CN106005230A - 一种自行车无级变速器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种自行车无级变速器，包括主动带轮、定从动带轮、动从动带轮、传动带、主动轴、固定销轴、张紧轮装置、调节装置、控制装置和钢丝绳；主动带轮与主动轴固定连接；定从动带轮及动从动带轮与固定销轴滑动套接，定从动带轮与动从动带轮均呈锥形；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；调节装置安装于固定销轴上，与动从动带轮的外侧面连接；控制装置通过钢丝绳与调节装置连接。本发明实现无级变速。

Description

一种自行车无级变速器

技术领域

本发明涉及传动装置领域，具体涉及一种自行车无级变速器。

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。而且变速器是通过钢丝来实现调节，多档位的钢丝松紧定位调节是较难的，长时间使用后由于钢丝逐渐变松延长，就容易出现某些档位调节失灵的情况。

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自行车无级变速器，实现无级变速。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种自行车无级变速器，包括主动带轮、定从动带轮、动从动带轮、传动带、主动轴、固定销轴、张紧轮装置、调节装置、控制装置和钢丝绳；主动带轮与主动轴固定连接；定从动带轮及动从动带轮与固定销轴滑动套接，定从动带轮与动从动带轮均呈锥形，且锥面相对镜向设置；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；调节装置安装于固定销轴上，与动从动带轮的外侧面连接；控制装置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，固定销轴上设有外螺纹，摇杆的连接孔套设于固定销轴上，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；端盖安装于固定销轴的端部，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，所述控制装置包括外壳、拨片、复位按钮、复位弹簧、转盘和锁紧爪；拨片与转盘的盘面固定连接，转盘的底部设有一个圆柱形的滚筒，钢丝绳的端部固定绕设于滚筒的表面，转盘设于外壳内部且绕中心与外壳旋转连接，拨片外露于外壳之外；锁紧爪安装于外壳内部且其头部与转盘的边缘摩擦接触，锁紧爪的中部设有中心孔与外壳旋转连接，且旋转中心与转盘外边缘的距离小于锁紧爪头部到中心孔之间的距离，使锁紧爪的头部可单向摆动而反向自锁；锁紧爪通过复位弹簧与转盘的边缘弹性贴合；复位按钮与锁紧爪的尾部连接且外露于外壳之外。

进一步的，所述转盘的外边缘上设有橡胶圈，所述锁紧爪的头部设有摩擦块。

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。

本发明所提供的一种自行车无级变速器，具有以下优点：

实现无级变速功能，变速平滑过渡，响应时间快；

减少部件数量，简化整体结构，节省整体体积与重量；

由于不存在档位概念，钢丝无需精确调节松紧定位，只需要保障钢丝定期拉紧即可；

操作方便，可靠性高，产生良好的自行车骑行体验，且造价低廉，应用面广。

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为本发明自行车无级变速器的整体结构示意图。

图2为调节装置的结构示意图。

图3为控制装置的结构示意图。

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 10、外壳

11、复位按钮 12、复位弹簧

13、锁紧爪 14、转盘

15、拨片

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，本发明公开了一种自行车无级变速器，包括主动带轮1、定从动带轮2、动从动带轮3、传动带4、主动轴、固定销轴、张紧轮装置5、调节装置6、控制装置和钢丝绳；主动带轮1与主动轴固定连接；定从动带轮2及动从动带轮3与固定销轴滑动套接，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；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安装于固定销轴上，与动从动带轮3的外侧面连接；控制装置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。

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。定从动带轮2与动从动带轮3实际传动过程中是等速转动的，而定从动带轮2在传动时会与需要传递扭矩的转动轮传动连接，由于转动轮属于外部装置，在此省去了该结构。

请参阅图2，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，固定销轴上设有外螺纹，摇杆7的连接孔套设于固定销轴上，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安装于固定销轴的端部，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。

请参阅图3，作为优选，所述控制装置包括外壳10、拨片15、复位按钮11、复位弹簧12、转盘14和锁紧爪13；拨片15与转盘14的盘面固定连接，转盘14的底部设有一个圆柱形的滚筒，钢丝绳的端部固定绕设于滚筒的表面，转盘14设于外壳10内部且绕中心与外壳10旋转连接，拨片15外露于外壳10之外；锁紧爪13安装于外壳10内部且其头部与转盘14的边缘摩擦接触，锁紧爪13的中部设有中心孔与外壳10旋转连接，且旋转中心与转盘14外边缘的距离小于锁紧爪13头部到中心孔之间的距离，使锁紧爪13的头部可单向摆动而反向自锁；锁紧爪13通过复位弹簧12与转盘14的边缘弹性贴合；复位按钮11与锁紧爪13的尾部连接且外露于外壳10之外。

为了提高控制的便捷性，控制装置的操作方式与目前主流的自行车变速器的指拨变速基本相同。只要拨动拨片15就能够带动转盘14转动，那么转盘14就会好像卷扬机一样卷绕收紧钢丝绳，从而带动调节装置6动作。锁紧爪13利用摩擦力对转盘14产生自锁作用，以图3为例，当骑行者逆时针拨动转盘14，由于锁紧爪13还能够顺时针转动一定角度，因此转盘14逆时针转动时锁紧爪13会自动松开。但当松开拨片15时，转盘14在调节装置6复位力的作用下就产生了顺时针转动的趋势，此时在摩擦力的作用下，锁紧爪13产生逆时针转动的趋势，从而又进一步按压在转盘14的边缘上，反过来增大了摩擦力，因此转盘14只能在拨片15的带动下逆时针单向自锁转动，而不能顺时针复位转动。如果需要转盘14顺时针复位转动，只需要按动复位按钮11，带动锁紧爪13顺时针转动松开转盘14，那么转盘14就会在调节装置6复位力的作用下顺时针复位转动。

为了进一步提高转盘14与锁紧爪13头部之间的摩擦力，提高自锁效果，作为优选，所述转盘14的外边缘上设有橡胶圈，所述锁紧爪13的头部设有摩擦块。

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。

本发明所提供的一种自行车无级变速器，实现无级变速功能，变速平滑过渡，响应时间快。相对于传统的链传动变速器，本发明大大减少了部件数量，无需多个链轮，简化整体结构，节省整体体积与重量。由于不存在档位概念，钢丝无需精确调节松紧定位，只需要保障钢丝定期拉紧即可，自行车组装后的调整变得更简单。操作方便，可靠性高，产生良好的自行车骑行体验，且造价低廉，应用面广。

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 (7)

1.一种自行车无级变速器，其特征在于：包括主动带轮、定从动带轮、动从动带轮、传动带、主动轴、固定销轴、张紧轮装置、调节装置、控制装置和钢丝绳；主动带轮与主动轴固定连接；定从动带轮及动从动带轮与固定销轴滑动套接，定从动带轮与动从动带轮均呈锥形，且锥面相对镜向设置；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；调节装置安装于固定销轴上，与动从动带轮的外侧面连接；控制装置通过钢丝绳与调节装置连接。

2.根据权利要求1所述的自行车无级变速器，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，固定销轴上设有外螺纹，摇杆的连接孔套设于固定销轴上，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；端盖安装于固定销轴的端部，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所述的自行车无级变速器，其特征在于：所述控制装置包括外壳、拨片、复位按钮、复位弹簧、转盘和锁紧爪；拨片与转盘的盘面固定连接，转盘的底部设有一个圆柱形的滚筒，钢丝绳的端部固定绕设于滚筒的表面，转盘设于外壳内部且绕中心与外壳旋转连接，拨片外露于外壳之外；锁紧爪安装于外壳内部且其头部与转盘的边缘摩擦接触，锁紧爪的中部设有中心孔与外壳旋转连接，且旋转中心与转盘外边缘的距离小于锁紧爪头部到中心孔之间的距离，使锁紧爪的头部可单向摆动而反向自锁；锁紧爪通过复位弹簧与转盘的边缘弹性贴合；复位按钮与锁紧爪的尾部连接且外露于外壳之外。

4.根据权利要求3所述的自行车无级变速器，其特征在于：所述转盘的外边缘上设有橡胶圈，所述锁紧爪的头部设有摩擦块。

5.根据权利要求1所述的自行车无级变速器，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°。

6.根据权利要求1所述的自行车无级变速器，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。

7.根据权利要求1所述的自行车无级变速器，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。