一種自適應式中軸無級變速器的製作方法

2023-06-07 00:18:21

專利名稱：一種自適應式中軸無級變速器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於腳踏車上的變速裝置。具體地說是提供一種自適應式中軸無級變速器。
自從自行車做為代步工具以來，由於它不消耗能源，構造簡單，使用輕便，因而直到一切用品離不開能源的現代，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，鏈條驅動式自行車的變速機構一般是在從動側或驅動側並列設置多個齒數不同的鏈輪，通過操作變速杆改變鏈條掛輪進行變速，這種變速方法每次改變變速都要進行操作，既麻煩又不安全，而且變速比只能逐級改變，不能圓滑進行，給人們不舒適感。為克服傳統變速裝置的缺點，曾報導過改進的變速裝置，如採用帶有雙耳凸輪的多級鍵輪，橢園形鏈輪或槓桿傳動系統構成的多級變速器。其中與本實用新型相近的是採用橢園形鏈輪的中軸變速裝置，與傳統的園形鏈輪相比它具有如下優點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。但上述結構的自行車除了製造比較困難外，在騎行時鏈輪的運行也不夠平穩，還可能發生掉鏈的現象，因此不易被人們所接受。
本發明的目的是提供一種自適應式中軸無級變速器，這種變速裝置不但結構簡單，使用者易於操作，且可在運行時自動實現中軸的無級變速。
普通園形鏈輪的動力傳動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車鏈受到的拉力，r鏈輪的半徑。由上公式可知當曲柄長度和鏈輪半徑不變時，路力P與施加到鏈條上的拉力成正比。但當鏈輪半徑減少時，對同樣的蹬踏力，可產生較大的車鏈拉力F。另一方面，當r的半徑增大時，曲柄轉動一定的角度車鏈移動的長度增加，即使飛輪的轉數增加，提高自行車的運行速度。據此，本發明採用一種半徑在一定範圍內可無級變化的鏈輪代替普通的園形鏈輪，實現中軸的無級變速。
具體地說，本發明自適式中軸無級變速器仍然包括有中軸，一對曲柄和鏈輪，其特徵在於鏈輪不與曲柄固定，在鏈輪表面沿直徑開一槽溝，在中軸上設一由鐵板制的託座，託座上沿徑向以中軸孔對稱帶2個滑軸(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，並通過滑軸將鏈輪安裝在託座上，再將曲柄與槽溝成一定角與託座固定，中軸部分的其它結構與普通自行車的結構相同，即可組裝成本實用新型的中軸變速器。
下面通過附圖對本發明的結構和原理給予進一步地說明。
附

圖1為本發明中軸無級變速器的結構示意圖；附圖2為本發明中軸無級變速器的鏈輪槽溝與地面垂直時F拉力最大時的受力情況圖；附圖3為本發明中軸無級變速器的鏈輪槽溝與地面平等時曲柄上的受力情況圖；附圖4為本發明中軸無級變速器的鏈輪槽溝與地面垂直時F拉力最小時的受力情況圖。
圖中1.右曲柄；2.左曲柄；3.中軸；4.託座；5.滑軸；6.槽溝；7.鏈輪；9.蹬踏力；F為車鏈受到的拉力；Q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所示結構的中軸變速器可為本發明的一個實施例，它有中軸3，鏈輪7，右曲柄1和左曲柄2，其特徵在於鏈輪7表面沿直徑開一槽溝6，在中軸上設一鐵板託座4，在託座4上沿徑向與中軸孔對稱帶有兩滑軸5，滑軸5與槽溝6相配合，使槽溝6可在滑軸5上滑動，鏈輪7通過滑軸5安裝在託座4上，並將右曲柄1成一定角度固定在託座上，中軸部分的其它部分與普通自行車的結構相同可組裝成中軸變速器。
中軸變速器的無級變速原理如下本發明的中軸裝置中，在鏈輪7和鏈條的重力作用下，鏈輪最穩定的位置如附圖1，即槽溝6的前部接近託座4，這時受力情況如附圖2所示。踏力P克服拉力F，通過兩滑軸5力偶Q使鏈輪轉動。這時鏈輪7的半徑r大於鏈輪相對車鏈的有效半徑R，踏左腳踏板，踏力P可以在最小情況下啟動，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側壁上的壓力偶Q將保持託座的位置，轉動半周，到達附圖4所示位置，此時，由於鏈輪7相對車鏈的有效半徑R處於最大位置(並大於r)。踏右腳踏板帶動鏈輪轉動，自行車以最高速度行駛1/4周。高速運行時車鏈的拉力F增大，且拉力作用滯後於踏力，拉力F將克服滑軸5壓在槽溝側壁的力偶Q，使鏈輪7通過槽溝6後移，如附圖3所示。當鏈輪7轉動半周時，鏈輪7上升到最大位置，即又使鏈輪7恢復到附圖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。踏左腳踏板重複上述過程，自行車將以高速連續運行。
當鏈條的拉力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，相當於用F力拉鏈輪7，F力將大於力偶Q的作用使槽溝6滑動，減少鏈輪7的有效半徑R，其極限情況如附圖2所示，相當自行車的啟動狀態，所不同的當曲柄轉動半周時，拉力持續作用，克服力偶Q，使鏈輪7的有效半徑R總處於減小狀態，即自行車以低速運行，但相應可減少腳踏力。
上述過程均以鏈輪7在極端情況下槽溝6的變化，實際運行過程中這些變化是不間斷地連續動作，即鏈輪7的有效半徑可在運行過程中自動進行調節，並始終保持最佳運行狀態，實現自動適應運行條件的無級變速過程。
在本發明中，曲柄安裝固定在託座4上時，成一定角度，可在0～90°範圍內選擇，最好選擇15°＜＜40°，以獲得較理想的效果。同時減小兩滑軸5間的距離，將增大變速範圍，但過小的軸間距，將增大滑軸5施加在槽溝6側壁的作用力Q，使槽溝側壁易損耗，不便於槽溝6在滑軸5上滑動，兩滑軸5間距離最好不少於1/2槽溝長。
如上所述本發明的鏈輪7能隨著蹬踏力的大小進行滑動，而相當於改變其有效直徑R，使自行車裝上了一個自行調節的變速器。逆風，上坡時，行車阻力大，鏈輪R自動變小，可減少P克服F的力；而當順風或下坡時，行車阻力減小，鏈輪R就自動變大，使自行車保持較高的速度，由於本發明的結構簡單，變速自然，是一種理想的自行車的變速裝置。
權利要求
1.一種自適應式中軸無級變速器，包括有中軸，鏈輪和曲柄，其特徵在於鏈輪(7)表面沿直徑開一槽溝(6)，在中軸上設一鐵板託座(4)，在託座(4)上沿徑向與中軸孔對稱帶有兩滑軸(5)，滑軸(5)與槽溝(6)相配合，使槽溝(6)可在滑軸(5)上滑動，鏈輪(7)通過滑軸(5)安裝在託座(4)上，並將右曲柄(1)成一定角度固定在託座上，中軸部分的其它部分與普通自行車的結構相同組裝成中軸變速器。
2.按照權利要求1所述的中軸無級變速器，其特徵在於曲柄安裝固定在託座4上時成一定角度，角為0～90°。
3.按照權利要求2所述的中軸無級變速器，其特徵在於角為15°＜＜40°。
4.按照權利要求1所述的中軸無級變速器，其特徵在於兩滑軸(5)間距離不少於1/2槽溝長。
全文摘要
一種自適應式中軸無級變速器包括有中軸,鏈輪和曲柄,該鏈輪表面沿直徑開一槽溝,在中軸上設一鐵板託座,在託座上沿徑向與中軸孔對稱帶有兩滑軸,滑軸與槽溝相配合,使槽溝可在滑軸上滑動,鏈輪通過滑軸安裝在託座上,並將右曲柄成一定角度固定在託座上,中軸部分的其它部分與普通自行車的結構相同組裝成中軸變速器。該變速器的鏈輪在運行中能隨踏力的大小改變其有效半徑,實現自行調節無級變速,為一種理想的自行車的變速裝置。
文檔編號B62M3/04GK1200342SQ9710438
公開日1998年12月2日 申請日期1997年5月23日 優先權日1997年5月23日
發明者張役國 申請人:張役國