CN107458532A - 一种骑行设备及其无级变速传动系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种骑行设备的无级变速变速传动系统，包括控制装置，所述控制装置连接有驱动装置，所述驱动装置包括主动组件和从动组件，所述主动组件包括有轴杆，所述轴杆上间隔设置有第一摩擦轮和第二摩擦轮，所述第一摩擦轮固接在所述轴杆上，所述第二摩擦轮转动设置在所述轴杆上，所述第二摩擦轮连接有行星轮组，所述行星轮组的太阳轮与所述第二摩擦轮固接，所述行星轮组的齿圈通过传动件驱动所述从动组件，所述第一摩擦轮通过传动轮使得所述第二摩擦轮转动，所述传动轮连接所述控制装置；基于上述结构，使用者在骑行设备过程中，消除了传动比变换时出现的顿挫感和链条脱落现象，从而提高了用户使用的舒适性。

Description

一种骑行设备及其无级变速传动系统

技术领域

本发明属于骑行设备传动技术领域，具体涉及一种骑行设备的无级变速传动系统。本发明还涉及一种包括该无级变速传动系统的骑行设备。

背景技术

骑行设备作为当下出行的助力工具越来越受到人们的青睐，骑行设备可以是自行车也可以是共享单车，人们在使用骑行设备的骑行过程中常常会遇到不同的场景，例如上下坡的情况，由于现行使用的骑行设备的传动比单一，当人们骑行设备上坡或下坡时无法根据自身的需要进行传动比的调节，因此不能很好的满足人们的使用体验。

同时，传统的变速系统(花鼓内变速、外变速等)，在变换传动比的过程中会出现顿挫感，变换传动比的过程中会出现链条脱落的情况，因此大大降低用户的使用的舒适性。

因此，提供一种用于骑行设备的无级变速传动系统，以期消除传动比变换过程中出现的顿挫感和链条脱落现象，从而提高用户使用的舒适性，就成为本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于骑行设备的无级变速传动系统，以期消除传动比变换过程中出现的顿挫感和链条脱落现象，从而提高用户使用的舒适性。本发明的另一目的是提供一种包括该无级变速传动系统的骑行设备。

为了实现上述目的，本发明提供一种骑行设备的无级变速传动系统，包括控制装置，所述控制装置连接有驱动装置，所述驱动装置包括主动组件和从动组件，所述主动组件包括有轴杆，所述轴杆上间隔设置有第一摩擦轮和第二摩擦轮，所述第一摩擦轮固接在所述轴杆上，所述第二摩擦轮转动设置在所述轴杆上，所述第二摩擦轮连接有行星轮组，所述行星轮组的太阳轮与所述第二摩擦轮固接，所述行星轮组的齿圈通过传动件驱动所述从动组件，所述第一摩擦轮通过传动轮使得所述第二摩擦轮转动，所述传动轮连接所述控制装置；

所述控制装置改变所述传动轮在所述第一摩擦轮和所述第二摩擦轮上的转动位置，使得所述传动轮改变所述第一摩擦轮与所述第二摩擦轮的传动比。

优选地，所述第一摩擦轮的外圆周面为第一伞型曲面，所述第一伞型曲面的小端面朝向所述第二摩擦轮，所述传动轮的外圆周面转动设置在所述第一伞型曲面上。

优选地，所述第二摩擦轮的外圆周面为第二伞型曲面，所述第二伞型曲面的小端面朝向所述第一摩擦轮，所述传动轮的外圆周面转动设置在所述第二伞型曲面上。

优选地，所述传动轮的外侧设置有外壳，所述外壳环所述轴杆设置，所述传动轮的支撑轴通过弹簧与所述外壳连接，所述弹簧处于被压缩状态。

优选地，所述支撑轴的轴线与所述轴杆的轴线之间呈可变的预设角度α。

优选地，所述预设角度α范围值为0°＜α≤90°。

优选地，所述传动轮的数量为两个，两所述传动轴之间连接有弹杆，所述弹杆上设置有凸轮，所述凸轮通过连接轴与所述外壳连接，所述凸轮偏心铰接有拉杆，所述拉杆与所述控制装置连接。

优选地，所述控制装置包括控制器和拉线，所述拉线与所述拉杆固接，所述控制器驱动拉线使得所述拉杆运动。

优选地，所述主动组件还包括保护壳，所述第一摩擦轮、所述第二摩擦轮、所述传动轮和所述行星轮组均设置在所述保护壳内，所述轴杆穿过所述保护壳转动设置在车架的五通内，所述轴杆的左端固接有左曲柄，所述轴杆的右端固接有右曲柄，所述保护壳固接在车架之五通的右端口。

优选地，所述行星轮组的齿圈外圆周面设置有槽或连续外齿，所述传动件为皮带或传动链。

本发明所提供的无级变速传动系统用于骑行设备，该无级变速传动系统包括控制装置，所述控制装置连接有驱动装置，所述驱动装置包括主动组件和从动组件，所述主动组件包括有轴杆，所述轴杆上间隔设置有第一摩擦轮和第二摩擦轮，所述第一摩擦轮固接在所述轴杆上，所述第二摩擦轮转动设置在所述轴杆上，所述第二摩擦轮连接有行星轮组，所述行星轮组的太阳轮与所述第二摩擦轮固接，所述行星轮组的齿圈通过传动件驱动所述从动组件，所述第一摩擦轮通过传动轮使得所述第二摩擦轮转动，所述传动轮连接所述控制装置；所述控制装置改变所述传动轮在所述第一摩擦轮和所述第二摩擦轮上的转动位置，使得所述传动轮改变所述第一摩擦轮与所述第二摩擦轮的传动比。

该传动系统包括两个部分，分别是控制装置和驱动装置，其中驱动装置又包括主动组件和从动组件，主动组件为使用者施加外力的部分，而从动组件则是将外力转化成使得骑行设备行进的部分。主动组件包括轴杆，在轴杆上设置有第一摩擦轮、第二摩擦轮和行星轮组，其中第一摩擦轮和第二摩擦轮间隔设置，第一摩擦轮与轴杆固接，第二摩擦轮通过轴承转动连接在轴杆上，第一摩擦轮和第二摩擦轮通过传动轮传动连接，此时传动轮的转动方向与第一摩擦轮和第二摩擦轮的转动方向呈一定角度，行星轮组包括太阳轮、行星轮和齿圈，太阳轮轴心开设有安装孔，轴杆穿过安装孔，两者之间设置有间隙，太阳轮与第二摩擦轮固接，同时控制装置和传动轮连接。当轴杆正时针方向转动时，第一摩擦轮随轴杆同向转动，由于摩擦第一摩擦轮带动传动轮转动，同时由于摩擦传动轮带动第二摩擦轮转动，此时第一摩擦轮和第二摩擦轮的转动方向相反为逆时针，第二摩擦轮带动行星轮组的太阳轮同向转动，由于太阳轮和行星轮啮合传动，行星轮又和齿圈啮合传动，此时齿圈的转动方向为正时针，齿圈通过传动件将动力传递到从动组件上，从而驱动骑行设备行进。

当使用者遇到上坡或下坡等需要调整骑行设备传动比时，操作控制装置，控制装置使得传动轮相对第一摩擦轮和第二摩擦轮的转动位置同时发生改变，即当需要增大传动比时，传动轮在第一摩擦轮上的传动位置远离轴杆的轴心，传动轮在第二摩擦轮上的传动位置靠近轴杆的轴心；当需要减小传动比时，传动轮在第一摩擦轮上的传动位置靠近轴杆的轴心，传动轮在第二摩擦轮上的传动位置远离轴杆的轴心。上述调整传动比的过程为在行车过程中进行的，仅通过控制装置调整传动轮相对第一摩擦轮和第二摩擦轮的传动位置，整个过程为连续过程，不出现卡顿或脱链的现象，因此使用者在调整传动比过程中的舒适性得到保证。

基于上述结构，使用者在骑行设备过程中，消除了传动比变换时出现的顿挫感和链条脱落现象，从而提高了用户使用的舒适性。

附图说明

图1本发明所提供的无级变速装置一种具体实施方式中的部件分解示意图；

图2为图1所示的无级变速装置中行星轮组结构示意主视图；

图3为无级变速装置的传动比为1:1时的结构示意图；

图4为无级变速装置的传动比为非1:1时的结构示意图；

图5为图4所示传动比变换处的结构示意图；

图6为图3所示传动比变换处的结构示意图。

附图标记说明：

1-轴杆

2-第一摩擦轮

3-传动轮

4-第二摩擦轮

5-行星轮组 51-齿圈 52-行星轮 53-太阳轮

6-右曲柄

7-左曲柄

8-传动件

9-从动组件

10-弹杆

11-拉杆

12-凸轮

13-弹簧

14-支撑轴

15-外壳

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

请参考图1-图6，在一种具体实施方式中，本发明提供的无级变速传动系统包括控制装置和与控制装置连接的驱动装置，所述驱动装置包括主动组件和从动组件9，所述主动组件包括有轴杆1，所述轴杆1上间隔设置有第一摩擦轮2和第二摩擦轮4，所述第一摩擦轮2固接在所述轴杆1上，所述第二摩擦轮4转动设置在所述轴杆1上，所述第二摩擦轮4连接有行星轮组5，所述行星轮组5的太阳轮53与所述第二摩擦轮4固接，所述行星轮组5的齿圈51通过传动件8驱动所述从动组件9，所述第一摩擦轮2通过传动轮3使得所述第二摩擦轮4转动，所述传动轮3连接所述控制装置；所述控制装置改变所述传动轮3在所述第一摩擦轮2和所述第二摩擦轮4上的转动位置，使得所述传动轮3改变所述第一摩擦轮2与所述第二摩擦轮4的传动比。

上述结构中，传动系统包括两个部分，分别是控制装置和驱动装置，其中驱动装置又包括主动组件和从动组件9，主动组件为使用者施加外力的部分，而从动组件9则是将外力转化成使得骑行设备行进的部分。主动组件包括轴杆1，在轴杆1上设置有第一摩擦轮2、第二摩擦轮4和行星轮组5，其中第一摩擦轮2和第二摩擦轮4间隔设置，第一摩擦轮2与轴杆1固接，第二摩擦轮4通过轴承转动连接在轴杆1上，第一摩擦轮2和第二摩擦轮4通过传动轮3传动连接，此时传动轮3的转动方向与第一摩擦轮2和第二摩擦轮4的转动方向呈一定角度，行星轮组5包括太阳轮53、行星轮52和齿圈51，太阳轮53轴心开设有安装孔，轴杆1穿过安装孔，两者之间设置有间隙，太阳轮53与第二摩擦轮4固接，同时控制装置和传动轮3连接。

当轴杆1正时针方向转动时，第一摩擦轮2随轴杆1同向转动，由于摩擦第一摩擦轮2带动传动轮3转动，同时由于摩擦传动轮3带动第二摩擦轮4转动，此时第一摩擦轮2和第二摩擦轮4的转动方向相反为逆时针，第二摩擦轮4带动行星轮组5的太阳轮53同向转动，由于太阳轮53和行星轮52啮合传动，行星轮52又和齿圈51啮合传动，此时齿圈51的转动方向为正时针，齿圈51通过传动件8将动力传递到从动组件9上，从而驱动骑行设备行进。

当使用者遇到上坡或下坡等需要调整骑行设备传动比时，操作控制装置，控制装置使得传动轮3相对第一摩擦轮2和第二摩擦轮4的转动位置同时发生改变，即当需要增大传动比时，传动轮3在第一摩擦轮2上的传动位置远离轴杆1的轴心，传动轮3在第二摩擦轮4上的传动位置靠近轴杆1的轴心；当需要减小传动比时，传动轮3在第一摩擦轮2上的传动位置靠近轴杆1的轴心，传动轮3在第二摩擦轮4上的传动位置远离轴杆1的轴心。上述调整传动比的过程为在行车过程中进行的，仅通过控制装置调整传动轮3相对第一摩擦轮2和第二摩擦轮4的传动位置，整个过程为连续过程，不出现卡顿或脱链的现象，因此使用者在调整传动比过程中的舒适性得到保证。

基于上述结构，使用者在骑行设备过程中，消除了传动比变换时出现的顿挫感和链条脱落现象，从而提高了用户使用的舒适性。

需要理解的是，上述第一摩擦轮2和第二摩擦轮4平行设置，转动时为同轴转动，两者的转动轴线均与轴杆1的轴线重合，传动轮3的转动轴线相对轴杆1的轴线为可调整设置，当第一摩擦轮2和第二摩擦轮4的传动比为1:1时，传动轮3的转动轴线与轴杆1的轴线平行，当第一摩擦轮2和第二摩擦轮4的传动比不为1:1时，传动轮3的转动轴线与轴杆1的轴线存在夹角，该夹角一般为锐角。

需要指出的是，传动轮3为橡胶轮，传动轮3的外圆周面为圆弧形，第一摩擦轮2与传动轮3的接触面为粗糙面，第二摩擦轮4与传动轮3的接触面也为粗糙面，上述两处也可以设置橡胶层，基于以上结构能够有效保证第一摩擦轮2和第二摩擦轮4之间有效传动，避免传动时出现打滑而导致传动失效和传动比不准确的情况发生。当然第一摩擦轮2和第二摩擦轮4也可以为橡胶材质，从而进一步保证有效传动。

进一步理解的是，所述第一摩擦轮2的外圆周面为第一伞型曲面，所述第一伞型曲面的小端面朝向所述第二摩擦轮4，所述传动轮3的外圆周面转动设置在所述第一伞型曲面上；所述第二摩擦轮4的外圆周面为第二伞型曲面，所述第二伞型曲面的小端面朝向所述第一摩擦轮2，所述传动轮3的外圆周面转动设置在所述第二伞型曲面上。

上述第一摩擦轮2和第二摩擦轮4的外圆周面均为伞型曲面，同时上述两者的伞型曲面的小端面相向，此时第一摩擦轮2与传动轮3的摩擦面和第二摩擦轮4与传动轮3的摩擦面形成槽型结构，该槽型结构的沿轴杆1的轴线方向的横截面为弧形，此时传动轮3的外圆周面为弧形，由于传动轮3与第一摩擦轮2和第二摩擦轮4的接触均通过其外圆周面实现的，此时形成的弧形槽使得传动轮3在变换传动比的过程中更加流畅，避免了变换过程中出现的卡顿现象，从而有效提高了使用者使用骑行设备的舒适性。

进一步地，所述传动轮3的外侧设置有外壳15，所述外壳15环所述轴杆1设置，所述传动轮3的支撑轴14通过弹簧13与所述外壳15连接，所述弹簧13处于被压缩状态。上述结构中，在传动轮3的外侧设置有外壳15，该外壳15为轮状结构，设置在轴杆1的外侧，外壳15的轴线与轴杆1的轴线重合，此时传动轮3上的支撑轴14通过弹簧13与外壳15连接，当传动轮3分别与第一摩擦轮2和第二摩擦轮4连接时，弹簧13处于压缩状态，由于弹簧13被压缩，在反作用力下使得传动轮3分别与第一摩擦轮2和第二摩擦轮4的接触强度更大，从而有效保证了传动的准确性，进而保证了用户使用的舒适性。

具体地，所述支撑轴14的轴线与所述轴杆1的轴线之间呈可变的预设角度α；所述预设角度α范围值为0°＜α≤90°。上述支撑轴14的轴线与轴杆1的轴线之间形成可变的预设角度α，同时该角度值的范围为0°＜α≤90°，当α＝0°时，此时传动轮3的转动面分别垂直于第一摩擦轮2的转动面和第二摩擦轮4的转动面，即第一摩擦轮2和第二摩擦轮4的传动比为1:1；当0°＜α＜90°时，第一摩擦轮2和第二摩擦轮4的传动增大传动比或减小传动比，通过调整上述角度有效调整了第一摩擦轮2和第二摩擦轮4的传动比，从而有效实现骑行设备传动比的调整，有效适应多种骑行环境，进而提高了用户的用车舒适性。

需要指出的是，上述α的值仅为支撑轴14的轴线与轴杆1的轴线形成最小角度，即支撑轴14与其靠近的轴杆1形成的角度，上述角度可以是靠近第一摩擦轮2的一侧也可以是靠近第二摩擦轮4的一侧。

具体地，所述传动轮3的数量为两个，两所述传动轴之间连接有弹杆10，所述弹杆10上设置有凸轮12，所述凸轮12通过连接轴与所述外壳15连接，所述凸轮12偏心铰接有拉杆11，所述拉杆11与所述控制装置连接。上述传动轮3的数量为两个，两个传动轮3分置在轴杆1的两侧，同时两个传动轮3的支撑轴14之间连接有弹杆10，在弹杆10的外圆周面上滑动设置有凸轮12，即凸轮12的外圆周面时刻与弹杆10的外圆周面贴合，凸轮12上偏心铰接有拉杆11，拉杆11与控制装置连接。当控制装置驱动拉杆11运动时，拉杆11驱动凸轮12转动，当凸轮12转动时，由于凸轮12的结构特性，其外圆周面为变化曲线，凸轮12的外圆周面使得弹杆10发生弹性弯折，由于弹杆10发生弯折，从而带动两端传动轮3支撑轴14发生角度(支撑轴14的轴线与轴杆1的轴线之间的夹角)的变化，使得传动轮3同时改变在第一摩擦轮2和第二摩擦轮4上的摩擦位置，进而实现第一摩擦轮2和第二摩擦轮4之间传动比的调整。上述结构简单，传动比变换过程连续，避免了传动比变换过程中出现的卡顿现象，有效提高了使用者使用骑行设备的舒适性。

需要指出的是，弹杆10可以为一体式结构，此时可以选用弹性较好的刚性材质，也可以为碳纤维材质；当然弹杆10也可以为分体式结构，当弹杆10分体式结构是，在弹杆10的结合处采用铰接形式，同时在铰接点需要增设回位装置，从而更好的满足设计和使用的需求。

进一步地，所述控制装置包括控制器和拉线，所述拉线与所述拉杆11固接，所述控制器驱动拉线使得所述拉杆11运动。上述控制装置包括控制器和拉线，其中控制器安装在骑行设备的车架或车把上，便于使用者的操作，同时拉线可以设置在车架内部也可以设置在车架的外部，拉线的一端与控制器固接，另一端与拉杆11固件，通过调整控制器，从而使得拉线带动拉杆11运动，进而达到调整传动比的目的。上述组件少，结构简单，有效降低了制造的成本，同时拉线为柔性材质，可以根据车架的具体形状进行布置，有效增强了骑行设备整体的美观，使得使用者心情愉悦。

具体理解的是，所述主动组件还包括保护壳，所述第一摩擦轮2、所述第二摩擦轮4、所述传动轮3和所述行星轮组5均设置在所述保护壳内，所述轴杆1穿过所述保护壳转动设置在车架的五通内，所述轴杆1的左端固接有左曲柄7，所述轴杆1的右端固接有右曲柄6，所述保护壳固接在车架之五通的右端口。上述在第一摩擦轮2、第二摩擦轮4、传动轮3和行星轮组5均设置在所述保护壳内，一方面将部件进行封装保证骑行设备整体的美观，另一方面消除了传动部件对使用者造成的安全隐患(刮伤使用者或将使用者的衣物绞如传动部件内等现象)，再者能够有效避免外界环境对传动部件的影响，有效提高了传动部件的使用寿命，降低了共享单程的后期维护成本。同时，轴杆1穿过保护壳，轴杆1的左端固接左曲柄7，右端固接右曲柄6，将保护壳设置在车架五通朝向右曲柄6的端面上，由于传统使用者的使用习惯，上述结构能够有效增强用户的使用舒适性。

需要理解的是，上述保护壳可以为塑料材质也可以为金属材质，在保证设计和使用的前提下可以进行自由选择，在此本申请不再进行赘述。

需要指出的是，行星轮组5的齿圈51可以设置在保护壳内部也可以在保护壳上开设透孔，使得齿圈51凸出于保护壳，该两种方式根据具体的设计和使用需求进行确定。

具体地，所述行星轮组5的齿圈51外圆周面设置有槽或连续外齿，所述传动件8设为皮带或传动链。上述结构中在齿圈51的外圆周面上设置的结构为槽时，该槽为绕齿圈51外圆周面的连续闭合槽，此时传动件8的选择为皮带；在齿圈51的外圆周面上设置的结构为连续外齿时，该槽为绕齿圈51外圆周面的连续闭合槽，此时传动件8的选择为传动链。上述两种形式是根据具体的设计和使用需求进行制造的，当为皮带传动时，该种方式制造和维护成本低；当为传动链传动时，该种方式传动精准。

除了上述无级变速传动系统，本发明还提供一种包括该无级变速传动系统的骑行设备，该骑行设备的其他各部分结构请参考现有技术，在此不作赘述。具体地，该骑行设备可以为自行车或共享单车。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种骑行设备的无级变速传动系统，包括控制装置，和与所述控制装置传动连接的驱动装置，其特征在于，所述驱动装置包括主动组件和从动组件(9)；所述主动组件包括有轴杆(1)，所述轴杆(1)上间隔设置有第一摩擦轮(2)和第二摩擦轮(4)，所述第一摩擦轮(2)固接在所述轴杆(1)上，所述第二摩擦轮(4)转动设置在所述轴杆(1)上，所述第二摩擦轮(4)连接有行星轮组(5)，所述行星轮组(5)的太阳轮(53)与所述第二摩擦轮(4)固接，所述行星轮组(5)的齿圈(51)通过传动件(8)驱动所述从动组件(9)，所述第一摩擦轮(2)通过传动轮(3)使得所述第二摩擦轮(4)转动，所述传动轮(3)连接所述控制装置；

所述控制装置改变所述传动轮(3)在所述第一摩擦轮(2)和所述第二摩擦轮(4)上的转动位置，使得所述传动轮(3)改变所述第一摩擦轮(2)与所述第二摩擦轮(4)的传动比。

2.根据权利要求1所述的无级变速传动系统，其特征在于，所述第一摩擦轮(2)的外圆周面为第一伞型曲面，所述第一伞型曲面的小端面朝向所述第二摩擦轮(4)，所述传动轮(3)的外圆周面转动设置在所述第一伞型曲面上。

3.根据权利要求2所述的无级变速传动系统，其特征在于，所述第二摩擦轮(4)的外圆周面为第二伞型曲面，所述第二伞型曲面的小端面朝向所述第一摩擦轮(2)，所述传动轮(3)的外圆周面转动设置在所述第二伞型曲面上。

4.根据权利要求3所述的无级变速传动系统，其特征在于，所述传动轮(3)的外侧设置有外壳(15)，所述外壳(15)环所述轴杆(1)设置，所述传动轮(3)的支撑轴(14)通过弹簧(13)与所述外壳(15)连接，所述弹簧(13)处于被压缩状态。

5.根据权利要求4所述的无级变速传动系统，其特征在于，所述支撑轴(14)的轴线与所述轴杆(1)的轴线之间呈可变的预设角度α。

6.根据权利要求5所述的无级变速传动系统，其特征在于，所述预设角度α范围值为0°＜α≤90°。

7.根据权利要求6所述的无级变速传动系统，其特征在于，所述传动轮(3)的数量为两个，两所述传动轴之间连接有弹杆(10)，所述弹杆(10)上设置有凸轮(12)，所述凸轮(12)通过连接轴与所述外壳(15)连接，所述凸轮(12)偏心铰接有拉杆(11)，所述拉杆(11)与所述控制装置连接。

8.根据权利要求7所述的无级变速传动系统，其特征在于，所述控制装置包括控制器和拉线，所述拉线与所述拉杆(11)固接，所述控制器驱动拉线使得所述拉杆(11)运动。

9.根据权利要求1所述的无级变速传动系统，其特征在于，所述主动组件还包括保护壳，所述第一摩擦轮(2)、所述第二摩擦轮(4)、所述传动轮(3)和所述行星轮组(5)均设置在所述保护壳内，所述轴杆(1)穿过所述保护壳转动设置在车架的五通内，所述轴杆(1)的左端固接有左曲柄(7)，所述轴杆(1)的右端固接有右曲柄(6)，所述保护壳固接在车架之五通的右端口。

10.一种骑行设备，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的无级变速传动系统。