CN111645803B - 一种自行车用内差动变速器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自行车用内差动变速器，包括用于传递人力驱动力的驱动体、用于固定变速单元的固定件、变速单元以及控制部，其中，变速单元将驱动体输入的运动进行变速后由第二旋转体或第四旋转体输出，控制部可沿第一定轴的轴向移动，并在移动的过程中可控制第一旋转体和第二旋转体与固定件的连接与分离，以及第一旋转体和第四旋转体与驱动体的连接与分离；本发明以第一旋转体、第二旋转体、第三旋转体以及第四旋转体所组成的差动轮系为主体可以在满足外形尺寸的同时能增加齿轮模数，使弯曲强度大大增强，增加变速器的使用寿命。

Description

一种自行车用内差动变速器

技术领域

本发明属于自行车变速设备技术领域，具体涉及一种自行车用内差动变速器。

背景技术

自行车的出现大大方便了人们的出行，人们也随着生产工艺的改善、科学技术和人文精神等的发展，人类对自行车有更高的要求。自行车的设计和制造不断的完善，其结构和工艺也日益合理，使用性能也在不断的改善。随着自行车出现以后，变速自行车也开始发展。而目前，自行车的变速器大致分为塔轮式外变速器和封闭式内变速器两大类。外变速器是在自行车后轮上装上不同齿数的链轮，依靠链条与不同的链轮配合来实现传动比的变化。但外变速变速器暴露在自行车外面，容易受到雨水、灰尘、油垢的腐蚀，使得保养变得较为繁琐，使用寿命较短而且在外观上面不太美观。内变速器变速装置暗藏在轴皮筒内部，经过多层特殊密封材料保护，避免暴露在外界，因此雨水、灰尘、油垢等无法进入，也避免了太阳的暴晒与风雨的侵蚀，故无需定期保养，实现了免保养、精密、耐用、轻巧等优点。

现有的自行车内三速变速器以行星轮系为主体，由于其结构上的设计原因，在理论上增速比一定会小于2，减速比一定会大于0.5，在实际生产中在保证造价和使用性能的前提下传动比被限制的会更大，加速档传动比只能做到1.4，减速档传动比只能做到0.7造成的后果就是增速时增速感不强，低速时爬坡吃力，骑行时加速感与减速感不明显。以行星轮系为主体的内变速器由于各齿轮围绕的轴线均平行于自行车轮毂轴，这样设计会受到外形尺寸限制限制，一般齿轮的模数为0.8-1，致使其弯曲强度不高。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有更大传动比且弯曲强度更强的自行车内差动变速器。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种自行车用内差动变速器，包括：

驱动体，该驱动体与自行车车架相连，用于传递人力驱动力；

变速单元，包括围绕第一定轴旋转的第一旋转体和第二旋转体、围绕第二定轴旋转的第三旋转体和与第二定轴固定连接的第四旋转体，所述第四旋转体围绕第一定轴旋转，第三旋转体分别与第一旋转体和第二旋转体传动连接，所述变速单元将驱动体输入的运动进行变速后由第二旋转体或第四旋转体输出；

固定件，用于固定所述变速单元的第一旋转体和第二旋转体；

控制部，该控制部可沿第一定轴的轴向移动，并在移动的过程中可控制第一旋转体和第二旋转体与固定件的连接与分离，以及第一旋转体和第四旋转体与驱动体的连接与分离；

所述第一定轴和第二定轴两者的中心轴线不平行设置。

进一步的，所述固定件包括固定在自行车车架上的第一定轴、用于连接第一定轴与第一旋转体的第一连接部件和用于连接第一定轴与第二旋转体的第二连接部件。

进一步的，所述第一连接部件和第二连接部件均与第一定轴固定连接。

进一步的，所述驱动体与第一旋转体之间设置有第三连接部件，驱动体与第四旋转体之间设置有第四连接部件，所述第三连接部件用于连接驱动体与第一旋转体，第四连接部件用于连接驱动体与第四旋转体。

进一步的，所述第一旋转体与第一连接部件之间、第二旋转体与第二连接部件之间、第三连接部件与第一旋转体之间以及第四连接部件与第四旋转体之间均设置有相互配合的凹部和凸部。

进一步的，所述控制部包括可沿第一定轴的轴向移动的触发部件，触发部件在移动的过程中分别与所述第一连接部件、第二连接部件、第三连接部件以及第四连接部件接触，使第一旋转体与第一连接部件之间、第二旋转体与第二连接部件之间、第三连接部件与第一旋转体之间以及第四连接部件与第四旋转体之间先后分离。

进一步的，所述触发部件包括与所述第一连接部件、第二连接部件、第三连接部件以及第四连接部件相匹配的凸轮面，当第一连接部件、第二连接部件、第三连接部件以及第四连接部件与所述凸轮面接触时，第一连接部件、第二连接部件、第三连接部件以及第四连接部件分别与对应的旋转体分离。

进一步的，所述第三旋转体在与第一旋转体和第二旋转体的连接处均为锥齿轮连接机构。

进一步的，所述第一旋转体和第二旋转体直接接触。

进一步的，还包括一壳体，所述变速单元、固定件以及控制部均设置在壳体的内部，壳体的两端分别与第二旋转体和第四旋转体通过单向连接结构相连，该单向连接结构包括开设在壳体内壁上的卡槽以及设置在第二旋转体和第四旋转体外侧并与卡槽相匹配的卡爪。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明以第一旋转体、第二旋转体、第三旋转体以及第四旋转体所组成的差动轮系为主体可以在满足外形尺寸的同时能增加齿轮模数，使弯曲强度大大增强，增加变速器的使用寿命。

附图说明

图1是一种自行车用内差动变速器内部结构的拆解立体图；

图2是一种自行车用内差动变速器中固定件和控制部的拆解立体图；

图3是一种自行车用内差动变速器中驱动体的拆解立体图；

图4是一种自行车用内差动变速器中变速单元的剖视图；

图5是一种自行车用内差动变速器中变速单元的拆解立体图；

图6是一种自行车用内差动变速器在其中一个角度下的剖视图；

图7是一种自行车用内差动变速器在另一个角度下的剖视图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，一种自行车用内差动变速器，包括固定件4、驱动体6、变速单元3、控制部5、壳体7、第一连接部件8、第二连接部件9、第三连接部件10、第四连接部件11、左紧固件12、右紧固件13、左防尘盖14以及右防尘盖15。

参看图2，固定件4包括第一定轴41、固定套43和键42，固定套43通过键42与第一定轴41键连接，限制其径向旋转，第一定轴41两侧有螺纹411，可使第一定轴41与自行车车架通过螺纹连接固定。

参看图3、图7，驱动体6为该内差动变速器的动力输入，其包括链轮挡圈61，链轮62和链轮载体63。链轮挡圈61扣合在链轮载体上沿周向开设的凹槽632上，挡住链轮62防止其轴向移动，在链轮62上设置凸部621与链轮载体上设置的凹部633卡合限制其径向旋转，这样设计可以使链轮62与链轮载体63在装配时更加方便。

参看图4、图5和图6，变速单元3包括第一旋转体31，第二旋转体32，第三旋转体33，第四旋转体34和用于支撑第三旋转体的第二定轴35。

第一旋转体31、第二旋转体32、第四旋转体34围绕第一定轴41旋转，第三旋转体33围绕第二定轴35旋转，通过螺钉36限制第三旋转体33在第二定轴35轴向移动，在第二定轴35中间设置轴孔351，第一定轴41从轴孔351内穿过，在第一旋转体31和第二旋转体32之间设置轴套37，用于控制第一旋转体31和第二旋转体32的距离，以便于装配，第二定轴35的轴线与第一定轴4的1轴线线垂直且相交于一点。

第三旋转体33布置在第一旋转体31和第二旋转体32中间，第二定轴35通过螺钉36与第四旋转体34连接，二者相对静止，第四旋转体34旋转能带动第二定轴35围绕第一定轴41旋转，进而带动第三旋转体33公转。

第一旋转体31与第三旋转体33、第二旋转体32与第三旋转体33的连接处为锥齿轮啮合连接，第一旋转体31与第三旋转体33啮合，第二旋转体32与第三旋转体33啮合，第三旋转体33的数量设置为2个，其沿第二定轴35的轴线对称布置，这样可以第二定轴35所承受的轴向力，受力更加合理。

第一旋转体31与第二旋转体32直接接触，第二旋转体32包括第二锥齿轮322、第一定轴筒324和第一螺母323，第二锥齿轮322与第一定轴筒324通过异形轴相连接，限制其径向转动，通过第一螺母323限制其轴向移动，第一定轴筒324沿第一定轴41延伸到第一旋转体31，通过滚珠与其直接接触，这样是为了在第一旋转体31一端就能控制第二旋转体32与固定件4的连接，可以使换挡结构设计的更加合理。

参看图2，第一连接部件8和第二连接部件9并排设置在固定套43内，安放方式为：固定套43内有安放第一连接部件8的第一间隙432和第二连接部件9的第二间隙433，在固定套43上由旋转轴21固定，旋转轴21穿过第一间隙432和第二间隙433，其轴线与第一定轴41的轴线线平行，第一连接部件8上设置有第一连接孔81、第二连接部件上设置有第二连接孔91，两者与旋转轴21相配合，第一连接部件8和第二连接部件9围绕旋转轴21旋转。

参看图2、图4，在第一连接部件8侧面设置有复位弹簧，复位弹簧一边与第一连接部件8相连，一边与固定套43相连，复位弹簧使第二连接部件8的第一端83处于远离第一定轴41的状态，从而使得第一连接部件8的第一端83与第一旋转体31内侧面的第一凸部311接触，此时，第一定轴41与第一旋转体31连接。第二连接部件9上设置有第一凹槽94且固定套43上置有第二凹槽434，两个凹槽共同用于置放卡簧22，卡簧22使第二连接部件9的前端93向第二旋转体32靠拢，从而与第二旋转体32外侧面的第二凸部321接触，使得第一定轴41与第二旋转体32连接，此处，第一连接部件8和第二连接部件9数量均为2个，对称设置在固定套43上，在固定套43另外一侧同样布置，这样使固定套43受力均匀合理。

参看图3和图4，第三连接部件10、第四连接部件11并排设置在驱动体6的链轮载体63内，安放方式为：链轮载体63内开设有安放第三连接部件10的第三间隙632、第四连接部件11的第四间隙631，在链轮载体63上由旋转轴20固定，在链轮载体63上设置有第三凹槽634，上面扣合卡簧23；旋转轴20穿过第三间隙631和第四间隙632，其轴线与第一定轴41的轴线平行设置，第三连接部件10上设置的第三孔102、第四连接部件11上设置的第四孔112与旋转轴20配合，第三连接部件10、第四连接部件11均围绕旋转轴20旋转。在第三连接部件10、第四连接部件11侧面设置有复位弹簧，复位弹簧一边与第三连接部件10、第四连接部件11相连接，一边与链轮载体63相连接，复位弹簧能使第三连接部件10第一端101、第四连接部件11第一端111处于抬起的状态使第三连接部件第一端101与第一旋转体内侧面的第一凸部311接触，从而与第一旋转体31连接，第四连接部件11第一端111与第四旋转体内侧面的第三凸部341接触，从而与第四旋转体34连接。

参看图2，控制部5包括触发部件51，复位弹簧52，牵引绳和弹性挡圈53，触发部件51可由牵引绳（未在图中画出）牵引后沿着第一定轴41的轴线轴向移动，复位弹簧52的其中一端通过弹性挡圈53固定在触发部件51的首端，以实现在无牵引力时的自动复位。触发部件51上设置有第一斜面511、第二斜面513、第三斜面514、第四斜面516和第一凸部512、第二凸部515，第一凸部512与第一连接部件8的第二端84和第二连接部件9的前端93作用，第二凸部515与第三连接部件的第二端104和第四连接部件的第二端114作用。在第一、第二、第三、第四连接部件上均设置有斜面且该斜面与触发部件的斜面相互对应，其中对应关系为：触发部件的第一斜面511与第二连接部件斜面92作用，触发部件第二斜面513与第一连接部件斜面82作用，触发部件第三斜面514与第三连接部件斜面103作用，触发部件第四斜面516与第四连接部件斜面113作用，斜面接触使触发部件51在轴向移动的时候上面的凸部能够顺利作用于各个连接部件，作用于各个连接部件上的复位弹簧使连接部件与各个旋转体连接，触发部件51上面的凸部作用于各个连接部件上时可以解除这种连接关系，实现分离。

参看图1和图6，在第二旋转体32与壳体7之间设置有第一单向连接，连接方式为：在第二旋转体32上设置有第一卡爪16，第一卡爪16上设置有第一卡簧18，卡簧18使卡爪16前端往远离第一定轴41方向旋转，壳体7上设置第一卡槽71，第一卡爪16与第一卡槽71卡合，实现单向连接，当第二旋转体32旋转速度大于壳体7的旋转速度时，该单向连接作用，当第二旋转体旋转32速度小于壳体7的旋转速度时，该单向连接不作用。在第四旋转体34与壳体7之间设置有第二单向连接，连接方式为：在第四旋转体34上设置有第二卡爪17，第二卡爪上设置有第二卡簧19，卡簧19使卡爪17前端往远离第一定轴41方向旋转，壳体7上设置第二卡槽72，第二卡爪17与第二卡槽72卡合，实现单向连接。当第四旋转体34旋转速度大于壳体7的旋转速度时，该单向连接作用，当第四旋转体34旋转速度小于壳体7的旋转速度时，该单向连接不作用。

参看图1-图6，当触发部件51离变速单元3最远时，第一连接部件8的第二端84与触发部件凸起512接触，此时固定件4与第一旋转体31不连接；第二连接部件9前端93不与触发部件凸起512接触，在卡簧22的作用下，第二连接部件前端93向第二旋转体32靠拢与第二旋转体外侧面的第二凸部接触321，固定件4与第二旋转体32连接，第二旋转体32被卡住；第三连接部件的第二端104不与触发部件凸部515接触，此时第三连接部件第一端101与第一旋转体内侧面凸部311接触，驱动体6与第一旋转体31连接；第四连接部件11第二端114与触发部件凸部515接触，此时驱动体6不与第四旋转体34连接；动力从驱动体6传动到第三连接部件10，第三连接部件10传递到第一旋转体31，第一旋转体31带动第三旋转体33沿第二定轴35自转和第一定轴41公转，第三旋转体33公转带动第四旋转体34围绕第一定轴41旋转，第四旋转体34通过第二卡爪17将运动输出到壳体7。第四旋转体34旋转速度与第三旋转体33公转速度相同，第四旋转体34旋转速度为第一旋转体31旋转速度的一半，此时为减速。

参看图1-图6，当触发部件51沿第一定轴41向变速单元3靠近时，第一连接部件8的第二端84与触发部件凸起512接触，此时固定件4与第一旋转体31不连接；第二连接部件斜面92与触发件斜面511接触，并且随着触发部件51继续靠近变速单元，第二连接部件的前端93与触发件凸起512接触，第二连接部件的前端93远离第二旋转体32，此时固定件4不与第二旋转体32连接；第三连接部件斜面103与触发件斜面514接触，并且随着触发部件51继续靠近变速单元，第三连接部件第二端104与触发件凸起515接触，第三连接部件第一端101远离第一旋转体31，此时驱动体6与第一旋转体31不连接；第四连接部件34第二端114随着触发部件51继续靠近变速单元3而脱离触发件凸部515，此时第四连接部件11第一端111在复位弹簧的作用下与第四旋转体34内侧面凸部341接触，驱动体6与第四旋转体34连接；此时动力通过驱动体6传动到第四连接部件11，第四连接部件11传递到第四旋转体34，第四旋转体34通过第二卡爪17将运动输出到壳体7。第四旋转体11旋转速度与驱动体6旋转速度相同，此时为常速。

参看图1-图6，当触发部件51继续沿第一定轴41向变速单元3靠近时，第一连接部件的第二端84脱离触发部件凸起512，此时第一连接部件8的第一端83在复位弹簧的作用下与第一旋转体31内侧面凸部311接触，第一旋转体31与固定件4连接，第一旋转体被卡死；第二连接部件的前端93与触发件凸起512接触，第二连接部件9不与第二旋转体32连接；第三连接部件的第二端104与触发件凸起515接触，第三连接部件10不与第一旋转体31连接；第四连接部件第二端114脱离触发件凸部515，第四连接部件11的第一端111在复位弹簧的作用下与第四旋转体34内侧面凸部341接触，此时，驱动体6与第四旋转体34连接；动力通过驱动体6传动到第四连接部件34，第四旋转体34带动第三旋转体33沿第一定轴41公转和第二定轴35自转，第三旋转体33自转带动第二旋转体32旋转，第二旋转体32通过第二卡爪16将运动输出到壳体7，第二旋转体32的旋转速度为第四旋转体34速度的两倍，此时为增速。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种自行车用内差动变速器，其特征在于，包括：

驱动体，该驱动体与自行车车架相连，用于传递人力驱动力；

变速单元，包括围绕第一定轴旋转的第一旋转体和第二旋转体、围绕第二定轴旋转的第三旋转体和与第二定轴固定连接的第四旋转体，所述第四旋转体围绕第一定轴旋转，第三旋转体分别与第一旋转体和第二旋转体传动连接，所述变速单元将驱动体输入的运动进行变速后由第二旋转体或第四旋转体输出；

固定件，用于固定所述变速单元的第一旋转体和第二旋转体；

控制部，该控制部可沿第一定轴的轴向移动，并在移动的过程中可控制第一旋转体和第二旋转体与固定件的连接与分离，以及第一旋转体和第四旋转体与驱动体的连接与分离；

所述第一定轴和第二定轴两者的中心轴线不平行设置；所述固定件包括固定在自行车车架上的第一定轴、用于连接第一定轴与第一旋转体的第一连接部件和用于连接第一定轴与第二旋转体的第二连接部件；所述驱动体与第一旋转体之间设置有第三连接部件，驱动体与第四旋转体之间设置有第四连接部件，所述第三连接部件用于连接驱动体与第一旋转体，第四连接部件用于连接驱动体与第四旋转体。

2.根据权利要求1所述的一种自行车用内差动变速器，其特征在于：所述第一连接部件和第二连接部件均与第一定轴固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种自行车用内差动变速器，其特征在于：所述第一旋转体与第一连接部件之间、第二旋转体与第二连接部件之间、第三连接部件与第一旋转体之间以及第四连接部件与第四旋转体之间均设置有相互配合的凹部和凸部。

4.根据权利要求1所述的一种自行车用内差动变速器，其特征在于：所述控制部包括可沿第一定轴的轴向移动的触发部件，触发部件在移动的过程中分别与所述第一连接部件、第二连接部件、第三连接部件以及第四连接部件接触，使第一旋转体与第一连接部件之间、第二旋转体与第二连接部件之间、第三连接部件与第一旋转体之间以及第四连接部件与第四旋转体之间先后分离。

5.根据权利要求4所述的一种自行车用内差动变速器，其特征在于：所述触发部件包括与所述第一连接部件、第二连接部件、第三连接部件以及第四连接部件相匹配的凸轮面，当第一连接部件、第二连接部件、第三连接部件以及第四连接部件与所述凸轮面接触时，第一连接部件、第二连接部件、第三连接部件以及第四连接部件分别与对应的旋转体分离。

6.根据权利要求5所述的一种自行车用内差动变速器，其特征在于：所述第三旋转体在与第一旋转体和第二旋转体的连接处均为锥齿轮连接机构。

7.根据权利要求6所述的一种自行车用内差动变速器，其特征在于：所述第一旋转体和第二旋转体直接接触。

8.根据权利要求1所述的一种自行车用内差动变速器，其特征在于：还包括一壳体，所述变速单元、固定件以及控制部均设置在壳体的内部，壳体的两端分别与第二旋转体和第四旋转体通过单向连接结构相连，该单向连接结构包括开设在壳体内壁上的卡槽以及设置在第二旋转体和第四旋转体外侧并与卡槽相匹配的卡爪。