CN101966864B - 自行车的微型箱式变速器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自行车的微型箱式变速器，其特征在于：微型箱式变速器由箱式变速装置和换档装置两大部分组成，上箱体和下箱体组合成箱式变速装置的箱体，在箱体内安装有中轴、副轴，在中轴上固定安装有离合套筒、主动齿轮，在副轴上固定安装有离合套筒、从动齿轮，齿轮拨叉控制齿轮离合齿与套筒离合齿的离合，换档装置设在箱式变速装置的箱体外部，换档装置的换档拉线一端头在外。本变速器具有结构小巧、紧凑，使用方便，换档灵活、快捷，传动比范围较大，制作容易，生产成本低，能使自行车爬坡能力极强，平路速度更快，特别是各种路况下均能实现快速换档，易被自行车爱好者接受，具有推广普及价值。
Description
技术领域
本发明涉及到交通工具中的自行车，更具体涉及到一种自行车的微型箱式变速器。
背景技术
自行车，又称脚踏车或单车。目前，自行车的传动速比有速比固定不变和速比可调两种，自行车速比可调者，多数采用在飞轮上固定安装多个不同齿数的飞轮齿盘，通过链条调整链轮与不同齿数的飞轮齿盘组合，实现不同的传动速比，这种改变传动速比的方式结构虽然简单，但是自行车速比调整范围较窄，换挡很困难，在自行车爬角度较大的坡时，自行车速比仍然较大，爬坡难，当自行车在条件好的平路时，自行车驾驶者想骑快，而因自行车速比又较小，自行车又骑不快。为此，有人在自行车中轴处发明了自行车中轴变速器，想克服自行车速比调整范围较窄的不足，如，专利申请号为200420068975.X，公开号为CN2740527，名称为《自行车中轴变速器》的技术方案，该自行车中轴变速器，它包括牙轮、滚珠、中轴、外壳箱、自行车架、脚踏拐等，其是在自行车中轴位置设有外壳箱在外壳箱内并列设有中轴及花轴，牙轮及牙轮齿轮，变速大齿轮装于中轴上，在花轴上装有平速齿轮及变速小齿轮，通过变速杆拨动使花轴上的平速齿轮与中轴上的平速齿轮啮合，或花轴上的变速小齿轮与中轴上的变速大齿轮啮合。该《自行车中轴变速器》结构较大，结构不够合理，变速操作较困难，自行车爱好者无法接受，所以市场上无相关产品，为此，有待开发自行车的微型箱式变速器，提高自行车的变速效果，以满足自行车爱好者的需要。
发明内容
本发明的目的：而提供一种自行车的微型箱式变速器。
本发明的技术方案是：一种自行车的微型箱式变速器，其特征在于：微型箱式变速器由箱式变速装置和换档装置两大部分组成，上箱体和下箱体组合成箱式变速装置的箱体，在箱体内安装有中轴、副轴，在中轴上固定安装有离合套筒、主动齿轮，在离合套筒上也动配合有主动齿轮，在中轴的右外端动配合有中轴从动齿轮、链轮，中轴从动齿轮和链轮连为一体，在中轴的两外端设有脚踏拐，在副轴上固定安装有离合套筒、从动齿轮，在离合套筒上也动配合有从动齿轮，在副轴的右外端固定设有副轴主动齿轮，副轴主动齿轮与中轴从动齿轮啮合，中轴上的主动齿轮与副轴上的从动齿轮啮合，在离合套筒上的主动齿轮或从动齿轮的一端设有齿轮拨叉另一端设有齿轮离合齿，在离合套筒上设有套筒离合齿，齿轮拨叉控制齿轮离合齿与套筒离合齿的离合，换档装置设在箱式变速装置的箱体外部，换档装置的换档拉线一端头在外。
可在所述的箱体内，在中轴上，从右到左，依次固定安装有一档主动齿轮、二档主动齿轮、三档的离合套筒、四档的离合套筒，在三档的离合套筒上动配合有三档主动齿轮，在四档的离合套筒上动配合有四档主动齿轮；在副轴上，从右到左，依次固定安装有一档的离合套筒、二档的离合套筒、三档从动齿轮、四档从动齿轮，在一档的离合套筒上动配合有一档从动齿轮，在二档的离合套筒上动配合有二档从动齿轮；一档主动齿轮与一档从动齿轮啮合，二档主动齿轮与二档从动齿轮啮合，三档主动齿轮与三档从动齿轮啮合，四档主动齿轮与四档从动齿轮啮合。
所述的自行车的微型箱式变速器，一档主动齿轮与一档从动齿轮之间的传动比为13∶28，二档主动齿轮与二档从动齿轮之间的传动比为20∶20，三档主动齿轮与三档从动齿轮之间的传动比为25∶15，四档主动齿轮与四档从动齿轮之间的传动比为29∶12，副轴主动齿轮与中轴从动齿轮啮合的传动比为20∶20，链轮与飞轮的传动比为28∶16或28∶18或28∶13。
所述的自行车的微型箱式变速器，其所述的换档装置设在箱式变速装置的箱体外壳上方，换档装置主要由限位棘轮、减档棘轮、减档拨叉、加档拨叉、加档棘轮、支架、立轴、拨叉回位弹簧、压拨叉回位弹簧螺母、压限位棘轮螺母、齿轮拨叉、棘爪、换档上凸轮、换档下凸轮、换档拉杆、档圈、拉线组成，在立轴上从上到下依次上固定安装有限位棘轮、减档棘轮、加档棘轮、换档上凸轮、换档下凸轮，拉线带动立轴上的换档上凸轮和换档下凸轮旋转，旋转的换档上凸轮和换档下凸轮依次推动换档拉杆带动齿轮拨叉运动。
所述的自行车的微型箱式变速器，其所述的限位棘轮、减档棘轮、加档棘轮、均为均匀的八齿，每拉一次拉线就带动立轴旋转45°。
所述的自行车的微型箱式变速器，在加档时，所述的换档装置依次使箱式变速装置内的齿轮工作顺序为：
a.当一档的齿轮离合齿与一档的套筒离合齿合闭时，其余的齿轮离合齿与套筒离合齿分离，一档主动齿轮与一档从动齿轮传传递力矩，其余齿轮不传递力矩；
b.全部齿轮不传递力矩；
c.当二档的齿轮离合齿与二档的套筒离合齿合闭时，其余的齿轮离合齿与套筒离合齿分离，二档主动齿轮与二档从动齿轮传传递力矩，其余齿轮不传递力矩；
d.全部齿轮不传递力矩；
e.当三档的齿轮离合齿与三档的套筒离合齿合闭时，其余的齿轮离合齿与套筒离合齿分离，三档主动齿轮与三档从动齿轮传传递力矩，其余齿轮不传递力矩；
f.全部齿轮不传递力矩；
g.当四档的齿轮离合齿与四档的套筒离合齿合闭时，其余的齿轮离合齿与套筒离合齿分离，四档主动齿轮与四档从动齿轮传传递力矩，其余齿轮不传递力矩；
h.全部齿轮不传递力矩；
循环工作。
所述的自行车的微型箱式变速器，在减档时，所述的换档装置依次使箱式变速装置内的齿轮工作顺序为：
a当四档的齿轮离合齿与四档的套筒离合齿合闭时，其余的齿轮离合齿与套筒离合齿分离，四档主动齿轮与四档从动齿轮传传递力矩，其余齿轮不传递力矩；
b.全部齿轮不传递力矩；
c.当三档的齿轮离合齿与三档的套筒离合齿合闭时，其余的齿轮离合齿与套筒离合齿分离，三档主动齿轮与三档从动齿轮传传递力矩，其余齿轮不传递力矩；
d.全部齿轮不传递力矩；
e.当二档的齿轮离合齿与二档的套筒离合齿合闭时，其余的齿轮离合齿与套筒离合齿分离，二档主动齿轮与二档从动齿轮传传递力矩，其余齿轮不传递力矩；
f.全部齿轮不传递力矩；
g.当一档的齿轮离合齿与一档的套筒离合齿合闭时，其余的齿轮离合齿与套筒离合齿分离，一档主动齿轮与一档从动齿轮传传递力矩，其余齿轮不传递力矩；
h.全部齿轮不传递力矩；
循环工作。
本发明的自行车的微型箱式变速器的工作原理：在人蹬自行车的脚踏板，驱动微型箱式变速器中的中轴旋转，中轴上的主动齿轮带动副轴上的从动齿轮旋转，作功的从动齿轮带动副轴旋转，固定在副轴右外端的副轴主动齿轮带动中轴从动齿轮和链轮旋转。换档装置的作用就是控制中轴上不同档位的主动齿轮和副轴不同档位的从动齿轮与对应的离合套筒进行离合，实现变速。
本发明的设有微型箱式变速器的自行车的换档极为简单，拉动两次拉线，就可实现一次换档。
本发明的有益效果：本发明的自行车的微型箱式变速器设计独特，结构小巧、紧凑，使用方便，换档灵活、快捷，传动比范围较大，制作容易，生产成本低，能使自行车爬坡能力极强，平路速度更快，特别是各种路况下均能实现快速换档，易被自行车爱好者接受，具有推广普及价值。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明中档圈的结构示意图；
图3是本发明中限位棘轮的结构示意图；
图4是本发明中减档棘轮的结构示意图；
图5是本发明中换档上凸轮的结构示意图；
图6是本发明中减档拨叉部件的结构示意图；
图7是本发明中齿轮拨叉的结构示意图；
图8是本发明中四档、二档为空档时的工作示意图；
图9是本发明中四档工作、二档为空档时的工作示意图；
图10是本发明中三档工作、一档为空档时的工作示意图；
图11是本发明中三档、一档为空档时的工作示意图；
图12是图1中的A-A剖视图；
图13是本发明中离合套筒的结构示意图；
图14是图13的左视图；
图15是本发明中带有齿轮离合齿的齿轮的结构示意图；
图16是图15的右视图；
图17是图15的左视图。
图中标记为：1为限位棘轮、2为减档棘轮、3为减档拨叉、4为加档拨叉、5为加档棘轮、6为支架、7为立轴、8为拨叉回位弹簧、9为压拨叉回位弹簧螺母、10为压限位棘轮螺母、11为齿轮拨叉、12为棘爪、13a为换档上凸轮、13b为换档下凸轮、14为换档拉杆、15为档圈、16为上箱体、17为拉线、18为齿轮拨叉支点、19为下箱体、20为中轴、21为副轴、22为四档从动齿轮、23为四档主动齿轮、24为三档主动齿轮、25为三档从动齿轮、26为二档从动齿轮、27为一档从动齿轮、28为离合套筒、28a为套筒离合齿，28b为齿轮离合齿、29为副轴主动齿轮、30为链轮、31为二档主动齿轮、32为一档主动齿轮、33为中轴从动齿轮。
具体实施方式
下面通过实施例，对本发明作进一步的说明。
实施例
参照图1-图17，一种自行车的微型箱式变速器，其微型箱式变速器由箱式变速装置和换档装置两大部分组成，上箱体16和下箱体19组合成箱式变速装置的箱体，在箱体内安装有中轴20、副轴21，在中轴20上固定安装有离合套筒28、主动齿轮，在离合套筒28上也动配合有主动齿轮，在中轴20的右外端动配合有中轴从动齿轮33、链轮30，中轴从动齿轮33和链轮30连为一体，在中轴20的两外端设有脚踏拐，在副轴21上固定安装有离合套筒28、从动齿轮，在离合套筒28上也动配合有从动齿轮，在副轴21的右外端固定设有副轴主动齿轮29，副轴主动齿轮29与中轴从动齿轮33啮合，中轴20上的主动齿轮与副轴21上的从动齿轮啮合，在离合套筒28上的主动齿轮或从动齿轮的一端设有齿轮拨叉11另一端设有齿轮离合齿28b，在离合套筒28上设有套筒离合齿28a，齿轮拨叉11控制齿轮离合齿28b与套筒离合齿28a的离合，换档装置设在箱式变速装置的箱体外部，换档装置的换档拉线17一端头在外。
在所述的箱体内，在中轴20上，从右到左，依次固定安装有一档主动齿轮32、二档主动齿轮31、三档的离合套筒28、四档的离合套筒28，在三档的离合套筒28上动配合有三档主动齿轮24，在四档的离合套筒28上动配合有四档主动齿轮23；在副轴21上，从右到左，依次固定安装有一档的离合套筒28、二档的离合套筒28、三档从动齿轮25、四档从动齿轮22，在一档的离合套筒28上动配合有一档从动齿轮27，在二档的离合套筒28上动配合有二档从动齿轮26；一档主动齿轮32与一档从动齿轮27啮合，二档主动齿轮31与二档从动齿轮26啮合，三档主动齿轮24与三档从动齿轮25啮合，四档主动齿轮23与四档从动齿轮22啮合。
所述一档主动齿轮32与一档从动齿轮27之间的传动比为13∶28，二档主动齿轮31与二档从动齿轮26之间的传动比为20∶20，三档主动齿轮24与三档从动齿轮25之间的传动比为25∶15，四档主动齿轮23与四档从动齿轮22之间的传动比为29∶12，副轴主动齿轮29与中轴从动齿轮33啮合的传动比为20∶20，链轮30与飞轮的传动比为28∶16。
所述的换档装置设在箱式变速装置的箱体外壳上方，换档装置主要由限位棘轮1、减档棘轮2、减档拨叉3、加档拨叉4、加档棘轮5、支架6、立轴7、拨叉回位弹簧8、压拨叉回位弹簧螺母9、压限位棘轮螺母10、齿轮拨叉11、棘爪12、换档上凸轮13a、换档下凸轮13b、换档拉杆14、档圈15、拉线17组成，在立轴7上从上到下依次上固定安装有限位棘轮1、减档棘轮2、加档棘轮5、换档上凸轮13a、换档下凸轮13b，拉线17带动立轴7上的换档上凸轮13a和换档下凸轮13b旋转，旋转的换档上凸轮13a和换档下凸轮13b依次推动换档拉杆14带动齿轮拨叉11运动。
所述的限位棘轮1、减档棘轮2、加档棘轮5、均为均匀的八齿，每拉一次拉线17就带动立轴7旋转45°。
在加档时，所述的换档装置依次使箱式变速装置内的齿轮工作顺序为：
a.当一档的齿轮离合齿28b与一档的套筒离合齿28a合闭时，其余的齿轮离合齿28b与套筒离合齿28a分离，一档主动齿轮32与一档从动齿轮27传传递力矩，其余齿轮不传递力矩；
b.全部齿轮不传递力矩；
c.当二档的齿轮离合齿28b与二档的套筒离合齿28a合闭时，其余的齿轮离合齿28b与套筒离合齿28a分离，二档主动齿轮31与二档从动齿轮26传传递力矩，其余齿轮不传递力矩；
d.全部齿轮不传递力矩；
e.当三档的齿轮离合齿28b与三档的套筒离合齿28a合闭时，其余的齿轮离合齿28b与套筒离合齿28a分离，三档主动齿轮24与三档从动齿轮25传传递力矩，其余齿轮不传递力矩；
f.全部齿轮不传递力矩；
g.当四档的齿轮离合齿28b与四档的套筒离合齿28a合闭时，其余的齿轮离合齿28b与套筒离合齿28a分离，四档主动齿轮23与四档从动齿轮22传传递力矩，其余齿轮不传递力矩；
h.全部齿轮不传递力矩；
循环工作。
在减档时，所述的换档装置依次使箱式变速装置内的齿轮工作顺序为：
a当四档的齿轮离合齿28b与四档的套筒离合齿28a合闭时，其余的齿轮离合齿28b与套筒离合齿28a分离，四档主动齿轮23与四档从动齿轮22传传递力矩，其余齿轮不传递力矩；
b.全部齿轮不传递力矩；
c.当三档的齿轮离合齿28b与三档的套筒离合齿28a合闭时，其余的齿轮离合齿28b与套筒离合齿28a分离，三档主动齿轮24与三档从动齿轮25传传递力矩，其余齿轮不传递力矩；
d.全部齿轮不传递力矩；
e.当二档的齿轮离合齿28b与二档的套筒离合齿28a合闭时，其余的齿轮离合齿28b与套筒离合齿28a分离，二档主动齿轮31与二档从动齿轮26传传递力矩，其余齿轮不传递力矩；
f.全部齿轮不传递力矩；
g.当一档的齿轮离合齿28b与一档的套筒离合齿28a合闭时，其余的齿轮离合齿28b与套筒离合齿28a分离，一档主动齿轮32与一档从动齿轮27传传递力矩，其余齿轮不传递力矩；
h.全部齿轮不传递力矩；
循环工作。
全部齿轮不传递力矩时，相当于空档。
齿轮拨叉11上设有齿轮拨叉支点18。
本例在一档时，中轴与后轮的转速比为：1∶0.812，爬坡力极强；在四档时，中轴与后轮的转速比为：1∶4.23，平路时速度极快。
三轮车的链轮与飞轮的传动比可为28∶18，赛车、小轮自行车的链轮与飞轮的传动比可为28∶13。
微型箱式变速器的箱体内可加润滑油。本例的样车经过反复的路试，取得良好的效果，收到内行的好评。
Claims (6)
1.一种自行车的微型箱式变速器，其特征在于：微型箱式变速器由箱式变速装置和换挡装置两大部分组成，上箱体(16)和下箱体(19)组合成箱式变速装置的箱体，在箱体内安装有中轴(20)、副轴(21)，在中轴(20)上固定安装有离合套筒(28)、主动齿轮，在离合套筒(28)上也动配合有主动齿轮，在中轴(20)的右外端动配合有中轴从动齿轮(33)、链轮(30)，中轴从动齿轮(33)和链轮(30)连为一体，在中轴(20)的两外端设有脚踏拐(34)，在副轴(21)上固定安装有离合套筒(28)、从动齿轮，在离合套筒(28)上也动配合有从动齿轮，在副轴(21)的右外端固定设有副轴主动齿轮(29)，副轴主动齿轮(29)与中轴从动齿轮(33)啮合，中轴(20)上和中轴(20)的离合套筒(28)上的主动齿轮与副轴(21)上和副轴(21)的离合套筒(28)上的从动齿轮啮合，在离合套筒(28)上的主动齿轮或从动齿轮的一端设有齿轮拨叉(11)另一端设有齿轮离合齿(28b)，在中轴(20)和副轴(21)的离合套筒(28)上设有套筒离合齿(28a)，齿轮拨叉(11)控制齿轮离合齿(28b)与套筒离合齿(28a)的离合，换挡装置设在箱式变速装置的箱体外部，换挡装置的换挡拉线(17)一端头在外；在所述的箱体内，在中轴(20)上，从右到左，依次固定安装有一挡主动齿轮(32)、二挡主动齿轮(31)、三挡的离合套筒(28)、四挡的离合套筒(28)，在三挡的离合套筒(28)上动配合有三挡主动齿轮(24)，在四挡的离合套筒(28)上动配合有四挡主动齿轮(23)；在副轴(21)上，从右到左，依次固定安装有一挡的离合套筒(28)、二挡的离合套筒(28)、三挡从动齿轮(25)、四挡从动齿轮(22)，在一挡的离合套筒(28)上动配合有一挡从动齿轮(27)，在二挡的离合套筒(28)上动配合有二挡从动齿轮(26)；一挡主动齿轮(32)与一挡从动齿轮(27)啮合，二挡主动齿轮(31)与二挡从动齿轮(26)啮合，三挡主动齿轮(24)与三挡从动齿轮(25)啮合，四挡主动齿轮(23)与四挡从动齿轮(22)啮合。
2.根据权利要求1所述的自行车的微型箱式变速器，其特征在于：一挡主动齿轮(32)与一挡从动齿轮(27)之间的传动比为13∶28，二挡主动齿轮(31)与二挡从动齿轮(26)之间的传动比为20∶20，三挡主动齿轮(24)与三挡从动齿轮(25)之间的传动比为25∶15，四挡主动齿轮(23)与四挡从动齿轮(22)之间的传动比为29∶12，副轴主动齿轮(29)与中轴从动齿轮(33)啮合的传动比为20∶20，链轮(30)与飞轮的传动比为28∶16或28∶18或28∶13。
3.根据权利要求1所述的自行车的微型箱式变速器，其特征在于：所述的换挡装置设在箱式变速装置的箱体外壳上方，换挡装置主要由限位棘轮(1)、减挡棘轮(2)、减挡拨叉(3)、加挡拨叉(4)、加挡棘轮(5)、支架(6)、立轴(7)、拨叉回位弹簧(8)、压拨叉回位弹簧螺母(9)、压限位棘轮螺母(10)、齿轮拨叉(11)、棘爪(12)、换挡上凸轮(13a)、换挡下凸轮(13b)、换拉杆(14)、圈(15)、换挡拉线(17)组成，在立轴(7)上从上到下依次固定安装有限位棘轮(1)、减棘轮(2)、加棘轮(5)、换上凸轮(13a)、换下凸轮(13b)，换挡拉线(17)带动立轴(7)上的换挡上凸轮(13a)和换挡下凸轮(13b)旋转，旋转的换挡上凸轮(13a)和换挡下凸轮(13b)依次推动换挡拉杆(14)带动齿轮拨叉(11)运动。
4.根据权利要求3所述的自行车的微型箱式变速器，其特征在于：所述的限位棘轮(1)、减挡棘轮(2)、加挡棘轮(5)均为均匀的八齿，每拉一次换挡拉线(17)就带动立轴(7)旋转45°。
5.根据权利要求1所述的自行车的微型箱式变速器，其特征在于，在加挡时，所述的换挡装置依次使箱式变速装置内的齿轮工作顺序为：
a.当一挡的齿轮离合齿(28b)与一挡的套筒离合齿(28a)合闭时，其余的齿轮离合齿(28b)与套筒离合齿(28a)分离，一挡主动齿轮(32)与一挡从动齿轮(27)传递力矩，其余齿轮不传递力矩；
b.全部齿轮不传递力矩；
c.当二挡的齿轮离合齿(28b)与二挡的套筒离合齿(28a)合闭时，其余的齿轮离合齿(28b)与套筒离合齿(28a)分离，二挡主动齿轮(31)与二挡从动齿轮(26)传递力矩，其余齿轮不传递力矩；
d.全部齿轮不传递力矩；
e.当三挡的齿轮离合齿(28b)与三挡的套筒离合齿(28a)合闭时，其余的齿轮离合齿(28b)与套筒离合齿(28a)分离，三挡主动齿轮(24)与三挡从动齿轮(25)传递力矩，其余齿轮不传递力矩；
f.全部齿轮不传递力矩；
g.当四的齿轮离合齿(28b)与四的套筒离合齿(28a)合闭时，其余的齿轮离合齿(28b)与套筒离合齿(28a)分离，四主动齿轮(23)与四从动齿轮(22)传递力矩，其余齿轮不传递力矩；
h.全部齿轮不传递力矩；
循环工作。
6.根据权利要求1所述的自行车的微型箱式变速器，其特征在于，在减挡时，所述的换挡装置依次使箱式变速装置内的齿轮工作顺序为：
a当四挡的齿轮离合齿(28b)与四挡的套筒离合齿(28a)合闭时，其余的齿轮离合齿(28b)与套筒离合齿(28a)分离，四挡主动齿轮(23)与四挡从动齿轮(22)传递力矩，其余齿轮不传递力矩；
b.全部齿轮不传递力矩；
c.当三挡的齿轮离合齿(28b)与三挡的套筒离合齿(28a)合闭时，其余的齿轮离合齿(28b)与套筒离合齿(28a)分离，三挡主动齿轮(24)与三挡从动齿轮(25)传递力矩，其余齿轮不传递力矩；
d.全部齿轮不传递力矩；
e.当二挡的齿轮离合齿(28b)与二挡的套筒离合齿(28a)合闭时，其余的齿轮离合齿(28b)与套筒离合齿(28a)分离，二挡主动齿轮(31)与二挡从动齿轮(26)传递力矩，其余齿轮不传递力矩；
f.全部齿轮不传递力矩；
g.当一挡的齿轮离合齿(28b)与一挡的套筒离合齿(28a)合闭时，其余的齿轮离合齿(28b)与套筒离合齿(28a)分离，一挡主动齿轮(32)与一挡从动齿轮(27)传递力矩，其余齿轮不传递力矩；
h.全部齿轮不传递力矩；
循环工作。
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