CN114954772B - 一种变速器及具有该变速器的自行车 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种变速器及具有该变速器的自行车，属于自行车技术领域，其包括支撑组件、环绕呈圆环并安装在支撑组件的外弹性卷片、用于改变所述外弹性卷片直径尺寸的调节组件以及用于调节链条长度的松紧件，所述外弹性卷片外侧设置有与链条啮合的齿牙，所述外弹性卷片在改变直径尺寸的过程中使两端齿牙重合或展开。本申请能实现自行车变速的同时，具有不需要叠加多个变速齿轮的特点，从而达到缩短车轮轴向齿轮，提高车轮稳定性的效果，同时，变速器的结构简单，易于变速，能实现更多档位的变速。

Description

一种变速器及具有该变速器的自行车

技术领域

本申请涉及自行车变速技术领域，尤其是涉及一种变速器及具有该变速器的自行车。

背景技术

自行车是一种简单的交通工具，是以人的脚踩踏板为动力、用于代步和出行的绿色环保交通工具，也有一些人将自行车当成锻炼的工具，用于骑行锻炼和自行车出游等。目前的自行车种类很多，其中比较受青睐的一种是变速自行车。

变速字形车的特点是具有变速器，人们能根据自己的需求对骑行的传动比进行改变，从而实现减轻或加重骑行力度。目前，自行车变速器的结构较为成熟，主要通过在前后轮分别安装多个直径不同的齿轮，通过安装在把手上的拨档结构对链条进行波动，使链条啮合不同直径的齿轮，完成变速。在实现本申请过程中，该技术中至少存在如下问题：为实现变速功能，需要在前后轮上安装多个直径不同的齿轮，增大前后轮轴向尺寸，对此有待进一步改进。

发明内容

为了在实现变速功能的情况下，不增加车轮轴向尺寸，以保证车轮的稳定性，本申请提供一种变速器及具有该变速器的自行车。

本申请提供的一种变速器及具有该变速器的自行车采用如下的技术方案：

一种变速器及具有该变速器的自行车，包括包括安装在车轴的支撑组件、环绕呈圆环并安装在支撑组件的外弹性卷片、用于改变所述外弹性卷片直径尺寸的调节组件以及用于调节链条长度的松紧件，所述外弹性卷片外侧设置有与链条啮合的齿牙，所述外弹性卷片在改变直径尺寸的过程中使两端齿牙重合或展开。

通过采用上述技术方案，外弹性卷片通过支撑组件安装在车轴外侧，通过调节组件调节外弹性卷片的直径尺寸，使两端的齿牙重合或展开，可改变链条啮合形成的圆周结构的直径，在另一与链条啮合齿轮所形成的圆周结构的直径不变的情况下和松紧件调节链条拉紧的情况下，可以实现自行车的变速，且整体宽度较小，缩短车轴的轴向尺寸，可提高车轮的稳定性。

优选的，所述外弹性卷片的内侧设置有内弹性卷片，所述内弹性卷片与所述外弹性卷片之间可相对滑动预设距离，所述内弹性卷片的厚度比所述外弹性卷片的厚度大。

通过采用上述技术方案，设置内弹性卷片，减少外弹性卷片内凹变形的情况，提高外弹性卷片的稳定性，保证外弹性卷片对链条的支撑。

优选的，所述支撑组件包括转动安装在车轴上的支撑筒，所述支撑筒两侧设置有支撑盘，所述内弹性卷片的端部外侧均转动设置有导向滑块，两所述支撑盘的内侧设置有供导向滑块滑动的导向滑槽，所述导向滑块在所述导向滑槽内滑动时，所述内弹性卷片、所述外弹性卷片和所述齿牙的质量中心保持在车轴中心的预设范围内。

通过采用上述技术方案，支撑筒转动安装在车轴上，导向滑块滑动设置在导向滑槽中，使内弹性卷片能更加稳定且准确的改变半径尺寸，便于自行车的稳定变速。

优选的，所述内弹性卷片两端的内侧均设置有相互错位的限位条，所述内弹性卷片两端的内侧开设有供所述限位条滑动的限位槽。

通过采用上述技术方案，限位条在限位槽内滑动，从而限制内弹性卷片的两端弯曲程度，使内弹性卷片能更好的弯曲重合，提高内弹性卷片整体形态的稳定性。

优选的，所述调节组件包括固定在所述内弹性卷片两端的调节绳以及拉动调节绳的驱动件，所述调节绳远离所述内弹性卷片端部一端先滑动设置在限位条外侧后固定在驱动件的输出端。

通过采用上述技术方案，驱动件通过拉动或放松调节绳，在内弹性卷片的自身弹力作用下，使内弹性卷片卷曲的直径发生变化，从而达到缩小或扩大链条啮合齿牙所形成的圆周结构的尺寸，达到变速的效果。

优选的，所述驱动件包括固定在支撑筒的驱动电机和固定安装在驱动电机输出端的卷盘，所述调节绳缠绕在卷盘外侧。

通过采用上述技术方案，控制驱动电机的正转或翻转预设角度，可以使调节绳进一步缠绕在卷盘上或在卷盘上放松，内弹性卷片在自身弹力作用下放大或缩小所卷曲形成的圆圈，从而实现内弹性卷片直径的尺寸。

优选的，所述限位条远离所述内弹性卷片端部的一端固定有弹性弧条，所述调节绳滑动设置在弹性弧条。

通过采用上述技术方案，弹性弧条可以使调节绳的滑动更加顺滑，同时，弹性弧条的弹力可以对调节绳具有一定的弹性，减少弹性绳在单位时间内受力过大而损坏的情况，此外，弹性弧条可以限制内弹性卷片引过度放松而展开呈条状的情况，保证内弹性卷片的正常使用。

优选的，所述松紧件包括安装在车架的伸缩缸，所述伸缩缸的输出端转动安装有调节齿轮，所述调节齿轮与链条啮合。

通过采用上述技术方案，伸缩缸带动调节齿轮移动，从而挤压或放松链条，使链条可以保持一定的张紧力，减少链条松脱齿牙的情况。

优选的，所述车轴靠近链条不与齿牙啮合的一侧安装有感应盘，所述感应盘安装有用于感应导向滑块位置的传感器。

通过采用上述技术方案，当传感器感应到内弹性卷片两端的导向滑块处于感应盘内，此时，处于两导向滑块之间重叠的齿牙不与链条啮合，从而可以便于对内弹性卷片两端进行拉动或松开，使处于两导向滑块之间重叠的齿牙可以相对移动而增加或减少重叠齿牙的数量，减小或增大内弹性卷片的整体直径尺寸，使变速器的变速更加智能高效。

一种自行车，包括变速器。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过安装外弹性卷片、内弹性卷片、支撑组件以及调节组件，调节组件可以调节内弹性卷片和外弹性卷片在卷曲后的直径尺寸，从而使链条的传动直径改变，以此达到变速的效果；

2.通过安装支撑筒、支撑盘以及导向滑块，导向滑块滑动在导向滑槽中，使内弹性卷片在改变尺寸的过程中，受到导向滑槽的限制而使整体保持近圆形的形态，提高齿牙和链条传动过程中的稳定性和内弹性卷片变形过程中的稳定性，同时，支撑盘可以限制内弹性卷片和链条，提高整体结构的稳固性；

3.通过安装调节绳、驱动件以及弹性弧条，驱动件拉动或放松调节绳，使内弹性卷片在自身弹性作用下而改变直径尺寸，达到便于调节内弹性卷片直径尺寸的效果。

附图说明

图1是本申请实施例的整体结构示意图；

图2是本申请实施例中支撑组件和调节组件的安装结构示意图；

图3是本申请实施例中外弹性卷片层叠一侧的内部结构示意图；

图4是本申请实施例中松紧件的结构示意图；

图5是本申请实施例中松紧件的安装结构示意图。

附图标记说明：

1、支撑组件；10、车轴；11、支撑筒；12、支撑盘；13、导向滑块；14、导向滑槽；2、外弹性卷片；20、齿牙；21、内弹性卷片；22、限位条；23、限位槽；3、调节组件；30、调节绳；31、驱动件；32、弹性弧条；4、链条；5、松紧件；50、伸缩缸；51、调节齿轮；52、导向齿轮；6、感应盘；60、传感器。

具体实施方式

以下结合附图1-5对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种变速器。

参照图1-4，变速器包括支撑组件1、外弹性卷片2、调节组件3以及松紧件5，支撑组件1安装在车轴10上，优选的，支撑组件1安装在后车轴上。外弹性卷片2环绕呈圆环并安装在支撑组件1外侧，支撑组件1支撑外弹性卷片2，外弹性卷片2可以是弯曲呈圆环的弹性钢环。外弹性卷片2的外侧设置有齿牙20，齿牙20均匀环设在外弹性卷片2外侧。自行车的链条4与齿牙20啮合传动。

自行车的前车轴上的牙盘与外弹性卷片2共同支撑链条4，实现自行车中车轴和后车轴的传动连接。调节组件3用于改变外弹性卷片2的直径尺寸，此时，外弹性卷片2两端的齿牙20更多的重合或展开，在链条4所啮合的牙盘不变的情况下，使自行车中车轴和后车轴的传动比发生改变，从而达到变速的效果。在变速过程中，松紧件5调节自行车链条4的长度，以保证链条4的松紧度。

参照图2和图3，外弹性卷片2的内侧并排设置有内弹性卷片21，内弹性卷片21也可以是弯曲呈圆环的弹性钢环。内弹性卷片21的厚度比外弹性卷片2的厚度大。优选的，内弹性卷片21的厚度比外弹性卷片2的厚度厚1.5-2.5倍，由此可以保证外弹性卷片2的弯曲特性和支撑强度。外弹性卷片2和内弹性卷片21的中部固定设置，两侧可以在弯曲或展开过程中相对滑动预设距离，保证外弹性卷片2和内弹性卷片21在弯曲过程中的贴合性。

支撑组件1包括转动安装在车轴10上的支撑筒11，支撑筒11可以通过轴承稳定的安装在后车轴上，支撑筒11的两侧均安装有支撑盘12，两支撑盘12相对一侧开设有导向滑槽14，导向滑槽14呈弧状。内弹性卷片21的两端的外侧均转动安装有导向滑块13，导向滑块13滑动设置有对应的导向滑槽14中。其中，内弹性卷片21的两端的两外侧均等距安装有两导向滑块13，每一支撑盘12均开设有两不同弧状的导向滑槽14。当导向滑块13在对应的导向滑槽14内滑动时，内弹性卷片21能保持近圆形且内弹性卷片21、外弹性卷片2和齿牙20的质量中心保持在车轴10中心的预设范围内，该范围可设定为以车轴10中心线半径在0-20mm的圆形范围内，以此保证车轴10的受力稳定。

内弹性卷片21两端的内侧均设置有相互错位的限位条22，内弹性卷片21两端的内侧开设有供限位条22滑动的限位槽23。限位条22在限位槽23滑动的过程中，可以限制内弹性卷片21的两端在弯曲的过程中保持高度重合的状态，以保持内弹性卷片21的近圆形状，同时，可以减少由于受到的弹性过大而容易展开的情况，以减少对链条4与齿牙20啮合的影响。

调节组件3包括调节绳30以及驱动件31，调节绳30设置有两条且可采用钢丝绳。两调节绳30的一端分别固定在内弹性卷片21的两端部，另一端先滑动设置在对应侧的限位条22外侧后固定在驱动件31的输出端，限位条22的外侧可开设与调节绳30对应的限制槽，且可在滑槽内嵌入安装耐磨钢，减少调节绳30对限制槽的磨损。驱动件31可以拉动调节绳30，以拉动内弹性卷片21的两端部，使内弹性卷片21向内卷曲或向外展开，实现内弹性卷片21直径的改变。

驱动件31包括固定在支撑筒11外的两驱动电机和安装在驱动电机输出端的卷盘，调节绳30远离内弹性卷片21的一端固定并缠绕在卷盘外侧，驱动电机可带动卷盘卷绕或放松调节绳30，从而实现对调节绳30的驱动。驱动电机可通过无线通讯技术与控制器电连接，将控制器安装在自行车的把手部分，可以便于骑手通过控制器来控制驱动电机的正反转，继而实现自行车的变速。

在其他实施例中，驱动件31还可以是现有技术中的自行车指拨机构，调节绳30远离内弹性卷片21的一端穿过支撑筒11并与指拨机构的变速线连接，为了减少调节绳30转动过程中绞动变速绳导致的问题，可以使调节绳30与变速绳转动连接，减少变速绳绞动而容易断裂的情况。通过拨动指拨机构的手柄，达到拉动或放松调节绳30的效果。

为了进一步提高调节绳30的拉动顺滑性，在限位条22远离内弹性卷片21端部的一端固定有弹性弧条32，弹性弧条32远离限位条22一端向车轴10中心弯曲。弹性弧条32外侧同样可以开设有供调节绳30对应滑动的限制槽，且可在滑槽内嵌入安装耐磨钢，减少调节绳30对限制槽的磨损。弹性弧条32具有弹性，可以缓冲调节绳30的振动。

当外弹性卷片2外侧相互重叠的齿牙20啮合链条4的情况下，由于链条4的限制，外弹性卷片2和内弹性卷片21无法调节直径尺寸，导致调节绳30，无法拉动。为了保证驱动电机工作时，调节绳30能拉动，在车轴10靠近链条4不与齿牙20啮合的一侧安装有感应盘6，感应盘6呈扇形且角度范围刚好朝向链条4不与齿牙20啮合的一侧，感应盘6安装有用于感应导向滑块13位置的传感器60，当同一侧的两导向滑块13均处于感应盘6朝向的范围，则为可调节区域。传感器60可采用现有的发射器和接收器结构，将发射器安装在导向滑块13中，再将接收器安装在感应盘6内，传感器60与控制器电连接，通过控制器的信息处理和协调，可以在导向滑块13处于感应盘6的朝向的区域内对驱动电机进行控制，已达到提高驱动电机工作的精准性。

如驱动件31采用现有技术中的自行车指拨机构，则可不用安装感应盘6和传感器60，由于受到链条4阻力作用，骑手只有在导向滑块13处于感应盘6的朝向的区域内才能拨动手柄，但这基本不影响普通骑手对自行车进行变速的操作和效果。

参照图4和图5，松紧件5包括安装在自行车车架的伸缩缸50，伸缩缸50可采用电动推杆、气缸或液压杆等可驱动伸缩的结构。伸缩缸50的输出端转动安装有调节齿轮51，调节齿轮51与链条4啮合连接。当伸缩缸50推动或拉起调节齿轮51的时候，可以拉紧或放松链条4，从而使链条4保持预设的张紧力，减少链条4脱落的情况，伸缩缸50受控制器控制，在控制驱动电机工作的时候同时也控制伸缩缸50驱动调节齿轮51移动至对应档位的对应位置，保证链条4的张紧状态。

为了保持外弹性卷片2外侧齿牙20与链条4啮合的数量，可在自行车车架上转动安装导向齿轮52，导向齿轮52安装在靠近本实施例变速器所安装的车轴10一侧。

本申请实施例一种变速器的实施原理为：骑手通过控制器控制驱动电机正反转，从而实现对调节绳30的拉紧和放松，以拉动或展开内弹性卷片21的两端，在导向滑块13和导向滑槽14的导向作用下，改变内弹性卷片21所卷曲形成的圆环直径，在链条4的传动作用下，使自行车中车轴和后车轴的直径比变化，以此达到变速的效果。本申请结构简单，整体宽度较小，使安装本申请实施例的自行车车轴宽度较小，以此提高自行车行车稳定性。此外，本申请实施例还能实现多档变速，且每档变速传动比差距小的，使变速过程更加顺滑，提高自行车的行车过程中变档的舒适感。

本申请实施例还公开一种具有该变速器的自行车。

该自行车安装有上述所述的变速器。同时，该自行车的车架可根据该变速器的安装需求增加或减少杆件，车架的框架设计属于现有技术，本实施例不再具体阐述自行车车架的结构。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种变速器，其特征在于：包括安装在车轴（10）的支撑组件（1）、环绕呈圆环并安装在支撑组件（1）的外弹性卷片（2）、用于改变所述外弹性卷片（2）直径尺寸的调节组件（3）以及用于调节链条（4）长度的松紧件（5），所述外弹性卷片（2）外侧设置有与链条（4）啮合的齿牙（20），所述外弹性卷片（2）在改变直径尺寸的过程中使两端齿牙（20）重合或展开；

所述外弹性卷片（2）的内侧设置有内弹性卷片（21）；

所述内弹性卷片（21）两端的内侧均设置有相互错位的限位条（22），所述内弹性卷片（21）两端的内侧开设有供所述限位条（22）滑动的限位槽（23）；

所述调节组件（3）包括固定在所述内弹性卷片（21）两端的调节绳（30）以及拉动调节绳（30）的驱动件（31），所述调节绳（30）远离所述内弹性卷片（21）端部一端先滑动设置在限位条（22）外侧后固定在驱动件（31）的输出端；

所述限位条（22）远离所述内弹性卷片（21）端部的一端固定有弹性弧条（32），所述调节绳（30）滑动设置在弹性弧条（32）。

2.根据权利要求1所述的一种变速器，其特征在于：所述内弹性卷片（21）与所述外弹性卷片（2）之间可相对滑动预设距离，所述内弹性卷片（21）的厚度比所述外弹性卷片（2）的厚度大。

3.根据权利要求2所述的一种变速器，其特征在于：所述支撑组件（1）包括转动安装在车轴（10）上的支撑筒（11），所述支撑筒（11）两侧设置有支撑盘（12），所述内弹性卷片（21）的端部外侧均转动设置有导向滑块（13），两所述支撑盘（12）的内侧设置有供导向滑块（13）滑动的导向滑槽（14），所述导向滑块（13）在所述导向滑槽（14）内滑动时，所述内弹性卷片（21）、所述外弹性卷片（2）和所述齿牙（20）的质量中心保持在车轴（10）中心的预设范围内。

4.根据权利要求1所述的一种变速器，其特征在于：所述驱动件（31）包括固定在支撑筒（11）的驱动电机和固定安装在驱动电机输出端的卷盘，所述调节绳（30）缠绕在卷盘外侧。

5.根据权利要求1所述的一种变速器，其特征在于：所述松紧件（5）包括安装在车架的伸缩缸（50），所述伸缩缸（50）的输出端转动安装有调节齿轮（51），所述调节齿轮（51）与链条（4）啮合。

6.根据权利要求1所述的一种变速器，其特征在于：所述车轴（10）靠近链条（4）不与齿牙（20）啮合的一侧安装有感应盘（6），所述感应盘（6）安装有用于感应导向滑块（13）位置的传感器（60）。

7.一种自行车，其特征在于：包括如权利要求1-6任意一项所述的一种变速器。