[实用新型]自行车齿轮齿条无级变速传动装置

说明书

公知的自行车传动装置，一般都采用安装在中轴右端的定半径的大链轮以定比关系将驱车人的驱车力经链条传递给后轴上的飞轮，飞轮又带动后轮转动使车前进。这种传动方式结构简单，但有下列不足：1.因传动比不可调，若欲提高行车速度或使驱车省力时，只能靠骑车人被动地采用改变蹬踏速度和频率来实现，这样很容易造成骑车人的疲劳；2.左右两个脚蹬运动相互牵连且不能同时置于同一方向，蹬踏时不能由骑车人把两个脚蹬同时置于最佳蹬踏位置上，因此，这种方式的传动效率很低，且采用这种机构传动比小，变速操作不方便。

本实用新型的目的在于提供一种自行车齿轮齿条无级变速装置。这种装置具有传动力臂长度连续可调且传动比较大，结构简单，传动效率高和维护保养方便等特点。

本实用新型采用的技术解决方案是：在中轴和后轴左右两侧对称各装一套结构完全相同的传动组件，每组传动组件都由一个固定在中轴一端上的圆柱齿轮与一根装在壳体齿条槽中的齿条相啮合而成为一体的壳体部件，一根首尾不相连的链条、一个飞轮和一个飞轮返回机构组成。传动时，以齿条作传动力臂，以齿条在齿轮上滚动（齿轮不转动）时的瞬时啮合点为力臂转动中心，通过齿条作的这种转动来牵动一根首尾不相连的链条。链条又经后轴上的飞轮将后轮驱动。另外，在车架下管上安装了一个手反转变速机构，该变速机构是在下管的中上段固定的一个夹板中间放置一个与下管管内的一根齿条相啮合的齿轮，下管内的齿条的下段在中接头处又与中轴中间的齿轮抽啮合，转动夹板中的齿轮就可由下管中的齿条将扭力传给中轴，使中轴转动并进而通过中轴左右两端上的齿轮将壳体齿条槽中的齿条的伸出量作调整，以来来实现传动臂可调。

下面结合附图，对本实用新型做进一步描述。先对附图进行说明。

图1，是本实用新型的装配外观示意图。

图2，是按图1中B向视图，视图左侧的剖面图是表示右壳体部件内部装配关系图。

图3，是图2中由D－D剖面得到的中接头内部关系视图。

图4，是沿图1A－A剖面剖切变速机构所得视图。

图5，是按图1中O向对后轴上的右飞轮及右飞轮返回机构进行投影所得视图。

图6，是传动带为钢丝绳时其飞轮返回机构及装配示意图。

本实用新型由左传动组件，右传动组件和手动变速机构三大部分组成。左传动组件又由左壳体组件，链条    〔16〕，限位块〔15〕，左飞轮返回机构〔14〕，离合圈〔13〕和左飞轮〔11〕组成。右传动组件则由右壳体部件，链条〔7〕〔传动带〕限位块〔8〕，右飞轮返回机构〔9〕，右飞轮〔10〕再加一个离合圈组成。图2所示右壳体部件它由右壳体〔4〕，齿轮〔31〕、内滑套〔30〕、外滑套〔32〕、齿条〔3〕、右外盖〔2〕、右防尘盖〔33〕、钢丝绳〔27〕、螺钉卡〔26〕，右曲柄〔24〕，右曲柄连接销〔25〕和右脚蹬组成。右壳体内部的装配关系如下：齿轮〔31〕固定在中轴〔20〕右端，它的两侧面有台阶内滑套〔30〕和外滑套〔32〕被套在中轴上。在内滑套〔30〕的小圆柱面上套有右壳体〔4〕，而在外滑套〔32〕的小圆柱上套有右盖〔2〕，内外滑套〔30〕、〔32〕的大端面分别与齿轮〔31〕的内外侧面相对，并且在工作时将有相对运动。为减少相互间的摩擦，可以在面与面之间加滚动体。齿轮〔31〕与装在右壳体〔4〕内齿条槽中的齿条〔3〕啮合。装在右壳体〔4〕外侧的右盖〔2〕上装有一个由钢丝绳〔27〕和螺钉卡〔26〕构成的壳体部件防坠机构，该机构的钢丝绳〔27〕一头固定在右盖〔2〕内侧的一个小柱上，另一头联接在螺钉卡〔26〕上，钢丝绳〔27〕的中间段跨在外滑套〔32〕的大柱面上，在右盖〔2〕的外侧安装的右防尘盖〔33〕以挡住污物进入右壳体〔4〕的内腔。右曲柄〔24〕由一个曲柄联接销〔25〕将根部固定在右壳体〔4〕上。右壳体部件的齿条〔3〕的上端连接一根首尾不相连的链条〔7〕的一头，在链条〔7〕与右飞轮〔10〕之间的链条段中装有一个限位块〔8〕，链条〔7〕跨过右飞轮〔10〕后其端头置入一个链盒〔附图未画〕内。在右飞轮〔10〕的前进进方向上有一个飞轮返回机构〔9〕装在右平又管上。飞轮返回机构〔9〕端点惰轮〔48〕，惰轮轴〔49〕、双联轮〔50〕，滑套〔52〕、轴〔51〕、片压簧〔54〕和支架〔53〕组成，参见图5。惰轮〔48〕由惰轮轴〔49〕固定在支架〔53〕的内支架板上，它始终与固定在花盘〔45〕外侧、飞轮〔10〕内侧的后轴段上的摩擦圈〔47〕接触，双联轮〔50〕和滑轮〔52〕由轴〔51〕架在惰轮〔48〕的前进方向上的支架〔53〕的内外支板之间，滑套〔52〕的大圆柱面与装在右飞轮〔10〕链齿外侧的圆柱面上的离合环〔13〕相接触，小圆柱面上压着一个一头固定在支架〔53〕上的片压簧〔54〕，离合环〔13〕被飞轮〔10〕端盖上的挡圈〔46〕挡住而不能脱离飞轮〔10〕、驱车时，当链条〔7〕传递动力而被拉紧时，链条〔7〕将把离合环〔13〕向前压，离合环〔13〕又推动滑套〔52〕和双联轮〔50〕，使双联轮〔50〕与惰轮〔48〕和飞轮〔10〕脱离，此时飞轮〔10〕作传递动力用。当链条〔7〕上没有加驱动时，滑套〔52〕在片压簧〔54〕压力的作用下后移而将离合环向后推，与此同时，在与滑套〔52〕同轴上的双联轮〔50〕随着滑套〔52〕和轴〔51〕一起后移，其双联轮的大小轮分别压在飞轮〔10〕和惰轮〔48〕上，由于双联轮〔50〕的大小轮与飞轮〔10〕和惰轮〔48〕之间存在摩擦力，故能使各轮产生相对运动，此即实现了飞轮〔10〕外圈的返回，为下次蹬踏作好准备。左壳体部件的安装在中轴〔20〕的左侧，它的零件数与右壳体部件完全相同。零件形状也与右壳体的一致。各零件间的装配关系也同右壳体部件一样是在中轴〔20〕的伸出端〔左端〕安装一个圆柱齿轮〔18〕，在圆柱齿轮〔18〕的内外侧各有一个台阶状的内外滑套也安装在中轴〔20〕上，内滑套的小圆柱而上套着左壳体〔19〕左盖〔17〕套在外滑套的小柱面上，内外滑套的大端面分别与齿轮〔18〕的内外侧面相对，齿轮〔18〕与左壳体〔19〕的齿条槽中的齿条〔6〕啮合。在左外壳〔17〕上也装有一个由钢丝绳和螺钉卡构成的左壳体部件防坠机构，该机构的钢丝绳的一头固定在左外盖〔17〕上的一个小柱上，另一头和螺钉卡相连，钢丝绳的中间段跨在外滑套的大柱面上。左曲柄〔22〕的根部由一个销固定在左壳体〔19〕上，左曲柄〔22〕头部装有左脚蹬〔23〕，在左曲柄〔22〕的根还有一个爪〔29〕，参见图2。该爪可与左壳体〔19〕齿条槽中的齿条〔6〕背直接相接触。在右曲柄〔24〕的根部有一个同样的爪直接抵在右齿条背上。左壳体部件中齿条〔6〕的上端连接一根头尾不相连的链条〔16〕，在链条〔16〕的位于齿条〔6〕与飞轮〔11〕的链条段中间有一个限位块〔15〕，链条〔16〕跨过飞轮〔11〕后将其端头装入一链盒内，在飞轮〔11〕的前进方向上也安了一个飞轮返回机构〔14〕，该飞轮返回机构也由惰轮、惰轮轴、双联轮轴、滑套、片压簧和支架组成。飞轮返回机构的工作仍是依靠链条〔16〕是否传递动力时，对离合环〔13〕的作用是（链条传递驱动力时，离合环〔13〕被压向前方，不传递驱动力时，离合环〔13〕被片压簧向后推）以控制双联轮的大小轮分别与飞轮和惰轮的接触有关系。图6反映的是当传动带采用诸如钢丝绳等高强度且柔性好的绳类件时的飞轮返回机构及装配关系，这种机构不需有离合环〔13〕的配合作用，整个机构也不固定在平又管上。这种用于传动带为钢丝绳的飞轮返回机构是由惰轮〔55〕、双联轮〔56〕、支滑轮〔59〕、板簧〔58〕、压滑轮〔60〕和支架〔61〕组成的。传动带改用钢丝绳后，飞轮的外圈相应改为滑轮状。钢丝绳〔57〕就缠绕在其上，并将一个端头固定在上面。钢丝绳〔57〕的另一头从压滑轮〔60〕上压着一根板簧〔58〕（板簧〔58〕也可以直接压在销轴上），双联轮〔56〕也由架起压滑轮〔60〕的销轴支起，在钢丝绳〔57〕不传递驱动力时，双联轮〔56〕的大轮与飞轮外圈皎，小轮则与后面装在支架〔61〕上的惰轮〔55〕接触，惰轮〔55〕始终与固定在后轴上的摩擦圈〔63〕接触，支架〔61〕采用的自身上的一个孔（可在内支板上，也可在外支板上）套在后轴上而呈铰链状连接。当钢丝绳〔57〕传递驱动力时，压滑轮〔60〕下面被拉紧的钢丝绳段克服作用在压滑轮〔60〕上面的板簧〔58〕的压力而将压滑轮〔60〕抬起，于是与压滑轮〔60〕装在同一销轴上的双联轮〔56〕也被抬起而飞轮〔62〕的外圈和惰轮〔55〕脱离。欲增传动带上的拉力时可以增加钢丝绳的根数。本实用新型的变速变速机构有手柄〔44〕、齿轮〔37〕、夹板〔41〕、转动轴〔38〕、销〔43〕、调节螺〔42〕、齿条〔34〕和中轴〔20〕中间的齿轮轴所组成。参见图3和图4。夹板〔41〕固定在下管〔21〕的管壁上，在夹板〔41〕两块立板的中间安装一个齿轮〔37〕，齿轮〔37〕中心带键槽的孔中有一个有键的转动轴〔38〕穿过，板动转动轴〔38〕时，齿轮〔37〕也将转动。齿轮〔37〕与装在下管〔21〕管内的齿条〔34〕的啮合，转动轴〔38〕穿过齿轮〔37〕后，其伸出夹板〔41〕的一端上横穿着一个销〔43〕，手柄〔44〕也由销〔43〕将其根部固定在转动轴〔38〕的伸出端，销〔43〕在转动轴〔38〕的轴向可以作定的轴向移动，其移动的位置由转动轴〔38〕的伸出端端部的调节螺钉〔42〕调定，手柄〔44〕的根部是一个凸轮，变速时可在图示位置情况下将手柄〔44〕板动，使齿轮〔37〕绕轴线旋转即可。然后再搬动手柄〔44〕就可以把齿轮〔37〕夹死在夹板之间不能转动。为了增加摩擦力矩，可以在齿轮〔37〕的辐反两侧装上增摩材料〔40〕，手柄〔44〕根部的凸轮也可以制作在手柄〔44〕的圆柱面上，采用这种方案时，在手柄〔44〕上施加扭矩也可以把齿轮〔37〕夹死。齿条〔34〕下端与中轴〔20〕中间的齿轮啮合，零件托块〔35〕和螺钉〔36〕用来调节齿条〔34〕和中轴〔20〕上的齿轮轴的啮合间隙。变速时，由从齿轮〔37〕将齿条〔34〕推动，齿条〔34〕又使中轴〔20〕转动。转动的中轴〔20〕又通过装在两头的齿轮〔31〕和〔18〕的作用将齿条〔3〕和〔6〕的位置也被卡死，即传动力臂的长度被调定。中轴〔20〕与中接头〔5〕的连接方式除可采用由滚动体支承中轴〔20〕的形式外，还可以简化为滑动轴承支承中轴〔20〕的方式。