CN107985500B - 自行车变速器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种自行车变速器，包括主轮架、主动轮、从动轮和传动轮组，主动轮和从动轮分别位于主轮架的两侧，且主动轮的转动轴与从动轮的转动轴平行或者重合；传动轮组包括同轴设置且能够相对主轮架同步转动的两个传动轮，两个传动轮的转动轴与主动轮的转动轴平行；传动轮组转动设置在传动轮架上，传动轮架与主轮架滑动连接，传动轮架固定连接拉线，主轮架与传动轮架之间均设有弹性复位件；主动轮和从动轮分别具有用于与传动轮组的两个传动轮传动配合的内圈；传动轮组为至少两个，在主动轮转速相同的情况下，经每个传动轮组传递至从动轮的转速不同。本发明能够为共享单车提供变速功能，并且同时适用于链条传动结构和轴传动结构的两种共享单车。

Description

自行车变速器

技术领域

本发明涉及自行车变速器技术领域，尤其涉及一种自行车变速器。

背景技术

目前，市场上的两种共享单车，一种采用传统的链条传动结构，另一种采用轴传动结构。目前这两种共享单车都不具有变速功能，不能适应不同人群和不同道路的使用需求。

现在市场上还没有一种针对两种共享单车进行设计的自行车变速器。

发明内容

针对上述现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种自行车变速器，能够为共享单车提供变速功能，并且同时适用于链条传动结构和轴传动结构的两种共享单车。

本发明的技术方案是：一种自行车变速器，包括主轮架、主动轮、从动轮和传动轮组，所述主动轮和所述从动轮分别位于所述主轮架的两侧，且所述主动轮的转动轴与所述从动轮的转动轴平行或者重合；

所述传动轮组包括两个分别对应主动轮和从动轮的传动轮，两个传动轮同轴设置且能够相对主轮架同步转动，两个传动轮的转动轴与所述主动轮的转动轴平行；

所述传动轮组转动设置在传动轮架上，所述传动轮架与所述主轮架滑动连接，所述传动轮架固定连接拉线，所述主轮架与所述传动轮架之间均设置有弹性复位件；

所述主动轮和所述从动轮分别具有用于与所述传动轮组的两个传动轮传动配合的内圈；

当向所述拉线施加外力时，能够使所述传动轮架克服弹性复位件的弹力进行直线运动，到达两个传动轮分别与所述主动轮的内圈以及所述从动轮的内圈传动配合的传动位置，当所述传动组件的两个传动轮分别与所述主动轮的内圈以及所述从动轮的内圈形成传动配合时，主动轮的动力能够经传动组件传递至从动轮，当撤销对所述拉线的外力时，所述弹性复位件的弹力能够使所述传动轮架进行复位运动，回到两个传动轮分别与所述主动轮的内圈以及所述从动轮的内圈脱离配合的初始位置；

所述传动轮组为至少两个，在主动轮转速相同的情况下，经每个传动轮组传递至从动轮的转速不同。

作为优选：所述弹性复位件为压簧。

作为优选：所述主轮架上设置有与传动轮架数量对应的滑槽，每个传动轮架设置于对应的滑槽内部，且与所述滑槽滑动配合。

作为优选：所述主轮架为圆形，所有的传动轮架沿所述主轮架的圆周方向分布。

作为优选：所述滑槽的一端贯穿所述主轮架的圆周外壁，且在所述滑槽的该端设置有压盖螺帽，所述拉线从所述压盖螺帽中穿出。

作为优选：所述主动轮的内圈半径与所述从动轮的内圈半径不同，且所述主动轮与所述从动轮同轴设置。

作为优选：所述主动轮的内圈半径与所述从动轮的内圈半径不同，且所述主动轮与所述从动轮被同一平面相切。

作为优选：所述主动轮和所述从动轮的内圈半径相同，且所述主动轮与所述从动轮偏心设置。

作为优选：还包括调速控制器，所述调速控制器包括一一对应控制每个传动轮架上的拉线的控制件，以及用于在控制件控制拉线将对应的传动轮架拉动至传动位置时锁止所述控制件的锁止件。

作为优选：所述拉线的一端与所述传动轮架连接固定，另一端与所述控制件连接固定。

本发明的有益效果是：本发明在主轮架上设置至少两个传动轮组，通过将主动轮与从动轮与不同传动轮组的两个传动轮进行传动配合，即可使主动轮与从动轮之间产生不同速度比。实际制造中根据需要对传动轮组的两个传动轮之间的半径比进行合理设计，即可满足不同的变速需求。

本发明用于链条传动结构的共享单车时，将链条的从动链轮的动力传递至主动轮上，再将从动轮的动力传递至后轮，而后通过控制拉线实现变速调节。

本发明用于轴传动结构的共享单车时，将轴传动结构的动力输出端的动力传递至主动轮上，再将从动轮的动力传递至后轮，而后通过控制拉线实现变速调节；还可以将脚踏的转动直接传递至主动轮上，再将从动轮的动力传递至轴传动结构的动力输入端，而后通过控制拉线实现变速调节。

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是本发明实施例的传动轮组与主、从动轮处于分离状态的结构示意图；

图2是本发明实施例的传动轮组与主、从动轮处于传动配合状态的结构示意图；

图3是本发明实施例的传动轮组与主、从动轮处于传动配合状态的侧视图；

图4是本发明实施例中调速控制器的结构示意图；

图5是本发明实施例中控制件位于初始位置的结构示意图；

图6是本发明实施例中控制件位于锁止位置的结构示意图；

图7为本发明实施例1的结构示意图；

图8为本发明实施例2的结构示意图；

图9为本发明实施例3的结构示意图。

图中1、主轮架；11、传动轮架；12、压簧；13、压盖螺帽；2、主动轮；3、从动轮；4、传动轮组；41、传动轮；42、转轴；5、拉线；61、控制轮；62、卡齿；63、线槽；64、控制把手；7、卡子；401、第一传动轮组；402、第二传动轮组；403、第三传动轮组；404、第四传动轮组；405、第五传动轮组；406、第六传动轮组；407、第七传动轮组；408、第八传动轮组；409、第九传动轮组；4010、第十传动轮组；4011、第十一传动轮组。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，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。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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方式，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式和/或实施例中的特征可以相互结合。

如图1至图3所示，本发明实施例提供了一种自行车变速器，包括主轮架1、主动轮2(图1和图2中仅示出了主动轮2的轴承座和内圈部分)、从动轮3(图1和图2中仅示出了从动轮3的轴承座和内圈部分)和传动轮组4，主动轮2和从动轮3分别位于主轮架1的两侧，且主动轮2的转动轴与从动轮3的转动轴平行或者重合。

传动轮组4包括两个分别对应主动轮2和从动轮3的传动轮41，两个传动轮41同轴设置且能够相对主轮架1同步转动，两个传动轮41的转动轴与主动轮2的转动轴平行。

传动轮组4转动设置在传动轮架11上，传动轮架11与主轮架1滑动连接。传动轮架11与主轮架1之间的滑动连接可以采用但不限于如下结构：在主轮架1上设置有滑槽，将传动轮架11设置于滑槽内部，且与滑槽滑动配合。滑槽的长度方式即为传动轮架11的滑动方向。两个传动轮41通过一根转轴42连接固定，转轴42与传动轮架11通过轴承转动连接。滑槽的两侧开设供转轴42的两端穿出的条形孔(未图示)，条形孔的长度方向沿传动轮架11的滑动方向设置，以便转轴42随传动轮架11进行滑动。两个传动轮41分别位于主轮架1的两侧，并分别与转轴42的两端固定连接。

传动轮架11上固定连接有拉线5，主轮架1与传动轮架11之间均设置有弹性复位件。作为优选，弹性复位件为压簧12。

主动轮2和从动轮3分别具有用于与传动轮组4的两个传动轮41传动配合的内圈。

当施加外力拉动拉线5时，能够使传动轮架11克服压簧12的弹力进行直线运动，到达两个传动轮41分别与主动轮2的内圈以及从动轮3的内圈传动配合的传动位置(如图2和图3所示)。

当传动组件的两个传动轮41分别与主动轮2的内圈以及从动轮3的内圈形成传动配合时，主动轮2的动力能够经传动组件传递至从动轮3。

当撤销对拉线5的外力时，压簧12的弹力能够使传动轮架11进行复位运动，回到两个传动轮41分别与主动轮2的内圈以及从动轮3的内圈脱离配合的初始位置(如图1所示)。

传动轮组4为至少两个(图1至图3中仅示出了一个传动轮组4)，相应地，传动支架与传动组件的数量相同(图1至图3中仅示出了一个传动支架，所有传动支架的结构相同)。传动轮组4与传动组件一一对应连接。在主动轮2转速相同的情况下，经每个传动轮组4传递至从动轮3的转速不同。

在本实施例中，所有传动轮架11从初始位置运动至传动位置的行程相等，即拉线5的运动行程相等，便于通过调速控制器进行控制。

作为可选地实施方式，传动轮41与主动轮2之间的传动配合可以是齿轮传动配合，还可以是摩擦轮传动配合。同样地，传动轮41与从动轮3之间的传动配合可以是齿轮传动配合，还可以是摩擦轮传动配合。

当传动轮架11上的两个传动轮41分别与主动轮2和从动轮3形成传动配合时，将主动轮2的动力传递至从动轮3，在主动轮2转速相同的情况下，通过每个传动轮架11的传动轮组4传递至从动轮3的转速不同。

作为可选地实施方式，主轮架1上设置有与传动轮架11数量对应的滑槽，每个传动轮架11设置于对应的滑槽内部，且与滑槽滑动配合。

本实施例中，主轮架1为圆形，主轮架1的轴向与主动轮2的轴向平行或重合，所有的传动轮架11沿主轮架1的圆周方向分布。

本实施例中，滑槽的长度方向沿主轮架1的径向设置，使每个传动轮架11与主轮架1之间形成沿主轮架1径向的滑动连接。

作为可选地实施方式，滑槽的一端贯穿主轮架1的圆周外壁，且在滑槽的该端设置有压盖螺帽13，拉线5从压盖螺帽13中穿出。

作为可选地实施方式，本发明实施例提供的自行车变速器还包括调速控制器。调速控制器包括一一对应控制每个传动轮架11上的拉线5的控制件，以及用于在控制件控制拉线5将对应的传动轮架11拉动至传动位置时锁止控制件的锁止件。

本实施例中，调速控制器设置在车龙头上靠近车把手的位置，当然控制轮61还可以设置在其他便于操作的位置。具体地，调速控制器可以采用这样的结构：

调速控制器包括支架(未图示)、控制件和锁止件。支架用于连接单车，同时用于安装控制件和锁止件。

如图4至图6所示，控制件包括控制轮61和控制把手64，控制轮61为圆形，控制把手64与控制轮61连成一体。在控制轮61的外圆上设置有沿其圆周方向分布的若干卡齿62，在控制轮61的外圆上还设置有线槽63。

控制件的数量与传动轮架11的数量相等。所有控制件的控制轮61同轴设置，且转动连接在支架上，并且与支架之间设置有弹簧(未图示)。扳动控制把手64可以使控制轮61从初始位置(如图5所示)，转动至锁止位置(如图6所示)。

当控制件位于初始位置时，由其控制的传动轮架11上的两个传动轮41分别位于与主动轮2、从动轮3脱离传动配合的状态。当控制件位于锁止位置时，由其控制的传动轮架11上的两个传动轮41分别位于与主动轮2、从动轮3传动配合的状态。

当操作其中一个控制件转动至锁止位置时，原来位于锁止位置的控制件在弹簧的作用下回到初始位置。

每个控制件对应设置一个锁止件。锁止件为卡子7，卡子7的一端与支架转动连接，当控制件位于锁止位置时，卡子7的另一端伸入对应控制件的卡齿62之间，并紧抵卡齿62的齿根。当扳动控制把手64时，卡子7被卡齿62拨动。所有卡子7相互固定，其中一个卡子7被拨动时，其余卡子7同时被拨动。这样，当扳动任意一个控制把手64时，所有卡子7一同转动，原来位于锁止位置的控制件对应的卡子7脱离卡齿62的齿根至齿尖位置，此时原来位于锁止位置的控制件即可在弹簧的作用下回到初始位置。

作为可选地实施方式，每根拉线5的一端与所在的传动轮架11连接固定，另一端与传动轮架11对应的控制件连接固定。在本实施例中，每根拉线5的另一端与控制件的线槽63固定连接。在控制件从初始位置转动至锁止位置的过程中，拉线5通过线槽63进行导向。

设每个传动组件的两个传动轮的半径差值为L，L的实际值有主动轮和从动轮的内圈之间的距离决定。以下通过三个实施例对本发明的变速情况进行具体说明。

实施例1:

图7为本发明的第一种变速设计示意图。图中所示的圆一和圆二中的一个为主动轮的内圈，另一个为从动轮的内圈，图中所示的传动轮组均以传动配合状态示出。

本发明实施例提供的自行车变速器的主动轮与从动轮同轴设置，且主动轮的内圈半径与从动轮的内圈半径不同。

如图7所示，本实施例中，以两个传动轮组为例进行说明，为了便于说明，两个传动轮组分别命名为第一传动轮组401和第二传动轮组402。

当主动轮转动时，可以分别选择通过第一传动轮组401和第二传动轮组402进行传动带动从动轮转动。

其中第一传动轮组401的两个传动轮的半径分别为r₁和r₂，第二传动轮组402的半径分别为r₁′和r₂′，假定r₁＝2L，r₂＝3L,r₁′＝L，r₂′＝2L。

在主动轮的内圈半径大于从动轮的内圈半径的情况下，当主动轮的线转速为s时，从动轮的线速度分别为：

主动轮通过第一传动轮组401进行传动带动从动轮转动，从动轮的线速度为r₁/r₂＝2L/3L＝2/3s；

主动轮通过第二传动轮组402进行传动带动从动轮转动，从动轮的线速度为r₁′/r₂′＝L/2L＝1/2s。

所以当主动轮通过不同半径比的传动轮组进行传动带动从动轮转动时，就产生各自不同的速度比，从而产生变速。相反，主动轮的内圈半径也可以比从动轮的内圈半径更小，实现不同的变速效果。

实施例2：

实施例1中的主动轮和从动轮同轴设置，存在以下几个问题：

1.无法实现线速度零变速(线速度零变速是指，主动轮与从动轮的线速度相同)。

2.当主动轮的内圈半径大于从动轮的内圈半径时，只能实现线速度减速，当主动轮的内圈半径小于从动轮的内圈半径时，只能实现线速度增速。

3.在实际应用中主动轮和从动轮的内圈半径有限，让传动轮组的半径比变化也有限，变速的幅度大打折扣。

4.如果是齿轮传动，齿的大小和模数的量另有相应的数值，加上L是个定值，对传动轮组的半径比值变化产生很大制约。

图8为本发明的第二种变速设计示意图。图中所示的圆一和圆二中的一个为主动轮的内圈，另一个为从动轮的内圈，图中所示的传动轮组均以传动配合状态示出。

本实施例2与实施例1的不同点在于：主动轮与从动轮为偏心设置。主动轮的内圈半径与从动轮的内圈半径不同。且主动轮与从动轮被同一平面相切。

如图8所示，本实施例中，以设置三个传动轮组为例进行说明，为了便于说明，两个传动轮组分别命名为第三传动轮组403、第四传动轮组404和第五传动轮组405。

其中，第三传动轮组403的两个传动轮的半径相等。主动轮通过第三传动轮组403进行传动带动从动轮转动时，可以实现主动轮与从动轮的线速度相同，即实现零变速。

第四传动轮组404的两个传动轮之间的半径差值与第五传动轮组405的两个传动轮之间的半径差值不同。

主动轮的内圈半径大于从动轮的内圈半径时，主动轮分别通过第四传动轮组404和第五传动轮组405进行传动带动从动轮转动时，均可以实现主动轮与从动轮的两种不同速度比的线速度减速传动。

主动轮的内圈半径小于从动轮的内圈半径时，主动轮分别通过第四传动轮组404和第五传动轮组405进行传动带动从动轮转动时，均可以实现主动轮与从动轮的两种不同速度比的线速度增速传动。

实施例3：

实施例2中的主动轮和从动轮设置，虽然实现了线速度零变速，但依然只能实现单独实现线速度的增速或者减速。

图9为本发明的第三种变速设计示意图。图中所示的圆一和圆二中的一个为主动轮的内圈，另一个为从动轮的内圈，图中所示的传动轮组均以传动配合状态示出。

本实施例3与实施例1的不同点在于：主动轮和从动轮的内圈半径相同，且主动轮与从动轮偏心设置。

如图9所示，本实施例中，以设置六个传动轮组为例进行说明，为了便于说明，两个传动轮组分别命名为第六传动轮组406、第七传动轮组407、第八传动轮组408、第九传动轮组409、第十传动轮组4010和第十一传动轮组4011。

其中，第六传动轮组406的两个传动轮的半径相等。主动轮通过第六传动轮组406进行传动带动从动轮转动时，可以实现主动轮与从动轮的线速度相同，即实现零变速。

主动轮分别通过第七传动轮组407、第八传动轮组408和第九传动轮组409进行传动带动从动轮转动时，均可以实现主动轮与从动轮的两种不同速度比的线速度增速传动。

主动轮分别通过第十传动轮组4010和第十一传动轮组4011进行传动带动从动轮转动时，均可以实现主动轮与从动轮的两种不同速度比的线速度减速传动。

本实施例的结构设置即可增速也可减速，偏心效果让L成了一个变量，让传动轮组的两个传动轮的半径比收空间的局限性和齿模的局限性大大减少。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自行车变速器，包括主轮架(1)、主动轮(2)、从动轮(3)和传动轮组(4)，其特征在于：所述主动轮(2)和所述从动轮(3)分别位于所述主轮架(1)的两侧，且所述主动轮(2)的转动轴与所述从动轮(3)的转动轴平行或者重合；

所述传动轮组(4)包括两个分别对应主动轮(2)和从动轮(3)的传动轮(41)，两个传动轮(41)同轴设置且能够相对主轮架(1)同步转动，两个传动轮(41)的转动轴与所述主动轮(2)的转动轴平行；

所述传动轮组(4)转动设置在传动轮架(11)上，所述传动轮架(11)与所述主轮架(1)滑动连接，所述传动轮架(11)固定连接拉线(5)，所述主轮架(1)与所述传动轮架(11)之间均设置有弹性复位件；

所述主动轮(2)和所述从动轮(3)分别具有用于与所述传动轮组(4)的两个传动轮(41)传动配合的内圈；

当向所述拉线(5)施加外力时，能够使所述传动轮架(11)克服弹性复位件的弹力进行直线运动，到达两个传动轮(41)分别与所述主动轮(2)的内圈以及所述从动轮(3)的内圈传动配合的传动位置，当所述传动组件的两个传动轮(41)分别与主动轮(2)的内圈以及所述从动轮(3)的内圈形成传动配合时，主动轮(2)的动力能够经传动组件传递至从动轮(3)，当撤销对所述拉线(5)的外力时，所述弹性复位件的弹力能够使所述传动轮架(11)进行复位运动，回到两个传动轮(41)分别与所述主动轮(2)的内圈以及所述从动轮(3)的内圈脱离配合的初始位置；

所述传动轮组(4)为至少两个，在主动轮(2)转速相同的情况下，经每个传动轮组(4)传递至从动轮(3)的转速不同。

2.根据权利要求1所述的自行车变速器，其特征在于：所述弹性复位件为压簧(12)。

3.根据权利要求1所述的自行车变速器，其特征在于：所述主轮架(1)上设置有与传动轮架(11)数量对应的滑槽，每个传动轮架(11)设置于对应的滑槽内部，且与所述滑槽滑动配合。

4.根据权利要求3所述的自行车变速器，其特征在于：所述主轮架(1)为圆形，所有的传动轮架(11)沿所述主轮架(1)的圆周方向分布。

5.根据权利要求4所述的自行车变速器，其特征在于：所述滑槽的一端贯穿所述主轮架(1)的圆周外壁，且在所述滑槽的该端设置有压盖螺帽(13)，所述拉线(5)从所述压盖螺帽(13)中穿出。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的自行车变速器，其特征在于：所述主动轮(2)的内圈半径与所述从动轮(3)的内圈半径不同，且所述主动轮(2)与所述从动轮(3)同轴设置。

7.根据权利要求1至5中任意一项所述的自行车变速器，其特征在于：所述主动轮(2)的内圈半径与所述从动轮(3)的内圈半径不同，且所述主动轮(2)与所述从动轮(3)被同一平面相切。

8.根据权利要求1至5中任意一项所述的自行车变速器，其特征在于：所述主动轮(2)和所述从动轮(3)的内圈半径相同，且所述主动轮(2)与所述从动轮(3)偏心设置。

9.根据权利要求1至5中任意一项所述的自行车变速器，其特征在于：还包括调速控制器，所述调速控制器包括一一对应控制每个传动轮架(11)上的拉线(5)的控制件，以及用于在控制件控制拉线(5)将对应的传动轮架(11)拉动至传动位置时锁止所述控制件的锁止件。

10.根据权利要求9所述的自行车变速器，其特征在于：所述拉线(5)的一端与所述传动轮架(11)连接固定，另一端与所述控制件连接固定。