CN1071130A - 桥式自动无级调速系统 - Google Patents

Abstract

本发明主要由主动盘、回转托盘、滚动桥块、工字 滚柱、连接轴套、行星链轮单向离合器、力变调整结 构、二层扭转弹簧、拨链器组合而成。用连接轴套、工 字轴套把主动盘、回转托盘连接组成可回转桥架与滚 动桥块与行星链轮单向离合器组成完整桥式结构。 滚动桥块在工字滚柱托转下，支撑带动行星链轮单向 离合器驱动链条，并在骑行阻力与二层扭转弹簧的扭 矩共同作用下，沿两盘内凹渐开线轨道槽向内收缩或 向外放大，随骑行阻力大小力差和所选的本人最佳变 速力度自动改变径比，实现自动无级变速。

Description

本发明公开了一种同步齿轮、链轮变速系统。

本发明以前的技术背景是：本人1988年9月28日申请的《自动无级变速链轮系统》专利号：88.2.14425.1，公告号：CN2047738V，证书号：38216。结构中采用齿轮和齿条防回转，结构复杂，工艺加工难，精度高，生产成本高，不利于大批量生产。自动变速时噪音大，随动盘，主动盘系单盘冲压，使用时显得刚性不足，因而缩小了使用范围。国外方面：VS-3995508，WO-80/02129等专利系外置式拉簧，增大了回转空间，既不美观又不便安装保护罩。主动盘上行星链轮呈直线滑移，形不成径向支撑，骑行上坡时和负荷大时，因刚性不足，常常卡盘，失去变速功能，同时又易脱链，挂不上齿，影响使用，难以达到实施阶段。

本发明的目的是：克服上述变速系统弱点，获得一种桥式自动无级调速系统。这种调速系统，装在自行车上后，任何体力型人均可在一定范围内自由选择到相适应的变速力度，选择调整方法简单，根据数字与刻度，每调整一次，只需壹分钟即可完成。调整后无需任何控制和操纵，本装置可根据后车轮的负荷大小，快速自动对应调整变速比，使骑行者感到轻松、省力、舒适安全。免去了频繁操纵带来的烦恼和诸多不便。这种变速装置车速比普通车可提高四分之一，最省力挡比目前各种变速车最省力挡更为省力。只把中轴加长20～30毫米，就可适用于各种类型自行车。

在《自动无级变速链轮系统》专利的基础上，用压紧螺圈、离合连接座、离合防滑齿圈组合结构，代替原调节指示盘，不用任何工具可随意选择调节所需相适应的变速力度。用主动盘上滚动桥块扇型扁方孔和工字滚柱，以及超越轴右端扁方头结构，取代齿轮和齿条，用滚动摩擦和增加形成多接触点，减轻分散单位接触面积上的静压力和冲击负荷，不但增加了使用寿命，还简化了结构，降低了工艺难度。用双盘冲压组合成工字直角轨道或园弧轨道的刚性加强结构，来扩大受力负荷，从而扩大了使用范围。连接轴套右端增加工字轴套，内接相联转动，形成桥式支撑从而有效的保证了两盘左右偏摆;用扇型自动补偿结构，自动补偿因径比无级改变引起的链条的弦长周节齿距与行星链轮的啮合差。以上发明在结构使用后，降低和几乎消除了噪声，脚感舒适。不但保证了《自动无级变速链轮系统》原有功能，还简化了结构，降低了工艺制造难度，更为轻巧灵活，维修方便，使用寿命长，达到实用化和工业化生产阶段。

发明是这样实现的：它是由主动盘、回转托盘、滚动桥块、工字滚柱、行星齿轮单向离合器，扭簧、连接轴套、工字轴套、离合连接座、离合防滑齿圈、压紧螺圈、踏拐拨链器组合而成。主动盘、回转托盘两侧端面上有4-8条向内凹呈工字型直角状或园弧轨道，槽中装有滚动桥块，滚动桥块轮缘上内外侧加工有2～8个马鞍园槽，装有相同数量工字滚柱，可沿两盘上渐开线轨道径向内外滑移滚动，二层扭转弹簧外层头部挂在连接轴套右端头部缺口中，内层头部插入调节指示盘和踏拐中，调节指示盘与踏拐紧铆在一起。通过压紧螺圈、离合防滑接套、离合连接座与主动盘紧连，松开压紧螺圈向左右旋转搬动脚踏拐，向左扭矩减小，向右扭矩增大，调整到所需扭矩后，应锁紧压紧螺圈。连接轴套左端与回转托盘紧密相连，中部轴肩处套入主动盘内孔中可自由转动。右端头部内孔与工字轴套内接转动，形成桥式支撑、控制偏摆。右端外园上制造有螺纹，通过调整螺圈，调整两盘间距和轴向间隙。行星齿轮单向离合器园柱端插入回转托盘中滚动桥块园孔内，能自由转动。扁方园柱端插入主动盘上的滚动桥块扇型扁方孔中，当主动盘转动时行星链轮依次逐步与链条啮合，随脚踏力扁方偏转一定角度逐渐贴紧扇型孔斜边上，通过链条将力输给后轮。脱离链条即空载位置，在压簧的推动下，自动恢复空悬位置。重新啮合时，依次重复上述动作。从而消除或减轻了啮合噪声。在二层扭转弹簧与后轮上传来的负荷大小力差对应作用下回转托盘既随中轴和驱动盘轴心公转的同时，又随负荷大小力差自转。负荷大於二层扭簧扭矩时：回转托盘带动数组行星齿轮单向离合器同步向内收直至到最小位置，此时变速比最小，速度最慢，即最省力位置;当负荷小於二层扭簧扭矩时：回转托盘带动数组行星齿轮单向离合器同步向外放大直到最大位置，随着位置逐步放大，速度也随之加大，直到限位，即最快速度。当负荷等於二层扭簧扭矩时：回转托盘停止自转，行星齿轮单向离合器停止在某一位置，保持一定速比随主动盘带动链条公转。至此完成和实现上述发明目的。

以下将结合附图对发明作进一步的详细描述：

图一.是本发明在两种极限工作状态下的原理图，粗实线代表最快速度，双点划线表示最慢速度。

图二.是本发明在最大速度和最小速度的正视图。

参照图二：图中上面部份是自行车在最大速度时，滚动桥块，滚轮的工作位置（由粗实线表示）细点划线表示的是最慢速度即最省力位置。图中下面部份是行星齿轮单向离合器的工作位置，粗实线表示的是最大速度，细点划线表示的是最慢速度，即最省力位置。图中所示各部件名称：回转托盘[1]，中轴[3]，左滚动桥块[5]，工字滚柱[6]，二层扭簧[20]、主动盘[12]、齿轮轴[10]、右滚动桥块[14]、行星齿轮[11]、渐开线槽轨道[7]。

图三.是本发明具体结构剖面图：

参照图三，主动盘[12]，回转托盘[1]两端面上制造有向内凹的呈均匀分布的数条渐开线槽轨道[7]，（图中六条）回转托盘[1]渐开线槽轨道[7]中，装左滚动桥块[5]，主动盘[12]渐开线槽轨道[7]中，装有右滚动桥块[14]。左滚动桥块[5]，右滚动桥块[14]轮缘上装有工字滚柱[6]，在两盘渐开线槽轨道[7]中滚动，用以实现无级变速主动托盘[12]，回转托盘[1]通过连接轴套[4]和调整螺圈[16]连接在一起，用调整螺圈[16]调整两盘轴向间距和间隙。回转托盘[1]既能随主动盘[12]公转又能自转。连接轴套[4]右端头部装有工字轴套[19]内接转动。与回转托盘[1]，脚踏拐[22]，中轴[4]，形成桥梁支撑，控制轴向偏摆，保证行星齿轮[11]与链条[25]的轴向顺利啮合。二层扭簧[20]整体放入连接轴套[4]内孔中，外层头部挂在连接轴套[4]右端头部缺口中内层头部插入调节指示盘[23]和踏拐[22]的孔中。调节指示盘[23]和踏拐[22]紧铆在一起。调节指示盘[23]内斜面上和离合防滑连接套[18]外斜面上加工有若干防滑棘齿，通过压紧螺圈[17]把离合防滑接套[18]，离合连接座[15]紧连。离合连接座[15]与主动盘[12]用沉头螺钉[24]紧连。压紧螺圈[17]斜端面上刻有数字和刻度（见图六）。松开压紧螺圈[17]结合刻度指示盘[23]外斜线上的对照线，向左搬动脚踏拐[22]，二层扭转弹簧[20]扭矩减小;向右搬动踏拐[22]扭矩增大，每次选择调整后均应锁紧紧压螺圈[17]，此结构主要用於调整选择相适应变速力度。

参照图四.行星齿轮单向离合器它是由：行星齿轮[11]，超越销[9]超越轴[10]，压簧[8]组成。行星齿轮[11]内孔加工有若干单向棘槽（图中10条），超越轴[10]中间大外园上加工有若干超越销[9]槽，槽中装有相同数量的超越销[9]和压簧[8]（图中四个）。当行星齿轮[11]逆时针转动时，其中某一超越销[9]在压簧[8]的推动下，弹入行星齿轮[11]内孔单向棘槽中。使超越轴[10]、超越销[9]、行星齿轮[11]结为一体，与主动盘[12]及盘上左右滚动桥块驱动链条，再带动后轮转动;当行星齿轮[11]顺时针转动时（即负荷小於二层扭簧扭力矩）所有超越销[9]均被压向轴心，行星齿轮[11]与超越轴[10]自然分离，此时回转托盘[1]在二层扭转弹簧[20]的扭力矩作用下，带动数组行星齿轮单向离合器迅速放大。（请再参照图二理解）。避免了机构的自锁。

参照图五.超越轴[10]右端呈扁方轴，插入主动盘[12]的滚动桥块[14]的扁方孔中扁方孔右下端装有弹簧[13]。当空载时瞬间，弹簧[13]把扁方轴推向上方，进入可转动一定角度的啮合位置。使行星齿轮[11]能与链条[25]顺利径向啮合，自动补偿链条[25]周节啮合差。弹簧[13]也可反装在扁方轴中。

将上述各种实施例综合，可构成本发明的最佳实施组合说明书提供的就是这种组合

最后需要说明的是，回转托盘[1]，主动盘[12]最好采用单盘冲压，热处理后，通过高频点焊、主合而成。主合后空隙处充满高强度高分子复合材料或工程塑料以提高两盘刚性和强度，两盘凹陷处钻孔后也充满复合材料或工程塑料形成塑铆接。

经过多年反复探索、试验，发明人已获得了成功。本发明结构简单只由20多种不相同零件组成，80%的零件可直接用冷冲压，冷蹬技术制造，部份零件也可用高分子复合材料制造，特别适合大批量生产，用料省每台耗料3kg左右，组装后每台约1.8kg。该项技术成熟，生产厂家接产容易，有长久广阔的生产前景。

Claims (9)

1、一个由主动盘[12]，回转托盘[1]，左滚动桥块[5]，右滚动桥块[14]，工字滚柱[6]，由行星齿轮[11]，超越轴[10]，超越销[9]，压簧[8]组成的行星齿轮单向离合器。二层扭转弹簧[20]，连接轴套[4]，工字轴套[19]，离合连接座[15]，调整螺圈[16]，离合防滑齿圈[18]，压紧螺圈[17]，中轴[3]，踏拐[22]，拨链器[26]组合而成的桥式自动无级调速装置。其特征是主动盘[12]与回转托盘[1]用连接轴套[4]、工字轴套[19]组成可回转桥梁结构，左滚动桥块[5]，右滚动桥块[14]在工字滚柱[6]托转下支撑带动行星齿轮单向离合器驱动链条，并在骑行阻力与二层扭转弹簧的共同作用下，沿两盘内凹渐开线轨道槽[7]向内收缩或向外放大，随骑行阻力大小力差，自动改变径比，实现无级自动变速。

2、权利要求1所说的桥式自动无级调速系统，其特征在于主动盘[12]，回转托盘[1]两侧端面上有多条与行星齿轮单向离合器数目相同的，向内凹呈工字型直角或圆弧并均匀分布的渐开线轨道槽[7]。两盘上渐开线轨道槽[7]数目相同，方向相反。左滚动桥块[5]和右滚动桥块[14]轮缘上内、外侧上有数个马鞍状圆槽，槽中装有工字滚柱[6]，在两盘上渐开线轨道[7]中滚动滑移。桥式支撑行星链轮及链条上传来的骑行阻力。

3、权利要求1.2所说的桥式自动无级调速系统，其特征在于回转托盘[1]既随中轴[3]和主动盘[12]公转的同时，又随后轮上传来的骑行阻力力差与二层扭转弹簧的扭矩共同作用下，围绕中轴[3]和主动盘[12]轴心自转，自转的同时也带动数组行星齿轮单向离合器收拢或放大，不断调整径比，实现自动无级调速。

4、权利要求1.2.3所说的桥式自动无级调速系统。其特征在于右滚动桥块[14]中央有一扁方扇型孔，孔的左下方放一弹簧[13]，超越轴[10]右端呈扁方，插入此扁方扇型孔中，可偏转一定角度，自动补偿链条周节啮合差。弹簧[13]也可装在扁方轴中。

5、权利要求1.2.3所说的桥式自动无级调速系统。其特征在於二层扭簧[20]整体放入连接轴套[4]内孔中。外层头部挂在连接轴套[4]缺口中，内层头部插入调节指示盘[23]和踏拐[22]孔中。

6、权利要求1.2.3.4.所说的桥式自动无级调速系统。其特征在於行星单向离合器是由行星齿轮[11]，超越轴[10]，数个超越销[9]，数个弹簧[6]组成。

7、权利要求1.2.3.4.5.所说的桥式自动无级调速系统。其特征在於力度显示调整部份是由：压紧螺圈[11]，离合防滑接套[18]，离合连接座[15]，连接轴承[4]，二层扭转弹簧[20]，调节指示盘[23]，踏拐[22]组成。其中离合防滑接套[18]外斜端面和调节指示盘[23]内斜面上加工有若干防滑棘齿，防滑固定。压紧螺圈[11]斜端面上刻有刻度加数字，调节指示盘[23]外斜面上刻有对照线，供调整选择变速力度。

8、权利要求1.2.3.所说的桥式自动无级调速系统。其特征在於回转托盘[1]、主动盘[12]，采用单盘冲压，热处理后，通过点焊主合而成。主合后空隙处充满高强度高分子复合材料或工程塑料，通过凹陷处孔相通，实现塑铆，加强刚性和强度结合力。

9、权利要求1.2.3.5.7.所说的桥式自动无级调速系统。其特征在於连接轴套[4]，右端内孔中装有工字轴套[19]，可随中轴[3]连接轴套[4]旋转。

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