CN2491327Y - 自行车无级变速器 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种自行车无级变速器,由锥形盘片组、楔型盘片组、压力机构和调速控制机构组成,其中,锥形盘片组装在自行车中轴上,楔形盘片组装在光轴上,楔形盘夹在锥形盘之间,楔形盘的顶部均为齿轮,与链轮轴上的齿轮啮合;压力机构由压力圈和弹簧组成;调速机构由钢丝绳、弹簧、齿条、单向齿轮、齿轮、螺杆、滑块和连杆组成。本实用新型具有变速范围大、结构简单、操作简便、性能可靠的特点。

Description

自行车无级变速器

本实用新型属于机械设备领域，具体是一种自行车无级变速器。

自行车的变速机构最常见的是内变速机构和外变速机构两大类。内变速机构是将一组行星齿轮安装在自行车的后轴内，改变链轮通过行星机构传递到后轴壳的不同路径，以获得不同速比。外变速机构是目前应用最为广泛的一种变速机构，由多级飞轮，多级链轮组成，通过拨链器拨动链条使其与不同的链轮和不同的飞轮组合，以得到不同的传动速比，因此也叫传动链变速机构。

内变速机构通常只有三级变速，因此它的变速档少，其零件加工精度高，结构较为复杂，使维修较为困难。外变速机构由于零件外露，在恶劣环境下工作易出现故障，如沙尘的侵袭，泥水的飞溅，甚至受到杂草和树枝的干扰等等。易出现脱链，跳档等故障。

本实用新型的目的是提供一种变速范围大、结构简单、操作简便、性能可靠的自行车无级变速器。

本实用新型的目的是通过如下技术方案来实现的：

自行车无级变速器主要由锥形盘片组、楔型盘片组、压力机构和调速控制机构组成，其中，锥形盘片组由锥形盘(3)、锥形盘(4)、锥形盘(5)组成，装在有花键的自行车中轴(10)(输入轴)上，并可在中轴(10)上滑动；楔形盘片组由楔形盘(12)和楔形盘(13)组成，并安装在可摆动的光轴(14)上，楔形盘(12)夹在锥形盘(3)、锥形盘(4)之间，楔形盘(13)夹在锥形盘(4)、锥形盘(5)之间，楔形盘(12)和(13)的顶部均为齿轮，均与链轮轴(27)上固定的齿轮(23)相啮合；链轮(21)固定在链轮轴(27)上。

上述方案中，压力机构由压力圈(45)和弹簧(46)组成，装在中轴(10)上，并压紧锥形盘片组。

上述方案中，调速机构由钢丝绳(62)和(72)、弹簧(59)和(70)、齿条(52)和(65)、单向齿轮(54)和(67)、齿轮(56)、螺杆(49)、滑块(38)和连杆(34)组成，其中，钢丝绳(62)和(72)与调速手柄连接，弹簧(59)和(70)分别装在钢丝绳(62)和(72)上，齿条(52)和(62)分别与钢丝绳(59)和(70)相连，单向齿轮(54)和(67)分别与齿条(52)和(62)相啮合，齿轮(56)与单向齿轮(54)和(67)相啮合，齿轮(56)固定在螺杆(49)的端部，螺杆(49)与滑块(38)的螺纹孔相连接，且滑块(38)另一孔内有一连接螺钉(39)，该连接螺钉(39)与连杆(34)相连接，连杆(34)一端安装在光轴(14)上。

调速手柄分为两个，分别为快速手柄和慢速手柄，均固定在车把上。

本实用新型所述的自行车变速器不仅适用于各种变速自行车，也适用于电动助力车和电动自行车，并可用电机驱动调速螺杆，实现自动调速。

本实用新型的自行车变速器主要由圆锥体作为传动部件，以及相应的调速机构组成。由圆锥体的几何特征可知，沿圆锥体轴向方向移动，其截面直径将会发生变化。本发明就是利用圆锥体的这一几何特征，使其圆锥面与一调速轮接触，且调速轮可以沿圆锥体轴线方向移动，由于圆锥截面直径的改变，使调速轮的转速产生变化，从而达到变速的目的。根据该原理，本实用新型的调速方案是利用锥体表面形成两个盘片组即锥形盘片组和楔型盘片组，该两个盘片组相互接触以传递动力，并与相应的压力机构、调速控制机构共同构成一种磨擦式无级变速机构。

调速时，调速控制机构中的螺杆旋转，通过一连杆机构，使楔形盘片组的摆动轴绕输出轴转动，则输入轴和摆动轴之间的距离改变，即锥形盘片组和楔形盘片组的接触半径产生改变，从而实现了变速，其变速范围为锥形盘的最大接触直径D与最小接触直径d之比。

由磨擦传动的原理查知，在同一正压力作用下，所能传递的圆周力与磨擦盘之间接触点的个数成正比，在本方案中，如果有n个楔形盘，那么其接触点应为2n个，因此本方案有传递功率大的特点。并且与其它磨擦传动方式相比有如下特点：

(1)、由于盘的数量较多，使接触点增多，因此，在同样的压紧力下可以传递较大的功率。

(2)、由于接触处是斜度很小的圆锥面，其曲率半径很大，因而减少了接触应力。在润滑油中，接触表面易形成高强度楔形油膜，有利减少磨损，增加使用寿命。

(3)、结构紧凑、使用方便，各磨擦盘间的压紧力在轴向相互抵销，轴承受力较小，因而寿命长。

(4)、因为所有零件均为回转体，且惯性矩很小，所以振动小，运转平稳。

(5)、由于是无级调速，因此对调整位置无特殊要求，使用简单。

综上所述，本实用新型方案使自行车变速器第一次采用了无级变速的方式，为中轴变速。由于此类变速器的封闭性好，可以加注齿轮润滑油，因此能够起到良好的润滑，同时外界环境对其影响小，能在恶劣条件下正常工作，使该变速器故障低，使用寿命长，变速范围大，结构简单，操作简便，性能可靠。

下面结合附图进一步描述本实用新型，本实用新型不仅限于所述实施例。

图1是本实用新型实施例的传动展开图。

图2是本实用新型实施例最小速比时的立剖图。

图3是本实用新型实施例最大速比时的立剖图。

图4是图2的A-A剖视图。

图5是图3的B-B剖视图。

图6是本实用新型实施例机壳的俯视图。

图7是本实用新型实施例机壳的正视图。

图8是本实用新型实施例侧盖的正视图。

图9是本实用新型实施例调速机构的剖视图。

图10是图9的C-C剖视图。

图11是本实用新型实施例调速机构的底视图。

图12是本实用新型实施例压板(57)的底视图。

图13是本实用新型实施例齿轮(23)的主视图。

图14是本实用新型实施例齿轮(23)的剖视图。

图15是本实用新型实施例锥形盘(3)或锥形盘(5)的主视图。

图16是本实用新型实施例锥形盘(3)或锥形盘(5)的剖视图。

图17是本实用新型实施例锥形盘(4)的主视图。

图18是本实用新型实施例锥形盘(4)的剖视图。

图19是本实用新型实施例在自行车中的安装示意图。

图20是本实用新型实施例楔形盘片(12)或(13)的主视图。

图21是本实用新型实施例楔形盘片(12)或(13)的剖视图。

图1至图21中的零件名称分别为：螺钉1、机壳2、锥形盘3、锥形盘4、锥形盘5、轴盖6、螺钉7、调节圈8、轴承9、中轴10、螺钉11、楔形盘片12、楔形盘片13、光轴14、螺母15、螺钉16、螺母17、大垫圈18、轴盖19、螺钉20、链轮21、摆杆22、齿轮23、后接头24、螺钉25、摆杆26、链轮轴27、后接头28、螺钉29、轴盖30、螺钉31、螺钉32、螺钉33、连杆34、螺母35、支架36、螺母37、滑块38、连接螺钉39、垫圈40、螺钉41、轴盖42、轴承43、螺钉44、压力圈45、压力弹簧46、侧盖47、键48、螺杆49、轴承50、螺钉51、齿条52、轴承53、单向齿轮54、平叉55、齿轮56、压板57、螺钉58、弹簧59、螺钉60、支承柱61、钢丝62、下管接头63、立管接头64、齿条65、螺钉66、单向齿轮67、螺钉69、弹簧70、螺钉71、钢丝72、立叉73、鞍管74、立管75、上管76、前管77、下管78。

如图1至图21所示，自行车无级变速器由锥形盘片组、楔型盘片组、压力机构和调速机构组成，锥形盘片组由锥形盘3、锥形盘4、锥形盘5组成，装在有花键的自行车中轴10(输入轴)上，并可在中轴10上滑动，楔形盘片组由楔形盘12和楔形盘13组成，并安装在可摆动的光轴14上，楔形盘12和13分别夹在锥形盘3、4和锥形盘4、5之间，楔形盘12和13的顶部均为齿轮，均与链轮轴27上固定的齿轮23相啮合，链轮21固定在链轮轴27上，当齿轮23转动时带动链轮轴27转动从而进一步带动链轮21转动。

压力机构由压力圈45和弹簧46组成，装在中轴10上，并压紧锥形盘片组。

调速机构由钢丝绳62和72、弹簧59和70、齿条52和65、单向齿轮54和67、齿轮68、螺杆49、滑块38和连杆34组成，其中，钢丝绳62和72与调速手柄连接，弹簧59和70分别装在钢丝绳62和72上，齿条52和65分别与钢丝绳62和72相连，单向齿轮54和67分别与齿条52和65相啮合，齿轮56分别与单向齿轮54和67相啮合，齿轮56固定在螺杆49的端部，螺杆49与滑块38的螺纹孔相连接，且滑块38的另一孔内有一连接螺钉39，该连接螺钉39与连杆34相连接，连杆34的另一端安装在光轴14上。

调速手柄分为两个，分别为快速手柄和慢速手柄，均固定在车把上。

当需要将速度调慢时，转动调节器手柄，带动钢丝绳62，使齿条52向左移动，齿条52带动单向齿轮54逆时针转动，并使齿轮56顺时针转动，在齿轮56的驱动下，螺杆49顺时针转动，螺杆49为多头螺纹螺杆，因此螺杆49的转动使滑块38快速向下移动，通过连杆34的作用，使楔形盘片组绕链轮轴27逆时针摆动，由于楔形盘的作用，锥形盘片组将被分开，但在压力机构的作用下，锥形盘的锥面与楔形盘的楔形面呈紧密接触，此时该接触点绕中轴10的回转半径被缩小，即主动轮的半径变小，而被动轮楔型盘绕光轴14的回转半径仍不变，因此速度即被调慢，图2为最慢速率时的状况。

若将速度调快，转动调节器手柄，带动钢丝绳72使齿条65向左移，齿条65带动单向齿轮67在槽形孔中向左移动，与齿轮56啮合，同时单向齿轮67顺时针转动，使齿轮56逆时针转动，在齿轮56的驱动下，螺杆49逆时针转动，使滑块38向上移动，通过连杆34使楔形盘绕链轮轴27顺时针摆动，由于压力机构的作用，锥形盘的锥面与楔形盘的楔形面均紧密接触。其接触点绕中轴10的回转半径被增大，速度即调快，图3即为最快速率时的状况。

调速机构中单向齿轮54和67分别安装于相应的槽形孔中，当齿条向左移动时，即带动单向齿轮传递动力。当齿条向右移动时，带动单向齿轮向右移动，则单向齿轮与齿轮56脱离，弹簧59和70的作用即为使齿条复位(参见图11)。

Claims (4)

1.自行车无级变速器，其特征在于由锥形盘片组、楔型盘片组、压力机构和调速控制机构组成，其中，锥形盘片组由锥形盘(3)、锥形盘(4)、锥形盘(5)组成，装在有花键的自行车中轴(10)(输入轴)上，并可在中轴(10)上滑动；楔形盘片组由楔形盘(12)和楔形盘(13)组成，并安装在可摆动的光轴(14)上，楔形盘(12)夹在锥形盘(3)、锥形盘(4)之间，楔形盘(13)夹在锥形盘(4)、锥形盘(5)之间，楔形盘(12)和(13)的顶部均为齿轮，均与链轮轴(27)上固定的齿轮(23)相啮合；链轮(21)固定在链轮轴(27)上。

2.根据权利要求1所述自行车无级变速器，其特征在于压力机构由压力圈(45)和弹簧(46)组成，装在中轴(10)上，并压紧锥形盘片组。

3.根据权利要求1所述自行车无级变速器，其特征在于调速机构由钢丝绳(62)和(72)、弹簧(59)和(70)、齿条(52)和(65)、单向齿轮(54)和(67)、齿轮(56)、螺杆(49)、滑块(38)和连杆(34)组成，其中，钢丝绳(62)和(72)与调速手柄连接，弹簧(59)和(70)分别装在钢丝绳(62)和(72)上，齿条(52)和(62)分别与钢丝绳(59)和(70)相连，单向齿轮(54)和(67)分别与齿条(52)和(62)相啮合，齿轮(56)与单向齿轮(54)和(67)相啮合，齿轮(56)固定在螺杆(49)的端部，螺杆(49)与滑块(38)的螺纹孔相连接，且滑块(38)另一孔内有一连接螺钉(39)，该连接螺钉(39)与连杆(34)相连接，连杆(34)一端安装在光轴(14)上。

4.根据权利要求3所述自行车无级变速器，其特征在于调速手柄分为两个，分别为快速手柄和慢速手柄，均固定在车把上。

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