CN102791570A

CN102791570A - 自行车自动变速装置

Info

Publication number: CN102791570A
Application number: CN2010800648885A
Authority: CN
Inventors: 李昌溶; 朴正旭; 郑景日
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-12-28
Filing date: 2010-12-27
Publication date: 2012-11-21
Also published as: WO2011081374A3; US20120283057A1; WO2011081374A2; KR100966120B1

Abstract

本发明涉及自行车自动变速装置，包括与脚踏板连接的前链轮体、和与后车轮连接的后链轮体，链条部件的两端分别缠绕于所述前链轮体的任一链轮和后链轮体的任一链轮，根据链轮直径的组合进行变速，所述前链轮体接受所述脚踏板的使自行车主体行驶的方向的旋转力而旋转，不受向所述旋转方向的反方向的旋转力。本发明的自行车在行驶中不踩踏脚踏板也可以进行变速。

Description

自行车自动变速装置

技术领域

本发明涉及自行车自动变速装置，更具体地，涉及自行车变速时不踩踏脚踏板也可以自动变速的自行车自动变速装置。

背景技术

通常自行车有休闲、运动、替代公共交通等多种用途。

尤其，近年来，随着骑自行车上下班的人的增多，以及因住宅区周围环境的改善而能够骑自行车的公园或者自行车用道路的增多，其普及率正在上升。

自行车安装有根据路况、速度等行驶条件而选择最适当的齿轮比来行驶的变速装置。

通常的变速装置包括：前链轮体，由多个链轮组合而成，这些多个链轮的直径向与脚踏板结合的曲轴内侧逐渐减小；

后链轮体，由直径向后车轮轮毂的外侧逐渐减小的多个链轮组合而成；

链条，两端分别缠绕于所述前链轮体的任一链轮和所述后链轮体的任一链轮；

前拖动件，安装于自行车前车轮侧，将所述链条移动至前链轮体的任一链轮；

后拖动件，安装于自行车后车轮侧，移动所述链条使其缠绕于所述后链轮体的任一链轮；

两个手握式变速把手，分别安装于自行车把手的两侧，操作所述前拖动件和后拖动件；以及

控制线，连接所述任一手握式变速把手和前拖动件，连接另一手握式变速把手和后拖动件。

即，自行车是骑车人踩踏脚踏板来旋转前链轮体，旋转力通过链条传递至后链轮来旋转后车轮从而行驶，若在行驶中操作手握式变速把手，则控制线被拉紧、放松，进而前拖动件以及后拖动件进行动作，链条选择地缠绕于前链轮体的任一链轮和后链轮体的任一链轮，从而根据行驶条件进行与其相配的变速。

而且，此时，骑车人必须踩踏脚踏板来旋转前链轮。

现有的自行车变速装置，若在自行车行驶过程中不踩踏链条，则前链轮体和后链轮体不旋转，而只有后车轮通过与路面接触而旋转，这样的结构变速时必须踩踏脚踏板。

发明内容

本发明的目的在于，提供在行驶中不踩踏脚踏板也可以进行自动变数，并且增加了变速时的操作便利性的自行车自动变速装置。

为实现如上所述的目的，提供如下所述的自行车自动变速装置来解决，即，包括：前链轮体，其在自行车主体中连接于脚踏板的动力轴，接受旋转力而旋转，由直径分别不同的多个链轮组合而成；

后链轮体，其安装于自行车主体的后车轮，由直径分别不同的多个链轮组合而成；

链条部件，其两端分别缠绕于所述前链轮体的任一链轮和所述后链轮体的任一链轮；以及

链条移动部件，其移动所述链条部件的一端使该一端缠绕于所述前链轮体的任一链轮，移动所述链条部件的另一端使该另一端缠绕于所述后链轮体的任一链轮；

所述前链轮体与脚踏板旋转力连接成：接受进行旋转而使所述自行车主体前进的脚踏板的旋转力，而对于所述旋转方向的反方向使所述脚踏板的动力轴空转。

所述链条移动机构包括：前拖动件，其移动所述链条部件的一端使该一端缠绕于所述前链轮体的任一链轮；后拖动件，其移动所述链条部件的另一端使该另一端缠绕于所述后链轮体的任一链轮；拖动件驱动部，其使所述前拖动件和所述后拖动件动作；拖动件驱动控制部，其根据自行车的行驶条件控制所述拖动件驱动部的驱动以形成适当的变速比。

所述链条移动机构包括：速度传感器，其检测自行车的行驶速度；角度传感器，其检测路面的倾斜角度。

所述链条移动机构还包括：定位传感器，其检测所述链条部件的位置并传递至拖动件驱动控制部。

所述拖动件驱动部包括：驱动控制线，其连接于所述前拖动件以及所述后拖动件；齿条，其与所述驱动控制线连接；小齿轮，其与所述齿条啮合并旋转；蜗杆，其与所述小齿轮啮合，通过马达进行正、反旋转。

所述前链轮体包括：与所述脚踏板连接的动力轴；以及与所述动力轴结合的轴孔，还包括单项轴承，其介于所述动力轴和轴孔之间，使所述前链轮体在自行车行驶的旋转方向上与脚踏板一起一体旋转，而在反方向上使前链轮体不受脚踏板的旋转力；所述单向轴承包括：外圈部，其与所述链轮结合为一体；内圈部，其与所述脚踏板的动力轴结合为一体；滚珠，其介于所述外圈部和内圈部之间；以及外圈约束部，其在所述内圈部向自行车行驶的方向旋转时，使所述内圈部不与外圈部一体旋转，在向所述旋转方向的反方向旋转时，使所述内圈部空转。

所述外圈约束部包括：滚珠卡止台，其在所述内圈部外周面以分离的方式突出，使所述滚珠在自行车行驶的旋转方向的反方向上卡止；约束销，其可移动地结合于所述滚珠卡止台，向自行车行驶的旋转方向推动所述滚珠使该滚珠卡住；以及弹簧，其配置于所述滚珠卡止台内，对所述约束销进行弹性支撑。

本发明在自行车行驶中不踩踏脚踏板也可以进行变速，增加了行驶中骑车人的便利性，并且可防止变速操作后没有踩踏脚踏板而引发的链条脱离事故。

本发明能够在自行车自动变速时，可进行稳定的变速，可防止自动变速时没有踩踏脚踏板而引起的链条脱离事故。

因此，本发明具有自行车的变速时增加骑车人的操作便利性，并且增加骑车人的安全性的效果。

附图说明

图1是示出本发明的自行车自动变速装置的结构的概略图。

图2是示出本发明的自动变速机构的概略图。

图3是示出本发明的一个实施例的分解立体图。

图4是示出本发明的单方向轴承结构的截面图。

图5是示出本发明的另一实施例的立体图。

图6是示出安装有本发明的自行车的侧面图。

附图标记说明

1:自行车主体 2:脚踏板

10:前链轮体 20:后链轮体

30:链条部件 40:链条移动机构

41:前拖动件 42:后拖动件

43:拖动件驱动部 44:拖动件驱动控制部

45:速度传感器 46:角度传感器

具体实施方式

以下，对本发明的优选实施例结合附图进行详细说明。

如图1所示，本发明的自行车变速装置包括与自行车主体1的脚踏板2相连接的前链轮体10。

所述前链轮体10由多个链轮组合而成，是多个链轮以直径向与脚踏板2相结合的曲轴内侧逐渐减小的方式结合而成的。

并且，在自行车主体1的后车轮4安装有后链轮体20，该后链轮体20经由链条部件30连接于所述前链轮体10，被传递旋转力。

所述后链轮体20包括直径向后车轮4轮毂的外侧逐渐减小的多个链轮。

因此，踩踏脚踏板2来旋转所述前链轮体10，旋转力通过链条部件30传递至所述后链轮体20，从而后车轮4旋转。

另外，根据缠绕了链条部件30的所述前链轮体10的链轮和后链轮体20的链轮的直径来实现变速。

所述自行车的变速档数是前链轮体10的链轮数与后链轮体20的链轮数相乘的数。

例如，前链轮体10具有直径相互不同的3个链轮，后链轮体20具有直径相互不同的7个链轮时，可以实现共21档的变速。

而且，当所述链条部件30缠绕于直径相同的前链轮体10的链轮和后链轮体20的链轮时，前链轮体10每旋转一圈，后链轮体20也旋转一圈。

而且，根据前链轮体10的旋转而旋转的后链轮体20的旋转数，与链轮和链轮之间的直径比相对应地后链轮体20旋转。

例如，前链轮体10链轮的直径为44cm，后链轮体20链轮的直径为11cm时，前链轮体10旋转1圈时，后链轮体20旋转4圈。

相反，缠绕所述链条部件30的两端的前链轮体10链轮的直径为22cm，后链轮体20链轮的直径为34cm时，前链轮体10旋转1圈时，后链轮体旋转0.65圈。

在相同环境下，力和移动距离相互成比例，在旋转力相同的情况下，移动距离越短，所需的力就越小。

即，如果连接直径大的链轮和直径小的链轮，则踩踏一次脚踏板2就可以行驶更远的距离，因此有利于在平地上加速。

并且，如果使用直径小的链轮和直径大的链轮，则所需的力更少，因此有利于爬坡。

因此，按照上述的原理，根据行驶条件，调整自行车的变动档，使得骑车人易于在上坡或者平地行驶。

另一方面，所述链条部件30包括链条移动机构40，该链条移动机构40移动所述链条部件30使其一端缠绕于所述前链轮体10的任一链轮，并且使所述链条部件30的另一端缠绕于所述后链轮体20的任一链轮。

所述链条移动机构40包括：前拖动件41，其移动所述链条部件30使其一端缠绕于所述前链轮体10的任一链轮；

后拖动件42，其移动所述链条部件30使其另一端缠绕于所述后链轮体20的任一链轮；

拖动件驱动部43，其使所述前拖动件41以及所述后拖动件42动作；

拖动件驱动控制部44，其根据自行车主体1的行驶条件，控制所述拖动件驱动部43以形成适当的变速比。

所述链条移动机构40包括：速度传感器45，连接于所述拖动件驱动控制部44，检测自行车主体1的行驶速度；角度传感器46，连接于所述拖动件驱动控制部44，检测路面的倾斜角度并传递至拖动件驱动控制部44。根据自行车主体1的行驶状态以及路面状态、即倾斜角度，移动所述链条部件30来变速成适当的变速档。

并且，所述链条移动机构40还包括定位传感器47，该定位传感器47安装于所述前拖动件41以及所述后拖动件42，连接于所述拖动件驱动控制部44，检测所述链条部件30的位置并传递至拖动件驱动控制部44。

所述定位传感器47，在与各变速档对应地移动链条部件30至任一链轮时，检测正确的移动位置，将位置变位信息传递至所述拖动件驱动控制部44，来实现正确的变速。

所述拖动件驱动部43包括：驱动控制线43a，其连接于所述前拖动件41以及所述后拖动件42；

齿条43b，其连接所述驱动控制线43a；

小齿轮43c，其啮合于所述齿条43b而旋转；

蜗杆43d，其啮合于所述小齿轮43c，通过马达43e进行正、反旋转。

所述拖动件驱动部43，接受通过马达43e而旋转的蜗杆43d所传递的旋转力的小齿轮43c，使齿条43b左右往返移动，来拉紧、放松驱动控制线43a。

所述前拖动件41或者所述后拖动件42通过所述驱动控制线43a而自动地动作，将链条部件30移动至直径不同的链轮，从而自动实现适合行驶条件的最佳的变速。

另外，所述链条部件30在变速时，顺利的缠绕至旋转所述前链轮体10或者后链轮体20才移动的链轮上，从而实现变速。

本发明的所述前链轮体10接受脚踏板的旋转力而旋转，所述旋转力为使所述自行车主体1前进的旋转力，并且不接受所述旋转方向的反方向的旋转力。

如图3所示，所述前链轮体10包括：动力轴11，连接于脚踏板2；以及轴孔12a，供所述动力轴11连接。还包括单向轴承50，该单向轴承50介于所述动力轴11和轴孔12a之间，使所述前链轮体10在自行车主体1的行驶方向上与脚踏板2呈一体地旋转，且反方向上不受脚踏板2的旋转力。

即，所述脚踏板2的动力轴11，在脚踏板2向使所述自行车主体1前进的方向旋转时，旋转所述前链轮体10从而使所述自行车主体1前进。

另外，所述脚踏板2的动力轴11以在与所述自行车主体1前进的方向相反的旋转方向上进行空转的方式连接于所述前链轮体10。

更具体地，所述前链轮体10在一侧具有形成有轴孔12a的链轮轴12，所述链轮轴12以贯通自行车主体1的脚踏板固定部1a而可旋转的方式被结合，所述链轮轴12和所述脚踏板固定部1a的内周面之间夹装有双向轴承，使链轮轴12的旋转更加顺利。

并且，所述脚踏板2具有贯通所述链轮轴12的轴孔12a而结合的动力轴11，所述链轮轴12的内部安装供所述动力轴11结合的单向轴承50。

如图4所示，所述单向轴承50包括：外圈部51，与所述链轮体结合为一体；

内圈部52，与所述脚踏板2的动力轴11结合为一体；

滚珠53，介于所述外圈部51和内圈部52之间；

外圈约束部54，在所述内圈部52向使自行车主体1行驶的旋转方向旋转时，该外圈约束部54使所述外圈部51与内圈部51一起旋转，在向所述旋转方向的反方向旋转时使所述内圈部52空转。

所述外圈部51在外周面突出有结合凸起51a，所述轴孔12a的内周面形成有供所述结合凸起51a插入的插入槽（未图示），通过所述结合凸起51a和凸起插入槽的结合，与所述链轮轴12结合为一体，从而与所述前链轮体10一起旋转。

并且，所述内圈部52的内周面形成有卡合槽52a，插入于所述卡合槽52a的卡合键11a从所述动力轴11突出，通过所述卡合键11a和卡合槽52a的结合，与所述脚踏板2结合为一体而一起旋转。

所述外圈约束部54包括：滚珠卡止台54a，在所述内圈部的外周面以分离的方式突出，使所述滚珠53在自行车主体1行驶的旋转方向的反方向上卡止；

约束销54b，可移动地结合于所述滚珠卡止台54a，向自行车主体1行驶的旋转方向推动所述滚珠53使其卡止；

弹簧54c，配置于所述卡止台54a内，弹性支撑所述约束销54b。

所述滚珠53在所述内圈部52向使自行车主体1行驶的旋转方向、即顺时针方向旋转时，移动至狭小的空间，插入在外圈部51和内圈部52之间，使外圈部51和内圈部52一体旋转。

并且，所述滚珠53在所述内圈部52受到使自行车主体1行驶的旋转方向的反方向旋转力时，移动至较宽的空间侧，以所述内圈部52的旋转力不被传递至所述外圈部51的方式使所述内圈部52空转。

并且，如图5所示，本发明的后链轮体20，一体地安装于自行车主体1的后车轮4，与后车轮4一起旋转。

如图6所示，自行车包括：可旋转地安装于自行车主体1的前侧以及后侧的前车轮3以及后车轮4；把手5，安装于自行车主体1的前侧，供骑车人手握进行前车轮3的转向；座椅6，安装于自行车主体1的上部，供骑车人落座；以及脚踏板2，安装于所述座椅6的下方，供骑车人脚踏来产生旋转力。骑车人以坐在座椅6的状态踩踏脚踏板2所产生的旋转力，通过本发明的自行车自动变速装置传递至后车轮4来旋转后车轮4从而能够行驶。

如上所述，在自行车行驶中，根据自行车的行驶条件、即行驶速度以及路面的倾斜角度，驱动前拖动件41以及后拖动件42，将链条部件30移动至具有不同直径的链轮来实现自动变速。

此时，即便骑车人不踩踏脚踏板2，所述后链轮体20也与后车轮4一起旋转，所以进行移动的所述链条部件30准确地缠绕于相符的链轮从而完成变速。

而且，如果不踩踏脚踏板2，则等同于内圈部52受到使自行车行驶的旋转方向相反的反方向的力，此时，所述外圈部51与所述内圈部52不同地受所述后车轮4的旋转力、或者通过旋转脚踏板2时产生的惯性而继续旋转，所述前链轮体10也一同旋转。

由此，即便骑车人不踩踏脚踏板2，所述前链轮体10也因受到自行车行驶中来自后车轮4的旋转力而旋转，变速时所移动的所述链轮部件30准确地缠绕到相符的链轮而完成变速。

如上所述，本发明即便不踩踏脚踏板2，在自行车行驶中所述前链轮体10以及后链轮体20也进行旋转，所以所述链条部件30移动后进行缠绕的动作更加顺畅，并且由于在变速过程中不踩踏脚踏板2，从而能够防止链条脱离事故以及由此引发的安全事故的发生。

尤其是，自行车行驶中，根据行驶条件，自动完成变速时，多发生骑车人没有意识到而不去踩踏脚踏板2的情况，但本发明在自动变速时不踩踏脚踏板2，也可以稳定地进行变速，因此可大幅提高骑车人的安全性以及变速操作的便利性。

本发明不限于如上所述的实施例，在不脱离本发明宗旨的范围内可进行多种变更，这种变更亦属于本发明的构成。

Claims

1.一种自行车自动变速装置，包括：

前链轮体，其在自行车主体中连接于脚踏板的动力轴，接受旋转力而旋转，由直径分别不同的多个链轮组合而成；

链条部件，其两端分别缠绕于所述前链轮体的任一链轮和后链轮体的任一链轮；以及

链条移动机构，其移动所述链条部件的一端使该一端缠绕于所述前链轮体的任一链轮，移动所述链条部件的另一端使该另一端缠绕于所述后链轮体的任一链轮；

其特征在于，

所述前链轮体与所述脚踏板的动力轴连接成：接受进行旋转而使所述自行车主体前进的脚踏板的旋转力而旋转，而对于所述旋转方向的反方向使所述脚踏板的动力轴空转。

2.根据权利要求1所述的自行车自动变速装置，其特征在于，所述链条移动机构包括：

前拖动件，其移动所述链条部件的一端使该一端缠绕于所述前链轮体的任一链轮；

后拖动件，其移动所述链条部件的另一端使该另一端缠绕于所述后链轮体的任一链轮；

拖动件驱动部，其使所述前拖动件和所述后拖动件动作；

拖动件驱动控制部，其根据自行车的行驶条件控制所述拖动件驱动部的驱动以形成适当的变速比。

3.根据权利要求1所述的自行车自动变速装置，其特征在于，所述链条移动机构包括：

速度传感器，其检测自行车的行驶速度；

角度传感器，其检测路面的倾斜角度。

4.根据权利要求3所述的自行车自动变速装置，其特征在于，所述链条移动机构还包括：

定位传感器，其检测所述链条部件的位置并传递至拖动件驱动控制部。

5.根据权利要求2所述的自行车自动变速装置，其特征在于，所述拖动件驱动部包括：

驱动控制线，其连接于所述前拖动件以及所述后拖动件；

齿条，其与所述驱动控制线连接；

小齿轮，其与所述齿条啮合并旋转；以及

蜗杆，其与所述小齿轮啮合，通过马达进行正、反旋转。

6.根据权利要求1所述的自行车自动变速装置，其特征在于，

所述前链轮体包括：与所述脚踏板连接的动力轴；以及与所述动力轴结合的轴孔，

还包括单向轴承，其介于所述动力轴和轴孔之间，使所述前链轮体在自行车行驶的旋转方向上与脚踏板一起一体旋转，而在反方向上使所述前链轮体不受脚踏板的旋转力；

所述单向轴承包括：

外圈部，其与所述链轮结合为一体；

内圈部，其与所述脚踏板的动力轴结合为一体；

滚珠，其介于所述外圈部和内圈部之间；以及

外圈约束部，其在所述内圈部向自行车行驶的方向旋转时，使所述内圈部与外圈部一体旋转，在向所述旋转方向的反方向旋转时，使所述内圈部空转。

7.根据权利要求6所述的自行车自动变速装置，其特征在于，

所述外圈约束部包括：

滚珠卡止台，其在所述内圈部外周面以分离的方式突出，使所述滚珠在自行车行驶的旋转方向的反方向上卡止；

约束销，其可移动地结合于所述滚珠卡止台，向自行车行驶的旋转方向推动所述滚珠使该滚珠卡住；以及

弹簧，其配置于所述滚珠卡止台内，对所述约束销进行弹性支撑。

8.根据权利要求1所述的自行车自动变速装置，其特征在于，所述后链轮体与自行车的后车轮一体旋转地连接于自行车的后车轮。