CN2316240Y - 人力车变速装置 - Google Patents

Abstract

一种人力车、特别是自行车变速装置,其主动圆盘固定于中轴上,变速齿轮和主动圆盘同轴地安装于中轴上,变速齿轮可绕中轴转动,在主动圆盘上沿其圆周可转动地均布安装有至少三个与变速齿轮相啮合的曲柄齿轮,在曲柄齿轮的曲柄端部固定有与链条相啮合的单向飞轮,此外,设有控制变速齿轮转动以控制曲柄齿轮位置的控制机构。和现有技术相比,本实用新型结构简单,运行可靠。

Description

人力车变速装置

本实用新型涉及人力车的变速装置，特别是涉及可无级变速和/或可定速的自行车变速装置。

现有变速自行车的变速传动主要是靠固定于中轴的一组不同直径的链轮和拔链器来实现，这种装置不仅结构比较复杂，而且不能实现无级调速，另外须手工拔链来实现变速。此外，已有一些无级变速的装置用于自行车上，它们大都采有使中轴圆盘直径变化的方法来实现，即采用一组行星链轮，其连接部件在中轴圆盘上开设的滑动槽中滑动，由于自行车的使用条件限制，工作状况复杂恶劣，这种要求配合精确的滑动运动副很难保证随时随地的变速要求，由于磨损、锈蚀和运动死点等因素而经常卡死而不能实现可靠的变速，因此并未在实践中得到认可和应用。

本实有新型的目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提供一种结构简单、运行可靠的人力车、特别是自行车变速装置。

本实用新型的目的是这种实现的：

该变速装置包括中轴、链条、主动圆盘、变速齿轮、曲柄齿轮和单向飞轮，主动圆盘固定在中轴上，变速齿轮和主动圆盘同轴地安装在中轴上，且变速齿轮可绕中轴转动，曲柄齿轮至少为三个，它们沿圆周方向借助销轴可转动地均布在主动圆盘上并与变速齿轮相啮合，单向飞轮固定在曲柄齿轮的曲柄部并与链条相啮合，此外，该装置还包括控制变速齿轮转动以控制曲柄齿轮位置的控制机构。

本实用新型的变速装置是通过改变单向飞轮形成的主动轮盘的圆周直径而改变速比来实现变速的。同现有技术相比，本实用新型结构简单，运行可靠。

所述控制机构的构成可以是，在主动圆盘上开有弧形槽，在变速齿轮和主动圆盘上设有与该弧形槽相配合的曲柄齿轮弹性变径机构。

所述的控制机构也可以是设置在变速齿轮和主动圆盘上的定速机构。

所述的控制机构还可以是上述两种机构(弹性变径机构和定速机构)的组合。

所述的弹性变径机构可以包括一弹簧，该弹簧安装在所述的弧形槽内，变速齿轮上设有凸起的挡片，该挡片插入主动圆盘的弧形槽内并与弹簧的一端固定联接，所述弹簧的另一端固定在主动圆盘的弧形槽的另一端上。

所述的弹性变径机构也可以包括一穿过变速齿轮和主动圆盘上弧形槽的螺栓，在主动圆盘上设置有拉钉，一个弹簧其一端同定在所述的拉钉上，另一端固接在所述的螺栓上。

所述拉钉可设在曲柄齿轮销轴的位置上并与销轴整体形成。

所述的定速机构还可以包括在主动圆盘上设置的若干按圆周分布的定速小孔，在变速齿轮上设置销轴孔，所述的销轴孔与定速小孔对应地设置在同一圆周上，设有一个定位销，该定位销可通过销轴孔和定速小孔而使变速齿轮与主动圆盘相互定位。

所述的定速机构包括与主动圆盘固接的定速棘轮、通过一销轴可转动地固定在变速动齿轮上的定速动棘爪，定速棘爪上固定安装有拔杆，该拔杆可被安装于车架上的技动器上、下拔动。

所述定速棘爪的后部为两段弧形曲面，一弹簧片一端固定在主动圆盘上，另一端顶在定速棘爪的弧形曲面上。所述的拔动器包括拔叉、活动杆、固定板、固定环和钢丝、拔叉、海运杆和固定板之间通过销轴连接，固定环固定安装在车架上，拔叉套在拔杆上。

所述的钢丝与安装在车把上的定速手柄相连接。

本实用新型实现无级变的具体过程如下：单向飞轮带动链条逆时针转动时，负荷通过链条对单向飞轮有一个反向的作用力，从而对曲柄齿轮产生扭矩，作用于变速齿轮上，并压缩弹簧，当受恒定负荷转动时，整个变速装置处于平衡状态，变速齿轮和主动圆盘的相对位置不变，单向飞轮所组成的圆周直径不变，整个装置以固定的速比传动；链条对单向飞轮的作用力增大，作用在变速齿轮上的扭矩增大从而压缩弹簧，使变速齿轮逆时针转动一角度，带动曲柄齿轮顺时针转动一角度，达到新的平衡，这时单向飞轮组成的圆周的直径变小，使速比变小速度降低，达到省力的效果；当负荷变小时，变速过程与上述过程相反。

本实用新型实现有级变速的原理是：通过控制机构控制变速齿轮的转动并使之相对主动圆盘定位，得到所希望的由单向飞轮形成的主动轮盘的圆周直径，从而获得所需要的速比。

利用本实用新型的变径原理，可以构成单纯无级变速或有级变速的变速装置，也可以构成无级变速--有级变速的复合变速装置。

下面参照附图对本实用新型的最佳实施例进行更详细的捕述。

图1是本实用新型的自行车无级变速装置第一实施例的整体结构的示意图；

图2是本实用新型第一实施例及第二实施例中主动圆盘的结构示意图；

图3是沿图2中A-A线的剖面示意图；

图4是本实用新型第一和第二实施例中变速齿轮的结构示意图；

图5是沿图4中B-B线的剖面示意图；

图6是本实用新型的曲柄齿轮的结构示意图；

图7是沿图6中C-C线的剖面示意图；

图8是本实用新型第三实施例及第四实施例的正视图；

图9是图8的右视图；

图10是图8的左视图；

图11是本实用新型第三个实施例及第四实施例中变速齿轮的结构示意图；

图12是本实用新型第四个实施例中定速机构的局部放大示意图；

图13是本实用新型第四实施例中拔动器的结构示意图；

图14是从图13中箭头D指示方向的拔动器的示意图；

图15是从图13中箭头E指示方向的拔动器的示意图；

图16是从图15中箭头F指示方向的拔动器的示意图。

图中所示：主动圆盘1，变速齿轮2，曲柄齿轮3，单向飞轮4，弹簧槽5，弹簧6，挡片7，链条8，中轴9，定速孔10、11，销轴12，脚踏臂13，销轴孔14，三角架15，连接臂16，拉钉17，弧形槽18，螺栓19，定速棘轮20，定速棘爪21，拔动器22，拔杆23，钢丝24，弹簧片25，棘爪销轴26，拉簧27，棘爪弧面28、29，拔叉20，弹簧31，活动杆32、33，固定板34，固定环35。

如图1至7所示，本实用新型的第一实施例主要由中轴9、主动圆盘1、变速齿轮2、曲柄齿轮3、单向飞轮4和弹簧6组成，主动圆盘1铆在自行车的右曲柄，一起固定于中轴9上，变速齿轮2同轴安装于，主动圆盘1的左侧，变速齿轮2可绕中轴9转动，如图2和图3所示，主动圆盘1上开有二条弧形弹簧槽5，每个弹簧槽5内分别有一根弹簧6，如图4和图5所示，变速齿轮2上有二块翻起的挡片7，分别插入弹簧槽5内且位于弹簧6的一端；本实施例设置了六个齿轮曲柄齿轮3，每个曲柄齿轮3以其齿轮部固定于主动圆盘1上，六个曲柄齿轮3沿圆周均布在主动圆盘1上，并和变速齿轮2互相啮合，组成卫星式齿轮系，其曲柄齿轮3可绕其固定点运动：在每个曲柄齿轮3的曲柄部固定有一个单向飞轮4，单向飞轮4只能绕它的中心点逆时针转动，六个单向飞轮4同向且构成一个圆周，相当于自行车的主动链轮，如图6和图7，所示曲柄齿轮的曲柄部设计成高出其齿轮部平面，这样当曲柄齿轮3转动时，其上的单向飞轮4不致因碰到相邻的曲柄齿轮3而无法转动。

当自行车运行时，单向飞轮4带动链条8逆时针转动，而阻力通过链条8始终对四个单向飞轮4有一反向的作用力，对曲柄齿轮3产生一扭矩，作用于变速齿轮2上，使挡片7有压缩弹簧6的趋势，当自行车以恒速受恒定负荷前进时，整个变速装置处于平衡状态，变速齿轮和主动圆盘1的相对位置小变，单向飞轮4所组成的圆周直径不变，自行车以固定的速比前进；当自行车爬坡时，阻力增大，链条8对四个单向飞轮4的作用力增大，作用在变速齿轮2上的扭矩增大从而压缩弹簧6，使变速齿轮2逆时针转动一角度，带动其余的两个曲柄齿轮3及单向飞轮4同步顺时针转动一角度，达到新的平衡，这时单向飞轮4组成的圆周的直径变小，速比变小车速降低，达到上坡时省力的效果；当自行车下坡时或在平路时，链条8对单向飞轮的作用力减小，作用于变速齿轮2的扭矩减小，弹簧6伸张，变速齿轮顺时针转动一角度，曲柄齿轮3逆时针转动一角度，达到新的平衡，使单向飞轮4组成的圆周直径增大，自行车的速比增大，实现增大车速的目的。

本实施例需与现有变速自行车的张紧器配合一起使用，当速比变化时，因单向飞轮4的单向运动功能，张紧器可以使链条保持一定的张力。

图2还示出了本实用新型第二个实施例的内容。为了能按需要以固定速比行驶，如图1、图2、图3和图4所示，本实施例在主动圆盘1上设11个按圆周分布的定速小孔10，在变速齿轮2上设一个定速小孔11，定速小孔11与定速小孔10对应在同一圆周上，当需要以某一固定速比行驶时，把定速小孔11与某个定速小孔10对准然后插入销钉固定，使主动圆盘1和变速齿轮2的相对位置固定，从而实现定速比行驶。这样本实施例不仅可以实现自动无级变速，还可以选择以11种不同的固定速比行驶。

本实用新型中曲柄齿轮3及单向飞轮4的个数一般设置成4-7个。

图8至图10示出了本实用新型第三个实施例的内容。其变速装置的原理与前述第一和第二实施例相同，不同之处在于设置在主动圆盘1上的起限制链轮变径作用的弹簧机构略有不同，它包括设在主动圆盘1上的弧形槽18、拉钉17、穿过变速齿轮2与主动圆盘1的螺栓19，以及一端固定在拉钉17上、另一端固定在螺栓19上的拉簧27。此弹簧机构的作用原理与第一、第二实施例相同，只是结构更简单，运行更可靠。即，当主动圆盘1和变速齿轮2发生相对运动时，螺栓19沿弧形槽18运动，拉钉17同时可兼作固定曲柄齿轮3的铆钉轴，使曲柄齿轮3可绕该轴转动。

图8至16也示出了本实用新型第四个实施例的内容。其变速装置的结构及原理与第三实施例相同，其不同之处在于定速机构，其结构原理与第二实施例不同。特别参照图8和图9，主动圆盘1、脚踏右臂13和定速棘轮20连成一体并固定在中轴9上。定速棘爪21通过定速销轴26固定在变速齿轮2上，定速棘爪21可绕销轴26自由转动。定速棘爪的后部设置有起抬起和锁紧定位作用的棘爪弧面28和29，弹簧片25一端固定在变速齿轮2上，另一端以相互吻合的形状顶在上述棘爪弧面上，与固定在棘爪21上的拔杆23相互配合而起作用。所述的拔杆23受固定在自行车三角架上的拔动器22控制。参照附图14至16，所述的拔动器22由拔叉30、弹簧31、活动杆32、33，固定板34、固定环35和钢丝24构成。所述的钢丝24通过导向和固定装置与固定在自行车车把上的定速手柄相连(图中未示出)。固定环35固定安装在自行车三角架的圆管15上，拔叉30套在拔杆23上，拔动器上的拔叉30，活动杆32、33、弹簧31和固定板34共同构成一套铰接的四连杆机构。在钢丝24的拉动下，活动杆32、33克服弹簧31的拉力而发生相对错动，使拔叉30上、下运动，拔叉拔动拔杆23使定速棘爪21绕销轴26运动，卡住定速棘轮20，使变速齿轮2和主动圆盘1的相对位置保持不变，从而使无级变速装置以恒定速比运行，定速棘轮上的齿数决定了定速的级数，该级数取决于主动圆盘弧形槽所决定的链轮最大直径与最小直径的范围。

当自行车以自动变速状态行驶时，变速齿轮2上的弹簧25顶在定速棘爪21的圆弧28上，使拔动杆23位置不变，绕中轴9作恒定直径的圆周运动，而拔叉30到中轴轴心的距离和拔杆23的运动圆周直径相等，所以拔杆23每转一周都要经过拔叉30。

当需要使自行车以当前速比恒定运行时，拉动钢丝24，使活动杆32、33分别绕各自的支点运动，使拔叉30向上移动，因为拔叉30的形状呈圆弧形，所以此时当拔动杆23转入拔叉30时，将逐渐被提升，使拔杆的运动圆周直径等于拔叉30到中轴轴心的距离，这样定速棘爪21就在拔杆23的带动下绕销轴26运动，卡住棘轮20，此时弹簧片25则顶住定速棘爪21的圆弧29，确保棘爪21在新的位置固定不动。主动圆盘1和变速齿轮2的相对位置不变，多个小飞轮4组成的圆周直径不变，则自行车以恒定速比运动。

当需要由固定速比转为自动无级变速时，放松钢丝24，拔叉30向下移动，拔动杆23在拔叉30的作用下移动，使定速棘爪21离开棘轮20，此时弹簧25则顶住外圆弧28以确保棘爪和拔杆23在新的位置固定不动。主动圆盘1和变速齿轮2的相对位置又可以根据外负荷的大小而变化，实现自动无级调速。

上述实施例只用于说明本实用新型的构思，而不构成对它的限制。对于本领域的普通技术人员来说，能够依据本实用新型的原理做出许多变型，但不脱离其实质。

Claims (12)

1、一种人力车变速装置，包括中轴和链条，其特征在于，该变速装置还包括主动圆盘、变速齿轮、曲柄齿轮和单向飞轮，主动圆盘固定在中轴上，变速齿轮和主动圆盘同轴地安装在中轴上，且变速齿轮可绕中轴转动，曲柄齿轮至少为三个，它们沿圆周方向借助销轴可转动地均布在主动圆盘上并与变速齿轮相啮合，单向飞轮固定在曲柄齿轮的曲柄部并与链条相啮合，此外，该装置还包括控制变速齿轮转动以控制曲柄齿轮位置的控制机构。

2、根据权利要求1所述的变速装置，其特征在于，所述控制机构的构成是，在主动圆盘上开有弧形槽，在变速齿轮和主动圆盘上设有与该弧形槽相配合的曲柄齿轮弹性变径机构。

3、根据权利要求1所述的变速装置，其特征在于，所述的控制机构是设置在变速齿轮和主动圆盘上的定速机构。

4、根据权利要求2所述的变速装置，其特征在于，所述的控制机构还包括设置在变速齿轮和主动圆盘上的定速机构。

5、根据权利要求2或4所述的变速装置，其特征在于，所述的弹性变径机构包括一弹簧，该弹簧安装在所述的弧形槽内，变速齿轮上设有凸起的挡片，该挡片插入主动圆盘的弧形槽内并与弹簧的一端固定联接，所述弹簧的另一端固定在主动圆盘的弧形槽的另一端上。

6、根据权利要求2或4所述的变速装置，其特征在于，所述的弹性变径机构包括一穿过变速齿轮和主动圆盘上弧形槽的螺栓，在主动圆盘上设置有拉钉，一个弹簧其一端固定在所述的拉钉上，另一端固接在所述的螺栓上。

7、根据权利要求6所述的变速装置，其特征在于，所述拉钉可设在曲柄齿轮销轴的位置上并与销轴整体形成。

8、根据权利要求3或4所述的变速装置，其特征在于，所述的定速机构包括在主动圆盘上设置的若干按圆周分布的定速小孔，在变速齿轮上设置销轴孔，所述的销轴孔与定速小孔对应地设置在同一圆周上，设有一个定位销，该定位销可通过销轴孔和定速小孔而使变速齿轮与主动圆盘相互定位。

9、根据权利要求3或4所述的变速装置，其特征在于，所述的定速机构包括与主动圆盘固接的定速棘轮和通过一销轴可转动地固定在变速动齿轮上的定速棘爪，定速棘爪上固定安装有拔杆，该拔杆可被安装于车架上的拔动器上、下拔动。

10、根据权利要求9所述的变速装置，其特征在于，所述定速棘爪的后部为两段弧形曲面，一弹簧片一端固定在主动圆盘上，另一端顶在定速棘爪的弧形曲面上。

11、根据权利要求9所述的变速装置，其特征在于，所述的拔动器包括拔叉、活动杆、固定板、固定环和钢丝，拔叉、活动杆和固定板之间通过销轴连接，固定环固定安装在车架上，拔叉套在拔杆上。

12、根据权利要求11所述的变速装置，基特征在于，所述的钢丝与安装在车把上的定速手柄相连接。

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