CN108974232A - 无级变速自行车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无级变速自行车，包括车架、前车轮、后车轮、链条和设置于后车轮上的变速装置，后车轮包括后轮毂和设置于后轮毂上的后轮轴，所述变速装置包括设置于所述后轮轴上且与后轮轴同步旋转的变速轮盘、可旋转的设置于变速轮盘上的变速连杆、可旋转的设置于变速连杆上且与所述链条啮合的从动链轮和用于控制变速连杆进行转动以调节从动链轮与后轮轴之间的距离的变速控制机构，变速连杆设置多个且所有变速连杆在后轮轴的外侧为沿周向均匀分布。本发明的无级变速自行车，能够实现无级变速，而且实现变速操作简单。

Description

无级变速自行车

技术领域

本发明属于自行车技术领域，具体地说，本发明涉及一种无级变速自行车。

背景技术

目前自行车使用的变速器有后轴内变速式变速器和中轴、后轴链传动式外变速器。后轴内变速式变速器结构较复杂，使用的比较少。常用的中轴、后轴链传动式外变速器，因为主动、从动链齿轮工作时多数时间不在同一个平面，易出现卡链和掉链现象，并且需要两个变速拨杆组合操作完成换挡，有换挡调节机构复杂、零件多、链轮多、需要手动有级调节等缺点。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种无级变速自行车，目的是实现变速操作简单。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：无级变速自行车，包括车架、前车轮、后车轮、链条和设置于后车轮上的变速装置，后车轮包括后轮毂和设置于后轮毂上的后轮轴，所述变速装置包括设置于所述后轮轴上且与后轮轴同步旋转的变速轮盘、可旋转的设置于变速轮盘上的变速连杆、可旋转的设置于变速连杆上且与所述链条啮合的从动链轮和用于控制变速连杆进行转动以调节从动链轮与后轮轴之间的距离的变速控制机构，变速连杆设置多个且所有变速连杆在后轮轴的外侧为沿周向均匀分布。

所述变速连杆的一端与所述变速轮盘转动连接，所述从动链轮与变速连杆的另一端转动连接。

所述变速控制机构包括套设于所述后轮轴上且相对于后轮轴可旋转的调节盘以及与调节盘和所述变速连杆转动连接的传动杆，各个变速连杆分别通过一个传动杆与调节盘连接。

所述变速控制机构还包括变速电机和用于将变速电机产生的旋转力传递至所述调节盘的动力传递机构。

所述的无级变速自行车还包括锁止装置，锁止装置包括套设于所述后轮轴上且用于使所述调节盘与后轮轴保持相对固定的锁止块和用于控制锁止块沿后轮轴的轴向进行移动且控制锁止块与调节盘在结合状态与分离状态之间进行切换的切换机构，锁止块与后轮轴同步旋转，所述变速电机设置于锁止块上。

所述切换机构包括拨叉、可旋转设置的切换螺杆和套设于切换螺杆上且与拨叉连接的螺母座，螺母座与切换螺杆构成螺旋传动，所述锁止块具有让拨叉插入的拨叉槽，锁止块相对于拨叉可旋转。

所述后车轮还包括后轮辋、设置于后轮辋上的轮胎、可旋转的设置于所述后轮毂上的后轮第一支撑杆、与后轮第一支撑杆和后轮辋转动连接的后轮第二支撑杆以及位于后轮第一支撑杆和后轮第二支撑杆之间的后减震器，后轮第一支撑杆设置多个且所有后轮第一支撑杆为沿周向均匀分布，各个后轮第二支撑杆分别通过一个后轮第一支撑杆与后轮毂连接。

所述后轮第一支撑杆的一端与所述后轮毂转动连接，后轮第一支撑杆的另一端与所述后轮第二支撑杆的一端转动连接，后轮第二支撑杆的另一端与所述后轮辋转动连接，所述后减震器的一端是在后轮第一支撑杆的两端之间的位置处与后轮第一支撑杆转动连接，后减震器的另一端是在后轮第二支撑杆的两端之间的位置处与后轮第二支撑杆转动连接。

所述前车轮包括前轮辋、前轮毂、设置于前轮辋上的轮胎、可旋转的设置于前轮毂上的前轮第一支撑杆、与前轮第一支撑杆和前轮辋转动连接的前轮第二支撑杆以及位于前轮第一支撑杆和前轮第二支撑杆之间的前减震器，前轮第一支撑杆设置多个且所有前轮第一支撑杆为沿周向均匀分布，各个前轮第二支撑杆分别通过一个前轮第一支撑杆与后轮毂连接。

所述前轮第一支撑杆的一端与所述前轮毂转动连接，前轮第一支撑杆的另一端与所述前轮第二支撑杆的一端转动连接，前轮第二支撑杆的另一端与所述前轮辋转动连接，所述前减震器的一端是在前轮第一支撑杆的两端之间的位置处与前轮第一支撑杆转动连接，前减震器的另一端是在前轮第二支撑杆的两端之间的位置处与前轮第二支撑杆转动连接。

本发明的无级变速自行车，能够实现无级变速，而且实现变速操作简单。

附图说明

本说明书包括以下附图，所示内容分别是：

图1是本发明无级变速自行车的结构示意图；

图2是前车轮的结构示意图；

图3是后车轮的结构示意图；

图4是变速装置与锁止装置的装配示意图；

图5是变速装置与后车轮的装配示意图；

图中标记为：1、车把；2、前叉；3、车架；4、前车轮；401、前轮轴；402、前轮毂；403、前轮第一支撑杆；404、前轮第二支撑杆；405、前轮辋；406、轮胎；407、前减震器；5、后车轮；501、后轮轴；502、后轮毂；503、后轮第一支撑杆；504、后轮第二支撑杆；505、后轮辋；506、轮胎；507、后减震器；6、变速装置；601、从动链轮；602、变速连杆；603、调节盘；604、传动杆；605、变速轮盘；7、转向轴；8、锁止块。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。

如图1至图4所示，本发明提供了一种无级变速自行车，包括车架3、前叉2、车把1、转向轴7、前车轮4、后车轮5、主动链轮、链条和设置于后车轮5上的变速装置6，后车轮5包括后轮毂502和设置于后轮毂502上的后轮轴501，变速装置6包括设置于后轮轴501上且与后轮轴501同步旋转的变速轮盘605、可旋转的设置于变速轮盘605上的变速连杆602、可旋转的设置于变速连杆602上且与链条啮合的从动链轮601和用于控制变速连杆602进行转动以调节从动链轮601与后轮轴501之间的距离的变速控制机构，变速连杆602设置多个且所有变速连杆602在后轮轴501的外侧为沿周向均匀分布。

具体地说，如图1所示，转向轴7为可旋转的设置于车架3的前端，后车轮5为可旋转的设置于车架3的后端，前车轮4为可旋转的设置于前叉2上，车把1与转向轴7的上端固定连接，前叉2与转向轴7的下端固定连接。主动链轮为可旋转的设置于车架3上且主动链轮位于前车轮4和后车轮5之间，主动链轮与链条啮合，主动链轮与后车轮5通过链条传动。本发明中的车架3、前叉2、车把1、转向轴7、主动链轮和链条的结构及安装均属于现有技术，此处不做详细说明。

如图1、图3至图5所示，后轮轴501与后轮毂502为同轴设置，后轮轴501与后轮毂502能够同步绕其轴线(也即后车轮5的轴线)进行旋转，变速轮盘605套设于后轮轴501上且变速轮盘605与后轮轴501为同轴设置，变速连杆602朝向变速轮盘605的外侧伸出，变速连杆602的一端与变速轮盘605转动连接，从动链轮601与变速连杆602的另一端转动连接。变速连杆602的旋转中心线与后轮轴501的轴线相平行，从动链轮601的旋转中心线(也即从动链轮601的轴线)与后轮轴501的轴线相平行，变速连杆602和从动链轮601的旋转中心线均与后轮轴501的轴线之间具有一定的距离，所有从动链轮601分布在变速轮盘605的外侧四周且所有从动链轮601为沿周向均匀分布，从动链轮601与链条啮合且链条可同时与多个从动链轮601啮合。主动链轮是在链条的前端与链条啮合，从动链轮601是在链条的后端与链条啮合，变速装置6整体相当于一个链轮且变速装置6的半径(变速装置6的半径是指从动链轮601的轴线与后轮轴501的轴线之间的垂直距离)大小可调节，主动链轮与变速装置6通过链条连接，形成链传动机构。在变速连杆602与变速轮盘605和后轮轴501保持相对固定后，主动链轮与后车轮5能够通过链条进行传动，驱动后车轮5进行转动，实现自行车的行驶。

如图1、图3至图5所示，在变速控制机构的作用下，变速连杆602会相对于变速轮盘605进行旋转，所有变速连杆602为同步进行旋转且旋转角度相同，进而使得从动链轮601的轴线与后轮轴501的轴线之间的垂直距离能够得到调节，进而实现链传动机构的传动比的调节，也即实现自行车的变速。由于从动链轮601的轴线与后轮轴501的轴线之间的垂直距离能够连续调节，从而可以实现自行车的无级变速。变速控制机构包括套设于后轮轴501上且相对于后轮轴501可旋转的调节盘603以及与调节盘603和变速连杆602转动连接的传动杆604，各个变速连杆602分别通过一个传动杆604与调节盘603连接。传动杆604的数量与变速连杆602的数量相同，所有传动杆604在调节盘603上为沿周向均匀分布，传动杆604的一端与调节盘603转动连接，传动杆604的另一端与变速连杆602转动连接且传动杆604是在变速连杆602的两端之间的位置处与变速连杆602转动连接，传动杆604的旋转中心线与变速连杆602的旋转中心线相平行。在后轮轴501的轴向上，变速轮盘605位于后轮毂502和调节盘603之间，调节盘603套设于后轮轴501上且调节盘603与变速轮盘605和后轮轴501为同轴设置，变速轮盘605和调节盘603均为圆盘状结构，变速轮盘605的直径大于调节盘603的直径。当调节盘603相对于后轮轴501进行旋转时，通过传动杆604推动或拉动变速连杆602进行旋转，进而实现从动链轮601的轴线与后轮轴501的轴线之间的垂直距离的调节。

如图1、图3至图5所示，变速控制机构还包括变速电机(图中未示出)和用于将变速电机产生的旋转力传递至调节盘603的动力传递机构(图中未示出)。变速电机用于产生使调节盘603相对于后轮轴501进行旋转的旋转力，动力传递机构与变速电机和调节盘603连接，动力传递机构包括设置于调节盘603上的变速齿圈和设置于变速电机上且与变速齿圈啮合的变速齿轮，变速齿圈为圆环形结构，变速齿圈与调节盘603为同轴设置且变速齿圈与调节盘603固定连接，变速齿圈具有一圈凸齿。变速齿轮与变速齿圈相啮合，形成齿轮副，变速齿轮固定安装在变速电机的电机轴上。变速电机运转后，通过变速齿轮带动变速齿圈旋转，变速齿圈旋转后，带动调节盘603同步旋转，进而实现从动链轮601的轴线与后轮轴501的轴线之间的垂直距离的调节。

上述结构的变速装置6，结构紧凑，布置方便，能够实现自行车的无级变速，而且方便控制进行变速，操作简单，响应迅速。

如图1、图3至图5所示，本发明的无级变速自行车还包括用于对变速装置6进行锁止的锁止装置，该锁止装置包括套设于后轮轴501上且用于使调节盘603与后轮轴501保持相对固定的锁止块8和用于控制锁止块8沿后轮轴501的轴向进行移动且控制锁止块8与调节盘603在结合状态与分离状态之间进行切换的切换机构，锁止块8与后轮轴501同步旋转，变速电机设置于锁止块8上且变速电机能够与锁止块8同步旋转。锁止块8为两端开口且内部中空的圆柱形结构，锁止块8套设于后轮轴501上且锁止块8与后轮轴501为同轴设置，锁止块8与后轮轴501能够同步旋转，锁止块8具有内花键，后轮轴501具有外花键，锁止块8的内花键与后轮轴501的外花键相啮合，而且锁止块8与后轮轴501之间通过花键连接，使得锁止块8能够相对于后轮轴501沿轴向进行移动，实现与调节盘603的结合和分离。当锁止块8与调节盘603结合后，锁止块8将调节盘603锁止，使得调节盘603与后轮轴501保持相对固定，锁止块8与调节盘603连接成一体，锁止块8和调节盘603能够与后轮轴501同步旋转；当锁止块8与调节盘603分离后，调节盘603能够相对于后轮轴501进行旋转，进行自行车的变速。调节盘603与锁止块8为相对布置，锁止块8具有凸齿，凸齿设置多个且所有凸齿为以后轮轴501的轴线为中心线在后轮轴501的外侧沿周向均匀分布，调节盘603具有让凸齿嵌入的齿槽，齿槽设置于调节盘603的面朝锁止块8的侧面上，齿槽的数量与凸齿的数量相同，各个凸齿分别用于嵌入一个齿槽中。锁止块8沿轴向朝向靠近调节盘603的位置移动，凸齿嵌入齿槽中后，锁止块8与调节盘603相结合，锁止块8与调节盘603处于结合状态。锁止块8沿轴向朝向远离调节盘603的位置移动，凸齿从齿槽中脱出后，锁止块8与调节盘603分离，锁止块8与调节盘603处于分离状态。通过采用上述结构的锁止块8与调节盘603相配合，实现变速装置6的锁止，使变速装置6保持调节后的状态，操作方便，可靠性高，结构紧凑，方便布置。

作为优选的，切换机构包括拨叉、可旋转设置的切换螺杆和套设于切换螺杆上且与拨叉连接的螺母座，螺母座与切换螺杆构成螺旋传动，锁止块8具有让拨叉插入的拨叉槽，锁止块8相对于拨叉可旋转。切换螺杆为可旋转的设置于车架3上，切换螺杆的轴线与后轮轴501的轴线相平行，螺母座与切换螺杆为螺纹连接，切换螺杆设有外螺纹。拨叉槽为在锁止块8的外圆面上沿整个周向延伸的环形凹槽，拨叉用于对锁止块8施加使其沿轴向进行移动的作用力，锁止块8相对于拨叉能够旋转。切换机构还包括设置于车架3上且用于产生旋转力的驱动电机，驱动电机的电机轴与切换螺杆连接，驱动电机运转后，切换螺杆绕其轴线进行旋转，切换螺杆并驱动螺母座进行移动，螺母座同时带动拨叉进行移动，拨叉同时带动锁止块8沿轴向进行移动，实现与调节盘603的结合或分离。

作为优选的，切换螺杆上的外螺纹为多线螺纹，因螺旋传动具有快速、增(省)力和自锁的特点，故可在变速装置6调节至合适大小后使变速装置6保持锁止状态，满足自锁性要求，可靠性高，而且能够实现锁止块8与调节盘603之间状态的快速切换，响应迅速，效率高。

作为优选的，锁止块8上设有导电环，导电环为在锁止块8上沿整个周向进行设置，导电环与变速电机的正、负极为电连接。车架3上设有用于与线束连接的插座，插座位于锁止块8的外侧，插座用于与线束连接，线束与设置于车架3上的蓄电池连接，插座具有导电环取电触点，导电环取电触点与导电环始终接触，电流的流向是从线束依次流向插座、导电环取电触点、导电环和变速电机，为变速电机供电。

如图1和图3所示，后车轮5还包括后轮辋505、设置于后轮辋505上的轮胎506、可旋转的设置于后轮毂502上的后轮第一支撑杆503、与后轮第一支撑杆503和后轮辋505转动连接的后轮第二支撑杆504以及位于后轮第一支撑杆503和后轮第二支撑杆504之间的后减震器507，后轮第一支撑杆503设置多个且所有后轮第一支撑杆503为沿周向均匀分布，各个后轮第二支撑杆504分别通过一个后轮第一支撑杆503与后轮毂502连接。后轮辋505为圆环形结构且后轮辋505与后轮毂502为同轴设置，后轮辋505的直径大于后轮毂502的直径，后轮第一支撑杆503和后轮第二支撑杆504位于后轮毂502和后轮辋505之间。后轮第一支撑杆503的一端与后轮毂502转动连接，后轮第一支撑杆503的另一端与后轮第二支撑杆504的一端转动连接，后轮第二支撑杆504的另一端与后轮辋505转动连接，后轮第一支撑杆503和后轮第二支撑杆504的旋转中心线与后轮毂502的轴线相平行。后减震器507起到减震作用，后减震器507上设有减振弹簧，后减震器507的一端是在后轮第一支撑杆503的两端之间的位置处与后轮第一支撑杆503转动连接，后减震器507的另一端是在后轮第二支撑杆504的两端之间的位置处与后轮第二支撑杆504转动连接。

如图1和图3所示，后轮第一支撑杆503设置多个且所有后轮第一支撑杆503在后轮毂502的外侧为沿周向均匀分布，后轮第一支撑杆503的数量与后轮第二支撑杆504的数量相同，各个后轮第一支撑杆503分别与一个后轮第二支撑杆504转动连接。后减震器507的数量与后轮第一支撑杆503的数量也相同，各个后减震器507分别与一个后轮第一支撑杆503和一个后轮第二支撑杆504连接，与同一个后减震器507连接的后轮第一支撑杆503和后轮第二支撑杆504的长度方向之间具有夹角且该夹角为锐角或钝角。

如图1和图2所示，前车轮4包括前轮辋405、前轮毂402、和设置于前轮毂402上的前轮轴401、设置于前轮辋405上的轮胎406、可旋转的设置于前轮毂402上的前轮第一支撑杆403、与前轮第一支撑杆403和前轮辋405转动连接的前轮第二支撑杆404以及位于前轮第一支撑杆403和前轮第二支撑杆404之间的前减震器407，前轮第一支撑杆403设置多个且所有前轮第一支撑杆403为沿周向均匀分布，各个前轮第二支撑杆404分别通过一个前轮第一支撑杆403与后轮毂502连接。前轮辋405为圆环形结构且前轮辋405与前轮毂402为同轴设置，前轮辋405的直径大于前轮毂402的直径，前轮第一支撑杆403和前轮第二支撑杆404位于前轮毂402和前轮辋405之间。前轮轴401和后轮轴501相平行，前轮轴401与前轮毂402为同轴固定连接，前轮轴401与前叉2转动连接。前轮第一支撑杆403的一端与前轮毂402转动连接，前轮第一支撑杆403的另一端与前轮第二支撑杆404的一端转动连接，前轮第二支撑杆404的另一端与前轮辋405转动连接，前轮第一支撑杆403和前轮第二支撑杆404的旋转中心线与前轮毂402的轴线相平行。前减震器407起到减震作用，前减震器407上设有减振弹簧，前减震器407的一端是在前轮第一支撑杆403的两端之间的位置处与前轮第一支撑杆403转动连接，前减震器407的另一端是在前轮第二支撑杆404的两端之间的位置处与前轮第二支撑杆404转动连接。

如图1和图2所示，前轮第一支撑杆403设置多个且所有前轮第一支撑杆403在前轮毂402的外侧为沿周向均匀分布，前轮第一支撑杆403的数量与前轮第二支撑杆404的数量相同，各个前轮第一支撑杆403分别与一个前轮第二支撑杆404转动连接。前减震器407的数量与前轮第一支撑杆403的数量也相同，各个前减震器407分别与一个前轮第一支撑杆403和一个前轮第二支撑杆404连接，与同一个前减震器407连接的前轮第一支撑杆403和前轮第二支撑杆404的长度方向之间具有夹角且该夹角为锐角或钝角。

上述结构的前车轮4和后车轮5利用轮胎受力不平衡使两个连杆相对运动，压缩弹簧实现减震，每个方向的弹簧压缩量不同，可以实现多个方向的减震，获得更好的减震效果，并可以根据路况，调整减震器上的减振弹簧的预紧度以获得不同的减震效果。

以上结合附图对本发明进行了示例性描述。显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.无级变速自行车，包括车架、前车轮、后车轮、链条和设置于后车轮上的变速装置，后车轮包括后轮毂和设置于后轮毂上的后轮轴，其特征在于：所述变速装置包括设置于所述后轮轴上且与后轮轴同步旋转的变速轮盘、可旋转的设置于变速轮盘上的变速连杆、可旋转的设置于变速连杆上且与所述链条啮合的从动链轮和用于控制变速连杆进行转动以调节从动链轮与后轮轴之间的距离的变速控制机构，变速连杆设置多个且所有变速连杆在后轮轴的外侧为沿周向均匀分布。

2.根据权利要求1所述的无级变速自行车，其特征在于：所述变速连杆的一端与所述变速轮盘转动连接，所述从动链轮与变速连杆的另一端转动连接。

3.根据权利要求1或2所述的无级变速自行车，其特征在于：所述变速控制机构包括套设于所述后轮轴上且相对于后轮轴可旋转的调节盘以及与调节盘和所述变速连杆转动连接的传动杆，各个变速连杆分别通过一个传动杆与调节盘连接。

4.根据权利要求3所述的无级变速自行车，其特征在于：所述变速控制机构还包括变速电机和用于将变速电机产生的旋转力传递至所述调节盘的动力传递机构。

5.根据权利要求3或4所述的无级变速自行车，其特征在于：还包括锁止装置，锁止装置包括套设于所述后轮轴上且用于使所述调节盘与后轮轴保持相对固定的锁止块和用于控制锁止块沿后轮轴的轴向进行移动且控制锁止块与调节盘在结合状态与分离状态之间进行切换的切换机构，锁止块与后轮轴同步旋转，所述变速电机设置于锁止块上。

6.根据权利要求5所述的无级变速自行车，其特征在于：所述切换机构包括拨叉、可旋转设置的切换螺杆和套设于切换螺杆上且与拨叉连接的螺母座，螺母座与切换螺杆构成螺旋传动，所述锁止块具有让拨叉插入的拨叉槽，锁止块相对于拨叉可旋转。

7.根据权利要求1至6任一所述的无级变速自行车，其特征在于：所述后车轮还包括后轮辋、设置于后轮辋上的轮胎、可旋转的设置于所述后轮毂上的后轮第一支撑杆、与后轮第一支撑杆和后轮辋转动连接的后轮第二支撑杆以及位于后轮第一支撑杆和后轮第二支撑杆之间的后减震器，后轮第一支撑杆设置多个且所有后轮第一支撑杆为沿周向均匀分布，各个后轮第二支撑杆分别通过一个后轮第一支撑杆与后轮毂连接。

8.根据权利要求7所述的无级变速自行车，其特征在于：所述后轮第一支撑杆的一端与所述后轮毂转动连接，后轮第一支撑杆的另一端与所述后轮第二支撑杆的一端转动连接，后轮第二支撑杆的另一端与所述后轮辋转动连接，所述后减震器的一端是在后轮第一支撑杆的两端之间的位置处与后轮第一支撑杆转动连接，后减震器的另一端是在后轮第二支撑杆的两端之间的位置处与后轮第二支撑杆转动连接。

9.根据权利要求1至8任一所述的无级变速自行车，其特征在于：所述前车轮包括前轮辋、前轮毂、设置于前轮辋上的轮胎、可旋转的设置于前轮毂上的前轮第一支撑杆、与前轮第一支撑杆和前轮辋转动连接的前轮第二支撑杆以及位于前轮第一支撑杆和前轮第二支撑杆之间的前减震器，前轮第一支撑杆设置多个且所有前轮第一支撑杆为沿周向均匀分布，各个前轮第二支撑杆分别通过一个前轮第一支撑杆与后轮毂连接。

10.根据权利要求9所述的无级变速自行车，其特征在于：所述前轮第一支撑杆的一端与所述前轮毂转动连接，前轮第一支撑杆的另一端与所述前轮第二支撑杆的一端转动连接，前轮第二支撑杆的另一端与所述前轮辋转动连接，所述前减震器的一端是在前轮第一支撑杆的两端之间的位置处与前轮第一支撑杆转动连接，前减震器的另一端是在前轮第二支撑杆的两端之间的位置处与前轮第二支撑杆转动连接。