CN207029470U - 一种自行车变速器导轮摆臂系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自行车变速器导轮摆臂系统，包括上导轮本体、上导轮轴承、上导轮轴承防尘盖、下导轮本体、下导轮轴承、下导轮轴承防尘盖、变速器连接铝合金基座、不锈钢定位转轴、上导轮轴销铝合金空心螺栓、下导轮轴销空心螺栓、下导轮轴销螺母、下导轮轴销螺母垫片、外片碳纤维连板和内片碳纤维连板，上导轮本体和下导轮本体均上下设置在外片碳纤维连板和内片碳纤维连板之间。本实用新型应用于高性能运动自行车变速传动系统，通过改变导轮直径与拨动曲线，优化变速器换挡速度，并减少链条转动过程中的摩擦阻力与多边形效应造成的能量功率损失，提高运动员在骑行过程中的体能转化效率，从而改善比赛成绩。

Description

一种自行车变速器导轮摆臂系统

技术领域

本实用新型涉及自行车领域，具体是一种自行车变速器导轮摆臂系统。

背景技术

目前高性能运动自行车变速器，结构多由固定基座，平行连杆，动态导轮基座，导轮摆臂，拨链轮张紧轮等部分组成，通过钢丝拉线拉动平行连杆，摆动动态摆轮基座使拨链轮在大小飞轮之间移动来完成变速器齿轮比切换，由张紧轮完成不同尺寸链轮之间切换齿比造成的链条长度差异，始终保持链条处于适当张力区间。常规变速器拨链轮与张紧轮多使用11齿的小直径导轮组配合轴承结构与短导轮导板，生产厂商的初衷在于减少导轮体积并缩短导臂长度，通过较少的材料与尺寸获得相对轻的重量，重量越轻对于运动员器材的重量整体改善可以一定程度上优化比赛成绩。但是相对应的会出现小导轮尺寸多边形效应导致链条转动角度过大，相同链条驱动速度下小导轮转动圈数更多，较大范围的切换档位时短导臂摆动范围大导致张力弹簧过紧等三点问题，在传统运动自行车变速装置上始终对系统的传动效率与运动员成绩产生负面影响。另外，变速器生产厂商多使用铝合金材质制作导轮臂，并使用钢制轴承或合成材料轴套来制作导轮轴套，前者会导致重量增加，后者在增加重量的同时也产生一定的摩擦阻力，对于竞赛自行车的使用环境而言，都是不利的，会影响运动员竞赛成绩或消费者的骑行体验。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种自行车变速器导轮摆臂系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种自行车变速器导轮摆臂系统，包括上导轮本体、上导轮轴承、上导轮轴承防尘盖、下导轮本体、下导轮轴承、下导轮轴承防尘盖、变速器连接铝合金基座、不锈钢定位转轴、上导轮轴销铝合金空心螺栓、下导轮轴销空心螺栓、下导轮轴销螺母、下导轮轴销螺母垫片、外片碳纤维连板和内片碳纤维连板，上导轮本体和下导轮本体均上下设置在外片碳纤维连板和内片碳纤维连板之间，其中上导轮本体的中心通过上导轮轴承连接上导轮轴销铝合金空心螺栓的中部，上导轮轴承的两端固定设置上导轮轴承防尘盖，下导轮本体的中心通过下导轮轴承连接下导轮轴销空心螺栓的中部，下导轮轴承的两端固定设置下导轮轴承防尘盖，上导轮轴销铝合金空心螺栓和下导轮轴销空心螺栓的两端分别固定连接外片碳纤维连板和内片碳纤维连板，变速器连接铝合金基座通过变速器连接基座固定螺丝固定连接在外片碳纤维连板的外表面。

作为本实用新型进一步的方案：所述变速器连接铝合金基座上固定连接不锈钢定位转轴。

作为本实用新型进一步的方案：所述上导轮轴销铝合金空心螺栓和下导轮轴销空心螺栓的端面均开设内六角孔。

作为本实用新型进一步的方案：所述外片碳纤维连板和内片碳纤维连板之间设有铝合金止档柱，铝合金止档柱通过铝合金止档柱固定螺丝固定在外片碳纤维连板和内片碳纤维连板之间。

作为本实用新型进一步的方案：所述下导轮轴销空心螺栓的螺纹端与下导轮轴销螺母螺纹连接，且下导轮轴销螺母和内片碳纤维连板的外表面之间设置下导轮轴销螺母垫片。

作为本实用新型进一步的方案：所述上导轮轴销铝合金空心螺栓由上导轮螺栓部分和其端部一体成形的轴销构成，上导轮螺栓部分螺纹连接在变速器连接铝合金基座上的对应螺纹孔内，而轴销穿过螺纹孔设置。

作为本实用新型进一步的方案：所述上导轮本体和下导轮本体为17齿。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型应用于高性能运动自行车变速传动系统，通过改变导轮直径与拨动曲线，优化变速器换挡速度，并减少链条转动过程中的摩擦阻力与多边形效应造成的能量功率损失，提高运动员在骑行过程中的体能转化效率，从而改善比赛成绩。

附图说明

图1为上下导轮本体与轴承和防尘盖的连接关系图。

图2为外片碳纤维连板侧的立体结构示意图。

图3为内片碳纤维连板侧的立体结构示意图。

图4为内片碳纤维连板侧的平面结构示意图。

图5为上导轮本体处的局部放大结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1～5，本实用新型实施例中，一种自行车变速器导轮摆臂系统，包括上导轮本体1、上导轮轴承2、上导轮轴承防尘盖3、下导轮本体4、下导轮轴承5、下导轮轴承防尘盖6、变速器连接铝合金基座7、变速器连接基座固定螺丝8、不锈钢定位转轴9、上导轮轴销铝合金空心螺栓10、下导轮轴销空心螺栓11、下导轮轴销螺母12、下导轮轴销螺母垫片13、铝合金止档柱14、铝合金止档柱固定螺丝15、外片碳纤维连板16、内片碳纤维连板17，上导轮本体1和下导轮本体4均上下设置在外片碳纤维连板16和内片碳纤维连板17之间，其中上导轮本体1的中心通过上导轮轴承2连接上导轮轴销铝合金空心螺栓10的中部，上导轮轴承2的两端固定设置上导轮轴承防尘盖3，下导轮本体4的中心通过下导轮轴承5连接下导轮轴销空心螺栓11的中部，下导轮轴承5的两端固定设置下导轮轴承防尘盖6。

所述外片碳纤维连板16和内片碳纤维连板17之间设有铝合金止档柱14，铝合金止档柱14通过铝合金止档柱固定螺丝15固定在外片碳纤维连板16和内片碳纤维连板17之间。

上导轮轴销铝合金空心螺栓10和下导轮轴销空心螺栓11的两端分别固定连接外片碳纤维连板16和内片碳纤维连板17。

下导轮轴销空心螺栓11的螺纹端与下导轮轴销螺母12螺纹连接，且下导轮轴销螺母12和内片碳纤维连板17的外表面之间设置下导轮轴销螺母垫片13，以保证连接处的稳定和安全。

上导轮轴销铝合金空心螺栓10由上导轮螺栓部分和其端部一体成形的轴销构成，上导轮螺栓部分螺纹连接在变速器连接铝合金基座7上的对应螺纹孔内，变速器连接铝合金基座7通过变速器连接基座固定螺丝8固定连接在外片碳纤维连板16的外表面，而轴销穿过螺纹孔设置，变速器连接铝合金基座7上固定连接不锈钢定位转轴9。

上导轮轴销铝合金空心螺栓10和下导轮轴销空心螺栓11的端面均开设内六角孔。同时每颗安装螺丝平均重量为1克，在同类产品里拥有极佳的轻量化效果。

本实用新型的工作原理是：

针对背景技术中所提到的传统11齿变速导轮导臂的诸多问题，经反复设计实验论证，计算12-20齿导轮直径对于多边形效应的减轻，导轮尺寸对于摆臂变速过程中的摆动曲线的影响，以及导轮体积与重量之间的关系，结论得出17齿为最佳导轮尺寸。原因为导轮齿在由11-20齿的变化中，链条缠绕导轮所产生的链条节与节的转动角呈函数曲线变化，11-17齿阶段，转动角度的减少较大，而17齿以上，由于导轮圆弧度增大的趋势减缓，圆周俞趋近于一条直线，故17齿以上的链条转动角度变化趋于越来越不明显。与此同时17齿以上的导轮直径不断增大，导轮结构中需要设计更多的轮辐来支撑导轮齿圈刚性，重量增加明显，不利于产品的轻量化设计诉求，故17齿在重量和减少多边形效应的摩擦阻力之间可以取得较好平衡。另外，17齿导轮的体积大小配合变速器本身的旋转摆动几何相比17齿以上结构，对变速器的拨动换挡效果更接近理想的运动曲线，上导论可以在变速过程中与不同大小的飞轮齿保持理想的间隙，使各档位在切换过程中反应更加灵敏迅速。

本实用中不锈钢定位转轴9是为配合变速器接口使用，相对于传统铝合金材质，本实用采用304S不锈钢材质制作，坚固，耐磨损，转轴上设计有销钉定位卡槽，配合变速器上的定位销钉使用，固定后导臂位置在不影响其旋转的前提下防止脱出。不锈钢定位转轴9中间垂直钻有减重工具孔，在减轻重量的同时使不锈钢定位转轴9与基座旋紧的安装施工过程更加简易，无需特殊设计扳手槽等易坏的工具面即可快速安装。

外片碳纤维连板16和内片碳纤维连板17使用全碳纤维预浸材料通过模具压制成型，碳纤维密度为1.78克/立方厘米，相比传统采用铝合金材料制作连板，重量可减轻40%的重量，并且碳纤维制作板材相对于铝合金板，弹性与强度增加一倍以上，在受到撞击或其他破坏力时更不易受损。市场上同类产品里也存在使用碳纤维板制作连板结构的，但出于成本考虑，多使用碳纤维板材切割制作，大面积的碳纤维板由于受力平均，并无法集中压力排出所使用的切割造型碳纤维板中的树脂，导致材质密度，力学参数均不及模具单独成型的碳纤维板结构，而且切割产品边缘呈90度效果，无法设计更有利于产品外观的弧面曲线以及空气动力学设计的圆滑边缘，故产品外观不及模具品。本实用中碳纤维连板采用高温模压模具成型，每片连板由14-16层不同方向编织的碳纤维预浸树脂材料层叠而成，编织方向的设定由碳纤维连板在变速以及颠簸过程中的受力扭转方向对应设定，在轻量化的前提下满足对不同方向受力的支撑效果，同时所有结构截面均采用水滴形边缘弧面设计，满足竞赛自行车对于空气动力学较高的要求。

上导轮本体1和下导轮本体4均采用17齿结构4辐设计，上导轮本体1和下导轮本体4的侧面军钻有减重孔，满足轻量化设计需求。上导轮本体1和下导轮本体4的中央轴承位均采用双面下陷的结构，防尘盖边缘陷入下陷预位，该结构针对全陶瓷轴承为了降低阻力而取消防尘胶盖进而导致防尘效果较差的特性，将导轮侧面缝隙隐藏到防尘盖下陷的位置，保护轴承免受沙尘以及水滴的渗入侵袭，尽可能保证陶瓷轴承本身的顺畅旋转，降低导轮旋转阻力，使效率最大化。

上导轮轴销铝合金空心螺栓10和下导轮轴销空心螺栓11均采用全铝合金空心螺栓设计，上导轮轴销铝合金空心螺栓10同时作为变速摆臂的旋转限位销，使后摆臂安装于变速器上时，可在弹簧力作用下定位于指定角度。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种自行车变速器导轮摆臂系统，包括上导轮本体、上导轮轴承、上导轮轴承防尘盖、下导轮本体、下导轮轴承、下导轮轴承防尘盖、变速器连接铝合金基座、不锈钢定位转轴、上导轮轴销铝合金空心螺栓、下导轮轴销空心螺栓、下导轮轴销螺母、下导轮轴销螺母垫片、外片碳纤维连板和内片碳纤维连板，其特征在于，上导轮本体和下导轮本体均上下设置在外片碳纤维连板和内片碳纤维连板之间，其中上导轮本体的中心通过上导轮轴承连接上导轮轴销铝合金空心螺栓的中部，上导轮轴承的两端固定设置上导轮轴承防尘盖，下导轮本体的中心通过下导轮轴承连接下导轮轴销空心螺栓的中部，下导轮轴承的两端固定设置下导轮轴承防尘盖，上导轮轴销铝合金空心螺栓和下导轮轴销空心螺栓的两端分别固定连接外片碳纤维连板和内片碳纤维连板，变速器连接铝合金基座通过变速器连接基座固定螺丝固定连接在外片碳纤维连板的外表面。

2.根据权利要求1所述的一种自行车变速器导轮摆臂系统，其特征在于，所述变速器连接铝合金基座上固定连接不锈钢定位转轴。

3.根据权利要求1所述的一种自行车变速器导轮摆臂系统，其特征在于，所述上导轮轴销铝合金空心螺栓和下导轮轴销空心螺栓的端面均开设内六角孔。

4.根据权利要求1所述的一种自行车变速器导轮摆臂系统，其特征在于，所述外片碳纤维连板和内片碳纤维连板之间设有铝合金止档柱，铝合金止档柱通过铝合金止档柱固定螺丝固定在外片碳纤维连板和内片碳纤维连板之间。

5.根据权利要求1或3所述的一种自行车变速器导轮摆臂系统，其特征在于，所述下导轮轴销空心螺栓的螺纹端与下导轮轴销螺母螺纹连接，且下导轮轴销螺母和内片碳纤维连板的外表面之间设置下导轮轴销螺母垫片。

6.根据权利要求1或3所述的一种自行车变速器导轮摆臂系统，其特征在于，所述上导轮轴销铝合金空心螺栓由上导轮螺栓部分和其端部一体成形的轴销构成，上导轮螺栓部分螺纹连接在变速器连接铝合金基座上的对应螺纹孔内，而轴销穿过螺纹孔设置。

7.根据权利要求1所述的一种自行车变速器导轮摆臂系统，其特征在于，所述上导轮本体和下导轮本体为17齿。