專利名稱：自行車腳控變速裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種自行車變速裝置，確切的說是一種自行車腳控變速裝置。
背景技術：
現(xiàn)有的自行車變速裝置多數(shù)以鏈條傳動，通過調(diào)整主動鏈輪(中軸)與從動鏈輪(后車輪)的直徑大小變化，達到改變傳動速比的目的?，F(xiàn)在流行的鏈傳動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十多級變速檔位，但要從最快速變換到最慢速，必須通過多級鏈輪逐級過度才能實現(xiàn)變速，變速切換速比小；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；變速切換是手動操作，需要安裝變速拉索等附件，操作使用不夠方便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為改進現(xiàn)有的自行車變速裝置結構，克服現(xiàn)有技術的缺陷，提供一種不改變現(xiàn)有自行車的鏈條傳動方式和鏈輪軸距，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、安裝簡便，操作容易的一種自行車腳控變速裝置。
本發(fā)明的技術解決方案是所述的自行車腳控變速裝置，包括自行車的傳動鏈條鏈輪和鏈輪中軸，其特征在于a.所述鏈輪中軸設有軸向內(nèi)孔和徑向貫通長槽，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裝置，內(nèi)圓有軸向對稱的高低點環(huán)狀坡面；b.所述鏈輪中軸下方裝有同軸聯(lián)體結構的從動齒輪，其齒面與慢速齒輪嚙合，從動齒輪上設有同軸梯級齒輪，其齒面與快速齒輪嚙合；c.所述鏈輪中軸的軸向內(nèi)孔中設有儲能彈簧和變速移動連桿，變速移動連桿一端裝有長方鍵并與儲能彈簧鄰接，另一端設有一垂直于變速移動連桿軸線的變速連桿橫桿，其兩端搭在變速套筒內(nèi)圓軸向對稱高低點環(huán)狀坡面上。
本發(fā)明所述的鏈輪中軸軸向內(nèi)孔和徑向貫通長槽是變速移動連桿的活動通道，可以帶動長方鍵軸向左右位移，分別插入快、慢變速的兩組齒輪內(nèi)孔花鍵齒并與之嚙合，進行變速切換。在變速操作時只要逆旋鏈輪中軸，變速套筒被棘輪逆旋止動裝置止動，與鏈輪中軸及軸內(nèi)孔中的變速移動連桿、變速連桿橫桿作相對旋轉角移動，變速連桿橫桿的兩端被環(huán)狀坡面斜面推力頂至坡面高點，推動變速連桿橫桿和變速移動連桿及長方鍵左移，與快速齒輪嚙合并壓縮儲能彈簧，鏈輪中軸、快速齒輪及相連的鏈條鏈輪同步旋轉；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)孔中的變速移動連桿、變速連桿橫桿作相對旋轉角移動，變速連桿橫桿被儲能彈簧作用力把變速連桿橫桿頂至坡面低點，變速移動連桿和長方鍵被推動向右位移與慢速齒輪嚙合，慢速齒輪、鏈輪中軸同步旋轉與從動齒輪嚙合，從動齒輪同軸的梯級齒輪齒面與快速齒輪嚙合帶動鏈條鏈輪，鏈條鏈輪及所連接的快速齒輪與中軸的旋轉是同向不同步，通過從動齒輪的減速增大了鏈條鏈輪的扭力，達到了變速效果。其中變速套筒內(nèi)圓軸向對稱高低點環(huán)狀坡面，其高低端之間相鄰旋轉角約為45度?？?、慢速兩組變速齒輪與從動齒輪以常嚙合方式傳動，變速換檔嚙合采取內(nèi)徑花鍵齒插入長方鍵與鏈輪中軸嚙合的傳動方式。
本發(fā)明附圖為應用于大輪自行車的快速向慢速變速的變速裝置結構示意圖，其變速以后，中軸旋轉一圈，主動鏈輪的旋轉小于一圈。作為本發(fā)明的進一步改進，將本發(fā)明應用于小輪、超小輪自行車的變速，即慢速向快速變速，只需將本發(fā)明技術方案的快慢速齒輪的外徑尺寸互換及反向安裝從動齒輪即可，其變速以后，中軸旋轉一圈，鏈條鏈輪的旋轉大于一圈。按照以上技術方案，在結構上稍作改動，還可以實現(xiàn)快、中、慢三速變速。
本發(fā)明的有益效果是①腳控操作逆旋變速，既簡便又省掉了手動操作的變速拉索附件；②變速齒輪外齒常嚙合方式傳動，內(nèi)花鍵齒嚙合傳動，工作可靠，不會產(chǎn)生變速掉鏈；③變速速比大，可以一步到位進行最高速到最低速的變速切換；④安裝簡便，不改變普通自行車的鏈傳動方式和安裝軸距，僅改變普通自行車的中軸結構；⑤變速互換適應性強，只需要調(diào)整兩對變速齒輪的外徑，該裝置既可以應用于大輪自行車的快速向慢速變速(上坡或載重)，又可以應用于小輪自行車的慢速向快速變速等。


下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明圖1是本發(fā)明的安裝示意圖，圖2是本發(fā)明的總體結構示意圖，圖中右側為本發(fā)明左視圖，圖3是本發(fā)明變速切換軸向移動裝置示意圖，圖中下方為變速套筒內(nèi)圓軸向對稱高低點環(huán)狀坡面的平面展開示意圖。
圖中標注數(shù)字序號的零件名稱是(1)鏈輪中軸，(2)左端滾珠擋圈，(3)鏈輪，(4)鏈輪墊板，(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)固定支架，(15)鎖緊螺母，(16)右端滾珠擋圈，(17)變速連桿橫桿固定螺絲，(18)棘輪止動頂板，(19)變速移動連桿，(20)從動齒輪銷軸，(21)從動齒輪，(22)從動齒輪固定支架，(23)長方鍵，(24)儲能彈簧，(25)腳踏曲柄，(26)棘輪止動齒圈，(27)變速套筒內(nèi)圓軸向對稱高低點環(huán)狀坡面。
具體實施例方式
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型槽，槽內(nèi)設置有長方鍵23，長方鍵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)，帶動左端快速齒輪6作同步旋轉；快速齒輪6端面與鏈輪3連接，齒輪6、8共同與同軸聯(lián)體結構的從動齒輪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的端面有螺栓緊固住鏈輪3和鏈輪墊板4，帶動鏈輪3旋轉，從而帶動鏈條，驅動車輪旋轉，以上過程是自行車正常騎行時的運轉狀態(tài)。自行車騎行過程中需要變速，通常是在負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。變速以后的旋轉力的傳遞過程是，騎車旋轉腳踏曲柄25，帶動鏈輪中軸1旋轉，長方鍵23卡在右端慢速齒輪8的內(nèi)徑花鍵齒內(nèi)，帶動右端慢速齒輪8作同步旋轉，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)生更大的旋轉扭力，右端慢速齒輪8帶動從動齒輪21旋轉，從動齒輪21同軸的梯級齒輪帶動左端快速齒輪6旋轉，左端快速齒輪6的旋轉速度減慢，旋轉力矩增大，左端快速齒輪6帶動鏈輪3通過鏈條將增大的旋轉扭力傳遞到車輪，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與從動齒輪21、從動齒輪21與左端快速齒輪6的齒輪傳動，采用常嚙合齒輪傳動方式，變速切換通過長方鍵23進行軸向移動，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。
參見附圖3，附圖3所示的是變速切換長方鍵23軸向位移的過程，變速套筒12是安裝在右端滾珠擋圈16上可以旋轉的套筒類型的零件，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，固定支架14以滾珠連接，變速套筒12在騎行狀態(tài)旋轉時與鏈輪中軸1同步。如果在騎行時需要變速，踩腳踏逆向旋轉中軸1約45度，固定在該裝置底座上的棘輪止動頂板18頂住變速套筒12外圈上的棘輪止動齒圈26與鏈輪中軸1逆向旋轉，在鏈輪中軸1的右端也設置有徑向貫通的長型槽，槽內(nèi)穿插有變速連桿橫桿11，該連桿橫桿系細柱形彈性鋼絲件，其兩端搭在變速套筒12內(nèi)圓的軸向對稱高低點環(huán)狀坡面27上，坡面上軸向對稱高點與低點的兩個凹處，可留置變速連桿橫桿11，相鄰高低點的間隔徑向旋轉角約為45度。因為變速操作產(chǎn)生變速套筒12與鏈輪中軸1、右端滾珠擋圈16逆向旋轉角約45度，變速套筒12在逆旋時通過內(nèi)圓的高低點環(huán)狀坡面27的斜坡作用力，把搭在坡面低點凹處上的變速連桿橫桿11，推至坡面上高點凹處，使變速連桿橫桿11產(chǎn)生軸向左移，變速連桿橫桿11軸向移動距離等于變速套筒12內(nèi)圓坡面高低點軸向間隔距離，變速連桿橫桿11并作用于位于鏈輪中軸1內(nèi)孔里的變速移動連桿19，變速移動連桿19推頂長方鍵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，長方鍵23向左位移的同時壓縮置于鏈輪中軸1內(nèi)孔左端的儲能彈簧24儲蓄能量。在騎行時如果再次踩腳踏曲柄逆向旋轉鏈輪中軸1約45度，變速套筒12重復以上過程，但是搭在變速套筒12內(nèi)圓的高低點環(huán)狀坡面27上高點凹處上的變速連桿橫桿11，被儲能彈簧24的彈簧能量釋放推至內(nèi)圓的高低點環(huán)狀坡面27低點凹處位置上，使變速連桿橫桿11向右位移，變速移動連桿19、長方鍵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，右端慢速齒輪8通過從動齒輪21傳動至左端快速齒輪6實現(xiàn)變速旋轉力的傳遞。如果再次踩腳踏逆向旋轉鏈輪中軸1約45度，快慢變速切換重復以上過程。
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，固定支架14是連接左端滾珠外圈5、右端滾珠外圈13、從動齒輪固定支架22、棘輪止動頂板18的底座安裝板。
權利要求
1.本發(fā)明涉及一種自行車腳控變速裝置，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)設有軸向內(nèi)孔和徑向貫通長槽，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)外圓有棘輪逆旋止動裝置，內(nèi)圓有軸向對稱的高低點環(huán)狀坡面(27)；鏈輪中軸(1)下方裝有同軸聯(lián)體結構的從動齒輪(21)，其齒面與慢速齒輪(8)嚙合，從動齒輪(21)上設有同軸的梯級齒輪，其齒面與快速齒輪(6)嚙合；所述鏈輪中軸(1)的軸向內(nèi)孔中設有儲能彈簧(24)和變速移動連桿(19)，變速移動連桿(19)一端裝有長方鍵(23)并與儲能彈簧(24)鄰接，另一端設有一垂直于變速移動連桿(19)軸線的變速連桿橫桿(11)，其兩端搭在變速套筒(12)內(nèi)圓軸向對稱高低點環(huán)狀坡面(27)上。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種自行車腳控變速裝置，其特征在于變速套筒(12)內(nèi)圓設有軸向兩端對稱高低點環(huán)狀坡面(27)，該環(huán)狀坡面的高、低端為凹型結構，高低端相鄰徑向旋轉角度約為45度。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的一種自行車腳控變速裝置，其特征在于變速套筒(12)外圓上的棘輪逆旋止動裝置可以是棘輪止動齒圈(26)。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種自行車腳控變速裝置，其特征在于變速齒輪組件(6)、(8)與從動齒輪(21)采用常嚙合齒輪傳動方式。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種自行車腳控變速裝置，其特征在于變速齒輪組件(6)、(8)是采用將長方鍵(23)移動插入變速齒輪(6)、(8)的內(nèi)徑花鍵齒的方式與鏈輪中軸(1)嚙合。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種自行車腳控變速裝置，其鏈輪中軸1設有軸向內(nèi)孔和徑向貫通長槽，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設有內(nèi)徑花鍵齒，鏈條鏈輪3與快速齒輪6的端面連接，鏈輪中軸1下方裝有同軸聯(lián)體結構的從動齒輪21，其齒面分別與快速齒輪6和慢速齒輪8嚙合，鏈輪中軸1的軸向內(nèi)孔中設有儲能彈簧24和變速移動連桿19，變速移動連桿19一端裝有長方鍵23并與儲能彈簧24鄰接，另一端設有變速連桿橫桿11，其兩端搭在變速套筒12內(nèi)圓軸向對稱高低點環(huán)狀坡面27上。本發(fā)明屬于腳控操作逆旋變速，既簡便又省掉了手動操作的變速拉索附件；變速齒輪工作可靠，不會產(chǎn)生變速掉鏈；變速速比大，可以一步到位進行最高速到最低速的變速切換；具有安裝簡便，變速互換適應性強的特點。
文檔編號B62M25/00GK1597437SQ20041004150
公開日2005年3月23日 申請日期2004年7月22日 優(yōu)先權日2004年7月22日
發(fā)明者羅明端 申請人:羅明端