CN1439569A - 自行车行星齿轮无级变速传动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自行车行星齿轮无级变速传动装置，它主要包括，行星齿轮、圆柱筒形套圈、齿圈、曲拐、内齿，在曲拐上分别松套两个行星齿轮，在行星齿轮的端面上分别固结一个圆柱筒形套圈，行星齿轮与齿圈上的内齿啮合；套圈的圆心在行星齿轮的分度圆上；行星齿轮的中心孔在套圈的内圆内。这种自行车行星齿轮无级变速传动装置，使用起来极其方便、省力，有效地改进了自行车变速传动的使用性能，特别是这种结构的调速可以在自行车前行过程中随意进行。且由于通过行星齿轮无级变速传动，使调速更稳定可靠，对提高自行车的机械传动效率具有十分积极的现实意义。

Description

自行车行星齿轮无级变速传动装置

技术领域

本发明涉及一种自行车传动装置，特别是一种自行车行星齿轮无级变速传动装置。

背景技术

目前，自行车动力都是通过链条与链轮的传动来实现，特别是变速自行车，在中轴与后軸上安装数个直径不同的链轮，通过改变链条与不同直径的链轮的啮合实现自行车的有级变速。这种结构主要有如下缺点：外观不雅，传动不能密封；传动中磨损大；需专门的紧链装置；容易脱链。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术的不足而提供一种结构简单、調速可靠、外型美观、机械效率高的自行车行星齿轮无级变速传动装置。

为了达到上述目的，本发明所设计的自行车行星齿轮无级变速传动装置，它主要包括，行星齿轮、圆柱筒形套圈、齿圈、曲拐、内齿，在曲拐上分别松套两个行星齿轮，在行星齿轮的端面上分别固结一个圆柱筒形套圈，行星齿轮与齿圈上的内齿啮合；套圈的圆心在行星齿轮的分度圆上；行星齿轮的中心孔在套圈的内圆内。为了方便地调节速度，齿圈由内齿、外齿组成，齿圈的齿数是与其啮合的行星齿轮的齿数的两倍，蜗杆与外齿啮合，在蜗杆的一端通过钢丝绳与手柄轮连结。为了在双曲拐中轴输入的旋转运动通过行星齿轮的行星运动变为套圈的往复直线运动。圆柱筒形套圈分别套接在两个调速框的孔内，齿条分别与调速框的侧面固接在一起，并分别与单向超越离合器上的齿轮啮合。为了结构的合理安排，单向超越离合器固接在转臂的中间轴上，在转臂上装有兩个边轴，行星齿轮分别套装在边轴上，行星齿轮同时与齿圈和输出齿轮啮合，输出齿轮固接在自行车的后轴皮伸出端上。装于轴承座内的双曲拐中轴的两端由透盖伸出，另一端分别与有互呈180度且对称的曲拐相连。另外，在此所述的齿圈上的内齿包括由链条构成可使齿轮能在其上运转的结构形式；所述的调速框内的孔可以是腰圆形，腰圆形的腰部可以是直线状。

为了进一步了解本发明的实质，从结构分析和实验可知：当齿圈和齿轮组成内啮合并且齿圈固定时，这种啮合相当于齿轮的分度圆(节圆)在齿圈的分度圆(节圆)内周上作纯滾动。此时齿轮分度圆上任意点相对于齿圈分度圆作内摆线运动。若满足齿圈的分度圆直径等于兩倍的行星齿轮的分度圆直径，则行星齿轮的分度圆上任意点的摆线运动改变为通过齿圈的几何中心的直线运动。本发明的关健技术之一是：将行星齿轮分度圆上一点扩大为套圈且必須满足下述三点：其一是套圈的圆心必須在行星齿轮的分度圆上；其二是套圈的内圆必須将行星齿轮的中心孔完全包含在其内；其三是套圈必須固结在行星齿轮的端面上。当行星齿轮与齿圈组成行星啮合时，与行星齿轮固接的套圈的运动为通过齿圈的几何中心的直线运动。当行星齿轮分度圆(节圆)沿着齿圈分度圆(节圆)内周滾动一周时，其上的套圈则沿着通过齿圈中心的直线运动，行程为齿圈的分度圆直径。套圈的直线运动传给嵌套在套圈外圆周上的调速框，调速框又将直线运动传给固结在其侧面的齿条，齿条又将其直线运动传给与其啮合的超越离合器并使超越离合器产生了兩个方向的转动。由于本装置同时放置两组结构完全相同且相错180度的套圈、行星齿轮、调速框、齿条和超越离合器。其目的有兩个：其一是将超越离合器的间歇转动改变为传给转臂中间轴的连续转动；其二是保証齿条受到拉力时才能使超越离合器正向转动，并驱动转臂转动，使自行车前行。当齿条受到推力时，超越离合器反向空转。这种设计可保証齿条的刚度小，截面尺寸小，避兔了传动中的失稳现象。

当转臂转动时，通过安装在自行车后軸处的齿圈、转臂、兩个行星齿轮和输出齿轮組成一个增速器。(其增速比i＝Z25/Z24+Z25)增速器的运动可使输出齿轮得到3倍左右双曲拐中轴的转速，并且是相同的转动方向的运动。

由于单向超越离合器的结构原因，不允许转臂反方向转动。因此，自行车后轮不能倒转。为了能使自行车后轮倒转自如，本结构特在齿圈的外圆周上作出若干个棘槽并配有适当的棘爪。当自行车前进时，棘爪卡在齿圈的棘槽中，使齿圈固定。当自行车后轮倒退时，由于转臂固定，因此输出齿轮、行星齿轮和齿圈组成定軸轮系。则自行车后轮倒转将通过输出齿轮、行星齿轮由齿圈输出。

为了进一步理解本发明的变速状况，其工作原理如下：在齿圈的1/4外圆周上制有螺旋齿并与蜗杆啮合，蜗杆又与绳轮、钢丝和手柄轮共同组成调速系统，手柄轮安装在自行车手把处，钢丝穿入自行车三角架的钢管内。当需要改变自行车的速度时，转动手柄轮，通过钢丝、绳轮使蜗杆转动，则齿圈也转动一小角度α，从而导致作直线运动的套圈作与水平方向倾斜α角度的过齿圈中心的直线运动，而調速框仍为水平直线运动，但其行程却为S＝Dsinα。(D为齿圈的分度圆直径)由于蜗杆与齿圈的啮合运动具有自锁性，当齿圈的位移角度α调定后，调速框的运动行程是固定的。因此自行车的前进速度是不变的，只有重新调定齿圈的位移角度α才可改变自行车的前进速度。理论上讲，自行车的前进速度可以由零变为所需的最高速度。但实际行驶中，只要满足一定的速度变化范围即可，因此只要調定角度α在30度范围内，就可使最高速度改变为其一半因而调速迅速、可靠、准确。

本发明所得到的自行车行星齿轮无级变速传动装置，使用起来极其方便、省力，有效地改进了自行车变速传动的使用性能，特别是这种结构的调速可以在自行车前行过程中随意进行。且由于通过行星齿轮无级变速传动，使调速更稳定可靠，对提高自行车的机械传动效率具有十分积极的现实意义。

附图说明

图1是自行车行星齿轮无级变速传动装置的结构示意图；

图2是自行车行星齿轮无级变速传动装置的侧视示意图；

图3是自行车行星齿轮无级变速传动装置立体结构示意图；

图4是自行车行星齿轮传动结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例结合附图对本发明作进一步的描述。

实施例

如图1、图2、图3所示，本实施例所描述的自行车行星齿轮无级变速传动装置，它主要包括，行星齿轮4、圆柱筒形套圈5、齿圈6、曲拐7、内齿8。在曲拐7上分别松套两个行星齿轮4，在行星齿轮4的端面上分别固结一个圆柱筒形套圈5，行星齿轮4与齿圈6上的内齿8啮合；套圈5的圆心在行星齿轮4的分度圆上；行星齿轮4的中心孔在套圈5的内圆内。为了方便地调节速度齿圈6由内齿8、外齿9组成，齿圈6的齿数是与其啮合的行星齿轮4的齿数的两倍，蜗杆11与外齿9啮合，在蜗杆11的一端通过钢丝绳12与手柄轮15连结。为了在双曲拐中轴输入的旋转运动通过行星齿轮的行星运动变为套圈的往复直线运动。圆柱筒形套圈5分别安装在两个调速框16的孔内，齿条17分别与调速框16的侧面固接在一起，并分别与单向超越离合器18上的齿轮19啮合。为了结构的合理安排，单向超越离合器18固接在转臂20的中间轴21上，在转臂20上装有兩个边轴22，行星齿轮23分别套装在边轴22上，行星齿轮23同时与齿圈24和输出齿轮25啮合，输出齿轮25固接在自行车的后轴皮伸出端上。装于轴承座1内的双曲拐中轴3的两端由透盖2伸出，另一端分别与有互呈180度且对称的曲拐7相连。

如图4所示，由于单向超越离合器18的结构原因，不允许转臂20反方向转动。因此，自行车后轮不能倒转。为了能使自行车后轮倒转自如，本结构特在齿圈24的外圆周上作出若干个棘槽27并配有适当的棘爪26。当自行车前进时，棘爪26卡在齿圈24的棘槽27中，使齿圈24固定。当自行车后轮倒退时，由于转臂20固定，因此输出齿轮25、行星齿轮23和齿圈24组成定軸轮系，则自行车后轮倒转将通过输出齿轮25、行星齿轮23由齿圈24输出。

Claims (9)

1.一种自行车行星齿轮无级变速传动装置，它主要包括行星齿轮(4)、圆柱筒形套圈(5)、齿圈(6)、曲拐(7)、内齿(8)。其特征是在曲拐(7)上分别松套两个行星齿轮(4)，在行星齿轮(4)的端面上分别固结一个圆柱筒形套圈(5)，行星齿轮(4)与齿圈(6)上的内齿(8)啮合；套圈(5)的圆心在行星齿轮(4)的分度圆上；行星齿轮(4)的中心孔在套圈(5)的内圆内。

2.根据权利要求1所述的自行车行星齿轮无级变速传动装置，其特征是所述的齿圈(6)由内齿(8)、外齿(9)组成，齿圈(6)的齿数是与其啮合的行星齿轮(4)的齿数的两倍，蜗杆(11)与外齿(9)啮合，在蜗杆(11)的一端通过钢丝绳(12)与手柄轮(15)连结。

3.根据权利要求1或2所述的自行车行星齿轮无级变速传动装置，其特征是所述的圆柱筒形套圈(5)分别套接在两个调速框(16)的孔内，齿条(17)分别与调速框(16)的侧面固接在一起，并分别与单向超越离合器(18)上的齿轮(19)啮合。

4.根据权利要求1或2所述的自行车行星齿轮无级变速传动装置，其特征是单向超越离合器(18)固接在转臂(20)的中间轴(21)上，在转臂(20)上装有兩个边轴(22)，行星齿轮(23)分别套装在边轴(22)上，行星齿轮(23)同时与齿圈(24)和输出齿轮(25)啮合，输出齿轮(25)固接在自行车的后轴皮伸出端上。

5.根据权利要求3所述的自行车行星齿轮无级变速传动装置，其特征是单向超越离合器(18)固接在转臂(20)的中间轴(21)上，在转臂(20)上装有兩个边轴(22)，行星齿轮(23)分别套装在边轴(22)上，行星齿轮(23)同时与齿圈(24)和输出齿轮(25)啮合，输出齿轮(25)固接在自行车的后轴皮伸出端上。

6.根据权利要求1或2所述的自行车行星齿轮无级变速传动装置，其特征是装于轴承座(1)内的双曲拐中轴(3)的两端由透盖(2)伸出，另一端分别与有互呈180度且对称的曲拐(7)相连。

7.根据权利要求3所述的自行车行星齿轮无级变速传动装置，其特征是装于轴承座(1)内的双曲拐中轴(3)的两端由透盖(2)伸出，另一端分别与有互呈180度且对称的曲拐(7)相连。

8.根据权利要求4所述的自行车行星齿轮无级变速传动装置，其特征是装于轴承座(1)内的双曲拐中轴(3)的两端由透盖(2)伸出，另一端分别与有互呈180度且对称的曲拐(7)相连。

9.根据权利要求5所述的自行车行星齿轮无级变速传动装置，其特征是装于轴承座(1)内的双曲拐中轴(3)的两端由透盖(2)伸出，另一端分别与有互呈180度且对称的曲拐(7)相连。

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