专利名称：自行车高速省力器的制作方法
自行车高速省力器是一种能轻易改变车轮与曲柄转速比的、有三级变速、平路可高速、爬坡可省力的自行车爪式离合变速链轮。这是一种行星轮系变速机构。
实践已证明，由本设计人设计的专利申请号为9223942.7和92112659.x的“自行车爪式离合变速链轮”，虽然具有2～3级变速、机构传动效率高、使用寿命长、易于将各种普通全链罩车改装为全链罩变速车等优点，但对其三级变速链轮来说，由于结构上的问题，存在着链轮与行星架、内齿轮离合欠灵、可靠性较差的现象，而且制造安装不够容易方便，制造消耗材料较多，例如原来的离合方式使得行星架尺寸过大，而不能利用冲裁链轮剩下的中间余料来冲裁这较大的行星架;内齿轮及其轮毂的形状过于复杂，而难于采用冲压这一简易工艺。
本发明创造的目的是在保留“自行车爪式离合变速链轮”(下文称为“旧变速轮”)优点的前提下，对其结构加以改进，主要包括提供使链轮分别与行星架、内齿轮离合的新结构，以及实现内齿轮与曲柄离合的新结构。这样的离合结构除了更简单可靠外，还具有如下合理性行星架的形状大小刚好可利用冲裁链轮剩下的中间余料来制造;冲裁内齿轮毂剩下的中间余料刚好可用来制造曲柄齿盘，从而大大减少了材料的消耗，降低了成本。
本高速省力器的具体结构由以下一个实施例及其附图(装配图)给出。
图1为主视图，也是图2的C-C剖视图;图2是图1的A-A剖视图，图3为图1的B-B剖视图，图4为图2的G向局部视图，图5为图3的D-D局部视图。各附图比例均为1∶1。下面结合附图予以详细说明。
由附图可见，本实施例与旧变速轮的结构相同点是都属于通称为NGW型的常用行星齿轮传动机构，安装于中轴[8]上，内齿轮毂[4]和行星架[11]均位于太阳轮[27]和曲柄[8]之间;太阳轮与中接头[30]的离合由爪式离合装置来完成，该离合装置至少包括有离合爪[31]和支撑该爪的固定在中接头[30]的左、右支座[29]、[32];太阳轮[27]轮辐上有与该爪对应的离合孔;太阳轮端面上有用来使太阳轮与行星架[11]离合的摆卡[35]和摆卡弹簧[44];行星架[11]和曲柄[9]的离合由离合爪[6]、离合爪架[5]组成的离合爪盘以及弹簧[10]来完成。
本实施例的主要特征是链轮[19]上有棘爪[40]、棘爪弹簧[41]，行星架[21]上有卡槽[39]，这些组成了使链轮转速可大于、等于但不能小于行星架[21]转速的单向连动棘爪机构;链轮[19]上有离合孔[43]，内齿轮[2]及内齿轮毂[4]上有活动卡[20]，内齿轮毂[4]上有杠杆[18]、定位销[47]、撑爪[13]固定在撑爪[13]上的滑板[17]、滑板弹簧[16]、曲柄齿盘[7]上有齿槽[42]，它们组成了连动的二个离合机构使内齿轮、内齿轮毂与链轮离合的机构，以及使内齿轮毂转速可大于、等于但不能小于曲柄齿盘转速的单向连动棘爪机构。为了增加机构可靠性，滑板[17]两边各有一个滑板弹簧[16]，以使撑爪[13]头部随时趋向其摆动行程的中间位置。
下面进一步具体介绍本实施例的结构原理
附图所示的实施例均处于高速级位置。此时，离合爪[31]、[36]头端处于太阳轮[27]离合孔内，将太阳轮固定不转，二个离合爪[6]被其顶进曲柄齿盘[7]离合孔内，摆卡[35]头端脱离了行星架缺口[34]，活动卡[20]已将链轮[19]与内齿轮[2]、内齿轮毂[4]结合。若驱动曲柄[9]向前转动，下列另部件就依次一个带动一个地转动起来曲柄齿盘[7]、离合爪[6]、行星架[11]、行星轮轴[23]、行星轮[24]、内齿轮[2]、内齿轮毂[4]、链轮[19]。此时内齿轮、内齿轮毂、链轮的转速相等，且均高于行星架、曲柄齿盘转速，符合上述棘爪[40]和撑爪[13]两处的单向连动棘爪机构之性质，所以能顺利地传动。
当离合爪[31]、[36]头端从上述高速级位置向左移，使二个离合爪[6]能在弹簧[10]的作用下退离曲柄齿盘的离合孔，但仍留在太阳轮离合孔内时，本实施例就由高速级变成低速级即省力级。此时，若驱动曲柄向前转动，处于摆动行程中间位置的撑爪[13]头部被曲柄齿盘上的齿槽[42]推向前摆过一个角度达到终点的这段时间内，与撑爪固定于一体的滑板[17]也摆过大小相同的一个角度而通过杠杆[18]将活动卡[20]撬离链轮[19]。然后下列另部件依次一个带动一个地转动起来曲柄齿盘、撑爪、内齿轮毂、内齿轮、行星轮、行星轮轴、行星架[21]及其卡槽[39]、棘齿[40]、链轮[19]。由于太阳轮仍被离合爪[31]、[36]固定不动，所以，链轮、行星架转速小于内齿轮、曲柄转速。
若使离合爪[31]、[36]端头离开太阳轮离合孔又不能接触可能转动的摆卡[35]时，本实施例处于中速级即常速级。此时太阳轮可转动、摆卡可以进入行星架缺口[34]而使太阳轮与行星架结合起来不能相对转动。此外的其它另部件的位置关系均与低速级时一样。驱动曲柄向前转动时，行星轮系内部没有任何相对转动和磨损，整个机构均随曲柄进行整体转动。此时的传动效率与普通链轮完全相同。
当从中速级变到低、高速级时，只要让离合爪[31]、[36]在弹簧[28]的作用下进入上述的低、高速位置即可。这个变档的起始过程是驱动曲柄，太阳轮随之转动，离合爪[31]、[36]端头在进入太阳轮离合孔前将摆卡[35]头部推出行星架缺口[34]而使太阳轮与行星架能相对转动。离合爪[31]、[36]进入太阳轮离合孔后，太阳轮被固定，行星架仍可转动。
至于链轮的支承问题，本实施例是采用滚轮支承的方法，即在行星架[21]上装有至少三套滚轮[38]和滚轮轴[37]，链轮[19]装在这些滚轮轮沿上并可转动。为了将链轮限制在这些滚轮上而不脱离，行星架[21]外沿至少制有三个突出的舌片[46]，对链轮[19]起着轴向限位的作用。为了减少磨损，滚轮与其轴之间可设计装上滚柱。
为了实现滚动摩擦，提高传动效率，减少磨损，本实施例在行星轮[24]和行星轮轴[23]之间装有滚柱[22]，在行星架[11]与中轴[8]之间装有滚柱[33]。为了使二个离合爪[6]受力平衡，离合动作顺利，本实施例采用二个动作同步的离合爪[31]、[36]。为了简化结构、方便安装，固定离合爪[36]的呈U型的离合爪盘[26]用钢板弯制成，该爪盘上有将此爪盘固定于离合爪[31]上的紧定螺钉[25]。为了将撑爪[13]限制在内齿毂[4]上而不脱离，撑爪[13]中间装有限位轴[14]，该轴上固定有限位板[15]。为了将内齿轮毂[4]限制在曲柄齿盘[7]上而不脱离，曲柄齿盘[7]外沿上固定有限位板[12]。另外，行星架[21]内腔边沿与中轴[8]轴线的最小距离小于太阳轮[27]外径的1/2，对太阳轮起了轴向限位作用。
由附图可见，本实施例结构合理，不少另件可用2～4毫米厚钢板套裁冲压制成，例如冲裁链轮剩下的中间余料刚好可冲裁行星架[21]，冲裁行星架[21]剩下的中间余料又刚好用作行星架[11];冲裁内齿轮毂[4]剩下的中间余料也刚好用来冲制曲柄齿盘[7]。这样，大大提高了材料的利用率，降低了生产成本。
本实施例内齿轮、太阳轮、行星轮的齿数分别为68、40、13，链轮齿数为44，所以本高速省力器的链轮当量齿数在低速级时为27.7，在高速级时为69.87，而大链轮齿数为44的拨链式外变速器的链轮当量齿数在最低速级时为28.29，在最高速级时仅为60.9。比较后可见，本高速省力器变速范围更大，特别是高速级时，速度可以提高15%。另外，由于各齿轮模数均为2，行星轮数为3个，所以承载力大，使用寿命长。
由上述可知，本自行车高速省力器有如下优点变速性能可靠、变速范围较大、高速级时速度比一般拨链式外变速器提高15%、传动效率高、承载力大、使用寿命长、结构简单紧凑、制造安装容易方便、材料利用率高、对现有自行车变动少、可以取代一般链轮、方便地改装于现有各种自行车的全链罩内。
权利要求
1.一种自行车高速省力器，有一组行星轮系结构，可安装于中轴[8]上，内齿轮毂[4]和行星架[11]均位于太阳轮[2]和曲柄[9]之间；太阳轮与中接头[30]的离合由爪式离合装置来完成，该离合装置至少包括有离合爪[31]、[36]和支撑该爪的左、右支座[29]、[32]；太阳轮轮辐上有与该爪对应的离合孔；太阳轮端面上有用来使太阳轮与行星架[11]离合的摆卡[35]和摆卡弹簧[44]；行星架[11]和曲柄[9]的离合由离合爪[6]、离合爪架[5]组成的离合爪盘以及弹簧[10]来完成，其特征在于链轮[19]上有棘爪[40]、棘爪弹簧[41]，行星架[21]上有卡槽[39]，这些组成了使链轮转速可大于、等于但不能小于行星架[21]转速的单向连动棘爪机构；链轮上有离合孔[43]，内齿轮[2]和内齿轮毂上有活动卡[20]，内齿轮毂上有杠杆[18]、撑爪[13]、固定在撑爪[13]上的滑板[17]、滑板弹簧[16]，曲柄齿盘[7]上有齿槽[42]，它们组成了连动的二个离合机构使内齿轮、内齿轮毂与链轮离合的机构，以及使内齿轮毂转速可大于、等于但不能小于曲柄齿盘转速的单向连动棘爪机构。
2.根据权利要求1所述的高速省力器，其特征在于滑板[17]两边各有一个滑板弹簧[16]，使撑爪[13]头端随时趋向其摆动行程的中间位置。
3.根据权利要求1所述的高速省力器，其特征在于行星架[21]上至少装有三套滚轮[38]和滚轮轴[37]，链轮[19]装在这些轮沿上并可转动。
4.根据权利要求1所述的高速省力器，其特征在于行星架[21]外沿至少制有三个突出的舌片[46]，对链轮[19]起着轴向限位的作用。
5.根据权利要求1所述的高速省力器，其特征在于在行星轮[24]和行星轮轴[23]之间装有滚柱[22]。
6.根据权利要求1所述的高速省力器，其特征在于在行星架[11]和中轴[8]之间装有滚柱[33]。
7.根据权利要求1所述的高速省力器，其特征在于固定离合爪[36]的呈U型的离合爪盘[26]用钢板弯制成，其上有将此盘固定于离合爪[31]上的紧定螺钉[25]。
8.根据权利要求1所述的高速省力器，其特征在于撑爪[13]中间装有限位轴[14]，该轴上固定有限位板[15]，将撑爪限制在内齿轮毂[4]上而不脱离;曲柄齿盘[7]外沿上固定有限位板[12]，将内齿轮毂[4]限制在曲柄齿盘上而不脱离。
9.根据权利要求1所述的高速省力器，其特征在于行星架[21]内腔边沿与中轴[8]轴线的最小距离小于太阳轮[27]外径的1/2，对太阳轮起着轴向限位的作用。
全文摘要
自行车高速省力器是一种能轻易改变车轮与曲柄转速比的、具有三级变速、平路可高速、爬坡可省力的自行车爪式离合变速链轮。其主要特征是链轮[19]与行星架[21]用一种单向连动棘爪机构离合，链轮与内齿轮[2]、内齿轮毂[4]与曲柄齿盘[7]的离合是2个连动的离合机构。本高速省力器变速性能可靠、高速级速度比一般外变速器提高15％、传动效率高、承载力大、使用寿命长、结构简单紧凑、制造安装容易、材料利用率高，可取代一般链轮、方便地改装于各种全链罩车内。
文档编号B62M11/14GK1104600SQ9312159
公开日1995年7月5日 申请日期1993年12月31日 优先权日1993年12月31日
发明者陆中源 申请人:陆中源