CN116066536A - 一种带负荷变速的紧凑型多档位自行车中轴变速箱及其换挡方法 - Google Patents

Abstract

本发明具体涉及一种带负荷变速的紧凑型多档位自行车中轴变速箱及其换挡方法,包括箱式变速装置和换挡装置，主轴齿轮最右侧一个齿轮是双联齿轮，输出链轮固定在双联齿轮上；主动棘轮和从动棘轮中均是双棘齿棘轮，双棘齿棘轮两侧设置有具有双棘齿的两个主轴齿轮或两个副轴齿轮，双棘齿棘轮在主轴或副轴上左右移动并通过两侧的棘齿分别与双棘齿的两个主轴齿轮或两个副轴齿轮相互啮合/分离；副轴最右侧的设置有一个高速齿轮和一个低速齿轮，高速齿轮和低速齿轮之间设有第三双棘齿棘轮，高速齿轮、低速齿轮和双联齿轮啮合，变挡拨杆和拨叉的连接件为弹性连接件,采用上述技术方案的紧凑型自行车变速器，结构紧凑，能直接进行进挡和退挡，运行稳定。

Description

一种带负荷变速的紧凑型多档位自行车中轴变速箱及其换挡方法

技术领域

本发明涉及到交通工具中的变速器，具体涉及一种带负荷变速的紧凑型多档位自行车中轴变速箱及其换挡方法。

背景技术

紧凑型多档位变速箱中的变速器多采用行星齿轮组的变速器，内部换挡的啮合结构复杂，变速器体积不紧凑，制造要求比较高，换挡也不方便，特别是在带负荷变速时，变速器进行换挡时，需要先进入空挡，再进行换挡，操作比较复杂。另外，在空挡时具有一定的安全隐患，有部分安全事故是因为进入空挡而发生的。

啮合是变速器的重要组成部分，现有的啮合结构复杂：在每个挡位的传动齿轮旁均安装有一环，齿轮上具有用于摩擦的锥面，两个环之间设有一啮合套，啮合套与环之间须要布置滑块、弹簧圈等结构。换挡时，先进入空挡，再进挡；进挡时环和传动齿轮在摩擦力的作用下后，啮合套才能与环、传动齿轮啮合，进而完成换挡。CN203098620U公告了一种汽车变速箱器，包括齿毂、环、啮合套，以及用于换挡时使啮合套推动环滑动的滑块，所述环上设有与滑块相配合的凹槽，空挡时所述滑块位于凹槽内，所述滑块的侧面上附着有弹性体，弹性体的端面与凹槽的槽面相接触。该实用新型提供的汽车变速箱器，换挡时使滑块与环为非刚性接触，能降低换挡噪声，同时摘挡时可避免环与挡位齿轮持续摩擦。

目前的紧凑型自行车变速器存在变挡结构不紧凑、不能更好的直接进挡和退挡的缺陷，特别是在带负荷变速时容易出现不能很好的退档和打齿的缺陷。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种带负荷变速的紧凑型多档位自行车中轴变速箱，能直接进行进挡和退挡，运行稳定，克服现有紧凑型自行车变速器存在变挡结构不紧凑，特别是在带负荷变速时不能更好的进挡和退挡的缺陷。

为了实现上述第一个发明目的，本发明一种带负荷变速的紧凑型多档位自行车中轴变速箱，包括箱式变速装置和换挡装置，所述箱式变速装置包括箱体、一个主轴、一个副轴和一个输出链轮，在所述的主轴上设有多个主轴齿轮和主动棘轮，在所述的副轴上设有多个副轴齿轮和从动棘轮，所述的主动棘轮和所述的从动棘轮的中间设有拨槽，所述的主轴齿轮和所述的副轴齿轮相互配合啮合；所述换挡装置包括变挡鼓轮、变挡拨杆和变挡拨叉，所述变挡鼓轮旋转固定在箱体上，所述主轴和副轴的两端通过轴承安装在箱体上，所述变挡拨杆可左右移动的活动固定在箱体上，变挡鼓轮的旋转中心线与副轴的旋转中心线相互平行，所述变挡鼓轮圆周面上设置有变挡鼓轮槽，所述变挡拨叉包括下段的拨叉叉部和上段的拨叉连接部，所述拨叉叉部卡接在所述棘轮中间的拨槽中，所述变挡拨杆前端活动固定在所述的变挡鼓轮槽内，所述变挡拨杆后端活动连接所述拨叉连接部，所述的主轴齿轮最右侧一个齿轮是双联齿轮，所述输出链轮固定在所述的双联齿轮上；所述的主动棘轮和所述的从动棘轮中均是双棘齿棘轮，所述双棘齿棘轮两侧设置有具有双棘齿的两个主轴齿轮或两个副轴齿轮，所述双棘齿棘轮在主轴或副轴上左右移动并通过两侧的棘齿分别与所述的双棘齿的两个主轴齿轮或两个副轴齿轮相互啮合/分离；所述副轴最右侧的设置有一个高速齿轮和一个低速齿轮，所述高速齿轮和所述低速齿轮之间设有第三双棘齿棘轮，所述高速齿轮、低速齿轮和所述双联齿轮啮合，所述变挡拨杆和所述拨叉的连接件为弹性连接件。

采用上述技术方案，由于主轴齿轮最右侧一个齿轮是双联齿轮，能根据第三双棘齿棘轮的不同结合位置，确定高档和低档，将原来的四挡变速箱变成了八档变速箱，相对现有的紧凑型变速器，减少了齿轮副，从而使得变挡结构更紧凑，同时所述变挡拨杆和所述拨叉的连接件为弹性连接件，能更好的保证在进挡或者退挡的时候，主轴齿轮或副轴齿轮的棘齿对应的棘轮结合时避免棘齿之间硬性接触，不会出现打齿和卡滞现象，从而能更好的直接进挡和退挡，同时成熟的变挡鼓轮技术也能保证在骑行路况不好的情况下现有的紧凑型变速器容易自行跳挡的缺陷。

进一步，限定弹性连接件采用简单实用的金属弹片，所述金属弹片上端固定连接在所述变挡拨杆上，所述金属弹片下端活动夹持住所述变档拨叉。

同样的道理，限定所述弹性连接件为扭簧，所述扭簧包括扭簧本体和扭簧输出端头，所述扭簧本体固定连接所述变挡拨杆上，所述扭簧输出端头活动夹持住所述变档拨叉。

进一步，具体限定换挡装置中除了变挡鼓轮以外的其他具体结构，即所述换挡装置还包括有固定板和拨叉导向杆，所述固定板固定在所述箱体上，所述拨叉导向杆固定在所述固定板上或直接固定在箱体上，所述拨叉连接部为空心管，所述空心管活动套接在所述拨叉导向杆上。

再进一步，限定采用上述技术方案的八挡齿轮变速箱，，所述的主轴上从左到右依次设有一挡主轴齿轮、三挡主轴齿轮、二挡主轴齿轮、第二双棘齿棘轮、四挡主轴齿轮和双联齿轮；其中，一挡主轴齿轮和三挡主轴齿轮固定连接在主轴上，二挡主轴齿轮、四挡主轴齿轮以及双联齿轮空套在主轴上，所述第二双棘齿棘轮滑动套接在所述的主轴上；所述副轴上从左到右依次设有一挡副轴齿轮、第一双棘齿棘轮、三挡副轴齿轮、二挡副轴齿轮、四挡副轴齿轮、高速齿轮、第三双棘齿棘轮和低速齿轮，其中，一挡副轴齿轮和三挡副轴齿轮空套在所述副轴上，所述第一双棘齿棘轮、第三双棘齿棘轮滑动套接在所述的副轴上，二挡副轴齿轮和四挡副轴齿轮固定连接在副轴上，高速齿轮和低速齿轮空套在所述副轴上。

其中限定，在所述八挡齿轮变速箱结构中，所述的变挡拨杆和变挡拨叉均为三个，其中，第一变挡拨杆控制第一双棘齿棘轮，第二变挡拨杆控制第二双棘齿棘轮，第三变挡拨杆控制所述的双棘齿棘轮。

限定所述的棘齿均为斜齿，在斜齿齿根的推力下，由于棘齿角度的原因，棘齿的工作面受力时，力的方向朝向棘齿根部，使得齿轮棘齿和套筒棘齿自动卡紧，从而传递力矩；

本发明中，齿轮和棘轮之间采用上述方式配合连接的技术效果是：(1)在需要卡紧时，棘轮棘齿和齿轮棘齿容易啮合，并且能够防止脱落；(2)具有速度差的时候，棘轮棘齿和齿轮棘齿容易脱离。具体原因是：由于棘齿角度的原因，棘齿的工作面受力时，力的方向朝向棘齿根部，使得棘轮棘齿和齿轮棘齿自动卡紧，从而传递力矩。由于棘齿的齿背角度平缓，不能传递力矩，棘齿的齿背受力时，力的方向远离齿根，使棘轮棘齿和齿轮棘齿相互远离，从而自动分离。

本发明的另外一个发明目的是提供一种带负荷变速的紧凑型八档位变速箱的换挡方法，1)当所述变速箱处于空挡位置时，所述第一双棘齿棘轮、第二双棘齿棘轮、第三双棘齿棘轮均和对应的齿轮处于分离状态；

2)当从空挡加挡到一挡的状态时，所述变挡鼓轮控制第三变挡拨杆带动第三双棘齿棘轮向右移动，位于第三双棘齿棘轮右边的棘齿与低速齿轮左边的棘齿处于啮合状态；第二棘轮均处于分离状态；所述变挡鼓轮控制第一变挡拨杆带动第一双棘齿棘轮向左移动，位于第一双棘齿棘轮左边的棘齿与一挡副轴齿轮右边的棘齿处于啮合状态；主轴带动一挡主轴齿轮旋转，一挡主轴齿轮带动一挡副轴齿轮旋转，一挡副轴齿轮带动第一双棘齿棘轮旋转，第一双棘齿棘轮带动副轴旋转，副轴带动第三双棘齿棘轮旋转，第三双棘齿棘轮带动低速齿轮旋转，低速齿轮带动在主轴上的双联齿轮旋转，实现输出链轮转动；

3)当从一挡加挡到二挡的状态时，旋转变挡鼓轮，所述第三双棘齿棘轮右边的棘齿与低速齿轮左边的棘齿依旧处于啮合状态；第一变挡拨杆带动第一双棘齿棘轮向右移动，位于第一双棘齿棘轮左边的棘齿与一挡主轴齿轮右边的棘齿分离，第一棘轮均处于分离状态；同时，第二变挡拨杆带动第二双棘齿棘轮向左移动，位于第二双棘齿棘轮左边的棘齿与二挡主轴齿轮右边的棘齿结合；主轴带动第二双棘齿棘轮旋转，第二双棘齿棘轮旋转带动二档主轴齿轮旋转，二档主轴齿轮带动二挡副轴齿轮旋转，二挡副轴齿轮带动副轴旋转，副轴带动第三双棘齿棘轮旋转，第三双棘齿棘轮带动低速齿轮旋转，低速齿轮带动在主轴上的双联齿轮旋转，实现输出链轮转动；

4)当从二挡加挡到三挡的状态时，旋转变挡鼓轮，所述第三双棘齿棘轮右边的棘齿与低速齿轮左边的棘齿依旧处于啮合状态；第二变挡拨杆带动第二双棘齿棘轮向右移动，第二双棘齿棘轮左边的棘齿与二挡主轴齿轮右边的棘齿分离，第二棘轮均处于分离状态；同时，第一变挡拨杆带动第一双棘齿棘轮向右移动，位于第一双棘齿棘轮右边的棘齿与三挡副轴齿轮左边的棘齿结合；主轴带动三挡主轴齿轮旋转，三挡主轴齿轮带动三挡副轴齿轮旋转，三挡副轴齿轮带动第一双棘齿棘轮旋转，第一双棘齿棘轮带动副轴旋转，副轴带动第三双棘齿棘轮旋转，第三双棘齿棘轮带动低速齿轮旋转，低速齿轮带动在主轴上的双联齿轮旋转，实现输出链轮转动；

5)当从三挡加挡到四挡的状态时，旋转变挡鼓轮，所述第三双棘齿棘轮右边的棘齿与低速齿轮左边的棘齿依旧处于啮合状态；第一变挡拨杆带动第一双棘齿棘轮向左移动，第一双棘齿棘轮右边的棘齿与三挡副轴齿轮左边的棘齿分离，第一棘轮均处于分离状态；同时，第二变挡拨杆带动第二双棘齿棘轮向右移动，位于第二双棘齿棘轮右边的棘齿与四挡主轴齿轮左边的棘齿结合；主轴带动第二双棘齿棘轮旋转，第二双棘齿棘轮旋转带动四档主轴齿轮旋转，四档主轴齿轮带动四挡副轴齿轮旋转，四挡副轴齿轮带动副轴旋转，副轴带动第三双棘齿棘轮旋转，第三双棘齿棘轮带动低速齿轮旋转，低速齿轮带动在主轴上的双联齿轮旋转，实现输出链轮转动；

6)当从四挡加挡到五档的状态时，旋转变挡鼓轮，第三变挡拨杆带动第三双棘齿棘轮向左移动，位于第三双棘齿棘轮左边的棘齿与高速齿轮右边的棘齿处于啮合状态，第二变挡拨杆带动第二双棘齿棘轮向左移动，位于第二双棘齿棘轮右边的棘齿与四挡主轴齿轮左边的棘齿分离，第二棘轮均处于分离状态；同时，第一变挡拨杆带动第一双棘齿棘轮向左移动，位于第一双棘齿棘轮左边的棘齿与一挡副轴齿轮右边的棘齿处于啮合状态；主轴带动一挡主轴齿轮旋转，一挡主轴齿轮带动一挡副轴齿轮旋转，一挡副轴齿轮带动第一双棘齿棘轮旋转，第一双棘齿棘轮带动副轴旋转，副轴带动第三双棘齿棘轮旋转，第三双棘齿棘轮带动高速齿轮旋转，高速齿轮带动在主轴上的双联齿轮旋转，实现输出链轮转动；

7)当从五档加挡到六挡的状态时，旋转变挡鼓轮，所述第三双棘齿棘轮左边的棘齿与高速齿轮右边的棘齿依旧处于啮合状态；第一变挡拨杆带动第一双棘齿棘轮向右移动，位于第一双棘齿棘轮左边的棘齿与一挡副轴齿轮右边的棘齿分离，第一棘轮均处于分离状态；同时，第二变挡拨杆带动第二双棘齿棘轮向左移动，位于第二双棘齿棘轮左边的棘齿与二挡主轴齿轮右边的棘齿结合；主轴带动第二双棘齿棘轮旋转，第二双棘齿棘轮旋转带动二档主轴齿轮旋转，二档主轴齿轮带动二挡副轴齿轮旋转，二挡副轴齿轮带动副轴旋转，副轴带动第三双棘齿棘轮旋转，第三双棘齿棘轮带动高速齿轮旋转，高速齿轮带动在主轴上的双联齿轮旋转，实现输出链轮转动；

8)当从六挡加挡到七挡的状态时，旋转变挡鼓轮，位于第三双棘齿棘轮左边的棘齿依旧与高速齿轮右边的棘齿处于啮合状态，第二变挡拨杆带动第二双棘齿棘轮向右移动，第二双棘齿棘轮左边的棘齿与二挡主轴齿轮右边的棘齿分离，第二棘轮均处于分离状态；同时，第一变挡拨杆带动第一双棘齿棘轮向右移动，位于第一双棘齿棘轮右边的棘齿与三挡副轴齿轮左边的棘齿结合；主轴带动三挡主轴齿轮旋转，三挡主轴齿轮带动三挡副轴齿轮旋转，三挡副轴齿轮带动第一双棘齿棘轮旋转，第一双棘齿棘轮带动副轴旋转，副轴带动第三双棘齿棘轮旋转，第三双棘齿棘轮带动高速齿轮旋转，高速齿轮带动在主轴上的双联齿轮旋转，实现输出链轮转动；

9)当从七挡加挡到八挡的状态时，旋转变挡鼓轮，位于第三双棘齿棘轮左边的棘齿依旧与高速齿轮右边的棘齿处于啮合状态，第一变挡拨杆带动第一双棘齿棘轮向左移动，第一双棘齿棘轮右边的棘齿与三挡副轴齿轮左边的棘齿分离，第一棘轮均处于分离状态；同时，第二变挡拨杆带动第二双棘齿棘轮向右移动，位于第二双棘齿棘轮右边的棘齿与四挡主轴齿轮左边的棘齿结合；主轴带动第二双棘齿棘轮旋转，第二双棘齿棘轮旋转带动四档主轴齿轮旋转，四档主轴齿轮带动四挡副轴齿轮旋转，四挡副轴齿轮带动副轴旋转，副轴带动第三双棘齿棘轮旋转，第三双棘齿棘轮带动高速齿轮旋转，高速齿轮带动在主轴上的双联齿轮旋转，实现输出链轮转动；

10)当从八挡减挡到七挡的状态时，反向旋转变挡鼓轮，位于第三双棘齿棘轮左边的棘齿依旧与高速齿轮右边的棘齿处于啮合状态；第二变挡拨杆带动第二双棘齿棘轮向左移动，位于第二双棘齿棘轮右边的棘齿与四挡主轴齿轮左边的棘齿分离，第二棘轮均处于分离状态；同时，第一变挡拨杆带动第一双棘齿棘轮向右移动，第一双棘齿棘轮右边的棘齿与三挡副轴齿轮左边的棘齿结合；主轴带动第三主轴齿轮旋转，第三主轴齿轮带动第三副轴齿轮旋转，第三副轴齿轮带动第一双棘齿棘轮旋转，第一双棘齿棘轮带动副轴旋转，副轴带动第三双棘齿棘轮旋转，第三双棘齿棘轮带动高速齿轮旋转，高速齿轮带动在主轴上的双联齿轮旋转，实现输出链轮转动；

11)当从七挡减挡到六挡的状态时，反向旋转变挡鼓轮，位于第三双棘齿棘轮左边的棘齿依旧与高速齿轮右边的棘齿处于啮合状态；第一变挡拨杆带动第一双棘齿棘轮向左移动，位于第一双棘齿棘轮右边的棘齿与三挡副轴齿轮左边的棘齿分离，第一棘轮均处于分离状态；同时，第二变挡拨杆带动第二双棘齿棘轮向左移动，第二双棘齿棘轮左边的棘齿与二挡主轴齿轮右边的棘齿结合；主轴带动第二双棘齿棘轮旋转，第二双棘齿棘轮带动二档主轴齿轮旋转，二挡主轴齿轮带动二挡副轴齿轮旋转，二档副轴齿轮带动副轴旋转，副轴带动第三双棘齿棘轮旋转，第三双棘齿棘轮带动高速齿轮旋转，高速齿轮带动在主轴上的双联齿轮旋转，实现输出链轮转动；

12)当从六挡减挡到五档的状态时，反向旋转变挡鼓轮，位于第三双棘齿棘轮左边的棘齿依旧与高速齿轮右边的棘齿处于啮合状态；第二变挡拨杆带动第二双棘齿棘轮向右移动，位于第二双棘齿棘轮左边的棘齿与二挡主轴齿轮右边的棘齿分离，第二棘轮均处于分离状态；第一变挡拨杆带动第一双棘齿棘轮向左移动，位于第一双棘齿棘轮左边的棘齿与一挡副轴齿轮右边的棘齿结合；主轴带动一档主轴齿轮旋转，一档主轴齿轮带动一挡副轴齿轮旋转，一挡副轴齿轮带动第一双棘齿棘轮旋转，第一双棘齿棘轮旋转带动副轴旋转，副轴带动带动第三双棘齿棘轮旋转，第三双棘齿棘轮带动高速齿轮旋转，高速齿轮带动在主轴上的双联齿轮旋转，实现输出链轮转动；

13)当从五档减挡到四挡的状态时，反向旋转变挡鼓轮，第三变挡拨杆带动第三双棘齿棘轮向右移动，位于第三双棘齿棘轮右边的棘齿与低速齿轮左边的棘齿处于啮合状态；第一变挡拨杆带动第一双棘齿棘轮向右移动，第一棘轮均处于分离状态；同时，第二变挡拨杆带动第二双棘齿棘轮向右移动，位于第二双棘齿棘轮右边的棘齿与四挡主轴齿轮左边的棘齿处于啮合状态；主轴带动第二双棘齿棘轮旋转，第二双棘齿棘轮旋转带动四档主轴齿轮旋转，四档主轴齿轮带动四挡副轴齿轮旋转，四挡副轴齿轮带动副轴旋转，副轴带动第三双棘齿棘轮旋转，第三双棘齿棘轮带动低速齿轮旋转，低速齿轮带动在主轴上的双联齿轮旋转，实现输出链轮转动；

14)当从四挡减挡到三挡的状态时，反向旋转变挡鼓轮，位于第三双棘齿棘轮右边的棘齿依旧与低速齿轮左边的棘齿处于啮合状态；第二变挡拨杆带动第二双棘齿棘轮向左移动第二棘轮均处于分离状态；同时，第一变挡拨杆带动第一双棘齿棘轮向右移动，位于第一双棘齿棘轮右边的棘齿与三挡副轴齿轮左边的棘齿处于啮合状态；主轴带动三挡主轴齿轮旋转，三挡主轴齿轮带动三挡副轴齿轮旋转，三挡副轴齿轮带动第一双棘齿棘轮旋转，第一双棘齿棘轮带动副轴旋转，副轴带动第三双棘齿棘轮旋转，第三双棘齿棘轮带动低速齿轮旋转，低速齿轮带动在主轴上的双联齿轮旋转，实现输出链轮转动；

15)当从三挡减挡到二挡的状态时，反向旋转变挡鼓轮，位于第三双棘齿棘轮右边的棘齿依旧与低速齿轮左边的棘齿处于啮合状态；第一变挡拨杆带动第一双棘齿棘轮向左移动第一棘轮均处于分离状态；同时，第二变挡拨杆带动第二双棘齿棘轮向左移动，位于第二双棘齿棘轮左边的棘齿与二挡副轴齿轮右边的棘齿处于啮合状态；主轴带动第二双棘齿棘轮旋转，第二双棘齿棘轮旋转带动二档主轴齿轮旋转，二档主轴齿轮带动二挡副轴齿轮旋转，二挡副轴齿轮带动副轴旋转，副轴带动第三双棘齿棘轮旋转，第三双棘齿棘轮带动低速齿轮旋转，低速齿轮带动在主轴上的双联齿轮旋转，实现输出链轮转动；

16)当从二挡减挡到一挡的状态时，反向旋转变挡鼓轮，位于第三双棘齿棘轮右边的棘齿依旧与低速齿轮左边的棘齿处于啮合状态；第二变挡拨杆带动第二双棘齿棘轮向右移动，第二棘轮均处于分离状态，同时，第一变挡拨杆带动第一双棘齿棘轮向左移动，位于第一双棘齿棘轮左边的棘齿与一挡副轴齿轮右边的棘齿处于啮合状态；主轴带动一挡主轴齿轮旋转，一挡主轴齿轮带动一挡副轴齿轮旋转，一挡副轴齿轮带动第一双棘齿棘轮旋转，第一双棘齿棘轮带动副轴旋转，副轴带动第三双棘齿棘轮旋转，第三双棘齿棘轮带动低速齿轮旋转，低速齿轮带动在主轴上的双联齿轮旋转，实现输出链轮转动；

17)当从一挡减挡到空挡的状态时，反向旋转变挡鼓轮，第二双棘齿棘轮依旧处于分离状态；所述变挡鼓轮控制第三变挡拨杆带动第三双棘齿棘轮向左移动，第三双棘齿棘轮和对应的齿轮处于分离状态；第一变挡拨杆带动第一双棘齿棘轮向右移动，第一双棘齿棘轮和对应的齿轮处于分离状态。

18)循环，在不同的初始状态，所述棘轮结合位置对应上述不同具体状态。

采用上述技术方案的换挡方法，操作简单，在上述换挡的过程中，先进行了进挡操作，在高挡进挡完成后，低挡啮合自动完成脱离。这种换挡的方式能够在带负荷的情况下换挡，实现了随时换挡。同时，换挡过程中操作简单，大幅提高了换挡时的安全性。并且上述换挡的过程时间短，拨动变挡鼓轮即实现了换挡。

在挡时，挡的齿轮带动挡的棘轮转动，换挡时，由于挡的棘轮的转速快，棘齿的受力面变为了齿背，齿背产生的力的方向远离齿根，会将挡的齿轮推向远离一挡棘轮的方向。

本发明中所提到的棘齿的齿形与通常所说的“棘轮棘齿”中的“棘齿”相同，即：两个齿面的角度不同，使其有且只有一个齿面能够传递扭矩。但本发明的棘齿布置的方向与常规方式不同：棘齿为环形，但齿尖的方向朝向侧面，其具体角度以能够在套筒和齿轮之间传递扭矩为准。

采用本技术方案的八档变速箱，六组齿轮实现了八个挡位。解决现有自行车内变速挡位少，挡幅过大的缺点，结构紧凑，体积小，重量轻，齿轮组少，挡位多。

相对现有技术而言，本技术方案的效果体现在，一，利用拨杆上的弹片或扭簧驱动拨叉，不仅有利于避免棘齿硬接触造成打齿或卡死；二，有利于自行车骑行者的倒脚习惯。由于是拨杆上的弹片或扭簧驱动拨叉控制棘轮与齿轮侧向棘齿啮合，倒脚反转主轴时，棘轮与齿轮侧向棘齿之间齿背相互有推力，弹片或扭簧能通过形变让拨叉控制的棘轮在轴向与齿轮分离；三，有静止变挡功能，即使不旋转运动状态，由于拨杆上弹片或扭簧的有形变功能，在任意挡都可以切换成其他挡位；四，带负荷换挡，加挡时，速差原理，高挡位进挡后低挡位自动分离。减挡时，可以提前并越级减挡，即使在高挡位运转时，也可以拨动拨杆至低挡位，此时低挡拨杆上弹片与扭簧就产生形变，低挡位的棘轮与齿轮侧向棘齿处于半离合状态，当停踩踏瞬间，负荷为0，高挡位齿轮惯性脱出并与棘轮分离，再踩踏时，低挡位棘轮与齿轮侧向棘齿立即结合传递扭力。

附图说明

图1是主轴装配上主轴齿轮和输出链轮；副轴上装配上变挡鼓轮和副轴齿轮后的组装示意图；

图2是在图1基础上装配变挡拨杆和拨叉后的组装示意图；

图3是图2的后视结构示意图；

图4是双联齿轮的结构示意图；

图5是齿轮的结构示意图，该齿轮包含一挡主轴齿轮、三挡主轴齿轮、二档主轴齿轮、四挡主轴齿轮、一挡副轴齿轮、三挡副轴齿轮、二档副轴齿轮、四挡副轴齿轮；高速齿轮、低速齿轮；

图6是棘齿棘轮的结构示意图；该棘齿棘轮包含第一双棘齿棘轮；第二双棘齿棘轮；第三双棘齿棘轮；

图7是显示弹性连接件金属弹片结构的放大示意图；

图8是显示弹性连接件是扭簧结构的放大示意图。

图标识中，1是主轴；11是一挡主轴齿轮；12是二挡主轴齿轮；13是三挡主轴齿轮；14是四挡主轴齿轮；15是双联齿轮；18是第二双棘齿棘轮；

2是副轴；21是一挡副轴齿轮；22是二挡副轴齿轮；23是三挡副轴齿轮；24是四挡副轴齿轮；28是第一双棘齿棘轮；38是第三双棘齿棘轮；

3是输出链轮；31是高速齿轮；32是低速齿轮；

4是变挡鼓轮；41是第一变挡拨杆；42是第二变挡拨杆；43是第三变挡拨杆；44是变挡鼓轮槽；45是变档拨叉；453是金属弹片；455是拨叉导向杆；456是扭簧本体；457是扭簧输出端头；

51是上固定板；52是下固定板；

具体实施方式

下面啮合附图和实施例对本发明技术方案进一步说明。

实施例一，如图1—图7所示，一种带负荷变速的紧凑型多档位自行车中轴变速箱，包括箱式变速装置和换挡装置，所述箱式变速装置包括箱体、一个主轴1、一个副轴2和一个输出链轮3，所述变速箱为八档齿轮变速箱，所述的主轴1上从左到右依次设有一挡主轴齿轮11、三挡主轴齿轮13、二挡主轴齿轮12、第二双棘齿棘轮18、四挡主轴齿轮14和双联齿轮15；其中，一挡主轴齿轮11和三挡主轴齿轮13固定连接在主轴1上，二挡主轴齿轮12、四挡主轴齿轮14以及双联齿轮15空套在主轴上，输出链轮3固定在所述的双联齿轮15上，所述第二双棘齿棘轮18滑动套接在所述的主轴1上；所述副轴2上从左到右依次设有一挡副轴齿轮21、第一双棘齿棘轮28、三挡副轴齿轮23、二挡副轴齿轮22、四挡副轴齿轮24、高速齿轮31、第三双棘齿棘轮38和低速齿轮32，其中，一挡副轴齿轮21和三挡副轴齿轮23空套在所述副轴2上，所述第一双棘齿棘轮28、第三双棘齿棘轮38滑动套接在所述的副轴2上，二挡副轴齿轮22和四挡副轴齿轮24固定连接在副轴2上，高速齿轮31和低速齿轮32空套在所述副轴2上；上述主轴齿轮和所述的副轴齿轮相互对应配合啮合；所述的第一双棘齿棘轮28、第二双棘齿棘轮18和第三双棘齿棘轮38中间均设有拨槽；所述的棘齿均为斜齿。

所述换挡装置包括变挡鼓轮4、第一变挡拨杆41；第二变挡拨杆42；第三变挡拨杆43、三个变挡拨杆对应的变挡拨叉45，所述变挡鼓轮4旋转固定在箱体上，所述主轴1和副轴2的两端通过轴承安装在箱体上，所述第一变挡拨杆41；第二变挡拨杆42；第三变挡拨杆43可左右移动的活动固定在箱体上，变挡鼓轮4的旋转中心线与副轴2的旋转中心线相互平行，所述变挡鼓轮4圆周面上设置有变挡鼓轮槽44，所述变挡拨叉45包括下段的拨叉叉部和上段的拨叉连接部，所述拨叉叉部卡接在所述棘轮18、28、38中间的拨槽中，变挡拨杆41、42、43前端活动固定在所述的变挡鼓轮槽44内，变挡拨杆41、42、43后端活动连接所述拨叉连接部，所述变挡拨杆和所述拨叉的连接件为弹性连接件，所述弹性连接件为金属弹片453，所述金属弹片453上端固定连接在变挡拨杆上，所述金属弹片453下端活动夹持住所述变档拨叉45。所述的变挡拨杆和变挡拨叉均为三个，其中，第一变挡拨杆41控制第一双棘齿棘轮28，第二变挡拨杆42控制第二双棘齿棘轮18，第三变挡拨杆控制所述的第三双棘齿棘轮38；所述换挡装置还包括有上固定板51、下固定板52和拨叉导向杆455，所述上固定板51、下固定板52固定在所述箱体上，所述拨叉导向杆455固定在所述上固定板51、下固定板52上或直接固定在所述箱体上，所述拨叉连接部为空心管，所述空心管活动套接在所述拨叉导向杆455上。

实施例二，如图8所示，上述技术方案中，所述弹性连接件为扭簧，所述扭簧包括扭簧本体456和扭簧输出端头457，所述扭簧本体456固定连接所述第一变挡拨杆41上、第二变挡拨杆42上、第三变挡拨杆43上，所述扭簧输出端头457夹持住所述变档拨叉45。

另外，采用本发明的技术方案，也可以将变挡拨杆以及拨叉导向杆可以左右移动的活动固定在箱体上，不采用固定板固定变挡拨杆以及拨叉导向杆的位置，只要确保变挡拨杆以及拨叉导向杆只能左右移动而不能上下和前后移动即可。

本发明一种带负荷变速的紧凑型多档位自行车中轴变速箱的换挡方法，当所述变速箱处于空挡位置时，所述第一双棘齿棘轮28、第二双棘齿棘轮18、第三双棘齿棘轮38均和对应的齿轮处于分离状态；

1)当从空挡加挡到一挡的状态时，所述变挡鼓轮4控制第三变挡拨杆43带动第三双棘齿棘轮38向右移动，位于第三双棘齿棘轮38右边的棘齿与低速齿轮32左边的棘齿处于啮合状态；第二棘轮18均处于分离状态；所述变挡鼓轮4控制第一变挡拨杆41带动第一双棘齿棘轮28向左移动，位于第一双棘齿棘轮28左边的棘齿与一挡副轴齿轮21右边的棘齿处于啮合状态；主轴1带动一挡主轴齿轮11旋转，一挡主轴齿轮11带动一挡副轴齿轮21旋转，一挡副轴齿轮21带动第一双棘齿棘轮28旋转，第一双棘齿棘轮28带动副轴2旋转，副轴2带动第三双棘齿棘轮38旋转，第三双棘齿棘轮38带动低速齿轮32旋转，低速齿轮32带动在主轴1上的双联齿轮旋转，实现输出链轮3转动；

2)当从一挡加挡到二挡的状态时，旋转变挡鼓轮4，所述第三双棘齿棘轮38右边的棘齿与低速齿轮32左边的棘齿依旧处于啮合状态；第一变挡拨杆带动第一双棘齿棘轮28向右移动，位于第一双棘齿棘轮28左边的棘齿与一挡主轴齿轮11右边的棘齿分离，第一棘轮均处于分离状态；同时，第二变挡拨杆带动第二双棘齿棘轮18向左移动，位于第二双棘齿棘轮18左边的棘齿与二挡主轴齿轮右边的棘齿结合；主轴1带动第二双棘齿棘轮18旋转，第二双棘齿棘轮18旋转带动二档主轴齿轮12旋转，二档主轴齿轮12带动二挡副轴齿轮旋转，二挡副轴齿轮带动副轴2旋转，副轴2带动第三双棘齿棘轮38旋转，第三双棘齿棘轮38带动低速齿轮32旋转，低速齿轮32带动在主轴1上的双联齿轮15旋转，实现输出链轮3转动；

3)当从二挡加挡到三挡的状态时，旋转变挡鼓轮4，所述第三双棘齿棘轮38右边的棘齿与低速齿轮32左边的棘齿依旧处于啮合状态；第二变挡拨杆42带动第二双棘齿棘轮18向右移动，第二双棘齿棘轮18左边的棘齿与二挡主轴齿轮右边的棘齿分离，第二棘轮均处于分离状态；同时，第一变挡拨杆带动第一双棘齿棘轮28向右移动，位于第一双棘齿棘轮28右边的棘齿与三挡副轴齿轮左边的棘齿结合；主轴1带动三挡主轴齿轮旋转，三挡主轴齿轮带动三挡副轴齿轮旋转，三挡副轴齿轮带动第一双棘齿棘轮28旋转，第一双棘齿棘轮28带动副轴2旋转，副轴2带动第三双棘齿棘轮38旋转，第三双棘齿棘轮38带动低速齿轮32旋转，低速齿轮32带动在主轴1上的双联齿轮15旋转，实现输出链轮3转动；

4)当从三挡加挡到四挡的状态时，旋转变挡鼓轮4，所述第三双棘齿棘轮38右边的棘齿与低速齿轮32左边的棘齿依旧处于啮合状态；第一变挡拨杆带动第一双棘齿棘轮28向左移动，第一双棘齿棘轮28右边的棘齿与三挡副轴齿轮左边的棘齿分离，第一棘轮均处于分离状态；同时，第二变挡拨杆42带动第二双棘齿棘轮18向右移动，位于第二双棘齿棘轮18右边的棘齿与四挡主轴齿轮左边的棘齿结合；主轴1带动第二双棘齿棘轮18旋转，第二双棘齿棘轮18旋转带动四档主轴齿轮旋转，四档主轴齿轮14带动四挡副轴齿轮旋转，四挡副轴齿轮带动副轴2旋转，副轴2带动第三双棘齿棘轮38旋转，第三双棘齿棘轮38带动低速齿轮32旋转，低速齿轮32带动在主轴1上的双联齿轮15旋转，实现输出链轮3转动；

5)当从四挡加挡到五档的状态时，旋转变挡鼓轮4，第三变挡拨杆带动第三双棘齿棘轮38向左移动，位于第三双棘齿棘轮38左边的棘齿与高速齿轮31右边的棘齿处于啮合状态，第二变挡拨杆42带动第二双棘齿棘轮18向左移动，位于第二双棘齿棘轮18右边的棘齿与四挡主轴齿轮左边的棘齿分离，第二棘轮均处于分离状态；同时，第一变挡拨杆带动第一双棘齿棘轮28向左移动，位于第一双棘齿棘轮28左边的棘齿与一挡副轴齿轮21右边的棘齿处于啮合状态；主轴1带动一挡主轴齿轮11旋转，一挡主轴齿轮11带动一挡副轴齿轮21旋转，一挡副轴齿轮21带动第一双棘齿棘轮28旋转，第一双棘齿棘轮28带动副轴2旋转，副轴2带动第三双棘齿棘轮38旋转，第三双棘齿棘轮38带动高速齿轮31旋转，高速齿轮31带动在主轴1上的双联齿轮15旋转，实现输出链轮3转动；

6)当从五档加挡到六挡的状态时，旋转变挡鼓轮4，所述第三双棘齿棘轮38左边的棘齿与高速齿轮31右边的棘齿依旧处于啮合状态；第一变挡拨杆带动第一双棘齿棘轮28向右移动，位于第一双棘齿棘轮28左边的棘齿与一挡副轴齿轮21右边的棘齿分离，第一棘轮均处于分离状态；同时，第二变挡拨杆42带动第二双棘齿棘轮18向左移动，位于第二双棘齿棘轮18左边的棘齿与二挡主轴齿轮右边的棘齿结合；主轴1带动第二双棘齿棘轮18旋转，第二双棘齿棘轮18旋转带动二档主轴齿轮12旋转，二档主轴齿轮12带动二挡副轴齿轮旋转，二挡副轴齿轮带动副轴2旋转，副轴2带动第三双棘齿棘轮38旋转，第三双棘齿棘轮38带动高速齿轮31旋转，高速齿轮31带动在主轴1上的双联齿轮15旋转，实现输出链轮3转动；

7)当从六挡加挡到七挡的状态时，旋转变挡鼓轮4，位于第三双棘齿棘轮38左边的棘齿依旧与高速齿轮31右边的棘齿处于啮合状态，第二变挡拨杆42带动第二双棘齿棘轮18向右移动，第二双棘齿棘轮18左边的棘齿与二挡主轴齿轮右边的棘齿分离，第二棘轮均处于分离状态；同时，第一变挡拨杆带动第一双棘齿棘轮28向右移动，位于第一双棘齿棘轮28右边的棘齿与三挡副轴齿轮左边的棘齿结合；主轴1带动三挡主轴齿轮旋转，三挡主轴齿轮带动三挡副轴齿轮旋转，三挡副轴齿轮带动第一双棘齿棘轮28旋转，第一双棘齿棘轮28带动副轴2旋转，副轴2带动第三双棘齿棘轮38旋转，第三双棘齿棘轮38带动高速齿轮31旋转，高速齿轮31带动在主轴1上的双联齿轮15旋转，实现输出链轮3转动；

8)当从七挡加挡到八挡的状态时，旋转变挡鼓轮4，位于第三双棘齿棘轮38左边的棘齿依旧与高速齿轮31右边的棘齿处于啮合状态，第一变挡拨杆带动第一双棘齿棘轮28向左移动，第一双棘齿棘轮28右边的棘齿与三挡副轴齿轮左边的棘齿分离，第一棘轮均处于分离状态；同时，第二变挡拨杆42带动第二双棘齿棘轮18向右移动，位于第二双棘齿棘轮18右边的棘齿与四挡主轴齿轮左边的棘齿结合；主轴1带动第二双棘齿棘轮18旋转，第二双棘齿棘轮18旋转带动四档主轴齿轮14旋转，四档主轴齿轮14带动四挡副轴齿轮旋转，四挡副轴齿轮带动副轴2旋转，副轴2带动第三双棘齿棘轮38旋转，第三双棘齿棘轮38带动高速齿轮31旋转，高速齿轮31带动在主轴1上的双联齿轮15旋转，实现输出链轮3转动；

9)当从八挡减挡到七挡的状态时，反向旋转变挡鼓轮4，位于第三双棘齿棘轮38左边的棘齿依旧与高速齿轮31右边的棘齿处于啮合状态；第二变挡拨杆42带动第二双棘齿棘轮18向左移动，位于第二双棘齿棘轮右边的棘齿与四挡主轴齿轮左边的棘齿分离，第二棘轮均处于分离状态；同时，第一变挡拨杆带动第一双棘齿棘轮28向右移动，第一双棘齿棘轮28右边的棘齿与三挡副轴齿轮左边的棘齿结合；主轴1带动第三主轴齿轮旋转，第三主轴齿轮带动第三副轴齿轮旋转，第三副轴齿轮带动第一双棘齿棘轮28旋转，第一双棘齿棘轮28带动副轴2旋转，副轴2带动第三双棘齿棘轮38旋转，第三双棘齿棘轮38带动高速齿轮31旋转，高速齿轮31带动在主轴1上的双联齿轮15旋转，实现输出链轮3转动；

10)当从七挡减挡到六挡的状态时，反向旋转变挡鼓轮4，位于第三双棘齿棘轮38左边的棘齿依旧与高速齿轮31右边的棘齿处于啮合状态；第一变挡拨杆带动第一双棘齿棘轮28向左移动，位于第一双棘齿棘轮28右边的棘齿与三挡副轴齿轮左边的棘齿分离，第一棘轮均处于分离状态；同时，第二变挡拨杆42带动第二双棘齿棘轮向左移动，第二双棘齿棘轮左边的棘齿与二挡主轴齿轮右边的棘齿结合；主轴1带动第二双棘齿棘轮旋转，第二双棘齿棘轮带动二档主轴齿轮12旋转，二挡主轴齿轮带动二挡副轴齿轮旋转，二档副轴齿轮带动副轴旋转，副轴2带动第三双棘齿棘轮38旋转，第三双棘齿棘轮38带动高速齿轮31旋转，高速齿轮31带动在主轴1上的双联齿轮15旋转，实现输出链轮3转动；

11)当从六挡减挡到五档的状态时，反向旋转变挡鼓轮4，位于第三双棘齿棘轮38左边的棘齿依旧与高速齿轮31右边的棘齿处于啮合状态；第二变挡拨杆42带动第二双棘齿棘轮向右移动，位于第二双棘齿棘轮左边的棘齿与二挡主轴齿轮右边的棘齿分离，第二棘轮均处于分离状态；第一变挡拨杆带动第一双棘齿棘轮28向左移动，位于第一双棘齿棘轮28左边的棘齿与一挡副轴齿轮21右边的棘齿结合；主轴1带动一档主轴齿轮旋转，一档主轴齿轮带动一挡副轴齿轮21旋转，一挡副轴齿轮21带动第一双棘齿棘轮28旋转，第一双棘齿棘轮28旋转带动副轴2旋转，副轴2带动带动第三双棘齿棘轮38旋转，第三双棘齿棘轮38带动高速齿轮31旋转，高速齿轮31带动在主轴1上的双联齿轮15旋转，实现输出链轮3转动；

12)当从五档减挡到四挡的状态时，反向旋转变挡鼓轮4，第三变挡拨杆带动第三双棘齿棘轮38向右移动，位于第三双棘齿棘轮38右边的棘齿与低速齿轮32左边的棘齿处于啮合状态；第一变挡拨杆带动第一双棘齿棘轮28向右移动，第一棘轮均处于分离状态；同时，第二变挡拨杆42带动第二双棘齿棘轮向右移动，位于第二双棘齿棘轮右边的棘齿与四挡主轴齿轮左边的棘齿处于啮合状态；主轴1带动第二双棘齿棘轮旋转，第二双棘齿棘轮旋转带动四档主轴齿轮14旋转，四档主轴齿轮14带动四挡副轴齿轮旋转，四挡副轴齿轮带动副轴2旋转，副轴2带动第三双棘齿棘轮38旋转，第三双棘齿棘轮38带动低速齿轮32旋转，低速齿轮32带动在主轴上的双联齿轮15旋转，实现输出链轮3转动；

13)当从四挡减挡到三挡的状态时，反向旋转变挡鼓轮4，位于第三双棘齿棘轮38右边的棘齿依旧与低速齿轮32左边的棘齿处于啮合状态；第二变挡拨杆42带动第二双棘齿棘轮向左移动第二棘轮均处于分离状态；同时，第一变挡拨杆带动第一双棘齿棘轮28向右移动，位于第一双棘齿棘轮28右边的棘齿与三挡副轴齿轮左边的棘齿处于啮合状态；主轴1带动三挡主轴齿轮旋转，三挡主轴齿轮带动三挡副轴齿轮旋转，三挡副轴齿轮带动第一双棘齿棘轮28旋转，第一双棘齿棘轮28带动副轴2旋转，副轴2带动第三双棘齿棘轮38旋转，第三双棘齿棘轮38带动低速齿轮32旋转，低速齿轮32带动在主轴1上的双联齿轮15旋转，实现输出链轮3转动；

14)当需要从三挡减挡到二挡的状态时，反向旋转变挡鼓轮4，位于第三双棘齿棘轮38右边的棘齿依旧与低速齿轮32左边的棘齿处于啮合状态；第一变挡拨杆带动第一双棘齿棘轮28向左移动第一棘轮均处于分离状态；同时，第二变挡拨杆42带动第二双棘齿棘轮向左移动，位于第二双棘齿棘轮左边的棘齿与二挡副轴齿轮右边的棘齿处于啮合状态；主轴1带动第二双棘齿棘轮旋转，第二双棘齿棘轮旋转带动二档主轴齿轮12旋转，二档主轴齿轮12带动二挡副轴齿轮旋转，二挡副轴齿轮带动副轴2旋转，副轴2带动第三双棘齿棘轮38旋转，第三双棘齿棘轮38带动低速齿轮32旋转，低速齿轮32带动在主轴1上的双联齿轮15旋转，实现输出链轮3转动；

15)当从二挡减挡到一挡的状态时，反向旋转变挡鼓轮4，位于第三双棘齿棘轮38右边的棘齿依旧与低速齿轮32左边的棘齿处于啮合状态；第二变挡拨杆42带动第二双棘齿棘轮向右移动，第二棘轮均处于分离状态，同时，第一变挡拨杆带动第一双棘齿棘轮28向左移动，位于第一双棘齿棘轮28左边的棘齿与一挡副轴齿轮21右边的棘齿处于啮合状态；主轴1带动一挡主轴齿轮11旋转，一挡主轴齿轮11带动一挡副轴齿轮21旋转，一挡副轴齿轮21带动第一双棘齿棘轮28旋转，第一双棘齿棘轮28带动副轴2旋转，副轴2带动第三双棘齿棘轮38旋转，第三双棘齿棘轮38带动低速齿轮32旋转，低速齿轮32带动在主轴1上的双联齿轮15旋转，实现输出链轮3转动；

16)当从一挡减挡到空挡的状态时，反向旋转变挡鼓轮4，第二双棘齿棘轮依旧处于分离状态；所述变挡鼓轮4控制第三变挡拨杆带动第三双棘齿棘轮38向左移动，第三双棘齿棘轮38和对应的齿轮处于分离状态；第一变挡拨杆带动第一双棘齿棘轮28向右移动，第一双棘齿棘轮28和对应的齿轮处于分离状态。

17)循环，在不同的初始状态，所述棘轮结合位置对应上述不同具体状态。具体实施例的说明只是用于帮助理解本发明方法及其核心思想，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对发明进行若干改进和修饰，比如，简单改变轴套的长度以及齿面倾斜角，齿轮棘齿齿数和套筒棘齿的齿数，这些改进和修饰也落入本发明的权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种带负荷变速的紧凑型多档位自行车中轴变速箱，包括箱式变速装置和换挡装置，所述箱式变速装置包括箱体、一个主轴、一个副轴和一个输出链轮，在所述的主轴上设有多个主轴齿轮和主动棘轮，在所述的副轴上设有多个副轴齿轮和从动棘轮，所述的主动棘轮和所述的从动棘轮的中间设有拨槽，所述的主轴齿轮和所述的副轴齿轮相互配合啮合；所述换挡装置包括变挡鼓轮、变挡拨杆和变挡拨叉，所述变挡鼓轮旋转固定在箱体上，所述主轴和副轴的两端通过轴承安装在箱体上，所述变挡拨杆可左右移动的活动固定在箱体上，变挡鼓轮的旋转中心线与副轴的旋转中心线相互平行，所述变挡鼓轮圆周面上设置有变挡鼓轮槽，所述变挡拨叉包括下段的拨叉叉部和上段的拨叉连接部，所述拨叉叉部卡接在所述棘轮中间的拨槽中，所述变挡拨杆前端活动固定在所述的变挡鼓轮槽内，所述变挡拨杆后端活动连接所述拨叉连接部，其特征在于：所述的主轴齿轮最右侧一个齿轮是双联齿轮，所述输出链轮固定在所述的双联齿轮上；所述的主动棘轮和所述的从动棘轮中均是双棘齿棘轮，所述双棘齿棘轮两侧设置有具有双棘齿的两个主轴齿轮或两个副轴齿轮，所述双棘齿棘轮在主轴或副轴上左右移动并通过两侧的棘齿分别与所述的双棘齿的两个主轴齿轮或两个副轴齿轮相互啮合/分离；所述副轴最右侧的设置有一个高速齿轮和一个低速齿轮，所述高速齿轮和所述低速齿轮之间设有第三双棘齿棘轮，所述高速齿轮、低速齿轮和所述双联齿轮啮合，所述变挡拨杆和所述拨叉的连接件为弹性连接件。

2.根据权利要求1所述的一种带负荷变速的紧凑型多档位自行车中轴变速箱，其特征在于：所述弹性连接件为金属弹片，所述金属弹片上端固定连接在所述变挡拨杆上，所述金属弹片下端活动夹持住所述变档拨叉。

3.根据权利要求1所述的一种带负荷变速的紧凑型多档位自行车中轴变速箱，其特征在于：所述弹性连接件为扭簧，所述扭簧包括扭簧本体和扭簧输出端头，所述扭簧本体固定连接所述变挡拨杆上，所述扭簧输出端头活动夹持住所述变档拨叉。

4.根据权利要求1所述的一种带负荷变速的紧凑型多档位自行车中轴变速箱，其特征在于：所述换挡装置还包括有固定板和拨叉导向杆，所述固定板固定在所述箱体上，所述拨叉导向杆固定在所述固定板上或直接固定在所述箱体上，所述拨叉连接部为空心管，所述空心管活动套接在所述拨叉导向杆上。

5.根据权利要求2或3所述的一种带负荷变速的紧凑型多档位自行车中轴变速箱，其特征在于：所述变速箱为八挡齿轮变速箱，所述的主轴上从左到右依次设有一挡主轴齿轮、三挡主轴齿轮、二挡主轴齿轮、第二双棘齿棘轮、四挡主轴齿轮和双联齿轮；其中，一挡主轴齿轮和三挡主轴齿轮固定连接在主轴上，二挡主轴齿轮、四挡主轴齿轮以及双联齿轮空套在主轴上，所述第二双棘齿棘轮滑动套接在所述的主轴上；所述副轴上从左到右依次设有一挡副轴齿轮、第一双棘齿棘轮、三挡副轴齿轮、二挡副轴齿轮、四挡副轴齿轮、高速齿轮、第三双棘齿棘轮和低速齿轮，其中，一挡副轴齿轮和三挡副轴齿轮空套在所述副轴上，所述第一双棘齿棘轮、第三双棘齿棘轮滑动套接在所述的副轴上，二挡副轴齿轮和四挡副轴齿轮固定连接在副轴上，高速齿轮和低速齿轮空套在所述副轴上。

6.根据权利要求5所述的一种带负荷变速的紧凑型多档位自行车中轴变速箱，其特征在于：所述的变挡拨杆和变挡拨叉均为三个，其中，第一变挡拨杆控制第一双棘齿棘轮，第二变挡拨杆控制第二双棘齿棘轮，第三变挡拨杆控制所述的第三双棘齿棘轮。

7.根据权利要求6所述的一种带负荷变速的紧凑型多档位自行车中轴变速箱，其特征在于：所述的棘齿均为斜齿。

8.根据权利要求7所述的一种带负荷变速的紧凑型多档位自行车中轴变速箱的换挡方法，

1)当所述变速箱处于空挡位置时，所述第一双棘齿棘轮、第二双棘齿棘轮、第三双棘齿棘轮均和对应的齿轮处于分离状态；

2)当从空挡加挡到一挡的状态时，所述变挡鼓轮控制第三变挡拨杆带动第三双棘齿棘轮向右移动，位于第三双棘齿棘轮右边的棘齿与低速齿轮左边的棘齿处于啮合状态；第二棘轮均处于分离状态；所述变挡鼓轮控制第一变挡拨杆带动第一双棘齿棘轮向左移动，位于第一双棘齿棘轮左边的棘齿与一挡副轴齿轮右边的棘齿处于啮合状态；主轴带动一挡主轴齿轮旋转，一挡主轴齿轮带动一挡副轴齿轮旋转，一挡副轴齿轮带动第一双棘齿棘轮旋转，第一双棘齿棘轮带动副轴旋转，副轴带动第三双棘齿棘轮旋转，第三双棘齿棘轮带动低速齿轮旋转，低速齿轮带动在主轴上的双联齿轮旋转，实现输出链轮转动；

3)当从一挡加挡到二挡的状态时，旋转变挡鼓轮，所述第三双棘齿棘轮右边的棘齿与低速齿轮左边的棘齿依旧处于啮合状态；第一变挡拨杆带动第一双棘齿棘轮向右移动，位于第一双棘齿棘轮左边的棘齿与一挡主轴齿轮右边的棘齿分离，第一棘轮均处于分离状态；同时，第二变挡拨杆带动第二双棘齿棘轮向左移动，位于第二双棘齿棘轮左边的棘齿与二挡主轴齿轮右边的棘齿结合；主轴带动第二双棘齿棘轮旋转，第二双棘齿棘轮旋转带动二档主轴齿轮旋转，二档主轴齿轮带动二挡副轴齿轮旋转，二挡副轴齿轮带动副轴旋转，副轴带动第三双棘齿棘轮旋转，第三双棘齿棘轮带动低速齿轮旋转，低速齿轮带动在主轴上的双联齿轮旋转，实现输出链轮转动；

4)当从二挡加挡到三挡的状态时，旋转变挡鼓轮，所述第三双棘齿棘轮右边的棘齿与低速齿轮左边的棘齿依旧处于啮合状态；第二变挡拨杆42带动第二双棘齿棘轮向右移动，第二双棘齿棘轮左边的棘齿与二挡主轴齿轮右边的棘齿分离，第二棘轮均处于分离状态；同时，第一变挡拨杆带动第一双棘齿棘轮向右移动，位于第一双棘齿棘轮右边的棘齿与三挡副轴齿轮左边的棘齿结合；主轴带动三挡主轴齿轮旋转，三挡主轴齿轮带动三挡副轴齿轮旋转，三挡副轴齿轮带动第一双棘齿棘轮旋转，第一双棘齿棘轮带动副轴旋转，副轴带动第三双棘齿棘轮旋转，第三双棘齿棘轮带动低速齿轮旋转，低速齿轮带动在主轴上的双联齿轮旋转，实现输出链轮转动；

5)当从三挡加挡到四挡的状态时，旋转变挡鼓轮，所述第三双棘齿棘轮右边的棘齿与低速齿轮左边的棘齿依旧处于啮合状态；第一变挡拨杆带动第一双棘齿棘轮向左移动，第一双棘齿棘轮右边的棘齿与三挡副轴齿轮左边的棘齿分离，第一棘轮均处于分离状态；同时，第二变挡拨杆带动第二双棘齿棘轮向右移动，位于第二双棘齿棘轮右边的棘齿与四挡主轴齿轮左边的棘齿结合；主轴带动第二双棘齿棘轮旋转，第二双棘齿棘轮旋转带动四档主轴齿轮旋转，四档主轴齿轮带动四挡副轴齿轮旋转，四挡副轴齿轮带动副轴旋转，副轴带动第三双棘齿棘轮旋转，第三双棘齿棘轮带动低速齿轮旋转，低速齿轮带动在主轴上的双联齿轮旋转，实现输出链轮转动；

6)当从四挡加挡到五档的状态时，旋转变挡鼓轮，第三变挡拨杆带动第三双棘齿棘轮向左移动，位于第三双棘齿棘轮左边的棘齿与高速齿轮右边的棘齿处于啮合状态，第二变挡拨杆带动第二双棘齿棘轮向左移动，位于第二双棘齿棘轮右边的棘齿与四挡主轴齿轮左边的棘齿分离，第二棘轮均处于分离状态；同时，第一变挡拨杆带动第一双棘齿棘轮向左移动，位于第一双棘齿棘轮左边的棘齿与一挡副轴齿轮右边的棘齿处于啮合状态；主轴带动一挡主轴齿轮旋转，一挡主轴齿轮带动一挡副轴齿轮旋转，一挡副轴齿轮带动第一双棘齿棘轮旋转，第一双棘齿棘轮带动副轴旋转，副轴带动第三双棘齿棘轮旋转，第三双棘齿棘轮带动高速齿轮旋转，高速齿轮带动在主轴上的双联齿轮旋转，实现输出链轮转动；

7)当从五档加挡到六挡的状态时，旋转变挡鼓轮，所述第三双棘齿棘轮左边的棘齿与高速齿轮右边的棘齿依旧处于啮合状态；第一变挡拨杆带动第一双棘齿棘轮向右移动，位于第一双棘齿棘轮左边的棘齿与一挡副轴齿轮右边的棘齿分离，第一棘轮均处于分离状态；同时，第二变挡拨杆带动第二双棘齿棘轮向左移动，位于第二双棘齿棘轮左边的棘齿与二挡主轴齿轮右边的棘齿结合；主轴带动第二双棘齿棘轮旋转，第二双棘齿棘轮旋转带动二档主轴齿轮旋转，二档主轴齿轮带动二挡副轴齿轮旋转，二挡副轴齿轮带动副轴旋转，副轴带动第三双棘齿棘轮旋转，第三双棘齿棘轮带动高速齿轮旋转，高速齿轮带动在主轴上的双联齿轮旋转，实现输出链轮转动；

8)当从六挡加挡到七挡的状态时，旋转变挡鼓轮，位于第三双棘齿棘轮左边的棘齿依旧与高速齿轮右边的棘齿处于啮合状态，第二变挡拨杆带动第二双棘齿棘轮向右移动，第二双棘齿棘轮左边的棘齿与二挡主轴齿轮右边的棘齿分离，第二棘轮均处于分离状态；同时，第一变挡拨杆带动第一双棘齿棘轮向右移动，位于第一双棘齿棘轮右边的棘齿与三挡副轴齿轮左边的棘齿结合；主轴带动三挡主轴齿轮旋转，三挡主轴齿轮带动三挡副轴齿轮旋转，三挡副轴齿轮带动第一双棘齿棘轮旋转，第一双棘齿棘轮带动副轴旋转，副轴带动第三双棘齿棘轮旋转，第三双棘齿棘轮带动高速齿轮旋转，高速齿轮带动在主轴上的双联齿轮旋转，实现输出链轮转动；

9)当从七挡加挡到八挡的状态时，旋转变挡鼓轮，位于第三双棘齿棘轮左边的棘齿依旧与高速齿轮右边的棘齿处于啮合状态，第一变挡拨杆带动第一双棘齿棘轮向左移动，第一双棘齿棘轮右边的棘齿与三挡副轴齿轮左边的棘齿分离，第一棘轮均处于分离状态；同时，第二变挡拨杆带动第二双棘齿棘轮向右移动，位于第二双棘齿棘轮右边的棘齿与四挡主轴齿轮左边的棘齿结合；主轴带动第二双棘齿棘轮旋转，第二双棘齿棘轮旋转带动四档主轴齿轮旋转，四档主轴齿轮带动四挡副轴齿轮旋转，四挡副轴齿轮带动副轴旋转，副轴带动第三双棘齿棘轮旋转，第三双棘齿棘轮带动高速齿轮旋转，高速齿轮带动在主轴上的双联齿轮旋转，实现输出链轮转动；

10)当从八挡减挡到七挡的状态时，反向旋转变挡鼓轮，位于第三双棘齿棘轮左边的棘齿依旧与高速齿轮右边的棘齿处于啮合状态；第二变挡拨杆带动第二双棘齿棘轮向左移动，位于第二双棘齿棘轮右边的棘齿与四挡主轴齿轮左边的棘齿分离，第二棘轮均处于分离状态；同时，第一变挡拨杆带动第一双棘齿棘轮向右移动，第一双棘齿棘轮右边的棘齿与三挡副轴齿轮左边的棘齿结合；主轴带动第三主轴齿轮旋转，第三主轴齿轮带动第三副轴齿轮旋转，第三副轴齿轮带动第一双棘齿棘轮旋转，第一双棘齿棘轮带动副轴旋转，副轴带动第三双棘齿棘轮旋转，第三双棘齿棘轮带动高速齿轮旋转，高速齿轮带动在主轴上的双联齿轮旋转，实现输出链轮转动；

11)当从七挡减挡到六挡的状态时，反向旋转变挡鼓轮，位于第三双棘齿棘轮左边的棘齿依旧与高速齿轮右边的棘齿处于啮合状态；第一变挡拨杆带动第一双棘齿棘轮向左移动，位于第一双棘齿棘轮右边的棘齿与三挡副轴齿轮左边的棘齿分离，第一棘轮均处于分离状态；同时，第二变挡拨杆带动第二双棘齿棘轮向左移动，第二双棘齿棘轮左边的棘齿与二挡主轴齿轮右边的棘齿结合；主轴带动第二双棘齿棘轮旋转，第二双棘齿棘轮带动二档主轴齿轮旋转，二挡主轴齿轮带动二挡副轴齿轮旋转，二档副轴齿轮带动副轴旋转，副轴带动第三双棘齿棘轮旋转，第三双棘齿棘轮带动高速齿轮旋转，高速齿轮带动在主轴上的双联齿轮旋转，实现输出链轮转动；

12)当从六挡减挡到五档的状态时，反向旋转变挡鼓轮，位于第三双棘齿棘轮左边的棘齿依旧与高速齿轮右边的棘齿处于啮合状态；第二变挡拨杆带动第二双棘齿棘轮向右移动，位于第二双棘齿棘轮左边的棘齿与二挡主轴齿轮右边的棘齿分离，第二棘轮均处于分离状态；第一变挡拨杆带动第一双棘齿棘轮向左移动，位于第一双棘齿棘轮左边的棘齿与一挡副轴齿轮右边的棘齿结合；主轴带动一档主轴齿轮旋转，一档主轴齿轮带动一挡副轴齿轮旋转，一挡副轴齿轮带动第一双棘齿棘轮旋转，第一双棘齿棘轮旋转带动副轴旋转，副轴带动带动第三双棘齿棘轮旋转，第三双棘齿棘轮带动高速齿轮旋转，高速齿轮带动在主轴上的双联齿轮旋转，实现输出链轮转动；

13)当从五档减挡到四挡的状态时，反向旋转变挡鼓轮，第三变挡拨杆带动第三双棘齿棘轮向右移动，位于第三双棘齿棘轮右边的棘齿与低速齿轮左边的棘齿处于啮合状态；第一变挡拨杆带动第一双棘齿棘轮向右移动，第一棘轮均处于分离状态；同时，第二变挡拨杆带动第二双棘齿棘轮向右移动，位于第二双棘齿棘轮右边的棘齿与四挡主轴齿轮左边的棘齿处于啮合状态；主轴带动第二双棘齿棘轮旋转，第二双棘齿棘轮旋转带动四档主轴齿轮旋转，四档主轴齿轮带动四挡副轴齿轮旋转，四挡副轴齿轮带动副轴旋转，副轴带动第三双棘齿棘轮旋转，第三双棘齿棘轮带动低速齿轮旋转，低速齿轮带动在主轴上的双联齿轮旋转，实现输出链轮转动；

14)当从四挡减挡到三挡的状态时，反向旋转变挡鼓轮，位于第三双棘齿棘轮右边的棘齿依旧与低速齿轮左边的棘齿处于啮合状态；第二变挡拨杆带动第二双棘齿棘轮向左移动第二棘轮均处于分离状态；同时，第一变挡拨杆带动第一双棘齿棘轮向右移动，位于第一双棘齿棘轮右边的棘齿与三挡副轴齿轮左边的棘齿处于啮合状态；主轴带动三挡主轴齿轮旋转，三挡主轴齿轮带动三挡副轴齿轮旋转，三挡副轴齿轮带动第一双棘齿棘轮旋转，第一双棘齿棘轮带动副轴旋转，副轴带动第三双棘齿棘轮旋转，第三双棘齿棘轮带动低速齿轮旋转，低速齿轮带动在主轴上的双联齿轮旋转，实现输出链轮转动；

15)当从三挡减挡到二挡的状态时，反向旋转变挡鼓轮，位于第三双棘齿棘轮右边的棘齿依旧与低速齿轮左边的棘齿处于啮合状态；第一变挡拨杆带动第一双棘齿棘轮向左移动第一棘轮均处于分离状态；同时，第二变挡拨杆带动第二双棘齿棘轮向左移动，位于第二双棘齿棘轮左边的棘齿与二挡副轴齿轮右边的棘齿处于啮合状态；主轴带动第二双棘齿棘轮旋转，第二双棘齿棘轮旋转带动二档主轴齿轮旋转，二档主轴齿轮带动二挡副轴齿轮旋转，二挡副轴齿轮带动副轴旋转，副轴带动第三双棘齿棘轮旋转，第三双棘齿棘轮带动低速齿轮旋转，低速齿轮带动在主轴上的双联齿轮旋转，实现输出链轮转动；

16)当从二挡减挡到一挡的状态时，反向旋转变挡鼓轮，位于第三双棘齿棘轮右边的棘齿依旧与低速齿轮左边的棘齿处于啮合状态；第二变挡拨杆带动第二双棘齿棘轮向右移动，第二棘轮均处于分离状态，同时，第一变挡拨杆带动第一双棘齿棘轮向左移动，位于第一双棘齿棘轮左边的棘齿与一挡副轴齿轮右边的棘齿处于啮合状态；主轴带动一挡主轴齿轮旋转，一挡主轴齿轮带动一挡副轴齿轮旋转，一挡副轴齿轮带动第一双棘齿棘轮旋转，第一双棘齿棘轮带动副轴旋转，副轴带动第三双棘齿棘轮旋转，第三双棘齿棘轮带动低速齿轮旋转，低速齿轮带动在主轴上的双联齿轮旋转，实现输出链轮转动；

17)当从一挡减挡到空挡的状态时，反向旋转变挡鼓轮，第二双棘齿棘轮依旧处于分离状态；所述变挡鼓轮控制第三变挡拨杆带动第三双棘齿棘轮向左移动，第三双棘齿棘轮和对应的齿轮处于分离状态；第一变挡拨杆带动第一双棘齿棘轮向右移动，第一双棘齿棘轮和对应的齿轮处于分离状态。

18)循环，在不同的初始状态，所述棘轮结合位置对应上述不同具体状态。

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