專利名稱：自行車腳控逆旋變速裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種自行車變速裝置，確切的說是一種自行車腳控逆旋變速裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的自行車變速裝置多數(shù)以鏈條傳動(dòng)，通過調(diào)整主動(dòng)鏈輪(中軸)與從動(dòng)鏈輪(后車輪)的直徑大小變化，達(dá)到改變傳動(dòng)速比的目的?，F(xiàn)在流行的鏈傳動(dòng)變速裝置有以下缺陷變速速比不能變化過大，雖然有的變速裝置多達(dá)十多級(jí)變速檔位，但要從最快速變換到最慢速，必須通過多級(jí)鏈輪逐級(jí)過渡才能實(shí)現(xiàn)變速，變速切換速比??；在變速過程中鏈條、鏈輪頻繁切換，容易出現(xiàn)鏈條脫離鏈輪的故障；變速切換是手動(dòng)操作，需要安裝變速拉索等附件，操作使用不夠方便。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型為改進(jìn)現(xiàn)有的自行車變速裝置結(jié)構(gòu)，克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種不改變現(xiàn)有自行車的鏈條傳動(dòng)方式和鏈輪軸距，不需要鏈條鏈輪變速換位和安裝變速操縱拉索等附件，變速速比大，變速切換快、安裝簡(jiǎn)便，操作容易的一種自行車腳控逆旋變速裝置。
本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是所述的自行車腳控逆旋變速裝置，包括自行車的傳動(dòng)鏈條鏈輪和鏈輪中軸，其特征在于a.所述鏈輪中軸設(shè)有軸向內(nèi)孔和徑向貫通長(zhǎng)槽，鏈輪中軸同軸安裝有快、慢速兩組齒輪和變速套筒，快、慢速兩組齒輪設(shè)有內(nèi)徑花鍵齒，鏈條鏈輪與快速齒輪的端面連接，所述變速套筒外圓有棘輪逆旋止動(dòng)裝置和軸向?qū)ΨQ的高低點(diǎn)環(huán)狀坡面；b.所述鏈輪中軸下方裝有同軸聯(lián)體結(jié)構(gòu)的從動(dòng)齒輪，其齒面與慢速齒輪嚙合，從動(dòng)齒輪上設(shè)有同軸梯級(jí)齒輪，其齒面與快速齒輪嚙合；c.所述鏈輪中軸的軸向內(nèi)孔中設(shè)有儲(chǔ)能彈簧和變速移動(dòng)連桿，變速移動(dòng)連桿一端裝有長(zhǎng)方鍵并與儲(chǔ)能彈簧鄰接，另一端設(shè)有一垂直于變速移動(dòng)連桿軸線的變速連桿橫桿，其兩端搭在變速套筒的軸向?qū)ΨQ高低點(diǎn)環(huán)狀坡面上。
本實(shí)用新型所述的鏈輪中軸軸向內(nèi)孔和徑向貫通長(zhǎng)槽是變速移動(dòng)連桿的活動(dòng)通道，可以帶動(dòng)長(zhǎng)方鍵軸向左右位移，分別插入快、慢變速的兩組齒輪內(nèi)孔花鍵齒并與之嚙合，進(jìn)行變速切換。在變速操作時(shí)只要逆旋鏈輪中軸，變速套筒被棘輪逆旋止動(dòng)裝置止動(dòng)，與鏈輪中軸及軸內(nèi)孔中的變速移動(dòng)連桿、變速連桿橫桿作相對(duì)旋轉(zhuǎn)角移動(dòng)，變速連桿橫桿的兩端被變速套筒環(huán)狀坡面(凸輪)斜面推力頂至坡面高點(diǎn)，推動(dòng)變速連桿橫桿和變速移動(dòng)連桿及長(zhǎng)方鍵左移，與快速齒輪嚙合并壓縮儲(chǔ)能彈簧，鏈輪中軸、快速齒輪及相連的鏈條鏈輪同步旋轉(zhuǎn)；如再次逆旋鏈輪中軸，變速套筒再次與鏈輪中軸及軸向內(nèi)孔中的變速移動(dòng)連桿、變速連桿橫桿作相對(duì)旋轉(zhuǎn)角移動(dòng)，變速連桿橫桿被儲(chǔ)能彈簧作用力把變速連桿橫桿頂至坡面低點(diǎn)，變速移動(dòng)連桿和長(zhǎng)方鍵被推動(dòng)向右位移與慢速齒輪嚙合，慢速齒輪、鏈輪中軸同步旋轉(zhuǎn)與從動(dòng)齒輪嚙合，從動(dòng)齒輪同軸的梯級(jí)齒輪齒面與快速齒輪嚙合帶動(dòng)鏈條鏈輪，鏈條鏈輪及所連接的快速齒輪與中軸的旋轉(zhuǎn)是同向不同步，通過從動(dòng)齒輪的減速增大了鏈條鏈輪的扭力，達(dá)到了變速效果。其中變速套筒軸向?qū)ΨQ高低點(diǎn)環(huán)狀坡面，其高低端之間相鄰旋轉(zhuǎn)角約為90度?？臁⒙賰山M變速齒輪與從動(dòng)齒輪以常嚙合方式傳動(dòng)，變速換檔嚙合采取內(nèi)徑花鍵齒插入長(zhǎng)方鍵與鏈輪中軸嚙合的傳動(dòng)方式。
作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，變速移動(dòng)連桿裝有變速橫桿的一側(cè)設(shè)有軸向內(nèi)孔，軸向內(nèi)孔中可設(shè)置緩沖彈簧，其壓縮力大于左端儲(chǔ)能彈簧的被壓縮力。因?yàn)樽兯俨僮魇强焖僖淮涡酝瓿?，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)活動(dòng)鍵向左推進(jìn)時(shí)被左端快速齒輪的內(nèi)花鍵齒的右端面擋住(未嚙合)，活動(dòng)鍵暫時(shí)不能插進(jìn)左端快速齒輪的內(nèi)花鍵齒槽內(nèi)的問題。在裝了緩沖彈簧后，變速凸輪一次性將變速橫桿推頂?shù)綄?duì)稱環(huán)狀齒形坡面上的高點(diǎn)完成全程位移，但活動(dòng)鍵因?yàn)槲磭Ш吓c變速移動(dòng)連桿只能完成半程位移，此時(shí)變速橫桿完成全程位移就壓縮了置于移動(dòng)連桿內(nèi)孔的緩沖彈簧，緩沖彈簧在安裝時(shí)已經(jīng)被壓縮，其壓縮力大于左端儲(chǔ)能彈簧的被壓縮力，緩沖彈簧二次被變速橫桿全程左移再壓縮后，所能釋放的壓縮力遠(yuǎn)大于儲(chǔ)能彈簧的被壓縮力，在活動(dòng)鍵左移的瞬間，左端快速齒輪仍是處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)到快速齒輪內(nèi)花鍵齒的右端面不再擋住活動(dòng)鍵的時(shí)候，活動(dòng)鍵在緩沖彈簧的壓縮力釋放下，被推進(jìn)插入快速齒輪的內(nèi)花鍵齒槽中，順利完成變速嚙合過程。
本實(shí)用新型附圖為應(yīng)用于大輪自行車的快速向慢速變速的變速裝置結(jié)構(gòu)示意圖，其變速以后，中軸旋轉(zhuǎn)一圈，主動(dòng)鏈輪的旋轉(zhuǎn)小于一圈。作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，將本實(shí)用新型應(yīng)用于小輪、超小輪自行車的變速，即慢速向快速變速，只需將本實(shí)用新型技術(shù)方案的快慢速齒輪的外徑尺寸互換及反向安裝從動(dòng)齒輪即可，其變速以后，中軸旋轉(zhuǎn)一圈，鏈條鏈輪的旋轉(zhuǎn)大于一圈。按照以上技術(shù)方案，在結(jié)構(gòu)上稍作改動(dòng)，還可以實(shí)現(xiàn)快、中、慢三速變速。
本實(shí)用新型的有益效果是①腳控操作逆旋變速，既簡(jiǎn)便又省掉了手動(dòng)操作的變速拉索附件；②變速齒輪外齒常嚙合方式傳動(dòng)，內(nèi)花鍵齒嚙合傳動(dòng)，工作可靠，不會(huì)產(chǎn)生變速掉鏈；③變速速比大，可以一步到位進(jìn)行最高速到最低速的變速切換；④安裝簡(jiǎn)便，不改變普通自行車的鏈傳動(dòng)方式和安裝軸距，僅改變普通自行車的中軸結(jié)構(gòu)；⑤變速互換適應(yīng)性強(qiáng)，只需要調(diào)整兩對(duì)變速齒輪的外徑，該裝置既可以應(yīng)用于大輪自行車的快速向慢速變速(上坡或載重)，又可以應(yīng)用于小輪自行車的慢速向快速變速等。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明


圖1是本實(shí)用新型的安裝示意圖，圖2是本實(shí)用新型的總體結(jié)構(gòu)示意圖，圖中右側(cè)為本實(shí)用新型左視圖，
圖3是本實(shí)用新型變速切換軸向移動(dòng)裝置示意圖，圖中下方為變速套筒的軸向?qū)ΨQ高低點(diǎn)環(huán)狀坡面(凸輪)的平面展開示意圖。
圖中標(biāo)注數(shù)字序號(hào)的零件名稱是(1)鏈輪中軸，(2)左端滾珠擋圈，(3)鏈輪，(4)鏈輪固定螺釘，(5)左端滾珠外圈，(6)左端快速齒輪，(7)滾珠內(nèi)圈，(8)右端慢速齒輪，(9)中端滾珠擋圈，(10)鎖緊螺母，(11)變速連桿橫桿，(12)變速套筒，(13)右端滾珠外圈，(14)固定殼體，(15)鎖緊螺母，(16)右端滾珠擋圈，(17)緩沖彈簧，(18)棘輪止動(dòng)頂板，(19)變速移動(dòng)連桿，(20)從動(dòng)齒輪銷軸，(21)從動(dòng)齒輪，(22)從動(dòng)齒輪固定支架，(23)長(zhǎng)方鍵，(24)儲(chǔ)能彈簧，(25)腳踏曲柄，(26)棘輪止動(dòng)齒圈，(27)變速套筒的軸向?qū)ΨQ高低點(diǎn)環(huán)狀坡面。
具體實(shí)施方式
參見附圖2、附圖3，鏈輪中軸1是有軸向內(nèi)孔的空心軸，中部有一徑向慣通的長(zhǎng)型槽，槽內(nèi)設(shè)置有長(zhǎng)方鍵23，長(zhǎng)方鍵23露出槽外的兩端卡在左端快速齒輪6的內(nèi)徑花鍵齒內(nèi)，帶動(dòng)左端快速齒輪6作同步旋轉(zhuǎn)；快速齒輪6端面與鏈輪3連接，齒輪6、8共同與同軸聯(lián)體結(jié)構(gòu)的從動(dòng)齒輪21嚙合，鏈輪中軸1安裝有滾珠擋圈2、9和鎖緊螺母10，將齒輪6、8定位于鏈輪中軸1上，左端快速齒輪6的端面有固定螺釘4緊固住鏈輪3，帶動(dòng)鏈輪3旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)鏈條，驅(qū)動(dòng)車輪旋轉(zhuǎn)，以上過程是自行車正常騎行時(shí)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。自行車騎行過程中需要變速，通常是在負(fù)載過重或騎行上坡體力消耗過大的情況下，由快速向慢速變速。變速以后的旋轉(zhuǎn)力的傳遞過程是，騎車旋轉(zhuǎn)腳踏曲柄25，帶動(dòng)鏈輪中軸1旋轉(zhuǎn)，長(zhǎng)方鍵23卡在右端慢速齒輪8的內(nèi)徑花鍵齒內(nèi)，帶動(dòng)右端慢速齒輪8作同步旋轉(zhuǎn)，右端慢速齒輪8的外徑小于左端快速齒輪6，杠桿原理使右端慢速齒輪8產(chǎn)生更大的旋轉(zhuǎn)扭力，右端慢速齒輪8帶動(dòng)從動(dòng)齒輪21旋轉(zhuǎn)，從動(dòng)齒輪21同軸的梯級(jí)齒輪帶動(dòng)左端快速齒輪6旋轉(zhuǎn)，左端快速齒輪6的旋轉(zhuǎn)速度減慢，旋轉(zhuǎn)力矩增大，左端快速齒輪6帶動(dòng)鏈輪3通過鏈條將增大的旋轉(zhuǎn)扭力傳遞到車輪，通過變速降低速度增加扭力，使人力騎行的體力消耗減小。其中右端慢速齒輪8與從動(dòng)齒輪21、從動(dòng)齒輪21與左端快速齒輪6的齒輪傳動(dòng)，采用常嚙合齒輪傳動(dòng)方式，變速切換通過長(zhǎng)方鍵23進(jìn)行軸向移動(dòng)，分別與左端快速齒輪6、右端慢速齒輪8的內(nèi)徑花鍵齒嚙合同步旋轉(zhuǎn)。
參見附圖3，附圖3所示的是變速切換長(zhǎng)方鍵23軸向位移的過程，變速套筒12是安裝在右端滾珠擋圈16上可以旋轉(zhuǎn)的套筒凸輪類型的零件，右端滾珠擋圈16螺紋鑲套于鏈輪中軸1，其外圓與右端滾珠外圈13，固定殼體14以滾珠連接，變速套筒12在騎行狀態(tài)旋轉(zhuǎn)時(shí)與鏈輪中軸1同步。如果在騎行時(shí)需要變速，踩腳踏逆向旋轉(zhuǎn)中軸1約為90度，固定在該裝置底座上的棘輪止動(dòng)頂板18(棘爪)頂住變速套筒12外圈上的棘輪止動(dòng)齒圈26與鏈輪中軸1逆向旋轉(zhuǎn)，在鏈輪中軸1的右端也設(shè)置有徑向貫通的長(zhǎng)型槽，槽內(nèi)穿插有變速連桿橫桿11，該連桿橫桿系細(xì)柱形鋼絲件，其兩端搭在變速套筒12的軸向?qū)ΨQ高低點(diǎn)環(huán)狀坡面27上，坡面上軸向?qū)ΨQ高點(diǎn)與低點(diǎn)的兩個(gè)凹處，可留置變速連桿橫桿11，相鄰高低點(diǎn)的間隔徑向旋轉(zhuǎn)角約為90度。因?yàn)樽兯俨僮鳟a(chǎn)生變速套筒12與鏈輪中軸1、右端滾珠擋圈16逆向旋轉(zhuǎn)角約為90度，變速套筒12在逆旋時(shí)通過軸向?qū)ΨQ的高低點(diǎn)環(huán)狀坡面27的斜坡作用力，把搭在坡面低點(diǎn)凹處上的變速連桿橫桿11，推至坡面上高點(diǎn)凹處，使變速連桿橫桿11產(chǎn)生軸向左移，變速連桿橫桿11軸向移動(dòng)距離h，等于變速套筒12軸向?qū)ΨQ坡面高低點(diǎn)間隔距離h(參見附圖3下方環(huán)狀坡面的平面展開示意圖)，變速連桿橫桿11并作用于變速移動(dòng)連桿19內(nèi)孔里的緩沖彈簧17并推頂變速移動(dòng)連桿19及長(zhǎng)方鍵23，向左位移插入左端快速齒輪6的內(nèi)孔花鍵齒內(nèi)，使鏈輪中軸1與左端快速齒輪6同步旋轉(zhuǎn)，長(zhǎng)方鍵23向左位移的同時(shí)壓縮置于鏈輪中軸1內(nèi)孔左端的儲(chǔ)能彈簧24儲(chǔ)蓄能量。在騎行時(shí)如果再次踩腳踏曲柄逆向旋轉(zhuǎn)鏈輪中軸1，變速套筒12重復(fù)以上過程，但是搭在變速套筒12軸向?qū)ΨQ高低點(diǎn)環(huán)狀坡面27上高點(diǎn)凹處上的變速連桿橫桿11，被儲(chǔ)能彈簧24的彈簧能量釋放推至高低點(diǎn)環(huán)狀坡面27低點(diǎn)凹處位置上，使變速連桿橫桿11向右位移，帶動(dòng)變速移動(dòng)連桿19、長(zhǎng)方鍵23同步向右位移，插入右端慢速齒輪8內(nèi)孔花鍵齒內(nèi)，使鏈輪中軸1與右端慢速齒輪8同步旋轉(zhuǎn)，右端慢速齒輪8通過從動(dòng)齒輪21傳動(dòng)至左端快速齒輪6實(shí)現(xiàn)變速旋轉(zhuǎn)力的傳遞。如果再次踩腳踏逆向旋轉(zhuǎn)鏈輪中軸1，快慢變速切換重復(fù)以上過程。在變速操作過程中，長(zhǎng)方鍵23向左推進(jìn)插入左端快速齒輪6的內(nèi)花鍵齒可能會(huì)被內(nèi)花鍵齒右端面擋住(未嚙合)，變速套筒12仍然是一次性將變速連桿橫桿11推頂?shù)綄?duì)稱環(huán)狀坡面的高點(diǎn)上完成全程位移，但長(zhǎng)方鍵23因?yàn)槲磭Ш吓c變速移動(dòng)連桿19只能完成半程位移，此時(shí)變速連桿橫桿11就左移壓縮置于變速移動(dòng)連桿19內(nèi)孔的緩沖彈簧17完成全程位移，緩沖彈簧17在安裝時(shí)已經(jīng)被壓縮，變速連桿橫桿11全程左移二次再壓縮緩沖彈簧17，使緩沖彈簧17能釋放的壓縮力遠(yuǎn)大于儲(chǔ)能彈簧24的被壓縮力，因?yàn)槟嫘兯俸篁T行左端快速齒輪6仍是處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，所以極小的旋轉(zhuǎn)角位移將使左端快速齒輪6的內(nèi)花鍵齒的右端面不再擋住長(zhǎng)方鍵23，長(zhǎng)方鍵23在緩沖彈簧17壓縮力的瞬間釋放下，被推進(jìn)插入左端快速齒輪6的內(nèi)花鍵齒槽中，改善了變速嚙合的平順性。
在以上圖示未作說明的其它零件及作用，左端滾珠外圈5是與左端快速齒輪6滾珠連接，左端滾珠擋圈2螺紋鑲套于鏈輪中軸1，滾珠連接左端快速齒輪6，滾珠內(nèi)圈7固定于鏈輪中軸1與左端快速齒輪6的右端，右端慢速齒輪8的左端滾珠連接，中端滾珠擋圈9是螺紋鑲套于鏈輪中軸1，滾珠連接右端慢速齒輪8的滾珠擋圈，鎖緊螺母10作用是鎖緊中端滾珠擋圈9，右端滾珠擋圈16螺紋鑲套于鏈輪中軸1，滾珠連接右端滾珠外圈13，鎖緊螺母15作用是鎖緊右端滾珠擋圈16，固定殼體14是連接左端滾珠外圈5、右端滾珠外圈13、從動(dòng)齒輪固定支架22、棘輪止動(dòng)頂板18的安裝固定底座。
權(quán)利要求1.一種自行車腳控逆旋變速裝置，包括自行車的鏈條鏈輪(3)和鏈輪中軸(1)，其特征在于所述鏈輪中軸(1)設(shè)有軸向內(nèi)孔和徑向貫通長(zhǎng)槽，同軸安裝有快速齒輪(6)、慢速齒輪(8)和變速套筒(12)，快速齒輪(6)、慢速齒輪(8)設(shè)有內(nèi)徑花鍵齒，鏈條鏈輪(3)與快速齒輪(6)的端面連接，所述變速套筒(12)外圓有棘輪齒圈逆旋止動(dòng)裝置和軸向?qū)ΨQ的高低點(diǎn)環(huán)狀坡面(27)；鏈輪中軸(1)下方，裝有同軸聯(lián)體結(jié)構(gòu)的從動(dòng)齒輪(21)，其齒面與慢速齒輪(8)嚙合，從動(dòng)齒輪(21)上設(shè)有同軸的梯級(jí)齒輪，其齒面與快速齒輪(6)嚙合，所述鏈輪中軸(1)的軸向內(nèi)孔中設(shè)有儲(chǔ)能彈簧(24)和變速移動(dòng)連桿(19)，變速移動(dòng)連桿(19)一端裝有長(zhǎng)方鍵(23)并與儲(chǔ)能彈簧(24)鄰接，另一端設(shè)有一垂直于變速移動(dòng)連桿(19)軸線的變速連桿橫桿(11)，其兩端搭在變速套筒(12)的軸向?qū)ΨQ高低點(diǎn)環(huán)狀坡面(27)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自行車腳控逆旋變速裝置，其特征在于變速移動(dòng)連桿(19)裝有變速連桿橫桿(11)的一側(cè)設(shè)有軸向內(nèi)孔，軸向內(nèi)孔中設(shè)有緩沖彈簧(17)，其壓縮力大于左端儲(chǔ)能彈簧(24)的被壓縮力。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種自行車腳控逆旋變速裝置，其特征在于變速套筒(12)外圓上的棘輪逆旋止動(dòng)裝置可以是棘輪止動(dòng)齒圈(26)，逆旋變速旋轉(zhuǎn)角度約為90度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種自行車腳控逆旋變速裝置，其特征在于變速齒輪組件(6、8)與從動(dòng)齒輪(21)采用常嚙合齒輪傳動(dòng)方式。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種自行車腳控逆旋變速裝置，其特征在于變速齒輪組件(6、8)是采用將長(zhǎng)方鍵(23)移動(dòng)插入變速齒輪(6、8)的內(nèi)徑花鍵齒的方式與鏈輪中軸(1)嚙合。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種自行車變速裝置，確切的說是一種自行車腳控逆旋變速裝置，其鏈輪中軸(1)設(shè)有軸向內(nèi)孔和徑向貫通長(zhǎng)槽，同軸安裝有變速套筒(12)，所述變速套筒(12)外圓有棘輪齒圈逆旋止動(dòng)裝置和軸向?qū)ΨQ的高低點(diǎn)環(huán)狀坡面(27)；鏈輪中軸(1)通過同軸聯(lián)體結(jié)構(gòu)的從動(dòng)齒輪(21)與快速齒輪(6)嚙合，鏈輪中軸(1)的軸向內(nèi)孔中設(shè)有儲(chǔ)能彈簧(24)和變速移動(dòng)連桿(19)，變速移動(dòng)連桿(19)兩端搭在軸向?qū)ΨQ高低點(diǎn)環(huán)狀坡面(27)上。本實(shí)用新型安裝簡(jiǎn)便，不改變普通自行車的鏈傳動(dòng)方式和安裝軸距，不會(huì)產(chǎn)生變速掉鏈，具有變速速比大，變速互換適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)B62M25/00GK2892659SQ20062007286
公開日2007年4月25日 申請(qǐng)日期2006年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月19日
發(fā)明者羅明端 申請(qǐng)人:羅明端