专利名称：新型自行车变速箱的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种自行车变速装置，更确切地说是一种安装在自行车车轮中部的变速箱。
背景技术：
目前，人们所使用的自行车变速系统都设置在车轮转轴的外部，通过链条与齿轮组中各齿轮的啮合来实现变速，齿轮组由不同直径的齿轮层层叠加成塔状结构，链条与齿轮间的切换由拉线控制，这种结构的变速系统虽然可以通过选用不同的后驱轮直径来进行变速，但受自身结构的影响，变速时极易发生脱链现象，性能不稳定、故障率高，变速系统的零部件相互碰撞、摩擦还会发出很大的噪音，由于变速系统直接暴露在外，因此齿轮组上极易沉积灰尘等异物，影响与链轮的配合，其上的润滑油也很容易弄脏使用者的手和衣物，不够卫生，此外，其设计也增加了车身的重量，使得带有变速功能的自行车不够轻盈简便。
实用新型内容针对上述现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种结构简单合理、体积小巧轻盈且无需链条带动的新型自行车变速箱。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是一种新型自行车变速箱，包括箱体、花键主轴、花键副轴、棘轮花键轴和调速轴，其箱体内壁上设有环形内齿，箱体内平行地设置花键主轴、花键副轴、棘轮花键轴和调速轴，其中所述花键主轴两端伸出箱体与脚蹬连接，箱体内的花键主轴上并排地设置有挡位齿轮，所述花键副轴上设置有与花键主轴上各挡位齿轮一一对应、啮合的副挡位齿轮和大传输齿轮，所述棘轮花键轴上设置有小传输齿轮、棘轮和连接轮，小传输齿轮与花键副轴上的大传输齿轮相啮合，棘轮轴孔中设有内花键，棘轮与连接轮相对的一侧上设有可啮合的棘齿，两者通过侧面啮合实现离合，棘轮另一侧设有复位弹簧，连接轮与箱体内壁上的环形内齿相啮合，调速轴上设置有可拨动挡位齿轮和副挡位齿轮的拨叉。
所述花键主轴和花键副轴上分别设置有四个前进挡位齿轮和一个空挡，所述调速轴上设置有两个拨叉，花键主轴上的四个齿轮依次为一挡齿轮、二挡齿轮、三挡齿轮和四挡齿轮，所述花键副轴上的四个齿轮依次为副一挡齿轮、副二挡齿轮、副三挡齿轮和副四挡齿轮，一挡齿轮通过内花键与花键主轴啮合，三挡齿轮通过内花键可在花键主轴上滑动，其两侧面上设置有传动柱，二挡齿轮和四挡齿轮与之相对应的侧面上设置有可与传动柱相啮合或相配的传动柱和插孔，副二挡齿轮通过内花键可在花键副轴上滑动，其两侧面上设置有传动柱，副一挡齿轮和副三挡齿轮与之相对应的侧面上设置有可与传动柱相啮合或相配的传动柱和插孔，副四挡齿轮和大传输齿轮是固定在花键副轴上的，调速轴上的两个拨叉分别与三挡齿轮和副二挡齿轮相对应，拨叉左右移动可使三挡齿轮和副二挡齿轮滑行至可与其两侧档位齿轮联动的位置。
所述花键主轴和花键副轴上分别设置有五个前进挡位齿轮和一个空挡，所述调速轴上设置有三个相应的拨叉。
所述花键主轴和花键副轴上分别设置有六个前进挡位齿轮和一个空挡，所述调速轴上设置有三个相应拨叉。
所述箱体呈圆桶形，由上半体、下半体、左端盖、右端盖四部分组成，所述花键主轴、花键副轴、棘轮花键轴和调速轴分别通过轴承安装在左端盖和右端盖之间，上、下半体与左、右端盖之间设有环形凹槽，凹槽内设有滚珠，上、下半体可围绕左、右端盖转动。
所述调速轴上设有变速凸轮，变速凸轮的外表面开设有沟槽，拨叉套装在变速凸轮上，两者之间设有插入沟槽的导向销，凸轮转动时，导向销会在凸轮内沿沟槽滑动，滑动的同时带动拨叉左右移动。
所述拨叉的一侧设有变挡销，变挡销嵌在变速凸轮上并用变挡鼓挡板压住，由扭簧和扭臂组成的变挡鼓止动臂靠弹力压在两个变挡销中间。
所述箱体外边设有挡位显示器，包括显示器内圈和显示器外圈，显示器内圈和变速凸轮紧固在一起，随变速凸轮同步转动，其边沿设有一弹力触点，显示器外圈上装有与之相对应的四个触点，触点固定在绝缘橡胶内，触点通过数据线向外引出。
所述变速凸轮伸出箱体的另一部分装有复位弹簧、棘轮、棘轮摇臂和正反转调节装置，棘轮的中间有孔，经棘轮销连在变速凸轮上，棘轮摇臂将变速凸轮和棘轮一起套进，正反转调节装置从凸轮中心插入在棘轮后面，其弹簧可顶住棘轮的上头或下头。
所述箱体内还设置有发电机，发电机转轴通过齿轮与棘轮花键轴上的连接轮相啮合。
所述变速箱的一侧设置有刹车装置。
所述曲柄、脚蹬、弹簧、垫圈、卡圈共同组成可折叠脚蹬，在脚蹬和曲柄连接处为可以折叠处，脚蹬弹簧垫圈都套在曲柄上，用卡圈卡住，转动脚蹬就卡在曲柄突起部分上，可以做90度转动减少停车时占用空间。
本实用新型的工作原理为使用时变速箱安装在车轮中部，通过辐条与车轮相连接，花键轴贯穿变速箱中心，花键主轴为动力输入轴，在人力踩踏其两端的脚蹬时发生旋转，当花键主轴和花键副轴上设置四个前进挡位齿轮和一个空挡时，花键主轴上的挡位齿轮与花键副轴上的副挡位齿轮一一对应并啮合，其中三挡齿轮在调速轴拨叉的作用下可通过其左右侧面上的传动柱分别与二挡齿轮和四挡齿轮传输动力，同样的原理，副二挡齿轮在拨叉的作用下可通过其左右侧面上的传动柱分别与副一挡齿轮和副三挡齿轮传输动力，调整拨叉即可进行档位切换，变挡后，花键副轴上的大传输齿轮把动力传输到棘轮花键轴的小传动齿轮上，棘轮花键轴再通过棘轮把动力传输给连接轮，连接轮再带动箱体转动完成动力输出。以此类推，可通过增加挡位齿轮、副挡位齿轮和拨叉的数量来获得所需的挡位功能，如五挡位变速箱、六挡位变速箱等等。采用这种结构后，自行车无需链条传动，在车轮中心就可完成变速，有利于进一步缩小车身体积降低车子的重量，更便于人们使用，由于整套变速齿轮都由箱体密封保护，因此可完全规避现有变速系统的缺陷，结构紧凑、变速性能稳定，具有故障率低、噪音小等优点。
图1为本实用新型的内部结构示意图；图2为花键主轴的分解结构示意图；
图3为花键副轴的分解结构示意图；图4为棘轮花键轴的分解结构示意图；图5为发电机及其传输轮的分解结构示意图；图6为调速轴的分解结构示意图，其中图6(a)为变速凸轮左侧的结构示意图，图6(b)为变速凸轮右侧的结构示意图。
具体实施例
以下结合附图以四挡变速箱为例对本实用新型作进一步详细的说明。
附图标记说明1——上半体2——下半体3——左端盖4——右端盖5——环形内齿 6——花键主轴7——花键副轴 8——棘轮花键轴9——调速轴10——发电机11——曲柄 12——脚蹬13——一挡齿轮 14——挡齿轮15——三挡齿轮 16——四挡齿轮17——副一挡齿轮 18——副二挡齿轮19——副三挡齿轮 20——副四挡齿轮21——大传输齿轮 22——小传输齿轮23——棘轮花键轴上的棘轮 24——连接轮25——复位弹簧 26——电机传输轮27——变速凸轮 28——花键主轴拨叉
29——花键副轴拨叉30——变挡销31——变挡鼓挡板 32——扭簧33——扭臂34——显示器内圈35——显示器外圈 36——复位扭簧37——棘轮38——棘轮摇臂39——正反转调节装置 40——刹车装置如图1所示的自行车变速箱，也就是内变速箱，该变速箱安装在车轮中轴处，通过车辐条与车轮连接，箱体由上半体1、下半体2、左端盖3、右端盖4组成，上半体1和下半体2可围合成桶形，左端盖3和右端盖4呈圆形，上、下半体与左、右端盖之间设有环形凹槽，凹槽内设有滚珠，箱体自身就像一个大轴承，上、下半体可围绕左、右端盖转动，左、右端盖外侧对称地设置有用于固定在车架上的支撑结构，上、下半体的内壁上设有环形内齿5，左端盖3上安装有六个轴承，右端盖4上装有五个轴承，花键主轴6、花键副轴7、棘轮花键轴8、调速轴9和发电机10分别通过轴承安装在左端盖3和右端盖4之间，花键主轴6位于箱体中心，其两端贯穿左、右端盖分别通过曲柄11和脚蹬12连接，曲柄11与脚蹬12的连接处为可折叠部位，脚蹬12可以围绕曲柄轴转动90度侧收，通过弹簧垫圈卡圈将脚蹬卡在曲柄上，以减少停放时所占的空间。
如图1、图2所示，花键主轴6是主要的动力轴和变速轴，其上套装有一挡齿轮13、二挡齿轮14、三挡齿轮15和四挡齿轮16，挡位齿轮之间设置有垫圈和卡簧，一挡齿轮13通过内花键和花键主轴6啮合，二挡齿轮14没有内花键，要通过侧面上的传动柱和三挡齿轮15上的传动柱啮合才能够接收到花键主轴的动力，三挡齿轮15通过内花键可以在轴上滑动，通过拨叉的左右移动把动力传输给二挡齿轮14和四挡齿轮16，四挡齿轮16没有内花键，需要三挡齿轮15上的传动柱插入其侧面孔才能接收到花键主轴的动力。
如图1、图2、图3所示，花键副轴7上依次装有副一挡齿轮17、副二挡齿轮18、副三挡齿轮19、副四挡齿轮20和大传输齿轮21，各副挡位齿轮与花键主轴6上的挡位齿轮一一对应、啮合，副挡位齿轮之间设置有垫圈和卡簧，副一挡齿轮17没有内花键，需要副二挡齿轮18侧面上的传动柱插入其侧面孔中才能把传输过来的动力传输到花键副轴7上，副二挡齿轮18通过内花键可以在轴上滑动，两边可以与副一挡齿轮17和副三挡齿轮19啮合，当副二挡齿轮18侧面上的传动柱与副三挡齿轮19侧面上的传动柱相啮合时，花键副轴7才能接收到花键主轴6传输过来的动力。当三挡齿轮15侧面上的传动柱插入四挡齿轮16的侧面孔时，副四挡齿轮才能接收到花键主轴6传输过来的动力，副一、二、三、四挡齿轮接收到的动力都集中到花键副轴一端的大传输齿轮21上。
如图1、图2、图4所示，棘轮花键轴8上设置有小传输齿轮22、棘轮23和连接轮24，小传输齿轮22与花键副轴7上的大传输齿轮21相啮合，棘轮23的轴孔中设有内花键，棘轮23与连接轮24相对的一侧上设有可啮合的棘齿，两者通过侧面啮合实现离合，棘轮23另一侧设有复位弹簧25，连接轮24与上、下半体内壁上的环形内齿相啮合，同时还与发电机传输轮26相啮合(如图6所示)，电机传输轮26把动力传输给发电机10，发出的电可用于电磁摇臂控制变速或给随身携带的小电器充电。
如图1、图2、图6所示，变速凸轮27两边较长，均伸出箱体外，在左右端盖之间的变速凸轮表面设有沟槽，花键主轴拨叉28和花键副轴拨叉29就套装在凸轮27的沟槽外层，然后插入导向销29，用导向销锁夹把导向销锁住，防止其脱落，当凸轮转动时，导向销29就会在凸轮内沿着沟槽滑动，滑动的同时就会带动拨叉28、29左右移动，拨叉左右移动就会带动挡位齿轮滑动，实现挡位的切换，凸轮表面上的沟槽根据一至四挡的位置设计，可以把拨叉准确地带到挡位上。如图6所示的右半部分，拨叉的一侧设有变挡销30，变挡销30嵌在变速凸轮上并用变挡鼓挡板31压住，防止变挡销滑落，由扭簧32和扭臂33组成的变挡鼓止动臂靠弹力压在两个变挡销中间，当变速箱从一个挡位转换到另一个挡位时，变挡鼓止动臂组合起到对挡位准确定位的作用，防止变速凸轮27转动偏差，挡位显示器安装在箱体外边，包括显示器内圈34和显示器外圈35，显示器内圈34和变速凸轮27紧固在一起，随变速凸轮同步转动，其边沿设有一弹力触点，显示器外圈上装有与之相对应的四个触点，触点固定在绝缘橡胶内，每一个触点都有一根数据线，这些数据线可直接连到车把手上，当显示器内圈转动时，弹力触点就会和外圈的触点接触，接触就实现了电源的连接，外圈每个触点代表不同的挡位就可以显示在车把上。如图6所示的左半部分，变速凸轮27的左边伸出箱体外，伸出部分装有复位扭簧36、棘轮37、棘轮摇臂38和正反转调节装置39，棘轮37的中间有孔，用棘轮销把棘轮连在变速凸轮27上，棘轮摇臂38将变速凸轮27的端部和棘轮37一起套进，正反转调节装置39从凸轮中心插入后在棘轮后面，其弹簧可顶住棘轮37的上头或下头，当棘轮37的上头被正反转调节装置39的弹簧顶住时，棘轮37上头齿轮就和摇臂棘轮啮合，变速凸轮27就处于顺时针旋转状态，棘轮摇臂38顺时针转动就可以带动变速凸轮27转动，复位扭簧36为每次转动复位，从而实现换挡，反方向转动正反转调节装置39，当棘轮下头被正反转调节装置弹簧顶住时就处于逆时针旋转状态。对摇臂的控制即可采用电磁装置也可采用拉线装置，采用电磁装置时，由变速箱内的发电机为其供电，采用拉线装置时其控制部件直接安装在车把手处，以便于操作。
本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，例如通过增加挡位齿轮、副挡位齿轮和拨叉的数量来获得更多的挡位功能(五挡、六挡等等)；或者在变速箱的一侧增设刹车装置40；或者在车架上加装电瓶和电动机，通过链条把动力传输给花键主轴用于电动自行车。但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种新型自行车变速箱，其特征在于，包括箱体、花键主轴、花键副轴、棘轮花键轴和调速轴，其箱体内壁上设有环形内齿，箱体内平行地设置花键主轴、花键副轴、棘轮花键轴和调速轴，其中所述花键主轴两端伸出箱体与脚蹬连接，箱体内的花键主轴上并排地设置有挡位齿轮，所述花键副轴上设置有与花键主轴上各挡位齿轮一一对应、啮合的副挡位齿轮和大传输齿轮，所述棘轮花键轴上设置有小传输齿轮、棘轮和连接轮，小传输齿轮与花键副轴上的大传输齿轮相啮合，棘轮轴孔中设有内花键，棘轮与连接轮相对的一侧上设有可啮合的棘齿，两者通过侧面啮合实现离合，棘轮另一侧设有复位弹簧，连接轮与箱体内壁上的环形内齿相啮合，调速轴上设置有可拨动挡位齿轮和副挡位齿轮的拨叉。
2.根据权利要求1所述的新型自行车变速箱，其特征在于，所述花键主轴和花键副轴上分别设置有四个前进挡位齿轮和一个空挡，所述调速轴上设置有两个拨叉，花键主轴上的四个齿轮依次为一挡齿轮、二挡齿轮、三挡齿轮和四挡齿轮，所述花键副轴上的四个齿轮依次为副一挡齿轮、副二挡齿轮、副三挡齿轮和副四挡齿轮，一挡齿轮通过内花键与花键主轴啮合，三挡齿轮通过内花键可在花键主轴上滑动，其两侧面上设置有传动柱，二挡齿轮和四挡齿轮与之相对应的侧面上设置有可与传动柱相啮合或相配的传动柱和插孔，副二挡齿轮通过内花键可在花键副轴上滑动，其两侧面上设置有传动柱，副一挡齿轮和副三挡齿轮与之相对应的侧面上设置有可与传动柱相啮合或相配的传动柱和插孔，副四挡齿轮和大传输齿轮是固定在花键副轴上的，调速轴上的两个拨叉分别与三挡齿轮和副二挡齿轮相对应，拨叉左右移动可使三挡齿轮和副二挡齿轮滑行至可与其两侧档位齿轮联动的位置。
3.根据权利要求1所述的新型自行车变速箱，其特征在于，所述花键主轴和花键副轴上分别设置有五个前进挡位齿轮和一个空挡，所述调速轴上设置有三个相应的拨叉。
4.根据权利要求1所述的新型自行车变速箱，其特征在于，所述花键主轴和花键副轴上分别设置有六个前进挡位齿轮和一个空挡，所述调速轴上设置有三个相应拨叉。
5.根据权利要求1所述的新型自行车变速箱，其特征在于，所述箱体呈圆桶形，由上半体、下半体、左端盖、右端盖四部分组成，所述花键主轴、花键副轴、棘轮花键轴和调速轴分别通过轴承安装在左端盖和右端盖之间，上、下半体与左、右端盖之间设有环形凹槽，凹槽内设有滚珠，上、下半体可围绕左、右端盖转动。
6.根据权利要求1所述的新型自行车变速箱，其特征在于，所述调速轴上设有变速凸轮，变速凸轮的外表面开设有沟槽，拨叉套装在变速凸轮上，两者之间设有插入沟槽的导向销，凸轮转动时，导向销会在凸轮内沿沟槽滑动，滑动的同时带动拨叉左右移动。
7.根据权利要求1至6任一所述的新型自行车变速箱，其特征在于，所述拨叉的一侧设有变挡销，变挡销嵌在变速凸轮上并用变挡鼓挡板压住，由扭簧和扭臂组成的变挡鼓止动臂靠弹力压在两个变挡销中间。
8.根据权利要求7所述的新型自行车变速箱，其特征在于，所述箱体外边设有挡位显示器，包括显示器内圈和显示器外圈，显示器内圈和变速凸轮紧固在一起，随变速凸轮同步转动，其边沿设有一弹力触点，显示器外圈上装有与之相对应的四个触点，触点固定在绝缘橡胶内，触点通过数据线向外引出。
9.根据权利要求8所述的新型自行车变速箱，其特征在于，所述变速凸轮伸出箱体的另一部分装有复位弹簧、棘轮、棘轮摇臂和正反转调节装置，棘轮的中间有孔，经棘轮销连在变速凸轮上，棘轮摇臂将变速凸轮和棘轮一起套进，正反转调节装置从凸轮中心插入在棘轮后面，其弹簧可顶住棘轮的上头或下头。
10.根据权利要求9所述的新型自行车变速箱，其特征在于，所述箱体内还设置有发电机，发电机转轴通过齿轮与棘轮花键轴上的连接轮相啮合，变速箱的一侧设置有刹车装置，花键主轴两端的脚蹬为可折叠式脚蹬，由曲柄、脚蹬、弹簧、垫圈、卡圈共同组成，脚蹬和曲柄的连接处为折叠部位，脚蹬弹簧垫圈都套在曲柄上，用卡圈卡住，转动脚蹬就卡在曲柄突起部分上。
专利摘要本实用新型公开了一种新型自行车变速箱，包括箱体、花键主轴、花键副轴、棘轮花键轴和调速轴，其箱体内壁上设有环形内齿，箱体内平行地设置花键主轴、花键副轴、棘轮花键轴和调速轴，其中所述花键主轴两端伸出箱体与脚蹬连接，箱体内的花键主轴上并排地设置有挡位齿轮，所述花键副轴上设置有与花键主轴上各挡位齿轮一一对应、啮合的副挡位齿轮和大传输齿轮，所述棘轮花键轴上设置有小传输齿轮、棘轮和连接轮，小传输齿轮与花键副轴上的大传输齿轮相啮合，连接轮与箱体内壁上的环形内齿相啮合，调速轴上设置有可拨动挡位齿轮和副挡位齿轮的拨叉。本实用新型无需链轮传动，具有结构紧凑、体积小巧轻盈、变速性能稳定、故障率低、噪音小等优点。
文档编号B62M11/04GK2835077SQ20052013271
公开日2006年11月8日 申请日期2005年11月11日 优先权日2005年11月11日
发明者孙锦堂 申请人:孙锦堂