专利名称：自行车中轴变速装置的制作方法
技术领域：
自行车中轴变速装置属于自行车、人力三轮车工程领域。它利用齿轮变速原，经巧妙设计而成，使变档自行车进一步实用化，可广泛用于各型自行车和人力三轮车。
现有自行车变档装置，一般可分为两类一类是利用后轮上的多个并列齿轮变档(或多个轮盘变档)；另一类是利用中轴齿轮箱变档。前者由于ⅰ)并联齿轮较多，受横尺寸限制，轮片制的很薄，不耐用；ⅱ)变档操纵机构结构复杂，易出现动作失误现象；ⅲ)变档机构、档轮外露，不便于在后托架带运长、软物品，使其应用受到限制；后者虽利用齿轮变速，但经常出现变档瞬间进入啮合的齿轮相互碰击，且易出现乱档故障。
根据上述分析，提出本实用新型的目的在于克服现有齿轮变速装置易乱档及变档瞬间进入啮合的齿轮轮齿相互碰击的缺陷，使该变速装置进一步实用化、结构合理化。
自行车中轴变速装置主要由主轴(自行车中轴)、二轴(从动轴)、多个齿轮、壳体等组成。其特征在于设置了螺旋变档机构、变档准确、不乱档；二轴制成偏心结构，使换档瞬间相啮齿轮脱开，换档顺利，无轮齿碰击现象；设置了螺旋套回位簧，档位卡销及返回常速档板杆，扳动此杆，任意档均可直接跳回常速档。
其工作过程如下当需变档时，拉动变档拉臂，通过固定于变档轴上的变档拔块，拨动螺旋调节套，使之旋转某一角度，同时变档拔叉沿螺旋调节套轴向移动一段距离，而拨叉末端卡在装于主轴上的滑动齿轮凹槽内，故滑动齿轮与拔叉同步运动，从而实现变档过程；在变档完毕的瞬间，卡销座上的卡销在其弹簧作用下，卡入螺旋调节套右端的棘轮齿内，实现档位锁止。在扳动变档拉臂的同时，固定于变档轴另一端的弧形板随之转动，推动固定于二轴左端的限位板转动某一角度，由于二轴是偏心的，故带动其上的齿轮与主轴齿轮脱离啮合，使主轴滑动齿轮无冲击换档。当需恢复常速时，拉动固定于二轴右端的板杆，所有啮合齿轮脱离啮合，同时固定于二轴右端的提销板随之转动，通过其弧面将卡销提起，在回位弹簧的作用下，螺旋调节套转回原始状态，即该变档装置恢复常速状态(相当于现有无变档自行车)。
因此，该装置具备如下特点a)二轴采用偏心结构，变档瞬间所有相啮齿轮(或正在进入啮合的齿轮)脱开，避免了换档轮的碰击，延长了齿轮的使用寿命；b)由于采取螺旋调节套结构和档位卡销结构，故换档准确，无乱档和挂不上档的现象；c)由于设有返回常速档机构往一档位均可直接跳回常速档，简化了操作；d)本装置只设四个档位，结构简单，体积小，实用性强。
本实用新型有如下附图附
图1为本实用新型装配结构原理展开图。
附图2为本实用新型限位板的侧视图。
附图3为本实用新型弧形板的侧视图。
附图4为本实用新型卡销座和卡销的配合状态图。
附图5为本实用新型提销板的侧视图。
附图6为本实用新型螺旋调节套右端棘轮的侧视图。
附图7为本实用新型变档拨块的结构放大图。
附图8为本实用新型齿轮啮合装配示意图。
附图9为
图1的侧视图。
附
图1中1、主轴四档齿轮；2、主轴滑动齿轮；3、主轴常速档齿轮；4、齿轮3支承轴承；5、主轴支承轴承；6、轮盘凸缘；7、主轴支承轴承；8、变档拔块；9、变档拉臂；10、拔叉；11、变档轴；12、螺旋调节套；13、弧形板；14、限位板；15、定位螺丝；16、二轴三、四档齿轮，17轴承；18、二轴一、二档齿轮；19、卡销座；20、定位螺丝；21、板杆；22、提销板；23、主轴(自行车中轴)；24、二轴(从动轴)；25、壳体；26、卡销；27、卡销弹簧；28、拨叉销钉。
结合附图对本实用新型进一步详述如下本实用新型由主轴部分、二轴部分、变档机构、档位锁止及恢复常速机构、壳体等组成(见
图1)。
主轴部分由主轴支承轴承5和7、滑套于主轴颈上的四档齿轮1、一档齿轮3、以内孔花键与主轴配合的滑动齿轮2及支承齿轮3的轴承4等组成。主轴23中段制成花键，与齿轮2的内孔花键配合，齿轮2可沿主轴滑动；主轴两端分别支承在轴承5和7上，齿轮1和齿轮3分别滑套于主轴23的花键两端的圆柱面上，齿轮3通过轴承4支承在壳体25上相应的孔中，齿轮3外延部分制有外螺纹，与装于其上的轮盘凸缘6连为一体。
二轴部分由二轴24、三、四档双联齿轮16、一、二档双联齿轮18、轴承17、限位板14、提销板22、卡销座19、卡销26、卡销弹簧27、板杆21等组成。
二轴24制成偏心结构，其偏心段轴颈上装有齿轮16和齿轮18，两双连齿轮相对应面制成矩形牙嵌结构，装合后咬合为一体，同步转动，齿轮16、18内孔与轴之间装有支承轴承17；在二轴24两端的无偏心段轴颈上装有固连为一体的限位板14和提销板22，提销板22和齿轮18之间装有卡销座19，卡销座内装有卡销26及卡销弹簧27，二轴24右端伸出壳体外端的轴颈上固连着板杆21。
变档机构由变档轴11、螺旋调节套12、拔叉10、拨叉销钉28、变档拨块8、变档拉臂9、弧形板13等构成。变档轴11装于壳体25上的变档轴承孔内，并可转动，其中段套装一较长的外圆制有螺旋斜槽的螺旋调节套12，调节套12与卡销26对应柱面制成棘轮机构，棘轮内侧车制凹槽与卡销座19的叉口相配合；与螺旋调节套12的外圆柱面上套装着拨叉10，其为滑配合，拔叉10上设有丝钉28，丝钉28伸入螺旋调节套上的螺旋斜槽内，拨叉10的叉口插入滑动齿轮2的凹槽内，这样，当螺旋调节套旋转时，便推动拨叉10轴向移动，带动齿轮2，实现换档作用。弧形板13、变档拔块8分别固装于螺旋调节套12两侧的变档轴11上，弧形板13与限位板14配合实现变档瞬间相啮齿轮脱开的作用；变档拨块8左端的凸爪插入螺旋调节套右端的棘轮齿内；变档轴11伸出壳体25右端的轴颈上固装着变档拉臂9，扳动该臂即可换档。
恢复常速机构主要由提销板22、板杆21、限位板14、弧形板13等组成。
其工作原理如下当该变速装置处于常速时(即挂入一档的情况)，主轴23上的滑动齿轮2位于最右端(如
图1)，如
图1、图8、图9所示其小齿轮与齿轮3的内齿相啮；齿轮1与齿轮16的小齿轮相啮，齿轮3的外齿与齿轮18的小齿轮相啮，此两齿轮符为常啮齿轮；该档时，中轴的动力通过齿轮3直接传给轮盘凸缘6，相当于现有自行车无变档的情况。
当需挂入二档时，操作者扳动变档拉臂9，通过变档拨块8的凸爪拨动螺旋调节套12，使之旋转某一角度，在拨叉销钉28的带动下，拨叉10沿轴向向左移动，带动齿轮2换入第二档，这时，齿轮2的小齿轮与齿轮18的大齿轮相啮合，其动力传递过程为主轴转矩经齿轮2的小齿轮、齿轮18的大齿轮，18的小齿轮、主轴上的齿轮3传给轮盘凸缘6，带动自行车飞轮旋转。其速比为
(齿轮18转速)/(齿轮2转速) × (齿轮3转速)/(齿轮18转速) ＝ 1/2 × 1/1 ＝ 1/2即主轴转两圈，轮盘凸缘6转一圈，为慢速档；在拉动变档拉臂9的同时，一方面弧形板13以共变径弧面将限位板14推开，并带动二轴24旋转某一角度，由于二轴24是偏心的，故所有相啮齿轮及进入啮合齿轮均脱开，实现无碰击变档；另一方面，由于提销板22的旋转，共弧面将卡销26提起不影响变档拨块8拨动螺旋调节套12旋转；当换档完毕，放松变档拉臂9，使其恢复原位(在回位弹簧的作用下)，这时所有相啮齿轮进入啮合，提销板22回位，卡销26卡入螺旋调节套12右端的棘轮齿内，锁止了该档。
若需变入三档时，通过变档拉臂，使拨叉10再向左移动一个档位，这时齿轮2的大轮与齿轮16的大齿轮相啮合，主轴的动力通过齿轮2的大齿轮、齿轮16的大齿轮、齿轮18的小齿轮、齿轮3传给轮盘凸缘6。其速比为(齿轮16转速)/(主轴转速) × (齿轮3转速)/(齿轮18转速) ＝ 1/1.5 × 1/1 ＝ 1/1.5即主轴轴1.5圈，轮盘凸缘6转1圈，为降速传动。
当需挂入四档时，再次扳动变档拉臂9，使齿轮2进一步左移，这时齿轮2的大轮啮入齿轮1的内齿，其动力传递路线为主轴转矩通过齿轮2的大轮传给齿轮1，又经齿轮16的小齿轮，齿轮18的小齿轮传给齿轮3及轮盘凸缘6，带动自行车飞轮旋转。其速比为(二轴齿轮转速)/(主轴转速) × (齿轮3转速)/(齿轮18转速) ＝ 1.5/1 × 1/1 ＝1.5即主轴转一周，轮盘凸缘16转1.5周，此为增速档。
无论该变速装置处于哪一档，若需变回常速档时，只需扳一下扳杆21即可，这时因为扳动扳杆21，提销板22随之转动，将档位锁止卡销提起，同时由于二轴的偏心结构使所有相啮齿轮脱开，在螺旋调节套回位簧的作用下，螺旋调节套12，转回原始位置，即拨叉10将齿轮2推向最右位置(如
图1所示)，使齿轮2的小齿轮与齿轮3的内齿相啮合。
本实用新型档位少，体积小，结构简单，实用性强，有着广泛的应用领域。
权利要求1.一种自行车中轴变速装置，主要由主轴23，齿轮1、2、3、16、18，壳体25组成，其特征在于二轴24采用偏心结构，设置了螺旋调节套变档机构，档位锁止机构，返回常速档机构；螺旋套调节变档机构由变档轴11、螺旋调节套12、变档拔叉10、变档拔块8、变档拉臂9、弧形板13等构成，螺旋调节套12套于变档轴11上，拔叉10套于螺旋调节套12上，均为动配合，变档拔块8、变档拉臂9、弧形板13均与变档轴11固连；变档锁止机构主要由卡销座19、卡销26、卡销弹簧27、螺旋调节套12右端的棘轮等构成，卡销座19的一端装于二轴24右端的无偏心段园柱面上，另一端卡入螺旋调节套12右端的周向凹槽内，卡销26装于卡销座19上的相应承孔中，并由弹簧27压向棘轮；返回常速档机构，主要由提销板22、板杆21构成，二者均固定于二轴右端的非偏心段柱面上。
2.根据权利要求1所述的自行车中轴变速装置，其特征在于二轴24中段(装齿轮段)制成偏心结构；螺旋调节套12的靠近右端车制一凹槽，槽右侧的短柱面制成棘轮，槽左侧的长圆柱面上开有螺旋斜槽，槽底对应各档位钻有小球形凹坑；提销板22的提销弧面为一函数曲面；弧形板13的弧面为变径弧面。
专利摘要自行车中轴变速装置属于自行车、人力三轮车工程领域。它利用齿轮变速原理，巧妙设计而成，广泛用于各型自行车和人力三轮车。该装置主要由主轴、二轴、齿轮、变挡机构及壳体组成。其特征在于二轴制成偏心结构，变挡时齿轮脱开，实现无冲击变挡；采用了螺旋调节套变挡机构，变挡准确，无乱挡现象；设置了螺旋调节套回位簧及偏心轴板杆结构，在任意一挡时均可跳回常速挡。本实用新型结构简单、体积小、实用性强。
文档编号B62M11/00GK2113241SQ9122277
公开日1992年8月19日 申请日期1991年12月6日 优先权日1991年12月6日
发明者白春州 申请人:白春州