CN1799933A - 自行车变速装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及链驱动式自行车，由一个循环链、两个后轮链轮齿群、对后轮毂只提供正向动力的两个单向离合器和空转滚轴组成，通过正、反向蹬踏板使自行车向前行驶。利用已知的平行四边形联接缩放器(50)，使第二后轮链轮齿群(382)中的一个第一后轮链轮齿与循环链(95)吻合，同时利用链钩(210)使第一后轮链轮齿群(381)中的一个第一后轮链轮齿与循环链(95)吻合，上述空转滚轴(90)通过多个缩放器轴与上述第二基础部件(32)结合，对于一个缩放器轴可以进行自转、偏离运动及滑动，对于平行于踏板轴(6)的另一个缩放器轴可以进行顺时针或逆时针的弹性旋转运动。

Description

自行车变速装置

【技术领域】

本发明涉及自行车变速装置，具体地说，涉及通过正反向蹬踏板来前进的链驱动式自行车变速装置。

【背景技术】

骑自行车是一种很好的运动。适当进行骑自行车运动，可以向大腿肌肉供给大量血液，增大心率，有益于身体健康。而且不会像慢跑一样，频繁对腿部进行冲击。

对于基本的自行车结构，骑自行车者通过蹬踏安装在踏板轴上的一对踏板，可以使踏板轴旋转，通过外接于踏板轴的链轮齿，靠车链来驱动自行车的后轮。

对于向前行驶的典型的自行车，骑自行车者为了使踏板与前轮相同的方向旋转，给踏板作用力。下面规定向前行驶时，与自行车前轮旋转方向相同的方向为正向，相反为反向，并用正向、反向对自行车其它组成部件的旋转方向进行说明。

现在使用的自行车中，既有向前蹬踏板使自行车前进的，也有向反向蹬踏板使自行车前进的。

像这样通过正、反向蹬踏板而向前行驶的自行车在英国公开公报第2143599号中提到过。这里提到的自行车包括：将只能给后轮提供正向动力的两个单向离合器置于后轮轴及后轮毂之间，可旋转地外接于后轮轴的两个链轮齿；以及可旋转地安装在自行车车身上的空转滚轴。此外还包括缠绕于踏板链轮齿周围，并缠绕于上述空转滚轴和上述两个链轮齿周围的循环链。

对于这种结构的自行车，上述两个链轮齿只有在正向旋转时才能驱动后轮毂，反向旋转时将相对于后轮毂自由旋转。上述两个链轮齿和后轮轴之间排列为上述两个链轮齿中的一个正向旋转时，另一个则反向旋转的结构。

通过这种结构，正向蹬踏板将使自行车前进，并保证正向蹬踏板时有较高的变速比，对于反向蹬踏板，则具有较低的变速比，使其前进。

但是这种通过正、反向蹬踏板前进的链式自行车，由于一个循环链缠绕在两个后轮链轮齿上，所以用以往采用平行四边形联接缩放器进行变速的齿轮变换方法无法实现变速目的，所以在正向蹬踏板时无法进行变速。

【发明内容】

本发明的目的是，对于将正、反向蹬踏板使自行车前进的驱动装置的各组成部件置于自行车后轮轴及踏板轴的以往的链式自行车，采用平行四边形联接缩放器(pantograph linkage)，提供正向蹬踏板时可以实现变速的改进的齿轮转换方法。

【附图说明】

图1是根据本发明实施方式的自行车变速装置及驱动装置的简略立体图。

图2是对图1的齿变换装置的分解立体图。

图3a是图1的齿轮变换装置的平行四边形联接缩放器发生前移的状态示意图。

图3b是图1的齿轮变换装置的平行四边形联接缩放器发生后移的状态示意图。

图4是图1的齿轮变换装置的组合状态示意图。

图5是空转滚轴的安装状态示意图。

图6是踏板链轮齿由多个群组成时，与图1的实施方式相结合的状态示意图。

图7是对图1中B部分的详细说明图。

【具体实施方式】

下面对本发明涉及的自行车变速装置的实施方式说明如下。

如图1所示，本发明涉及的链式自行车，具有通过上述自行车后轮轴7的右侧及踏板轴右侧正、反向蹬踏板而使自行车前进的驱动系统100。

未图示的前轮和图1所示的后轮与以往自行车一样，分别外接固定于前轮毂(未图示)和后轮毂380上。踏板链轮齿15也跟以往自行车一样，外接固定于踏板轴6上。

如图1及图3所示，本发明实施方式的驱动系统100具有外接固定于踏板轴6右侧后与踏板轴6一起旋转的踏板链轮齿15。

未图示的前轮和后轮(图1所示)与以往链式自行车一样，分别外接固定于前轮毂和后轮毂385上，后轮毂385通过图7所示的没有用符号标明的轴承外接于后轮轴7上，并可以正、反向旋转。

如图1及图7所示，后轮轴7右侧配置了内接有只能正向旋转的已知的单向离合器383、384的第一、第二后轮链轮齿群381、382。此单项离合器383、384通过图7所示的没有用符号标明的轴承外接于后轮轴7，并且可以正、反向自由旋转。

上述第一单向离合器383的基部正向内接固定于后轮毂385的前端，上述第二单向离合器384的基部正向内接固定于第一单向离合器383的前端。

如图1及图5所示，接近后轮的后轮侧架F1上固定安装了第一基础部件31，远离后轮的后轮侧架F2上则可以弹性旋转地安装了第二基础部件32。如图3a及图3b所示，安装部件60通过平行四边形联接缩放器50安装在第一基础部件31上，并可以侧向移动，而空转滚轴90安装在第二基础部件32上，并且可以自转、侧向滑动和倾斜。

如图1至图4所示，在上述安装部件60上固定了可旋转地外接引导滑轮92的轴8，此轴8与后轮轴7平行，并且在所述轴8上可旋转地外接了具有可旋转地安装张力轮91的一端的摇动杆80的另一端。两端分别固定在上述摇动杆80的另一端和上述安装部件60上的回动弹簧S1外接于上述轴8。

另外，如图1所示，循环链95缠绕于踏板链轮齿15、第一、第二后轮链轮齿群381、382及空转滚轴90、张力轮91及引导滑轮92的周围。

通过上述结构，正向蹬踏板时，踏板轴6正向旋转，循环链95就会从踏板链轮齿15的上方开始依次经过第二后轮链轮齿群382的上方及下方、引导滑轮92的上方及下方、张力轮91的上方及下方、空转滚轴90的下方及上方，然后再经过第一后轮链轮齿群381的下方及上方、最终回到原来位置的上述踏板链轮齿15的下方及上方，传递动力。

另外，反向蹬踏板时，踏板轴6反向旋转，循环链95依次经过踏板链轮齿15的上方及下方、第一后轮链轮齿群381的上方及下方、空转滚轴90的上方及下方、张力轮91的下方及上方、引导滑轮92的下方及上方，然后再经过第二后轮链轮齿群382的下方及上方，最终回到上述踏板链轮齿15的上方，传递动力。

如果第二后轮链轮齿382正向旋转，第一后轮链轮齿381将反向旋转，第二后轮链轮齿382通过上述第二单向旋转离合器384及第一单向旋转离合器383驱动而将内接于后轮的后轮毂385固定，第一后轮链轮齿381在上述第一单向离合器383上自由旋转。

另外，反向蹬踏板时，第一后轮链轮齿381通过第一单向离合器383正向驱动而将内接于后轮的后轮毂385固定，第二后轮链轮齿382在上述第二单向离合器384上反向自由旋转。

上述结构的驱动系统100，可以通过下面将要说明的与上述平行四边形联接缩放器50结合的齿轮变换系统200实现变速。

如图2所示，上述平行四边形联接缩放器50的结构如下。通过两个连接部件60，61和四个枢轴钉(pivot pin)51、52、53、54将第一基础部件31和安装部件60连接到缩放器，利用线W和控制钢索58，使固定在安装部件60上的轴8沿平行于后轮轴7的轴线方向左右移动，其中线W通过连接器55连接于连接部件60，所述控制钢索58具有通过调节筒56安装在第一基础安装部件31上的外装57，这是已知的结构。通过线W的伸缩，使轴8左右移动，随之使引导滑轮92向同一方向左右移动。这样，位于引导滑轮92和第二后轮链轮齿群382之间的循环链95将选择性地挂在第二后轮链轮齿群382中的一个第二后轮链轮齿上。

本实施方式中，在轴8上固定外接了链钩210，使其能够通过引导滑轮92的左右移动，让第二后轮链轮齿382能够提供不同的变速比，使第一后轮链轮齿381能够提供相同的变速比。

所述链钩210的基部可拆卸地外接于所述轴8，且其前端整体上成半月形，具有可以允许第一后轮链轮齿群381间高度差的链孔210a，并向上延伸。

沿着所述轴8的轴线方向，所述引导滑轮92与链钩210上链孔210a之间的间隔与第一、第二后轮链轮齿群381、382上的相同直径的第一及第二链轮齿之间的间隔相同。

所述链钩210具有上述结构，将循环链95挂在第一后轮链轮齿群381和踏板链轮齿15之间的部分挂住，与轴8的左右运动联动，使其与第一后轮链轮齿群381中的一个第一后轮链轮齿吻合。

在本实施方式中，当循环链分别与第一后轮链轮齿群381及第二后轮链轮齿群382中直径最大的第一、第二后轮链轮齿和直径最小的第一、第二后轮链轮齿吻合时，张力轮91和空转滚轴90之间的链长相差很大。链长的差异使挂在第一后轮链轮齿群381和空转滚轴90间的循环链具有严重的前后左右倾斜角。为了可以容忍这种长度差和倾斜角变化，本实施方式的空转滚轴90具有如下结构。

如上所述，所述空转滚轴90安装在第二基础部件32上，而第二基础部件32可以相对后轮侧架F2旋转。

后轮侧架F2具有基部固定、前端沿平行于后轮轴7或踏板轴6的方向向外凸出的固定轴9。第二基础部件32可旋转地外接于固定轴9的前端。另外，在所述固定轴9和所述第二基础部件32之间，回动弹簧S2外接于固定轴9，其一端固定于固定轴9，另一端固定于第二基础部件32。

在第二基础部件32的下端固定了铰链轴10，此铰链轴10垂直于后轮轴7或踏板轴6，并平行于自行车的前进方向。踏板杆11的基部可旋转地外接于铰链轴10，其前端垂直于后轮轴7或踏板轴6的方向，同时沿与自行车前进方向垂直的方向延伸。

引导空转滚轴90横向移动的引导轴12的基部插入固定在踏板杆11的前端，引导轴12的前端平行于固定轴9，且向与固定轴9的凸出方向相反的方向凸出。

球形支座接头13外接在引导轴12上，并能够沿引导轴12进行滑动和旋转，使空转滚轴90可以相对引导轴12旋转或倾斜。而空转滚轴90则外接于球形支座接头13，并可以旋转及倾斜。

引导轴12前端可拆卸地外接了防止脱离片14，使球形支座接头13不会从引导轴12脱离。

通过上述结构，空转滚轴90可以相对固定轴9弹性旋转，相对引导轴12旋转及倾斜，并可以沿引导轴12移动。由此空转滚轴90可以允许上面提及的链长差及倾斜角的变化。

本实施方式中，空转滚轴90经过多个缩放器轴与第二基础部件32结合，当自行车摔倒时，空转滚轴90及与此相连的缩放器轴可能会受损。为了防止这种损伤，优选在第二基础部件32的一侧安装限制片33，并外接固定于铰链轴10的一端，在踏板杆立起的状态下，将踏板杆11相对于铰链轴10的旋转运动，限制在自行车内侧方向或反方向的一定角度范围内。

为了使自行车具有多种变速比，优选像后轮链轮齿一样，将固定外接于踏板轴6的踏板链轮齿15变为由多个链轮齿组成的链轮齿群。此时，为了使循环链能够选择性地与踏板链轮齿群中的一个链轮齿结合，应该具备通过调节控制钢索可以进行旋转运动的已知的链钩装置300。日本特开平7-47987号公开的链钩装置就是其中一例。

虽然在以上说明中进行了很多限定，但这不应该理解为对本发明范围的限定，只不过是对本发明优选实施方式的一种示例。本领域有关人员完全可以不局限于本发明权利范围，而想出其它多种实施方式。

所以，不应该根据实施方式，而应该根据法定的附加的权利要求范围，来判断发明范围。

【发明效果】

根据本发明，对于通过正、反向蹬踏板前进的链式自行车，由于一个循环链要缠绕在后轮侧两个链轮齿上，所以原本不能用平行四边形联接缩放器来实现变速的缺点，通过改进平行四边形联接缩放器，并增设变速时可以改变链长和倾斜角度的空转滚轴，实现了自行车前进时的变速。

Claims (7)

1、一种自行车的变速装置，它是设置在链驱动式自行车上的变速装置，包括：将只能为后轮提供正向动力的两个单向离合器置于后轮轴和后轮毂之间，并可旋转地外接于后轮轴的两个后轮链轮齿群；可旋转地安装在车身上的空转链轮齿；缠绕在踏板链轮齿周围，并缠绕在上述空转链轮齿和上述两个链轮齿周围的循环链；

其中，只有在上述两个链轮齿正向旋转时才驱动后轮毂，反向旋转时则使其相对于后轮毂自由旋转，当上述两个链轮齿群中的一个正向旋转时，另一个则反向旋转；

接近于后轮的后轮侧架(F1)上固定安装了第一基础部件(31)，远离后轮的后轮侧架(F2)上则安装了第二基础部件(32)，并且可以弹性旋转，安装部件(60)通过已知的平行四边形联接缩放器(50)安装在第一基础部件(31)上，并可以侧向移动，空转滚轴(90)安装在第二基础部件(32)上，并且可以旋转；

上述安装部件(60)上，固定了可旋转地外接引导滑轮(92)的轴(8)，此轴(8)与后轮轴(7)平行，并且在所述轴(8)上可旋转地外接了具有可旋转地安装张力轮(91)一端的摇动杆(80)的另一端，另外，两端固定在上述摇动杆(80)另一端和上述安装部件(60)的回动弹簧(S1)外接于上述轴(8)；

循环链(95)缠绕于踏板链轮齿(15)、第一及第二后轮链轮齿群(381、382)、空转滚轴(90)、张力轮(91)及引导滑轮(92)周围；当通过正向蹬踏板，使踏板轴(6)正向旋转时，循环链(95)就会从踏板链轮齿(15)上方开始依次经过第二后轮链轮齿群(382)的上方及下方、引导滑轮(92)的上方及下方、张力轮(91)的上方及下方、空转滚轴(90)的下方及上方，然后再经过第一后轮链轮齿群(381)的下方及上方、最终回到原来位置的上述踏板链轮齿(15)的下方及上方，传递动力；

在轴(8)上固定外接了链钩(210)，使其能够通过引导滑轮(92)的左右移动，让第二后轮链轮齿(382)能够提供不同的变速比，使第一后轮链轮齿(381)能够提供相同的变速比；

所述空转滚轴(90)通过多个缩放器轴与上述第二基础部件(32)结合，对于一个缩放器轴可以进行自转、偏离运动及滑动，对于平行于踏板轴(6)的另一个缩放器轴可以进行顺时针或逆时针的弹性旋转运动。

2、如权利要求1所述的自行车变速装置，其特征是：

所述链钩(210)的基部可拆卸地外接于所述轴(8)上，其前端成半月形，且具有可以允许第一后轮链轮齿群(381)间高度差的链孔(210a)，并向上延伸；

所述链钩(210)的链孔(210a)使循环链(95)在第一后轮链轮齿群(381)和踏板链轮齿(15)之间的部分贯通并挂住，与轴(8)的左右运动联动，使其与第一后轮链轮齿群(381)中的一个第一后轮链轮齿相吻合；

沿轴(8)的轴线方向，引导滑轮(92)与链钩(210)上链孔(210a)之间的间隔，使之与第一、第二后轮链轮齿群(381、382)上的相同直径的第一及第二链轮齿之间的间隔相同。

3、如权利要求1或2所述的自行车变速装置，其特征是：

所述后轮侧架(F2)具有基部固定、前端沿平行于后轮轴(7)或踏板轴(6)的方向向外凸出的固定轴(9)；所述第二基础部件(32)可旋转地外接于所述固定轴(9)的前端；在所述固定轴(9)和所述第二基础部件(32)之间，回动弹簧(S2)外接于固定轴(9)，其一端固定于固定轴(9)，另一端固定于第二基础部件(32)；

位于所述第二基础部件(32)下端的所述踏板杆(11)的基部与所述第二基础部件(32)结合，其前端垂直于后轮轴(7)或踏板轴(6)的方向，并与自行车的前进方向垂直；

引导空转滚轴(90)横向移动的引导轴(12)的基部插入固定在所述踏板杆(11)的前端，所述引导轴(12)的前端平行于固定轴(9)，且向与固定轴(9)凸出方向相反的方向凸出；

球形支座接头(13)外接在引导轴(12)上，并能够沿引导轴(12)进行移动和旋转，使空转滚轴(90)可以相对于引导轴(12)旋转或倾斜，而空转滚轴(90)则外接于球形支座接头(13)，并可以旋转及倾斜。

4、如权利要求3所述的自行车变速装置，其特征是：防止脱离片(14)可拆卸地外接于引导轴(12)的前端，使球形支座接头(13)不会从引导轴(12)脱离。

5、如权利要求3所述的自行车变速装置，其特征是：

在第二基础部件(32)的下端固定了铰链轴(10)，此铰链轴(10)垂直于后轮轴(7)或踏板轴(6)，并平行于自行车的前进方向；

踏板杆(11)的基部可旋转地外接于铰链轴(10)；

在第二基础部件(32)两外侧安装有限制片(33)，并且外接固定于铰链轴(10)的两端，在踏板杆立起的状态下，使踏板杆(11)相对于铰链轴(10)的旋转运动，限制在自行车内侧方向或反方向一定角度范围内。

6、如权利要求1或2所述的自行车变速装置，其特征是：固定外接于踏板轴(6)的踏板链轮齿(15)由多个不同直径的链轮齿组成的群形成，并具有可以通过调节已知的控制钢索进行旋转的已知的链钩装置(300)。

7、如权利要求1所述的自行车变速装置，其特征是：

外接的后轮毂(385)通过轴承可以相对于后轮轴(7)正、反向旋转；

后轮轴(7)右侧安装了内接有只能正向旋转的单向离合器(383、384)的第一、第二后轮链轮齿群(381、382)；

所述已知的单向离合器(381、382)外接于后轮轴(7)，通过轴承可以自由地正、反向旋转；

第一单向离合器(383)的基部正向固定内接于后轮毂(385)的前端，第二单向离合器(384)的基部正向固定内接于第一单向离合器(383)的前端。

Images