自行車兩級鏈輪外變速裝置的製作方法
2023-06-02 23:16:01 2
專利名稱：自行車兩級鏈輪外變速裝置的製作方法
技術領域：
本發明是關於鏈輪傳動的變速裝置，屬於自行車的一種外變速裝置。
現有的自行車鏈輪變速裝置，如日本自行車振興會編《自行車實用手冊》1985年中譯本，第三分冊，321-325頁所示的行星齒輪變速後軸，屬於內變速裝置。由中心齒輪、一組行星齒輪和內齒圈組成。通過選擇行星齒輪和內齒圈兩者的主從關係來變速。為能在後軸皮的有限空間中容納一個複雜而又精密的變速機構，其設計、用料和製造等的要求都非常高。
同一手冊276-271和294-313頁所示的外變速裝置。為能使鏈條在不同輪徑的鏈輪間搭換，必需採用一套或兩套精密而複雜的倒鏈系統-撥鏈器、多級塔形飛輪、以及鋼繩操縱裝置。為保證變速搭鏈過程中不致跳鏈和適應鏈條在一定的扭曲狀態下工作的要求，鏈輪的齒形和鏈條的結構都有特定的要求，且大部份零部件需採用特定的合金鋼製造。因而在使用、維修及費用上都不適用於大眾化普及型自行車。
本發明的目的是利用簡單的導輪離合裝置及硬式腳動撥盤來取代現有的鋼繩操縱的倒鏈系統，以適應大眾化普及型自行車的使用維護簡易，價格低廉的要求。
本發明的目的是通過下述的技術方案來實現的。
在自行車的中軸上同軸嵌套兩片可按不同轉速獨立轉動的齒數不同的鏈輪，兩鏈輪的輪緣同時和一個兩異徑輪同軸並列的導輪相嚙合。在鏈輪的輪轂中各自裝有一獨立的離合器。在中軸的外端設有一腳動撥盤，腳動撥盤與一個附有控置離合器的凸輪的調節軸相連，用腳轉動腳動撥盤來選擇以下兩條傳動路徑之一1)從腳蹬、曲柄、中軸經大直徑外鏈輪而直接驅動大直徑外鏈輪上的鏈條;
2)從腳蹬、曲柄、中軸、小直徑內鏈輪再經由兩異徑輪同軸並列的導輪和大直徑外鏈輪而驅動大直徑外鏈輪上的鏈條。從而獲得兩種速度選擇。
本發明的目的也可採用下述的技術方案來實現。
在自行車的中軸上同軸嵌套兩片可按不同轉速獨立轉動的齒數不同的鏈輪，兩鏈輪的輪緣同時和一以滾子為嚙合元件的兩異徑輪同軸並列的滾子導輪相嚙合。在鏈輪的輪轂中各自裝有一獨立的離合器，中軸的外端設有一腳動撥盤，利用與腳動撥盤相連的調節軸上的可控制離合器的凸輪在圓周上不同位置的高度變化，來選擇某一鏈輪與中軸嚙合。使掛在大鏈輪上的鏈條，或者從腳蹬、曲柄、中軸經大鏈輪而被驅動;或者從腳蹬、曲柄、中軸、小鏈輪再經由兩異徑輪同軸並列的滾子導輪和大鏈輪而被驅動，從而獲得兩種速度選擇。
本發明的目的還可採用下述的技術方案來實現。
在自行車的中軸上同軸嵌套兩片可按不同轉速獨立轉動的齒數不同的鏈輪，兩鏈輪的輪緣同時和一以滾子為嚙合元件的兩異徑輪同軸並列的滾子導輪相嚙合。在鏈輪的輪轂中各自裝有一類似於飛輪的棘輪式離合器。中軸的外端設有一腳動撥盤，利用與腳動撥盤相連的調節軸上的可控制離合器的鋼珠斜槽在圓周上不同位置的深淺變化，來選擇某一鏈輪與中軸嚙合。使掛在大鏈輪上的鏈條，或者從腳蹬、曲柄、中軸經大鏈輪而被驅動;或者從腳蹬、曲柄、中軸、小鏈輪再經由兩異徑輪同軸並列的滾子導輪和大鏈輪而被驅動，從而獲得兩種速度選擇。
本發明的兩級變速裝置全部依託在輪系嚙合轉換的結構之上，對鏈輪及鏈條無特殊的要求;不設置軟式(如鋼繩)操縱;變速機構內藏;兩異徑輪同軸並列的導輪位置固定;且其操縱機構-腳動撥盤凸輪系統，是一種釋放機構，而非加力或傳力機構，因而工作可靠，使用維修簡易，適於普及型自行車採用。
附
圖1是本發明的變速裝置的原理示意圖。
圖中所顯示的是調節軸處在第二位置裝態，即外離合器處於嚙合狀態，內離合器處在脫離狀態附圖2是本發明的變速裝置的一個典型實施例的軸端局部剖截示意圖。
附圖3是本發明的變速裝置的一個典型實施例的橫截面結構示意圖。
以下結合附圖對本發明的基本原理進行說明在自行車的中軸22上同軸嵌套兩片可按不同轉速獨立轉動的齒數不同的大直徑外鏈輪2和小直徑內鏈輪37，兩鏈輪的輪緣同時和一兩異徑輪同軸並列的導輪1相嚙合。在鏈輪的輪轂中各自裝有一離合器55和54，中軸的外端設有一腳動撥盤19，利用與腳動撥盤19相連的調節軸21上的可控制離合器的凸輪在不同圓周位置的高度變化，來選擇某一鏈輪與中軸嚙合。使掛在大直徑外鏈輪2上的鏈條的線速度有兩種選擇。即使掛在大直徑外鏈輪2上的鏈條，或者從腳蹬、曲柄16、中軸22經大直徑外鏈輪2而被驅動獲得較大的線速度;或者從腳蹬、曲柄16、中軸22、小直徑內鏈輪37再經由兩異徑輪同軸並列的導輪1和大直徑外鏈輪2而被驅動，以獲得較小的線速度。
在中軸22的管狀端50中插入一調節軸21，調節軸21設有沿圓周方向高度變化的可控制離合器的內凸輪56和外凸輪57。
調節軸21通過固定銷23與腳動撥盤19固定在一起。腳動撥盤19設有鋼珠18和嵌在曲柄16中的彈簧17，用腳轉動腳動撥盤19時，可利用腳動撥盤19上的鋼珠凹坑使調節軸21定位。
當調節軸21在第一位置處定位時，外凸輪57正好處在調節軸21使外離合器55分離的狀態，因而大直徑外鏈輪2的轉動不是直接受中軸22的轉動來驅動。此時，內離合器54與小直徑內鏈輪37嚙合，因而小直徑內鏈輪37直接受中軸22的驅動而轉動。小直徑內鏈輪37與兩異徑輪同軸並列的導輪1的大輪52嚙合，而兩異徑輪同軸並列的導輪1的小輪53與掛有鏈條的大直徑外鏈輪2嚙合，帶動鏈條驅動自行車的後輪前進。由於兩異徑輪同軸並列的導輪1的大輪52與小輪53同軸固定，所以兩者的轉數相同。但因小直徑的內鏈輪37在此種狀態下是主動輪，它通過兩異徑輪同軸並列的導輪1和外鏈輪2將中軸22的轉動傳至鏈條，所以鏈條的線速度較小。
當調節軸21在第二位置處定位時，內凸輪56正好處在調節軸21使內離合器54脫開的狀態，因而小直徑內鏈輪37的轉動不是直接受中軸22的轉動來驅動。此時，外離合器55與大直徑外鏈輪2嚙合，因而大直徑外鏈輪2直接受中軸22的驅動而轉動。由於掛有鏈條的大直徑外鏈輪2在此種狀態下是主動輪，它直接將中軸22的轉動傳至鏈條，所以鏈條以較大的線速度驅動自行車的後輪前進。此時，小直徑內鏈輪37雖與中軸22分離，但仍然受兩異徑輪同軸並列的導輪1的大輪52的帶動而獨自空轉。
以下結合附圖對本發明的一個典型的實施例進行說明在自行車的中軸22上同軸嵌套兩片可按不同轉速獨立轉動的齒數不同的鏈輪2和37，兩鏈輪的外端同時和一以滾子為嚙合元件的同軸異徑雙輪並列滾子導輪1相嚙合。在鏈輪的輪轂中各自裝有一類似於飛輪的棘輪式離合器。中軸22外端設有一腳動撥盤19，利用與腳動撥盤19相連的調節軸21上的相對軸心對稱分布的鋼珠斜槽47和48，在不同圓周位置的深淺變化，來選擇某一鏈輪與中軸22嚙合。使掛在大直徑外鏈輪2上的鏈條的線速度有兩種選擇。即使掛在大直徑外鏈輪2上的鏈條，或者從腳蹬、曲柄16、中軸22經大直徑外鏈輪2而被驅動獲得較大的線速度;
或者從腳蹬、曲柄16、中軸22、小直徑內鏈輪37再經由兩異徑輪同軸並列的導輪1和大直徑外鏈輪2而被驅動，而獲得較小的線速度。
在中軸22的管狀端50中插入一調節軸21，調節軸21設有沿圓周方向槽深逐漸加深的內鋼珠斜槽47和外鋼珠斜槽48。槽中分別置入鋼珠4和25。
調節軸21通過固定銷23與腳動撥盤19固定在一起。腳動撥盤19設有鋼珠18和嵌在曲柄16中的彈簧17，用腳轉動腳動撥盤19時，可利用腳動撥盤19上的鋼珠凹坑使調節軸21定位。
當調節軸21在第一位置處定位時，鋼珠25正好處在調節軸21上的相對軸心對稱分布的外鋼珠斜槽48的適當深度處，可以推動外頂杆3外伸，使外鏈輪2的棘爪5與外棘輪34脫開，因而外鏈輪2的轉動不是直接受中軸22的轉動來驅動。此時，鋼珠4卻處在調節軸21上的內鋼珠斜槽47較深的地方，不能推動內頂杆8外伸，使內鏈輪37的棘爪10在彈簧9的支持下與內棘輪40嚙合，因而內鏈輪37直接受中軸22的驅動而轉動。內鏈輪37與兩異徑輪同軸並列的導輪1的大輪52嚙合，而兩異徑輪同軸並列的導輪1的小輪53與掛有鏈條的外鏈輪2嚙合，帶動鏈條驅動自行車的後輪前進。
由於兩異徑輪同軸並列的導輪1的大輪52與小輪53同軸固定，所以兩者的轉數相同。但因小直徑內鏈輪37在此種狀態下是主動輪，它通過兩異徑輪同軸並列的導輪1和外鏈輪2將中軸22的轉動傳至鏈條，所以鏈條的線速度較小。
當調節軸21在第二位置處定位時，鋼珠4正好處在調節軸21上的相對軸心對稱分布的內鋼珠斜槽47的適當深度處，可以推動內頂杆8外伸，使內鏈輪37的棘爪10與內棘輪40脫開，因而內鏈輪37的轉動不是直接受中軸22的轉動來驅動。此時，鋼珠25卻處在調節軸21上的相對軸心對稱分布的外鋼珠斜槽48較深的地方，不能推動外頂杆3外伸，使外鏈輪2的棘爪5在彈簧6的支持下與外棘輪34嚙合，因而外鏈輪2直接受中軸22的驅動而轉動。由於掛有鏈條的大直徑的外鏈輪2在此種狀態下是主動輪，它直接將中軸22的轉動傳至鏈條，所以鏈條以較大的線速度驅動自行車的後輪前進。此時，小直徑內鏈輪37雖與中軸22分離，但仍然受兩異徑輪同軸並列的導輪1的大輪52的帶動而獨自空轉。
以下結合附圖對本發明的一個具體實施例加以詳細說明調節軸21通過固定銷23與腳動撥盤19固定在一起。腳動撥盤19設有鋼珠18和嵌在曲柄16中的彈簧17，用腳轉動腳動撥盤19時，可利用腳動撥盤19上的鋼珠凹坑使調節軸21定位。
在中軸22的管狀端50中插入一調節軸21，調節軸21上設有相對軸心對稱分布的沿圓周方向槽深逐漸加深的一對內鋼珠斜槽47和一對外鋼珠斜槽48。槽內分別置入鋼珠4和25，鋼珠4和25分別與頂杆8和3的一端接觸，頂杆8和3的另一端則分別與內、外棘輪40和34的棘爪10和5的末端相接觸。棘爪10和5的尖端分別與內、外棘輪40和34配合，內、外棘輪40和34分別同軸固定在內、外鏈輪37和2的輪轂中，兩異徑輪同軸並列的導輪1藉助夾環46、定位架43、緊固件44和45固定在車架管上，且其大輪52和小輪53分別與內、外鏈輪37和2相嚙合。
當調節軸21在第一位置處定位時，鋼珠25正好處在調節軸21上的相對軸心對稱分布的外鋼珠斜槽48的適當深度處，可以推動外頂杆3外伸，使外鏈輪2的棘爪5與外棘輪34脫開，因而外鏈輪2的轉動不是直接受中軸的轉動來驅動。此時，鋼珠4卻處在調節軸21上的內鋼珠斜槽47較深的地方，不能推動內頂杆8外伸，使內鏈輪37的棘爪10在彈簧9的支持下與內棘輪40嚙合，因而內鏈輪37直接受中軸22的驅動而轉動。內鏈輪37與兩異徑輪同軸並列的導輪1的大輪52嚙合，而兩異徑輪同軸並列的導輪1的小輪53與掛有鏈條的外鏈輪2嚙合，帶動鏈條驅動自行車的後輪前進。
由於兩異徑輪同軸並列的導輪1的大輪52與小輪53同軸固定，所以兩者的轉數相同。但因小直徑的內鏈輪37在此種狀態下是主動輪，它通過兩異徑輪同軸並列的導輪1和外鏈輪2將中軸22的轉動傳至鏈條，所以鏈條的線速度較小。
當調節軸21在第二位置處定位時，鋼珠4正好處在調節軸21上的相對軸心對稱分布的內鋼珠斜槽47的適當深度處，可以推動內頂杆8外伸，使內鏈輪37的棘爪10與內棘輪40脫開，因而內鏈輪37的轉動不是直接受中軸22的轉動來驅動。此時，鋼珠25卻處在調節軸21上的相對軸心對稱分布的外鋼珠斜槽48較深的地方，不能推動外頂杆3外伸，使外鏈輪2的棘爪5在彈簧6的支持下與外棘輪34嚙合，因而外鏈輪2直接受中軸22的驅動而轉動。由於掛有鏈條的大直徑的外鏈輪2在此種狀態下是主動輪，它直接將中軸22的轉動傳至鏈條，所以鏈條以較大的線速度驅動自行車的後輪前進。此時，小直徑內鏈輪37雖與中軸22分離，但仍然受兩異徑輪同軸並列的導輪1的大輪52的帶動而獨自空轉。
權利要求
1.一種通過用不同直徑的鏈輪來改變鏈條線速度從而改變從動執行輪轉速的鏈輪變速裝置。它包括有兩片不同直徑的主動鏈輪、鏈條、飛輪、曲柄及腳蹬，這是一種特別適用於自行車的外變速裝置，其特徵在於在自行車的中軸上同軸嵌套兩片可按不同轉速獨立轉動的齒數不同的鏈輪，兩鏈輪的輪緣同時和一兩異徑輪同軸並列的導輪相嚙合。在鏈輪的輪轂中各自裝有一獨立的離合器。中軸設有一腳動撥盤，腳動撥盤與附有可控置離合器的凸輪的調節軸相連，用腳轉動腳動撥盤來選擇以下兩條傳動路徑之一1)從腳蹬、曲柄、中軸經大直徑外鏈輪而直接驅動大直徑外鏈輪上的鏈條；2)從腳蹬、曲柄、中軸、小直徑內鏈輪再經由兩異徑輪同軸並列的導輪和大直徑外鏈輪而驅動大直徑外鏈輪上的鏈條。
2.根據權利要求1所述的自行車外變速裝置其特徵在於輪轂中各自裝有一類似於飛輪的棘輪式離合器。
3.根據權利要求1所述的自行車外變速裝置其特徵在於調節軸21的柱表面上設有沿圓周方向槽深逐漸加深的一對內鋼珠斜槽47和一對外鋼珠斜槽48。
4.根據權利要求1和3所述的自行車外變速裝置其特徵在於調節軸21上設置的沿圓周方向槽深逐漸加深的一對內鋼珠斜槽47和一對外鋼珠斜槽48，是相對軸心對稱分布的。
5.根據權利要求1所述的自行車外變速裝置其特徵在於兩異徑輪同軸並列的導輪是一以滾子為嚙合元件的兩異徑輪同軸並列的滾子導輪。
6.根據權利要求1所述的自行車外變速裝置其特徵在於腳動撥盤19設有鋼珠凹坑、鋼珠18和嵌在曲柄16中的彈簧17。
7.根據權利要求2所述的自行車外變速裝置其特徵在於離合器的分離是利用處在斜槽適當深度處的鋼珠推動頂杆使棘爪離位而完成的。
8.根據權利要求1所述的離合器其特徵是兩獨立的離合器的離合裝態是相逆的。
9.根據權利要求1所述的自行車外變速裝置其特徵在於鏈條固定套在某一特定的鏈輪上。
全文摘要
一種自行車外變速裝置。在中軸上同軸嵌套兩片可按不同轉速獨立轉動的齒數不同的鏈輪，兩鏈輪的輪緣同時和一同軸並列的異徑導輪相嚙合。在鏈輪的輪轂中各自裝有一獨立的離合器。用腳轉動中軸外端的與控置離合器的凸輪的調節軸相連的撥盤，選擇兩條傳動路徑之一1)直接驅動大直徑外鏈輪上的鏈條；2)由小直徑內鏈輪經導輪和大直徑外鏈輪而驅動鏈條。從而獲得兩種速度選擇。適於普及型自行車變速器使用維護簡易，價格低廉的要求。
文檔編號B62M9/04GK1089559SQ9310089
公開日1994年7月20日 申請日期1993年1月11日 優先權日1993年1月11日
發明者韓天鵬 申請人:杭州自行車總廠