CN105882875B - 一种自行车的无级变速方法和无级变速结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种自行车的无级变速方法以及为了实现该方法而作为前提的一种无级变速结构，尤其是能解决当今无级变速自行车和有级换档变速自行车因其变速结构自身质量大而影响骑行速度的无级变速方法和无级变速结构。并且该无级变速方法和无级变速结构能与普通自行车结构结合起来，制成一种既能在平坦道路上高速行驶，又能在坎坷路段上负重缓行的自行车，实现变速自行车与普通自行车的功能合一。又因为该变速结构自身质量远远小于现今无级变速结构和有级换档变速结构的自身质量，比普通自行车驱动结构的自身质量还要小，所以还能制成一种速度远超当今现行变速自行车的新型无级变速自行车。
Description
技术领域
本发明涉及一种自行车的无级变速方法以及一种与该变速方法相关的无级变速结构，尤其是能解决当今无级变速自行车和有级换档变速自行车因其变速结构自身质量大而影响骑行速度的无级变速方法和无级变速结构，并且该无级变速方法和无级变速结构能与普通自行车结构结合起来，制成一种既能在平坦道路上高速行驶，又能在坎坷路段上负重缓行的自行车，实现变速自行车与普通自行车的功能合一，又因为该变速结构自身质量远远小于现今无级变速结构和有级换档变速结构的自身质量，比普通自行车驱动结构的自身质量还要小，所以还能制成一种速度远超当今现行变速自行车的新型无级变速自行车。
背景技术
当前，现行的变速自行车的变速结构，因自身质量大，严重影响了骑行的速度。尤其是在高速骑行过程中，自身重量的影响会成几何的倍数增长，存在着制约高速骑行的瓶颈。同时现行的变速自行车造价昂贵，而且功能单一，不能与普通自行车的负载功能结合，使变速自行车的受众人群范围变小，不能作为一种普通自行车使用，而只能作为一种高档消费品使用。
发明内容
为了克服当前变速自行车的不足，本发明提供一种自行车的无级变速方法和一种无级变速结构。本方法和结构，解决了变速自行车高速骑行的瓶颈问题和功能单一性问题，提高了骑行的速度，增加了变速自行车功能的实用性，骑行人能随时将高速骑行功能与负载功能互换。
本发明解决其问题所采用的技术方案是：在通用自行车结构的基础上，换装上一种无级变速结构，该结构包括双架链轮装置、变速轮齿装置、齿锭控制装置和变速控制装置。双架链轮装置安装在自行车上。变速轮齿装置套装在双架链轮装置上。齿锭控制装置固定在变速轮齿装置上。变速控制装置设置在自行车的适当位置上，实施变速时与齿锭控制装置接触，并控制齿锭控制装置的操作继而联动变速轮齿装置变速。
双架链轮装置包括外链轮柱1、外链轮梆2、内链轮柱3、内链轮梆4，中轴5、，曲柄6、脚蹬7。内、外链轮柱平行并列成一对，在双架链轮上必须设三对以上，可以根据需要多设，不受限制，最佳数是5对。每个链轮柱都通过链轮轴基8固定在中轴5上。每个链轮柱两边都有制动齿9，链轮柱中间有轮柱滑道10。链轮梆安装或固接在链轮柱的顶端。
变速轮齿装置包括链轮齿锭12、轮柱套孔13、轮齿14、固定杆15、固定轴20、可控转杆18、转柄17和椭圆轴突16。固定杆15一端与链轮齿锭12固接，另一端与固定轴20固接，杆部中间留孔使可控转杆18穿过。椭圆轴突16固定在可控转杆18上。可控转杆18外端有转柄17。轮齿14固定在链轮齿锭的上端，是一种微动连接，可前后作适当的晃动，以便在调速过程中，能与自行车链条吻合。链轮齿锭12左右两端留有轮柱套孔13，使变速轮齿装置能套在内外链轮柱上，并能滑动。椭圆轴突为椭圆形，分长突部分和短突部分。
齿锭控制装置包括固定轴19和控制器20。固定轴19与固定杆15的末端固接。控制器20包括控制器曲臂21、曲臂转轴23、控制器卡榫22和弹簧24。控制器20通过曲臂转轴23连接在固定轴19上。曲臂转轴23可绕固定轴19转动。控制器曲臂21固定于曲臂转轴23上，一端圆滑并与椭圆轴突16接触，另一端有控制器卡榫22。弹簧24连接在控制器曲臂21上。控制器曲臂21为两个，左右对称交叉连接在曲臂转轴23上。
变速控制装置包括挡臂29、控杆28、控杆拉线27、控杆通道26、控杆弹簧25。挡臂29固定在控杆28上，控杆28一端连接着控杆弹簧25，控杆弹簧25在控杆通道26内，拉线27一端从控杆弹簧25内部间隙通过连接在控杆28上，另一端引出，连接在自行车的其他部件上，控杆通道26设置在自行车的适当位置上。通过操作拉线27控制控杆28的运动继而改变挡臂29的位置，实现挡臂与齿锭控制装置中转柄17的接触，控制转柄17的运动而实现变速。转柄17是一长方体，分长面和短面。
本发明的有益效果是：采用此方法和结构，可实现任意变速，变速空间在双架链轮的半径范围内可设任意大，还可根据个人需要，改装任意大的双架链轮，实现最佳高速。而且操作简单，方便灵活。其明显优势在于变速过程中高低速转换的不间断连接，既克服了有级换档变速自行车在换档时动能浪费的不足，又克服现今无级变速自行车的变速幅度小的缺陷，同时还大大减小了变速车驱动结构的自身质量，提高了骑行人能量利用效率，增大了个人的极限速度。
附图说明
下面结合附图和实例对本发明进一步说明。
图1是单面链轮架的示意图。
图2是双架链轮的结构示意图。
图3是单片链轮柱的结构示意图。
图4是变速轮齿装置与齿锭控制装置相结合的结构示意。
图5是齿锭控制装置在变速状态下的结构示意图。
图6是齿锭控制装置在定速状态下的结构示意图。
图7是变速轮齿装置与齿锭控制装置和链轮柱相互结合的结构示意图。
图8是链轮在增速时的结构示意图。
图9是链轮在减速时的结构示意图。
图10是进入调速准备时的转柄状态示意。
图11是开始调速时的转柄状态示意图。
图中：1.外链轮柱，2.外链轮梆，3.内链轮柱，4.内链轮梆，5.中轴，6.曲柄，7.脚蹬，8.链轮轴基，9.制动齿，10.轮柱滑道，11.轮柱盖帽，12.链轮齿锭，13.轮柱套孔，14.轮齿，15.固定杆，16.椭圆轴突，17.转柄，18.可控转杆，19.固定轴，20.控制器，21.控制器曲柄，22.控制器卡榫，23.曲臂转轴，24.弹簧，25.控杆弹簧，26.控杆通道，27.拉线，28.控杆，29.挡臂。
具体实施方式：
当开始实施变速时，先操纵拉线27带动控杆28将档臂29移至调速位置固定不动，此时挡臂与转柄接触，利用链轮的转动使转柄受到档臂的阻力，转柄受阻力扭动至长面与档臂接触后就不再扭动，此时椭圆轴突16同步转至长突部分与控制器曲柄21接触，联动控制器卡榫22与制动齿脱离，为变速状态。这时，齿锭控制装置处于解除制动状态，能随着变速轮齿装置联动。在转柄扭转到位之后，继续受挡臂阻力作用而变为滑动，带动变速轮齿装置一起滑至挡臂末端，之后转柄滑过挡臂端部落空，失去阻力控制，在控杆弹簧的作用下自然回复到新的定速状态，控制器卡榫又进入到制动齿内实施制动。通过操纵拉线设定挡臂的长度、方向和位置，便可实现增减或减速。如果设置两个不同方向的挡臂，便可实施链轮在正转和倒转时的任意增减速。
在图1、图2、和图3中，链轮梆与链轮柱可以是固定连接，也可以是可折卸连接。固定连接前要将链轮齿锭12事先套在内外链轮柱上。这种情况下链轮齿锭不能更换。可折卸连接时可以更换链轮齿锭。当链轮柱与链轮梆连接好后可在链轮柱上套上轮柱盖帽11，起到一些加固作用。
在图4中，控制器两个为一对，示意图中只列出了一对中的一个。
在图5中、图6中，控制器卡榫最少为一层，可根据需要多设，以每对控制器的卡榫综合受力超过人的极限蹬力为好。
在图7中，链轮轴基8可与中轴5固定为一体，也可以制成可连接方式，其作用是起到加固和稳定链轮柱的作用。链轮柱的厚度在等于现今普通自行车的链轮厚度一半时，每对链轮柱的可受力强度便可比普通链轮的可受力强度要大。
在图8中，挡臂处在图中所示位置时，链轮做箭头所示顺时针正转转动时，可进行增速操作。
在图9中，挡臂处在图中所示位置时，链轮做箭头所示逆时针反转转动时，可进行减速操作。
在图10中，在实施变速前，转柄17在与档臂29接触前是转柄短面与挡臂相邻。做变速准备时，转柄短面与挡臂接触后，扭转至长面与挡臂接触为止，便开始实施变速。在图11中，在变速时，转柄17长面与档臂29接触，并沿着挡臂滑行到挡臂端部，滑过挡臂端部，转柄落空不受力，又回复到图10中所处位置，随即结束变速。
Claims (4)
1.一种用于自行车的无级变速结构，其特征在于，该无级变速结构包括双架链轮装置、变速轮齿装置、齿锭控制装置和变速控制装置；双架链轮装置安装在自行车上，变速轮齿装置套装在双架链轮装置上，齿锭控制装置固定在变速轮齿装置上，变速控制装置设置在自行车的适当位置上；所述变速轮齿装置包括链轮齿锭(12)、轮柱套孔(13)、轮齿(14)、固定杆(15)、固定轴(20)、可控转杆(18)、转柄(17)和椭圆轴突(16)，固定杆(15)一端与链轮齿锭(12)固接，另一端与固定轴(20)固接，杆部中间留孔使可控转杆(18)穿过，椭圆轴突(16)固定在可控转杆(18)上，可控转杆(18)外端有转柄(17)，轮齿(14)固定在链轮齿锭的上端，是一种微动连接，可前后作适当的晃动，以便在调速过程中，能与自行车链条吻合，链轮齿锭(12)左右两端留有轮柱套孔(13)，使变速轮齿装置能套在内外链轮柱上，并能滑动，椭圆轴突为椭圆形，分长突部分和短突部分。
2.根据权利要求1所述的无级变速结构，其特征在于，双架链轮装置包括外链轮柱(1)、外链轮梆(2)、内链轮柱(3)、内链轮梆(4)、中轴(5)、曲柄(6)、脚蹬(7)，内、外链轮柱平行并列成一对，在双架链轮上必须设三对以上，可以根据需要多设，每个链轮柱都通过链轮轴基(8)固定在中轴(5)上，每个链轮柱两边都有制动齿(9)，链轮柱中间有轮柱滑道(10)，链轮梆安装或固接在链轮柱的顶端。
3.根据权利要求1所述的无级变速结构，其特征在于，齿锭控制装置包括固定轴(19)和控制器(20)，固定轴(19)与固定杆(15)的末端固接，控制器(20)包括控制器曲臂(21)、曲臂转轴(23)、控制器卡榫(22)和弹簧(24)，控制器(20)通过曲臂转轴(23)连接在固定轴(19)上，曲臂转轴(23)可绕固定轴(19)转动，控制器曲臂(21)固定于曲臂转轴(23)上，一端圆滑并与椭圆轴突(16)接触，另一端有控制器卡榫(22)，弹簧(24)连接在控制器曲臂(21)上，控制器曲臂(21)为两个，左右对称交叉连接在曲臂转轴(23)上。
4.根据权利要求1所述的无级变速结构，其特征在于，变速控制装置包括挡臂(29)、控杆(28)、控杆拉线(27)、控杆通道(26)、控杆弹簧(25)，挡臂(29)固定在控杆(28)上，控杆(28)一端连接着控杆弹簧(25)控杆弹簧(25)在控杆通道(26)内，拉线(27)一端从控杆弹簧(25)内部间隙通过连接在控杆(28)上，另一端引出，连接在自行车的其他部件上，控杆通道(26)设置在自行车的适当位置上，通过操作拉线(27)控制控杆(28)的运动继而改变挡臂(29)的位置，实现挡臂与齿锭控制装置中转柄(17)的接触，控制转柄(17)的运动而实现变速，转柄(17)是一长方体，分长面和短面。
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