[其他]自行车变速装置

说明书

本实用新型涉及一种自行车变速装置。

自行车传动装置多袭用双曲柄机构，这种机构工作效率低，它是按正弦函数由0至1循环，其平均工效低于0.5。随着技术进步，发明了内变速和外变速机构。内变速机构受到空间的限制，速比级数少，又沿用行星齿轮传动，模数小，强度低不耐用，更无法用于载重车。外变速机构除中速外均是将链条强迫歪斜使用，使链条受力不均匀，容易伤损，故链条、链轮磨损大。无论是内、外变速机构都只是在速比级数上进行选择，仍然工效低。近几年来，发明了以双踏板代替双曲柄机构，打破了骑行自行车时双脚作圆周运动的惯例，完全避开了低工效区工作，提高了工效。〔参见《Popular    Science》VO1.204，NO.1，P52，1974年〕。但由于后轮仍采用两个小链轮；无变速装置，不能向高速发展。

本实用新型的任务是突破曲柄工效受正弦函数0至1循环的约束，将0.5的平均工效加以提高，提供一种双直形踏板无级变速装置，使双踏板全放置于小摆角的高工效区，既达到省力又获得高速度。

为了完成上述任务，本实用新型提出的具体解决方案如下：

本实用新型提出的双直形踏板无级变速装置，如图1所示。它是将车架上下管尾端向下加长。将双直形踏板〔17〕安装其上。另将两段钢丝绳〔6〕接上两个联接限位器〔9〕，再在两个联接限位器的另两端接上两根链条〔1〕，再在两根链条的尾端接两个联接器〔5〕，在两个联接器的另两端接上一根钢丝绳〔6〕便成为传动装置兼作联动装置和限位装置。将中段钢丝绳装于滑轮〔11〕上使其上两根链条随车架下管向下包住后轴左右两个小链轮，其双链条向上面便是联接器上的钢丝绳经双滑轮〔8〕后向下将钢丝绳两端固定于左右双直形踏板上的双螺丝轴〔3〕中段的螺丝联动座〔2〕上。操纵紧固在车架上管的支架〔14〕上的摇手柄使与摇手柄成一体的大锥齿轮〔15〕，带动支架上的小锥齿轮〔13〕转动；再经支架上的三个小圆柱齿轮〔12〕带动联接其上的双软轴〔7〕作同步同方向旋转。踩动双直形踏板〔17〕向下作功，拉动螺丝联动座〔2〕使其上钢丝绳经滑轮使力转换方向，经联接限位器〔9〕带动链条向上作功。由于链条包住了小链轮，因而强迫后轮旋转前进。由于中段又有钢丝绳和双滑轮〔8〕使力转换方向，将一边链条〔1〕经后轴上的小链轮使另一直形踏板〔17〕向上复位，便一上一下交替作功。要求变换速比时，只需操纵摇手柄使支架上的锥齿轮组和圆柱齿轮组转动，使双软轴〔7〕作同步同向回转，其双软轴尾端的锥齿轮〔4〕转动螺旋轴〔3〕旋转，使其螺丝联动座〔2〕产生位移，便可调节力臂的距离，达到无级变速。

这种装置以转动螺旋轴调整力臂来达到变速，减少了复杂的齿轮变速装置，踏板放置在更小的摆角下工作，使得作用力及各联杆均在高工效区工作，当然工效高。虽然增加了控制变速用的齿轮装置，但由于负荷低又是间歇使用，可用金属压铸方法成型，因而成本也低。

这种装置的工效可以通过下面计算进一步加以说明。

（1）、该装置踏板放置在55°内摆动，起点在上死点向前50°，终点在下死点向前65°，每隔5°为一计算点，按正弦函数计算其平均工效如下：

η₁＝（0.766＋0.8192＋0.866＋0.9063＋0.9397＋0.9659＋0.9848＋0.9962＋1＋0.9962＋0.9848＋0.659＋0.9397＋0.9063）／14＝0.931

（2）、该装置踏板摆动拉动钢丝绳时产生夹角，对力的转换也可按正弦函数计算工效。暂以从高速向低速分五档位速比并在每一弧线内分五等分量取角度计算平均工效η₂其踏板摆动拉动钢丝绳产生夹角效率变化如表1和图2所示。由表1可知，其最高工效在三档中速，最低工效在五档低速，虽五档低速用得较少，平均值但仍将五档加入计算为：

η₂＝（0.9383＋0.979＋0.9915＋0.9353＋0.77）÷5＝0.923

（3）、考虑上下滑轮工效为η₃＝η₄＝0.98

（4）、考虑多个小链轮工效为η₅＝0.98

因此，实际工效η＝η₁×η₂×η₃×η₄×η₅＝0.931×0.923×0.98×0.98×0.98＝0.809

所以，实际工效为曲轴平均工效0.5的162％。

附图简要说明

图1是双直形踏板无级变速装置示意图。