)鏈盒〔附圖未畫〕內(nèi)。在右飛輪〔10〕的前進(jìn)進(jìn)方向上有一個(gè)飛輪返回機(jī)構(gòu)〔9〕裝在右平又管上。飛輪返回機(jī)構(gòu)〔9〕端點(diǎn)惰輪〔48〕，惰輪軸〔49〕、雙聯(lián)輪〔50〕，滑套〔52〕、軸〔51〕、片壓簧〔54〕和支架〔53〕組成，參見圖5。惰輪〔48〕由惰輪軸〔49〕固定在支架〔53〕的內(nèi)支架板上，它始終與固定在花盤〔45〕外側(cè)、飛輪〔10〕內(nèi)側(cè)的后軸段上的摩擦圈〔47〕接觸，雙聯(lián)輪〔50〕和滑輪〔52〕由軸〔51〕架在惰輪〔48〕的前進(jìn)方向上的支架〔53〕的內(nèi)外支板之間，滑套〔52〕的大圓柱面與裝在右飛輪〔10〕鏈齒外側(cè)的圓柱面上的離合環(huán)〔13〕相接觸，小圓柱面上壓著一個(gè)一頭固定在支架〔53〕上的片壓簧〔54〕，離合環(huán)〔13〕被飛輪〔10〕端蓋上的擋圈〔46〕擋住而不能脫離飛輪〔10〕、驅(qū)車時(shí)，當(dāng)鏈條〔7〕傳遞動(dòng)力而被拉緊時(shí)，鏈條〔7〕將把離合環(huán)〔13〕向前壓，離合環(huán)〔13〕又推動(dòng)滑套〔52〕和雙聯(lián)輪〔50〕，使雙聯(lián)輪〔50〕與惰輪〔48〕和飛輪〔10〕脫離，此時(shí)飛輪〔10〕作傳遞動(dòng)力用。當(dāng)鏈條〔7〕上沒有加驅(qū)動(dòng)時(shí)，滑套〔52〕在片壓簧〔54〕壓力的作用下后移而將離合環(huán)向后推，與此同時(shí)，在與滑套〔52〕同軸上的雙聯(lián)輪〔50〕隨著滑套〔52〕和軸〔51〕一起后移，其雙聯(lián)輪的大小輪分別壓在飛輪〔10〕和惰輪〔48〕上，由于雙聯(lián)輪〔50〕的大小輪與飛輪〔10〕和惰輪〔48〕之間存在摩擦力，故能使各輪產(chǎn)生相對運(yùn)動(dòng)，此即實(shí)現(xiàn)了飛輪〔10〕外圈的返回，為下次蹬踏作好準(zhǔn)備。左殼體部件的安裝在中軸〔20〕的左側(cè)，它的零件數(shù)與右殼體部件完全相同。零件形狀也與右殼體的一致。各零件間的裝配關(guān)系也同右殼體部件一樣是在中軸〔20〕的伸出端〔左端〕安裝一個(gè)圓柱齒輪〔18〕，在圓柱齒輪〔18〕的內(nèi)外側(cè)各有一個(gè)臺階狀的內(nèi)外滑套也安裝在中軸〔20〕上，內(nèi)滑套的小圓柱而上套著左殼體〔19〕左蓋〔17〕套在外滑套的小柱面上，內(nèi)外滑套的大端面分別與齒輪〔18〕的內(nèi)外側(cè)面相對，齒輪〔18〕與左殼體〔19〕的齒條槽中的齒條〔6〕嚙合。在左外殼〔17〕上也裝有一個(gè)由鋼絲繩和螺釘卡構(gòu)成的左殼體部件防墜機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)的鋼絲繩的一頭固定在左外蓋〔17〕上的一個(gè)小柱上，另一頭和螺釘卡相連，鋼絲繩的中間段跨在外滑套的大柱面上。左曲柄〔22〕的根部由一個(gè)銷固定在左殼體〔19〕上，左曲柄〔22〕頭部裝有左腳蹬〔23〕，在左曲柄〔22〕的根還有一個(gè)爪〔29〕，參見圖2。該爪可與左殼體〔19〕齒條槽中的齒條〔6〕背直接相接觸。在右曲柄〔24〕的根部有一個(gè)同樣的爪直接抵在右齒條背上。左殼體部件中齒條〔6〕的上端連接一根頭尾不相連的鏈條〔16〕，在鏈條〔16〕的位于齒條〔6〕與飛輪〔11〕的鏈條段中間有一個(gè)限位塊〔15〕，鏈條〔16〕跨過飛輪〔11〕后將其端頭裝入一鏈盒內(nèi)，在飛輪〔11〕的前進(jìn)方向上也安了一個(gè)飛輪返回機(jī)構(gòu)〔14〕，該飛輪返回機(jī)構(gòu)也由惰輪、惰輪軸、雙聯(lián)輪軸、滑套、片壓簧和支架組成。飛輪返回機(jī)構(gòu)的工作仍是依靠鏈條〔16〕是否傳遞動(dòng)力時(shí)，對離合環(huán)〔13〕的作用是(鏈條傳遞驅(qū)動(dòng)力時(shí)，離合環(huán)〔13〕被壓向前方，不傳遞驅(qū)動(dòng)力時(shí)，離合環(huán)〔13〕被片壓簧向后推)以控制雙聯(lián)輪的大小輪分別與飛輪和惰輪的接觸有關(guān)系。圖6反映的是當(dāng)傳動(dòng)帶采用諸如鋼絲繩等高強(qiáng)度且柔性好的繩類件時(shí)的飛輪返回機(jī)構(gòu)及裝配關(guān)系，這種機(jī)構(gòu)不需有離合環(huán)〔13〕的配合作用，整個(gè)機(jī)構(gòu)也不固定在平又管上。這種用于傳動(dòng)帶為鋼絲繩的飛輪返回機(jī)構(gòu)是由惰輪〔55〕、雙聯(lián)輪〔56〕、支滑輪〔59〕、板簧〔58〕、壓滑輪〔60〕和支架〔61〕組成的。傳動(dòng)帶改用鋼絲繩后，飛輪的外圈相應(yīng)改為滑輪狀。鋼絲繩〔57〕就纏繞在其上，并將一個(gè)端頭固定在上面。鋼絲繩〔57〕的另一頭從壓滑輪〔60〕上壓著一根板簧〔58〕(板簧〔58〕也可以直接壓在銷軸上)，雙聯(lián)輪〔56〕也由架起壓滑輪〔60〕的銷軸支起，在鋼絲繩〔57〕不傳遞驅(qū)動(dòng)力時(shí)，雙聯(lián)輪〔56〕的大輪與飛輪外圈皎，小輪則與后面裝在支架〔61〕上的惰輪〔55〕接觸，惰輪〔55〕始終與固定在后軸上的摩擦圈〔63〕接觸，支架〔61〕采用的自身上的一個(gè)孔(可在內(nèi)支板上，也可在外支板上)套在后軸上而呈鉸鏈狀連接。當(dāng)鋼絲繩〔57〕傳遞驅(qū)動(dòng)力時(shí)，壓滑輪〔60〕下面被拉緊的鋼絲繩段克服作用在壓滑輪〔60〕上面的板簧〔58〕的壓力而將壓滑輪〔60〕抬起，于是與壓滑輪〔60〕裝在同一銷軸上的雙聯(lián)輪〔56〕也被抬起而飛輪〔62〕的外圈和惰輪〔55〕脫離。欲增傳動(dòng)帶上的拉力時(shí)可以增加鋼絲繩的根數(shù)。本實(shí)用新型的變速變速機(jī)構(gòu)有手柄〔44〕、齒輪〔37〕、夾板〔41〕、轉(zhuǎn)動(dòng)軸〔38〕、銷〔43〕、調(diào)節(jié)螺〔42〕、齒條〔34〕和中軸〔20〕中間的齒輪軸所組成。參見圖3和圖4。夾板〔41〕固定在下管〔21〕的管壁上，在夾板〔41〕兩塊立板的中間安裝一個(gè)齒輪〔37〕，齒輪〔37〕中心帶鍵槽的孔中有一個(gè)有鍵的轉(zhuǎn)動(dòng)軸〔38〕穿過，板動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸〔38〕時(shí)，齒輪〔37〕也將轉(zhuǎn)動(dòng)。齒輪〔37〕與裝在下管〔21〕管內(nèi)的齒條〔34〕的嚙合，轉(zhuǎn)動(dòng)軸〔38〕穿過齒輪〔37〕后，其伸出夾板〔41〕的一端上橫穿著一個(gè)銷〔43〕，手柄〔44〕也由銷〔43〕將其根部固定在轉(zhuǎn)動(dòng)軸〔38〕的伸出端，銷〔43〕在轉(zhuǎn)動(dòng)軸〔38〕的軸向可以作定的軸向移動(dòng)，其移動(dòng)的位置由轉(zhuǎn)動(dòng)軸〔38〕的伸出端端部的調(diào)節(jié)螺釘〔42〕調(diào)定，手柄〔44〕的根部是一個(gè)凸輪，變速時(shí)可在圖示位置情況下將手柄〔44〕板動(dòng)，使齒輪〔37〕繞軸線旋轉(zhuǎn)即可。然后再搬動(dòng)手柄〔44〕就可以把齒輪〔37〕夾死在夾板之間不能轉(zhuǎn)動(dòng)。為了增加摩擦力矩，可以在齒輪〔37〕的輻反兩側(cè)裝上增摩材料〔40〕，手柄〔44〕根部的凸輪也可以制作在手柄〔44〕的圓柱面上，采用這種方案時(shí)，在手柄〔44〕上施加扭矩也可以把齒輪〔37〕夾死。齒條〔34〕下端與中軸〔20〕中間的齒輪嚙合，零件托塊〔35〕和螺釘〔36〕用來調(diào)節(jié)齒條〔34〕和中軸〔20〕上的齒輪軸的嚙合間隙。變速時(shí)，由從齒輪〔37〕將齒條〔34〕推動(dòng)，齒條〔34〕又使中軸〔20〕轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)的中軸〔20〕又通過裝在兩頭的齒輪〔31〕和〔18〕的作用將齒條〔3〕和〔6〕的位置也被卡死，即傳動(dòng)力臂的長度被調(diào)定。中軸〔20〕與中接頭〔5〕的連接方式除可采用由滾動(dòng)體支承中軸〔20〕的形式外，還可以簡化為滑動(dòng)軸承支承中軸〔20〕的方式。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)有1.傳動(dòng)比變化范圍大且連接可調(diào)，傳動(dòng)比可以由接近一直調(diào)到大于5，而一般的調(diào)速自行車的傳動(dòng)比最大也只在4左右，且是分級調(diào)速。
2.變速操作簡便輕快，一般的調(diào)速自行車的調(diào)速操作往往需要用腳作配合，而調(diào)速時(shí)的傳動(dòng)比不能差得太多。而本實(shí)用新型的操作則比其輕便得多，它不需要用腳配合，傳動(dòng)比可以任意直接選定在驅(qū)車人滿意的位置上。
3.傳動(dòng)帶采用首尾不相接的開環(huán)結(jié)構(gòu)，能使傳動(dòng)帶的安裝調(diào)整方便，也便于對車的維護(hù)保養(yǎng)，而一般的自行車由于采用環(huán)傳動(dòng)帶，使得對車的調(diào)整和維護(hù)保養(yǎng)困難。
4.騎車較一般車省力，因?yàn)?，一般自行車腳蹬在蹬踏過程中一般都要通過兩個(gè)死點(diǎn)，即上死點(diǎn)和下死點(diǎn)，而在兩個(gè)死點(diǎn)附近的圓弧上的蹬踏效率是極低的，遠(yuǎn)達(dá)不到理論上的傳動(dòng)效率。而本裝置則很好地避開了這兩個(gè)死點(diǎn)使腳蹬始終處在車中軸的前進(jìn)方向上的位置上。另外，本實(shí)用新型左右兩側(cè)的腳蹬所屬傳動(dòng)系統(tǒng)相對獨(dú)立，互不牽連。因此，可以隨時(shí)在任意一個(gè)腳蹬上當(dāng)其處在最佳位置時(shí)施力而不受另一個(gè)腳蹬的上或下運(yùn)動(dòng)所限同時(shí)還可以同時(shí)在兩個(gè)腳蹬上施力，所以，本實(shí)用新型裝置具有省力和傳動(dòng)效率高的優(yōu)點(diǎn)。
5.本實(shí)用新型對老式車架基本上不作改型就可以實(shí)現(xiàn)變速改進(jìn)，而且所有零部件的制作精度要求也不高，故很容易推廣。
6.本實(shí)用新型能夠適用于所有種類自行車上，而不需要對傳動(dòng)構(gòu)件作調(diào)整。
權(quán)利要求1.自行車齒輪齒條無級變速傳動(dòng)裝置，包括腳蹬、中軸后軸、飛輪、傳動(dòng)帶、曲柄，其特征是(1)在中軸和后軸左右兩側(cè)對稱各安裝一套由殼體部件，鏈條、限位塊、飛輪返回機(jī)構(gòu)、離合圈和飛輪組成的傳動(dòng)組件；(2)殼體部件是由殼體、齒輪、內(nèi)滑套、外滑套、齒條、外蓋、防塵蓋、鋼絲繩、螺釘卡、曲柄、曲柄連接銷和腳蹬所組成，齒輪固定在中軸左右兩端，它的兩側(cè)都有臺階式內(nèi)滑套和外滑套被套在中軸上，齒輪與裝在殼體內(nèi)齒條槽中的齒條嚙合，在內(nèi)滑套的小圓柱面上有殼體，而在外滑套的小柱面上套有外蓋，內(nèi)外滑套的大端面分別與齒輪的內(nèi)外側(cè)面相對，外蓋上裝有鋼絲繩和螺釘卡、鋼絲繩的中間段跨在外滑套的大柱面上，外蓋的外側(cè)安裝防塵蓋，曲柄用銷固定在殼體上，曲柄頭部裝有腳蹬；(3)殼體部件的齒條上端連接一根首尾不相連的鏈條的一頭，在鏈條與飛輪之間的鏈條段裝有一個(gè)限位塊，鏈條跨過飛輪后其端頭置入一個(gè)鏈盒內(nèi)；(4)在后軸左右飛輪上各有一個(gè)飛輪返回機(jī)構(gòu)裝在平又管上，飛輪返回機(jī)構(gòu)由惰輪、惰輪軸、雙聯(lián)輪、滑套、軸、片壓簧和支架組成，惰輪由惰輪軸固定在支架的支板上，它始終與固定在花盤外側(cè)，飛輪內(nèi)側(cè)的后軸段上的摩擦圈接觸，雙聯(lián)輪和滑套由軸架在惰輪的前進(jìn)方向上的支架的內(nèi)外支板之間，滑套的大圓柱面和裝在飛輪上的離合環(huán)相接觸，片壓簧固定在支架上；(5)車架下管上安裝一個(gè)手動(dòng)變速機(jī)構(gòu)，它由手柄、齒輪夾板、轉(zhuǎn)動(dòng)軸、銷、調(diào)節(jié)螺、齒條和中軸中間的齒輪軸所組成，夾板固定在下管和管壁上，在夾板中間安一個(gè)齒輪，齒輪中心孔有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸穿過，齒輪與裝在下管管內(nèi)的齒條嚙合，手柄由銷固定在轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，手柄的根部是一個(gè)凸輪。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是傳動(dòng)帶可采用鋼絲繩。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征是飛輪返回機(jī)構(gòu)可由惰輪、雙聯(lián)輪、支滑輪、板簧、壓滑輪和支架組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征是飛輪的外圈為滑輪狀。
專利摘要自行車齒輪齒條無級變速裝置，是在中軸和后軸左右兩側(cè)對稱安裝一套結(jié)構(gòu)完全相同的傳動(dòng)組件，每組傳動(dòng)組件由一個(gè)固定在中軸一端上的圓柱齒輪與一根裝在殼體齒條槽中的齒條相嚙合成為一體的殼體部件，一根首尾不相連的鏈條和一個(gè)飛輪及飛輪返回機(jī)構(gòu)組成。在車架下管上安裝了一個(gè)手動(dòng)變速機(jī)構(gòu)，本實(shí)用新型具有傳動(dòng)力臂長度連續(xù)可調(diào)且傳動(dòng)比較大，結(jié)構(gòu)簡單、傳動(dòng)效率高和維護(hù)保養(yǎng)方便等優(yōu)點(diǎn)，適用于各類自行車上安裝使用。
文檔編號B62M1/24GK2093809SQ91212660
公開日1992年1月22日 申請日期1991年5月11日 優(yōu)先權(quán)日1991年5月11日
發(fā)明者白瑛 申請人:白瑛