本发明属于自行车变速机构。
目前，国内外自行车变速机构有多种形式，一般可分为两大类：内变速机构和外变速机构。内变速机构是在自行车后轮轴内装有行星齿轮传动机构来实现变速；而外变速机构是借助后轮轴上装有的直径大小不同的链轮盘来增大变速级别。内变速自行车外型美观，但结构复杂，成本高，在国内由于受材质和工艺水平所限，坚固耐用性较差。外变速自行车虽使用寿命要比内变速自行车长些，但缺点是结构也较复杂，作为操纵控制机构的拨链器在国内质量还不过关。特别是它前后两个链轮盘经常不在一个平面内运转，因而链轮和链条磨损加剧，且链轮组轮盘的厚度很薄，链条较窄，降低了使用寿命，不能适用于加重自行车和人力车。
本发明就是针对上述自行车变速机构存在的缺点，而发明的一种省去拨链器和链轮组的新型外变速机构，可用于各种手闸自行车及人力车。
本发明的要点是，在自行车轴〔18〕上装有一个由支承盘〔1〕、传动盘〔4〕、二个齿块〔6〕和四个支承块〔15〕构成的变速轮盘〔17〕。见图5。支承盘上均匀分布六个螺旋导向槽〔2〕，其中一组对称的导向槽下方有定位孔〔3〕，传动盘上分布与导向槽相对应的六条放射状键槽〔5〕，见图2，齿块和支承块为扇形，构成了可变直径的链轮，位于传动盘和支承盘之间，并与两盘的槽滑动联接，弹簧〔13〕和定位钢珠〔14〕装在齿块内，也可装在一组对称的支承块内，但齿块或这组支承块一定是与有定位孔的导向槽相对应。
支承盘空套在中轴上，可灵活转动，传动盘铆接在曲柄上，曲柄〔19〕通过销钉〔20〕与中轴固接。齿块和支承块在最低速级时构成一完整的圆形链轮盘，而在其余各级时均为近似的圆形链轮盘，两个齿块要对称的布置在两个曲柄联线上。
在需要变速时，用手操纵控制机构〔21〕，使支承盘固定不动，人蹬自行车曲柄驱动传动盘相对支承盘转动，从而带动了齿块和支承块沿传动盘键槽作径向滑动，改变了链轮盘直径的大小，以此达到了变速目的。向前蹬曲柄，齿块和支承块向外滑动，链轮直径增大，此时为增速；反之，向后倒轮为减速。见图6。
注意，增速时只有在一个齿块和链条啮合，而另一个齿块不和链条啮合时才能增速，即当曲柄联线在以水平线为对称中心的120度角内才能进行增速。当曲柄联线垂直地面时，两个齿块同时和链条啮合，这时不能增速。减速则不受任何限制。在变速过程中，需要变到那一级时，齿块或支承块上的定位钢珠就固定在导向槽下相应级数的定位孔内。在达到限定位置时会有明显感觉。即或变速时不到位或超过限定位置，正常行驶时也会自动退回到低一级的限定位置上正常运行。链条张紧机构〔22〕则一直处在紧张状态。
这种变速机构可定为五级变速。为方便变速，每个导向槽可分为四段，分的段数随变速级数而定，为级数减一，每段端部下部都有定位孔，定位孔附近3度－5度的范围内导向槽的升角小些，可在10度－15度左右，两个定位孔之间的导向槽升角要大些，可在25度－35度左右，定位孔数与变速级数相同。见图1。这种变速机构的齿块可以由沉头螺钉〔7〕，特殊螺钉〔8〕、滚轮〔9〕、夹紧片〔10〕、齿片〔11〕和长形键〔12〕组成。齿片带有5－6个齿，齿形同普通自行车飞轮盘的齿形相同，见图3。支承块因只起支承链条的作用，故除支承片〔16〕不带齿外，其余部分均与齿块相同，支承片要高于夹紧片三～五毫米，见图4，定位钢珠和弹簧可以先放在齿块内，特殊螺钉带有台阶，滚轮松套在台阶上。齿块和支承块一侧上的长形键与传动盘上的键槽相联，另一侧上的滚轮与支承盘上的导向槽相联。
这种外变速机构还可延长链条的使用寿命。定位钢珠可只放在一组对称的齿块或支承块孔内，其它的装钢珠的孔内均不放有钢珠和弹簧，导向槽下的相对应一组定位孔按现在自行车链条标准节径12，7毫米设计，另外几组导向槽下部的定位孔则按链条磨损后的节径设计。两个定位钢珠先放在齿块（或一组对称的支承块）孔中，此时相当于新链条节距。当链条磨损后，链节距增大，则将两个定位钢珠取出，放在另一组装钢珠的孔中，链节距再增大时，再将钢珠放在下一组的孔中，而相对应的导向槽下的各组定位孔是按不同链节距设计的。这样就延长了链条的使用寿命。与此同时，支承块中支承片上的两个螺钉孔和装定位钢珠的孔均制成长条形，以便调整支承片的高度，调节可变直径链轮盘两个齿块间的半园弧长度，使链条和两个齿块的齿准确啮合。
如果将这种变速机构的圆形链轮盘改为椭圆形链轮盘〔25〕，就有使曲柄快速通过不方便用力位置的效果（即两曲柄联线垂直地面时的位置〕，且骑行时轻快省力，将齿片节园直径变大，将支承片支承园弧半径变小，齿块〔23〕布置在椭圆的短轴上，支承块〔24〕对称布置在长轴的两侧，则齿块和支承块构成椭圆形链轮盘，采用椭圆形链轮盘时，由于椭圆的长轴尺寸增大了，支承盘和传动盘的外径尺寸也相应增大，其它结构不变。
本发明自行车外变速机构，结构非常简单，省去了拨链器和链轮组，变速灵活可靠，成本低廉，只需人民币十元左右，并且坚固耐用，经济效益高，可利用目前普通自行车的链条和飞轮，并延长了链条使用寿命，现在自行车结构除平叉需加大一点以便安装一个较大的变速轮盘外，自行车其它结构不用改变。这种结构可应用于各种型号的手闸自行车，也可应用于人力车，生产工艺简单，一般自行车厂均能生产。
实施例1、
变速级数为五级。支承盘采用直径240毫米，外圆齿形为矩形，齿数为60个，盘上均匀分布六条螺旋状的导向槽，每个导向槽均分为四段，每个导向槽下有五个定位孔，定位孔附近3度－5度范围内导向槽升角小些，在10度－15度，两个定位孔之间导向槽的升角在25－35度左右，从低速档一级到二级和从二级到三级，传动盘相对支承盘转角为25度，高速档从三级到四级和从四级到五级的相对转角为20度。
传动盘直径与支承盘直径相同，盘上均匀分布六条放射状键槽。
为减轻重量，在保证强度和刚度条件下，支承盘和传动盘的空余部位应有减重孔。
支承块共有四个，支承块孔中不装有弹簧和定位钢珠。支承片上的两个螺钉联接孔和装定位钢珠的孔均做成长条形。两个齿块的齿片齿形同普通自行车飞轮盘上的齿形相同，有五个齿，齿块内装有弹簧和钢珠，并对称布置在两个曲柄联线上，相对应的导向槽下的一组定位孔按目前自行车标准节径12，7毫米设计。另外两组对称的导向槽下的定位孔分别按链条磨损后的节径13和13，3毫米设计。两个齿块和四个支承块的扇形角度均为60度，在最低档时构成了一个园形的链轮盘。
为不使变速轮盘尺寸过大，最低档时，链轮盘相当于有32个齿，每增一级，链轮盘相当于增加六个齿，链轮盘半径增大一个链节距，最高档时相当于有56个齿，相当于目前小轮自行车中轴轮盘那么大。如后轴采用16个齿的小飞轮，五级变速比为1：2，1：2，3751：2，75，1：3，125，1：3，5，相当于现有变速自行车的变速范围。
控制机构种类很多，本发明只提供一种，见图8，控制机构的手柄安装在手把上，按动手柄，通过闸线使控制机构卡住支承盘不能转动，再用脚蹬曲柄，则可实现变速。
链条张紧机构固定在车架上，靠近后轮的飞轮处，使链条的下部始终保持张紧状态。
制作变速轮盘的材料同目前自行车链轮盘的制作材料相同。
实施例2
见图7、齿块〔23〕布置在椭圆形短轴上，支承块〔24〕对称长轴布置，这样成成了四圆弧椭圆形链轮盘〔25〕，最低档时椭园形链轮盘长轴链轮节圆半径为79毫米，短轴为65毫米，齿片齿的节圆半径为112毫米，支承片支承圆弧曲率半径为59毫米，曲率中心在长轴上，距椭圆形链轮盘中心17毫米，此时链轮盘相当于36个齿，如后轴飞轮仍取16个齿，则变速比为1：2.25，1：2.625，1：3，1：3.375，1：3.75。如应用于人力车要降低各级速比时，后轴可采用24个齿的大飞轮，这时速比为1：1.5，1：1.75，1：2，1：2.25，1：2.5，人力车采用椭圆形链轮盘更为合适，可达到轻快省力的效果。
附图说明：
图1、支承盘图，〔1〕支承盘、〔2〕导向槽、〔3〕定位孔。
图2、传动盘图，〔4〕传动盘、〔5〕键槽
图3、齿块部件图，〔6〕齿块、〔7〕沉头螺钉、〔8〕特殊螺钉、〔9〕滚轮、〔10〕夹紧片、〔11〕齿片、〔12〕长形键、〔13〕弹簧、〔14〕定位钢珠
图4、支承块部件图，〔15〕支承块、〔16〕支承片、
图5、圆形变速轮盘图，〔17〕圆形变速轮盘、〔18〕中轴〔19〕曲柄、〔20〕销钉
图6、传动总图，〔21〕控制机构、〔22〕链条张紧机构
图7、椭圆形链轮盘，〔23〕齿块、〔24〕支承块、〔25〕椭圆形链轮盘。
图8、控制机构图。