CN1089559A - 自行车两级链轮外变速装置 - Google Patents

Abstract

一种自行车外变速装置。在中轴上同轴嵌套两 片可按不同转速独立转动的齿数不同的链轮，两链轮 的轮缘同时和一同轴并列的异径导轮相啮合。在链 轮的轮毂中各自装有一独立的离合器。用脚转动中 轴外端的与控置离合器的凸轮的调节轴相连的拨盘， 选择两条传动路径之一：1)直接驱动大直径外链轮上 的链条；2)由小直径内链轮经导轮和大直径外链轮而 驱动链条。从而获得两种速度选择。适于普及型自 行车变速器使用维护简易，价格低廉的要求。

Description

本发明是关于链轮传动的变速装置，属于自行车的一种外变速装置。

现有的自行车链轮变速装置，如日本自行车振兴会编《自行车实用手册》1985年中译本，第三分册，321-325页所示的行星齿轮变速后轴，属于内变速装置。由中心齿轮、一组行星齿轮和内齿圈组成。通过选择行星齿轮和内齿圈两者的主从关系来变速。为能在后轴皮的有限空间中容纳一个复杂而又精密的变速机构，其设计、用料和制造等的要求都非常高。

同一手册276-271和294-313页所示的外变速装置。为能使链条在不同轮径的链轮间搭换，必需采用一套或两套精密而复杂的倒链系统-拨链器、多级塔形飞轮、以及钢绳操纵装置。为保证变速搭链过程中不致跳链和适应链条在一定的扭曲状态下工作的要求，链轮的齿形和链条的结构都有特定的要求，且大部份零部件需采用特定的合金钢制造。因而在使用、维修及费用上都不适用于大众化普及型自行车。

本发明的目的是利用简单的导轮离合装置及硬式脚动拨盘来取代现有的钢绳操纵的倒链系统，以适应大众化普及型自行车的使用维护简易，价格低廉的要求。

本发明的目的是通过下述的技术方案来实现的。

在自行车的中轴上同轴嵌套两片可按不同转速独立转动的齿数不同的链轮，两链轮的轮缘同时和一个两异径轮同轴并列的导轮相啮合。在链轮的轮毂中各自装有一独立的离合器。在中轴的外端设有一脚动拨盘，脚动拨盘与一个附有控置离合器的凸轮的调节轴相连，用脚转动脚动拨盘来选择以下两条传动路径之一：

1）从脚蹬、曲柄、中轴经大直径外链轮而直接驱动大直径外链轮上的链条;

2）从脚蹬、曲柄、中轴、小直径内链轮再经由两异径轮同轴并列的导轮和大直径外链轮而驱动大直径外链轮上的链条。从而获得两种速度选择。

本发明的目的也可采用下述的技术方案来实现。

在自行车的中轴上同轴嵌套两片可按不同转速独立转动的齿数不同的链轮，两链轮的轮缘同时和一以滚子为啮合元件的两异径轮同轴并列的滚子导轮相啮合。在链轮的轮毂中各自装有一独立的离合器，中轴的外端设有一脚动拨盘，利用与脚动拨盘相连的调节轴上的可控制离合器的凸轮在圆周上不同位置的高度变化，来选择某一链轮与中轴啮合。使挂在大链轮上的链条，或者从脚蹬、曲柄、中轴经大链轮而被驱动;或者从脚蹬、曲柄、中轴、小链轮再经由两异径轮同轴并列的滚子导轮和大链轮而被驱动，从而获得两种速度选择。

本发明的目的还可采用下述的技术方案来实现。

在自行车的中轴上同轴嵌套两片可按不同转速独立转动的齿数不同的链轮，两链轮的轮缘同时和一以滚子为啮合元件的两异径轮同轴并列的滚子导轮相啮合。在链轮的轮毂中各自装有一类似于飞轮的棘轮式离合器。中轴的外端设有一脚动拨盘，利用与脚动拨盘相连的调节轴上的可控制离合器的钢珠斜槽在圆周上不同位置的深浅变化，来选择某一链轮与中轴啮合。使挂在大链轮上的链条，或者从脚蹬、曲柄、中轴经大链轮而被驱动;或者从脚蹬、曲柄、中轴、小链轮再经由两异径轮同轴并列的滚子导轮和大链轮而被驱动，从而获得两种速度选择。

本发明的两级变速装置全部依托在轮系啮合转换的结构之上，对链轮及链条无特殊的要求;不设置软式（如钢绳）操纵;变速机构内藏;两异径轮同轴并列的导轮位置固定;且其操纵机构-脚动拨盘凸轮系统，是一种释放机构，而非加力或传力机构，因而工作可靠，使用维修简易，适于普及型自行车采用。

附图1    是本发明的变速装置的原理示意图。

图中所显示的是调节轴处在第二位置装态，即外离合器处于啮合状态，内离合器处在脱离状态

附图2    是本发明的变速装置的一个典型实施例的轴端局部剖截示意图。

附图3    是本发明的变速装置的一个典型实施例的横截面结构示意图。

以下结合附图对本发明的基本原理进行说明：

在自行车的中轴22上同轴嵌套两片可按不同转速独立转动的齿数不同的大直径外链轮2和小直径内链轮37，两链轮的轮缘同时和一两异径轮同轴并列的导轮1相啮合。在链轮的轮毂中各自装有一离合器55和54，中轴的外端设有一脚动拨盘19，利用与脚动拨盘19相连的调节轴21上的可控制离合器的凸轮在不同圆周位置的高度变化，来选择某一链轮与中轴啮合。使挂在大直径外链轮2上的链条的线速度有两种选择。即：使挂在大直径外链轮2上的链条，或者从脚蹬、曲柄16、中轴22经大直径外链轮2而被驱动获得较大的线速度;或者从脚蹬、曲柄16、中轴22、小直径内链轮37再经由两异径轮同轴并列的导轮1和大直径外链轮2而被驱动，以获得较小的线速度。

在中轴22的管状端50中插入一调节轴21，调节轴21设有沿圆周方向高度变化的可控制离合器的内凸轮56和外凸轮57。

调节轴21通过固定销23与脚动拨盘19固定在一起。脚动拨盘19设有钢珠18和嵌在曲柄16中的弹簧17，用脚转动脚动拨盘19时，可利用脚动拨盘19上的钢珠凹坑使调节轴21定位。

当调节轴21在第一位置处定位时，外凸轮57正好处在调节轴21使外离合器55分离的状态，因而大直径外链轮2的转动不是直接受中轴22的转动来驱动。此时，内离合器54与小直径内链轮37啮合，因而小直径内链轮37直接受中轴22的驱动而转动。小直径内链轮37与两异径轮同轴并列的导轮1的大轮52啮合，而两异径轮同轴并列的导轮1的小轮53与挂有链条的大直径外链轮2啮合，带动链条驱动自行车的后轮前进。由于两异径轮同轴并列的导轮1的大轮52与小轮53同轴固定，所以两者的转数相同。但因小直径的内链轮37在此种状态下是主动轮，它通过两异径轮同轴并列的导轮1和外链轮2将中轴22的转动传至链条，所以链条的线速度较小。

当调节轴21在第二位置处定位时，内凸轮56正好处在调节轴21使内离合器54脱开的状态，因而小直径内链轮37的转动不是直接 受中轴22的转动来驱动。此时，外离合器55与大直径外链轮2啮合，因而大直径外链轮2直接受中轴22的驱动而转动。由于挂有链条的大直径外链轮2在此种状态下是主动轮，它直接将中轴22的转动传至链条，所以链条以较大的线速度驱动自行车的后轮前进。此时，小直径内链轮37虽与中轴22分离，但仍然受两异径轮同轴并列的导轮1的大轮52的带动而独自空转。

以下结合附图对本发明的一个典型的实施例进行说明：

在自行车的中轴22上同轴嵌套两片可按不同转速独立转动的齿数不同的链轮2和37，两链轮的外端同时和一以滚子为啮合元件的同轴异径双轮并列滚子导轮1相啮合。在链轮的轮毂中各自装有一类似于飞轮的棘轮式离合器。中轴22外端设有一脚动拨盘19，利用与脚动拨盘19相连的调节轴21上的相对轴心对称分布的钢珠斜槽47和48，在不同圆周位置的深浅变化，来选择某一链轮与中轴22啮合。使挂在大直径外链轮2上的链条的线速度有两种选择。即：

使挂在大直径外链轮2上的链条，或者从脚蹬、曲柄16、中轴22经大直径外链轮2而被驱动获得较大的线速度;

或者从脚蹬、曲柄16、中轴22、小直径内链轮37再经由两异径轮同轴并列的导轮1和大直径外链轮2而被驱动，而获得较小的线速度。

在中轴22的管状端50中插入一调节轴21，调节轴21设有沿圆周方向槽深逐渐加深的内钢珠斜槽47和外钢珠斜槽48。槽中分别置入钢珠4和25。

调节轴21通过固定销23与脚动拨盘19固定在一起。脚动拨盘 19设有钢珠18和嵌在曲柄16中的弹簧17，用脚转动脚动拨盘19时，可利用脚动拨盘19上的钢珠凹坑使调节轴21定位。

当调节轴21在第一位置处定位时，钢珠25正好处在调节轴21上的相对轴心对称分布的外钢珠斜槽48的适当深度处，可以推动外顶杆3外伸，使外链轮2的棘爪5与外棘轮34脱开，因而外链轮2的转动不是直接受中轴22的转动来驱动。此时，钢珠4却处在调节轴21上的内钢珠斜槽47较深的地方，不能推动内顶杆8外伸，使内链轮37的棘爪10在弹簧9的支持下与内棘轮40啮合，因而内链轮37直接受中轴22的驱动而转动。内链轮37与两异径轮同轴并列的导轮1的大轮52啮合，而两异径轮同轴并列的导轮1的小轮53与挂有链条的外链轮2啮合，带动链条驱动自行车的后轮前进。

由于两异径轮同轴并列的导轮1的大轮52与小轮53同轴固定，所以两者的转数相同。但因小直径内链轮37在此种状态下是主动轮，它通过两异径轮同轴并列的导轮1和外链轮2将中轴22的转动传至链条，所以链条的线速度较小。

当调节轴21在第二位置处定位时，钢珠4正好处在调节轴21上的相对轴心对称分布的内钢珠斜槽47的适当深度处，可以推动内顶杆8外伸，使内链轮37的棘爪10与内棘轮40脱开，因而内链轮37的转动不是直接受中轴22的转动来驱动。此时，钢珠25却处在调节轴21上的相对轴心对称分布的外钢珠斜槽48较深的地方，不能推动外顶杆3外伸，使外链轮2的棘爪5在弹簧6的支持下与外棘轮34啮合，因而外链轮2直接受中轴22的驱动而转动。由于挂有链条的大直径的外链轮2在此种状态下是主动轮，它直接将中轴22的转动传至链条，所以链条以较大的线速度驱动自行车的后轮前进。此时，小直径内链轮37虽与中轴22分离，但仍然受两异径轮同轴并列的导轮1的大轮52的带动而独自空转。

以下结合附图对本发明的一个具体实施例加以详细说明：

调节轴21通过固定销23与脚动拨盘19固定在一起。脚动拨盘19设有钢珠18和嵌在曲柄16中的弹簧17，用脚转动脚动拨盘19时，可利用脚动拨盘19上的钢珠凹坑使调节轴21定位。

在中轴22的管状端50中插入一调节轴21，调节轴21上设有相对轴心对称分布的沿圆周方向槽深逐渐加深的一对内钢珠斜槽47和一对外钢珠斜槽48。槽内分别置入钢珠4和25，钢珠4和25分别与顶杆8和3的一端接触，顶杆8和3的另一端则分别与内、外棘轮40和34的棘爪10和5的末端相接触。棘爪10和5的尖端分别与内、外棘轮40和34配合，内、外棘轮40和34分别同轴固定在内、外链轮37和2的轮毂中，两异径轮同轴并列的导轮1借助夹环46、定位架43、紧固件44和45固定在车架管上，且其大轮52和小轮53分别与内、外链轮37和2相啮合。

当调节轴21在第一位置处定位时，钢珠25正好处在调节轴21上的相对轴心对称分布的外钢珠斜槽48的适当深度处，可以推动外顶杆3外伸，使外链轮2的棘爪5与外棘轮34脱开，因而外链轮2的转动不是直接受中轴的转动来驱动。此时，钢珠4却处在调节轴21上的内钢珠斜槽47较深的地方，不能推动内顶杆8外伸，使内链轮37的棘爪10在弹簧9的支持下与内棘轮40啮合，因而内链轮37直接受中轴22的驱动而转动。内链轮37与两异径轮同轴并列的导轮1的大轮 52啮合，而两异径轮同轴并列的导轮1的小轮53与挂有链条的外链轮2啮合，带动链条驱动自行车的后轮前进。

由于两异径轮同轴并列的导轮1的大轮52与小轮53同轴固定，所以两者的转数相同。但因小直径的内链轮37在此种状态下是主动轮，它通过两异径轮同轴并列的导轮1和外链轮2将中轴22的转动传至链条，所以链条的线速度较小。

当调节轴21在第二位置处定位时，钢珠4正好处在调节轴21上的相对轴心对称分布的内钢珠斜槽47的适当深度处，可以推动内顶杆8外伸，使内链轮37的棘爪10与内棘轮40脱开，因而内链轮37的转动不是直接受中轴22的转动来驱动。此时，钢珠25却处在调节轴21上的相对轴心对称分布的外钢珠斜槽48较深的地方，不能推动外顶杆3外伸，使外链轮2的棘爪5在弹簧6的支持下与外棘轮34啮合，因而外链轮2直接受中轴22的驱动而转动。由于挂有链条的大直径的外链轮2在此种状态下是主动轮，它直接将中轴22的转动传至链条，所以链条以较大的线速度驱动自行车的后轮前进。此时，小直径内链轮37虽与中轴22分离，但仍然受两异径轮同轴并列的导轮1的大轮52的带动而独自空转。

Claims (9)

1、一种通过用不同直径的链轮来改变链条线速度从而改变从动执行轮转速的链轮变速装置。它包括有两片不同直径的主动链轮、链条、飞轮、曲柄及脚蹬，这是一种特别适用于自行车的外变速装置，其特征在于在自行车的中轴上同轴嵌套两片可按不同转速独立转动的齿数不同的链轮，两链轮的轮缘同时和一两异径轮同轴并列的导轮相啮合。在链轮的轮毂中各自装有一独立的离合器。中轴设有一脚动拨盘，脚动拨盘与附有可控置离合器的凸轮的调节轴相连，用脚转动脚动拨盘来选择以下两条传动路径之一：

1)从脚蹬、曲柄、中轴经大直径外链轮而直接驱动大直径外链轮上的链条；

2)从脚蹬、曲柄、中轴、小直径内链轮再经由两异径轮同轴并列的导轮和大直径外链轮而驱动大直径外链轮上的链条。

2、根据权利要求1所述的自行车外变速装置其特征在于轮毂中各自装有一类似于飞轮的棘轮式离合器。

3、根据权利要求1所述的自行车外变速装置其特征在于调节轴21的柱表面上设有沿圆周方向槽深逐渐加深的一对内钢珠斜槽47和一对外钢珠斜槽48。

4、根据权利要求1和3所述的自行车外变速装置其特征在于调节轴21上设置的沿圆周方向槽深逐渐加深的一对内钢珠斜槽47和一对外钢珠斜槽48，是相对轴心对称分布的。

5、根据权利要求1所述的自行车外变速装置其特征在于两异径轮同轴并列的导轮是一以滚子为啮合元件的两异径轮同轴并列的滚子导轮。

6、根据权利要求1所述的自行车外变速装置其特征在于脚动拨盘19设有钢珠凹坑、钢珠18和嵌在曲柄16中的弹簧17。

7、根据权利要求2所述的自行车外变速装置其特征在于离合器的分离是利用处在斜槽适当深度处的钢珠推动顶杆使棘爪离位而完成的。

8、根据权利要求1所述的离合器其特征是两独立的离合器的离合装态是相逆的。

9、根据权利要求1所述的自行车外变速装置其特征在于链条固定套在某一特定的链轮上。

Images