CN101164827A - 齿轮变速器及折叠自行车 - Google Patents

Abstract

一种齿轮变速器及折叠自行车，有若干轴向移动齿轮与固定齿轮配合，移动一个零件，可伸出一个可移动齿轮与固定齿轮啮合，再移动这个零件，啮合齿轮缩回，继续移动这个零件，另一个齿轮与另一个固定齿轮啮合而变速，来回移动这个零件，就能够重复升速和降速，可以自由选定变速挡位和变速比，变速过程轻巧顺滑，变速器安在自行车上经多级加速与棘轮、驱动轮连接，车轮直径小于10厘米其速度可超过现有自行车，压下弹簧、拔开片弹簧可折叠手扶把，移动滑筒可将自行车完全折叠体积小重量轻。变速器可用于电动自行车、摩托车、发电设备和其他机械。

Description

齿轮变速器及折叠自行车

技术领域

本发明涉及一种机械变速装置及自行车，尤其是有若干个可轴向移动的齿轮，这些可移动齿轮内有滚珠轴承或滑动轴承，通过移动调节板，调节板的槽引导拨杆上的滑套、拨杆和可移动齿轮移动而与另一轴上的固定齿轮啮合、分离而实现变速，此变速器安置在自行车斜杆上，一个调速手把连接两根调速绳，座杆插入座外杆有气垫效果，手扶把可折叠。

背景技术

目前，公知的机械变速器种类多，主要有以下几类：

1、普通齿轮变速器，是以齿轮的啮合来传递动力，有两个或两个以上的齿轮组合，将一齿轮组合变换为另一齿轮组合时，就可以变速。

2、链式塔形变速器，以链条传递动力，在输入轴和(或)输出轴上有两个或两个以上半径不等的链轮，当链条变换链轮时，就可以变速，如变速自行车普遍使用的链式塔形变速器。

3、链式无极变速器，是利用链轮(通常是用锥形盘)和钢质绕性链条作为传动元件来传递动力，通过改变接触处的工作半径进行无极变速。如滑片链无极变速器、滚柱链无极变速器、链式卷绕无极变速器等等。

4、摩擦式无极变速器，是利用主动、从动刚性元件在接触处产生的摩擦力进行传动，改变接触处的工作半径进行无极变速。如锥盘环盘式无极变速器、多盘式无极变速器、转环直动式无极变速器、钢球锥式无极变速器等等。

5、带式无极变速器，是用主动、从动锥轮和紧套在它们上面的传动带组成，通过改变传动带与主动、从动锥轮接触的位置进行无极变速。如普通V带无极变速器、宽V带无极变速器、金属带无极变速器等。

6、脉动式无极变速器，是用连杆传递动力，通过改变曲柄的长度来改变摇杆往复摆动的幅度，它的输出转速是脉动的。

现有变速器有关专利检索情况：在中国专利局检索“变速器”项发现有3000多项有关专利申请，申请号200610111683.3的“套齿轮变速器及折叠自行车”与本发明在可移动齿轮、自行车直列驱动轮有相似之处外，其他专利没有与本发明有相似或类似的申请。

现有齿轮变速器，传动稳定、变速比大、输出转矩大，但有重量大、体积大的弱点；现有摩擦式变速器、带式变速器，有传动不太稳定、输出转矩小、零部件易损的弱点；现有链式塔形变速器，有输出转矩小的弱点；现有链式无极变速器，有零部件易损等弱点。现有专利申请号200610111683.3的“套齿轮变速器及折叠自行车”与本发明相似之处是：都有可单独移动的齿轮，每个可移动齿轮内都有滚珠轴承或滑动轴承，拨杆滑套位于一个调节板的空槽内；但是本申请与申请号200610111683.3的“套齿轮变速器及折叠自行车”又有根本不同，本发明的每个可移动齿轮直接安置在轴上、齿轮的力是纵向压在轴承上，而不是大的齿轮套着小的齿轮、齿轮的力主要是不均衡地压在套筒上，本发明的与可移动齿轮配合的每一个固定齿轮之间有比较大间隔而不是贴在一起，本发明的调节板是一个平面或一个园圈而不是调节板组合的多个平面或多个园圈，本发明的自行车部分与200610111683.3的“套齿轮变速器及折叠自行车”的直列驱动轮相似，但本发明前叉的折叠方式不同、增加了一个调速手把、座位下的座杆插入座外杆并有密封件使之具有气压缓冲减震功能又能方便调节高低、手扶把上有轴连接件、车头等使手扶把可折叠，刹车片与车轮外沿夹紧而刹车，能使自行车更轻更小。

本发明的目的是提供一种变速器及折叠自行车，它重量轻，体积小，传动稳定，变速性能好，变速比可如意确定，容易实现自动控制，将此变速器应用于折叠自行车，即可使自行车性能提高，又能使自行车更轻、折叠后体积更小。

发明内容

本发明根据齿轮传动的原理，在轴上安置若干个齿轮、每个齿轮直径不同、齿轮内有可沿轴的方向直线运动的滚珠轴承或滑动轴承、每个齿轮在轴上可单独移动为可移动齿轮，在另一轴上有数量相同的固定齿轮与上述可移动齿轮在没有啮合时一对一地交错安置，它们是一对配合的齿轮，两轴之间距离不变，一个拨杆与一个可移动齿轮的槽滑动连接，每个拨杆上有滑套并安置在调节板的一个槽内，调节板为一个平面或一个园圈，上有与可移动齿轮数量相同的槽，槽的中心线的横向最大距离为齿轮移动的距离，有导轨限制调节板的运动轨迹，来回移动调节板可使可移动齿轮分别轮流来回移动，分别轮流与另一轴上的与自己配合的固定齿轮实现啮合、分离，实现变速；此变速器安置在自行车斜杆上，在有可移动齿轮的轴的两头安置脚踏板，通过齿轮加速再与斜杆下端的齿轮、车轮连接、车轮中有棘轮，车轮可通过齿轮或链条与另外的车轮连接，形成两轮或多轮驱动，一根调速绳连接调节板一端，另一根调速绳连接调节板另一端，两根调速绳的另一头与一个调速手把连接，座外杆与斜杆用轴连接，座外杆下部有孔，有密封件可封闭孔，座杆上端有座，座杆上有橡胶密封圈，座杆插入座外杆，滑筒套于座外杆，滑筒与上杆轴连接，上杆的另一头与斜杆轴连接，手扶把上有轴连接件，刹车片在车轮上方通过刹车绳可使刹车片与车轮外沿夹紧，压下筒、拨起片弹簧可折叠自行车手扶把、向上移动上杆滑筒和下杆滑筒可将自行车折叠起来。

本发明的目的是这样实现的：输入轴和输出轴平行安置，两轴的距离不变，在一轴上安置若干个直径不同的可移动齿轮、可移动齿轮内有可沿轴的方向直线运动的滚珠轴承或滑动轴承、每个可移动齿轮在轴上可单独移动、这些齿轮的数目是变速器的档位数，轴上有固定的键，齿轮有槽与轴上的键滑动连接，在另一轴上有数量相同的固定齿轮与上述可移动齿轮在没有啮合时一对一地交错安置，它们是一对配合的齿轮，每个可移动齿轮的侧面有槽，一个拨杆与一个可移动齿轮的槽滑动连接，每个拨杆上有滑套安置在调节板的一个槽内，拨杆不随齿轮旋转，导轨限制拨杆在与轴平行的方向来回移动，调节板为一个平面或一个园圈，调节板上有与可移动齿轮数量相同的槽，槽的中心点的横向最大距离为可移动齿轮的移动的距离，有导轨限制调节板做直线或圆周运动，调节板或是调节板与滑套的接触点的移动方向与可移动齿轮的移动方向垂直，来回移动调节板，可使可移动齿轮分别按照调节板上槽的轨迹移动、分别轮流与另一轴上的固定齿轮实现啮合、分离，实现变速；每个拨杆滑套位于调节板的一个槽内且只能在此槽内移动，调节板的槽引导相应的拨杆滑套和拨杆或保持原位或进行移动，与之连接的可移动齿轮也相应的或保持原位或进行移动，使变速器或是空档或是只有一对齿轮啮合；当移动调节板到一定位置，啮合的齿轮缩回成为空档，再移动调节板到另一个位置，与前一个啮合齿轮相邻的一个可移动齿轮移动而与固定齿轮中的另一个齿轮啮合，达到变速，当调节板向某个方向移动是升速，则反方向移动就是降速，不断地来回移动调节板，就能够不断地重复升速(降速)——空档——升速(降速)——空档——升速(降速)；调节板的槽的位置要符合：一、槽的中心点的横向最大距离是拨杆滑套、拨杆和可移动齿轮能够移动的距离，此距离使齿轮可完全啮合、可完全分离，二、调节板的槽在某一位置只能存在一个顶部，三、如果有特殊需要，调节板的槽的位置可以满足变速器隔档变速要求，如1档——空档——3档——空档——5档——空档——2档——空档——4档，每一只变速器的调节板的槽是固定的，只有一种调节档位的顺序，四、调节板的槽的宽度应只比拨杆滑套略大、两者配合要平滑；当变速档位数量较多，优先选择将调节板制成圆圈形状，每旋转一定角度，进行一次变速；此变速器安置在自行车斜杆上，在有可移动齿轮的轴的两头安置脚踏板，通过齿轮加速与斜杆下端的齿轮、车轮连接、车轮中有棘轮，车轮可通过齿轮或链条与另外的车轮连接，形成两轮或多轮驱动，一根调速绳连接调节板一端，另一根调速绳连接调节板另一端，两根调速绳的另一头与一个可旋转或杠杆拔动的调速手把连接并安置在自行车手扶把上，调速手把旋转时，一调速绳拉动调节板移动，自行车进行升速——空档——升速——空档——升速，调速手把反方向旋转，另一调速绳拉动调节板向反方向移动，自行车进行降速——空档——降速——空档——降速；座外杆底部密封与斜杆用轴连接，座外杆下部有孔，有密封件可封闭孔，座杆上端有座、下顶端密封、座杆上有橡胶密封圈，座杆插入座外杆，上杆滑筒套于座外杆，上杆滑筒与上杆用轴连接，上杆的另一头与斜杆轴连接，下杆滑筒套于前杆，下杆滑筒与下杆轴连接，下杆另一头与斜杆轴连接，刹车片在车轮上方通过刹车绳可使刹车片与车轮外沿夹紧，手扶把与轴连接件连接、轴连接件外有筒，筒的下方有弹簧使筒向上移动，用力可使筒下移，左右两个轴连接件有凸块，一边手扶把上有固定片弹簧，片弹簧中有孔，使两个轴连接件上方的凸块能恰好进入片弹簧中的孔；自行车使用完毕，压下筒、拨起片弹簧可折叠手扶把、向上移动上杆滑筒和下杆滑筒可将自行车折叠。

本发明启动工作时，蹬自行车踏板，输入轴旋转，输入轴上的键使可移动齿轮旋转，全部可移动齿轮随着输入轴一起旋转，一个可移动齿轮与输出轴上一个固定齿轮啮合带动输出轴齿轮、其他齿轮、棘轮和自行车驱动轮，驱动轮通过直齿轮或链条将动力传递给另外的直列驱动轮使之旋转，自行车前进；需要加速，调速手把朝某个方向旋转，调速绳拉动调节板移动，调节板的槽引导拨杆上的滑套、拨杆并通过可移动齿轮侧面的槽带动可移动齿轮移动，使之与输出轴齿轮分离，变为空档，按此方向继续旋转调速手把，输入轴的另一可移动齿轮与输出轴上另一齿轮啮合，变速器和自行车升速；当调速手把反方向旋转，另一调速绳拉动调节板向反方向移动，啮合的齿轮缩回，成为空档，此方向继续移动调节板，输入轴小一级直径的可移动齿轮啮合而降速，变速过程中，从空档变为齿轮的啮合不够顺利时，轻蹬转自行车踏板，输入轴旋转可使之啮合；密封件将座外杆下部的孔封闭，座有气垫减震效果；自行车使用完毕，压下筒、拨起片弹簧可折叠手扶把、向上移动上杆滑筒和下杆滑筒可将自行车折叠起来。

由于采用上述方案，滚珠轴承或滑动轴承使可移动齿轮的移动更省力，用一个调节板可以制定全部档位的槽，槽可以分别引导拨杆及可移动齿轮移动，只移动这一个部件就能够好的完成变速，使变速过程更方便、简洁，也更容易实现自动控制；此变速器体积小，可自由确定变速比，可制成微小轮子如轮子直径小于10厘米的自行车，一个调速手把就能很好的调节变速，自行车车架部件为直线、折叠后体积更小、重量轻，上杆滑筒和下杆滑筒的应用使折叠更快，密封件将座外杆下部的孔封闭，座有气垫减震效果、更舒服，刹车片一可刹车二可遮挡轮子，自行车两个或多个直列驱动轮可使自行车抓地力增强、行驶更平稳；本发明的变速器还可应用于电动自行车、摩托车和其他机械。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进行进一步说明。

图1可移动齿轮与固定齿轮图

图2是拨杆图

图3是调节板图

图4是折叠自行车图

图5是调速手把、调速绳与调节板示意图

图6是自行车座杆、座外杆图

图7是自行车刹车片图

图8是自行车折叠手扶把图

图9是自行车折叠后的图

图中1.可移动齿轮，2.滚珠轴承或滑动轴承，3.输入轴，4.输出轴，5.固定齿轮，6.齿轮槽，7.拨杆，8.滑套，9.调节板，10.调节板槽，11.斜杆，12.上杆滑筒，13.前杆，14.驱动轮，15.座杆，16.座外杆，17.孔，18.密封圈，19.调速手把，20.调速绳，21.上杆，22.手扶把，23.轴连接件，24.下杆滑筒，25.筒，26.片弹簧，27.刹车片，28.刹车绳。

具体实施方式

如图1，输入轴3和输出轴4平行安置，两轴的距离不变，在输入轴3上安置三个可移动齿轮1、每个可移动齿轮1直径不同、可移动齿轮1内有可沿轴的方向直线运动的滚珠轴承或滑动轴承2、每个可移动齿轮1在轴上可单独移动，轴上有固定的键，可移动齿轮1有槽与轴上的键滑动连接，此为三个档位，在输出轴4上有三个固定齿轮5与上述可移动齿轮1在没有啮合时一对一地交错安置，每个可移动齿轮1的侧面有槽6，一个拨杆7与一个可移动齿轮1的槽6滑动连接，拨杆7不随可移动齿轮1旋转，导轨限制拨杆7只能在与轴平行的方向来回移动，如图2、图3，每个拨杆7上有滑套8连同拨杆7安置在调节板9的各个槽10内，调节板9为一个平面，上有三个槽10，调节板槽10的中心点的横向最大距离为齿轮移动的距离，有导轨使调节板9做直线运动，调节板9的移动方向与可移动齿轮1的移动方向垂直，来回移动调节板9可使可移动齿轮1按照调节板槽10的轨迹分别轮流来回移动，分别轮流与另一轴上的与自己配合的一个固定齿轮5实现啮合、分离，实现变速；调节板9的槽10的位置要符合：一、槽10的中心点的横向最大距离是拨杆滑套8、拨杆7和可移动齿轮1移动的距离，此距离使可移动齿轮1可完全啮合、可完全分离，二、调节板9的槽10在某一位置只能存在一个顶部，调节板9的槽10是固定的，一只变速器只有一种调节档位的顺序，三、调节板9的槽10的宽度应只比拨杆滑套8略大、平滑；如图4，此变速器安置在自行车斜杆11上，在有可移动齿轮1的轴3的两头安置脚踏板，通过多级齿轮加速与斜杆11下端的齿轮、驱动轮14连接、驱动轮14中有一个棘轮，驱动轮14可通过齿轮或链条与另外的车轮连接，形成两轮或多轮驱动，如图5，一根调速绳20连接调节板9一端，另一根调速绳20连接调节板9另一端，两根调速绳20的另一头与一个调速手把19固定连接并安置在手扶把22上，调速手把19旋转时调速绳20拉动调节板9移动，变速器和自行车能进行升速——空档——升速——空档——升速，调速手把19反方向旋转，另一调速绳20拉动调节板9向反方向移动，自行车进行降速——空档——降速——空档——降速；座外杆16与斜杆11用轴连接，如图6，座外杆16下部有孔17，有密封件可封闭孔17，座杆15上端有座，座杆15上有橡胶密封圈18，座杆15下端密封，座杆15插入座外杆16，如图4，上杆滑筒12套于座外杆16，上杆滑筒12与上杆21轴连接，上杆21的另一头与斜杆11轴连接，下杆滑筒24套于前杆13，下杆滑筒24与下杆轴连接，下杆另一头与斜杆11轴连接，如图7，刹车片27在车轮上方通过刹车绳28可使刹车片27与车轮外沿夹紧，如图8，手扶把22与轴连接件23连接、轴连接件23外有筒25，筒25的下方有弹簧使筒25向上移动，用力可使筒25下移于轴连接件23的轴心以下，可使手扶把22及轴连接件23旋转90度而折叠，左右两个轴连接件23上方有凸块，一边手扶把22上有固定片弹簧26，片弹簧26中有孔，使两个轴连接件23上方的凸块能恰好进入片弹簧26中的孔；自行车使用完毕，可压下筒25、拨起片弹簧26而折叠手扶把22、向上移动上杆滑筒12和下杆滑筒24可将自行车折叠起来如图9。

本发明的工作情况，已经折叠的自行车如图9，将左右两个手扶把22掰开成一直线，筒25在弹簧的推动下而上移、片弹簧26上的孔卡入轴连接件23上方的凸块使左右两个手扶把22成牢固的直线状，向外轻拨前杆13并向下移动下杆滑筒24，向外轻拨座外杆16并向下移动上杆滑筒12、可将自行车打开如图4，密封件将座外杆16下部的孔17封闭，座有气垫减震效果，蹬自行车踏板，输入轴3旋转，输入轴3上的键使可移动齿轮1旋转，全部可移动齿轮1随着输入轴3一起旋转，一个可移动齿轮1与输出轴4上一个固定齿轮5啮合带动输出轴4的全部固定齿轮5、其他齿轮、棘轮和自行车驱动轮14旋转，第一个驱动轮14通过直齿轮或链条将动力传递给另外的直列驱动轮14使之旋转，自行车前进；需要加速，调速手把19朝一个方向旋转，一根调速绳20拉动调节板9移动，调节板9的槽10引导拨杆7上的滑套8、拨杆7并通过可移动齿轮1侧面的槽6带动啮合中的可移动齿轮1移动，使之与输出轴4上的固定齿轮5分离，变为空档，此方向继续旋转调速手把19，输入轴3上的另一可移动齿轮1与输出轴4上的另一固定齿轮5啮合，变速器和自行车升速，如此可上升到最高档位；当调速手把19反方向旋转，另一根调速绳20拉动调节板9向反方向移动，啮合中的可移动齿轮1缩回，成为空档，继续反方向旋转调速手把19，调节板9继续反方向移动，输入轴3上小一级半径的可移动齿轮1与输出轴4上另一固定齿轮5啮合而降速，如此可下降到最低档位；变速过程中，从空档变为齿轮的啮合不够顺利时，轻蹬自行车踏板，输入轴3旋转少许可使之啮合；自行车使用完毕，压下筒25、拨起片弹簧26、手扶把22折叠，向上移动上杆滑筒12、向上移动下杆滑筒24可将自行车折叠起来如图9。

Claims (6)

1.一种齿轮变速器，变速器的输入轴和输出轴平行安置，两轴的距离不变，一轴上有若干个直径不同的可移动齿轮、可移动齿轮内有可沿轴的方向直线运动的滚珠轴承或滑动轴承，另一轴有与可移动齿轮数量相同的直径不同的固定齿轮，拨杆与可移动齿轮上的槽滑动连接，每个拨杆滑套位于调节板的一个槽内，有导轨限制调节板在确定的范围内移动，其特征是：有若干个可移动齿轮安置在轴上、数量相同的固定齿轮安置在另一轴上，可移动齿轮与固定齿轮在没有啮合时呈一对一地交错安置，两轴距离不变，可移动齿轮内有可沿轴的方向进行直线运动的滚珠轴承或滑动轴承，一个拨杆与一个可移动齿轮的槽滑动连接。

2.根据权利要求1所述的齿轮变速器，其特征是：调节板为一个平面或一个园圈，调节板上有与可移动齿轮数量相同的槽，槽的中心点的横向最大距离为齿轮移动的距离，调节板或是调节板与滑套的接触点的移动方向与可移动齿轮的移动方向垂直。

3.一种折叠自行车，在斜杆上安置上述齿轮变速器，在有可移动齿轮的轴的两头安置脚踏板，变速器通过齿轮与斜杆下端的齿轮、车轮连接、车轮中有棘轮，车轮可通过齿轮或链条与另外的车轮连接，一根调速绳连接调节板一端，另一根调速绳连接调节板另一端，两根调速绳另一头与一个调速手把连接并安置在手扶把上，座外杆与斜杆用轴连接，座外杆下部有孔，有密封件可封闭孔，座杆上端有座，座杆上有密封圈，座杆插入座外杆，上杆滑筒套于座外杆，滑筒与上杆轴连接，上杆的另一头与斜杆轴连接，下杆滑筒套于前杆，下杆滑筒与下杆轴连接，下杆的另一头与斜杆轴连接，刹车片在车轮上方，手扶把与轴连接件连接、轴连接件外有筒，筒的下方有弹簧，轴连接件上方有凸块，一边手扶把上有固定片弹簧，片弹簧中有孔，其特征是：上杆滑筒套于座外杆，滑筒与上杆、上杆与斜杆用轴连接，下杆滑筒套于前杆，滑筒与下杆、下杆与斜杆用轴连接，一个调速手把通过调速绳与调节板连接。

4.根据权利要求3所述的折叠自行车，其特征是：座外杆下部有孔，孔上有可密封件，座杆有橡胶密封圈，座杆插入座外杆。

5.根据权利要求3所述的折叠自行车，其特征是：手扶把与轴连接件连接、轴连接件外有筒，有弹簧使筒向上移动，轴连接件有凸块，一边手扶把上有固定片弹簧，片弹簧中有孔。

6.根据权利要求3所述的折叠自行车，其特征是：刹车片在车轮外沿上方通过刹车绳可使其与车轮外沿夹紧。

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