CN105905229A - 一种无级变速自行车 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无级变速自行车，包括车架、前把、前轮、后轮、制动装置，还包括主动带轮、定从动带轮、动从动带轮、传动带、张紧轮装置、调节装置、控制装置和钢丝绳；主动带轮通过脚踏轴与自行车车架上的脚踏刚性连接；定从动带轮与自行车后轮的后轮轴固定连接，动从动带轮与后轮轴滑动连接，定从动带轮与动从动带轮均呈锥形，且锥面相对镜向设置，均位于后轮的侧方；传动带绕设于主动带轮与定从动带轮及动从动带轮上；张紧轮装置设于主动带轮与定从动带轮之间，与传动带弹性绕接；调节装置安装于后轮轴上；控制装置安装于自行车的前把上且通过钢丝绳与调节装置连接。本发明具备无级变速功能。

Description

一种无级变速自行车

技术领域

本发明涉及传动装置领域，具体涉及一种无级变速自行车。

背景技术

自行车的传动装置一般采用链传动，具有可靠性高、传动结构简单的优点。近年来流行的自行车多半具有指拨变速功能，便于适应不同年龄的骑行者和不同路况的动力传动需要，较为高档的自行车的变速档位数较多。

然而对于链传动而言，档位的变化需要多个链轮配合，一般的指拨变速有5-7档变速，则相应需要5-7个链轮配合工作，大大提高了变速传动系统的复杂性。而且档位的调节是一级一级过渡的，产生过渡不平滑的问题。而且档位的调节在操作过后几秒才完成，反应时间慢。装备这种变速传动装置的自行车不仅调速不畅顺，调速过渡不平滑，而且骑行过程中噪音大，大大降低了骑行体验。多个链轮所组成的传动装置也大大增加了整车的重量。

不难看出，现有技术还存在一定的缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种无级变速自行车，具备无级变速功能。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种无级变速自行车，包括车架、前把、前轮、后轮、制动装置，还包括主动带轮、定从动带轮、动从动带轮、传动带、张紧轮装置、调节装置、控制装置和钢丝绳；主动带轮通过脚踏轴与自行车车架上的脚踏刚性连接；定从动带轮及动从动带轮与后轮轴滑动套接，且定从动带轮与后轮向前单向传动连接，定从动带轮与动从动带轮均呈锥形，且锥面相对镜向设置，均位于后轮的侧方；传动带为V形传动带，传动带两侧的斜度与定从动带轮及动从动带轮的锥面斜度相等，传动带绕设于主动带轮与定从动带轮及动从动带轮上，其两侧面分别与定从动带轮及动从动带轮的锥面贴合；张紧轮装置设于主动带轮与定从动带轮之间，与传动带弹性绕接；调节装置安装于后轮轴上，位于动从动带轮的侧方，与动从动带轮的外侧面连接；钢丝绳卷绕在控制装置内部，控制装置安装于自行车的前把上且通过钢丝绳与调节装置连接。

进一步的，所述调节装置包括摇杆、推力轴承、绳夹和端盖；摇杆的活动端设有螺纹孔，摇杆的固定端呈圆形且设有连接孔，连接孔内设有内螺纹，后轮轴上设有外螺纹，摇杆的连接孔套设于从动轴上，内螺纹与外螺纹相互配合；摇杆的内侧面正对于动从动带轮的外侧面，动从动带轮的外侧面上设有凸台，摇杆的内侧面与动从动带轮外侧面的凸台之间抵设有推力轴承；端盖安装于后轮轴的端部，封装于摇杆的外侧面；绳夹安装于摇杆的活动端，通过螺丝与螺纹孔上紧固定，绳夹与摇杆的活动端之间夹紧钢丝绳的端部。

进一步的，所述定从动带轮和动从动带轮的锥面的斜度为10°～15°。

进一步的，所述定从动带轮和动从动带轮的锥面的粗糙度为1.6或3.2。

进一步的，所述张紧轮装置包括第一张紧轮、第二张紧轮和弹性支架；第一张紧轮可旋转地固定于定从动带轮下方，弹性支架的固定端与第一张紧轮同轴设置，弹性支架绕第一张紧轮可弹性摆动设置，弹性支架的活动端可旋转设有第二张紧轮；传动带绕设于第二张紧轮的外边缘和第一张紧轮的内边缘。

进一步的，上述无级变速自行车还包括防护罩；防护罩安装于车架上，密封罩设于定从动带轮、动从动带轮、主动带轮、调节装置和张紧轮装置之外。

本发明所提供的一种无级变速自行车，具有以下优点：

整套传动系统采用无级变速的设计，变速平滑过渡，响应时间快；

减少变速传动所需的链轮数量，简化结构，有利于整体的轻量化；

具备防护罩对传动系统进行密封，确保工作可靠性；

变速及行车更畅顺，减少噪音，提高骑行体验。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明无级变速自行车的整体结构示意图。

图2为自行车内部的变速传动装置的结构示意图。

图3为调节装置的结构示意图。

附图标记说明：

1、主动带轮 2、定从动带轮

3、动从动带轮 4、传动带

5、张紧轮装置 6、调节装置

7、摇杆 8、推力轴承

9、端盖

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例和附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。需要说明的是，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

请参阅图1和图2，本发明公开了一种无级变速自行车，包括车架、前把、前轮、后轮、制动装置，还包括主动带轮1、定从动带轮2、动从动带轮3、传动带4、张紧轮装置5、调节装置6、控制装置和钢丝绳；主动带轮1通过脚踏轴与自行车车架上的脚踏刚性连接；定从动带轮2及动从动带轮3与后轮轴滑动套接，且定从动带轮2与后轮向前单向传动连接，定从动带轮2与动从动带轮3均呈锥形，且锥面相对镜向设置，均位于后轮的侧方；传动带4为V形传动带4，传动带4两侧的斜度与定从动带轮2及动从动带轮3的锥面斜度相等，传动带4绕设于主动带轮1与定从动带轮2及动从动带轮3上，其两侧面分别与定从动带轮2及动从动带轮3的锥面贴合；张紧轮装置5设于主动带轮1与定从动带轮2之间，与传动带4弹性绕接；调节装置6安装于后轮轴上，位于动从动带轮3的侧方，与动从动带轮3的外侧面连接；钢丝绳卷绕在控制装置内部，控制装置安装于自行车的前把上且通过钢丝绳与调节装置6连接。

无级变速器利用的是摩擦传动的原理，而不是多个链轮按档位划分传动等级的原理。如果要实现无级变速，理论上需要无数多个用于传动的链轮或带轮。本发明是将带轮设计为锥形，当传动带4绕接在锥面的不同半径上就产生不同的传动比，从而实现无级变速传动。现在广泛应用于自行车的链传动设计可靠性高，但适用于重载的链传动也难以避免地产生大量噪音，加上链传动的多边形特性，骑行过程中的平稳性会下降，影响骑行体验。而本发明采用了无级变速带传动的设计，带传动的吸振性能尤为突出，能使骑行的感觉更加平稳顺畅，而且也能大幅降低噪音。图1中，整套变速传动装置用虚线表示，内置于车架之中。定从动带轮2与后轮单向传动连接，这点是与现有技术的自行车是一样的。

控制装置用于控制调节装置6，当调节装置6产生相应动作后，动从动带轮3就会轴向移动，从而改变定从动带轮2与动从动带轮3之间的间距。由于传动带4用的是V型传动带4，其截面实际是呈等腰梯形的，当动从动带轮3向定从动带轮2靠近，两者之间的间距越收越窄，就会迫使传动带4向定从动带轮2与动从动带轮3之间间距较宽的外径移动，那么就完成了传动带4传动半径增大的变速传动过程，传动比无级减小。反之，则传动带4的传动半径减小，传动比增大。而作为优选，所述定从动带轮2和动从动带轮3的锥面的斜度为10°～15°。锥面斜度的角度大，有利于传递摩擦力，且对动从动带轮3的轴向撑开作用力较大，但相对地，变速所需的行程也相应提高，为了提高变速操作的便捷性，优选采用10°～15°的锥面斜度。作为进一步的优选，所述定从动带轮2和动从动带轮3的锥面的粗糙度为1.6或3.2，有利于提高摩擦系数。

请参阅图3，作为优选，所述调节装置6包括摇杆7、推力轴承8、绳夹和端盖9；摇杆7的活动端设有螺纹孔，摇杆7的固定端呈圆形且设有连接孔，连接孔内设有内螺纹，后轮轴上设有外螺纹，摇杆7的连接孔套设于从动轴上，内螺纹与外螺纹相互配合；摇杆7的内侧面正对于动从动带轮3的外侧面，动从动带轮3的外侧面上设有凸台，摇杆7的内侧面与动从动带轮3外侧面的凸台之间抵设有推力轴承8；端盖9安装于后轮轴的端部，封装于摇杆7的外侧面；绳夹安装于摇杆7的活动端，通过螺丝与螺纹孔上紧固定，绳夹与摇杆7的活动端之间夹紧钢丝绳的端部。

调节装置6的工作原理是利用钢丝绳拉动摇杆7摆动，使摇杆7绕固定端旋转，那么连接孔内的螺纹就发挥作用，使摇杆7产生轴向移动，通过推力轴承8推动动从动带轮3移动。推力轴承8同时保障了动从动带轮3旋转时不会因为摩擦力而受阻。如果需要调节钢丝绳的松紧只需要松开绳夹，扯紧钢丝绳再上紧绳夹固定即可。

作为优选，所述张紧轮装置5包括第一张紧轮、第二张紧轮和弹性支架；第一张紧轮可旋转地固定于定从动带轮2下方，弹性支架的固定端与第一张紧轮同轴设置，弹性支架绕第一张紧轮可弹性摆动设置，弹性支架的活动端可旋转设有第二张紧轮；传动带4绕设于第二张紧轮的外边缘和第一张紧轮的内边缘。

由于变速过程中传动半径有变化，所需要的传动带4长度实际会有所不同，为了补偿长度的变化，需要设置张紧轮装置5。第一张紧轮是固定不动的，第二张紧轮在弹性支架的作用下可以弹性摆动，从而满足不同程度的张紧需要。张紧轮装置5对无级变速器的整体运行稳定性又重要作用。

相较于普通的链传动式的自行车，带传动的设计显然脆弱得多。链传动适用于重载环境，本身对运行环境的需求不高。但自行车由于应用在行车，灰尘、泥沙、雨水的侵袭无疑对带传动构成一定的影响，因此，为了确保其工作可靠性，优选设置防护罩对整个传动系统进行密封防护，确保工作环境的稳定性。防护罩安装于车架上，密封罩设于定从动带轮2、动从动带轮3、主动带轮1、调节装置6和张紧轮装置5之外。同时，防护罩将整个传动系统进行遮蔽，使产品更加美观。为了提高自行车整车的美观程度，可以像图1所示地，将车架设计为与防护罩配合的外形，传动装置则内置于其中，再罩设防护罩。那么防护罩的外观则不会显得过于突兀。

本发明所提供的一种无级变速自行车，整套传动动系统采用无级变速的设计，变速平滑过渡，响应时间快。减少变速传动所需的链轮数量，简化结构，有利于整体的轻量化。且具备防护罩对传动系统进行密封，有利于维持工作环境的稳定，确保工作可靠性。变速及行车更畅顺，减少噪音，使使用者具有良好的骑行体验。

以上所述实施例仅表达了本发明的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，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。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种无级变速自行车，包括车架、前把、前轮、后轮、制动装置，其特征在于：还包括主动带轮、定从动带轮、动从动带轮、传动带、张紧轮装置、调节装置、控制装置和钢丝绳；主动带轮通过脚踏轴与自行车车架上的脚踏刚性连接；定从动带轮及动从动带轮与后轮轴滑动套接，且定从动带轮与后轮向前单向传动连接，定从动带轮与动从动带轮均呈锥形，且锥面相对镜向设置，均位于后轮的侧方；传动带为V形传动带，传动带两侧的斜度与定从动带轮及动从动带轮的锥面斜度相等，传动带绕设于主动带轮与定从动带轮及动从动带轮上，其两侧面分别与定从动带轮及动从动带轮的锥面贴合；张紧轮装置设于主动带轮与定从动带轮之间，与传动带弹性绕接；调节装置安装于后轮轴上，位于动从动带轮的侧方，与动从动带轮的外侧面连接；钢丝绳卷绕在控制装置内部，控制装置安装于自行车的前把上且通过钢丝绳与调节装置连接。

2.根据权利要求1所述的无级变速自行车，其特征在于：所述调节装置包括摇杆、推力轴承、绳夹和端盖；摇杆的活动端设有螺纹孔，摇杆的固定端呈圆形且设有连接孔，连接孔内设有内螺纹，后轮轴上设有外螺纹，摇杆的连接孔套设于从动轴上，内螺纹与外螺纹相互配合；摇杆的内侧面正对于动从动带轮的外侧面，动从动带轮的外侧面上设有凸台，摇杆的内侧面与动从动带轮外侧面的凸台之间抵设有推力轴承；端盖安装于后轮轴的端部，封装于摇杆的外侧面；绳夹安装于摇杆的活动端，通过螺丝与螺纹孔上紧固定，绳夹与摇杆的活动端之间夹紧钢丝绳的端部。

3.根据权利要求1所述的无级变速自行车，其特征在于：所述定从动带轮和动从动带轮的锥面的斜度为10°～15°。

4.根据权利要求1所述的无级变速自行车，其特征在于：所述定从动带轮和动从动带轮的锥面的粗糙度为1.6或3.2。

5.根据权利要求1所述的无级变速自行车，其特征在于：所述张紧轮装置包括第一张紧轮、第二张紧轮和弹性支架；第一张紧轮可旋转地固定于定从动带轮下方，弹性支架的固定端与第一张紧轮同轴设置，弹性支架绕第一张紧轮可弹性摆动设置，弹性支架的活动端可旋转设有第二张紧轮；传动带绕设于第二张紧轮的外边缘和第一张紧轮的内边缘。

6.根据权利要求1所述的无级变速自行车，其特征在于：还包括防护罩；防护罩安装于车架上，密封罩设于定从动带轮、动从动带轮、主动带轮、调节装置和张紧轮装置之外。