CN104527916B - 变速装置及其自行车 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种变速装置及其自行车，变速装置包括：换档轴，圆周面上设置有二组安装槽；二组换档连接件，穿设于安装槽中；行星齿轮机构，包括内齿圈、行星架、行星轮和中心轮，内齿圈、行星架和中心轮套设于换档轴上，中心轮、行星架设置于内齿圈内，内齿圈与车架固定连接；输出装置，套设并固定连接于中心轮或行星架上；拨档杆，圆周面上设置有环状换档凸块。本发明中拨档杆移动至环状换档凸块位于换档轴与行星架或中心轮的连接位置，换档连接件突出换档轴的圆周面并与行星架或中心轮卡接，使得换档轴与行星架或中心轮锁住，相较于现有技术，在车辆静止状态和运行状态下均可移动拨档杆实现换档，且换档平滑，便于快速启动，省时省力。

Description

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，具体涉及一种变速装置及其自行车。
背景技术
自行车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，自行车普遍采用塔轮进行换档操作，其只能在转动中换档并且只能一档一档地换档，费时费力，不便于骑行。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种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：
本发明提供一种变速装置，包括：
换档轴，其圆周面上设置有二组安装槽；
二组换档连接件，其穿设于安装槽中并沿换档轴的径向移动设置；
行星齿轮机构，包括内齿圈、行星架、行星轮和中心轮，内齿圈、行星架和中心轮套设于换档轴上，中心轮设置于内齿圈内并通过行星轮与内齿圈传动连接，行星架传动连接于内齿圈内，内齿圈与车架固定连接，行星架、中心轮内设置有弧形槽，弧形槽与换档连接件对应设置；
输出装置，其套设并固定连接于中心轮或行星架上；
拨档杆，其圆周面上设置有环状换档凸块，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在换档轴的轴腔中来回移动，当环状换档凸块移动至换档轴与行星架或中心轮的连接位置，环状换档凸块将换档连接件顶出使其突出换档轴的圆周面并与行星架或中心轮的弧形槽卡接，从而使得换档轴与行星架锁住将扭矩传递给行星架减速输出、将扭矩传递给中心轮高速输出或直接与中心轮锁住将扭矩传递给中心轮低速输出，实现换档，相较于现有技术，在车辆静止状态和运行状态下均可移动拨档杆实现换档，且换档平滑，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，上述的换档轴的圆周面上设置有限位机构，包括第一限位机构和第二限位机构，第一限位机构对应行星架设置，第二限位机构对应中心轮设置，安装槽设置于第一限位机构和第二限位机构之间。
其中，限位机构为转动设置于换档轴上的滚珠，拨档杆上位于环状换档凸块的两端设置有环状限位凸块，环状限位凸块上设置有与滚珠相匹配的弧形沟槽，环状限位凸块包括与第一限位机构相匹配的第一环状限位凸块和与第二限位机构相匹配的第二环状限位凸块，第一环状限位凸块至环状换档凸块的距离、以及与行星架对应的安装槽至第一限位机构的距离二者距离相等，第二环状限位凸块至环状换档凸块的距离、以及与所述中心轮对应的安装槽至第二限位机构的距离二者距离相等。
采用上述优选的方案，当拨档杆的环状换档凸块移动至换档轴与行星架的连接位置，第一限位机构的滚珠移动至第一环状限位凸块的弧形沟槽中，实现限位，防止拨档杆行程过大偏离换档轴与行星架的连接位置，同时在换档的过程中保证拨档杆始终位于换档轴与行星架的连接位置；同样地，当拨档杆的环状换档凸块移动至换档轴与中心轮的连接位置，第二限位机构的滚珠移动至第二环状限位凸块的弧形沟槽中，实现限位，防止拨档杆行程过大偏离换档轴与中心轮的连接位置，同时在换档的过程中保证拨档杆始终位于换档轴与中心轮的连接位置。
作为优选的方案，上述的环状换档凸块和/或环状限位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，环状换档凸块、环状限位凸块的外径不超过换档轴的内径。
采用上述优选的方案，在拨档杆换档时倾斜端面进行过渡，便于将换档连接件顶出，使得换挡动作平滑稳定，同时倾斜端面在滚珠限位的过程中进行过渡，进一步保证换挡动作平滑稳定。
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所述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，上述的输出装置为输出轮或行星架输出机构。
本发明还提供一种自行车，包括：
车架；
上述的变速装置，变速装置的内齿圈固定设置于车架上；
脚踏机构，其与变速装置的换档轴连接；
车轮，其转动地连接于车架的前后端，前端或后端的车轮与变速装置的输出装置连接。
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为本发明另一种实施方式的结构示意图。
其中，10.换档轴，11.第一限位机构，12.第二限位机构，20.换档连接件，30.内齿圈，31.行星架，32.中心轮，33.行星轮，40.拨档杆，50.脚踏机构。
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变速装置，包括：
换档轴10，其圆周面上设置有二组安装槽(图中未示出)；
二组换档连接件20，其穿设于安装槽中并沿换档轴10的径向移动设置；
行星齿轮机构，包括内齿圈30、行星架31、行星轮33和中心轮32，内齿圈30、行星架31和中心轮32套设于换档轴10上，中心轮32设置于内齿圈30内并通过行星轮33与内齿圈30传动连接，行星架31传动连接于内齿圈30，内齿圈30与车架固定连接，行星架31、中心轮32内设置有弧形槽(图中未示出)，弧形槽与换档连接件20对应设置，弧形槽的数量是换档连接件20数量的整数倍；
输出装置(图中未示出)，其套设并固定连接于中心轮32上；
拨档杆40，其圆周面上设置有环状换档凸块(图中未示出)，拨档杆40设置于换档轴10的轴腔中并沿换档轴10的长度方向来回移动。
本实施方式可实现高速档和低速档输出。
高速档时，拨档杆40沿换档轴10的长度方向在换档轴10的轴腔中移动，当环状换档凸块移动至换档轴10与行星架31连接位置，环状换档凸块将换档连接件20顶出使其突出换档轴10的圆周面并与行星架31的弧形槽卡接，从而使得换档轴10与行星架31锁住，将扭矩通过行星机构传递给中心轮32，最后由输出装置高速输出；
低速档时，拨档杆40沿换档轴10的长度方向在换档轴10的轴腔中移动，当环状换档凸块移动至换档轴10与中心轮32的连接位置，环状换档凸块将换档连接件20顶出使其突出换档轴10的圆周面并与中心轮32的弧形槽卡接，从而使得换档轴10直接与中心轮32锁住将扭矩传递给中心轮32，最后由输出装置低速输出。
本实施方式相较于现有技术，在车辆静止状态和运行状态下均可移动拨档杆实现换档，且换档平滑，便于快速启动，更加省时省力。
如图2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，上述的换档轴10的圆周面上设置有限位机构，包括第一限位机构11和第二限位机构12，第一限位机构11对应行星架31设置，第二限位机构11对应中心轮32设置，安装槽设置于第一限位机构11和第二限位机构11之间。
其中，限位机构为转动设置于换档轴10上的滚珠，拨档杆40上位于环状换档凸块的两端设置有环状限位凸块(图中未示出)，环状限位凸块上设置有与滚珠相匹配的弧形沟槽(图中未示出)，环状限位凸块包括与第一限位机构11相匹配的第一环状限位凸块和与第二限位机构12相匹配的第二环状限位凸块，第一环状限位凸块至环状换档凸块的距离、以及与行星架31对应的安装槽至第一限位机构11的距离二者距离相等，第二环状限位凸块至环状换档凸块的距离、以及与中心轮32对应的安装槽至第二限位机构12的距离二者距离相等。
采用上述优选的方案，当拨档杆40的环状换档凸块移动至换档轴10与行星架31的连接位置，第一限位机构11的滚珠移动至第一环状限位凸块的弧形沟槽中，实现限位，防止拨档杆40行程过大偏离换档轴10与行星架31的连接位置，同时在换档的过程中保证拨档杆40始终位于换档轴10与行星架31的连接位置；同样地，当拨档杆40的环状换档凸块移动至换档轴10与中心轮32的连接位置，第二限位机构12的滚珠移动至第二环状限位凸块的弧形沟槽中，实现限位，防止拨档杆40行程过大偏离换档轴10与中心轮32的连接位置，同时在换档的过程中保证拨档杆40始终位于换档轴10与中心轮32的连接位置。
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，上述的环状换档凸块和环状限位凸块在拨档杆长度方向的两端设置有倾斜端面，拨档杆40的外径小于换档轴10的内径，环状换档凸块、环状限位凸块的外径不超过换档轴10的内径。
采用上述优选的方案，在拨档杆40换档时倾斜端面进行过渡，便于将换档连接件20顶出，使得换挡动作平滑稳定，同时倾斜端面在滚珠限位的过程中进行过渡，进一步保证换挡动作平滑稳定。
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，上述的换档连接件20可采用球体结构且其直径尺寸大于安装槽的高度尺寸；上述的换档连接件20还可采用滚针结构且其直径尺寸大于安装槽的高度尺寸；上述的换档连接件20的端部为弧形或椎体状；设置多个换挡连接件20时，换档连接件20绕轴向均匀分布。
采用上述优选的方案，弧形槽、换档连接件20的结构、数量和换档连接件20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。
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，上述的输出装置为输出轮或行星架输出机构。
采用上述优选的方案，输出装置的结构可根据实际情况选择，不仅仅限于本实施方式的结构。
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，上述的输出装置套设并固定连接于行星架31上。
采用上述优选的方案，拨档杆40沿换档轴10的长度方向在换档轴10的轴腔中移动，当环状换档凸块移动至换档轴10与行星架31连接位置，环状换档凸块将换档连接件20顶出使其突出换档轴10的圆周面并与行星架31的弧形槽卡接，从而使得换档轴10与行星架31锁住，从而使得换档轴10与行星架31锁住将扭矩传递给行星架31减速输出。
如图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，本实施方式还提供一种自行车，包括：
车架(图中未示出)；
上述的变速装置，变速装置的内齿圈31设置于车架上；
脚踏机构50，其与变速装置的换档轴10连接；
车轮(图中未示出)，其转动地连接于车架的前后端，前端的车轮与变速装置的输出装置连接。
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 (10)

1.变速装置，其特征在于，包括：
换档轴，其圆周面上设置有二组安装槽；
二组换档连接件，其穿设于所述安装槽中并沿所述换档轴的径向移动设置；
行星齿轮机构，包括内齿圈、行星架、行星轮和中心轮，所述内齿圈、所述行星架和所述中心轮套设于所述换档轴上，所述中心轮设置于所述内齿圈内并通过行星轮与所述内齿圈传动连接，所述行星架传动连接于所述内齿圈内，所述内齿圈与车架固定连接，所述行星架、所述中心轮内设置有弧形槽，所述弧形槽与所述换档连接件对应设置；
输出装置，其套设并固定连接于所述中心轮或所述行星架上；
拨档杆，其圆周面上设置有环状换档凸块，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。
2.根据权利要求1所述的变速装置，其特征在于，所述换档轴的圆周面上设置有限位机构，包括第一限位机构和第二限位机构，所述第一限位机构对应所述行星架设置，所述第二限位机构对应所述中心轮设置，所述安装槽设置于所述第一限位机构和所述第二限位机构之间。
3.根据权利要求2所述的变速装置，其特征在于，所述限位机构为转动设置于所述换档轴上的滚珠，所述拨档杆上位于所述环状换档凸块的两端设置有环状限位凸块，所述环状限位凸块上设置有与所述滚珠相匹配的弧形沟槽，所述环状限位凸块包括与所述第一限位机构相匹配的第一环状限位凸块和与所述第二限位机构相匹配的第二环状限位凸块，所述第一环状限位凸块至所述环状换档凸块的距离、以及与所述行星架对应的安装槽至所述第一限位机构的距离二者距离相等，所述第二环状限位凸块至所述环状换档凸块的距离、以及与所述中心轮对应的安装槽至所述第二限位机构的距离二者距离相等。
4.根据权利要求3所述的变速装置，其特征在于，所述环状换档凸块和/或所述环状限位凸块在所述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，所述环状换档凸块、所述环状限位凸块的外径不超过所述换档轴的内径。
5.根据权利要求1-4任一所述的变速装置，其特征在于，所述换档连接件为球体结构或滚针结构，所述换档连接件直径尺寸大于安装槽的高度尺寸。
6.根据权利要求5所述的变速装置，其特征在于，所述换档连接件的端部为弧形或椎体状。
7.根据权利要求5所述的变速装置，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。
8.根据权利要求5所述的变速装置，其特征在于，所述换档连接件绕轴向均匀分布。
9.根据权利要求5所述的变速装置，其特征在于，所述输出装置为输出轮或行星架输出机构。
10.一种自行车，其特征在于，包括：
车架；
如权利要求1-9任一所述的变速装置；
脚踏机构，其与所述变速装置的换档轴连接；
车轮，其转动地连接于所述车架的前、后端，所述前端或后端的车轮与所述变速装置的输出装置连接。
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