CN100363229C - 自行车自动换档器 - Google Patents

Abstract

一种自行车自动换档器，包括：一同轴固定安装在自行车后车轮的内轮毂上的伞形齿轮；一后拨链器；及一变速操作装置，与该伞形齿轮连接，通过一连接杆与后拨链器连接并对其进行换档操作。变速操作装置包括：一壳体；可转动地支承在壳体靠上、下端位置的具有左旋的螺旋齿的互相平行的上蜗杆、下蜗杆；一输入传动机构，使上、下蜗杆同向快速转动；一飞陀离合机构，根据上蜗杆的转速使一齿轮架机构绕支承轴摆动，带动其上的蜗轮分别与上、下蜗杆啮合，通过一输出传动装置使一行程架机构左右移动。再通过一双支点弹力部件，经由连接杆使后拨链器换档。自行车自动换档器在使用时不需要骑车者用手操作换档，可以根据车速变化自动进行换档，使用非常方便。

Description

自行车自动换档器

技术领域

本发明涉及自动换档器，特别涉及一种可根据自行车的速度而对后拨链器进行自动换档操作的自行车自动换档器。

背景技术

具有变速功能的自行车，一般是在车架F的后部装设有多片的后链轮以及后拨链器。骑自行车者欲进行变速时，是利用装设在车把上的手动变速操作单元来拉动后拨链器的张紧链轮以使得原本啮合在其中一片后链轮上的链条平行地移动至其它的后链轮而改变档位。

图10示出了一典型的现有技术拨链器100。该后拨链器包括一个安装在自行车车架F上的基件101；一个支承导链器102的可动件103，该导链器然后可转动地支承一导向链轮104和一张紧链轮105；以及通过转销106、107、108、109可转动地连接在基件101和可动件103之间的连杆110。一控制索112的护套113固定在基件101上，并且其内芯114连接于连杆110。拉动和释放内芯114使得可动件103相对于基件101移动，可动件103然后使得导链器102在复位弹簧115的张紧力作用下以传统方式引导一链条C到达一组链轮G1-G7下方的所选位置。

因此，在现有技术中，当要进行自行车的变速时，骑车者要用手不断地操作变速操作单元，用以例如拉动控制索使链条换到较小链轮上以便换档至加速档位或者释放控制索使链条换到较大链轮上以便换档至减速档位，如此手动操作很不方便，不能实现自动换档。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自行车自动换档器，其可以响应自行车后车轮的转速变化实现后拨链器的自动换档操作，使用方便。

根据本发明，提供一种自行车自动换档器，其特征在于，它包括：一同轴固定安装在自行车后车轮的内轮毂上的转动输出件；一后拨链器；一适于安装在自行车车架上的变速操作装置，其与所述自行车后车轮的内轮毂上的转动输出件连接，并且其通过一连接杆与所述后拨链器连接并对其进行换档操作；所述变速操作装置包括：一壳体，其具有底壁、左侧壁、右侧壁、中壁及与中壁成一体的顶板；一安装在壳体靠上端位置、可转动地支承在壳体的左侧壁和右侧壁之间的上蜗杆，其左端部分具有左旋的螺旋齿，其右端具有圆杆；一安装在壳体靠下端位置、可转动地支承在壳体的左侧壁和中壁之间与上蜗杆平行的下蜗杆，其上具有左旋的螺旋齿；一输入传动机构，用于将安装在后车轮的内轮毂上的转动输出件的转动传送给上蜗杆和下蜗杆，使二者按从输入方向观察时的顺时针方向同向快速转动；一飞陀离合机构，其具有一对可摆动地安装在上蜗杆右端部位的两侧边上的飞陀，一个可在上蜗杆的右端的圆杆部位在飞陀左边左右滑动的滑套，以及两根分别连接该两飞陀与滑套的拉线，飞陀在上蜗杆高速转动时产生的离心力的作用下向外张开，通过拉线将滑套拉向右边；一齿轮架机构，其具有一倒置的双L形支架，每个L形支架的角部各设有一枢转孔，可绕一个设置于壳体的底壁和顶板上的位于上、下蜗杆中间的支承轴摆动，每个L形支架的下臂的端部设有蜗轮轴安装孔，在前L形支架的蜗轮轴安装孔与枢转孔之间设有一固定孔，用于固定一拉伸弹簧的一端，在每个L形支架的上臂的端部设有一半圆形端头，其顶靠在飞陀离合机构的滑套的右侧面，滑套的向右滑动推动端头使双L形支架可绕支承轴按顺时针方向摆动，滑套停止推动端头时，双L形支架在拉伸弹簧的拉力作用下可按逆时针方向摆动，齿轮架机构还具有一个与双L形支架连成一体的行程限位片，其开口内部两边各设有45°的左、右斜边；一输出传动装置，其具有可转动地安装在支承轴上的同轴固定连接的一伞形齿轮和一正齿轮，一可转动地支承在壳体的中壁上的伞形齿轮，其与支承轴上的伞形齿轮啮合，一连接在所述壳体中壁上的伞形齿轮的右端的丝杠，该丝杠的另一端支承在右侧壁上，以及可转动地安装在一蜗轮轴上的同轴固定连接的一蜗轮和一正齿轮，该蜗轮轴固定在双L形支架的下臂的端部的蜗轮轴安装孔中，该蜗轮轴上的正齿轮与支承轴上的正齿轮啮合，当双L形支架以顺时针方向摆动时蜗轮与上蜗杆啮合，啮合点将蜗轮沿切线向着支承轴一侧的方向推动而使蜗轮按顺时针方向转动，当双L形支架以逆时针方向摆动时蜗轮与下蜗杆啮合，啮合点将蜗轮沿切线向着支承轴一侧的方向推动而使蜗轮按逆时针方向转动；蜗轮的侧面上设有一小凸柱，小凸柱可在蜗轮侧面上的一圆弧形凹槽内在凹槽两端之间移位，在蜗轮轴上可转动地装有一回旋杆，其回旋杆头与蜗轮外周面相邻，并由一固定在前L形支架上的弹簧钢丝的自由端托住，在小凸柱带动下，可使回旋杆头转动至蜗轮与上、下蜗杆之间的啮合点使二者分离；一行程架机构，其具有一可在壳体内左右移动的架体，架体的上端具有可与丝杠啮合的内螺纹，架体上可摆动地装有一叉形架片，叉形架片的前端的叉片上端与齿轮架机构上的拉伸弹簧的另一端连接，叉片下端具有逐渐向下叉开的斜边，与壳体底壁上的一支架滑动接触，使叉形架片左、右摆动以调节拉伸弹簧的拉伸力；行程架架体的侧面下方设有一小轴承，当行程架架体移动至靠左或靠右位置时，小轴承可与在行程限位片的开口内的左或右斜边滑动接触；一固定连接在行程架机构下端的双支点弹力部件，其具有一底板，设置在底板下部的左、右两个支点，一卡置在支点上面可绕两支点之一左右摆动的倒T字形滑动片，以及一连接在滑动片顶端支点和底板下端固定点之间的拉伸弹簧，该滑动片顶端支点处可转动地连接所述连接杆的一端，连接杆的另一端与后拨链器可转动地连接。

在上述的自行车自动换档器中，最好所述转动输出件包括一伞形齿轮，所述输入传动机构包括一连接在上蜗杆左端的小齿轮，一连接在下蜗杆的左端的小齿轮，一设置所述两个小齿轮之间的与它们啮合的中间齿轮，以及一与中间齿轮同轴固定连接的伞形齿轮，该伞形齿轮可与固定安装在自行车后链轮上的所述伞形齿轮啮合。

在上述的自行车自动换档器中，最好当所述双L形支架绕支承轴按顺时针方向摆动时，蜗轮与高速转动的上蜗杆啮合连接，使输出传动装置产生一个方向的低速旋转输出；当双L形支架上的蜗轮处于上、下蜗杆之间的中间位置时蜗轮齿顶外周面与上、下、蜗杆的齿顶之间保持一定间距，停止动力传输；当双L形支架绕支承轴按逆时针方向摆动时，蜗轮与高速转动的下蜗杆啮合连接，使输出传动装置作反方向的低速旋转输出。

在上述的自行车自动换档器中，最好所述小凸柱插置在一扁条的一端，该扁条的另一端可转动地支承在蜗轮轴上。

在上述的自行车自动换档器中，最好所述圆弧型凹槽两端的距离可改变来增减反向行程以抵消各活动部件的空隙。

在上述的自行车自动换档器中，最好所述行程限位片的靠右斜边的位置设有一限位弹性片，所述行程架机构的架体的右侧设有凸片，当行程架机构右移到达最低档即一档位置时，由于回旋杆的作用，令双L形支架顺时针方向摆动，使蜗轮与下蜗杆分离，所述凸片顶靠着所述限位弹性片，使所述双L形支架不能按逆时针方向摆动，停止行程机构继续右移。

在上述的自行车自动换档器中，最好所述行程架机构的叉形架片与架体连接处留有小空隙令行程架反向移动时延迟推动叉形架片，以抵消蜗轮逆向转动时多转约1/3圈，令拉伸弹簧与叉形架片的连接点停在与顺向转动时的同一位置。

附图说明

图1是连接于自行车车架的本发明的自行车自动换档器的侧视图；

图2是本发明的自行车自动换档器的变速操作装置、后拨链器与自行车后链轮的连接示意图；

图3是本发明的自行车换档器的变速操作装置的装配透视示意图；

图4是本发明的自行车自动换档器的变速操作装置的分解透视示意图；

图5是本发明的自行车自动换档器的变速操作装置的装配侧视图；

图6是图5的局部放大示意图，示出飞陀离合机构及齿轮架机构的动作示意图；

图7是蜗轮上的小凸柱与回旋杆的分解示意图；

图8是限位弹性片的局部放大示意图；

图9是双支点弹力部件的动作示意图；

图10是连接于自行车车架的现有技术的后拨链器的侧视图。

具体实施方式

图1和图2示出本发明的自行车自动换档器1由变速操作装置2和后拨链器3构成。自行车的后车轮W的内轮毂H上同轴连接有一作为转动输出件的伞形齿轮4，随后车轮W一起按图中所示的顺时针方向转动。该转动输出件也可采用直齿轮或其它方式。变速操作装置2固定在自行车车架F上，使其上的一输入动力用的伞形齿轮11(后述)与后车轮W上的伞形齿轮4啮合。后拨链器3装设在变速操作装置的下部。后拨链器3可以采用一般通用的后拨链器，只是将其中的复位弹簧卸去不用，另外，参照图1、2、4及10，在其连杆110近转销107处装设一阿拉伯数字“7”字形推拉杆5a，其通过一连接杆5与变速操作装置2的双支点弹力部件90(后述)可枢转地相连接，通过该连接杆5使后拨链器3的可动件相对基件可分别在两个方向上移动，使链条C换位至另一链轮的下方位置，从而进行换档操作。

图3至5分别示出自行车自动换档器1的变速操作装置2的装配透视示意图、分解透视示意图及装配示意图。壳体14具有底壁15、左侧壁16、右侧壁17和中壁18。在左、右侧壁16、17之间固定一滑杆19。

在壳体14内靠上端位置(相对变速操作装置安装使用时的位置而言)，在左侧壁16的支承孔16a和右侧壁17的支承孔17a中可转动地安装有一上蜗杆21，其位于左侧壁16与中壁18之间的部分具有左旋的螺旋齿，上蜗杆21的伸出左侧壁16的一端具有一小齿轮22。在壳体14内靠下端位置，在左侧壁16的支承孔16b和中壁18的支承孔18a上可转动地安装有一与上蜗杆21平行的下蜗杆24，下蜗杆24上设有左旋的螺旋齿，下蜗杆24伸出左侧壁16的一端也设有一小齿轮25。在小齿轮22和25之间介设有一中间齿轮26，中间齿轮26同轴固定连接有一伞形齿轮11，上述小齿轮22、中间齿轮26、小齿轮25、伞形齿轮11构成输入传动机构27。如前所述，当变速操作装置2安装在车架F上时，该伞形齿轮11与后车轮W上的伞形齿轮4相啮合，这样，当后车轮W按图1的图面的顺时针方向转动时，就可带动上蜗杆21和下蜗杆24按相同的方向(从图3中左边方向观察时的顺时针方向)高速转动。

图3至6示出变速操作装置2中的飞陀离合机构30。该飞陀离合机构30包括一对可摆动地安装在上蜗杆21的位于中壁18和右侧壁17之间的右端部位的两侧边上的飞陀32，一个可在上蜗杆21的右端的圆杆部位在飞陀32左边左右滑动的滑套33，以及两根分别连接该两飞陀32与滑套33的拉线34。当上蜗杆21高速转动时，飞陀32在离心力的作用下向外张开，通过拉线34将滑套33向右边拉动，如图6中由虚线位置变换至实线位置。

图3至6还示出齿轮架机构40。该齿轮架机构40包括一个倒置的双L形支架41，在每个L形支架的角部各设有一枢转孔42，可绕一个设置于壳体14的底壁15的位于上、下蜗杆21、24之间的支承轴43摆动，该支承轴43两端分别固定在底壁15和与中壁18成一体的顶板45上。每个L形支架41的下臂47的端部设有一用于固定蜗轮轴48的安装孔49。在前L形支架41的安装孔49与枢转孔42之间设有一用于固定一拉伸弹簧51的一端的孔52，该弹簧51的另一端固定至行程架(后述)上。在每个L形支架41的上臂54的端部设有一半圆形端头55，其顶靠在飞陀离合机构30的滑套33的右侧面，当滑套33向右滑动时，推动端头55使双L形支架41可绕支承轴43按顺时针方向摆动，当滑套33停止推动端头55时，双L形支架41在拉伸弹簧51的拉力作用下，可按逆时针方向摆动。齿轮架机构40还包括一个与双L形支架41连接成一体的行程限位片57，该行程限位片57具有一个向上开口的长方形扁片形状，在开口内两边各设有约45°的左斜边58和右斜边59。当行程架机构80左右移动时，其上的小轴承98(后述)沿左斜边58或右斜边59滑移，可使双L形支架41绕支承轴43摆动。

图3至6还示出一输出传动机构60。输出传动机构60包括可转动地安装在一支承轴43上的一个伞形齿轮61和一个正齿轮62，伞形齿轮61和正齿轮62同轴固定连接；一个可转动地支承在壳体14的中壁18中的伞形齿轮64，伞形齿轮64与伞形齿轮61啮合；该伞形齿轮64右端连接一丝杠65，丝杠65的另一端支承在壳体14的右侧壁17的支承孔17b中，该丝杠65可与后述的行程架机构80配合，使行程架机构80左右移动。输出传动机构60还包括可转动地安装在蜗轮轴48上的一蜗轮68和一与蜗轮68同轴固定连接的正齿轮69，该正齿轮69与安装在支承轴43上的正齿轮62保持啮合。蜗轮轴48固定在双L形支架41的下臂47的两安装孔49中。由于双L形支架41可绕支承轴43摆动，从而带动蜗轮68也可绕支承轴43摆动。当双L形支架41未摆动时，蜗轮68的齿顶外周面与上、下蜗杆21、24的齿顶之间保持一定间距，例如1mm左右。这样，当双L形支架41以顺时针方向摆动时，可使蜗轮68迅速与上蜗杆21啮合，啮合点将蜗轮沿切线向着支承轴一侧的方向推动，在上蜗杆21的左旋螺旋齿的带动下使蜗轮68按顺时针方向转动，经由正齿轮69、正齿轮62、伞形齿轮61及伞形齿轮64的传动，使丝杠65按顺时针方向(从图4中左方观察)转动。同样，当双L形支架41以逆时针方向摆动时，可使蜗轮68迅速与下蜗杆24啮合，啮合点将蜗轮沿切线向着支承轴一侧的方向推动，在下蜗杆24的左旋螺旋齿的带动下使蜗轮68按逆时针方向转动。这样，通过输出传动机构60的作用，可以使由输入传动机构27输入的转动运动转换为行程架机构80(后述)的直线运动。

从图4、5和图7中可看到，在蜗轮68的侧面上设有一小凸柱72，小凸柱72可在蜗轮68侧面上的一个圆弧形凹槽73内在凹槽两端之间移动位置。在蜗轮轴48上还可转动地装有一回旋杆74，回旋杆74的杆头75与蜗轮68的齿顶外周面相邻。假设蜗轮68是与上蜗杆21啮合而按顺时针方向转动一圈时，小凸柱72带动回旋杆74转动，回旋杆头75到达蜗轮68与上蜗杆21的啮合点时，使蜗轮68与上蜗杆21分离。分离后回旋杆74处于时针12点的右边位置而小凸柱72在回旋杆74的左边，此时如自行车加速，飞陀离心力将齿轮架的蜗轮68拉向上与上蜗杆21啮合，小凸柱72以顺时针方向带动回旋杆74转1圈，令二者分离，回旋杆74同样停在时针12点的右边位置而小凸柱72在回旋杆74的左边。此时若自行车减速，蜗轮68与下蜗杆24啮合，逆时针方向转动，由于小凸柱72在回旋杆74左边的关系，将要转1圈到回旋杆74的右边，才能带动回旋杆转到蜗轮68与下蜗杆24的啮合点，即时针6点的位置，令二者分离。由于蜗轮与上、下、蜗杆的啮合点相差180度的关系，因此蜗轮与上或下蜗杆分离后再与同一蜗杆啮合，只须旋转1圈即会分离，而分离后与另一蜗杆啮合，便须要旋转多过1圈(约1 1/3圈)才会分离，如此正好抵消反向转动时各活动部件之间的空隙，令换档动作顺畅。为令反向换档更准确，可改变圆弧型凹槽两端的距离即可加减反向旋转的行程。从图3、4和5中还可看到，在前L形支架41的下臂47的端部上还固定有一弹簧钢丝77，其自由端78伸到蜗轮68的外周面处，可将回旋杆头75托住，避免回旋杆头75因自重而转动到蜗轮68与下蜗杆24之间，令其提早分离，影响正常操作，但是在小凸柱72的带动下，回旋杆头75可将弹簧钢丝77的自由端78弹开而继续转动。在本实施例中，如图7中所示，小凸柱72是插置在一扁条79的一端，该扁条79的另一端有圆孔79a，可转动地支承在蜗轮轮轴48上。当然，该小凸柱72还可采用其它的方式进行安装，例如嵌装在圆弧形凹槽73内。

图3至6中还示出行程架机构80。行程架机构80包括架体81，架体81的下端设有支承孔82，可套置在固定于壳体14上的滑杆19进行左右滑动，架体81的上端设有一内螺纹83，用于与丝杠65的螺纹啮合。设有一叉形架片85，其后端可转动地安装在架体81的一支点86上，该叉形架片85前端的叉片上端87的圆孔87a处与齿轮架机构40上的拉伸弹簧51的另一端相连接，叉片下端88具有逐渐向下叉开的倾斜边88a，当其可顶靠着壳体14底壁15上的一支架89向左滑动时，使叉形架片85绕支点86逆时针方向摆动，从而将拉伸弹簧51进一步拉伸，增强其拉伸力，以与飞陀32的增大的离心力平衡。如前所述，由于蜗轮68每次操作的转动方向与刚完成的一次操作相反时要比相同方向转动转多约1/3圈，因此叉形架片85与行程架体81的支点86的连接处须留小许空隙85a令行程架反向移动时延迟推动叉形架片以抵消蜗轮反向时多转的1/3圈，令拉伸弹簧51与叉形架片85的连接点停在与顺向时同一位置。

在行程架机构80的下端位置还固定连接有一双支点弹力部件90(参见图9)，其包括一底板91，发置在底板91下部的左右两个支点92a和92b，一卡置在支点92a、92b上面的倒T字形滑动片93，其可绕该两支点92a和92b之一左右摆动，一连接在滑动片93顶端支点94和底板91的下端固定点95之间的拉伸弹簧96，使滑动片93紧靠在两支点92a和92b上面。在滑动片93的顶端支点94处，通过一可枢转连接的连接杆5(见图2、3和4)与后拨链器3相连接，从而当行程架机构80左、右移动时，通过连接杆5使后拨链器3的可动件相对基件移动，使链条C换位至较小的后链轮或较大的后链轮位置上。当自行车脚踏板停止转动时，即链条C停止移动时，链条C不能换位。因此，当变速操作装置2运转而脚踏板未有配合时，如果自行车后车轮的转速发生变化而使行程架机构发生移位，该双支点弹力部件90便会以其中一支点92a和92b拉前或拉后将拉伸弹簧96拉伸，使连接在滑动片顶端支点94上的连接杆5保持不动，直至脚踏板再次转动，即自动回复正常位置。

在行程架机构80的架体81的侧面下方设置有一小轴承98，小轴承98位于齿轮架机构40的行程限位片57的开口的左、右斜边58和59之间。当行程架机构80向左移动至相应于最高速档位的位置时，小轴承98顶靠并沿行程限位片57的左斜边58滑动，使齿轮架机构40的双L形支架41按逆时针方向摆动，使蜗轮68脱离开上蜗杆21，停止行程架机构80继续向左移动。反之，当行程架机构80向右移动至相应于最低速档位的位置时，小轴承98顶靠并沿行程限位片57的右斜边59滑动。

从图3、4、6和8中还可看出，在行程限位片57的靠近右斜边59的位置处设有限位弹性片99，而行程架机构80的架体81的右侧设有凸片81a，当行程架机构80向右移动至相应于最低速档位的位置时，蜗轮侧面的小凸柱72将回旋杆头75带到蜗轮68与下蜗杆24的啮合点，使双L形支架41作顺时针方向摆动，使蜗轮68与下蜗杆24分离。该架体81上的凸片81a顶靠着限位弹性片99，使齿轮架机构40的双L形支架41不能按逆时针方向摆动，停止行程架机构80继续向右移动。

由于变速操作装置要转向高速档或保持在高速档，自行车需要有一定的速度，因此在慢速时，例如在高速档刹停自行车，之后再起步，或急停后下车推行，由于再起步或推行都是慢速的关系，变速操作装置都会返回1档位置。

下面简单说明本发明自行车自动换档器的动作过程。

当自行车停止行走，即后车轮W停止转动时，变速操作装置2中的行程架机构80位于最右端位置，后拨链器3的导链器使链条C位于最低速档的第一档(最大后链轮)的位置。

当自行车开始行走时，后车轮W开始转动，其转动通过变速操作装置2的输入传动机构27使上蜗杆21和下蜗杆24同向转动，由于转速较低，飞陀离合机构30的飞陀32不会动作，行程架机构80仍处于最右端位置，后拨链器3按最低速档的第一档运转。随着脚踏板的加快转动，后车轮W开始加速转动，使上下蜗杆21和24以较高转速转动，飞陀32在离心力作用下张开一定角度，通过拉线34向右拉动滑套33，该滑套向右推动齿轮架机构40的双L形支架41使其按顺时针方向转动，带动蜗轮68与上蜗杆21啮合。由于蜗轮68与上蜗杆21的啮合点相对蜗轮68的枢转点(支承轴43)呈斜角关系，左旋的上蜗杆21的转动方向将蜗轮68推向枢转点的方向，因此使蜗轮与上蜗杆一经接触即会自动紧密接合，不会有撞击等不良情况。此时，上蜗杆21的转动经由输出传动机构60的传输使丝杠65沿图4中的从左方观察的顺时针方向转动。这时，行程架机构80的内螺纹83与丝杠65的螺纹(正常情况下是右旋螺纹)啮合而开始向左方向移动，其双支点弹力部件90通过连接杆5使后拨链器3换位至较高速的第二档位置。由于每次顺向换档，蜗轮68都是旋转一圈，蜗轮68上的小凸柱72将回旋杆74转动至蜗轮68与上蜗杆21的啮合点，使二者分离，由于安装在齿轮架机构40的双L形支架41与行程架机构80的叉形架片85之间的拉伸弹簧51随着行程架机构80的向左移动其拉伸力增大，与飞陀32的随着其转速的增加而变大的离心力平衡，使蜗轮68与上蜗杆21分离后保持停留在上、下蜗杆21、24之间，此时，后拨链器3也保持在其相应的换档级数位置。如此，随着后车轮W的加速转动，变速操作装置2继续自动换档至较高速的档位位置。

同样地，当自行车减速，即后车轮W的转速减小，飞陀32的离心力变小，这时在行程架机构80的拉伸弹簧51的拉力的作用下，使蜗轮68与下蜗杆24啮合，从而与上述动作过程相反，使行程架机构80向右方向移动，相应地使后拨链器3换位至较低速的一档。此时蜗轮68按逆时针方向逆向转动时，蜗轮68上的小凸柱72相对蜗轮68移位至圆弧形凹槽73的另一端后才开始随蜗轮68转动，因此，蜗轮轴48上的回旋杆74需要蜗轮回转多过一圈，才被小凸柱72带到蜗轮68与下蜗杆24的啮合点而使两者分离，如此正好抵消反向时活动部分的空隙，令换档动作顺畅。

从上面的说明可知，本发明的自行车自动换档器在使用时不需要骑车者不断用手操作换档，可以根据车速变化自动进行换档，使用非常方便。

Claims (17)

1.一种自行车自动换档器，其特征在于，它包括：

一同轴固定安装在自行车后车轮的内轮毂上的转动输出件；

一后拨链器；

一适于安装在自行车车架上的变速操作装置，其与所述转动输出件连接；

所述变速操作装置包括：

一壳体；

一上蜗杆及一下蜗杆，可安装在壳体之上、下端位置，且各具有左螺旋齿并相互平行；

一输入传动机构，用于将转动输出件的转动传送给上蜗杆和下蜗杆，使二者同向快速转动；

一飞陀离合机构，是根据上蜗杆的转速，使其另侧之一对飞陀于转动时产生的离心力作用而促使一套接于上蜗杆的滑套横向滑移；

一齿轮架机构，是以一支架一端抵住该可横向滑移之滑套，使该支架可绕着一支承轴摆动；

一输出传动装置，是以一蜗轮枢接于该支架，当支架摆动时，可带动该蜗轮选择性地与上、下蜗杆啮合而转动，进而使一丝杠以顺、逆时针方向转动；

一行程架机构，其具有一与丝杠啮合之架体，使得可在壳体内左右移动；

一从动部件，是以一底板支承连接于该架体上，并可随之移动，且该从动部件枢接一连动杆；通过该连动杆与该后拨链器连接，以便进行换档。

2.根据权利要求1所述的自行车自动换档器，其特征在于，所述壳体具有底壁、左侧壁、右侧壁、中壁及与中壁呈一体的顶板。

3.根据权利要求1所述的自行车自动换档器，其特征在于，所述上蜗杆安装在壳体上端位置、并可转动地支承在左侧壁和右侧壁之间，其左端部分具有左旋螺旋齿，而其右端为圆杆；所述下蜗杆安装在壳体下端位置、并可转动地支承在左侧壁和中壁之间，其具有左旋的螺旋齿。

4.根据权利要求1所述的自行车自动换档器，其特征在于，所述转动输出件包括一伞形齿轮，所述输入传动机构包括一连接在上蜗杆左端的小齿轮，一连接在下蜗杆的左端的小齿轮，一设置所述两个小齿轮之间的与它们啮合的中间齿轮，以及一与中间齿轮同轴固定连接的伞形齿轮，该伞形齿轮可与固定安装在自行车后车轮的内轮毂上的所述伞形齿轮啮合。

5.根据权利要求1所述的自行车自动换档器，其特征在于，所述一对飞陀可摆动地安装在上蜗杆右端的圆杆上，而所述滑套则在飞陀左边之圆杆上左右滑动，设有两根分别连接在所述两飞陀与滑套的拉线；使得当飞陀于高速转动产生的离心力作用下向外张开时，通过拉线将滑套拉向右边。

6.根据权利要求1所述的自行车自动换档器，其特征在于，所述支架是一倒置的双L形架体，其角部各设有一枢转孔，可绕着一位于上、下蜗杆中间且设于底壁和顶板上的支承轴摆动，每个L形支架下臂端部设有蜗轮轴安装孔，在前L形支架的蜗轮轴安装孔与枢转孔之间设有一固定孔，用以固定一拉伸弹簧的一端。

7.根据权利要求6所述的自行车自动换档器，其特征在于，所述支架上臂端部设有一半圆形端头，其顶靠在所述滑套的右侧面；藉滑套向右滑动推动端头，使支架可绕支承轴以顺时针方向摆动，当滑套停止推动端头时，所述支架在拉伸弹簧的拉力作用下，以逆时针方向摆动。

8.根据权利要求1所述的自行车自动换档器，其特征在于，所述支架另设有一相连成一体的行程限位片，其开口内部两边各设有一左、右斜边，而行程架机构之架体侧面下方设有一小轴承；当架体移动至靠左或靠右位置时；该小轴承可与在行程限位片开口内的左或右斜边滑动接触。

9.根据权利要求8所述的自行车自动换档器，其特征在于，所述行程限位片的靠右斜边的位置设有一限位弹性片，所述行程架机构的右侧设有的凸片，当行程机构右移到达最低档、即一档位置时，由于回旋杆的作用，令双L形支架顺时针方向摆动，使蜗轮与下蜗杆分离，所述凸片顶靠着所述限位弹性片，使所述支架不能按逆时针方向摆动，从而停止行程机构继续右移。

10.根据权利要求6所述的自行车自动换档器，其特征在于，当所述支架绕支承轴按顺时针方向摆动时，蜗轮与高速转动的上蜗杆啮合连接，使输出传动装置产生一个方向的低速旋转输出；

当支架上的蜗轮处于上、下蜗杆之间的中间位置时蜗轮齿顶外周面与上、下、蜗杆的齿顶之间保持一定间距，停止动力传输；

当支架绕支承轴按逆时针方向摆动时，蜗轮与高速转动的下蜗杆啮合连接，使输出传动装置作反方向的低速旋转输出。

11.根据权利要求1所述的自行车自动换档器，其特征在于，具有可转动地安装在支承轴上、且同轴固定连接的一伞形齿轮和一正齿轮，一可转动地支承在壳体的中壁上的伞形齿轮、其与支承轴上的伞形齿轮啮合，一连接在所述中壁上的伞形齿轮的右端的丝杠，该丝杠的右端支承在右侧壁上，以及可转动地安装在一蜗轮轴上、且同轴固定连接的一蜗轮和一正齿轮，该蜗轮轴固定在支架的下端的端部的蜗轮轴安装孔中，该蜗轮轴上的正齿轮与支承轴上的正齿轮啮合，当支架以顺时针方向摆动时，该蜗轮与上蜗杆啮合，啮合点将蜗轮沿切线向着支承轴一侧的方向推动而使蜗轮按顺时针方向转动。

12.根据权利要求1 1所述的自行车自动换档器，其特征在于，蜗轮的侧面上设有一小凸柱，小凸柱可在蜗轮侧面上的一圆弧形凹槽的两端之间移位，另在蜗轮轴上可转动地装有一回旋杆，其回旋杆头与蜗轮外周面相邻，并由一固定在该支架上的弹簧钢丝的自由端托住；在小凸柱带动下，可使回旋杆头转动至蜗轮与上、下蜗杆之间的啮合点使二者分离。

13.根据权利要求12所述的自行车自动换档器，其特征在于，所述小凸柱插置在一扁条的一端，该扁条的另一端可转动地支承在蜗轮轴上。

14.根据权利要求12所述的自行车自动换档器，其特征在于，所述圆弧型凹槽两端的距离可改变来增减反向行程以抵消各活动部件的空隙。

15.根据权利要求6所述的自行车自动换档器，其特征在于，所述行程架机构的架体上可摆动地装有一叉形架片，该叉形架片的前端的叉片上端与齿轮架机构上的拉伸弹簧的另一端连接，叉形架片下端具有逐渐向下叉开的斜边，其与壳体底壁上的一支架滑动接触，使该叉形架片上、下摆动以调节拉伸弹簧的拉伸力。

16.根据权利要求15所述自行车自动换档器，其特征在于，所述行程架机构的叉形架片与架体连接处留有小空隙令行程架反向移动时延迟推动叉形架片，以抵消蜗轮逆向转动时多转约1/3圈，从而令拉伸弹簧与叉形架片的连接点停在与顺向转动时的同一位置。

17.根据权利要求1所述自行车自动换档器，其特征在于，该从动部件是一双支点弹力部件，其固定连接在行程架机构之架体上，该部件具有一底板，设置在底板下部的左、右方之两支点，一卡置在支点上面并可绕着两支点之一左右摆动的倒T字形滑动片，以及一连接在滑动片顶端的支点和底板下端固定点之间的拉伸弹簧，该滑动片顶端支点处可转动地连接该连动杆的一端，而连动杆另一端与后拨链器可转动地连接。

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