CN2202093Y - 自行车双变速行星式链传动机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种自行车双变速行星式链 传动机构，中心链轮与中轴滑动套装，行星架和脚拐 垂直刚连接固装在中轴上，两行星链轮活动套装在行 星架另一侧的锁轴上并与中心链轮相啮合，在中心链 轮的无行星链轮的两对称侧的行星架上各设置有一 个托链块，托链块与星链轮构成了一与链条相作用啮 合的非圆形轮廓，当锁定中心轮时，两行星链轮在脚 蹬动下与中心链轮啮合而公转并同时绕自身悬套的 锁轴自转，此时为高速驱动状态。当中心链轮与车架 脱开锁定而与行星架锁定时，两星轮及中心链轮均不 自转而只能与行星架一起随中轴同步转动，此时为低 速状态。

Description

本实用新型涉及一种传动装置，特别是一种自行车双变速行星式链传动机构。

目前的自行车变速机构有以下两类，一类是后轴轮设有变速机构的内变速结构，这种后轴要采用专用的后轴，不易维修，近年来采用者较少。另一类是目前在山地车上普遍采用的塔形链轮组外变速，由于其变速是利用连杆机构强制拨推链条与大小不同的链轮相啮合而实现的，故常处于异面传动、而且需采用特殊的窄链条和薄链轮，故链轮的强度较差，变速不能过快。另外其实用速度一般只有高低两挡，而在直径差较大的最小和最大链轮之间需设置多片链轮，以起变速时的过渡作用，故在后轴一侧显的过份的外凸。第三类是各种非圆链轮，比如双半圆轮，它可通过变距而实现变速，但是，速度越高，链轮之间拉开的越远，人体膝关节在转蹬一周的过程中的曲率变化差较大，故对人体膝关节有损伤。还有有关专利所介绍的省力的椭园形的、哑铃形的等，但它们均未处于理论探讨阶段。

而且，目前的各种外变速结构的变速比一般为2.5－3.0，其变速比偏低。

本实用新型的目的就在于克服现有技术所存在的上述缺点和不足，而提供一种由中心链轮和行星滚子链条轮构成的具有高变速的行星驱动机构和非圆外啮合轨迹的、省力的自行车双变速行星式链传动机构。

本实用新型的目的是通过下面的技术方案实现的：

中心链轮与中轴滑动套装，行星架和脚拐垂直刚连接固装在中轴上，两行星链轮活动套装在行星架另一侧的锁轴上并与中心链轮相啮合，在中心链轮的无行星链轮的两对称侧的行星架上各设置有一个托链块，托链块与星链轮构成了一与链条相作用啮合的非园形轮廓，当锁定中心轮时，两行星链轮在脚蹬动下与中心链轮啮合而公转并同时绕自身悬套的锁轴自转，此时为高速驱动状态。当中心链轮与车架脱开锁定而与行星架锁定时，两星轮及中心链轮均不自转而只能与行星架一起随中轴同步转动，此时为低速状态。

由上可见：本实用新型的显著效果是：

第1：由于行星滚子链轮和中心链轮的相结合实现了既绕中心链轮的公转、又绕自身轴心的自转的高速比传动，其一般情况下传动比可达3.5－4.5。

第2：因行星滚子链轮和两对称链条托块构成了与链条相啮合作用的非圆形运动轨迹，而非圆形轨迹已经从现有理论上证实了其具有较高的传动效率，省力及对于人体膝关节无损害的特点。

第3：托链块的沿短轴方向的可调整不仅可适度调整非圆的外轮廓形状，使其具有最理想的非园形连续平稳啮合传动特点，而且可调节链条的松紧程度及补偿变形伸长量。

本实用新型的具体结构是通过下面的实施例及其附图实现的：

图1是本实用新型结构示意图

图2是图1中传动链轮部分的结构图

图3是图1中的图链条长度自动调节机构的结构图

图4是图1的B－B剖面图

图5是本实用新型的锁紧臂部分的结构图

图6是图5的A向视图

下面结合附图1－6对本实用新型的具体结构进行详细地说明：

本实用新型有脚拐11、在中轴1上套装有链轮2、在后轴的飞轮10上套兜有链条8，其特征在于：在中轴1一侧固连有十字形分布的行星架3，在行星架3的一架杆31的长度方向的两外段的一侧各侧凸有一销轴5，在销轴5上各活动套装有一个行星滚子链轮6，行星滚子链轮6的外齿部分62与链条8相兜套啮合，行星滚子链轮6的内圈滚子部分61与链轮2相啮合，在行星架3的另一架杆32的两外段上各连接有一与链条8相卡兜的链条托块7，两链条托块7和两星滚子链轮6拼构成了一不等迥转半径的与链条8相啮合作用的传动机构，在中轴1和与其相套装的链轮2之间设置有超越离合器4，在链轮2上设置有与车架体13上固定的锁紧臂12相作用的锁销21，在飞轮10前侧的车架体上设置有与链条8相兜套啮合的链条长度自动调节机构9。参见图1至图6

本实用新型的结构特征在于：

脚拐11与十字架形的行星架3及中轴1三者固定连接在一起，链轮2通过其中心处的超离合器4活动套装在车架体13的右侧中轴段上，十字架形的行星架3的一架杆31的两外段上各固定有呈垂直右凸的销轴5，在右凸的销轴5上各活动配装有一行星滚子链轮6，行星滚子链轮6的左侧为一与链条8相啮合的外齿部分62，在外齿部分62的右侧是一环形内圈滚子部分61，滚子部分61与中轴1对应段上套装的链轮2相啮合，在十字架形的行星架3的另一架杆32的两外段的长孔321内通过螺栓71固定有弧形链条托块7，弧形的链条托块7的外弧边缘处开设有置放链条的内凹弧形槽72，弧形链条托块7的弧形槽72厚度中心部分与行星滚子链轮6的外齿部分62在同一平面内，在链轮2上有一右凸的且与车架体13上枢设的锁紧臂12相卡合或脱开的锁销21，链条长度自动调节机构9是由一与车架体13固定的下探探杆92、枢设在探杆92下段的调节杆91、活动套装在调节杆91上段内侧的链轮93、活动套装在探杆92下段内侧的链轮94及挂拉在调节杆91上段和探杆92根部之间的拉簧95构成。参见图1至图6

链条长度自动调节机构9中的探杆92和枢连在其下段的调节杆91两者构成了一变角度的V形杆架，链轮94、链轮93与飞轮10处在同一平面内，链条8互为反向兜套在链轮94和链轮93上，参见图3。

设置在中轴1与链轮2套装处的超越离合器4是由链轮2轮壳周向间隔开设的摆线槽41和活动放置在摆线槽41内的钢柱或钢球42构成的。参见图2和图4

与链轮2上的右凸锁销21相卡合或脱离的锁紧臂12包括一个摆杆121、与摆杆121后段垂直固连的轴杆122、活动扣套在轴杆122外部的支座板123和一与轴杆122外端固定的脚蹬拨叉124构成，支座板123与车架体13相固定。参见图5和图6

尼龙制成的链条托块7的外弧侧为一小曲率的圆弧段、其内侧为一平面，两链条托块7、两行星滚子链轮6与链条8的啮合滑动接触外轮廓轨迹呈鸭蛋形。参见图1和图2 本实用新型的工作原理如下：

在本实用新型的传动机构中，链轮2相当于行星轮系中的太阳轮，而当链轮2的顺针转动角速度小于中轴1的顺时针的角速度时，超越离合器4分离，即滚珠42不与中轴1发生关系。而当链轮2的速度有大于中轴1角速度的趋势时，滚珠42将链轮2与中轴1卡死，即锁紧臂12的摆杆121与链轮2上的右凸锁销21钩卡住时，链轮2与车架体13无相对转动，此时超越离合器4呈分离状态，参见图5和图6。中轴1在脚拐11蹬转作用下顺时针转动并同时驱动行星架3转动，即使行星滚子链轮6产生绕自身销轴5的自转的同时而又产生与链轮2相啮合的公转，而且，自转与公转的方向相同，此时，两个转动的合成速度作用于链条8上；即为高速工况。参见图2

当锁紧臂12的摆杆121处于虚线位置时，链轮2不受阻碍卡合而随中轴1同步转动，参见图5和图6

脚拐11通过行星架3驱动行星滚子链轮6顺时针转动，其外圈的外齿部分62与链条8啮合，其内圈滚子部分61与链轮2相啮合，由于外圈有链条8的阻力作用，因而产生一个驱动链轮2顺时针转动的趋势、即链轮2的角速度有高于中轴1角速度的趋势，因此，超越离合器4起作用而将链轮2与中轴相互锁卡住，此时，两行星滚子链轮6和链轮2均不能自转，只能同行星架3和中轴1一体同步转动，此时两托块7、两个行星滚子链轮6组成一个非圆链轮而驱动链条8传动、此时为低速工作状态。

由于托块7可沿长形槽321进行调整，因而可调节非圆的外轮廓轨迹，同时也可调节链条8的长度，使外园曲线的轮廓形状具有高效、省力的非园啮合特性，以更加符合人体工程力学特性，以解决现有传动机构在省力与人体膝关节损伤之间的矛盾。

通过理论计算和实际证实：本非园行星传动机构较现有圆形链轮相比较，在相同驱蹬力和脚拐长度情况下，可省力20％左右。而且，在相同的外轮廓线尺寸下，其高速传动比可达3.7以上，即高于现有的外变速最高档的传动比。

Claims (6)

1、自行车双变速行星式链传动机构，有脚拐(11)、在中轴(1)上套装有链轮(2)、在后轴的飞轮(10)上套兜有链条(8)，其特征在于：在中轴(1)一侧固连有十字形状的行星架(3)，在行星架(3)的一架杆(31)的长度方向的两外段的一侧各侧凸有一销轴(5)，在销轴(5)各活动套装有一个行星滚子链轮(6)，行星滚子链轮(6)的外齿部分(62)与链条(8)相兜套啮合，行星滚子链轮(6)的内圈滚子部分(61)与链轮(2)相啮合，在行星架(3)的另一架杆(32)的两外段上各连接有一链条(8)相卡兜的链条托块(7)，两链条托块(7)和两行星滚子链轮(6)拼构成了一不等迥转半直径的与链条(8)相啮合作用的传动机构，在中轴(1)和与其相套装的链轮(2)之间设置有超越离合器(4)，在链轮(2)上设置有与车架上固定的锁紧臂(12)相作用的锁销(21)，在飞轮(10)前侧的车架体(13)上设置有与链条(8)相兜套啮合的链条长度自动调节机构(9)。

2、按照权利要求1所述的自行车双变速行星式链传动机构，其特征在于：脚拐（11）与十字架形的行星（3）及中轴（1）三者固定连接在一起，链轮（2）通过其中心处的超速离合器（4）活动套装在车架体（13）的右侧中轴段上，十字架形的行星架（3）的一架杆（31）的两外段上各固定有呈垂直右凸的销轴（5），在右凸的销轴（5）上各活动配装有一行星滚子链轮（6），行星滚子链轮（6）的左侧为一与链条（8）相啮合的外齿部分（62），在外齿部（62）的右侧有一环形内圈滚子部分（61），滚子部分（61）与中轴（1）对应段上套装的链轮（2）相啮合，在十字形的行星架（3）的另一架杆（32）的两外上孔（322）内通过螺栓（71）固定有弧形的链条托块（7），弧形的链条托块（7）的外弧边缘处开设有置放链条的内凹弧形槽（72），弧形链条托块（7）的弧形槽（72）厚度中心部分与行星滚子链子链轮（6）的外齿部分（62）在同一平面内，在链轮（2）上有一右凸的且与车架体（13）上枢设的锁紧臂（12）相卡合或脱开的锁销（21），链条长度自动调节机构（9）是由一车架体（13）固定的下探探杆（92）、枢设在探杆（92）下段的调节杆（91）、活动套装在调节杆（91）上段内侧的链轮（93）、活动套装在探杆（92）下段内侧的链轮（94）及挂拉在调节杆（91）上段和探杆（92）根部之间的拉簧（95）构成。

3、按照权利要求1或2所述的自行车双变速行星式链传动机构，其特征在于：链条长度自动调节机构（9）中的探杆（92）和枢连在其下段的调节杆（91）两者构成了一变角度的V形杆架，链轮（94）、链轮（93）与飞轮（10）处在同一平面内，链条（8）互为反向兜套在链轮（94）和链轮（93）上。

4、按照权利要求1或2所述的自行车双变速行星式链传动机构，其特征在于：设置在中轴（1）与链轮（2）套装处的超越离合器（4）是由链轮（2）轮壳周向间隔开设的摆线槽（41）和活动设置在摆线槽（41）内的钢柱或钢球（42）构成的。

5、按照权利要求1或2所述的自行车双变速行星式链传动机构，其特征在于：与链轮（2）上的右凸锁销（21）相卡合或脱离的锁紧臂（12）包括一个摆杆（121）、与摆杆（121）后段垂直固连的轴杆（122）、活动扣套在轴杆（122）外部的支座板（123）和一与轴杆（122）外端固定的脚蹬拨叉（124）构成，支座板（123）与车架体（13）相固定。

6、按照权利要求2所述的自行车双变速行星式链传动机构，其特征在于：尼龙制成的链条托块（7）的外弧侧为一小曲率的圆弧段、其内侧为一平面，两链条托块（7）、两行星滚子链轮（6）与链条（8）的啮合和滑动接触外轮廓轨迹呈鸭蛋形。

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