CN1281808A - 自行车自动变速器 - Google Patents

Abstract

一种自行车自动变速器,包括固定轴和组装其上的链轮盘、刹车盘、端盖、带有辐条孔的壳体及其变速传动装置,其特点是变速传动装置采用多组行星传动装置构成内变速机构,充分利用离心式自动离合器的惯性作用,通过离心式自动离合器与外齿圈和环形齿圈外周的棘齿啮合或分离。它无需任何外部辅助条件,在骑行中实现自动换挡,具有随意的变速性能,省时、省力、变速过程无明显离合感觉的优点。

Description

自行车自动变速器

本发明涉及一种自行车用变速装置，特别是一种在骑行过程中能实现自动换挡的自行车自动变速器。

众所周知，自行车是人们最常用的交通工具，自人类发明了自行车，它以其独有的小巧、灵活、方便服务于众多人们，但是，随着人们生活节奏的加快，现有自行车发展到今天，它本身还存在一些不可小视的弊端，如传统老式自行车，链轮传动装置自身不能改变速度，只能靠踏动脚踏板的双腿的频率增减来改变速度，骑行时间稍长就感到很累，特别是遇有风天，爬坡或道路不佳时，只能推着走，多有不便，人们为了克服这些弊端，于是产生了变速自行车。但是仍然存在很多不足，如手动外变速自行车，所有部件裸露，风雨侵蚀，灰尘泥沙沾附，不但脏车还会使各部件过早损坏，影响其使用寿命。

近年来有了内变速自行车，可依然需要手动，靠拉线牵动杠杆来移动内部的传动部件实现变速。拨动杠杆是固定在后轴外端，很容易刮碰损坏，特别是靠手动拉线操作变速，既不方便，又有危险，如手不能撒把时就不能变速，交通及道路不佳时变速易出事故。手臂有残疾更难以使用。由于以上种种弊端，给骑车人的出行代来诸多不便，因此现有自行车变速装置有待改进。

本发明的目的是提供一种自行车自动变速器，它无需任何外部辅助条件，在骑行中实现自动换挡，具有随意的变速性能，省时、省力、变速过程无明显离合感觉的优点。

本发明的目的是这样实现的：该装置包括固定轴和组装其上的链轮盘、刹车盘、端盖、带有辐条孔的壳体及其变速传动装置，其中传动装置中的外齿圈与链轮盘插装成一体，外齿圈的内齿与组装在行星轮架右侧行星轮啮合，行星轮架左侧的行星齿轮与内齿圈啮合，固定在内齿圈上的行星轮轴带动行星传动装置的行星齿轮与各自的环形齿圈相啮合，行星轮架外周的棘齿与固定在壳体固定圈上的棘爪常合，外齿圈和环形齿圈外周的棘齿分别与各自的离心式自动离合器啮合或分离。

由于本发明采用全封闭的多组行星传动装置为内变速机构，充分利用惯性作用通过外齿圈和环形齿圈外周的棘齿分别与各自的离心式自动离合器啮合或分离，来实现自动换档过程，所以无需任何外部辅助条件，在骑行中即可实现自动换档，省时、省力、有效地克服了现有自行车变速装置存在的手动操作麻烦、零件易磨损、锈蚀等弊病。各离心式自动离合器中的弹簧弹力是按档位顺序逐渐变化的，除Ⅰ档行星轮架外周的棘齿与固定在壳体固定圈上的棘爪常合外，其余各档的自动离合器在非运转状态下均与外齿圈或环形齿圈分离，只有在运转过程中，当车速快，离心力大于弹簧弹力时，弹簧被克服，离心式自动离合器才与外齿圈或环形齿圈按档顺序啮合，当车速慢，离心力小于弹簧力时，弹簧复位，离心式自动离合器处于原分离状态，从而完成自动换档过程。该装置换档变速具有随意性，变速过程无明显离合感觉。

以下结合附图对本发明作进一步描述。

图1是本发明具有Ⅲ档变速的具体结构示意图。

图2是图1沿A-A线的剖视图。

图3是本发明具有Ⅳ档变速的具体结构示意图。

图4是图3沿B-B线的剖视图。

图5是本发明具有Ⅴ档变速的具体结构示意图。

图6是图5沿C-C线的剖视图。

图7是本发明具有Ⅳ档变速的具体结构示意图。

图8是图7沿D-D线的剖视图。

根据图1-8详细说明本发明的具体结构和变速过程。该装置安装位置与现有自行车变速装置相同，组装在后车轮上，并通过链条传动驱动其运转。它包括固装在车架上的固定轴1，利用锁母2、轴档3、钢球4、刹车盘5和端盖26、防尘盖27、带有卡簧28的链轮盘29等件组装在固定轴1上的带辐条孔的壳体15及其变速传动装置。该变速传动装置采用多组行星传动装置构成内变速机构，充分利用离心式自动离合器的惯性作用，使变速过程全自动进行。变速传动装置利用链轮盘29驱动其运转，实现换档。其变速器由Ⅲ档开始，可根据实际需要实现Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ等档位变换。木实施例以Ⅲ档变速机构为例进行结构说明。

按图1和2所示为Ⅲ档变速器。该变速传动装置包括与链轮盘29插装成一体的外齿圈25，行星轮架18，利用行星轮轴24组装在行星轮架18上的左行星齿轮17、右行星齿轮21，由键30、34固装在固定轴1上的太阳轮31、16、32，内齿圈14及利用固定其上的行星轮轴8、压盖7、锁母6组装一组行星齿轮9，连接在壳体15上的固定圈23、11，通过轴销10、20和弹簧33分别组装在固定圈上的离心式自动离合器12、22以及棘爪19，环形齿圈13等件。其中棘爪19与行星轮架18外周上的棘齿常合(类似普通自行车飞轮作用)。是该变速器的Ⅰ档。该档内齿圈14上的行星轮轴8上有一组行星齿轮9与一个环形齿圈13啮合。此Ⅰ档用于起车、爬坡、顶风行驶时用。离心式自动离合器22一般处于离分状态只有在车运行时产生的离心力大于弹簧33的弹力时，才自动与外齿圈25外周的棘齿啮合，形成Ⅱ档变速。同理离心式自动离合器12与环形齿圈13啮合形成Ⅲ档变速。

该变速器换档过程如下：

当骑行时，链条驱动链轮盘29运转，带动外齿圈25及与其内啮合的右行星齿轮21绕太阳轮31转动，同时驱动行星轮架18转动，此时I档工作，驱动壳体15转动。当车速加快时，离心力大于Ⅱ档离合器22的弹簧33的弹力，则离合器22从原分离状态进入啮合状态，此时Ⅱ档开始工作，实现由Ⅰ档自动进入Ⅱ档的换档。与此同时，左行星齿轮17绕太阳轮16转动，并通过内齿圈14驱动行星齿轮9绕太阳轮32转动。当车速使Ⅲ档自动离合器12由原分离状态进入啮合状态时，完成由Ⅱ档到Ⅲ档的自动转换。

在Ⅲ档变速器的结构基础上，很容易制成Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ档位或更多档位的多档变速器。

按图3和4所示为Ⅳ档变速器。该变速传动装置将Ⅲ档变速器的行星轮轴8，行星齿轮9，太阳轮32、键34、轴销10、固定圈11、离合器12和环形齿圈13卸掉，在相应位置装上行星轮轴35，双联行星齿轮36、太阳轮43、键44、环形齿圈37、42、离合器39、41、固定圈40、轴销38，即装配成Ⅳ档变速器。其中内齿圈14上的行星轮轴35上有一组双联行星齿轮36，分别与两个环形齿圈37、42各自相对应啮合。

按图5和图6所示为Ⅴ档变速器。该变速传动装置在Ⅳ档变速器结构基础上，卸掉行星轮轴35，太阳轮43、键44，在相应位置装上行星轮轴52、太阳轮46、键53。另外在行星轮轴52等间距位置上增设行星轮轴47，其上组装一组行星齿轮45，增设一个环形齿圈51，与其啮合。在环形齿圈51外周棘齿处设置可与其啮合或分离的离心式自动离合器50，并通过轴销48和弹簧33组装在固定圈49上，构成V档变速器，其中内齿圈14上的两组行星轮轴47和52上分别有一组双联行星齿轮36和一组行星齿轮45，各行星齿轮分别与三个环形齿圈37、42、51各自对应啮合。

按图7和图8所示为Ⅵ档变速器。该变速传动装置在Ⅴ档变速器的结构基础上，卸掉行星轮轴47、52，行星齿轮45、固定圈49、轴销48、离合器50、环形齿圈51、太阳轮46、键44、在相应位置装上行星轮轴54、56、双联行星齿轮55、固定圈59、环形齿圈57、62、离合器58、60、轴销61、太阳轮63、键64，即装配成Ⅵ档变速器。其中内齿圈14上的两组行星轮轴54、56上分别有一组双联行星齿轮55、36，各行星齿轮分别与四个环形齿圈62、57、37、42各自对应啮合。

各离心式自动离合器通过相应的轴销和不同弹力的弹簧33组装在壳体15的相应固定圈上。各离合器与各自相对应的环形齿圈外周的棘齿一般情况下处于分离状态。只有在车轮快速转动产生的离心力大于该离合器的弹簧弹力时，离合器才处于啮合状态，以实现自动换档过程。Ⅳ-Ⅵ档变速器的换档过程同Ⅲ档变速器，各档位的离心式自动离合器随着车轮速度快慢、离心力大小，自动完成进档、退档。在自动换档过程中，由于相邻两档的转速不同，低速档均处于被动运转，离合器不起作用。反之亦然，可实现由高速档向低速档转换。

本发明还具有自动越级进档、退档功能，在骑行时如迅速加大驱动力，使车轮转速迅速加快，在离心力迅速增大的作用下，与之相适应档位上的离合器自动开启啮合，实现自动越级进档。在行驶中如需刹车减速能自动越级退档，刹车减速时由于车轮转速迅速减慢，所产生的离心力迅速减小，使与该速度相适应档位上的离合器自动分离，实现自动越级退档。紧急停车时由于离心力的消失，各档位上的离合器在弹簧的作用下(除Ⅰ档常合外)，均都自动处在分离状态，使之迅速回位Ⅰ档。

Claims (6)

1、一种自行车自动变速器，包括固定轴和组装其上的链轮盘、刹车盘、端盖、带有辐条孔的壳体及其变速传动装置，其特征是传动装置中的外齿圈与链轮盘插装成一体，外齿圈的内齿与组装在行星轮架右侧行星轮啮合，行星轮架左侧的行星齿轮与内齿圈啮合，固定在内齿圈上的行星轮轴带动行星传动装置的行星齿轮与各自的环形齿圈相啮合，行星轮架外周的棘齿与固定在壳体固定圈上的棘爪常合，外齿圈和环形齿圈外周的棘齿分别与各自的离心式自动离合器啮合或分离。

2、根据权利要求l所述的变速器，其特征是固定在内齿圈上的行星轮轴上有一组行星齿轮与一个环形齿圈啮合。

3、根据权利要求l所述的变速器，其特征是固定在内齿圈上的行星轮轴上有一组双联行星齿轮分别与两个环形齿圈各自对应啮合。

4、根据权利要求1所述的变速器，其特征是固定在内齿圈上的两组行星轮轴上分别有一组双联行星齿轮和一组行星轮，各行星齿轮分别与三个环形齿圈各自对应啮合。

5、根据权利要求1所述的变速器，其特征是固定在内齿圈上的两组行星轮轴上分别有一组双联行星齿轮，各组双联行星齿轮分别与四个环形齿圈各自对应啮合。

6、根据权利要求1-5中任一项所述的变速器，其特征是离心式自动离合器通过轴销和不同弹力的弹簧分别组装在壳体的固定圈上，各离心式自动离合器与各自对应的环形齿圈外周的棘齿分离或啮合。

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