一种自行车变速传动机构的制作方法

本发明属于自行车领域，尤其涉及一种自行车变速传动机构。

背景技术：

目前传统的自行车变速传动机构主要由链条、若干前链轮和若干后链轮组合而成；不同直径的若干后链轮安装在后轮轴上，不同直径的若干前链轮安装在脚蹬轴上；通过拨动链条由一个链轮过渡到另一个链轮之上，进而改变与链条啮合的前后链轮之间的传动比，进而达到自行车变速的目的，使得直行车的行进或快或慢；传统的自行车变速过程中，链条由一个链轮过渡到另一个链轮之上时，链条的侧端面与链轮的侧端会不可避免地发生摩擦和冲击，链条和链轮的齿牙因此而受到严重的磨损和损害，降低链条和链轮的寿命，增加链条和链轮的维修更换频次，进而增加了维修更换成本；为了避免在变速过程中链条与链轮的齿牙之间摩擦和冲击，设计一种稳定的自行车变速传动机构是非常有必要的。

本发明设计一种自行车变速传动机构解决如上问题。

技术实现要素：

为解决现有技术中的上述缺陷，本发明公开一种自行车变速传动机构，它是采用以下技术方案来实现的。

一种自行车变速传动机构，其特征在于：它包括第一托盘、第一轴孔、第一齿环、第一齿牙、第二齿环、第二齿牙、第三齿环、第三齿牙、第一引导环、第二引导环、后轮轴、固定块、底座、弧形t型滑槽、弧形杆槽、弧形活动槽、限位块、弧形t型滑块、底板、第一方形滑孔、梯形滑槽、导块、导槽、支撑板、第二轴孔、梯形滑块、活动块、方形滑杆、齿条、第一复位弹簧、第二复位弹簧、减速电机、电机轴、输入轴、减速器、齿轮、输出轴、螺杆、螺纹套、第一圆锥座、第三轴孔、第一环槽、第一轴座、第一滚轮、第一滚轴、伸缩套、六棱套孔、六棱伸缩杆、第二圆锥座、第二轴座、活动圆槽、旋转圆槽、第二环槽、第二滚轮、第二滚轴、定位圆板、摆杆、连接块、连接销、支耳、脚蹬座、车架、脚蹬、脚蹬轴、第二托盘、第四轴孔、第四齿环、第四齿牙、定位圆环、第二方形滑孔，其中第一托盘的端面中心处开有贯通的第一轴孔；第一托盘通过第一轴孔的内圆面与后轮轴的外圆面之间的轴承配合安装在后轮轴上；第一托盘与车轮同轴且与车轮固定连接；第一齿环的一个端面上周向均匀地开有若干第一齿牙；第二齿环的一个端面上周向均匀地开有若干第二齿牙；第三齿环的一个端面上周向均匀地开有若干第三齿牙；第一齿环、第二齿环和第三齿环安装在第一托盘的同一个端面上，且第一齿环的中心轴线、第二齿环的中心轴线、第三齿环的中心轴线和第一托盘的中心轴线重合；第二齿环位于第一齿环的外侧，第三齿环位于第二齿环的外侧；第一引导环安装在第一托盘的端面上，且第一引导环位于第一齿环和第二齿环之间；第一引导环上未与第一托盘连接的端面为光滑的凸型曲面；第二引导环安装在第一托盘的端面上，且第二引导环位于第二齿环和第三齿环之间；第二引导环上未与第一托盘连接的端面为光滑的凸型曲面；固定块上具有轴孔，固定块通过其上的轴孔的内圆面与后轮轴的外圆面之间的轴承配合安装在后轮轴的轴端；固定块的下端面与车架固定连接。

底座的上端面上开有弧形t型滑槽；弧形t型滑槽的底面上开有弧形杆槽，且弧形杆槽的弧心轴线与弧形t型滑槽的弧心轴线重合；弧形杆槽的底面上开有弧形活动槽，且弧形活动槽的弧度与弧形杆槽的弧度相等；弧形活动槽的弧心轴线与弧形杆槽的弧心轴线重合；弧形活动槽的两个弧面上安装有两个相对的限位块；底座安装在固定块上靠近第一托盘的侧端面上，且底座上的弧形t型滑槽的弧心位于自行车的前端；底板的一端的上端面上沿其长度方向开有梯形滑槽；底板的上端面上开有第一方形滑孔，且第一方形滑孔靠近梯形滑槽的一端；弧形t型滑块的上、下端面之间开有贯通的第二方形滑孔；弧形t型滑块安装在底板的下端面上；底板通过弧形t型滑块与弧形t型滑槽的滑动配合安装在底座上；第二方形滑孔与弧形杆槽相对应；第二复位弹簧位于弧形t型滑槽中；第二复位弹簧一端与弧形t型滑块连接，另一端与弧形t型滑槽的内壁连接；减速电机上具有电机轴；减速电机安装在底板的上端面上，且减速电机上的电机轴平行于底板的长度方向；减速器上具有输入轴和输出轴，且输出轴和输入轴分布于减速器的两侧；减速器安装在地板的上端面上，且减速器位于减速电机上电机轴一侧；输入轴和输出轴平行于底板的长度方向；输入轴与电机轴连接；齿轮安装在输出轴上，且齿轮与第一方形滑孔相对应。

导块的一个侧端面上沿其长度方向开有导槽，且导槽与导块的下端面相通；导块安装在底板上，且导块下端面的导槽槽口与第一方形滑孔对接；导块上开有导槽的侧端面与齿轮相对；方形滑杆嵌入导槽中，且方形滑杆的下端自上而下地依次穿过第一方形滑孔、第二方形滑孔和弧形杆槽进入弧形活动槽中；活动块位于弧形活动槽中，且活动块的上端面与方形滑杆的下端面固定连接；活动块与两个限位块相配合；齿条安装在方形滑杆的侧端面上，且齿条与齿轮相啮合；第一复位弹簧位于导槽的上端；第一复位弹簧的一端与方形滑杆的上端面连接，另一端与导槽的内壁连接；支撑板的侧端面上开有贯通的第二轴孔；支撑板的下端面安装有梯形滑块；支撑板通过梯形滑块与梯形滑槽的滑动配合安装在底板上，且支撑板位于减速器上输出轴的一侧；螺杆的外圆面上嵌套有螺纹套；螺杆的一端和螺纹套一起穿过支撑板上的第二轴孔；螺杆上穿过第二轴孔的一端与输出轴连接；螺纹套的外圆面与第二轴孔的内圆面之间固定连接。

第一圆锥座的端面中心处开有贯通的第三轴孔；第三轴孔的内圆面上周向开有第一环槽；第一圆锥座大圆端边沿处周向均匀地开有若干第一轴座；若干第一滚轮通过相应的第一滚轴分别安装在若干第一轴座上，且若干第一滚轮的中心轴线与第一圆锥座的中心轴线平行；第一圆锥座通过第三轴孔嵌套在螺纹套的外圆面上；定位圆环嵌套在螺纹套的外圆面上，且定位圆环位于第一环槽中；定位圆环的内圆面与螺纹套的外圆面固定连接；若干第一滚轮与第一齿环、第一引导环、第二齿环、第二引导环和第三齿环相配合；伸缩套的端面中心处开有贯通的六棱套孔；伸缩套通过其一端与第一圆锥座的小圆端面固定连接；伸缩套的中心轴线与第一圆锥座的中心轴线重合；螺杆上未与输出轴连接的一端位于伸缩套中。

脚蹬座呈圆柱形；脚蹬座的端面中心处具有贯通的轴孔；脚蹬座安装在车架上；脚蹬轴安装在脚蹬座上的轴孔中；脚蹬轴与脚蹬座之间为轴承配合；第二托盘的端面中心处开有第四轴孔；第四齿环的一个端面上沿周向均匀地开有若干第四齿牙；第四齿环安装在第二托盘的端面上，且第四齿环的中心轴线与第二托盘的中心轴线重合；第二托盘安装在脚蹬轴的一端；第四轴孔的内圆面与脚蹬轴的外圆面之间为键配合；两个脚蹬通过脚蹬轴安装在脚蹬座的两端；两个脚蹬与脚蹬轴之间为键配合；脚蹬座的外圆面上安装有两个支耳，且两个支耳呈上下竖直方向分布；第二圆锥座的大圆端面的中心处开有活动圆槽；活动圆槽的端面中心处开有旋转圆槽；旋转圆槽的内圆面上靠近其端面处周向开有第二环槽；第二圆锥座的大圆端面的边沿处周向均匀地开有若干第二轴座；若干第二滚轮通过相应的第二滚轴分别安装在若干第二轴座上；若干第二滚轮的中心轴线与第二圆锥座的中心轴线平行；定位圆板嵌入第二环槽中；摆杆的一端插入旋转圆槽与定位圆板固定连接；摆杆上未插入旋转圆槽的一端安装有连接块；连接块上未与摆杆连接的一端的上下端面之间具有贯通的销孔，连接块上开有销孔的一端通过连接销安装在两个支耳之间；六棱伸缩杆一端与第二圆锥座的小圆端面连接，另一端则插入并滑动于伸缩套内；若干第二滚轮与第四齿环端面上的第四齿牙相配合。

作为本技术的进一步改进，上述第二齿环与第一齿环之间的半径差等于第三齿环与第二齿环之间的半径差。

作为本技术的进一步改进，上述弧形t型滑槽的弧心位于连接销的中心轴线上。

作为本技术的进一步改进，上述第一复位弹簧可拉伸可压缩。

作为本技术的进一步改进，上述第二复位弹簧为压缩弹簧。

作为本技术的进一步改进，上述齿轮和齿条在自行车不变速时的啮合点位于齿条的中心位置。

作为本技术的进一步改进，上述齿条当向上或向下运动到极限位置时，活动块刚好脱离两个限位块的限制。

本发明中第二齿环与第一齿环之间的半径差等于第三齿环与第二齿环之间的半径差的设计目的是，相邻的两个变速档位之间变换，电机的旋转时间是相等的；保证了在换挡变速时，相邻档位之间的第一圆锥座的平稳过渡和换挡的有效性。

本发明中弧形t型滑槽的弧心位于连接销的中心轴线上的设计目的是，第一引导环或第二引导环带动底板绕连接销中心轴线的摆动与弧形t型滑块在弧形t型滑槽中的滑动不形成干涉。

本发明中齿轮和齿条在自行车不变速时的啮合点位于齿条的中心位置；齿条当向上或向下运动到极限位置时，活动块刚好脱离两个限位块的限制的设计目的是，假如以第一档向第二档变换为例，当需要从第一档速度变到第二档速度时，拨动自行车上的电机档位开关，减速电机被打开；减速电机通过减速器带动齿轮和螺杆旋转；螺杆通过轴套和定位圆环带动第一圆锥座从第一齿环向第二齿环缓慢运动；同时，齿轮通过齿条和方形滑杆带动活动块快速向上运动，第一复位弹簧被压缩；由于齿轮和齿条在自行车不变速时的啮合点位于齿条的中心位置，齿条当向上或向下运动到极限位置时，活动块刚好脱离两个限位块的限制，所以在第二圆锥座到达第二齿环之前，活动块快速地避开两个限位块的限制；减速器带动齿轮继续旋转，齿条的下端与齿轮的啮合结束，滑杆连同活动块不再继续向上运动；与此同时，第一引导环作用于若干第一滚轮，使得若干第一滚轮通过第一圆锥座、定位圆环、螺纹套和支撑板带动底板绕连接销的中心轴线摆动，第二复位弹簧被压缩；使得第一圆锥座带动第一滚轮从第一齿牙的齿槽中到达第一引导环的顶部；在减速电机的带动下，第一圆锥座带动若干第一滚轮继续向第二齿环运动；当若干第一滚轮越过第一引导环抵达第二齿环时，若干第一滚轮位于第二齿牙的顶部；继续运动，第一滚轮从第一引导环的顶部开始沿着光滑的凸型曲面向第二齿环上的齿槽中；在第二复位弹簧的作用下，弧形t型滑块带动底板回摆至初始位置；第一圆锥座连同第一滚轮从第二齿牙的顶部落入第二齿环上的齿槽中；减速电机停止工作；在第一复位弹簧的作用下，齿条通过方形滑杆带动活动块向下运动或向上运动到两个限位块的限位处；由于齿条很短，所以齿条复位时通过电机轴、螺杆和螺纹套对第一圆锥座的影响很小，可以忽略不计；从第一档到第二档的变速结束。

本发明中的第一引导环和第二引导环的作用是，当自行车变速过程中，第一引导环或第二引导环的凸型曲面作用于第一滚轮；使得第一滚轮到达第一齿牙或第二齿牙或第三齿牙的顶部，从而引导若干第一滚轮从第一齿牙或第二齿牙或第三齿牙的顶部落入第一齿环或第二齿环或第三齿环的齿槽中，以避免若干第一滚轮在与第一齿牙或第二齿牙或第三齿牙相啮合时发生相互侧端碰撞或冲击，从而保证了传动机构的传动的连续性不受影响。

当用脚踩踏脚蹬时，脚蹬通过脚蹬轴和第二托盘带动第四齿环发生旋转；第四齿环通过与之相啮合的若干第二滚轮带动第二圆锥座旋转；第二圆锥座通过六棱伸缩杆和伸缩套带动第一圆锥座旋转；第一圆锥座通过安装于其上的若干第一滚轮带动齿轮或者第二齿轮或者第三齿环发生旋转；第一齿环或者第二齿环或者第三齿环带动自行车后轮旋转，自行车开始行驶。

当自行车行驶过程中需要加速时，假设以第一档变第二档为例，把自行车上的档位开关从第一档拨到第二档上；减速电机被接通并运行很短的时间直到自行车从第一档速度变换到第二档速度；在减速电机运行的过程中，脚蹬通过第二托盘带动第四齿环继续旋转；第四齿环通过第二滚轮、第二圆锥座、六棱伸缩杆、伸缩套、第一圆锥座和若干第二滚轮带动第一齿环继续旋转；减速电机通过减速器带动齿轮和螺杆旋转；齿轮通过齿条和方形滑杆带动活动块快速向上运动，使得运动块快速脱离两个限位块的限制，第一复位弹簧被压缩；同时螺杆通过螺纹套带动第一圆锥座沿底板上的梯形滑槽向第二齿环运动；若干第一滚轮逐渐由第一齿环向第二齿环运动，若干第一滚轮逐渐脱离第一齿环上的第一齿牙；伸缩套与六棱伸缩杆相互收缩；当减速电机通过减速器、齿轮、齿条和方形滑杆带动活动块向上快速运动的过程中，若干第一滚轴未到达第一引导环的凸型曲面而不与第一引导环的凸型曲面发生相互作用；当齿条通过方形滑杆带动活动块向上运动到极限位置时，齿条的下端开始脱离齿轮并不再与齿轮发生啮合关系，活动块避开了两个限位块的限制；此时，若干第一滚轮才开始与第一引导环的凸型曲面接触并发生相互作用；在第一引导环的凸型曲面的作用下，底板绕连接销中心轴线向远离第一托盘的方向摆动的同时沿弧形t型滑槽向远离第一托盘的方向滑动，方形滑杆沿弧形杆槽滑动，第二复位弹簧被压缩；底板通过支撑板、螺纹套、定位圆环带动第一圆锥座绕连接销的中心轴线沿垂直于第一托盘的方向向外摆动；第一圆锥座带动其上的若干第一滚轮与第一齿牙脱离；当第一圆锥座带动其上的若干第一滚轮沿梯形滑槽运动到第二齿环的位置时，第一滚轮已经到达第一引导环的凸型曲面的顶部并开始沿凸型曲面向第二齿环的齿槽中下落，此时底板带动第一圆锥座摆动的幅度达到最大；若干第一滚轮已经到达第二齿环并位于第二齿牙的顶端，第一滚轮的端面与第二齿牙的侧面不发生碰撞和冲击；减速电机继续运作，在第二复位弹簧的恢复力的作用下，弧形t型滑块通过底板和支撑板带动第一圆锥座回摆；若干第一滚轮从第二齿牙的顶部落入第二齿环上的齿槽中；当若干第一滚轮落入第二齿环上的齿槽中时，减速电机停止运行；在第一复位弹簧的恢复力的作用下，方形滑杆带动活动块向下运动并回到两个限位块限位处；由于齿条很短，所以齿条的复位通过齿轮对第一输出轴的影响很小可以忽略不计；从第一档到第二档的变速成功结束；在整个变速过程中，第一圆锥座通过伸缩套和六棱伸缩杆带动第二圆锥座绕连接销的中心轴线摆动；由于第二圆锥座的摆动幅度很小不会影响第二圆锥座与第四齿环的传动。

当长时间的骑行后，人的腿部肌肉很累，需要蹬自行车更轻松，就需要对自行车变换档位，从高档位换到低档位；假设以第二档变第一档为例，把自行车上的档位开关从第二档拨到第一档上；减速电机被接通并反向运行很短的时间直到自行车从第二档速度变换到第一档速度；在减速电机反向运行的过程中，脚蹬通过第二托盘带动第四齿环继续旋转；第四齿环通过第二滚轮、第二圆锥座、六棱伸缩杆、伸缩套、第一圆锥座和若干第二滚轮带动第二齿环继续旋转，第二齿环带动车轮继续旋转；减速电机通过减速器带动齿轮和螺杆反向旋转；齿轮通过齿条和方形滑杆带动活动块快速向下运动，使得运动块快速脱离两个限位块的限制，第一复位弹簧被拉伸；当减速电机通过减速器、齿轮、齿条和方形滑杆带动活动块向下快速运动的过程中，若干第一滚轴未到达第一引导环的凸型曲面而不与第一引导环的凸型曲面发生相互作用；当齿条通过方形滑杆带动活动块向下运动到极限位置时，齿条的上端开始脱离齿轮并不再与齿轮发生啮合关系，活动块再一次避开了两个限位块的限制；此时，若干第一滚轮才开始与第一引导环的凸型曲面接触并发生相互作用；在第一引导环的凸型曲面的作用下，底板绕连接销中心轴线向远离第一托盘的方向摆动的同时沿弧形t型滑槽向远离第一托盘的方向滑动，方形滑杆沿弧形杆槽滑动，第二复位弹簧被压缩；底板通过支撑板、螺纹套、定位圆环带动第一圆锥座绕连接销的中心轴线沿垂直于第一托盘的方向向外摆动；第一圆锥座带动其上的若干第一滚轮与第二齿牙脱离；当第一圆锥座带动其上的若干第一滚轮沿梯形滑槽运动到第一齿环的位置时，第一滚轮已经到达第一引导环的凸型曲面的顶部并开始沿凸型曲面向第一齿环的齿槽中下落，此时底板带动第一圆锥座摆动的幅度达到最大；若干第一滚轮已经到达第一齿环并位于第一齿牙的顶端，第一滚轮的端面与第一齿牙的侧面不发生碰撞和冲击；减速电机继续运作，在第二复位弹簧的恢复力的作用下，弧形t型滑块通过底板和支撑板带动第一圆锥座回摆；若干第一滚轮从第一齿牙的顶部落入第一齿环上的齿槽中；当若干第一滚轮落入第一齿环上的齿槽中时，减速电机停止运行；在第一复位弹簧的恢复力的作用下，方形滑杆带动活动块向上运动并回到两个限位块限位处；由于齿条很短，所以齿条的复位通过齿轮对第一输出轴的影响很小可以忽略不计；从第二档到第一档的变速成功结束；在整个变速过程中，第一圆锥座通过伸缩套和六棱伸缩杆带动第二圆锥座绕连接销的中心轴线摆动；由于第二圆锥座的摆动幅度很小不会影响第二圆锥座与第四齿环的传动。

相对于传统的保鲜膜包装机，本发明中当从第一档变换到第二档或从第二档变换到第一档时，安装于第一圆锥座上的若干第一滚轮脱离第一齿牙或第二齿牙后与第二齿牙或第一齿牙啮合的过程中，第一引导环或第二引导环使得若干第一滚轮从第一齿环或第二齿环的齿槽到达第二齿牙或第一齿牙的顶部；第一滚轮外圆面受力产生扭矩而发生旋转，从而避免了第一圆锥座连同若干第一滚轮与第二齿牙或第一齿牙在即将啮合时两者的侧端面之间发生碰撞冲击而损坏齿牙和滚轮；把第一滚轮与第二齿牙或第一齿牙之间可能发生的冲击和滑动摩擦完全转化成第一滚轮的滚动，进而提高了整个传动机构的传动效率，增加了零部件的寿命，降低了维修成本；本发明结构简单，具有较好的使用效果。

附图说明

图1是变速传动机构示意图。

图2是电机、减速器、齿轮、螺杆、螺纹套、第一圆锥座、伸缩套、底板及底座配合剖面示意图。

图3是第二圆锥座、第二滚轮、第二滚轴、定位圆板、摆杆、连接块、连接销、支耳、脚蹬座及车架配合剖面示意图。

图4是后轮轴、第一托盘、固定块、底座、方形滑杆、导块、底板及第二复位弹簧配合剖面示意图。

图5是底座、活动块、限位块、方形滑杆、底板、第二复位弹簧、导块及第一复位弹簧配合剖面示意图。

图6是第一托盘、第一齿环、第二齿环、第三齿环、第一引导环及第二引导环配合示意图。

图7是第一托盘、第一齿环、第二齿环、第三齿环、第一引导环及第二引导环配合剖面示意图。

图8是支撑板及梯形滑块配合示意图。

图9是底板透视示意图。

图10是导块示意图。

图11是弧形t型滑块、导块、方形滑杆、活动块、限位块及底座配合剖面示意图。

图12是底座透视示意图。

图13是弧形t型滑槽、弧形杆槽、弧形活动槽及限位块相对分布剖面示意图。

图14是弧形t型滑槽、限位块及弧形活动槽相对分布剖面示意图。

图15是第一圆锥座、第一滚轮、第一滚轴、螺纹套、螺杆、定位圆环及伸缩套配合剖面示意图。

图16是第一圆锥座示意图。

图17是第一圆锥座剖面示意图。

图18是伸缩套透视示意图。

图19是第二圆锥座示意图。

图20是第二圆锥座剖面示意图。

图21是第四齿环及第二托盘配合示意图。

图22是第一圆锥座、伸缩套、六棱伸缩杆、第二圆锥座、脚蹬座、第四齿环及脚蹬示意图。

图23是导块、第一复位弹簧、齿条、方形滑杆及齿轮剖面示意图。

图24是弧形t型滑块透视示意图。

图中标号名称：1、第一托盘；2、第一轴孔；3、第一齿环；4、第一齿牙；5、第二齿环；6、第二齿牙；7、第三齿环；8、第三齿牙；9、第一引导环；10、第二引导环；11、后轮轴；12、固定块；13、底座；14、弧形t型滑槽；15、弧形杆槽；16、弧形活动槽；17、限位块；18、弧形t型滑块；19、底板；20、第一方形滑孔；21、梯形滑槽；22、导块；23、导槽；24、支撑板；25、第二轴孔；26、梯形滑块；27、活动块；28、方形滑杆；29、齿条；30、第一复位弹簧；31、第二复位弹簧；32、减速电机；33、电机轴；34、输入轴；35、减速器；36、齿轮；37、输出轴；38、螺杆；39、螺纹套；40、第一圆锥座；41、第三轴孔；42、第一环槽；43、第一轴座；44、第一滚轮；45、第一滚轴；46、伸缩套；47、六棱套孔；48、六棱伸缩杆；49、第二圆锥座；50、第二轴座；51、活动圆槽；52、旋转圆槽；53、第二环槽；54、第二滚轮；55、第二滚轴；56、定位圆板；57、摆杆；58、连接块；59、连接销；60、支耳；61、脚蹬座；62、车架；63、脚蹬；64、脚蹬轴；65、第二托盘；66、第四轴孔；67、第四齿环；68、第四齿牙；69、定位圆环；70、第二方形滑孔。

具体实施方式

如图1、2、3所示，它包括第一托盘1、第一轴孔2、第一齿环3、第一齿牙4、第二齿环5、第二齿牙6、第三齿环7、第三齿牙8、第一引导环9、第二引导环10、后轮轴11、固定块12、底座13、弧形t型滑槽14、弧形杆槽15、弧形活动槽16、限位块17、弧形t型滑块18、底板19、第一方形滑孔20、梯形滑槽21、导块22、导槽23、支撑板24、第二轴孔25、梯形滑块26、活动块27、方形滑杆28、齿条29、第一复位弹簧30、第二复位弹簧31、减速电机32、电机轴33、输入轴34、减速器35、齿轮36、输出轴37、螺杆38、螺纹套39、第一圆锥座40、第三轴孔41、第一环槽42、第一轴座43、第一滚轮44、第一滚轴45、伸缩套46、六棱套孔47、六棱伸缩杆48、第二圆锥座49、第二轴座50、活动圆槽51、旋转圆槽52、第二环槽53、第二滚轮54、第二滚轴55、定位圆板56、摆杆57、连接块58、连接销59、支耳60、脚蹬座61、车架62、脚蹬63、脚蹬轴64、第二托盘65、第四轴孔66、第四齿环67、第四齿牙68、定位圆环69、第二方形滑孔70，其中如图6所示，第一托盘1的端面中心处开有贯通的第一轴孔2；如图1、7所示，第一托盘1通过第一轴孔2的内圆面与后轮轴11的外圆面之间的轴承配合安装在后轮轴11上；第一托盘1与车轮同轴且与车轮固定连接；第一齿环3的一个端面上周向均匀地开有若干第一齿牙4；第二齿环5的一个端面上周向均匀地开有若干第二齿牙6；第三齿环7的一个端面上周向均匀地开有若干第三齿牙8；第一齿环3、第二齿环5和第三齿环7安装在第一托盘1的同一个端面上，且第一齿环3的中心轴线、第二齿环5的中心轴线、第三齿环7的中心轴线和第一托盘1的中心轴线重合；第二齿环5位于第一齿环3的外侧，第三齿环7位于第二齿环5的外侧；第一引导环9安装在第一托盘1的端面上，且第一引导环9位于第一齿环3和第二齿环5之间；第一引导环9上未与第一托盘1连接的端面为光滑的凸型曲面；第二引导环10安装在第一托盘1的端面上，且第二引导环10位于第二齿环5和第三齿环7之间；第二引导环10上未与第一托盘1连接的端面为光滑的凸型曲面；如图1所示，固定块12上具有轴孔，固定块12通过其上的轴孔的内圆面与后轮轴11的外圆面之间的轴承配合安装在后轮轴11的轴端；固定块12的下端面与车架62固定连接。

如图12所示，底座13的上端面上开有弧形t型滑槽14；如图14所示，弧形t型滑槽14的底面上开有弧形杆槽15，且弧形杆槽15的弧心轴线与弧形t型滑槽14的弧心轴线重合；如图13所示，弧形杆槽15的底面上开有弧形活动槽16，且弧形活动槽16的弧度与弧形杆槽15的弧度相等；弧形活动槽16的弧心轴线与弧形杆槽15的弧心轴线重合；弧形活动槽16的两个弧面上安装有两个相对的限位块17；

如图4所示，底座13安装在固定块12上靠近第一托盘1的侧端面上，且底座13上的弧形t型滑槽14的弧心位于自行车的前端；如图9所示，底板19的一端的上端面上沿其长度方向开有梯形滑槽21；底板19的上端面上开有第一方形滑孔20，且第一方形滑孔20靠近梯形滑槽21的一端；如图24所示，弧形t型滑块18的上、下端面之间开有贯通的第二方形滑孔70；如图11所示，弧形t型滑块18安装在底板19的下端面上；如图2所示，底板19通过弧形t型滑块18与弧形t型滑槽14的滑动配合安装在底座13上；如图5所示，第二方形滑孔70与弧形杆槽15相对应；第二复位弹簧31位于弧形t型滑槽14中；第二复位弹簧31一端与弧形t型滑块18连接，另一端与弧形t型滑槽14的内壁连接；如图2所示，减速电机32上具有电机轴33；减速电机32安装在底板19的上端面上，且减速电机32上的电机轴33平行于底板19的长度方向；减速器35上具有输入轴34和输出轴37，且输出轴37和输入轴34分布于减速器35的两侧；减速器35安装在地板的上端面上，且减速器35位于减速电机32上电机轴33一侧；输入轴34和输出轴37平行于底板19的长度方向；输入轴34与电机轴33连接；齿轮36安装在输出轴37上，且齿轮36与第一方形滑孔20相对应。

如图10所示，导块22的一个侧端面上沿其长度方向开有导槽23，且导槽23与导块22的下端面相通；如图5所示，导块22安装在底板19上，且导块22下端面的导槽23槽口与第一方形滑孔20对接；导块22上开有导槽23的侧端面与齿轮36相对；方形滑杆28嵌入导槽23中，且方形滑杆28的下端自上而下地依次穿过第一方形滑孔20、第二方形滑孔70和弧形杆槽15进入弧形活动槽16中；如图11所示，活动块27位于弧形活动槽16中，且活动块27的上端面与方形滑杆28的下端面固定连接；活动块27与两个限位块17相配合；如图23所示，齿条29安装在方形滑杆28的侧端面上，且齿条29与齿轮36相啮合；如图5所示，第一复位弹簧30位于导槽23的上端；第一复位弹簧30的一端与方形滑杆28的上端面连接，另一端与导槽23的内壁连接；如图8所示，支撑板24的侧端面上开有贯通的第二轴孔25；支撑板24的下端面安装有梯形滑块26；如图2所示，支撑板24通过梯形滑块26与梯形滑槽21的滑动配合安装在底板19上，且支撑板24位于减速器35上输出轴37的一侧；如图15所示，螺杆38的外圆面上嵌套有螺纹套39；如图2所示，螺杆38的一端和螺纹套39一起穿过支撑板24上的第二轴孔25；螺杆38上穿过第二轴孔25的一端与输出轴37连接；螺纹套39的外圆面与第二轴孔25的内圆面之间固定连接。

如图16所示，第一圆锥座40的端面中心处开有贯通的第三轴孔41；如图17所示，第三轴孔41的内圆面上周向开有第一环槽42；第一圆锥座40大圆端边沿处周向均匀地开有若干第一轴座43；如图15所示，若干第一滚轮44通过相应的第一滚轴45分别安装在若干第一轴座43上，且若干第一滚轮44的中心轴线与第一圆锥座40的中心轴线平行；第一圆锥座40通过第三轴孔41嵌套在螺纹套39的外圆面上；定位圆环69嵌套在螺纹套39的外圆面上，且定位圆环69位于第一环槽42中；定位圆环69的内圆面与螺纹套39的外圆面固定连接；如图5所示，若干第一滚轮44与第一齿环3、第一引导环9、第二齿环5、第二引导环10和第三齿环7相配合；如图18所示，伸缩套46的端面中心处开有贯通的六棱套孔47；如图15所示，伸缩套46通过其一端与第一圆锥座40的小圆端面固定连接；伸缩套46的中心轴线与第一圆锥座40的中心轴线重合；螺杆38上未与输出轴37连接的一端位于伸缩套46中。

如图3所示，脚蹬座61呈圆柱形；脚蹬座61的端面中心处具有贯通的轴孔；脚蹬座61安装在车架62上；脚蹬轴64安装在脚蹬座61上的轴孔中；脚蹬轴64与脚蹬座61之间为轴承配合；如图21所示，第二托盘65的端面中心处开有第四轴孔66；第四齿环67的一个端面上沿周向均匀地开有若干第四齿牙68；第四齿环67安装在第二托盘65的端面上，且第四齿环67的中心轴线与第二托盘65的中心轴线重合；如图22所示，第二托盘65安装在脚蹬轴64的一端；第四轴孔66的内圆面与脚蹬轴64的外圆面之间为键配合；两个脚蹬63通过脚蹬轴64安装在脚蹬座61的两端；两个脚蹬63与脚蹬轴64之间为键配合；如图3所示，脚蹬座61的外圆面上安装有两个支耳60，且两个支耳60呈上下竖直方向分布；如图19所示，第二圆锥座49的大圆端面的中心处开有活动圆槽51；如图20所示，活动圆槽51的端面中心处开有旋转圆槽52；旋转圆槽52的内圆面上靠近其端面处周向开有第二环槽53；第二圆锥座49的大圆端面的边沿处周向均匀地开有若干第二轴座50；如图3所示，若干第二滚轮54通过相应的第二滚轴55分别安装在若干第二轴座50上；若干第二滚轮54的中心轴线与第二圆锥座49的中心轴线平行；定位圆板56嵌入第二环槽53中；摆杆57的一端插入旋转圆槽52与定位圆板56固定连接；摆杆57上未插入旋转圆槽52的一端安装有连接块58；连接块58上未与摆杆57连接的一端的上下端面之间具有贯通的销孔，连接块58上开有销孔的一端通过连接销59安装在两个支耳60之间；如图1所示，六棱伸缩杆48一端与第二圆锥座49的小圆端面连接，另一端则插入并滑动于伸缩套46内；如图5所示，若干第二滚轮54与第四齿环67端面上的第四齿牙68相配合。

如图6所示，上述第二齿环5与第一齿环3之间的半径差等于第三齿环7与第二齿环5之间的半径差。

如图1所示，上述弧形t型滑槽14的弧心位于连接销59的中心轴线上。

如图5所示，上述第一复位弹簧30可拉伸可压缩。

如图5所示，上述第二复位弹簧31为压缩弹簧。

如图23所示，上述齿轮36和齿条29在自行车不变速时的啮合点位于齿条29的中心位置。

如图5所示，上述齿条29当向上或向下运动到极限位置时，活动块27刚好脱离两个限位块17的限制。

本发明中第二齿环5与第一齿环3之间的半径差等于第三齿环7与第二齿环5之间的半径差的设计目的是，相邻的两个变速档位之间变换，电机的旋转时间是相等的；保证了在换挡变速时，相邻档位之间的第一圆锥座40的平稳过渡和换挡的有效性。

本发明中弧形t型滑槽14的弧心位于连接销59的中心轴线上的设计目的是，第一引导环9或第二引导环10带动底板19绕连接销59中心轴线的摆动与弧形t型滑块18在弧形t型滑槽14中的滑动不形成干涉。

本发明中齿轮36和齿条29在自行车不变速时的啮合点位于齿条29的中心位置；齿条29当向上或向下运动到极限位置时，活动块27刚好脱离两个限位块17的限制的设计目的是，假如以第一档向第二档变换为例，当需要从第一档速度变到第二档速度时，拨动自行车上的电机档位开关，减速电机32被打开；减速电机32通过减速器35带动齿轮36和螺杆38旋转；螺杆38通过轴套和定位圆环69带动第一圆锥座40从第一齿环3向第二齿环5缓慢运动；同时，齿轮36通过齿条29和方形滑杆28带动活动块27快速向上运动，第一复位弹簧30被压缩；由于齿轮36和齿条29在自行车不变速时的啮合点位于齿条29的中心位置，齿条29当向上或向下运动到极限位置时，活动块27刚好脱离两个限位块17的限制，所以在第二圆锥座49到达第二齿环5之前，活动块27快速地避开两个限位块17的限制；减速器35带动齿轮36继续旋转，齿条29的下端与齿轮36的啮合结束，滑杆连同活动块27不再继续向上运动；与此同时，第一引导环9作用于若干第一滚轮44，使得若干第一滚轮44通过第一圆锥座40、定位圆环69、螺纹套39和支撑板24带动底板19绕连接销59的中心轴线摆动，第二复位弹簧31被压缩；使得第一圆锥座40带动第一滚轮44从第一齿牙4的齿槽中到达第一引导环9的顶部；在减速电机32的带动下，第一圆锥座40带动若干第一滚轮44继续向第二齿环5运动；当若干第一滚轮44越过第一引导环9抵达第二齿环5时，若干第一滚轮44位于第二齿牙6的顶部；继续运动，第一滚轮44从第一引导环9的顶部开始沿着光滑的凸型曲面向第二齿环5上的齿槽中；在第二复位弹簧31的作用下，弧形t型滑块18带动底板19回摆至初始位置；第一圆锥座40连同第一滚轮44从第二齿牙6的顶部落入第二齿环5上的齿槽中；减速电机32停止工作；在第一复位弹簧30的作用下，齿条29通过方形滑杆28带动活动块27向下运动或向上运动到两个限位块17的限位处；由于齿条29很短，所以齿条29复位时通过电机轴33、螺杆38和螺纹套39对第一圆锥座40的影响很小，可以忽略不计；从第一档到第二档的变速结束。

本发明中的第一引导环9和第二引导环10的作用是，当自行车变速过程中，第一引导环9或第二引导环10的凸型曲面作用于第一滚轮44；使得第一滚轮44到达第一齿牙4或第二齿牙6或第三齿牙8的顶部，从而引导若干第一滚轮44从第一齿牙4或第二齿牙6或第三齿牙8的顶部落入第一齿环3或第二齿环5或第三齿环7的齿槽中，以避免若干第一滚轮44在与第一齿牙4或第二齿牙6或第三齿牙8相啮合时发生相互侧端碰撞或冲击，从而保证了传动机构的传动的连续性不受影响。

具体实施方式：当用脚踩踏脚蹬63时，脚蹬63通过脚蹬轴64和第二托盘65带动第四齿环67发生旋转；第四齿环67通过与之相啮合的若干第二滚轮54带动第二圆锥座49旋转；第二圆锥座49通过六棱伸缩杆48和伸缩套46带动第一圆锥座40旋转；第一圆锥座40通过安装于其上的若干第一滚轮44带动齿轮36或者第二齿轮36或者第三齿环7发生旋转；第一齿环3或者第二齿环5或者第三齿环7带动自行车后轮旋转，自行车开始行驶。

当自行车行驶过程中需要加速时，假设以第一档变第二档为例，把自行车上的档位开关从第一档拨到第二档上；减速电机32被接通并运行很短的时间直到自行车从第一档速度变换到第二档速度；在减速电机32运行的过程中，脚蹬63通过第二托盘65带动第四齿环67继续旋转；第四齿环67通过第二滚轮54、第二圆锥座49、六棱伸缩杆48、伸缩套46、第一圆锥座40和若干第二滚轮54带动第一齿环3继续旋转；减速电机32通过减速器35带动齿轮36和螺杆38旋转；齿轮36通过齿条29和方形滑杆28带动活动块27快速向上运动，使得运动块快速脱离两个限位块17的限制，第一复位弹簧30被压缩；同时螺杆38通过螺纹套39带动第一圆锥座40沿底板19上的梯形滑槽21向第二齿环5运动；若干第一滚轮44逐渐由第一齿环3向第二齿环5运动，若干第一滚轮44逐渐脱离第一齿环3上的第一齿牙4；伸缩套46与六棱伸缩杆48相互收缩；当减速电机32通过减速器35、齿轮36、齿条29和方形滑杆28带动活动块27向上快速运动的过程中，若干第一滚轴45未到达第一引导环9的凸型曲面而不与第一引导环9的凸型曲面发生相互作用；当齿条29通过方形滑杆28带动活动块27向上运动到极限位置时，齿条29的下端开始脱离齿轮36并不再与齿轮36发生啮合关系，活动块27避开了两个限位块17的限制；此时，若干第一滚轮44才开始与第一引导环9的凸型曲面接触并发生相互作用；在第一引导环9的凸型曲面的作用下，底板19绕连接销59中心轴线向远离第一托盘1的方向摆动的同时沿弧形t型滑槽14向远离第一托盘1的方向滑动，方形滑杆28沿弧形杆槽15滑动，第二复位弹簧31被压缩；底板19通过支撑板24、螺纹套39、定位圆环69带动第一圆锥座40绕连接销59的中心轴线沿垂直于第一托盘1的方向向外摆动；第一圆锥座40带动其上的若干第一滚轮44与第一齿牙4脱离；当第一圆锥座40带动其上的若干第一滚轮44沿梯形滑槽21运动到第二齿环5的位置时，第一滚轮44已经到达第一引导环9的凸型曲面的顶部并开始沿凸型曲面向第二齿环5的齿槽中下落，此时底板19带动第一圆锥座40摆动的幅度达到最大；若干第一滚轮44已经到达第二齿环5并位于第二齿牙6的顶端，第一滚轮44的端面与第二齿牙6的侧面不发生碰撞和冲击；减速电机32继续运作，在第二复位弹簧31的恢复力的作用下，弧形t型滑块18通过底板19和支撑板24带动第一圆锥座40回摆；若干第一滚轮44从第二齿牙6的顶部落入第二齿环5上的齿槽中；当若干第一滚轮44落入第二齿环5上的齿槽中时，减速电机32停止运行；在第一复位弹簧30的恢复力的作用下，方形滑杆28带动活动块27向下运动并回到两个限位块17限位处；由于齿条29很短，所以齿条29的复位通过齿轮36对第一输出轴37的影响很小可以忽略不计；从第一档到第二档的变速成功结束；在整个变速过程中，第一圆锥座40通过伸缩套46和六棱伸缩杆48带动第二圆锥座49绕连接销59的中心轴线摆动；由于第二圆锥座49的摆动幅度很小不会影响第二圆锥座49与第四齿环67的传动。

当长时间的骑行后，人的腿部肌肉很累，需要蹬自行车更轻松，就需要对自行车变换档位，从高档位换到低档位；假设以第二档变第一档为例，把自行车上的档位开关从第二档拨到第一档上；减速电机32被接通并反向运行很短的时间直到自行车从第二档速度变换到第一档速度；在减速电机32反向运行的过程中，脚蹬63通过第二托盘65带动第四齿环67继续旋转；第四齿环67通过第二滚轮54、第二圆锥座49、六棱伸缩杆48、伸缩套46、第一圆锥座40和若干第二滚轮54带动第二齿环5继续旋转，第二齿环5带动车轮继续旋转；减速电机32通过减速器35带动齿轮36和螺杆38反向旋转；齿轮36通过齿条29和方形滑杆28带动活动块27快速向下运动，使得运动块快速脱离两个限位块17的限制，第一复位弹簧30被拉伸；当减速电机32通过减速器35、齿轮36、齿条29和方形滑杆28带动活动块27向下快速运动的过程中，若干第一滚轴45未到达第一引导环9的凸型曲面而不与第一引导环9的凸型曲面发生相互作用；当齿条29通过方形滑杆28带动活动块27向下运动到极限位置时，齿条29的上端开始脱离齿轮36并不再与齿轮36发生啮合关系，活动块27再一次避开了两个限位块17的限制；此时，若干第一滚轮44才开始与第一引导环9的凸型曲面接触并发生相互作用；在第一引导环9的凸型曲面的作用下，底板19绕连接销59中心轴线向远离第一托盘1的方向摆动的同时沿弧形t型滑槽14向远离第一托盘1的方向滑动，方形滑杆28沿弧形杆槽15滑动，第二复位弹簧31被压缩；底板19通过支撑板24、螺纹套39、定位圆环69带动第一圆锥座40绕连接销59的中心轴线沿垂直于第一托盘1的方向向外摆动；第一圆锥座40带动其上的若干第一滚轮44与第二齿牙6脱离；当第一圆锥座40带动其上的若干第一滚轮44沿梯形滑槽21运动到第一齿环3的位置时，第一滚轮44已经到达第一引导环9的凸型曲面的顶部并开始沿凸型曲面向第一齿环3的齿槽中下落，此时底板19带动第一圆锥座40摆动的幅度达到最大；若干第一滚轮44已经到达第一齿环3并位于第一齿牙4的顶端，第一滚轮44的端面与第一齿牙4的侧面不发生碰撞和冲击；减速电机32继续运作，在第二复位弹簧31的恢复力的作用下，弧形t型滑块18通过底板19和支撑板24带动第一圆锥座40回摆；若干第一滚轮44从第一齿牙4的顶部落入第一齿环3上的齿槽中；当若干第一滚轮44落入第一齿环3上的齿槽中时，减速电机32停止运行；在第一复位弹簧30的恢复力的作用下，方形滑杆28带动活动块27向上运动并回到两个限位块17限位处；由于齿条29很短，所以齿条29的复位通过齿轮36对第一输出轴37的影响很小可以忽略不计；从第二档到第一档的变速成功结束；在整个变速过程中，第一圆锥座40通过伸缩套46和六棱伸缩杆48带动第二圆锥座49绕连接销59的中心轴线摆动；由于第二圆锥座49的摆动幅度很小不会影响第二圆锥座49与第四齿环67的传动。

综上所述，本发明的有益效果：当从第一档变换到第二档或从第二档变换到第一档时，安装于第一圆锥座40上的若干第一滚轮44脱离第一齿牙4或第二齿牙6后与第二齿牙6或第一齿牙4啮合的过程中，第一引导环9或第二引导环10使得若干第一滚轮44从第一齿环3或第二齿环5的齿槽到达第二齿牙6或第一齿牙4的顶部；第一滚轮44外圆面受力产生扭矩而发生旋转，从而避免了第一圆锥座40连同若干第一滚轮44与第二齿牙6或第一齿牙4在即将啮合时两者的侧端面之间发生碰撞冲击而损坏齿牙和滚轮；把第一滚轮44与第二齿牙6或第一齿牙4之间可能发生的冲击和滑动摩擦完全转化成第一滚轮44的滚动，进而提高了整个传动机构的传动效率，增加了零部件的寿命，降低了维修成本。