CN1950249A - 自行车变速齿轮机构 - Google Patents

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Abstract

一种自行车齿轮机构，尤其是后轮变速机构，包括具有驱动链条导向部件的变速器。该变速器包括：臂(2)；第一附连部件(5)，其通过轴(3)可旋转地束缚于臂(2)上，该第一附连部件(5)预先设置以将臂(2)连接到自行车架上；第二附连部件(6)，其可旋转地束缚于臂(2)上，该第二附连部件(6)预先设置以将臂(2)连接到预先设置成用于导向自行车驱动链(30)的部件(7)上；预先设置以可旋转地连接第一轴(3)和第二轴(4)的机构；至少一个致动器，其可操作地连接于臂(2)和自行车架上，该致动器预先设置以使臂(2)围绕第一轴(3)旋转。

Description

自行车变速齿轮机构
技术领域
本发明涉及齿轮领域，尤其是那些安装于自行车后轮上的齿轮。
背景技术
已知类型的自行车齿轮包括具有用于引导自行车的传动链的部件的变速器。该变速器连接于自行车架上并且预先设置成在得到指令时相对于自行车架转动，从而沿平行方向将自行车后轮上的多个共轴的齿轮间的链变换到齿轮的旋转轴上。
变速器通常由四杆铰链构成，在该四杆铰链中，两平行侧分别由用于自行车架的连接部件和与链条导向部件连接的部件限定。四杆铰链的连接车架连接部件和链条导向部件的两臂顺序地设置，以允许链条导向部件相对于驱动链条在横向上移动。链条导向部件由一罩限定，该罩支撑两个位于一平面上的嵌齿轮，该平面垂直于齿轮的旋转轴。当驱动链条从齿轮中退出时，该驱动链条沿越过包含嵌齿轮本身的旋转轴的平面的路径啮合这两个嵌齿轮上。部件可以在嵌齿轮所在的平面上相对于四杆铰链旋转，并且设有弹性装置，该弹性装置产生将链条保持在恒定张紧状态下的力矩。四杆铰链的功能在于确保驱动链条的导向部件可以相当于自行车架平行于其自身移动。特别地，链条导向部件移动，保持连接部件与自行车架的恒定取向。
链条导向部件的移动由缆索确定，该缆索的一端连接于四杆铰链的至少一个臂上，并且其另一端连接于通常与自行车架相关的指令装置上，该指令装置能够牵引或者释放该缆索。通过在缆索上产生的牵引力，四杆铰链的臂的旋转相对于与连接部件相关的铰链点被确定，当在缆索上产生释放张力时，弹簧引起臂的相反方向旋转。
已知类型的变速齿轮表现出一些缺点。
当变速器与自行车架连接时，链条的链条导向部件的取向对于所有由四杆铰链呈现的位置是恒定的。这是一个大的限制，因为这样链条就会相对于自行车架根据其所啮合的齿轮呈现出相当不同的倾斜。因此，导向部件的尺寸和位置必须非常准确，以防止链条在一些倾斜中抵靠嵌齿轮的支撑罩的部分拖拉。如果链条导向部件的取向和位置错误，则齿轮嵌齿的位置的变化、变速器安装中的错误、以及由于碰撞或者其它意外事件引起的位移就会非常容易地破坏齿轮变速机构的正常功能。所有这些的发生是因为链条导向部件的位置不能相对于连接到自行车架上的变速齿轮的连接部件产生变化。为了改变链条导向部件的取向，需要重新配置车架的连接部件。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种能够克服现有技术中存在的缺陷的自行车变速齿轮。
该变速齿轮的优点在于链条导向部件可以独立于变速器在自行车架上的固定而相对于自行车架定向，并且还可以根据变速器所呈现的位置连续地定向，从而获得用于自行车驱动链条呈现的每一倾角的最佳位置。
本发明的变速齿轮的另一优点在于比传统类型的变速齿轮更安静。
本发明的变速齿轮的又一优点在于比已知类型的变速齿轮操作更简洁和更可靠。
附图说明
本发明进一步的特点和优点将从下面参照附图对自行车变速齿轮的详细说明中得到体现，所作的说明仅仅作为非限制性的实施例，其中：
图1为本发明变速齿轮的部分截面的透视图；
图2为图1中变速齿轮的部分截面的第二透视图；
图3为图1中变速齿轮的部分截面的第三透视图；
图4、5和6说明了图1中的变速齿轮的三个进一步的实施例的细节；
图7为已知类型的变速齿轮。
具体实施方式
参照附图，本发明的自行车变速齿轮包括变速器1，其具有用于导向自行车的传动链30的部件7。该变速器1预先设置以在收到指令时沿平行方向变换多个与自行车轮共轴的齿轮50的旋转轴y，以在多个齿轮之间改变传动链。部件7由一罩限定，该罩在垂直于齿轮50的旋转轴y的平面上支撑两个相邻的嵌齿轮。离开齿轮50的传动链30沿越过包含所述嵌齿轮自身的旋转轴的平面的路径啮合在两个嵌齿轮上。链驱动部件7可在嵌齿轮所在的平面上相对于变速器旋转，并且具有弹性装置，该弹性装置形成将传动链30恒定地保持在张紧状态下的连接。
所述变速器包括总体细长形式的并且具有纵轴X的臂2。第一附连部件5通过第一轴3可旋转地束缚于臂2上，该第一轴3在收到指令时能够相对于第一附连部件5旋转。第一附连部件5预先设置以通过连接部件20将臂2连接到自行车架上。第二附连部件6通过第二轴4可旋转地束缚于臂2，该第二轴4与第一轴3平行并且固定地束缚于第二附连部件6上。第二附连部件6预先设置以将臂2连接到自行车的链导向部件7上。优选的是，第一轴3和第二轴4沿着臂2的纵轴X对齐。变速器进一步包括预先设置成用于可旋转地机械连接第一轴3和第二轴4的机构，以及至少一个可操作地连接到臂2和自行车架上的致动器，该致动器预先设置以绕第一轴3旋转臂2。
所述预先设置以可旋转地连接第一轴3和第二轴4的机构包括稳定动地束缚于第一轴3上并且与该第一轴3共轴的第一齿轮8，和固定地束缚于第二轴4上并且与该第二轴4共轴的第二齿轮9。也包括用于传动的机构，并且预先设置以机械地连接第一齿轮8和第二齿轮9。在该优选实施例中，该用于传动的机构包括绕在第一齿轮8和第二齿轮9上的齿轮带31。所述用于传动的机构的其它可能的解决方案(没有在附图中示出)可以通过设置在第一和第二齿轮之间的连接链或齿轮系构成。
本发明的变速齿轮的功能如下所述。在没有指令时，第一轴3和第二轴4相对于第一附连部件5和第二附连部件6是固定的。臂2绕第一轴3的旋转引起第二轴4绕第一轴3旋转。由于第一轴3和第二轴4通过第一齿轮8和第二齿轮9以及齿轮带31可旋转地机械连接，以及因为在没有预先指令的情况下，第一轴3相对于第一附连部件5是固定的(这样就固定地束缚于自行车架上)，因此第二轴4围绕第一轴3的旋转与第二轴4围绕其自身的纵轴的旋转同时发生，该旋转相对于臂2的旋转相反。如果第一齿轮8和第二齿轮9之间的传动比为1，那么第二轴4围绕其纵轴的旋转等于第二轴4(以及显而易见地臂2也)围绕第一轴3的旋转并且与之相反。这样的结果是第二轴4的任何直径都平行于其自身移动。由于第二附连部件6被固定地束缚于第二轴4上，因此第二附连部件6通过臂2围绕第一轴3的旋转变换成与其自身平行。所描述的机构基本相当于具有枢轴连接于所述两个附连部件上的臂的四杆铰链。
在变速齿轮的优选实施例中，第一轴3相对于旋转或臂2固定地束缚于第一附连部件5上，并且根据指令相对于第一附连部件5可以旋转。借助于公知类型的机构，可以根据指令校定第一轴3相对于其纵轴的角位置。如果臂2静止，第一轴3围绕其纵轴的旋转引起第二轴围绕其纵轴的相同方向的旋转，如果第一齿轮和第二齿轮9具有1∶1的比，所述旋转是相等的。用这种方法，可以调整第二附连部件6相对于第一附连部件5的方向。
用于校定第一轴3的角位置的机构可以例如由两个平行的螺钉20限定，这两个螺钉垂直于第一轴3的旋转轴。螺钉20在一端与两个表面21相合，这两个表面固定地束缚于第一轴3上并且垂直于螺钉20。当拧入时，螺钉20压在表面20上。当一个螺钉拧松并且另一个螺钉拧入时，第一轴3围绕其轴旋转。通过拧入这两个螺钉20，第一轴3阻塞在适当位置。
优选地，在变速齿轮的第二实施例中，第一轴3可以相对于第一附连部件5旋转，并且机械地连接在臂2上，从而通过臂2围绕第一轴3的旋转，第一轴3相对于第一附连部件5以预定传动比旋转。第一轴3以下述方式机械地连接在臂2上。
第一链轮齿12固定地束缚于第一嵌齿轮8上并且与第一嵌齿轮8同轴。第二链轮齿13旋转地束缚于第一附连部件5上并且与第一链轮齿12啮合。第二链轮齿13还固定地束缚于操纵杆14上，该操纵杆(14)与第二链轮齿(13)稳定地围绕第二链轮齿(13)的旋转轴旋转。操纵杆14通过杆15连接于臂2上，该杆15在其端部处旋转地束缚于操纵杆14和臂2上。
在变速齿轮的第二实施例中，第一轴3旋转地束缚于第一附连部件5上。臂2的旋转通过杆15和操纵杆14引起第二链轮齿13的旋转，第二链轮齿13的旋转又引起第一链轮齿12的旋转。第一链轮齿12固定地束缚于第一嵌齿轮8上并且与第一嵌齿轮8同轴，以及因此与第一轴3同轴，从而第一轴3随第一链轮齿12稳定地旋转。如上所述，第一轴3的旋转引起第二轴4的相同方向的旋转。第二轴4的这种旋转的实际作用在于第二附连部件6在与第一轴3和第二轴4的纵轴垂直的平面上相对于第一附连部件5呈现不同的倾斜度。因此，可以根据臂2呈现的角位置可控制地改变第二附连部件6相对于第一轴3的倾斜度。
由本发明的变速齿轮提供的这种可能性提供了非常重要的优点：让我们考虑垂直于第一轴3和第二轴4的旋转轴的平面，并且固定如前所述的固定地束缚于自行车架上的第一附连部件5的纵轴a和第二附连部件6的纵轴b。这两个纵轴a、b之间的倾角与臂2的纵轴x相对于第一附连部件5的纵轴a的倾角成比例地变化。众所周知，自行车的传动链30根据齿轮50和与其连接的变换器设置成具有相对于第一附连部件5的纵轴a变化的倾角。在已知类型的变速齿轮中，链条30设置成还相对于由第二附连部件6支撑的部件7具有变化的倾角，从而使得对于链条30的预定倾角，在链条30和部件7的部分之间出现拖拉。由于可以改变第二附连部件6相对于第一附连部件5的倾角，因此在本发明的变速齿轮中，部件7可以以这样的方式强迫进入位置，从而对于臂2的每一位置，可以相对于链条30保持相同的倾角。
在变速齿轮的优选实施例中，预先设置成使臂2围绕第一轴3旋转的致动器包括缆索11和弹性装置，该缆索的一端束缚于臂2上，另一端连接控制装置，该控制装置预先设置以施加牵引力给缆索11，该弹性装置预先设置成对臂2施加力，该力与施加在缆索11上的力的方向相反。这种可以定义为“传统的”技术方案意味着通过作用于与自行车的把手相联系的控制装置，缆索11可以相对于臂2被拉动或者释放。通过在缆索11上施加牵引力，臂2移动，从而将驱动链条30从较小直径齿轮变化至较大直径齿轮。通过释放缆索11，弹性装置在与之前的方向相反的方向上推动臂2。该弹性装置通常是设置在臂2和自行车架或者第一附连部件5之间的弹簧。
如图6所示，在优选实施例中，预先设置成使臂2围绕第一轴3旋转的致动器包括双动气缸41，该双动气缸固定地束缚于第一附连部件5上。气缸41的活塞的柄41a承载直齿榫，该直齿榫与固定地束缚于臂2上并且与第一轴3同心的嵌齿轮41b啮合，从而柄41a的变换通过在直齿榫和固定地束缚于臂2上的嵌齿轮41b之间的啮合作用使臂2围绕第一轴3旋转。在对应于臂2将链条30变换至更大直径的齿轮50的旋转的方向上，活塞的运动通过控制装置由加压流体提供动力(该控制装置可以是已知类型的，没有在附图中示出，与自行车的把手相关联)，同时相反的运动可以通过弹簧或者通过流体自身进行，该流体借助分配器在压力下被送到气缸的相应腔室中。
如图5所示，在又一实施例中，预先设置成使臂2围绕第一轴3旋转的致动器包括旋转液压致动器，换句话说即凸轮42。该凸轮42由腔室42a和分隔壁42b限定，该腔室42a呈现与第一轴3同心的圆冠状扇形，该腔室42a形成在固定地束缚于第一附连部件5的一部分中，分隔壁42b固定地束缚于臂2上，并且围绕第一轴3在腔室42a内部密封地旋转。在腔室42a内分隔壁42b的旋转通过流体进行，该流体体通过与自行车把手关联的已知类型的控制装置在压力下从分隔壁42b的一侧输送到另一侧。
如图4所示，在第三优选实施例中，用于使臂2围绕第一轴3旋转的致动器包括电动齿轮减速器43，该电动齿轮减速器包括驱动蜗杆43a，该驱动蜗杆与固定地束缚于臂2上并且与第一轴3同心的嵌齿轮43b啮合，从而蜗杆43a的旋转通过在蜗杆43a和固定地束缚于臂2上的嵌齿轮43b之间的啮合作用使臂2围绕第一轴3的旋转。该齿轮减速器由电池(未示出)供电。
本发明的用于自行车的变速齿轮提供了重要的优点。
这些优点中最重要的是链条导向部件可以独立于变速器自与行车架的固定而相对于自行车架定向，并且还可以与由变速器呈现的位置相关地连续定向，以为自行车驱动链条的每一倾角采取最佳位置。因为总是可以在安装之后调整链条导向部件的位置，该特征(除了确保特别安静地完成变速功能外)大大简化了变速器的安装，这意味着不再需要特别关注第一连接部件与自行车架的固定。

Claims (10)

1、一种自行车齿轮机构，尤其是后轮变速机构，包括具有驱动链条导向部件的变速器，该变速器预先设置以根据指令相对于自行车架以这种方式旋转，从而在与齿轮的旋转轴平行的方向上在多个齿轮之间变换驱动链条，这些齿轮与自行车的轮子同轴，其中，变速器(1)包括：臂(2)，其具有细长的形状并且具有纵轴(x)；第一附连部件(5)，其通过第一轴(3)可旋转地束缚于臂(2)上，该第一轴(3)根据指令可相对于第一附连部件(5)旋转，所述第一附连部件(5)预先设置以将臂(2)连接到自行车架上；第二附连部件(6)，其通过第二轴(4)可旋转地束缚于臂(2)上，该第二轴(4)平行于第一轴(3)并且固定地束缚于第二附连部件(6)上，该第二附连部件(6)预先设置以将臂(2)连接于部件(7)上，该部件(7)预先设置用于导向自行车的驱动链条(30)；机构，其预先设置以可旋转地连接第一轴(3)和第二轴(4)；至少一个致动器，其可操作地连接于臂(2)和自行车架上，该致动器预先设置成使臂(2)围绕第一轴(3)旋转。
2、如权利要求1的齿轮机构，其中，所述预先设置以可旋转地连接第一轴(3)和第二轴(4)的机构包括：第一齿轮(8)，其固定地束缚于第一轴(3)上并且与第一轴(3)同轴；第二齿轮(9)，其固定地束缚于第二轴(4)上并且与第二轴(4)同轴；用于传动的装置，其预先设置以机械地连接第一齿轮(8)和第二齿轮(9)。
3、如权利要求2的齿轮机构，其中，所述预先设置以机械地连接第一齿轮(8)和第二齿轮(9)的用于传动的装置包括齿轮带(31)。
4、如权利要求1的齿轮机构，其中，第一轴(3)相对于臂(2)的旋转固定地束缚于第一附连部件(5)上，并且根据指令可相对于第一附连部件(5)旋转。
5、如权利要求1的齿轮机构，其中，第一轴(3)可以相对于第一附连部件(5)旋转，并且机械地连接于臂(2)上，使从而得对于臂(2)围绕第一轴(3)的旋转，第一轴(3)相对于第一附连部件(5)以确定的传动比旋转。
6、如权利要求2或5的齿轮机构，其中，第一轴(3)通过第一链轮齿(12)机械地连接于臂(2)上，该第一链轮齿(12)固定地束缚于第一嵌齿轮(8)上并且与第一嵌齿轮(8)同轴，第二链轮齿(13)可旋转地束缚于第一附连部件(5)上，该第一附连部件与第一链轮齿(12)啮合并且固定地束缚于操纵杆(14)上，该操纵杆(14)可以与第二链轮齿(13)稳定地围绕第二链轮齿(13)的旋转轴旋转，操纵杆(14)通过杆(15)连接于臂(2)上，该杆(15)在其端部处可旋转地束缚于操纵杆(14)和臂(2)上。
7、如权利要求1的齿轮机构，其中，所述至少一个预先设置成使臂(2)围绕第一轴(3)旋转的致动器包括：缆索(11)，该缆索的一端束缚于臂(2)上，其另一端连接于控制装置上，该控制装置预先设置以在缆索(11)上施加牵引力；弹性装置，其预先设置以在臂(2)上施加与由缆索施加的力相反的力。
8、如权利要求1的齿轮机构，其中，所述至少一个预先设置成使臂(2)围绕第一轴(3)旋转的致动器包括双动气缸(41)，其固定地束缚于第一附连部件(5)上，气缸(41)的柄(41a)承载直齿榫，该直齿榫与固定地束缚于臂(2)上并且相对于第一轴(3)同心的嵌齿轮(41b)啮合，从而，柄(41a)的变换通过在直齿榫和固定地束缚于臂(2)上的嵌齿轮(41b)之间的啮合作用使臂(2)围绕第一轴(3)旋转。
9、如权利要求1的齿轮机构，其中，所述至少一个预先设置成使臂(2)围绕第一轴(3)旋转的致动器是具有凸轮(42)的旋转液压致动器，该凸轮(42)由腔室(42a)和分隔壁(42b)限定，该腔室(42a)为与第一轴(3)同心的圆冠状扇形，该腔室(42a)设置在固定地束缚于第一附连部件(5)上的一部分中，该分隔壁(42b)固定地束缚于臂(2)上，并且围绕第一轴(3)在腔室(42a)内密封地旋转。
10、如权利要求1的齿轮机构，其中，所述至少一个预先设置成使臂(2)围绕第一轴(3)旋转的致动器包括电动齿轮减速器(43)，该电动齿轮减速器(43)包括驱动蜗杆(43a)，该驱动蜗杆(43a)与固定地束缚于臂(2)上并且与第一轴(3)同心的嵌齿轮(43b)啮合，从而蜗杆(43a)的旋转通过在蜗杆(43a)和固定地束缚于臂(2)上的嵌齿轮(43b)之间的啮合作用使臂(2)围绕第一轴(3)旋转。
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