CN210027795U - 一种弹簧式自行车无级变速装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于自行车变速结构领域,具体涉及一种弹簧式无级变速装置,主要包括轮盘、链齿、滑键、套杆、压缩弹簧、销、导杆、垫片、套环、弧形引导槽、导杆安装孔、花键槽；利用弹簧形变量与弹力的线性关系，在阻力连续变化的过程中，弹簧自发地连续形变以产生弹力平衡阻力，同时由于弹簧连续变形，链轮分度圆直径连续变化。同时，利用弧形引导槽产生侧向分力，使得弹簧形变量与链轮分度圆直径之间呈非线性关系，以扩大无级变速的可承受阻力范围。本实用新型具备自发式无极变速功能。

Description

一种弹簧式自行车无级变速装置

技术领域

本实用新型涉及自行车变速装置领域,具体涉及一种弹簧式自行车无级变速装置。

背景技术

变速自行车具有不同分度圆直径的多层主动链轮和多层从动链轮，不同的组合可以获得不同的传动比。但同时也存在一定的问题，首先变速自行车需要骑行者手动换挡，而骑行者选择的档位不一定匹配当前阻力状况，导致骑行者没有获得最佳骑行体验；其次，离散式的多层链轮占用较多的空间，增加车身重量；此外，频繁地在各链轮之间切换，对链条的磨损也更严重，容易发生故障。所以，需要一种新型的变速装置来解决这些问题。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种自行车无极变速装置,具备自发式无级变速功能。为实现上述目的,本实用新型采用以下技术方案：一种弹簧式自行车无级变速装置包括轮盘、链齿、滑键、套杆、压缩弹簧、销、导杆、垫片、套环、弧形引导槽、导杆安装孔、花键槽，整个装置可以划分为12个相同的工作单元；轮盘上开有12个相同的弧形引导槽，滑键与弧形引导槽间隙配合，滑键可以在弧形引导槽中滑动，链齿被固定在滑键上，链齿安装在轮盘的a面，链齿与轮盘的a面有间隙，链齿齿形符合国家标准；轮盘上开有12个相同的导杆安装孔 ，导杆由销穿过套环以及导杆安装孔与轮盘铰接，套杆与轮盘的b面之间有垫片，垫片穿在滑键上，导杆可以绕销摆动；套杆为中空结构，套杆内孔与导杆间隙配合，套杆与导杆之间可以相对滑动，滑键和导杆上套有压缩弹簧，压缩弹簧两端分别压在套杆和导杆大端肩部，当套与导杆相对靠近时，压缩弹簧被压缩。

本实用新型所述的一种弹簧式自行车无级变速装置,其工作原理为：当阻力小于初始弹簧预紧力时，弹簧由于被压缩产生弹力，将固定有链齿的滑键推到弧形引导槽的最远端，此时作为主动链轮具有最大分度圆直径，传动比最小，骑行最省距离；当阻力大于初始弹簧预紧力时，滑键被沿着弧形引导槽推动，弹簧被压缩，直至弹簧力与阻力达到新平衡。此时主动链轮分度圆直径减少，传动比增大骑行更省力。而且由于弹簧力具有随着弹簧压缩量的连续变化而连续变化的特点，所以当阻力连续变化时，主动链轮的分度圆直径也是连续变化的，即传动比也是连续变化的，也就是说可以实现无级变速。由于弧形引导槽并不是沿轮盘的径向分布，而是弧形的，所以弹簧力方向与阻力方向存在一个变化的夹角，也就是主动链轮的分度圆直径变化量与弹簧压缩量之间是非线性的。而且可以看出，当弹簧力方向与阻力方向的夹角较小时，阻力大小的变化引起主动链轮的分度圆直径的变化量较小，这意味着在阻力不大时依然可以保持较高的骑行速度。在实际骑行时，当骑行者缓慢提速时，正需要较小的传动比，来达到提速的目的。

自行车装备本实用新型后将具有这样的效果：在阻力变化时，本装置自动调整主动链轮分度圆直径，以匹配当前所需传动比，提供给骑行者最佳骑行体验。

附图说明

图1为本实用新型弹簧式自行车无级变速装置a面轴测示意图；

图2为本实用新型弹簧式自行车无级变速装置b面轴测示意图；

图3为本实用新型弹簧式自行车无级变速装置轮盘结构示意图；

图4为本实用新型弹簧式自行车无级变速装置工作单元结构示意图。

图中：1、轮盘；2、链齿；3、滑键；4、套杆；5、压缩弹簧；6、销；7、导杆；8、垫片；9、套环；10、弧形引导槽；11、导杆安装孔；12、花键槽。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步的详细描述。一种弹簧式自行车无级变速装置包括轮盘1、链齿2、滑键3、套杆4、压缩弹簧5、销6、导杆7、垫片8、套环9、弧形引导槽10、导杆安装孔11、花键槽12组成，整个装置可以划分为12个相同的工作单元；轮盘1中心开有花键槽12，与自行车花键中轴配合，传递扭矩；轮盘1上开有12个相同的弧形引导槽10，滑键3与弧形引导槽10间隙配合，滑键3可以在弧形引导槽10中滑动，链齿2被固定在滑键3上，链齿2安装在轮盘1的a面，链齿2与轮盘1的a面有间隙，链齿2齿形符合国家标准；轮盘1上开有12个相同的导杆安装孔 11，导杆7由销6穿过套环9以及导杆安装孔 11与轮盘1铰接，套环9用于调节导杆7的安装高度，套杆4与轮盘1的b面之间有垫片8，垫片8用于调节套杆4的安装高度，垫片8穿在滑键3上，导杆7可以绕销6摆动；套杆4为中空结构，套杆4内孔与导杆7间隙配合，套杆4与导杆7之间可以相对滑动，滑键3和导杆7上套有压缩弹簧5，压缩弹簧5两端分别压在套杆4和导杆7大端肩部，当套杆4与导杆7相对靠近时，压缩弹簧5被压缩。

当阻力小于初始弹簧预紧力时，压缩弹簧5由于被压缩产生弹力，将固定有链齿2的滑键3推到弧形引导槽10的最远端，此时作为主动链轮具有最大分度圆直径，传动比最小，骑行最省距离；当阻力大于初始弹簧预紧力时，滑键3被沿着弧形引导槽10推动，压缩弹簧5被压缩，直至弹簧力与阻力达到新平衡。此时主动链轮分度圆直径减少，传动比增大骑行更省力。而且由于弹簧力具有随着弹簧压缩量的连续变化而连续变化的特点，所以当阻力连续变化时，主动链轮的分度圆直径也是连续变化的，即传动比也是连续变化的，也就是说可以实现无级变速。由于弧形引导槽10并不是沿轮盘的径向分布，而是弧形的，所以弹簧力方向与阻力方向存在一个变化的夹角，也就是主动链轮的分度圆直径变化量与弹簧压缩量之间是非线性的。而且可以看出，当弹簧力方向与阻力方向的夹角较小时，阻力大小的变化引起主动链轮的分度圆直径的变化量较小，这意味着在阻力不大时依然可以保持较高的骑行速度。在实际骑行时，当骑行者缓慢提速时，正需要较小的传动比，来达到提速的目的。

本实用新型所提供的一种弹簧式自行车无级变速装置,减少变速传动所需的链轮数量 ,有利于整体的轻量化。装备本装置的自行车更畅顺,操作更简单,使使用者具有良好的骑行体验。此外，本实用新型的本质是自发式的无级变速链轮传动，所以其应用范围不限于自行车，其他的链轮传动机构也可以装备本实用新型，实现自发式的无极变速。

本实用新型提供的上述实施例，并非用以限制本实用新型的专利保护范围，凡未脱离本实用新型所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围内。

Claims (3)

1.一种弹簧式无级变速装置，其特征在于：弹簧式无级变速装置由轮盘（1）、链齿（2）、滑键（3）、套杆（4）、压缩弹簧（5）、销（6）、导杆（7）、垫片（8）、套环（9）、弧形引导槽（10）、导杆安装孔（11）、花键槽（12）组成，整个装置可以划分为12个相同的工作单元；轮盘（1）中心开有花键槽（12），与自行车花键中轴配合；轮盘（1）上开有12个相同的弧形引导槽（10），滑键（3）与弧形引导槽（10）间隙配合，滑键(3)可以在弧形引导槽（10）中滑动，链齿(2)被固定在滑键(3)上，链齿(2)安装在轮盘（1）的a面，链齿(2)与轮盘（1）的a面有间隙，链齿(2)齿形符合国家标准；轮盘(1)上开有12个相同的导杆安装孔 (11)，导杆(7)由销（6）穿过套环（9）以及导杆安装孔 (11)与轮盘(1)铰接，套杆（4）与轮盘（1）的b面之间有垫片（8），垫片（8）穿在滑键（3）上，导杆(7)可以绕销（6）摆动；套杆（4）为中空结构，套杆（4）内孔与导杆（7）间隙配合，套杆（4）与导杆（7）之间可以相对滑动，滑键（3）和导杆（7）上套有压缩弹簧(5)，压缩弹簧(5)两端分别压在套杆（4）和导杆（7）大端肩部，当套杆（4）与导杆（7）相对靠近时，压缩弹簧(5)被压缩。

2.根据权利要求1所述的弹簧式无级变速装置，其特征在于：轮盘（1）上开有12个相同的弧形引导槽（10），滑键（3）与弧形引导槽（10）配合，滑键(3)可以在弧形引导槽（10）中滑动。

3.根据权利要求1所述的弹簧式无级变速装置，其特征在于：套杆（4）为中空结构，套杆（4）内孔与导杆（7）间隙配合，套杆（4）与导杆（7）之间可以相对滑动，滑键（3）和导杆（7）上套有压缩弹簧(5)，压缩弹簧(5)两端分别压在套杆（4）和导杆（7）大端肩部，当套杆（4）与导杆（7）相对靠近时，压缩弹簧(5)被压缩，导杆(7)可以绕销（6）摆动。

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