[其他]自行车的全自动调径变速器

说明书

一种自行车的全自动调径变速器属於自行车变速器。

目前自行车变速器大多数用手把控制变速，操作麻烦，很难得到准确的速比，传动效率低。

本实用新型发明的目的是提供一种改进的调径变速器，取消用手把控制变速，成为全自动变速器。能适应骑行条件产生的骑行阻力的变化，自然地改变人体的蹬力就能自动改变大链轮的直径，从而改变传动比和行驶速度，达到省力、提高体力的效率。

用六个沿径向槽移动而不自转的扇形块均匀地分布在某一等效链轮的节圆上，代替直径不变的普通链轮。其中两个扇形块有轮齿，起链轮传动作用，其余四个没有轮齿，只对链条起支承作用。用凸轮机构控制变速，使等效链轮直径变化。六个扇形块的径向位置决定於凸轮曲线槽与传动盘径向直槽的交点。

主要性能指标：等效链轮齿数为26至56齿，理论上是16速，可精简为实用的8速。用14齿飞轮时，传动比为1.86至4，对於26吋车，传动比为4，曲柄每分钟70转时，车速为每小时35公里。可以连续变速，起无级变速的作用。

结合附图分析调径变速运动：

图1是变速器后视图。传动盘［1］有六条均布的径向槽，固定安装在中轴［3］上，传递曲柄力矩、滑动轴座［5］沿径向槽滑动。

图2是变速器主视图。凸轮［9］有六条均布的曲线槽，空套在中轴［3］上，其滾子［7］和扇形链轮［2］或扇形块［4］分别安装在滑动轴座［5］的两端。复原拉簧［6］装在传动盘［1］和凸轮［9］上。

图3凸轮曲线槽图。每个定位凹口对应于一个等效链轮直径和一个速比。

图4变速器总安装图。变速器部件〔16〕安装在车架〔14〕的中轴〔3〕上。附件是张紧器〔11〕，装在后轴〔10〕上，只选用一个特定齿数的飞轮〔12〕。

当静止、脚踏力矩为零，或脚踏力矩小于特定值时，等效链轮直径为最大值。实现链轮调径变速的关键是利用张紧器〔11〕的扭簧对链条〔13〕的拉力，当只有一个扇形链轮〔2〕与链条啮合传动而变速时，使因增径而补充或减径而节减的链条在扇形块〔4〕上滑过。

采用两个上下对称的扇形链轮〔2〕，交替地传递左曲柄〔15〕和右曲柄〔8〕的力矩，驱动链条，它们只作径向移动不能自转，使轮齿保持径向配置。每当这一对扇形链轮的中心线位于与路面垂直的位置，同时与链条啮合时，轮齿从接触圆弧的上、下两端把链条卡死，使链条不能作变速运动，等效链轮不能伸缩。避免了曲柄在传动死点位置力矩最小而变速的缺点。

平地平稳行驶，骑行阻力最小，靠刚度适当大的复原拉簧〔6〕使等效链轮直径保持最大值、传动比为最大值。骑车人控制踏力和曲柄转速来随意得到舒适、轻快的车速。

上斜坡、起步或逆风行驶，骑行阻力很大，要求发出较大的脚蹬力，当脚蹬力矩大于特定值，克服复原拉簧〔6〕的反向力矩时，扇形链轮〔2〕和扇形块〔4〕通过滑动轴座〔5〕同时沿着传动盘〔1〕上的径向槽收缩，减少等效链轮直径，使传动比下降而减速。通过减少阻力矩的力臂减少阻力矩，达到省力、舒适。路面斜度越大，要求脚蹬力矩越大，变速器自动减少等效链轮直径，达到新的平衡，直到最小等效链轮直径为止。

落斜坡不需要踩踏，曲柄静止，当两个扇形链轮〔2〕的中心线不垂直路面时，在复原拉簧〔6〕的作用下，凸轮〔9〕转动，使等效链轮直径复原至最大值。

本变速器改变了美国罗伊斯（ROyCe）变速器的布局和某些结构，成为全自动。省去变速手把，可以连续地大幅度变速。增大等效链轮的齿数为56，从而增大最大速比。省去手把制动装置，减少轴向体积，减少总零件数和总重量。简化凸轮曲线为转角较小的常用曲线，增大强度，容易加工。保存罗氏变速器链条直线传动、效率高，八个基本零件等优点。

本变速器只需改换普通自行车的中轴就能安装在各种自行车上，既可以用于改装旧式车，又可以用于新型车。选用不同齿数的飞轮，可得到不同的变速范围。