专利名称：飞轮组转差变速装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种每速由一组链轮、链条、飞轮独立传动的飞轮组转差变速装置，适用于自行车和人力三轮车的变速。
由于自行车是以人力驱动的交通和体育工具，因此，力求结构简单，可靠耐用，重量轻，便于携带。为了提高自行车对山地的适用性，自行车问世一百多年来发展至今、变速机构一直成为人们最为关注和不断更新的重要技术。历史上出现过多种类型的变速机构，如手控双速双链，又分成中接头内安置离合机构；有离合机构的前链轮；后轮安置离合机构等三种型式。由于结构复杂，未能被市场接受。此后又有前链轮设置弹簧机构改变力臂的多种型式的天极自动变速装置，由于车速受有限力矩的限制，难以获得较高的转速。目前国内、外普及的链条爬挂宝塔轮方式的变速装置(后面简称宝塔式变速)，变速可达10档以上，其缺点为链条爬挂宝塔轮磨损大，控制机构复杂，成本高，易出故障，使用寿命短，负载力小，不适用于截重车及人力三轮车。因此，在国内自行车市场的占有率仅为20％，老式自行车仍占据着大部分市场。
发明人利用飞轮组合的转差原理，91年4月1日提出了“人力自行车转差变速装置”的专利申请，申请号91102160.4，95年7月1日又提出了“人力自行车转差自动变速装置”的专利申请，申请号95106449.5。前者因可控千斤的控制臂易磨损，后者因自动变速可靠性差，振动引发跳档而无实用价值。
本发明的目的，在原发明飞轮组转差原理的基础之上，克服可控千斤控制臂易磨损，自动变速振动引发跳档的缺点，提供一种能满足前述自行车特点要求，可广泛适用于轻便和载重自行车，以及人力三轮车使用的飞轮组转差变速装置。既能实现自动变速，也可用于手控变速。
实现本发明的技术方案，是在自行车常规飞轮与一个以上的变速飞轮，每速由一组链轮、链条、飞轮构成，利用飞轮组各飞壳的不同转速与同轴转动的飞芯之间的不同转差，高速飞壳内齿与千斤啮合时，带动飞芯及后轮高速转动，次速飞壳转速低于飞芯转速，相应的千斤处于滑动。变速飞轮内有可控千斤，控制千斤与飞壳内齿之间的啮合与脱扣。末级低速为常规飞轮，当前级各千斤受控皆与飞壳内齿脱扣后，则由常规千斤与飞壳内齿啮合，带动后轮作低速转动。可控千斤有控制臂，受飞芯内控制机构的控制。控制机构是利用后轮的转速在飞芯内产生摩擦力矩进位与弹簧扭矩复位的装置。摩擦力矩的大小，受正向压力大小与转速的高低决定。弹簧具有扭矩和轴向压力，由限定转速控制千斤的动作，可作成自动变速；当弹簧只有扭矩，轴向压力由手控获得，则为手控变速。手控变速适用于多速人力三轮车。
本发明用于自行车以双速双链为宜，虽比不上宝塔式变速档数多之优点，但由于控制机构极为简单，负载力强，自动变速，可靠耐用，价格低廉等优点方面是宝塔式所不及的。适用性方面，低速档解决了老式车爬坡难的问题，高速档又可以高于老式车的速度。在外形上相似于两组常规飞轮、链条、链轮的重叠，便于采用全封闭链盒，外观上比宝塔式美观，使用寿命长；比历史上任何类型的双速结构更为简单，非标件少，成本低；比前链轮设置弹簧机构变更力臂的无极自动变速的车速快。
本发明的实施方案飞轮的组合方式分为分散式和整体式。分散式的变速飞轮安装在自行车的左花盘上作为高速档，右花盘保留常规飞轮作为低速档。整体式后轮右花盘仍保留常规飞轮作为低速档，高速飞轮的飞芯与常规飞轮的飞芯内螺纹联接成整体。如果不考虑利用标准飞轮降低成本，从减轻重量出发，可将飞芯作成整体的轻型飞轮组。
以下结合
图1是分散式自动变速飞轮图2的A-A剖视图；图2是分散式自动变速飞轮的轴向视图；图3是整体式自动变速飞轮飞芯为局部剖视图；图4是图2飞芯内孔去掉弹簧和弹簧档圈后的轴向视图；图5是分散式手控变速飞轮的剖视图；图6是手控装置的剖视图；图7是图6的B向视图。
图1、图2、图4所示分散式变速飞轮的飞芯(1)与左花盘(2)为左螺纹联接。除丝飞盖(3)为右螺纹外，平飞盖(4)、飞壳(5)、滚珠(6)皆与常规飞轮同。后轴棍(7)上的轴档(8)与摩擦挡(9)之间有垫片(10)用以调节配合尺寸。摩擦挡(9)的外圆与摩擦套(11)的内圆之间有圆锥摩擦面，在弹簧(12)弱压力与自行车行驶转速较低的情况下，获得控制所需的摩擦转矩。可控千斤(13)有控制臂(13a)通过千斤槽底的孔(1a)伸入摩擦套(11)的外缘的槽(11a)中。弹簧(12)的外端固定在弹簧挡圈(14)的端孔(14a)中，内端固定在摩擦套(11)的孔(11b)中。反时针方向拨转弹簧挡圈(14)，弹簧(12)扭矩转动摩擦套(11)，推动千斤控制臂(13a)将可控千斤(13)埋入槽中，保持脱扣态。摩擦套(11)外缘有孔，用细圆锥销(15)将门坎簧(16)紧固其中。门坎簧(1)的活动端有弓背(16a)陷入飞芯内圆的门坎槽(1b)中。当飞芯(1)随后轮相对于摩擦挡(9)按ω反时针方向的转速超过限定值时，摩擦套(11)受摩擦档(9)施给的摩擦转矩M，方向与ω相反，其值超过弹簧(12)扭矩、门坎簧弓背(16a)在门坎槽(1b)中之堵转矩和千斤簧(17)施给控制背(13a)的转矩之和，门坎簧弓背(16a)从门坎槽(1b)中退出，门坎簧弓背(16a)的堵转矩立即下降接近零。摩擦套(11)受瞬时增加的摩擦转矩而转动，放纵千斤控制臂(13a)，千斤簧(17)将可控千斤(13)迅速顶向飞壳(5)内齿啮合，后轮立即转入高速转动。摩擦套(11)上有止转簧(18)，固定方式与门坎簧(16)同。活动端被飞芯内圆上的止转槽(1c)顶住，保持千斤控制臂(13a)在摩擦套外缘槽(11a)中的活动位置。用线虚线表示门坎簧(16)、可控千斤(13)、止转簧(18)在高速时的位置。当转速从高速滑动降至低于预定值时，弹簧(12)扭矩转动摩擦套(11)将可控千斤(13)埋入千斤槽中，自动转入低速档。转速预定值由转动弹簧挡圈(14)调节弹簧(12)扭矩的大小决定。
图3所示整体式飞轮组合中，由于变速飞轮控制装置各构件的名称及作用与分散式相同，因此，其构件按分散式变速飞轮的同名、同号标准。
图5所示，分散式手控变速飞轮与自动变速飞轮比较，只对作用不同的构件用标号说明。如弹簧(19)只有扭矩而无轴向压力，轴向压力F由手控机构获得，通过摩擦环(20)传递给摩套(11)。摩擦环(20)的内圆有轴向槽(20a)，槽中有止转销(21)，一端插入摩擦档(9)的孔中。
如图6，图7所示，手控机构有条形支架(22)，左边圆形端固定在后轴棍(7)上车架与摩擦档(9)之间，右边直角端的孔中有钢丝端套(23)将钢丝套管(24)固定其中，钢丝(25)穿过端套(23)及弹簧(26)的中心，由滑块(27)上带孔的螺拴(28)将钢丝(25)的端头紧固。滑决(27)与支架(22)的两边为爪式配合。支架(22)的中部有长方形孔，其内安置有双边斜弹簧(29)，斜跨支架(22)的正、背两平面。双边斜弹簧(29)一端由螺拴(30)固定在支架(22)的右端，活动端与摩擦环(20)靠近。由于弹簧(19)只有扭矩而无轴向压力，即使后轮转速较高，摩擦套(11)与摩擦挡(9)之间只有微小的摩擦转矩，可控千斤(13)在弹簧(19)扭矩的作用下只能处于脱扣态而为低速档。当紧缩钢丝(25)压缩弹簧(26)并拉动滑块(27)右移推压双边斜弹簧(29)，使活动端从虚线移动对摩擦环(20)产生压力F传递给摩擦套(11)。摩擦套(11)受F正压力及在一定转速下受到摩擦挡(9)的摩擦转矩的作用获得转动，并放纵可控千斤与飞壳内齿啮合，后轮转入高速转动。
权利要求
1.一种飞轮组转差变速装置，由常规飞轮和一个以上的变速飞轮，每速由一组链轮、链条、飞轮构成，其特征在于变速飞轮内有可控千斤(13)受控制机构的控制与飞壳(5)内齿之间的啮合与脱扣。
2.如权利要求1所述的飞轮组转差变速装置，其特征在于可控千斤(13)有控制臂(13a)。
3.如权利要求1所述的飞轮组转差变速装置，其特征在于控制机构由摩擦挡(9)、摩擦套(11)、弹簧(12)、弹簧挡圈(14)组成。
4.如权利要求1或3所述的飞轮组转差变速装置，其特征在于摩擦挡(9)与摩擦套(11)之间有圆锥摩擦面。
5.如权利要求1或3所述的飞轮组转差变速装置，其特征在于弹簧(12)有扭矩和轴向压力。
6.如权利要求1或3所述的飞轮组转差变速装置，其特征在于转动弹簧挡圈(14)，可调节弹簧(12)扭矩的大小。
7.如权利要求1所述的飞轮组转差变速装置，其特征在于控制机构由摩擦挡(9)、摩擦套(11)、弹簧(19)、弹簧挡圈(14)、摩擦环(20)和手控机构组成。
8.如权利要求1或7所述的飞轮组转差变速装置，其特征在于弹簧(19)只有扭矩而无轴向压力。
9.如权利要求1或7所述的飞轮组转差变速装置，其特征在于手控机构由支架(22)、弹簧(26)、滑块(27)、钢丝端套(23)、由扳手操纵的钢丝套管(24)、钢丝(25)、双边斜弹簧(29)组成。
全文摘要
一种用于自行车和人力三轮车的飞轮组转差变速装置,由常规飞轮和一个以上的变速飞轮,每速由一组链轮、链条、飞轮构成。变速飞轮有可控千斤,运用同一基本控制原理。按调节的转速预定值自动转换高、低挡转速的则为自动变速装置;用手控转换高、低挡转速的则为手控变速装置。自动变速装置适用于双速轻便和载重自行车;手控变速适用于多速人力三轮车。该装置结构简单,负载力强,可靠耐用,不易出故障,非标准极少,成本低。
文档编号B62M9/10GK1241514SQ9811583
公开日2000年1月19日 申请日期1998年7月15日 优先权日1998年7月15日
发明者翁文聘 申请人:翁文聘