專利名稱：自行車高速省力器的制作方法
自行車高速省力器是一種能輕易改變車輪與曲柄轉速比的、有三級變速、平路可高速、爬坡可省力的自行車爪式離合變速鏈輪。這是一種行星輪系變速機構。
實踐已證明，由本設計人設計的專利申請?zhí)枮?223942.7和92112659.x的“自行車爪式離合變速鏈輪”，雖然具有2～3級變速、機構傳動效率高、使用壽命長、易于將各種普通全鏈罩車改裝為全鏈罩變速車等優(yōu)點，但對其三級變速鏈輪來說，由于結構上的問題，存在著鏈輪與行星架、內齒輪離合欠靈、可靠性較差的現(xiàn)象，而且制造安裝不夠容易方便，制造消耗材料較多，例如原來的離合方式使得行星架尺寸過大，而不能利用沖裁鏈輪剩下的中間余料來沖裁這較大的行星架;內齒輪及其輪轂的形狀過于復雜，而難于采用沖壓這一簡易工藝。
本發(fā)明創(chuàng)造的目的是在保留“自行車爪式離合變速鏈輪”(下文稱為“舊變速輪”)優(yōu)點的前提下，對其結構加以改進，主要包括提供使鏈輪分別與行星架、內齒輪離合的新結構，以及實現(xiàn)內齒輪與曲柄離合的新結構。這樣的離合結構除了更簡單可靠外，還具有如下合理性行星架的形狀大小剛好可利用沖裁鏈輪剩下的中間余料來制造;沖裁內齒輪轂剩下的中間余料剛好可用來制造曲柄齒盤，從而大大減少了材料的消耗，降低了成本。
本高速省力器的具體結構由以下一個實施例及其附圖(裝配圖)給出。

圖1為主視圖，也是圖2的C-C剖視圖;圖2是圖1的A-A剖視圖，圖3為圖1的B-B剖視圖，圖4為圖2的G向局部視圖，圖5為圖3的D-D局部視圖。各附圖比例均為1∶1。下面結合附圖予以詳細說明。
由附圖可見，本實施例與舊變速輪的結構相同點是都屬于通稱為NGW型的常用行星齒輪傳動機構，安裝于中軸[8]上，內齒輪轂[4]和行星架[11]均位于太陽輪[27]和曲柄[8]之間;太陽輪與中接頭[30]的離合由爪式離合裝置來完成，該離合裝置至少包括有離合爪[31]和支撐該爪的固定在中接頭[30]的左、右支座[29]、[32];太陽輪[27]輪輻上有與該爪對應的離合孔;太陽輪端面上有用來使太陽輪與行星架[11]離合的擺卡[35]和擺卡彈簧[44];行星架[11]和曲柄[9]的離合由離合爪[6]、離合爪架[5]組成的離合爪盤以及彈簧[10]來完成。
本實施例的主要特征是鏈輪[19]上有棘爪[40]、棘爪彈簧[41]，行星架[21]上有卡槽[39]，這些組成了使鏈輪轉速可大于、等于但不能小于行星架[21]轉速的單向連動棘爪機構;鏈輪[19]上有離合孔[43]，內齒輪[2]及內齒輪轂[4]上有活動卡[20]，內齒輪轂[4]上有杠桿[18]、定位銷[47]、撐爪[13]固定在撐爪[13]上的滑板[17]、滑板彈簧[16]、曲柄齒盤[7]上有齒槽[42]，它們組成了連動的二個離合機構使內齒輪、內齒輪轂與鏈輪離合的機構，以及使內齒輪轂轉速可大于、等于但不能小于曲柄齒盤轉速的單向連動棘爪機構。為了增加機構可靠性，滑板[17]兩邊各有一個滑板彈簧[16]，以使撐爪[13]頭部隨時趨向其擺動行程的中間位置。
下面進一步具體介紹本實施例的結構原理
附圖所示的實施例均處于高速級位置。此時，離合爪[31]、[36]頭端處于太陽輪[27]離合孔內，將太陽輪固定不轉，二個離合爪[6]被其頂進曲柄齒盤[7]離合孔內，擺卡[35]頭端脫離了行星架缺口[34]，活動卡[20]已將鏈輪[19]與內齒輪[2]、內齒輪轂[4]結合。若驅動曲柄[9]向前轉動，下列另部件就依次一個帶動一個地轉動起來曲柄齒盤[7]、離合爪[6]、行星架[11]、行星輪軸[23]、行星輪[24]、內齒輪[2]、內齒輪轂[4]、鏈輪[19]。此時內齒輪、內齒輪轂、鏈輪的轉速相等，且均高于行星架、曲柄齒盤轉速，符合上述棘爪[40]和撐爪[13]兩處的單向連動棘爪機構之性質，所以能順利地傳動。
當離合爪[31]、[36]頭端從上述高速級位置向左移，使二個離合爪[6]能在彈簧[10]的作用下退離曲柄齒盤的離合孔，但仍留在太陽輪離合孔內時，本實施例就由高速級變成低速級即省力級。此時，若驅動曲柄向前轉動，處于擺動行程中間位置的撐爪[13]頭部被曲柄齒盤上的齒槽[42]推向前擺過一個角度達到終點的這段時間內，與撐爪固定于一體的滑板[17]也擺過大小相同的一個角度而通過杠桿[18]將活動卡[20]撬離鏈輪[19]。然后下列另部件依次一個帶動一個地轉動起來曲柄齒盤、撐爪、內齒輪轂、內齒輪、行星輪、行星輪軸、行星架[21]及其卡槽[39]、棘齒[40]、鏈輪[19]。由于太陽輪仍被離合爪[31]、[36]固定不動，所以，鏈輪、行星架轉速小于內齒輪、曲柄轉速。
若使離合爪[31]、[36]端頭離開太陽輪離合孔又不能接觸可能轉動的擺卡[35]時，本實施例處于中速級即常速級。此時太陽輪可轉動、擺卡可以進入行星架缺口[34]而使太陽輪與行星架結合起來不能相對轉動。此外的其它另部件的位置關系均與低速級時一樣。驅動曲柄向前轉動時，行星輪系內部沒有任何相對轉動和磨損，整個機構均隨曲柄進行整體轉動。此時的傳動效率與普通鏈輪完全相同。
當從中速級變到低、高速級時，只要讓離合爪[31]、[36]在彈簧[28]的作用下進入上述的低、高速位置即可。這個變檔的起始過程是驅動曲柄，太陽輪隨之轉動，離合爪[31]、[36]端頭在進入太陽輪離合孔前將擺卡[35]頭部推出行星架缺口[34]而使太陽輪與行星架能相對轉動。離合爪[31]、[36]進入太陽輪離合孔后，太陽輪被固定，行星架仍可轉動。
至于鏈輪的支承問題，本實施例是采用滾輪支承的方法，即在行星架[21]上裝有至少三套滾輪[38]和滾輪軸[37]，鏈輪[19]裝在這些滾輪輪沿上并可轉動。為了將鏈輪限制在這些滾輪上而不脫離，行星架[21]外沿至少制有三個突出的舌片[46]，對鏈輪[19]起著軸向限位的作用。為了減少磨損，滾輪與其軸之間可設計裝上滾柱。
為了實現(xiàn)滾動摩擦，提高傳動效率，減少磨損，本實施例在行星輪[24]和行星輪軸[23]之間裝有滾柱[22]，在行星架[11]與中軸[8]之間裝有滾柱[33]。為了使二個離合爪[6]受力平衡，離合動作順利，本實施例采用二個動作同步的離合爪[31]、[36]。為了簡化結構、方便安裝，固定離合爪[36]的呈U型的離合爪盤[26]用鋼板彎制成，該爪盤上有將此爪盤固定于離合爪[31]上的緊定螺釘[25]。為了將撐爪[13]限制在內齒轂[4]上而不脫離，撐爪[13]中間裝有限位軸[14]，該軸上固定有限位板[15]。為了將內齒輪轂[4]限制在曲柄齒盤[7]上而不脫離，曲柄齒盤[7]外沿上固定有限位板[12]。另外，行星架[21]內腔邊沿與中軸[8]軸線的最小距離小于太陽輪[27]外徑的1/2，對太陽輪起了軸向限位作用。
由附圖可見，本實施例結構合理，不少另件可用2～4毫米厚鋼板套裁沖壓制成，例如沖裁鏈輪剩下的中間余料剛好可沖裁行星架[21]，沖裁行星架[21]剩下的中間余料又剛好用作行星架[11];沖裁內齒輪轂[4]剩下的中間余料也剛好用來沖制曲柄齒盤[7]。這樣，大大提高了材料的利用率，降低了生產(chǎn)成本。
本實施例內齒輪、太陽輪、行星輪的齒數(shù)分別為68、40、13，鏈輪齒數(shù)為44，所以本高速省力器的鏈輪當量齒數(shù)在低速級時為27.7，在高速級時為69.87，而大鏈輪齒數(shù)為44的撥鏈式外變速器的鏈輪當量齒數(shù)在最低速級時為28.29，在最高速級時僅為60.9。比較后可見，本高速省力器變速范圍更大，特別是高速級時，速度可以提高15%。另外，由于各齒輪模數(shù)均為2，行星輪數(shù)為3個，所以承載力大，使用壽命長。
由上述可知，本自行車高速省力器有如下優(yōu)點變速性能可靠、變速范圍較大、高速級時速度比一般撥鏈式外變速器提高15%、傳動效率高、承載力大、使用壽命長、結構簡單緊湊、制造安裝容易方便、材料利用率高、對現(xiàn)有自行車變動少、可以取代一般鏈輪、方便地改裝于現(xiàn)有各種自行車的全鏈罩內。
權利要求
1.一種自行車高速省力器，有一組行星輪系結構，可安裝于中軸[8]上，內齒輪轂[4]和行星架[11]均位于太陽輪[2]和曲柄[9]之間；太陽輪與中接頭[30]的離合由爪式離合裝置來完成，該離合裝置至少包括有離合爪[31]、[36]和支撐該爪的左、右支座[29]、[32]；太陽輪輪輻上有與該爪對應的離合孔；太陽輪端面上有用來使太陽輪與行星架[11]離合的擺卡[35]和擺卡彈簧[44]；行星架[11]和曲柄[9]的離合由離合爪[6]、離合爪架[5]組成的離合爪盤以及彈簧[10]來完成，其特征在于鏈輪[19]上有棘爪[40]、棘爪彈簧[41]，行星架[21]上有卡槽[39]，這些組成了使鏈輪轉速可大于、等于但不能小于行星架[21]轉速的單向連動棘爪機構；鏈輪上有離合孔[43]，內齒輪[2]和內齒輪轂上有活動卡[20]，內齒輪轂上有杠桿[18]、撐爪[13]、固定在撐爪[13]上的滑板[17]、滑板彈簧[16]，曲柄齒盤[7]上有齒槽[42]，它們組成了連動的二個離合機構使內齒輪、內齒輪轂與鏈輪離合的機構，以及使內齒輪轂轉速可大于、等于但不能小于曲柄齒盤轉速的單向連動棘爪機構。
2.根據(jù)權利要求1所述的高速省力器，其特征在于滑板[17]兩邊各有一個滑板彈簧[16]，使撐爪[13]頭端隨時趨向其擺動行程的中間位置。
3.根據(jù)權利要求1所述的高速省力器，其特征在于行星架[21]上至少裝有三套滾輪[38]和滾輪軸[37]，鏈輪[19]裝在這些輪沿上并可轉動。
4.根據(jù)權利要求1所述的高速省力器，其特征在于行星架[21]外沿至少制有三個突出的舌片[46]，對鏈輪[19]起著軸向限位的作用。
5.根據(jù)權利要求1所述的高速省力器，其特征在于在行星輪[24]和行星輪軸[23]之間裝有滾柱[22]。
6.根據(jù)權利要求1所述的高速省力器，其特征在于在行星架[11]和中軸[8]之間裝有滾柱[33]。
7.根據(jù)權利要求1所述的高速省力器，其特征在于固定離合爪[36]的呈U型的離合爪盤[26]用鋼板彎制成，其上有將此盤固定于離合爪[31]上的緊定螺釘[25]。
8.根據(jù)權利要求1所述的高速省力器，其特征在于撐爪[13]中間裝有限位軸[14]，該軸上固定有限位板[15]，將撐爪限制在內齒輪轂[4]上而不脫離;曲柄齒盤[7]外沿上固定有限位板[12]，將內齒輪轂[4]限制在曲柄齒盤上而不脫離。
9.根據(jù)權利要求1所述的高速省力器，其特征在于行星架[21]內腔邊沿與中軸[8]軸線的最小距離小于太陽輪[27]外徑的1/2，對太陽輪起著軸向限位的作用。
全文摘要
自行車高速省力器是一種能輕易改變車輪與曲柄轉速比的、具有三級變速、平路可高速、爬坡可省力的自行車爪式離合變速鏈輪。其主要特征是鏈輪[19]與行星架[21]用一種單向連動棘爪機構離合，鏈輪與內齒輪[2]、內齒輪轂[4]與曲柄齒盤[7]的離合是2個連動的離合機構。本高速省力器變速性能可靠、高速級速度比一般外變速器提高15％、傳動效率高、承載力大、使用壽命長、結構簡單緊湊、制造安裝容易、材料利用率高，可取代一般鏈輪、方便地改裝于各種全鏈罩車內。
文檔編號B62M11/14GK1104600SQ9312159
公開日1995年7月5日 申請日期1993年12月31日 優(yōu)先權日1993年12月31日
發(fā)明者陸中源 申請人:陸中源