专利名称：滚动齿轮中轴内变速自行车的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一种变速自行车。
由于自行车结构简单、造价较低、轻便、不耗能源、不污染环境、不受道路条件限制而备受使用者欢迎。特别是我国，几乎每个家庭都有自行车，是目前世界上使用自行车最普遍的国家，可称得上“自行车王国”。自行车的种类很多，其中变速自行车备受人们的喜爱。目前已有的变速自行车，是中轴外变速，田一组裸露在外的齿轮组件构成，还有换挡拨叉、拉线、扳手。这种变速自行车存在换挡变速烦琐、麻烦，易损坏和折断，性能不稳定易乱挡、链条不走线阻力大、使用寿命短，美观性差等缺点。
本实用新型的目的，是提供一种外形美观、换挡灵活、变速挡位多、使用寿命长的滚动齿轮中轴内变速自行车。
本实用新型的目的，是采用如下技术方案来实现的，即滚动齿轮中轴内变速自行车，包括前、后车轮、车架、鞍座、货架、链条、脚蹬腿、脚蹬子、车把、车叉、中轴和中轴内变速器。前、后车轮、车架、鞍座、货架、链轮、链条的安装方法与普通自行车的安装方法相同，其要点是该车的车架上装设有中轴内变速器。中轴内变速器，包括箱体、二个端盖、链轮、离合套、主轴套、多个棘爪、棘轮、多个滚动齿轮组件、多个齿轮圈和内齿圈。二个端盖分别以螺纹与箱体的左、右端联结，箱体与二个端盖的联结处分别装设有O型密封圈，防止润滑油外泄。在箱内充满润滑油。中轴穿过二个端盖的中心孔，分别由装设在二个端盖内的轴承予以支承。中轴的两端分别装设有脚蹬腿，在脚蹬腿上装设有脚蹬子。在中轴的中间段上套装有主轴套，主轴套与中轴键连接。主轴套上有多个棘爪室，多个棘爪分别设置在棘爪室内，并分别由设置在棘爪室内的直簧予以支承，直簧的另一端固定在棘爪室壁内。离合套上有多个棘爪出口，离合套套装在主轴套上。在离合套上固定有定位销键。棘轮装设在离合套的左侧，由装设在中轴上的轴承予以支承。该棘轮有外棘齿。在棘轮的右端面上有360度的凹槽滑道，在凹槽滑道内一点上固定一限位销。该棘轮的外棘齿与一棘爪啮合，以防止棘轮倒转，该棘爪由固定在箱体内壁上的支架予以支承。多个齿轮圈套装在离合套上。多个齿轮圈的外径各不相同，多个齿轮圈均有内棘齿。在离合套的右端套装有带内棘齿的输出齿轮，并由设置在右端盖上的轴承予以支承。在多个齿轮圈、输出齿轮与内齿圈之间设有多个滚动齿轮组件，滚动齿轮组件由固定在同一轴上的多个直径不同的齿轮组成，且为一整体结构。内齿圈与箱体键连接。链轮通过螺钉固定在输出齿轮上。
在位于离合套左端的中轴上，有轴孔，轴孔内设有弹簧，弹簧的两端各装有一个限位珠，离合套座内壁上有多角孔套装在限位珠上。在左端盖内侧设置一弹簧钢片，该弹簧钢片的一端通过螺钉固定在左端盖上，其另一端靠在棘轮上，以防止棘轮自动转动。
上述的主轴套可以是由多个带棘爪室凹槽的环套和多个棘爪室凹槽环盖对接构成，装在中轴上后，由卡簧予以定位，这种分体组成的离合套，可简化棘爪室加工工艺，降低成本，适于大批量生产。
本实用新型可设2、3、4、5……等多级变速，其变速原理是当脚蹬子向后逆转360度时可变换一个挡位。中轴向后逆转不足360度时不可变换挡位。这是因为限位珠进入到离合套座的多角孔内而被限位，使中轴与离合套同步运转所至。每当逆转一周时，离合套座上的定位销键被外棘轮凹槽滑道内的限位销卡住，使离合套停止转动，而中轴上的限位珠被压缩回弹簧室内，中轴可继续逆转直到中轴上的一个棘爪收回离合套内，另一个棘爪弹出为止。换挡后向前骑行时，同样需转360度使离合套座上的定位销键与棘轮上的限位销卡住，并带动棘轮同步运转。此时，中轴上从离合套口弹出的棘爪与一有内棘齿轮的齿轮圈啮合，该有内棘齿的齿轮圈与滚动齿轮组件上相对应的齿轮啮合，从而带动滚动齿轮组件转动，滚动齿轮组件的另一端与输出齿轮啮合，使输出齿轮转动，并带动链轮转动。这样依次反复进行，达到变速目的。
本实用新型结构新颖、变速为循环挡位、低速与高速首尾相联，变速挡位多、变速灵敏、可靠性高。另外，由于是中轴内变速，没有外部裸露部件，外观美，操作方便，使用寿命长。
图1是本实用新型的一种实施例的外观结构示意图，图2是中轴变速器结构示意图，图3是齿轮圈结构示意图，图4是内齿圈结构示意图，图5是图2的A-A视图，图6是图2的B-B视图，图7是滚动齿轮组件结构示意图，图8是图7的左视图，图9是输出齿轮结构示意图，
图10是图9的左视图，
图11是分体式主轴套示意图。下面结合说明书附图对本实用新型作进一步说明。
滚动齿轮中轴内变速自行车，包括前车轮1、后车轮2、车架3、鞍座4、货架5、链条6、二个脚蹬腿7、二个脚蹬子8、车把9、车叉10、中轴47、链轮14和中轴内变速器。前和后车轮、车架、鞍座、货架、链条、二个脚蹬腿、二个脚蹬子、车把、车叉的装配方法与普通自行车相同，故不祥述。中轴内变速器是本实用新型的特征部分。
中轴内变速器包括箱体11、端盖12、端盖13、离合套15、主轴套16、3个棘爪17、棘轮18、滚动齿轮组件19、齿轮圈20和内齿圈21。端盖12和端盖13装上O型密封圈22、23后分别以螺纹与箱体11的两端联结。箱内充满润滑油。中轴47穿过端盖12、13的中心孔，由装设在端盖12、13内的轴承24、25予以支承。中轴47的两端分别装有脚蹬腿7，在二个脚蹬腿7上装设脚蹬子8。主轴套16套装在中轴47的中间段上，并通过键26与中轴47固定连接。主轴套16由环状盖板27、二端面带棘爪室凹槽的环套28、带棘爪室凹槽的环套29和环状盖板30对接组成，在主轴套16上形成三个棘爪室31。在3个棘爪室31内分别装入直簧45后，再分别装入棘爪17。棘爪17下端有万向节32，万向节32插入棘爪室侧壁上的万向节凹槽33内。直簧45的下端固定在棘爪室31底壁上，其上端抵顶在棘爪上。离合套上有3个棘爪出口34，离合套15套装在主轴套16上，在离合套15的离合套座35上固定有定位销键36。在位于离合套15的左侧的中轴上有圆孔37，为弹簧室。在圆孔37内装入弹簧38，在弹簧38的两端分别装设有限位珠39，离合套座35内壁上有多角孔并套装在限位珠39上。棘轮18的右端面上有环状凹槽40，在环状凹槽40内一点上固定有限位销41。棘轮18装设在离合套15的左侧，由装设在中轴47上的轴承42予以支承。棘轮18有外棘齿，外棘齿与一棘爪43啮合，棘爪43由棘爪支架44予以支承，棘爪支架44固定在箱体11的内壁上。定位销键36插入环状凹槽40内。在端盖12内侧设置一弹簧钢片46，弹簧钢片46的一端通过螺钉固定在端盖12上，其另一端靠在棘轮18上。在离合套15上套装有左、右二个齿轮圈20，二个齿轮圈20均有内棘齿，且外径不同。左齿轮圈20为1挡滚动齿圈，右齿轮圈20为3挡滚动齿圈。在离合套15的右端装有带内棘齿的输出齿轮48。输出齿轮48右端由轴承25和装设在端盖13上的轴承49予以支承。链轮14套装在中轴47上，通过螺钉固定输出齿轮48上，并装上螺母50。在中轴47与输出齿轮48之间装设油封51，在端盖13与输出齿轮48之间装设油封52，在端盖12与中轴47之间装设油封53。在左、右二个齿轮圈20与内齿圈21之间装设有5个滚动齿轮组件19。滚动齿轮组件19上有3个直径不同的同轴齿轮，3个直径不同的同轴齿轮可分别与左、右2个齿轮圈20和输出齿轮48啮合。内齿圈21通过键54与箱体11连接。
权利要求1.滚动齿轮中轴内变速自行车，包括前车轮(1)、后车轮(2)、车架(3)、鞍座(4)、货架(5)、链轮(14)、链条(6)、二个脚蹬子(8)、车把(9)、车叉(10)、中轴(47)和中轴内变速器，中轴内变速器固定在车架(3)上，其特征在于所述的中轴内变速器包括箱体(11)、端盖(12)、端盖(13)、离合套(15)、主轴套(16)、多个棘爪(17)、棘轮(18)、滚动齿轮组件(19)、输出齿轮(48)、多个齿轮圈(20)和内齿圈(21)；端盖(12)、(13)，分别以螺纹与箱体(11)的两端联结，中轴(47)穿过端盖(12)、(13)的中心孔，由装设在端盖(12)、(13)内的轴承(24)、(25)予以支承；主轴套(16)套装在中轴(47)的中间段上，并通过键(26)与中轴(47)固定连接，主轴套(16)上有多个棘爪室(31)，在每一个棘爪室(31)内依次装入直簧(45)和棘爪(17)，直簧(45)的上端抵顶在棘爪(17)上，直簧(45)下端固定在棘爪室(31)的底壁上，棘爪(17)下端有万向节(32)，万向节(32)插入棘爪室(31)侧壁上的万向节凹槽(33)内；离合套(15)套装在主轴套(16)上，离合套(15)上有多个棘爪出口(34)，在离合套(15)的离合套座(35)上固定有定位销键(36)；棘轮(18)的右端面上有环状凹槽(40)，在环状凹槽(40)内固定有限位销(41)，棘轮(18)装设在离合套(15)的左侧，由装设在中轴(47)上的轴承(42)予以支承，棘轮(18)有外棘齿，外棘齿与棘爪(43)啮合，棘爪(43)由棘爪支架(44)予以支承，棘爪支架(44)固定在箱体(11)的内壁上，定位销键(36)插入环状凹槽(40)内；多个齿轮圈(20)外径各不相同，每一个齿轮圈(20)均有内棘齿，多个齿轮圈(20)套装在离合套(15)上，输出齿轮(48)套装在离合套(15)的右端，输出齿轮(48)有内棘齿；在箱体(11)内设置内齿圈(21)，内齿圈(21)通过键(54)与箱体(11)固定连接，在多个齿轮圈(20)、输出齿轮(48)与内齿圈(21)之间装设有多个滚动齿轮组件(19)，滚动齿轮组件(19)上有多个直径不同的同轴齿轮，这些同轴齿轮分别与多个齿轮圈(20)和输出齿轮(48)啮合。
2.根据权利要求1所述的滚动齿轮中轴内变速自行车，其特征是主轴套(16)上有三个棘爪室(31)，三个棘爪室(31)内分别装有直簧(45)和棘爪(17)，离合套(15)上有三个棘爪出口(34)，在离合套(15)上套装有左、右二个齿轮圈(20)，在左、右二个齿轮圈(20)、输出齿轮(48)之间装设有5个滚动齿轮组件(19)，每一个滚动齿轮组件(19)上有三个直径不相同的同轴齿轮，该三个直径不相同的同轴齿轮可分别与左、右二个齿轮圈(20)和输出齿轮(48)啮合。
3.根据权利要求1所述的滚动齿轮中轴内变速自行车，其特征在于所述的主轴套(16)是由环状盖板(27)、二端带棘爪室凹槽的环套(28)、带棘爪室凹槽的环套(29)和环状盖板(30)对接组成。
4.根据权利要求1所述的滚动齿轮中轴内变速自行车，其特征是在位于离合套(15)的左侧的中轴上有圆孔(37)，在圆孔(37)内装设有弹簧(38)，在弹簧(38)的两端分别装设有限位珠(39)，离合套座(35)内壁上有多角孔套装在限位珠(39)上；在端盖(12)内侧设置一弹簧钢片(46)，弹簧钢片(46)的一端通过螺钉固定在端盖(12)上，其另一端靠在棘轮(18)上。
专利摘要滚动齿轮中轴内变速自行车,包括装设在车架上的中轴内变速器。该中轴内变速器包括装设在中轴上的带有3个棘爪室的主轴套,在棘爪室内装设有直簧和棘爪。在主轴套上套装有离合套,离合套上有3个棘爪出口。在离合套上套装有二个外径大小不相同的齿轮圈和输出齿轮。在箱体内设有内齿圈,内齿圈与箱体键连接。在内齿圈和齿轮圈、输出齿轮之间装设有5个滚动齿轮组件。中轴两端从箱体的两端盖的中心孔伸出。本实用新型变速挡位多、变速灵敏、使用寿命长。
文档编号B62M11/00GK2423186SQ0021155
公开日2001年3月14日 申请日期2000年4月18日 优先权日2000年4月18日
发明者王立伟, 王立佳 申请人:沈阳富伟佳实业有限公司