CN1313219A - 自动变速链盘装置 - Google Patents

Abstract

本发明属链条传动领域,特别适用于自行车、三轮车传动系统,该装置由中轴(8)中轴套(54)弹性结构(20、19、18、17、21、13)及链轮(5、4、3、2、16、15)构成;当驱动中轴向前转动时,中轴套、弹性结构同步向前转动,因链轮不能向后转动,故可随中轴前转带动链条(1)移动;行车阻力的增减,通过链条、链轮传递至弹性结构,使其外形改变(被动弯曲或自动伸直),驱动半径R随之变小或增大,完成自动变化车速的任务。

Description

自动变速链盘装置

本发明涉及一种链条传递动力装置，尤其是由链盘、链条、飞轮构成的自行车、三轮车等链条传递动力装置领域。

自行车是国民主要的交通工具，它的链传动装置经历了固定传动比方式及可变传动比方式的变迁。可变传动比传动方式的自行车，一般有1～3个半径递增的链盘及2～6个齿数递增的飞齿。通过操作变速器，使链条与不同半径的链盘及飞齿咬合，选择适当的传动比，达到变化传动比，调节车速的目的；变速器的操作必须用手完成，操作时，链条张力不能太高，脚踏力要适当减小，这样才能将链条准确地拔动至适宜的档位上；在车速很慢或是起步时，变速器是不能起作用的，强行操作可使变速器损坏。

本发明的目的，是提供一种不受链条张力及车速限制，能够持续动态调节链盘驱动半径的全自动变速装置。

本发明的目的是这样实现的：若干个具有前向转动作用的卫星链轮及若干个弹性结构，构成自动变速链盘装置。当驱动中轴时，弹性结构随之向前转动，弹性结构离心端的卫星链轮因只能前向转动，不能向后逆转，故可带动链条移动，自行车由此前进；当链条张力较大(自行车上坡、起步或加速时)，卫星链轮不能带动链条时，链条张力通过卫星链轮传递至弹性结构，迫使弹性结构外形改变，弹性结构外形改变(弹性结构被动弯曲或被动压缩等)时，卫星链轮与中轴间的直线距离(称驱动半径，下同)变小，传动比变小，卫星链轮牵引力增大，故可带动链条，克服阻力前行，当行车阻力减小时，弹性结构回复原状(弹性结构自动伸直或自动伸展等)时，驱动半径增大，传动比变大，故可增加车速，由此完成自动变化车速的任务。

卫星链轮的前向转动作用由凸台～滚珠～轴套、或止逆簧～轴套、或棘齿～棘片方式，或其它方式完成。凸台～滚珠～轴套方式，系卫星链轮轴上制成凸台，凸台槽中置放滚珠，通过滚珠、凸台、轴套作用，完成前向转动作用；止逆簧～轴套方式，系卫星链轮轴上包绕止逆簧，止逆簧与轴套相连，由此完成前向转动作用；棘齿～棘片方式：系轴套与卫星链轮轴之间通过棘齿、棘片结构，完成前向转动作用。弹性结构为板簧或拉伸弹簧或压缩弹簧，或为其它形式的弹性结构。

本发明因为采用了动力(脚踏力)与阻力(链条张力)对抗作用，引起弹性结构被动变形或自动回复，改变链盘驱动半径，实现持续动态调节链盘驱动半径的变速机制，阻力增大时自动减速，阻力减小时自动加速，省去了操作杆，拔链器等繁琐结构及其限制性的操作步骤，将全部变速程序完全有机地融汇于脚踏动作中，提高了骑行质量；对骑行者而言，它具有自动变速，变速范围宽(弹性结构向心端、离心端直线距离的可变化范围宽)，变速敏捷(弹性结构被动变形或自动回复与链条张力及行车阻力即时对应)，变速效率高(链盘运转一周就有若干次变速机会)，变速准确(卫星链轮处于同一平面运转，链条无侧向移位，链条不会滑脱)等优点；对生产厂家而言，自行车在我国有着广阔的市场，该链盘装置能够安装于现有各式链动传动车辆上(如自行车、三轮车、电动或机动助力车等)，完全实现上述种种优点及效果，它对整车结构没有特殊要求，生产工艺简单，装配、维修方便，故易被顾客及厂家接受。

本发明的具体结构由以下的实施例及其附图给出：

图一为实施例结构及工作示意图

图二为实施例工作示意图

图三为凸台～滚珠～轴套结构及工作示意图

图四为凸台结构及工作示意图

图五为止逆簧～轴套结构及工作示意图

图六为棘齿～棘片结构及工作示意图

图七为板簧结构及工作示意图

图八为压缩弹簧结构及工作示意图

下面，结合附图，详细说明本发明提出的具体结构及工作情况。

参照图1：链条(1)围绕于卫星链轮(2)、(3)、(4)、(5)、(15)拉链器(6)及飞轮(7)上，中轴(8)向前转动时，弹性结构(9)、(10)、(11)、(12)、(13)、(14)随之向前转动，弹性结构离心端的卫星链轮(2)、(3)、(4)、(5)、(15)、(16)因只能前向转动不能向后逆转，故可带动链条(1)移动，自行车前行。

参照图2：当链条张力(1)增大时，卫星链轮(2)、(3)、(4)、(5)、(16)不能带动链条时，链条张力通过卫星链轮(2)、(3)、(4)、(5)、(16)传递至弹性结构(17)、(18)、(19)、(20)、(21)，迫使弹性结构外形改变，弹性结构外形改变(变形)时，卫星链轮(2)、(3)、(4)、(5)、(16)与中轴间的直线距离即驱动半径(R)变小，卫星链轮(2)、(3)、(4)、(5)、(16)牵引力增大，故可带动链条(1)克服阻力前行；当行车阻力减小时，链条张力(1)减小，随链条向前移动，弹性结构(20)、(19)、(18)、(17)、(21)回复原状、参照图1：(12)、(11)、(10)、(9)、(14)，驱动半径(R)增大，自行车由此加速前进。

参照图3、图4：卫星链轮轴(22)上制成凸台(23)、(24)、(25)，凸台槽高度(H)＜滚珠(26)、(27)、(28)直径，凸台槽前钝角缘(A)、(C)、(E)宽度(M)＞滚珠(26)、(27)、(28)直径＞凸台槽后锐角缘(B)、(D)、(F)宽度(N)，前钝角缘(A)、(C)、(E)与链轮轴(22)圆周成角α＞90°，后锐角缘(B)、(D)、(F)与链轮轴(22)圆周成角B＜90°(约60°)，当链轮(30)向后转动(链轮带动链条移动时)，滚珠(26)在凸台槽、轴套(31)、轴套螺板(32)的作用下，沿E→B、A→D、C→F方向滚动至凸台槽锐角缘(B)、(D)、(F)，因锐角缘(B)、(D)、(F)宽度(N)＜滚珠(26)直径，滚珠出现离心移位(27)，锐角缘(F)、(B)、(D)更将滚珠(27)推向离心方向，使滚珠(27)与轴套(31)紧密接触，由此终止链轮轴(22)及链轮(30)向后转动；当链轮(30)向前转动时，滚珠(26)在凸台槽、轴套(31)、轴套螺板(32)共同作用下，沿F→C、D→A、B→E方向滚动至凸台槽钝角缘(C)、(A)、(E)，因钝角缘(C)、(A)、(E)宽度(M)＞滚珠(26)直径，且钝角缘(C)、(A)、(E)不会将滚珠(28)推至离心方向，故滚珠(28)与轴套(31)分离，链轮轴(22)及链轮(30)由此可以向前转动。凸台～滚珠～轴套结构可为单边式。也可制成双边式结构，即在链轮轴两端都采用凸台～滚珠～轴套式前向转动结构。

参照图5，卫星链轮轴(34)上包绕止逆簧(38)，止逆簧末端(39)与轴套(35)的轴套缺(36)嵌合，当链轮(33)向后转动时，链轮轴(34)同步向后转动，止逆簧(38)始端(37)被卷紧，止逆簧(38)与链轮轴(34)之间摩擦力增大，阻止链轮轴(34)及链轮(33)向后转动：当链轮(33)及链轮轴(34)向前转动时，止逆簧(38)始端(37)被放松，止逆簧(38)与链轮轴(34)之间摩擦力减小，链轮轴(34)及链轮(33)由此可以向前转动。止逆簧～轴套结构可为单边式，也可为双边式结构。

参照图6：轴套(44)上制成棘齿结构(45)、(46)，棘片(47)通过螺栓(49)、爪垫(48)、安置于链轮轴(41)的爪槽(42)、螺孔(43)上，当链轮(40)向后转动时，链轮轴(41)与棘片(47)将同步向后转动，因轴套(44)上的棘梁(45)与棘片(47)相抵触，棘片(47)、链轮轴(41)及链轮(40)将不能向后转动；当链轮(40)及链轮轴(41)棘片(47)向前转动时，棘片(47)沿轴套(44)上的棘坡(46)滑动，故棘片(47)链轮轴(41)及链轮(40)可以向前转动。棘齿～棘片结构可为单边式，也可为双边式结构。

卫星链轮为6齿结构，也可以为6齿以外的5齿或7齿等结构，卫星链轮为6个，也可以为6以外其它数，如5个、7个等。卫星链轮的前向转动作用由上述三种结构方式单一或者混合形式出现，也可由其它的前向转动作用结构形式提供。

参照图7、图6、图5、图3、图2、图1：链轮轴套(50)、(44)、(35)、(31)通过支架(51)与板簧(或称弹性结构，下同)(52)、(14)、(13)、(12)、(11)、(10)、(9)相连，板簧另一端(53)与中轴套(54)相连，驱动中轴(55)、(8)向前转动时，中轴销(56)带动中轴套(54)及弹性结构(52)、(14)、(13)、(12)、(11)、(10)、(9)同步向前转动，行车阻力通过链条(1)，经前向转动链轮(40)、(33)、(30)、(16)、(15)、(5)、(4)、(3)、(2)传递至轴套(50)、(44)、(35)、(31)支架(51)及板簧(52)、(13)、(12)、(11)、(10)、(9)迫使板簧变形(57)、(20)、(19)、(18)、(17)、(21)，板簧变形后，卫星链轮(16)、(2)、(3)、(4)、(5)与中轴间的直线距离即驱动半径(R)变小，卫星链轮牵引力增大，故可带动链条(1)克服阻力前行；当行车阻力藏小时，链条张力(1)减小，随链条向前移动，板簧(57)、(20)、(19)、(18)、(17)、(21)回复原状(52)、(13)、(12)、(11)、(10)、(9)，驱动半径(R)增大，自行车由此加速前行。

参照图8、图7：弹性结构为拉伸弹簧(58)，拉伸弹簧(58)离心端通过支架(51)与轴套(50)相连，向心端(59)与中轴套(54)相连，拉伸弹簧(58)受行车阻力作用变形后(60)，驱动半径(R)变小：变形拉伸弹簧(60)回复原状后(58)，驱动半径(R)增大……，由此完成自动变化车速的任务。

参照图8、图7、图2、图1：中轴(55)、(8)与中轴套(54)接合方式为插销式(56)或螺纹式(61)，或其它方式，中轴(55)、(8)向前转动时，通过插销(56)或螺纹(61)带动中轴套(54)向前转动。也可在中轴套(54)与中轴(55)、(8)之可做成前向转动式结构，即中轴(55)、(8)向前转动时，通过相应结构如：棘齿～棘片结构(参照图6)或止逆簧～轴套结构(参照图5)或凸台～滚珠～轴套结构(参照图4、图3)或其它的前向转动作用结构形式带动中轴套前转，而中轴(55)、(8)后转时，中轴套(54)可不后转。

参照图8：除并列式双拉伸弹簧(58)外，弹性结构也可为单支拉伸弹簧或多支拉伸弹簧，即拉伸弹簧(58)为一支弹簧或并列多支弹簧，后者每支弹簧钢丝直径较小，弹性、抗疲劳性及稳定性优于前者。

参照图8、图7：弹性结构除板簧(52)、拉伸弹簧(58)外，也可为压缩弹簧(图略)或为其它形式的弹性结构。

Claims (5)

1．一种自动变速链盘装置，由若干个具有前向转动作用的卫星链轮及若干个弹性结构构成；

2．根据权利要求1所述的自动变速链盘装置、其特征在于：卫星链轮的前向转动作用是指：卫星链轮在外力(前向转动力)作用下可以向前转动，在外力(后向转动力)作用下不能向后转动；

3．根据权利要求1、2所述的自动变速链盘装置、其特征在于：卫星链轮的前向转动作用由凸台～滚珠～轴套结构或者止逆簧～轴套结构或者棘齿～棘片结构或者其它结构方式完成；

4．根据权利要求1、2所述的自动变速链盘装置、其特征在于：弹性结构通过连接固定装置连接固定于中轴及具有前向转动作用的卫星链轮之间，弹性结构受外力作用变形时，卫星链轮一中轴距离相应减小，外力作用减小后弹性结构回复原形时，卫星链轮—中轴距离增大；

5．根据权利要求1、4所述的自动变速链盘装置、其特片在于：弹性结构由板簧或拉伸弹簧或压缩弹簧或其它形式的弹性结构方式完成。

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