換檔變速自行車及三輪自行車的製作方法

2023-06-13 23:35:36 1

專利名稱：換檔變速自行車及三輪自行車的製作方法
技術領域：
本發明涉及自行車和三輪自行車根據不同的行駛條件，改變行駛速度和牽引力，特別是用來增速和減速傳動具有十五級速度的變速器。
目前現有的變速自行車主要是靠鏈條來回左右移動掛上直徑大或直徑小的飛輪或鏈輪輪齒上，來改變行駛速度和牽引力。如果並排緊換兩齒輪直徑相差較大，鏈條從直徑小的齒輪移動至直徑大的齒輪上，容易使鏈條只能緊貼大齒輪的端面而不能掛上輪齒上。要想順利使鏈條從直徑小的齒輪上掛上直徑大的齒輪輪齒上，必須兩齒輪直徑相差較小才能使鏈條掛上，也就是說要使自行車有最大的增速傳動又要具有最大的牽引力，需要飛輪或鏈輪上最小齒輪與最大齒輪之間增加很多齒輪作為過渡齒輪，才能使鏈條從飛輪或鏈輪最小直徑齒輪經多次梯級移動掛上最大直徑齒輪作為增速或減速傳動。如果飛輪或鏈輪上作為過渡的齒輪增加過多將造成並排的小齒輪與大齒輪之間距離長，使鏈條與飛輪及鏈輪不能成一直線，造成鏈條和飛輪及鏈輪輪齒的磨損加劇，使壽命有較大的影響，同時鏈條在變速移動中會松，衝擊現象嚴重，容易脫鏈並損壞飛輪和鏈輪或拉斷鏈條；再者飛輪上最小外徑齒輪也是空穿在後車輪輪軸上，減少其最小齒輪的外徑受到了限制，即不能達到最大的增速傳動；另一方面又要達到最大傳動索引力時，飛輪與鏈輪偏離一直線太大，在行駛時變速容易造成鏈條脫鏈，要求實現最大的減速傳動牽引力將會發生很大的困難。
本發明的目的是為自行車和三輪自行車提供一種更先進的具有十五級變速裝置——有級變速器，它能使自行車和三輪自行車具有最大的增速傳動，又能達到最大的減速傳動牽引力；同時又能使鏈輪、鏈條、飛輪保持穩定的一直線定位不容易脫鏈，使飛輪和鏈輪的磨損減小又不會使鏈條過松造成衝擊現象，防止損壞飛輪和鏈輪或拉斷鏈條。
本發明的目的是這樣實現的有級變速器是由一軸組合、二軸組合、三軸組合、換檔操縱機構等組成，並裝入箱體內。一軸組合一軸上自左至右裝有一、二、三、四、五速齒輪，一、五速兩齒輪是雙齒輪並空套在一軸軸頸上，一、五速齒輪與二軸上一、五速齒輪常嚙合。一速花鍵齒輪左端面是與一速齒輪右端面製成一整體，五速花鍵齒輪右端面與五速齒輪左端面製成一整體。有內孔的二速齒輪右端面與一速花鍵套筒左端面製成一整體，一速花鍵套筒內的右端面內孔又有花鍵與一軸相接。二速齒輪內孔直徑大於一速花鍵套筒內園直徑(不是指其套筒內的右端面內孔直徑)，一速花鍵套筒外園直徑又小於二速齒輪外園直徑，一速花鍵套筒外園周有撥叉環槽，由一、二速撥叉空套入環槽內操縱可軸向移動掛上一、二檔。三速齒輪內孔有花鍵與一軸相接，三速齒輪左或右端面與有內孔的撥叉輪右或左端面製成一整體，其撥叉輪外園直徑小於三速齒輪外園直徑，撥叉輪外園周有環槽，由三速撥叉空套入環槽內操縱可軸向移動掛上三檔。有內孔的四速齒輪左端面是與五速花鍵套筒右端面製成一整體，五速花鍵套筒內左端面內孔又有花健與一軸相接，四速齒輪內孔直徑大於五速花鍵套筒內園直徑(不是指其套筒內左端面內孔直徑)，五速花鍵套筒外園周有撥叉環槽，由四、五速撥叉空套入環槽內操縱可軸向移動掛上四、五檔。一軸左、右部用203滾珠軸承支承在變速器箱左、右殼上部的前部殼體內，一軸兩端伸出變速器箱左、右殼體外並在其兩端裝上腳踏曲柄。二軸組合二軸上自左至右裝有一、二、三、四、五速齒輪，各齒輪都是內孔有花鍵與二軸相接。二軸上各齒輪的軸向定位是用開口擋圈與各自齒輪兩端面接觸，並使開口擋圈緊卡入二軸環槽內，二軸兩端用203滾珠軸承支承在變速器箱左、右殼下部的中間部殼體內。三軸組合三軸自左至右裝有高、中、低速齒輪，各齒輪都是內孔有花鍵與三軸相接，由高、中、低速撥叉操縱可軸向移動掛上高、中、低速檔，三軸左端和右部用203滾珠軸承支承在變速器箱左、右殼上部的後部殼體內，三軸右端伸出變速器箱右殼體外並裝有鏈輪。把三軸安排在變速器箱內上方後部是為了使其軸右端上鏈輪與飛輪拉近距離，能縮短鏈條長度。換檔操縱機構變速器箱上面的箱蓋內裝有前、後撥叉軸，前撥叉軸自左至右裝有一、二速、三速、四、五速撥叉；後撥叉軸自左至右裝有高、中、低速撥叉。前、後撥叉軸各自用一鋼珠在彈簧作用下卡入其軸上的V型槽中，前撥叉軸有五個V型槽，後撥叉軸有三個V型槽。除了沒有變速杆外，前、後撥叉軸和撥叉的裝配與汽車變速器箱蓋內的撥叉軸及撥叉相同，不同的是在前、後撥叉軸各兩端園心鑽有一小孔，又在兩撥叉軸兩端外園周合適處也鑽有一小孔各與兩撥叉軸各端園心小孔相通，並把外園周小孔加工成螺紋，另在變速器箱蓋左、右兩端面對準前、後撥叉軸各端園心處的箱蓋左、右端面各鑽有兩小孔，並使備自的小孔與兩撥叉軸各端園心小孔成一直線，把四根操縱鋼絲繩各自一端分別從變速器箱蓋左、右端面小孔內穿入其蓋內，再直線穿入前、後撥叉軸各端園心小孔內，用四個螺栓各自旋入兩撥叉軸備兩端外園周螺紋小孔，旋緊螺栓使備端園心小孔內操縱鋼絲繩一端與撥叉軸壓接一整體。另外從自行車車把左、右兩端各空套入握把，使握把前端面與車把上的擋圈端面接觸，然後再用開口擋圈從握把後端面卡入車把端環槽內，使握把能自由轉動而不能軸向移動。握把前端外園周有前、後兩環槽，使與前撥叉軸兩端園心小孔連接的兩根鋼絲繩另一端分別在右握把前、後兩環槽內正、反方向各繞半圈，並使鋼絲繩拉絲頭固定其握把前、後兩環槽周邊合適處，轉動右握把使兩根鋼絲繩、前撥叉軸及一、二速、三速、四、五速撥叉同時聯動可變換一、二、三、四、五檔。再把與後撥叉軸兩端園心小孔連接的兩根鋼絲繩另一端分別在左握把前端外園周前、後兩環槽內正、反方向各繞半圈，並使拉絲頭固定其握把前、後兩環槽周邊合適處，轉動左握把使兩根鋼絲繩、後撥叉軸及高、中、低速撥叉同時聯動可變換高、中、低速檔。最後把變速器箱定位在自行車原腳踏中軸適當處，使變速器一軸兩端與原腳踏中軸兩端位置相同，並把變速器箱前、後端面與車架連接成一整體。變速器箱左、右端面呈U型，箱蓋在上面。把飛輪上鏈條套入三軸右端鏈輪上，使鏈輪、鏈條、飛輪成一直線。
另外也可把該變速器一軸三速齒輪左端面與一速花鍵套筒右端面製成一體，三速齒輪右端面又與五速花鍵套筒左端面製成一體，用一個撥叉操縱可軸向移動掛上一、二、三、四、五速檔。也可把二軸一、二、三、四、五速齒輪製成一整體，並定位不能軸向移動。還可以把三軸高、中、低速齒輪製成一整體，用一個撥叉操縱可軸向移動掛上高、中、低速檔。
由於該變速器十五級速度是採用了齒輪軸變速很容易改變鏈輪至飛輪的傳動比，所以使自行車或三輪自行車具有最合適的牽引力和速度並且結構簡單；由於採用了齒輪軸改變鏈輪至飛輪的傳動比使鏈輪的直徑能減少一倍以上又與飛輪距離短，所以使全鏈罩很短小顯得配稱雅觀；由於鏈條與鏈輪和飛輪成一直線保持穩定的定位不容易脫鏈，所以免除了鏈條過松和嚴重衝擊現象所造成的損壞飛輪及鏈輪或拉斷鏈條；另外由於增速傳動高適合採用小直徑車輪，所以使自行車的車身短顯得小巧玲瓏。
下面對本發明的具體裝置和工作情況作進一步說明該變速器一、二、三軸的支承軸承內徑是17毫米，與自行車原腳踏中軸兩端外徑基本一樣大小。一軸兩軸頸上各空套有一個軸套，兩軸套內徑與其軸上花鍵槽內徑一樣，軸套外徑稍微大於其軸上花鍵外徑，一、五速齒輪內徑與軸套外徑套接一整體，這樣做的目的使一軸能直接從一、二、三、四、五速齒輪內孔中軸向移動並從變速器箱左或右端面軸承孔取出箱外，使一軸上各齒輪能方便從箱內安裝或拆卸。一軸上一、五速齒輪軸向定位也是用開口擋圈從軸套兩端面卡入一軸環槽內，使一、五速齒輪能轉動而不能軸向移動。
一、二、三軸上的各齒輪寬度為5毫米，一軸一、五速花鍵齒輪寬11毫米，前、後各撥叉的V型槽之間的間隙為6毫米，使一軸上的換檔齒輪或三軸上的換速齒輪在變換時是處於二軸上兩個齒輪間隙內，不會使各齒輪端面相磨擦。
當三軸上中速齒輪與二軸上三速齒輪嚙合時，兩齒輪的外徑相同，屬中速行駛；當三軸上低速齒輪與二軸上四速齒輪嚙合時，二軸上四速齒輪外徑小於三軸上低速齒輪外徑，屬低速行駛；當三軸上高速齒輪與二軸上二速齒輪嚙合時，二軸上二速齒輪外徑大於三軸上高速齒輪外徑，屬高速行駛。一軸上的五個檔再經過三軸上的高、中、低速檔變換使自行車或三輪自行車具有十五級牽引力和速度。
對於三輪自行車來說，由於採用了齒輪軸變速，極容易改變鏈輪至飛輪的傳動比，可設計為轉動握把操縱變換還能使傳動比倒過來使三輪自行車牽引力更大又更省力。
對於前二輪後一輪的三輪自行車來說，採用該變速器時，可把左、右握把套入其車前以橫槓作轉向把的合適處，概起方向握把作用又起操縱變速作用為了更清楚理解，下面再說明如下先使二軸上三速齒輪與一軸上三速齒輪和三軸上中速齒輪同時嚙合(即掛上三檔)，再操縱前撥叉軸上聯動撥叉往左軸向移動可掛上二、一檔或往右軸向移動可掛上四、五檔；操縱後撥叉軸上聯動撥叉往左軸向移動可掛上高速檔或往右軸向移動可掛上低速擋，即一軸或三軸各齒輪軸向移動的動態結構。經過動態結構的說明，就可設計使前、後各撥叉軸V型槽與V型槽之間的間隙為6毫米及各軸上各齒輪寬度為5毫米，那麼二軸上各齒輪與齒輪之間的間隙是一速齒輪與二速齒輪為6毫米(一軸二速齒輪右端連接的一速花鍵套筒是和一軸一速花鍵齒輪嚙合或分離，所以二軸一速齒輪與二速齒輪為6毫米)、二速齒輪與三速齒輪為18毫米、三速齒輪與四速齒輪為18毫米、四速齒輪與五速齒輪為6毫米(一軸四速齒輪左端連接的五速花鍵套筒是和一軸五速花鍵齒輪嚙合或分離，所以二軸四速齒輪與五速齒輪為6毫米)，即二軸各固定的齒輪不能軸向移動的靜態結構。經過動態與靜態結構的說明，則各軸上各齒輪之間的嚙合及分離就不說自明。
提示各齒輪寬度為5毫米加上同軸各齒輪之間的總間隙及左、右箱殼(各厚12毫米)，變速器箱總寬度為10釐米左右；如各齒輪儘量採用窄齒使其齒輪外徑減小的話，變速器箱總長度為16釐米左右，使變速器箱也顯得小巧玲瓏。
權利要求
1.換檔變速自行車或三輪自行車，特別是用於自行車或三輪自行車的有級變速器，其特徵在於該變速器一軸自左(或右)至右(或左)裝有一、二、三、四、五速齒輪，一、五速齒輪空套一軸左(或右)、右(或左)軸頸上，二、三、四速齒輪內孔有花鍵與一軸相接，一軸一速齒輪與一速花鍵齒輪連接，一軸五速齒輪與五速花鍵齒輪連接，一軸二速齒輪與一速花鍵套筒連接，一軸四速齒輪與五速花鍵套筒連接，一軸兩端各裝有腳踏曲柄，前撥叉軸有一、二速、三速、四、五速聯動撥叉，與前撥叉軸兩端園心連接的兩根鋼絲繩各自一端與右(或左)握把聯動連接；二軸自左(或右)至右(或左)裝有內孔有花鍵一、二、三、四、五速齒輪與三軸連接；三軸自左(或右)至右(或左)裝有內孔有花鍵高、中、低速齒輪與三軸連接，三軸右端裝有鏈輪，後撥叉軸有高、中、低速聯動撥叉，與後撥叉軸兩端園心連接的兩根鋼絲繩各自另一端與左(或右)握把聯動連接。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於一軸二、三、四速齒輪是一整體，內孔有花鍵與一軸相接，由前撥叉軸一撥叉操縱可軸向移動。
3.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於二軸一、二、三、四、五速齒輪是一整體，內孔有花鍵與二軸連接並軸向定位。
4.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於三軸高、中、低速齒輪是一整體，內孔有花鍵與三軸連接，由後撥叉軸一撥叉操縱可軸向移動。
5.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於一軸一速齒輪右(或左)端面與一速花鍵齒輪左(或右)端面連接一整體。
6.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於一軸二速齒輪右(或左)端面與一速花鍵套筒左(或右)端面連接一整體。
7.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於一軸四速齒輪左(或右)端面與五速花鍵套筒右(或左)端面連接一整體。
8.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於一軸五速齒輪左(或右)端面與五速花鍵齒輪右(或左)端面連接一整體。
9.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於一軸兩端各裝有腳踏曲柄。
10.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於三軸右端裝有鏈輪。
全文摘要
該變速器採用齒輪軸變速使其結構輕巧,用手轉動左、右握把操縱一軸上五個變速檔經過三軸上高、中、低速檔再變換使自行車及三輪自行車具有十五級牽引力和速度且更省力。鏈輪直徑最小又與飛輪距離近使全鏈罩短顯得配稱雅觀,又能使鏈輪、鏈條、飛輪成一直線穩定定位,不會造成鏈條過松和衝擊現象所引起損壞飛輪及鏈輪或拉斷鏈條。由於增速傳動高,很適合採用小直徑車輪,使自行車的車身短顯得小巧玲瓏。
文檔編號B62M11/06GK1192978SQ9810682
公開日1998年9月16日 申請日期1998年4月4日 優先權日1998年4月4日
發明者龔德明 申請人:龔德明