CN104494775B - 轻量化变速装置及其自行车 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种轻量化变速装置及其自行车，变速装置包括：差速器外壳；换档轴，其轴心与差速器外壳的轴心平行；换档链轮组，包括换档主动链轮和换档被动链轮，换档主动链轮套设于换档轴上，换档被动链轮套设连接于差速器外壳上并与换档主动链轮连接；拨档杆，其圆周面上设置有环状凸块。本发明中拨档杆的环状凸块移动至换档主动链轮与换档轴的连接处使二者锁定，给换档轴提供一输入力，换档主动链轮随着换档轴的转动而转动，多个换档链轮组的传动比实现不同的车速，结构轻便，对自行车的行驶速度影响较小，且占用空间小，实现小型化，便于骑行，另一方面，在自行车静止和运行状态下均可移动拨档杆实现大速比换档，便于快速启动，更加省时省力。

Description

轻量化变速装置及其自行车
技术领域
本发明属于车辆驱动技术领域，具体涉及一种轻量化变速装置及其自行车。
背景技术
自行车、汽车或其他车辆是人们日常生活中的代步工具，通常具有至少一个变速装置，用于车辆行驶的换档控制。
已知现有技术中，变速装置结构的种类较多，汽车普遍采用换档齿轮组不同的传动比输出不同速度，实现换档，换档齿轮组的结构笨重，如果应用在自行车上会影响自行车的速度，而且占用空间大，不便于骑行。
同时，现有的自行车普遍采用塔轮换档，只能在转动中换档，且只能一档一档地实现换档，操作复杂。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种轻量化变速装置及其自行车。
为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：
轻量化变速装置，包括：
差速器外壳，其为中空圆柱状；
换档轴，其轴心与差速器外壳的轴心平行；
至少一个换档链轮组，包括换档主动链轮和换档被动链轮，换档主动链轮套设于换档轴上，换档被动链轮套设并连接于差速器外壳上，换档被动链轮还与换档主动链轮连接；
拨档杆，其圆周面上设置有环状凸块，拨档杆设置于换档轴的轴腔中并沿换档轴的长度方向来回移动。
本发明中拨档杆沿换档轴的长度方向移动，当环状凸块移动至换档主动链轮与换档轴的连接处使二者锁定，给换档轴提供一输入力，换档主动链轮随着换档轴的转动而转动，多个换档链轮组的传动比实现不同的车速，相较于现有技术，采用多个换档链轮组速比范围大，结构轻便，对自行车的行驶速度影响较小，且占用空间小，实现小型化，便于骑行，另一方面，在自行车静止和运行状态下均可移动拨档杆实现大速比换档，便于快速启动，更加省时省力。
在上述技术方案的基础上，还可做如下改进：
作为优选的方案，还包括：
输入链轮，其套设于差速器外壳上；
主传动齿轮，其套设于差速器外壳上，差速器外壳上还设置有连接件，连接件、输入链轮设置于主传动齿轮的两侧，主传动齿轮还与输入链轮连接；
被传动齿轮，其套设并连接于换档轴上，被传动齿轮还与主传动齿轮外啮合连接。
采用上述优选的方案，可实现自行车的停车和倒档动作。
换档时，拨档杆的环状凸块移动至需要的档位，输入链轮驱动主传动齿轮转动，主传动齿轮驱动被传动齿轮转动，被传动齿轮驱动换档轴转动，经过换档链轮组实现速比转换，最终由差速器外壳输出；
停车时，拨档杆的环状凸块移动至换档主动链轮与换档轴的连接处，主传动齿轮通过连接件与差速器外壳连接，由于主传动齿轮与换档被动链轮的转向相反，变速机构被锁死无法转动，实现停车；
倒档时，拨档杆的环状凸块移动至换档主动链轮与换档轴未连接处，主传动齿轮通过连接件与差速器外壳连接直接驱动差速器外壳反转，实现倒档。
作为优选的方案，上述的输入链轮、换档主动链轮和换档被动链轮包括一个或多个链轮。
采用上述优选的方案，采用多个链轮，在小型化的基础上结构更加稳固。
作为优选的方案，上述的换档主动链轮与换档轴之间沿周向还设置有多个换档连接件，换档轴圆周面上设置有多个安装槽，换档主动链轮的内孔沿周向均匀设置有多个弧形槽，换档连接件活动地穿设于安装槽中，具体数量可根据需求设置。
采用上述优选的方案，拨档杆的环状凸块移动至换档主动链轮与换档轴连接处，环状凸块将换档连接件顶出使其突出换档轴圆周面并与换档主动链轮的弧形槽卡接，从而使得换档轴与换档主动链轮锁住将扭矩传递给换档被动链轮，实现换档。
作为优选的方案，上述的换档连接件为球体结构或滚针结构，换档连接件的直径尺寸大于安装槽的高度尺寸。
作为优选的方案，上述的换档连接件的端部为弧形或椎体状。
作为优选的方案，上述的弧形槽的数量是换档连接件数量的整数倍。
作为优选的方案，上述的换档连接件绕轴向均匀分布。
采用上述优选的方案，弧形槽、换档连接件的数量和换档连接件的分布方式可根据需求选择，多种方案可实现相同的技术效果。
作为优选的方案，上述的环状凸块在拨档杆长度方向的两端设置有倾斜端面，拨档杆的外径小于换档轴的内径，环状凸块的外径不超过换档轴的内径。
采用上述优选的方案，在拨档杆移动时倾斜端面进行过渡，便于将换档连接件顶出。
本发明还提供一种自行车，应用了上述的轻量化变速装置。
附图说明
图1为本发明一种实施方式的结构示意图。
图2为本发明另一种实施方式的结构示意图。
图3为图2中B-B向截面示意图。
其中，10.差速器外壳，11.换档被动链轮，12.主传动齿轮，13.输入链轮，20.换档轴，21.换档主动链轮，22.被传动齿轮，30.拨档杆，31.环状凸块，40.换档连接件。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的优选实施方式。
为了达到本发明的目的，如图1所示，在本发明的其中一种实施方式中提供一种轻量化变速装置，包括：
差速器外壳10，其为中空圆柱状；
换档轴20，其轴心与差速器外壳10的轴心平行；
四个换档链轮组，每个换档链轮组包括换档主动链轮21和换档被动链轮11，换档主动链轮21套设于换档轴20上，换档被动链轮11套设并连接于差速器外壳10上，换档被动链轮11还与换档主动链轮21连接；
拨档杆30，其圆周面上设置有环状凸块，拨档杆30设置于换档轴20的轴腔中并沿换档轴20的长度方向来回移动。
本实施方式中拨档杆30沿换档轴20的长度方向移动，当环状凸块移动至换档主动链轮21与换档轴20的连接处使得二者锁定，给换档轴20提供一输入力，换档主动链轮21随着换档轴20的转动而转动，多个换档链轮组的传动比实现不同的车速，相较于现有技术，采用多个换档链轮组速比范围大，结构轻便，对自行车的行驶速度影响较小，且占用空间小，实现小型化，便于骑行，另一方面，在自行车静止和运行状态下均可移动拨档杆实现大速比换档，便于快速启动，更加省时省力。
如图2至图3所示，为了进一步地优化本发明的实施效果，在本发明的另一种实施方式中，在前述内容的基础上，还包括：
输入链轮13，其套设于差速器外壳10上；
主传动齿轮12，其套设于差速器外壳10上，差速器外壳10上还设置有连接件(图中未示出)，连接件、输入链轮13设置于主传动齿轮12的两侧，主传动齿轮12还与输入链轮13连接；
被传动齿轮22，其套设并连接于换档轴20上，被传动齿轮22还与主传动齿轮12外啮合连接。
采用上述优选的方案，可实现自行车的停车和倒档动作。
换档时，拨档杆30的环状凸块移动至需要的档位，输入链轮13驱动主传动齿轮12转动，主传动齿轮12驱动被传动齿轮22转动，被传动齿轮22驱动换档轴20转动，经过换档链轮组实现速比转换，最终由差速器外壳10输出；
停车时，拨档杆30的环状凸块移动至换档主动链轮21与换档轴20的连接处，主传动齿轮12通过连接件与差速器外壳10连接，由于主传动齿轮12与换档被动链轮11的转向相反，变速机构被锁死无法转动，实现停车；
倒档时，拨档杆30的环状凸块移动至换档主动链轮21与换档轴20未连接处，主传动齿轮12通过连接件与差速器外壳10连接直接驱动差速器外壳10反转，实现倒档。
本实施方式提供的输入链轮13、换档主动链轮21和换档被动链轮11包括二个链轮，采用二个链轮，在小型化的基础上结构更加稳固；本实施方式提供的连接件可采用花键。
如图3所示，本实施方式提供的换档主动链轮21与换档轴20之间沿周向还设置有三个换档连接件40，换档轴20圆周面上设置有三个安装槽，换档主动链轮21的内孔沿周向均匀设置有九个弧形槽，换档连接件40活动地穿设于安装槽中。
本实施方式中拨档杆30的环状凸块移动至换档主动链轮21与换档轴20连接处，环状凸块将换档连接件40顶出使其突出换档轴20圆周面并与换档主动链轮21的弧形槽卡接，从而使得换档轴20与换档主动链轮21锁住将扭矩传递给换档被动链轮11，实现换档。
另外，拨档杆30的环状凸块移动至换档主动链轮21与换档轴20未连接处，由于没有拨档杆30的支承，换档连接件40会被弧形槽的弧面档回到安装槽中，使得换档主动链轮21与换档轴20独立转动。
其中，上述的换档连接件40采用滚针结构且其直径尺寸大于安装槽的高度尺寸，并且上述的弧形槽的数量是换档连接件数量的整数倍，换档连接件40绕轴向均匀分布。弧形槽、换档连接件40的数量和换档连接件40的分布方式可根据需求选择，多种方案可实现相同的技术效果。
根据实际情况，上述的换档连接件40还可采用球体结构且其直径尺寸大于安装槽的高度尺寸，上述的换挡连接件40的端部还可设置为弧形或椎体状。
为了进一步地优化本发明的实施效果，在本发明的另一种实施方式中，在前述内容的基础上，上述的环状凸块31在拨档杆长度方向的两端设置有倾斜端面，拨档杆30的外径小于换档轴20的内径，环状凸块31的外径不超过换档轴20的内径使得拨档杆30在换档轴20内沿换档轴20轴向移动。
采用上述优选的方案，在拨档杆30移动时倾斜端面进行过渡，便于将换档连接件40顶出。
本实施方式还提供一种自行车，应用了上述的轻量化变速装置。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.轻量化变速装置，用于自行车变速，其特征在于，包括：
差速器外壳，其为中空圆柱状；
换档轴，其轴心与所述差速器外壳的轴心平行；
至少一个换档链轮组，包括换档主动链轮和换档被动链轮，所述换档主动链轮套设于所述换档轴上，所述换档被动链轮套设并连接于所述差速器外壳上，所述换档被动链轮与所述换档主动链轮连接；
拨档杆，其圆周面上设置有环状凸块，所述拨档杆设置于所述换档轴的轴腔中并沿所述换档轴的长度方向来回移动；
所述换档主动链轮与所述换档轴之间沿周向设置有至少一个换档连接件，所述换档轴圆周面上设置有至少一个安装槽，所述换档主动链轮的内孔沿周向均匀设置有多个弧形槽，所述换档连接件活动地穿设于所述安装槽中。
2.根据权利要求1所述的轻量化变速装置，其特征在于，还包括：
输入链轮，其套设于所述差速器外壳上；
主传动齿轮，其套设于所述差速器外壳上，所述差速器外壳上设置有连接件，所述输入链轮设置于所述主传动齿轮的一侧，所述连接件设置于所述主传动齿轮的另一侧，所述主传动齿轮与所述输入链轮连接；
被传动齿轮，其套设并连接于所述换档轴上，所述被传动齿轮与所述主传动齿轮外啮合连接。
3.根据权利要求2所述的轻量化变速装置，其特征在于，所述输入链轮、换档主动链轮和换档被动链轮分别包括一个或多个链轮。
4.根据权利要求1所述的轻量化变速装置，其特征在于，所述换档连接件为球体结构或滚针结构，所述换档连接件的直径尺寸大于安装槽的高度尺寸。
5.根据权利要求1所述的轻量化变速装置，其特征在于，所述换档连接件的端部为弧形或椎体状。
6.根据权利要求1所述的轻量化变速装置，其特征在于，所述弧形槽的数量是所述换档连接件数量的整数倍。
7.根据权利要求1所述的轻量化变速装置，其特征在于，所述换档连接件绕轴向均匀分布。
8.根据权利要求1所述的轻量化变速装置，其特征在于，所述环状凸块在拨档杆长度方向的两端设置有倾斜端面，所述拨档杆的外径小于所述换档轴的内径，所述环状凸块的外径不超过所述换档轴的内径。
9.一种自行车，其特征在于，应用了权利要求1-8任意一项所述的轻量化变速装置。
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