CN203381764U

CN203381764U - 自行车双线变速器

Info

Publication number: CN203381764U
Application number: CN201320333626.5U
Authority: CN
Inventors: 蒋力夫
Original assignee: Fudan University
Current assignee: Fudan University
Priority date: 2013-06-09
Filing date: 2013-06-09
Publication date: 2014-01-08
Anticipated expiration: 2023-06-09

Abstract

本实用新型涉及一种自行车双线变速器。包括第一钢丝绳、第二钢丝绳和控制器，两条钢丝绳一端分别通过固定螺丝固定在外侧摆动臂下方，穿过位于内侧摆动臂上方的调节螺丝与控制器相连，且另一端固定在卷绕器上，钢丝绳与控制器相连处还有卡口，第一卡口与第一调节螺丝之间的钢丝绳外有套管；第一固定螺丝与第一调节螺丝之间的第一钢丝绳以及第二固定螺丝与第二调节螺丝之间的第二钢丝绳的相对位置相当于一个平行六面体相对面上的两条相互交叉的面对角线；控制器由卷绕器、控制手柄、档位指示区和圆柱组成，并可固定在自行车上，圆柱的中心轴即为卷绕器的旋转中心轴，卷绕器还设置有凹槽。该实用新型可延长控制器的使用寿命，增加变速时的灵敏度。

Description

自行车双线变速器

技术领域

本实用新型涉及一种自行车变速器，尤其涉及一种自行车双线变速器。

背景技术

现有的自行车变速器，按使后拨横向摆动的方式来分，有钢丝牵拉弹簧复位型、马达驱动型、电磁铁驱动型、气压或液压驱动型；按安装位置来分有内变速器和外变速器；按变速比是离散还是连续来分，有无级变速器和有级变速器两类。但是因为弹簧容易老化变软；使用马达或电磁铁导致成本太高，结构复杂，如果变速时链条卡于两齿轮之间就很可能损坏马达或电磁铁，电子设备尤其易受到水的侵袭，不适用于恶劣的自然条件。另外还需要电源，实用性不强且不够环保。而液/气压驱动需要配备体积大的储液/气罐，活塞磨损是很普遍很难解决的问题，漏液/气必然会导致变速器灵敏度下降、变速卡顿，甚至完全不能用，而且漏油会造成污染。内变速器则因其结构复杂，生产技术难度高成本也高，维护困难，因而采用的也很少。

目前最常见的、采用最广的还是钢丝牵拉弹簧复位的有级外变速器，其优点是结构较简单，生产容易，成本低，安装、调试、维护简单。但是弹簧的弹性随使用时间延长而减弱是其最大的缺点。因此，需要一种新型的自行车变速器的牵拉装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种自行车双线变速器，该实用新型可延长控制器的使用寿命，增加变速时的灵敏度。

本实用新型提出的自行车双线变速器，包括第一钢丝绳、第二钢丝绳和控制器，第一钢丝绳一端通过第一固定螺丝固定在外侧摆动臂下方，另一端穿过位于内侧摆动臂上方的第一调节螺丝与控制器的第一钢丝绳的固定端相连，且另一端固定在卷绕器上,第一钢丝绳与控制器相连处还设有第一卡口，第一卡口与第一调节螺丝之间的钢丝绳外有套管；第二钢丝绳一端通过第二固定螺丝固定在内侧摆动臂下方，另一端穿过位于外侧摆动臂上方的第二调节螺丝与控制器的第二钢丝绳的固定端相连，且另一端固定在卷绕器上，第二钢丝绳与控制器相连处还设有第二卡口，第二卡口与第二调节螺丝之间的第二钢丝绳外有套管；第一固定螺丝与第一调节螺丝之间的第一钢丝绳以及第二固定螺丝与第二调节螺丝之间的第二钢丝绳的相对位置相当于一个平行六面体相对面上的两条相互交叉的面对角线；控制器含有卷绕器、控制手柄、档位指示区和圆柱，并可固定在自行车上，圆柱的中心轴即为卷绕器的旋转中心轴，卷绕器还设置有凹槽。

本实用新型中，卷绕器的截面采用圆形或椭圆形。

本实用新型中，卷绕器的截面采用圆形时，卷绕器的旋转中心位于卷绕器截面的非圆心位置。

本实用新型中，外侧摆动臂上设置有限位螺丝, 限位螺丝可以限制内侧摆动臂和外侧摆动臂的摆动范围, 以避免链条从齿轮上脱落。

本实用新型中，凹槽是沿圆周分布的半球形凹槽，起到阻尼作用,每一个凹槽对应一个档位，圆柱的侧面设置有小钢珠凸起，小钢珠被弹簧向外推，转动控制手柄时，小钢珠依次填入凹槽。小钢珠依次填入凹槽。并且自行车双线变速器的齿轮数量等于凹槽数量，也等于变速器能提供的档位数量。最常见的后变速器有6个齿轮，也就是6速（6档），高端的有12速（12档），齿轮越多，卷绕器的尺寸肯定越大，凹槽的数量以及档位指示区的档位数也要相应增加。

当自行车变速时，由小齿轮变到大齿轮时第一钢丝绳牵拉，第二钢丝绳放松。由大齿轮退回小齿轮时，弹簧的收缩或扭转由第二钢丝绳的牵拉来代替，而第一钢丝绳放松。一个平行四边形在不改变边长只改变内角的变形过程中，一条对角线的伸长量并不等于另一条对角线的缩短量。

本实用新型的有益效果是：

本装置在第一次调节好后，因为没有使用弹簧等易老化的部件，由大齿轮退到小齿轮的灵敏度基本不会下降，因为其上没有易老化的部件。且使用本装置时，不需要对控制器手柄施加很大的力，并且这个力的大小基本不随档位的变化而变化，可以大大减小手柄断裂的可能，控制器的使用寿命长。自行车剧烈颠簸时，如果弹簧复位型变速器控制装置提供的阻力不够大，链条就可能从大齿轮退到小齿轮上，档位越高这种情况越有可能发生。而本装置因为没有自动的回复力不可能发生这种情况。

附图说明

图1是自行车双线变速器牵拉装置的结构示意图。

图2是自行车双线变速器牵拉装置控制器的结构示意图。

图3是用拉伸式弹簧复位的传统变速器原理示意图。

图4是用扭转式弹簧复位的传统变速器原理示意图。

图中标号：1为第一钢丝绳，2为第二钢丝绳，3为第一调节螺丝，4为第一固定螺丝，5为第二调节螺丝，6为第二固定螺丝，7为限位螺丝，8为第一卡口，9为第二卡口，10为第一钢丝绳的固定端，11为第二钢丝绳的固定端，12为卷绕器的旋转中心，13为控制手柄，14为档位指示区，15为内侧摆动臂，16为外侧摆动臂，17为凹槽，18为圆柱，19为用拉伸式弹簧复位的传统变速器后拨中的钢丝绳，20为用拉伸式弹簧复位的传统变速器后拨中的弹簧，21为用扭转式弹簧复位的传统变速器后拨中的钢丝绳，22为用扭转式弹簧复位的传统变速器后拨的内侧摆动臂所在的平面α，23为用扭转式弹簧复位的传统变速器后拨的外侧摆动臂所在的平面β，24为用扭转式弹簧复位的传统变速器后拨中的扭转式弹簧，25为套管，26为卷绕器，27为控制器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

实施例1：

如图1-2所示，本装置由第一钢丝绳1、第二钢丝绳2和控制器27组成，第一钢丝绳1一端通过第一固定螺丝4固定在外侧摆动臂16下方，穿过位于内侧摆动臂15上方的第一调节螺丝3，与控制器27相连，且另一端固定在卷绕器26上,10为第一钢丝绳的固定端，第一钢丝绳1与控制器27相连处还有第一卡口8，第一卡口8与第一调节螺丝3之间的钢丝绳外有套管25；第二钢丝绳一端通过第二固定螺丝6固定在内侧摆动臂15下方，穿过位于外侧摆动臂16上方的第二调节螺丝5，与控制器27相连，且另一端固定在卷绕器26上，11为第二钢丝绳的固定端，第二钢丝绳2与控制器27相连处还有第二卡口9，第二卡口9与第二调节螺丝5之间的第二钢丝绳2外有套管25；第一固定螺丝4与第一调节螺丝3之间的第一钢丝绳1与第二固定螺丝6与第二调节螺丝5之间的第二钢丝绳2的相对位置相当于一个平行六面体相对面上的两条相互交叉的面对角线，第一、第二调节螺丝和第一、第二固定螺丝都近似位于平行六面体的顶点位置；控制器27含有卷绕器26、控制手柄13、档位指示区14和圆柱18，并可固定在自行车上，圆柱18的中心轴即为卷绕器26的旋转中心轴，卷绕器26还设置有凹槽17。

卷绕器26的截面采用椭圆形。

外侧摆动臂16上设置有限位螺丝7, 限位螺丝7可以限制内侧摆动臂15和外侧摆动臂16的摆动范围, 以避免链条从齿轮上脱落。

凹槽17是沿圆周分布的半球形凹槽，每一个凹槽对应一个档位，圆柱(18)的侧面设置有小钢珠凸起，小钢珠被弹簧向外推，转动控制手柄时，小钢珠依次填入凹槽。

本实用新型的工作原理如下：

第一调节螺丝的末端记为A，第一固定螺丝轴心位置记为B，第二调节螺丝的末端记为C，第二固定螺丝轴心位置记为D，第一钢丝绳外面套管靠近控制器的末端记为B₁，第二钢丝绳外面套管靠近控制器的末端记为D₁，第一钢丝绳的固定端10记为A₁，第二钢丝绳的固定端11记为C₁，第一钢丝绳与卷绕器的切点为D₂，第二钢丝绳与卷绕器的切点为B₂ 。

将A,B,C,D四点投影在一个与线段AB,线段CD都平行的平面上，投影点仍记为A、B、C、D，AB,CD便可看做同一个平行四边形的两条对角线。

假设有平行四边形ACBD，记

Figure 2013203336265100002DEST_PATH_IMAGE001

,

,向量

,

的夹角为θ，,向量

,

的长度记为x、y，则

，两边取微分得

,, 这就说明一条对角线的伸长量并不等于另一条对角线的缩短量。

顺时针方向转动控制手柄时，弧A₁B₁缩短，解除对AB两点距离x的限制，AB两点的距离x便可加大，而弧C₁D₁变长,迫使CD两点间的距离y减小，此时后拨向小齿轮方向摆动。C、D间的钢丝绳B就相当于传统变速器中用于复位的弹簧。此过程中|

单调减小，故在钢丝绳卷绕器上，从切点B₂到A₁这段弧上各个点到旋转中心的距离越来越小，而从C-₁到切点D₂这段弧上各个点到旋转中心的距离越来越大，这样才能保证x伸长的速度慢于y缩短的速度。卷绕器（也就是偏心轮）的形状可以采用椭圆截面或圆形截面，但采用圆截面时旋转中心一定不能是圆心。

逆时针方向控制转动手柄时，弧A₁B₁变长，迫使AB两点间x的距离减小，同时，弧C₁D₁缩短，解除对CD两点距离y的限制，CD两点的距离y便可增加（相当于让传统变速器中的弹簧发生拉伸或扭转形变），此时后拨向大齿轮方向摆动。此过程中|

单调增大，故在钢丝绳卷绕器上，从A₁到切点B₂这段弧上各个点到旋转中心的距离越来越大，而从切点D₂到C-₁这段弧上各个点到旋转中心的距离越来越小，这样才能保证x伸长的速度快于y缩短的速度。

图3所示的是拉伸式弹簧复位的变速器，其中的弹簧20在本实用新型中由第二钢丝绳取代，19是其仅有的一根钢丝绳。

图4所示的是用扭转式弹簧复位的变速器，钢丝绳21是仅有的一根钢丝绳，其牵拉会使内侧摆动臂所在的α平面22和外侧摆动臂所在的β平面23所成的二面角减小，扭转式弹簧24的作用是使α和β所成的二面角增大。扭转式弹簧24在实用新型中也由第二钢丝绳取代。

Claims

1.一种自行车双线变速器，包括第一钢丝绳（1）、第二钢丝绳（2）和控制器（27），其特征在于，第一钢丝绳（1）一端通过第一固定螺丝（4）固定在外侧摆动臂（16）下方，另一端穿过位于内侧摆动臂（15）上方的第一调节螺丝（3）与控制器（27）上的第一钢丝绳的固定端（10）相连，且另一端固定在卷绕器（26）上；第一钢丝绳（1）与控制器（27）相连处还设有第一卡口（8），第一卡口（8）与第一调节螺丝（3）之间的钢丝绳外设有套管（25）；第二钢丝绳（2）一端通过第二固定螺丝（6）固定在内侧摆动臂（15）下方，另一端穿过位于外侧摆动臂（16）上方的第二调节螺丝（5）与控制器（27）上第二钢丝绳的固定端（11）相连，且另一端固定在卷绕器（26）上，第二钢丝绳（2）与控制器（27）相连处还设有第二卡口（9），第二卡口（9）与第二调节螺丝（5）之间的第二钢丝绳（2）外有套管（25）；第一固定螺丝（4）与第一调节螺丝（3）之间的第一钢丝绳（1）以及第二固定螺丝（6）与第二调节螺丝（5）之间的第二钢丝绳（2）的相对位置相当于一个平行六面体相对面上的两条相互交叉的面对角线；控制器（27）含有卷绕器（26）、控制手柄（13）、档位指示区（14）和圆柱（18），并固定在自行车上，圆柱（18）的中心轴即为卷绕器（26）的旋转中心轴，卷绕器（26）还设置有凹槽（17）。

2.根据权利要求1所述的自行车双线变速器，其特征在于卷绕器（26）的截面采用圆形或椭圆形。

3.根据权利要求2所述的自行车双线变速器，其特征在于当卷绕器（26）的截面采用圆形时，卷绕器的旋转中心（12）位于卷绕器（26）截面的非圆心位置。

4.根据权利要求2所述的自行车双线变速器，其特征在于当外侧摆动臂（16）上设置有限位螺丝（7）, 限位螺丝（7）限制内侧摆动臂（15）和外侧摆动臂（16）的摆动范围,避免链条从齿轮上脱落。

5.根据权利要求1所述的自行车双线变速器，其特征在于凹槽（17）是沿圆周分布的半球形凹槽，每一个凹槽对应一个档位，圆柱(18)的侧面设置有小钢珠凸起，小钢珠被弹簧向外推，转动控制手柄时，小钢珠依次填入凹槽。