专利名称：换档变速自行车及三轮自行车的制作方法
技术领域：
本发明涉及自行车和三轮自行车根据不同的行驶条件，改变行驶速度和牵引力，特别是用来增速和减速传动具有十五级速度的变速器。
目前现有的变速自行车主要是靠链条来回左右移动挂上直径大或直径小的飞轮或链轮轮齿上，来改变行驶速度和牵引力。如果并排紧换两齿轮直径相差较大，链条从直径小的齿轮移动至直径大的齿轮上，容易使链条只能紧贴大齿轮的端面而不能挂上轮齿上。要想顺利使链条从直径小的齿轮上挂上直径大的齿轮轮齿上，必须两齿轮直径相差较小才能使链条挂上，也就是说要使自行车有最大的增速传动又要具有最大的牵引力，需要飞轮或链轮上最小齿轮与最大齿轮之间增加很多齿轮作为过渡齿轮，才能使链条从飞轮或链轮最小直径齿轮经多次梯级移动挂上最大直径齿轮作为增速或减速传动。如果飞轮或链轮上作为过渡的齿轮增加过多将造成并排的小齿轮与大齿轮之间距离长，使链条与飞轮及链轮不能成一直线，造成链条和飞轮及链轮轮齿的磨损加剧，使寿命有较大的影响，同时链条在变速移动中会松，冲击现象严重，容易脱链并损坏飞轮和链轮或拉断链条；再者飞轮上最小外径齿轮也是空穿在后车轮轮轴上，减少其最小齿轮的外径受到了限制，即不能达到最大的增速传动；另一方面又要达到最大传动索引力时，飞轮与链轮偏离一直线太大，在行驶时变速容易造成链条脱链，要求实现最大的减速传动牵引力将会发生很大的困难。
本发明的目的是为自行车和三轮自行车提供一种更先进的具有十五级变速装置——有级变速器，它能使自行车和三轮自行车具有最大的增速传动，又能达到最大的减速传动牵引力；同时又能使链轮、链条、飞轮保持稳定的一直线定位不容易脱链，使飞轮和链轮的磨损减小又不会使链条过松造成冲击现象，防止损坏飞轮和链轮或拉断链条。
本发明的目的是这样实现的有级变速器是由一轴组合、二轴组合、三轴组合、换档操纵机构等组成，并装入箱体内。一轴组合一轴上自左至右装有一、二、三、四、五速齿轮，一、五速两齿轮是双齿轮并空套在一轴轴颈上，一、五速齿轮与二轴上一、五速齿轮常啮合。一速花键齿轮左端面是与一速齿轮右端面制成一整体，五速花键齿轮右端面与五速齿轮左端面制成一整体。有内孔的二速齿轮右端面与一速花键套筒左端面制成一整体，一速花键套筒内的右端面内孔又有花键与一轴相接。二速齿轮内孔直径大于一速花键套筒内园直径(不是指其套筒内的右端面内孔直径)，一速花键套筒外园直径又小于二速齿轮外园直径，一速花键套筒外园周有拨叉环槽，由一、二速拨叉空套入环槽内操纵可轴向移动挂上一、二档。三速齿轮内孔有花键与一轴相接，三速齿轮左或右端面与有内孔的拨叉轮右或左端面制成一整体，其拨叉轮外园直径小于三速齿轮外园直径，拨叉轮外园周有环槽，由三速拨叉空套入环槽内操纵可轴向移动挂上三档。有内孔的四速齿轮左端面是与五速花键套筒右端面制成一整体，五速花键套筒内左端面内孔又有花健与一轴相接，四速齿轮内孔直径大于五速花键套筒内园直径(不是指其套筒内左端面内孔直径)，五速花键套筒外园周有拨叉环槽，由四、五速拨叉空套入环槽内操纵可轴向移动挂上四、五档。一轴左、右部用203滚珠轴承支承在变速器箱左、右壳上部的前部壳体内，一轴两端伸出变速器箱左、右壳体外并在其两端装上脚踏曲柄。二轴组合二轴上自左至右装有一、二、三、四、五速齿轮，各齿轮都是内孔有花键与二轴相接。二轴上各齿轮的轴向定位是用开口挡圈与各自齿轮两端面接触，并使开口挡圈紧卡入二轴环槽内，二轴两端用203滚珠轴承支承在变速器箱左、右壳下部的中间部壳体内。三轴组合三轴自左至右装有高、中、低速齿轮，各齿轮都是内孔有花键与三轴相接，由高、中、低速拨叉操纵可轴向移动挂上高、中、低速档，三轴左端和右部用203滚珠轴承支承在变速器箱左、右壳上部的后部壳体内，三轴右端伸出变速器箱右壳体外并装有链轮。把三轴安排在变速器箱内上方后部是为了使其轴右端上链轮与飞轮拉近距离，能缩短链条长度。换档操纵机构变速器箱上面的箱盖内装有前、后拨叉轴，前拨叉轴自左至右装有一、二速、三速、四、五速拨叉；后拨叉轴自左至右装有高、中、低速拨叉。前、后拨叉轴各自用一钢珠在弹簧作用下卡入其轴上的V型槽中，前拨叉轴有五个V型槽，后拨叉轴有三个V型槽。除了没有变速杆外，前、后拨叉轴和拨叉的装配与汽车变速器箱盖内的拨叉轴及拨叉相同，不同的是在前、后拨叉轴各两端园心钻有一小孔，又在两拨叉轴两端外园周合适处也钻有一小孔各与两拨叉轴各端园心小孔相通，并把外园周小孔加工成螺纹，另在变速器箱盖左、右两端面对准前、后拨叉轴各端园心处的箱盖左、右端面各钻有两小孔，并使备自的小孔与两拨叉轴各端园心小孔成一直线，把四根操纵钢丝绳各自一端分别从变速器箱盖左、右端面小孔内穿入其盖内，再直线穿入前、后拨叉轴各端园心小孔内，用四个螺栓各自旋入两拨叉轴备两端外园周螺纹小孔，旋紧螺栓使备端园心小孔内操纵钢丝绳一端与拨叉轴压接一整体。另外从自行车车把左、右两端各空套入握把，使握把前端面与车把上的挡圈端面接触，然后再用开口挡圈从握把后端面卡入车把端环槽内，使握把能自由转动而不能轴向移动。握把前端外园周有前、后两环槽，使与前拨叉轴两端园心小孔连接的两根钢丝绳另一端分别在右握把前、后两环槽内正、反方向各绕半圈，并使钢丝绳拉丝头固定其握把前、后两环槽周边合适处，转动右握把使两根钢丝绳、前拨叉轴及一、二速、三速、四、五速拨叉同时联动可变换一、二、三、四、五档。再把与后拨叉轴两端园心小孔连接的两根钢丝绳另一端分别在左握把前端外园周前、后两环槽内正、反方向各绕半圈，并使拉丝头固定其握把前、后两环槽周边合适处，转动左握把使两根钢丝绳、后拨叉轴及高、中、低速拨叉同时联动可变换高、中、低速档。最后把变速器箱定位在自行车原脚踏中轴适当处，使变速器一轴两端与原脚踏中轴两端位置相同，并把变速器箱前、后端面与车架连接成一整体。变速器箱左、右端面呈U型，箱盖在上面。把飞轮上链条套入三轴右端链轮上，使链轮、链条、飞轮成一直线。
另外也可把该变速器一轴三速齿轮左端面与一速花键套筒右端面制成一体，三速齿轮右端面又与五速花键套筒左端面制成一体，用一个拨叉操纵可轴向移动挂上一、二、三、四、五速档。也可把二轴一、二、三、四、五速齿轮制成一整体，并定位不能轴向移动。还可以把三轴高、中、低速齿轮制成一整体，用一个拨叉操纵可轴向移动挂上高、中、低速档。
由于该变速器十五级速度是采用了齿轮轴变速很容易改变链轮至飞轮的传动比，所以使自行车或三轮自行车具有最合适的牵引力和速度并且结构简单；由于采用了齿轮轴改变链轮至飞轮的传动比使链轮的直径能减少一倍以上又与飞轮距离短，所以使全链罩很短小显得配称雅观；由于链条与链轮和飞轮成一直线保持稳定的定位不容易脱链，所以免除了链条过松和严重冲击现象所造成的损坏飞轮及链轮或拉断链条；另外由于增速传动高适合采用小直径车轮，所以使自行车的车身短显得小巧玲珑。
下面对本发明的具体装置和工作情况作进一步说明该变速器一、二、三轴的支承轴承内径是17毫米，与自行车原脚踏中轴两端外径基本一样大小。一轴两轴颈上各空套有一个轴套，两轴套内径与其轴上花键槽内径一样，轴套外径稍微大于其轴上花键外径，一、五速齿轮内径与轴套外径套接一整体，这样做的目的使一轴能直接从一、二、三、四、五速齿轮内孔中轴向移动并从变速器箱左或右端面轴承孔取出箱外，使一轴上各齿轮能方便从箱内安装或拆卸。一轴上一、五速齿轮轴向定位也是用开口挡圈从轴套两端面卡入一轴环槽内，使一、五速齿轮能转动而不能轴向移动。
一、二、三轴上的各齿轮宽度为5毫米，一轴一、五速花键齿轮宽11毫米，前、后各拨叉的V型槽之间的间隙为6毫米，使一轴上的换档齿轮或三轴上的换速齿轮在变换时是处于二轴上两个齿轮间隙内，不会使各齿轮端面相磨擦。
当三轴上中速齿轮与二轴上三速齿轮啮合时，两齿轮的外径相同，属中速行驶；当三轴上低速齿轮与二轴上四速齿轮啮合时，二轴上四速齿轮外径小于三轴上低速齿轮外径，属低速行驶；当三轴上高速齿轮与二轴上二速齿轮啮合时，二轴上二速齿轮外径大于三轴上高速齿轮外径，属高速行驶。一轴上的五个档再经过三轴上的高、中、低速档变换使自行车或三轮自行车具有十五级牵引力和速度。
对于三轮自行车来说，由于采用了齿轮轴变速，极容易改变链轮至飞轮的传动比，可设计为转动握把操纵变换还能使传动比倒过来使三轮自行车牵引力更大又更省力。
对于前二轮后一轮的三轮自行车来说，采用该变速器时，可把左、右握把套入其车前以横杠作转向把的合适处，概起方向握把作用又起操纵变速作用为了更清楚理解，下面再说明如下先使二轴上三速齿轮与一轴上三速齿轮和三轴上中速齿轮同时啮合(即挂上三档)，再操纵前拨叉轴上联动拨叉往左轴向移动可挂上二、一档或往右轴向移动可挂上四、五档；操纵后拨叉轴上联动拨叉往左轴向移动可挂上高速档或往右轴向移动可挂上低速挡，即一轴或三轴各齿轮轴向移动的动态结构。经过动态结构的说明，就可设计使前、后各拨叉轴V型槽与V型槽之间的间隙为6毫米及各轴上各齿轮宽度为5毫米，那么二轴上各齿轮与齿轮之间的间隙是一速齿轮与二速齿轮为6毫米(一轴二速齿轮右端连接的一速花键套筒是和一轴一速花键齿轮啮合或分离，所以二轴一速齿轮与二速齿轮为6毫米)、二速齿轮与三速齿轮为18毫米、三速齿轮与四速齿轮为18毫米、四速齿轮与五速齿轮为6毫米(一轴四速齿轮左端连接的五速花键套筒是和一轴五速花键齿轮啮合或分离，所以二轴四速齿轮与五速齿轮为6毫米)，即二轴各固定的齿轮不能轴向移动的静态结构。经过动态与静态结构的说明，则各轴上各齿轮之间的啮合及分离就不说自明。
提示各齿轮宽度为5毫米加上同轴各齿轮之间的总间隙及左、右箱壳(各厚12毫米)，变速器箱总宽度为10厘米左右；如各齿轮尽量采用窄齿使其齿轮外径减小的话，变速器箱总长度为16厘米左右，使变速器箱也显得小巧玲珑。
权利要求
1.换档变速自行车或三轮自行车，特别是用于自行车或三轮自行车的有级变速器，其特征在于该变速器一轴自左(或右)至右(或左)装有一、二、三、四、五速齿轮，一、五速齿轮空套一轴左(或右)、右(或左)轴颈上，二、三、四速齿轮内孔有花键与一轴相接，一轴一速齿轮与一速花键齿轮连接，一轴五速齿轮与五速花键齿轮连接，一轴二速齿轮与一速花键套筒连接，一轴四速齿轮与五速花键套筒连接，一轴两端各装有脚踏曲柄，前拨叉轴有一、二速、三速、四、五速联动拨叉，与前拨叉轴两端园心连接的两根钢丝绳各自一端与右(或左)握把联动连接；二轴自左(或右)至右(或左)装有内孔有花键一、二、三、四、五速齿轮与三轴连接；三轴自左(或右)至右(或左)装有内孔有花键高、中、低速齿轮与三轴连接，三轴右端装有链轮，后拨叉轴有高、中、低速联动拨叉，与后拨叉轴两端园心连接的两根钢丝绳各自另一端与左(或右)握把联动连接。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于一轴二、三、四速齿轮是一整体，内孔有花键与一轴相接，由前拨叉轴一拨叉操纵可轴向移动。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于二轴一、二、三、四、五速齿轮是一整体，内孔有花键与二轴连接并轴向定位。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于三轴高、中、低速齿轮是一整体，内孔有花键与三轴连接，由后拨叉轴一拨叉操纵可轴向移动。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于一轴一速齿轮右(或左)端面与一速花键齿轮左(或右)端面连接一整体。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于一轴二速齿轮右(或左)端面与一速花键套筒左(或右)端面连接一整体。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于一轴四速齿轮左(或右)端面与五速花键套筒右(或左)端面连接一整体。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于一轴五速齿轮左(或右)端面与五速花键齿轮右(或左)端面连接一整体。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于一轴两端各装有脚踏曲柄。
10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于三轴右端装有链轮。
全文摘要
该变速器采用齿轮轴变速使其结构轻巧,用手转动左、右握把操纵一轴上五个变速档经过三轴上高、中、低速档再变换使自行车及三轮自行车具有十五级牵引力和速度且更省力。链轮直径最小又与飞轮距离近使全链罩短显得配称雅观,又能使链轮、链条、飞轮成一直线稳定定位,不会造成链条过松和冲击现象所引起损坏飞轮及链轮或拉断链条。由于增速传动高,很适合采用小直径车轮,使自行车的车身短显得小巧玲珑。
文档编号B62M11/06GK1192978SQ9810682
公开日1998年9月16日 申请日期1998年4月4日 优先权日1998年4月4日
发明者龚德明 申请人:龚德明