專利名稱：自行車無級(jí)變速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于機(jī)械設(shè)備領(lǐng)域，具體是一種自行車無級(jí)變速器。
自行車的變速機(jī)構(gòu)最常見的是內(nèi)變速機(jī)構(gòu)和外變速機(jī)構(gòu)兩大類。內(nèi)變速機(jī)構(gòu)是將一組行星齒輪安裝在自行車的后軸內(nèi)，改變鏈輪通過行星機(jī)構(gòu)傳遞到后軸殼的不同路徑，以獲得不同速比。外變速機(jī)構(gòu)是目前應(yīng)用最為廣泛的一種變速機(jī)構(gòu)，由多級(jí)飛輪，多級(jí)鏈輪組成，通過撥鏈器撥動(dòng)鏈條使其與不同的鏈輪和不同的飛輪組合，以得到不同的傳動(dòng)速比，因此也叫傳動(dòng)鏈變速機(jī)構(gòu)。
內(nèi)變速機(jī)構(gòu)通常只有三級(jí)變速，因此它的變速檔少，其零件加工精度高，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，使維修較為困難。外變速機(jī)構(gòu)由于零件外露，在惡劣環(huán)境下工作易出現(xiàn)故障，如沙塵的侵襲，泥水的飛濺，甚至受到雜草和樹枝的干擾等等。易出現(xiàn)脫鏈，跳檔等故障。
本實(shí)用新型的目的是提供一種變速范圍大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、性能可靠的自行車無級(jí)變速器。
本實(shí)用新型的目的是通過如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的自行車無級(jí)變速器主要由錐形盤片組、楔型盤片組、壓力機(jī)構(gòu)和調(diào)速控制機(jī)構(gòu)組成，其中，錐形盤片組由錐形盤(3)、錐形盤(4)、錐形盤(5)組成，裝在有花鍵的自行車中軸(10)(輸入軸)上，并可在中軸(10)上滑動(dòng)；楔形盤片組由楔形盤(12)和楔形盤(13)組成，并安裝在可擺動(dòng)的光軸(14)上，楔形盤(12)夾在錐形盤(3)、錐形盤(4)之間，楔形盤(13)夾在錐形盤(4)、錐形盤(5)之間，楔形盤(12)和(13)的頂部均為齒輪，均與鏈輪軸(27)上固定的齒輪(23)相嚙合；鏈輪(21)固定在鏈輪軸(27)上。
上述方案中，壓力機(jī)構(gòu)由壓力圈(45)和彈簧(46)組成，裝在中軸(10)上，并壓緊錐形盤片組。
上述方案中，調(diào)速機(jī)構(gòu)由鋼絲繩(62)和(72)、彈簧(59)和(70)、齒條(52)和(65)、單向齒輪(54)和(67)、齒輪(56)、螺桿(49)、滑塊(38)和連桿(34)組成，其中，鋼絲繩(62)和(72)與調(diào)速手柄連接，彈簧(59)和(70)分別裝在鋼絲繩(62)和(72)上，齒條(52)和(62)分別與鋼絲繩(59)和(70)相連，單向齒輪(54)和(67)分別與齒條(52)和(62)相嚙合，齒輪(56)與單向齒輪(54)和(67)相嚙合，齒輪(56)固定在螺桿(49)的端部，螺桿(49)與滑塊(38)的螺紋孔相連接，且滑塊(38)另一孔內(nèi)有一連接螺釘(39)，該連接螺釘(39)與連桿(34)相連接，連桿(34)一端安裝在光軸(14)上。
調(diào)速手柄分為兩個(gè)，分別為快速手柄和慢速手柄，均固定在車把上。
本實(shí)用新型所述的自行車變速器不僅適用于各種變速自行車，也適用于電動(dòng)助力車和電動(dòng)自行車，并可用電機(jī)驅(qū)動(dòng)調(diào)速螺桿，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)速。
本實(shí)用新型的自行車變速器主要由圓錐體作為傳動(dòng)部件，以及相應(yīng)的調(diào)速機(jī)構(gòu)組成。由圓錐體的幾何特征可知，沿圓錐體軸向方向移動(dòng)，其截面直徑將會(huì)發(fā)生變化。本發(fā)明就是利用圓錐體的這一幾何特征，使其圓錐面與一調(diào)速輪接觸，且調(diào)速輪可以沿圓錐體軸線方向移動(dòng)，由于圓錐截面直徑的改變，使調(diào)速輪的轉(zhuǎn)速產(chǎn)生變化，從而達(dá)到變速的目的。根據(jù)該原理，本實(shí)用新型的調(diào)速方案是利用錐體表面形成兩個(gè)盤片組即錐形盤片組和楔型盤片組，該兩個(gè)盤片組相互接觸以傳遞動(dòng)力，并與相應(yīng)的壓力機(jī)構(gòu)、調(diào)速控制機(jī)構(gòu)共同構(gòu)成一種磨擦式無級(jí)變速機(jī)構(gòu)。
調(diào)速時(shí)，調(diào)速控制機(jī)構(gòu)中的螺桿旋轉(zhuǎn)，通過一連桿機(jī)構(gòu)，使楔形盤片組的擺動(dòng)軸繞輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)，則輸入軸和擺動(dòng)軸之間的距離改變，即錐形盤片組和楔形盤片組的接觸半徑產(chǎn)生改變，從而實(shí)現(xiàn)了變速，其變速范圍為錐形盤的最大接觸直徑D與最小接觸直徑d之比。
由磨擦傳動(dòng)的原理查知，在同一正壓力作用下，所能傳遞的圓周力與磨擦盤之間接觸點(diǎn)的個(gè)數(shù)成正比，在本方案中，如果有n個(gè)楔形盤，那么其接觸點(diǎn)應(yīng)為2n個(gè)，因此本方案有傳遞功率大的特點(diǎn)。并且與其它磨擦傳動(dòng)方式相比有如下特點(diǎn)(1)、由于盤的數(shù)量較多，使接觸點(diǎn)增多，因此，在同樣的壓緊力下可以傳遞較大的功率。
(2)、由于接觸處是斜度很小的圓錐面，其曲率半徑很大，因而減少了接觸應(yīng)力。在潤(rùn)滑油中，接觸表面易形成高強(qiáng)度楔形油膜，有利減少磨損，增加使用壽命。
(3)、結(jié)構(gòu)緊湊、使用方便，各磨擦盤間的壓緊力在軸向相互抵銷，軸承受力較小，因而壽命長(zhǎng)。
(4)、因?yàn)樗辛慵鶠榛剞D(zhuǎn)體，且慣性矩很小，所以振動(dòng)小，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。
(5)、由于是無級(jí)調(diào)速，因此對(duì)調(diào)整位置無特殊要求，使用簡(jiǎn)單。
綜上所述，本實(shí)用新型方案使自行車變速器第一次采用了無級(jí)變速的方式，為中軸變速。由于此類變速器的封閉性好，可以加注齒輪潤(rùn)滑油，因此能夠起到良好的潤(rùn)滑，同時(shí)外界環(huán)境對(duì)其影響小，能在惡劣條件下正常工作，使該變速器故障低，使用壽命長(zhǎng)，變速范圍大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，性能可靠。
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步描述本實(shí)用新型，本實(shí)用新型不僅限于所述實(shí)施例。


圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的傳動(dòng)展開圖。
圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例最小速比時(shí)的立剖圖。
圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例最大速比時(shí)的立剖圖。
圖4是圖2的A-A剖視圖。
圖5是圖3的B-B剖視圖。
圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例機(jī)殼的俯視圖。
圖7是本實(shí)用新型實(shí)施例機(jī)殼的正視圖。
圖8是本實(shí)用新型實(shí)施例側(cè)蓋的正視圖。
圖9是本實(shí)用新型實(shí)施例調(diào)速機(jī)構(gòu)的剖視圖。
圖10是圖9的C-C剖視圖。
圖11是本實(shí)用新型實(shí)施例調(diào)速機(jī)構(gòu)的底視圖。
圖12是本實(shí)用新型實(shí)施例壓板(57)的底視圖。
圖13是本實(shí)用新型實(shí)施例齒輪(23)的主視圖。
圖14是本實(shí)用新型實(shí)施例齒輪(23)的剖視圖。
圖15是本實(shí)用新型實(shí)施例錐形盤(3)或錐形盤(5)的主視圖。
圖16是本實(shí)用新型實(shí)施例錐形盤(3)或錐形盤(5)的剖視圖。
圖17是本實(shí)用新型實(shí)施例錐形盤(4)的主視圖。
圖18是本實(shí)用新型實(shí)施例錐形盤(4)的剖視圖。
圖19是本實(shí)用新型實(shí)施例在自行車中的安裝示意圖。
圖20是本實(shí)用新型實(shí)施例楔形盤片(12)或(13)的主視圖。
圖21是本實(shí)用新型實(shí)施例楔形盤片(12)或(13)的剖視圖。
圖1至圖21中的零件名稱分別為螺釘1、機(jī)殼2、錐形盤3、錐形盤4、錐形盤5、軸蓋6、螺釘7、調(diào)節(jié)圈8、軸承9、中軸10、螺釘11、楔形盤片12、楔形盤片13、光軸14、螺母15、螺釘16、螺母17、大墊圈18、軸蓋19、螺釘20、鏈輪21、擺桿22、齒輪23、后接頭24、螺釘25、擺桿26、鏈輪軸27、后接頭28、螺釘29、軸蓋30、螺釘31、螺釘32、螺釘33、連桿34、螺母35、支架36、螺母37、滑塊38、連接螺釘39、墊圈40、螺釘41、軸蓋42、軸承43、螺釘44、壓力圈45、壓力彈簧46、側(cè)蓋47、鍵48、螺桿49、軸承50、螺釘51、齒條52、軸承53、單向齒輪54、平叉55、齒輪56、壓板57、螺釘58、彈簧59、螺釘60、支承柱61、鋼絲62、下管接頭63、立管接頭64、齒條65、螺釘66、單向齒輪67、螺釘69、彈簧70、螺釘71、鋼絲72、立叉73、鞍管74、立管75、上管76、前管77、下管78。
如
圖1至圖21所示，自行車無級(jí)變速器由錐形盤片組、楔型盤片組、壓力機(jī)構(gòu)和調(diào)速機(jī)構(gòu)組成，錐形盤片組由錐形盤3、錐形盤4、錐形盤5組成，裝在有花鍵的自行車中軸10(輸入軸)上，并可在中軸10上滑動(dòng)，楔形盤片組由楔形盤12和楔形盤13組成，并安裝在可擺動(dòng)的光軸14上，楔形盤12和13分別夾在錐形盤3、4和錐形盤4、5之間，楔形盤12和13的頂部均為齒輪，均與鏈輪軸27上固定的齒輪23相嚙合，鏈輪21固定在鏈輪軸27上，當(dāng)齒輪23轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)鏈輪軸27轉(zhuǎn)動(dòng)從而進(jìn)一步帶動(dòng)鏈輪21轉(zhuǎn)動(dòng)。
壓力機(jī)構(gòu)由壓力圈45和彈簧46組成，裝在中軸10上，并壓緊錐形盤片組。
調(diào)速機(jī)構(gòu)由鋼絲繩62和72、彈簧59和70、齒條52和65、單向齒輪54和67、齒輪68、螺桿49、滑塊38和連桿34組成，其中，鋼絲繩62和72與調(diào)速手柄連接，彈簧59和70分別裝在鋼絲繩62和72上，齒條52和65分別與鋼絲繩62和72相連，單向齒輪54和67分別與齒條52和65相嚙合，齒輪56分別與單向齒輪54和67相嚙合，齒輪56固定在螺桿49的端部，螺桿49與滑塊38的螺紋孔相連接，且滑塊38的另一孔內(nèi)有一連接螺釘39，該連接螺釘39與連桿34相連接，連桿34的另一端安裝在光軸14上。
調(diào)速手柄分為兩個(gè)，分別為快速手柄和慢速手柄，均固定在車把上。
當(dāng)需要將速度調(diào)慢時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)器手柄，帶動(dòng)鋼絲繩62，使齒條52向左移動(dòng)，齒條52帶動(dòng)單向齒輪54逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，并使齒輪56順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，在齒輪56的驅(qū)動(dòng)下，螺桿49順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，螺桿49為多頭螺紋螺桿，因此螺桿49的轉(zhuǎn)動(dòng)使滑塊38快速向下移動(dòng)，通過連桿34的作用，使楔形盤片組繞鏈輪軸27逆時(shí)針擺動(dòng)，由于楔形盤的作用，錐形盤片組將被分開，但在壓力機(jī)構(gòu)的作用下，錐形盤的錐面與楔形盤的楔形面呈緊密接觸，此時(shí)該接觸點(diǎn)繞中軸10的回轉(zhuǎn)半徑被縮小，即主動(dòng)輪的半徑變小，而被動(dòng)輪楔型盤繞光軸14的回轉(zhuǎn)半徑仍不變，因此速度即被調(diào)慢，圖2為最慢速率時(shí)的狀況。
若將速度調(diào)快，轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)器手柄，帶動(dòng)鋼絲繩72使齒條65向左移，齒條65帶動(dòng)單向齒輪67在槽形孔中向左移動(dòng)，與齒輪56嚙合，同時(shí)單向齒輪67順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，使齒輪56逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，在齒輪56的驅(qū)動(dòng)下，螺桿49逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，使滑塊38向上移動(dòng)，通過連桿34使楔形盤繞鏈輪軸27順時(shí)針擺動(dòng)，由于壓力機(jī)構(gòu)的作用，錐形盤的錐面與楔形盤的楔形面均緊密接觸。其接觸點(diǎn)繞中軸10的回轉(zhuǎn)半徑被增大，速度即調(diào)快，圖3即為最快速率時(shí)的狀況。
調(diào)速機(jī)構(gòu)中單向齒輪54和67分別安裝于相應(yīng)的槽形孔中，當(dāng)齒條向左移動(dòng)時(shí)，即帶動(dòng)單向齒輪傳遞動(dòng)力。當(dāng)齒條向右移動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)單向齒輪向右移動(dòng)，則單向齒輪與齒輪56脫離，彈簧59和70的作用即為使齒條復(fù)位(參見
圖11)。
權(quán)利要求1.自行車無級(jí)變速器，其特征在于由錐形盤片組、楔型盤片組、壓力機(jī)構(gòu)和調(diào)速控制機(jī)構(gòu)組成，其中，錐形盤片組由錐形盤(3)、錐形盤(4)、錐形盤(5)組成，裝在有花鍵的自行車中軸(10)(輸入軸)上，并可在中軸(10)上滑動(dòng)；楔形盤片組由楔形盤(12)和楔形盤(13)組成，并安裝在可擺動(dòng)的光軸(14)上，楔形盤(12)夾在錐形盤(3)、錐形盤(4)之間，楔形盤(13)夾在錐形盤(4)、錐形盤(5)之間，楔形盤(12)和(13)的頂部均為齒輪，均與鏈輪軸(27)上固定的齒輪(23)相嚙合；鏈輪(21)固定在鏈輪軸(27)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述自行車無級(jí)變速器，其特征在于壓力機(jī)構(gòu)由壓力圈(45)和彈簧(46)組成，裝在中軸(10)上，并壓緊錐形盤片組。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述自行車無級(jí)變速器，其特征在于調(diào)速機(jī)構(gòu)由鋼絲繩(62)和(72)、彈簧(59)和(70)、齒條(52)和(65)、單向齒輪(54)和(67)、齒輪(56)、螺桿(49)、滑塊(38)和連桿(34)組成，其中，鋼絲繩(62)和(72)與調(diào)速手柄連接，彈簧(59)和(70)分別裝在鋼絲繩(62)和(72)上，齒條(52)和(62)分別與鋼絲繩(59)和(70)相連，單向齒輪(54)和(67)分別與齒條(52)和(62)相嚙合，齒輪(56)與單向齒輪(54)和(67)相嚙合，齒輪(56)固定在螺桿(49)的端部，螺桿(49)與滑塊(38)的螺紋孔相連接，且滑塊(38)另一孔內(nèi)有一連接螺釘(39)，該連接螺釘(39)與連桿(34)相連接，連桿(34)一端安裝在光軸(14)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述自行車無級(jí)變速器，其特征在于調(diào)速手柄分為兩個(gè)，分別為快速手柄和慢速手柄，均固定在車把上。
專利摘要本實(shí)用新型是一種自行車無級(jí)變速器,由錐形盤片組、楔型盤片組、壓力機(jī)構(gòu)和調(diào)速控制機(jī)構(gòu)組成,其中,錐形盤片組裝在自行車中軸上,楔形盤片組裝在光軸上,楔形盤夾在錐形盤之間,楔形盤的頂部均為齒輪,與鏈輪軸上的齒輪嚙合;壓力機(jī)構(gòu)由壓力圈和彈簧組成;調(diào)速機(jī)構(gòu)由鋼絲繩、彈簧、齒條、單向齒輪、齒輪、螺桿、滑塊和連桿組成。本實(shí)用新型具有變速范圍大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、性能可靠的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)B62M11/00GK2491327SQ0120673
公開日2002年5月15日 申請(qǐng)日期2001年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月5日
發(fā)明者劉秦勤 申請(qǐng)人:劉秦勤