专利名称：自动无级变速链盘装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种链条传递动力装置，尤其是由链盘、链条、飞轮构成的自行车、三轮车等链条传递动力装置领域。
自行车的链条传递动力装置，可分为固定传动比及可调节传动比两类，前者的链盘及飞轮是一对一搭配，传动比是固定的，而后者一般有1～3个链盘及2～6个飞齿，骑行者根据需要，手动操纵变速器选择适宜的链盘及飞轮搭配，改变传动比、实现手动变速。手动变速的缺点有4∶1、必须用手操作；2、变速为逐级性，不能跳跃性变速；3、链条张力过大时变速器不能工作，强行操作会损坏变速器；4、不能在0速及低速下变速；全自动变速链盘装置、专利号93239444.2采用主链盘、副链盘、平衡弹簧、链轮复合体结构，主链盘及平衡弹簧提供给链轮改变轴心距，链轮复合体及副链盘起着锁定链轮轴心距的作用，因副链盘滑槽数目预先制定，限定了链盘驱动半径的变化数值为副链盘滑槽数目，即为有级自动变速链盘装置。
本发明的目的，是提供一种随行车阻力变化，自动无级调节、锁定链盘驱动半径的自动无级变速链盘装置。
本发明的目地是这样实现的，链轮、链轮滑槽、平衡弹簧、链轮轴齿、齿条、齿条弹簧、齿条拉锁构成的自动无级变速链盘装置平衡弹簧与链轮相连，链轮滑槽为链轮提供滑行轨道，链轮滑槽中的解锁链轮与链条咬合后、构成链盘有效半径，即链条与解锁链轮咬合后，链条张力与平衡弹簧弹力对抗作用于链轮，链条张力大于平衡弹簧弹力时、平衡弹簧弹力储备、解锁链轮沿链轮滑槽向链盘轴心滑动，最终可达链轮滑槽向心端(最内端)、链盘有效半径为最小，链条张力降低时、平衡弹簧弹力释放、解锁链轮沿链轮滑槽背离链盘轴心滑动，最终可达链轮滑槽离心端(最外端)、链盘有效半径达最大；在链盘向前连续转动的过程中，齿条拉锁周期性地锁止及解锁、齿条弹簧周期性地弹力储备及弹力释放、齿条周期性地与链轮轴齿分离与啮合、链轮周期性地解锁与锁止、链盘有效半径与链盘驱动半径周期性地交替变换，构成链盘驱动半径、锁止于链轮滑槽中的链轮带动链条克服行车阻力移动，由此完成自动无级调节、锁定链盘驱动半径的任务；齿条拉锁大体上由“运行部”——链盘部分(齿条拉锁执部、简称执部，下同)以及“静止部”——车体部分(齿条拉锁制部、简称制部，下同)组成；在链盘向前转动的过程中，执部与制部周期性地相互作用，实现齿条拉锁周期性的锁止及解锁，完成自动无级调节、锁定链盘驱动半径的任务；齿条拉锁依解锁、锁止方式不同可分为相锁式、自锁式和其它式相锁式齿条拉锁是指在链盘向前转动的过程中，制部拨划执部实现齿条拉锁的锁止，制部拨划执部停止后，齿条拉锁自动解锁；自锁式齿条拉锁是指在链盘向前转动的过程中，制部拨划执部实现齿条拉锁的锁止及解锁，即制部I拨划执部I实现齿条拉锁的锁止，制部II拨划执部II实现齿条拉锁的解锁；齿条拉锁依具体结构形式不同可分为杠杆型、滑片型和其它型杠杆型齿条拉锁是指以链轮滑槽的后沿中段附近为支点、安置杠杆结构，杠杆动力臂(即执部)凸出于链盘外周圆弧始端，杠杆阻力臂通过阻力凸与后位式齿条滑动性连接，或者(和)阻力臂通过拉绳、定滑轮与前位式齿条相连；滑片型齿条拉锁是指以链盘外缘附近为支点、安置滑片结构，滑片一端(即执部)凸出于链盘外周圆弧始端，滑片通过阻力凸与后位式齿条滑动性连接，或者(和)滑片通过拉绳、定滑轮与前位式齿条相连；齿条拉锁变速器依齿条安置形式不同可分为前位式、后位式和双片式前位式是指将齿条安置于链轮轴齿的前沿，后位式是指将齿条安置于链轮轴齿的后沿，双片式即是在链轮轴齿的前沿和后沿同时安置齿条；齿条与齿条弹簧相连，齿条弹簧弹力促使前位式或(和)后位式齿条与链轮轴齿啮合，将链轮锁止；前位式或后位式齿条拉锁变速器都可对链轮起到锁止作用，这种锁止作用是单方向的、不完全的，即链轮有可能从锁止的反方向转动，但结构相对简单，适用于轻型车辆如自行车、儿童车，也适用于三轮车、助力车等；双片式齿条拉锁变速器可克服上述情况，可将链轮完全锁止，双片式齿条拉锁变速器的变速精确度、稳定性、抗疲劳性及使用寿命优于单片式(前位式或后位式)齿条拉锁变速器，适用于自行车、儿童车，同时也适用于重型车辆如三轮车、助力车及特殊场所中的链传动机械等；本发明依齿条拉锁分布形式不同可分为单侧型齿条拉锁变速器、双侧型齿条拉锁变速器、混合型齿条拉锁变速器；单侧型齿条拉锁变速器是指在链轮的一侧设置链轮轴齿、齿条、齿条弹簧及齿条拉锁；双侧型齿条拉锁变速器是指在链轮的两侧同时设置链轮轴齿、齿条、齿条弹簧及齿条拉锁；混合型齿条拉锁变速器是指在一部份链轮的单侧和一部份链轮的双侧设置链轮轴齿、齿条、齿条弹簧及齿条拉锁；单侧型齿条拉锁变速器的齿条安置形式可以是相同的，也可以是不相同的；单侧型齿条拉锁变速器的齿条拉锁具体结构形式可以是相同的，也可以是不相同的；双侧型齿条拉锁变速器中的两个单侧型齿条拉锁变速器可以是相同的，也可以是不相同的，便于更好地适应各种不同的使用场所；双侧型齿条拉锁变速器的稳定性、抗疲劳性及使用寿命优于单侧型齿条拉锁变速器；双侧型齿条拉锁变速器的锁止、解锁方式可以是相同的，也可以是不相同的；混合型齿条拉锁变速器即是单侧型齿条拉锁变速器与双侧型齿条拉锁变速器的组合形式；杠杆/滑片型相锁式齿条拉锁工作原理齿条拉锁结构中凸出于链盘外周圆弧始端(执部解锁位)的杠杆执部或者(和)滑片执部——“运行部”，在链盘向前转动的过程中与链盘保持相对静止关系，当其运行至“静止部”——安置于车身上的制部时，被制部阻挡及拨划，杠杆执部或(和)滑片执部与链盘外周圆弧之间出现相对性移位、直至执部被制部挤压回链盘外周圆弧尽端(执部锁止位)，执部在移位过程中通过阻力凸、滑动性连接结构、克服齿条弹簧弹力、拨动后位齿条与链轮轴齿分离、链轮由此解锁，或者(和)通过拉绳、定滑轮结构、克服齿条弹簧弹力、拉动前位齿条与链轮轴齿分离、链轮由此解锁，实现齿条拉锁的锁止；执部运行出制部后，制部对杠杆执部或(和)滑片执部的挤压作用消失，齿条弹簧弹力释放、促使后位齿条与链轮轴齿啮合、将链轮锁止，同时通过滑动性连接结构、阻力凸、促使杠杆执部或(和)滑片执部回到执部解锁位(链盘外周圆弧始端)，或者(和)齿条弹簧弹力释放、促使前位齿条与链轮轴齿啮合、将链轮锁止，同时通过拉绳、定滑轮结构、促使杠杆执部或(和)滑片执部回到执部解锁位(链盘外周圆弧始端)，实现齿条拉锁的解锁，由此循环、完成对链盘有效半径的无级解锁及无级锁定；杠杆/滑片型自锁式齿条拉锁工作原理齿条拉锁结构中凸出于链盘外周圆弧始端(执部I解锁位)的杠杆执部I或者(和)滑片执部I——“运行部I”(统称为执部I，下同)，在链盘向前转动的过程中与链盘保持相对静止关系，当其运行至“静止部I”——安置于车身上的制部I时，被制部I阻挡及拨划，杠杆执部I或(和)滑片执部I与链盘外周圆弧之间出现相对性移位、直至执部I被制部I拨划挤压回链盘外周圆弧尽端(执部I锁止位)处，与此同时、在制部I作用下、执部I拨划开链盘上的执部II——“运行部II”后被执部II锁止，在执部I移位的过程中，执部I通过阻力凸、滑动性连接结构、克服齿条弹簧弹力、拨动后位齿条与链轮轴齿分离、链轮由此解锁，或者(和)通过拉绳、定滑轮结构、克服齿条弹簧弹力、拉动前位齿条与链轮轴齿分离、链轮由此解锁，实现齿条拉锁的锁止；随着链盘向前转动，“静止部II”——制部II拨划执部II——“运行部II”开锁，齿条弹簧弹力释放、促使后位齿条与链轮轴齿啮合、将链轮锁止，同时通过滑动性连接结构、阻力凸、促使杠杆执部I或(和)滑片执部I回到执部I解锁位(链盘外周圆弧始端)，或者(和)齿条弹簧弹力释放、促使前位齿条与链轮轴齿啮合、将链轮锁止，同时通过拉绳、定滑轮结构、促使杠杆执部I或(和)滑片执部I回到执部I解锁位(链盘外周圆弧始端)，实现齿条拉锁的解锁，由此循环、完成对链盘有效半径的无级解锁及无级锁定。
本发明因为采用了动力(脚踏力)与行车阻力(链条张力)对抗作用，引起平衡弹簧被动受力(弹力储备)或自动回复(弹力释放)、链盘有效半径自动无级变化，齿条拉锁解锁后、齿条弹簧弹力释放，促使齿条与链轮轴齿啮合，将受行车阻力变化影响、自动变化了轴心距的解锁链轮锁止于链轮滑槽某一轴心距处、锁止链轮随链盘向前转动带动链条克服行车阻力移动的变速机制，省去了手动操纵结构及手动操作，将全部变速程序融合于脚踏动作中，提高了骑行质量；与专利ZL93239444.2相比较，由链轮轴齿、齿条、齿条弹簧、齿条拉锁实施的对链盘有效半径的无级锁定，增强了变速适应性及变速精确度、降低了能量消耗、舒适性得到提高，是一显著实质性进步，同时其结构也简于前者，生产成本大幅降低。
本发明的具体结构由以下的实施例及其附图给出
图1、为链盘主板结构、装配及工作原理示意2、为链轮、链轮轴齿、平衡弹簧结构、装配及工作原理示意3、为单侧型杠杆/滑片型相锁式齿条拉锁变速器结构及工作原理示意4、为单侧型杠杆/滑片型自锁式齿条拉锁变速器结构及工作原理示意图下面、结合实施例及其附图详细说明本发明具体结构及其工作情况参照图1固定螺钉3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14穿过固定孔15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26将链盘主板1、2固定于中轴套27的螺孔28、29、30、31、32、33中，中轴34穿过链盘主板1中孔35、中轴套27及链盘主板2中孔36，中轴34与中轴套27通过反向螺接37、38连为一体，中轴挡39与链盘主板1贴合，为反向螺接的终止处，脚柄40与中轴凸41嵌合，固定螺钉42穿过固定孔43与中轴螺接44，当脚柄40向前(图中箭头所示方向)转动时，链盘主板1、2同时向前转动；参照图1、参照图2链轮轴齿轴58穿过链盘主板2上的链轮滑槽孔48、穿过链轮中孔47、穿过链盘主板1上的链轮滑槽孔46穿过链轮轴齿中孔49与固定螺帽50螺接51、52，链轮轴齿57与链轮轴齿轴嵌合49、54，链轮55与链轮轴齿轴嵌合47、56，链轮轴齿57、58轴台59、60与链轮滑槽孔沿61、62相接触，并可沿其表面自由滑行，即链轮滑槽46、61、48、62为链轮55提供滑行轨道，链轮沿链轮滑槽滑动时，链盘有效半径随之改变；平衡弹簧63、64与链轮轴齿轴58相连51、65、66，挡圈67套入68、51，卡圈69定位70、45，防止平衡弹簧63、64滑出，平衡弹簧63、64另一端(离心端)71、72与链盘主板1上的平衡弹簧柱73、74相连；参照图2、参照图3、参照图1固定螺钉75穿过平衡弹簧76、77挂孔78、79与链轮轴齿轴螺接80、81，另一端(离心端)82、83与链盘主板2上的平衡弹簧柱84、85相连，静态时，平衡弹簧63、64(图3中未画出、下同)，76、77弹力促使链轮55位于链轮滑槽离心端86(最外端)，当链轮55被移动至链轮滑槽向心端87(最内端)时，平衡弹簧63、64、76、77弹力储备达最大值88、89；链盘主板1、2上其余链轮滑槽中的链轮、链轮轴齿、平衡弹簧结构、装配及工作情况与上述相同(下同)；参照图3对于单侧型变速器来讲，可将链盘主板1侧链轮滑槽中的链轮轴齿对应的齿条、齿条弹簧及齿条拉锁(后详述)省去，也可以将链轮轴齿直接简化为易加工的圆台结构；参照图3、参照图1执部91、92、93、94、95、96安置于链盘主板2上、处于链盘外周圆弧始端(执部解锁位)，分别为滑片型双片式(前位式+后位式)、滑片型前位式、杠杆型双片式(前位式+后位式)、杠杆型前位式、杠杆型后位式、滑片型后位式齿条拉锁执部[图3中综合了不同的齿条安置形式(前位式、后位式、双片式)及具体结构形式不同(杠杆型、滑片型)的单侧型相锁式齿条拉锁变速器、详细说明本发明的多样性，在实施的时候可根据实际需求，选择其中较为适宜的齿条安置形式及较为方便的具体结构形式来完成齿条拉锁的任务]；执部91、92、93、94、95、96在链盘向前转动(图中箭头所示方向)的过程中与链盘主板2保持相对静止关系，当其运行至安置于车架上的齿条拉锁制部90时，依先后顺序逐个被制部90阻挡及拨划，使执部与链盘外周圆弧之间出现相对性移位，直至执部91、92、93、94、95、96被制部90拨划挤压回链盘外周圆弧尽端(执部锁止位)103、104、105、106、107、108，其中滑片执部91、92、96通过支点97、98、102滑动，杠杆执部93、94、95通过支点99、100、101摆动，执部在移位的过程中，通过阻力凸109、110、111、112滑动性连结结构113、114、115、116克服齿条弹簧117、118、119、120弹力，拨动后位齿条121、122、123、124至锁止位125、126、127、128，通过拉绳129、130、131、132定滑轮结构133、134、135、136、137、138克服齿条弹簧117、139、118、140弹力，拉动前位齿条141、142、143、144至锁止位145、146、147、148，由此、齿条与链轮轴齿分离、链轮解锁，实现相锁式齿条拉锁的锁止；当齿条拉锁执部103、104、105、106、107、108运行出齿条拉锁制部90时，制部90对执部103、104、105、106、107、108的挤压作用消失，齿条弹簧149、150、151、152、153、154弹力释放促使齿条145、125、146、147、126、148、127、128与链轮轴齿啮合141、121、142、143、122、144、123、124链轮由此锁止，同时执部103、104、105、106、107、108在齿条弹簧149、150、151、152、153、154弹力作用下通过上述相关结构逆反滑动、摆动，由链盘外周圆弧尽端(执部锁止位)重又回到链盘外周圆弧始端(执部解锁位)91、92、93、94、95、96，相锁式齿条拉锁由此解锁，由此循环往复、完成自动无级锁定链盘驱动半径的任务；单侧型相锁式齿条拉锁变速器结构除可以统一安置在链盘主板2上外，也可以统一安置在链盘主板1上，还可以交错安置于链盘主板2上和链盘主板1上；双侧型相锁式齿条拉锁变速器结构，即在链盘主板双侧同时安置相同或者是不相同的单侧型相锁式齿条拉锁变速器；参照图4图4中综合了具体结构形式不同(杠杆型、滑片型)的单侧型自锁式齿条拉锁变速器，齿条安置形式(前位式、后位式、双片式)参照图3，详细说明本发明的多样性，在实施的时候可根据实际要求的不同，选择其中较为适宜的齿条安置形式及较为方便的具体结构形式来完成齿条拉锁的任务；参照图4图4中杠杆/滑片型自锁式齿条拉锁变速器的链轮轴齿、齿条、齿条弹簧、拉绳、定滑轮等结构与杠杆/滑片型相锁式齿条拉锁变速器相同(与图3相比较，图4中省去了相关结构，便于陈述)；参照图4制部I 155、制部II 156安置于车身上、相互处于不同的平面上，杠杆/滑片执部II 157、158、159/160、161、162安置于平衡弹簧柱163、164、165/166、167、168(参照图1、85，参照图3、85)上、为倒钩翘板结构，翘板弹簧169、170、171、172、173、174弹力使杠杆/滑片执部II 157、158、159/160、161、162处于锁止位，当链盘向前转动(图中箭头所示方向)、经由制部I 155时，执部I 180、175、176、177、178、179依次被制部I 155阻挡及拨划，杠杆执部I 157、158、159通过支点181、182、183克服齿条弹簧弹力(图4中未画出，下同)、由链盘外周圆弧始端(执部I解锁位)184、185、186向链盘外周圆弧尽端(执部I锁止位)189、190、191摆动，在外周圆弧尽端处、杠杆执部I 175、176、177拨划开杠杆执部II 157、158、159后被杠杆执部II 157、158、159锁止、杠杆型自锁式齿条拉锁由此锁止(此时链轮解锁)；滑片执部I 178、179、180通过支点192、193、194克服齿条弹簧弹力、由链盘外周圆弧始端(执部I解锁位)195、196、197向链盘外周圆弧尽端(执部I锁止位)198、199、200滑动，在外周圆弧尽端处、滑片凹201、202、203与链盘凸204、205、206相吻合(此凹凸吻合装置可有效地防止滑片执部II 160、161、162开锁时滑片执部I 178、179、180的上翻，增强滑片执部II 160、161、162开锁的可靠性)，滑片执部I 178、179、180拨划开滑片执部II 160、161、162后被滑片执部II 160、161、162锁止、滑片型自锁式齿条拉锁由此锁止(此时链轮解锁)；随着链盘向前转动、制部II 156依次拨划执部II 162、157、158、159、160、161开锁，执部I 180、175、176、177、178、179在齿条弹簧弹力(图4中未画出)作用下、依次由链盘外周圆弧尽端(执部I锁止位)200、189、190、191、198、199回到链盘外周圆弧始端(执部I解锁位)197、184、185、186、195、196，杠杆/滑片型自锁式齿条拉锁由此解锁(此时链轮锁止)，照此循环往复、完成自动无级锁定链盘驱动半径的任务；单侧型自锁式齿条拉锁变速器结构除可以统一安置在链盘主板2上外，也可以统一安置在链盘主板1上，还可以交错安置于链盘主板2上和链盘主板1上；双侧型自锁式齿条拉锁变速器结构，即在链盘主板双侧同时安置相同或者是不相同的单侧型自锁式齿条拉锁变速器；双侧型齿条拉锁变速器结构，即在链盘主板双侧同时安置锁止方式相同或者是不相同齿条拉锁变速器。
权利要求
1.一种由链轮、链轮滑槽、平衡弹簧、链轮轴齿、齿条、齿条弹簧、齿条拉锁构成的自动无级变速链盘装置，其特征在于齿条拉锁在链盘向前转动的过程中周期性地锁止及解锁、齿条弹簧周期性地弹力储备及弹力释放、齿条周期性地与链轮轴齿分离与啮合、链轮周期性地解锁与锁止；
2.一种由车架、车轮、车把、链条传动系构成的自行车，其特征在于其链条传动系为有如权利要求1所述的自动无级变速链盘装置；
3.一种由车架、车轮、车把、链条传动系构成的助力车，其特征在于其链条传动系为有如权利要求1所述的自动无级变速链盘装置；
4.一种由车架、车轮、车把、链条传动系构成的三轮车，其特征在于其链条传动系为有如权利要求1所述的自动无级变速链盘装置；
5.一种由车架、车轮、车把、链条传动系构成的儿童车，其特征在于其链条传动系为有如权利要求1所述的自动无级变速链盘装置；
6.根据权利要求1所述的自动无级变速链盘装置，其特征在于齿条拉锁中的齿条拉锁执部与齿条拉锁制部在链盘向前转动的过程中，周期性地相互作用、完成齿条拉锁周期性的锁止及解锁；
7.根据权利要求1所述的自动无级变速链盘装置，其特征在于齿条与齿条弹簧相连，齿条弹簧弹力促使齿条与链轮轴齿啮合、将链轮锁止；
8.根据权利要求1所述的自动无级变速链盘装置，其特征在于齿条拉锁锁止时、齿条弹簧弹力储备、齿条与链轮轴齿分离、链轮解锁，齿条拉锁解锁时、齿条弹簧弹力释放、齿条与链轮轴齿啮合、链轮锁止。
全文摘要
一种自动无级变速链盘装置，它是由数个与平衡弹簧1～12相连、轴心距可变的链轮13～18及链轮定位器19～25组成；链轮定位器周期性地将链轮定位(齿啮合)及释放；链轮释放13～15时，链轮在链条张力26及平衡弹簧弹力1～6对抗作用下改变轴心距R
文档编号B62M9/08GK1524760SQ0311735
公开日2004年9月1日 申请日期2003年2月26日 优先权日2003年2月26日
发明者余蜀翔 申请人:余蜀翔