CN2303785Y - 一种自适应式中轴无级变速器 - Google Patents

Abstract

一种自适应式中轴无级变速器包括有中轴,链轮和曲柄,该链轮表面沿直径开一槽沟,在中轴上设一铁板托座,在托座上沿径向与中轴孔对称带有两滑轴,滑轴与槽沟相配合,使槽沟可在滑轴上滑动,链轮通过滑轴安装在托座上,并将右曲柄成一定角度固定在托座上,中轴部分的其它部分与普通自行车的结构相同组装成中轴变速器。该变速器的链轮在运行中能随踏力的大小改变其有效半径,实现自行调节无级变速,为一种理想的自行车的变速装置。

Description

一种自适应式中轴无级变速器

本实用新型涉及一种用于脚踏车上的变速装置。具体地说是提供一种自适应式中轴无级变速器。

自从自行车做为代步工具以来，由于它不消耗能源，构造简单，使用轻便，因而直到一切用品离不开能源的现代，不但没被淘汰，反而一浪高过一浪的掀起了″自行车热″。迄今为止，链条驱动式自行车的变速机构一般是在从动侧或驱动侧并列设置多个齿数不同的链轮，通过操作变速杆改变链条挂轮进行变速，这种变速方法每次改变变速都要进行操作，既麻烦又不安全，而且变速比只能逐级改变，不能圆滑进行，绐人们不舒适感。为克服传统变速装置的缺点，曾报导过改进的变速装置，如采用带有双耳凸轮的多级键轮，椭园形链轮或杠杆传动系统构成的多级变速器。其中与本实用新型相近的是采用椭园形链轮的中轴变速装置，与传统的园形链轮相比它具有如下优点：

1．链轮可以起到省力的作用；

2．链轮可以提高车速；

3．链轮又可以起到″变速″作用。但上述结构的自行车除了制造比较困难外，在骑行时链轮的运行也不够平稳，还可能发生掉链的现象，因此不易被人们所接受。

本实用新型的目的是提供一种自适应式中轴无级变速器，这种变速装置不但结构简单，使用者易于操作，且可在运行时自动实现中轴的无级变速。

普通园形链轮的动力传动情况可用下列公式表示：

PL=FR，或F=PL／r

式中P：蹬踏力，L：曲柄长度，F：车链受到的拉力，r：链轮的半径。由上公式可知当曲柄长度和链轮半径不变时，踏力P与施加到链条上的拉力成正比。但当链轮半径减少时，对同样的蹬踏力，可产生较大的车链拉力F。另一方面，当r的半径增大时，曲柄转动一定的角度车链移动的长度增加，即使飞轮的转数增加，提高自行车的运行速度。据此，本实用新型采用一种半径在一定范围内可无级变化的链轮代替普通的园形链轮，实现中轴的无级变速。

具体地说，本实用新型自适式中轴无级变速器仍然包括有中轴，一对曲柄和链轮，其特征在于链轮不与曲柄固定，在链轮表面沿直径开一槽沟，在中轴上设一由铁板制的托座，托座上沿径向以中轴孔对称带2个滑轴(或滑块)，滑轴与链轮上槽沟相配合，使链轮的槽沟可在滑轴上滑动，并通过滑轴将链轮安装在托座上，再将曲柄与槽沟成一定角与托座固定，中轴部分的其它结构与普通自行车的结构相同，即可组装成本实用新型的中轴变速器。

下面通过附图对本实用新型的结构和原理给予进一步地说明。

附图1为本实用新型中轴无级变速器的结构示意图；

附图2为本实用新型中轴无级变速器的链轮槽沟与地面垂直时F拉力最大时的受力情况图；

附图3为本实用新型中轴无级变速器的链轮槽沟与地面平等时曲柄上的受力情况图；

附图4为本实用新型中轴无级变速器的链轮槽沟与地面垂直时F拉力最小时的受力情况图。

图中：1．右曲柄；2．左曲柄；3．中轴；4．托座；5．滑轴；6．槽沟；7．链轮；F为车链受到的拉力；Q为滑轴作用在槽沟上的力，R为中轴轴心到链轮的半径，r为链轮的半径，φ为曲柄与槽沟间夹角。

附图1所示结构的中轴变速器可为本实用新型的一个实施例，它有中轴3，链轮7，右曲柄1和左曲柄2，其特征在于链轮7表面沿直径开一槽沟6，在中轴上设一铁板托座4，在托座4上沿径向与中轴孔对称带有两滑轴5，滑轴5与槽沟6相配合，使槽沟6可在滑轴5上滑动，链轮7通过滑轴5安装在托座4上，并将右曲柄1成一定角度固定在托座上，中轴部分的其它部分与普通自行车的结构相同可组装成中轴变速器。

中轴变速器的无级变速原理如下：

本实用新型的中轴装置中，在链轮7和链条的重力作用下，链轮最稳定的位置如附图1，即槽沟6的前部接近托座4，这时受力情况如附图2所示。踏力P克服拉力F，通过两滑轴5力偶Q使链轮转动。这时链轮7的半径r大于链轮相对车链的有效半径R，踏左脚踏板，踏力P可以在最小情况下启动，自行车车速也最低。如车链的拉力F不大，滑轴5作用在槽沟6侧壁上的压力偶Q将保持托座的位置，转动半周，到达附图4所示位置，此时，由于链轮7相对车链的有效半径R处于最大位置(并大于r)。踏右脚踏板带动链轮转动，自行车以最高速度行驶1／4周。高速运行时车链的拉力F增大，且拉力作用滞后于踏力，拉力F将克服滑轴5压在槽沟侧壁的力偶Q，使链轮7通过槽沟6后移，如附图3所示。当链轮7转动半周时，链轮7上升到最大位置，即又使链轮7恢复到附图4所示位置，但不同的是右曲柄1在下方，而左曲柄2在上方。踏左脚踏板重复上述过程，自行车将以高速连续运行。

当链条的拉力F增加(如自行车上坡行驶)，踏力P也必须随之增大，但踏力P传递到F有一过程，在没传递到F时，相当于用F力拉链轮7，F力将大于力偶Q的作用使槽沟6滑动，减少链轮7的有效半径R，其极限情况如附图2所示，相当自行车的启动状态，所不同的当曲柄转动半周时，拉力持续作用，克服力偶Q，使链轮7的有效半径R总处于减小状态，即自行车以低速运行，但相应可减少脚踏力。

上述过程均以链轮7在极端情况下槽沟6的变化，实际运行过程中这些变化是不间断地连续动作，即链轮7的有效半径可在运行过程中自动进行调节，并始终保持最佳运行状态，实现自动适应运行条件的无级变速过程。

在本实用新型中，曲柄安装固定在托座4上时，成一定角度φ，φ可在0～90°范围内选择，最好选择15°＜φ＜40°，以获得较理想的效果。同时减小两滑轴5间的距离，将增大变速范围，但过小的轴间距，将增大滑轴5施加在槽沟6侧壁的作用力Q，使槽沟侧壁易损耗，不便于槽沟6在滑轴5上滑动，两滑轴5间距离最好不少于1／2槽沟长。

如上所述本实用新型的链轮7能随着蹬踏力的大小进行滑动，而相当于改变其有效直径R，使自行车装上了一个自行调节的变速器。逆风，上坡时，行车阻力大，链轮R自动变小，可减少P克服F的力；而当顺风或下坡时，行车阻力减小，链轮R就自动变大，使自行车保持较高的速度，由于本实用新型的结构简单，变速自然，是一种理想的自行车的变速装置。

Claims (4)

1．一种自适应式中轴无级变速器，包括有中轴，链轮和曲柄，其特征在于链轮(7)表面沿直径开一槽沟(6)，在中轴上设一铁板托座(4)，在托座(4)上沿径向与中轴孔对称带有两滑轴(5)，滑轴(5)与槽沟(6)相配合，使槽沟(6)可在滑轴(5)上滑动，链轮(7)通过滑轴(5)安装在托座(4)上，并将右曲柄(1)成一定角度固定在托座上，组装成自适应式中轴无级变速器。

2．按照权利要求1所述的中轴无级变速器，其特征在于曲柄安装固定在托座4上时成一定角度φ，φ角为0～90°。

3．按照权利要求2所述的中轴无级变速器，其特征在于φ角为15°＜φ＜40°。

4．按照权利要求1所述的中轴无级变速器，其特征在于两滑轴(5)间距离不少于1／2槽沟长。

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