专利名称：自行车用无级动态周期变速中轴装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种自行车用的传动装置，特别是一种使用带有行星轮系的，传动比可变的互相啮合齿轮的传动装置。
目前比较流行的变速自行车都是采用分级多档静态的传动装簧。主要表现在中轴及后轴上采用塔式链轮，用拔叉拔动链子，使其与相应的链轮啮合得到不同传动比而实现变速，因此是分级多档的。由于用拔动链子的方式来实现变速，在拔链子时自行车失去动力，所以其变速过程是静态进行的。假如自行车正在上坡，这时要变速就已经来不及了。此外在低速省力档次时，脚蹬及中轴的旋转频率较高，也使人容易感到不适。不仅如此，这些自行车的中轴都是采用直杆式的结构，在骑行过程中常常会因为不易越过“死角”的问题而显得比较费力。尽管专利号为“94229140.9”，名称为“自行车用周期变速中轴装置”的实用新型专利，将中轴上配置有增速齿轮组和偏心圆柱齿轮组并与心轴做偏心布置，以周期变速为依据，以增大惯性为手段，解决了自行车不易于越过“死角”以及在低速省力档次时，脚蹬及中轴的旋转频率较高，使人容易感到不适的问题。但是由于组成该周期变速中轴装置的两个轴即中轴与心轴之间是用壳体即中轴管固定死的，其增速或减速(脚蹬在某一位置即最佳发力的水平位置时费力或省力的现象)受安装时增速齿轮组和偏心圆柱齿轮组之间的啮合关系限制，并且只能选择其中一种，要么增速，要么减速，而且一旦确定，安装后就不能再进行调整，除非重新组装，使用起来比较单一和不便。
本实用新型的目的在于提供一种既能无级动态变速，又能在骑行中易于越过“死角”，并确保在低速省力档次时中轴的平均旋转频率与普通自行车保持一致的自行车用无级动态周期变速中轴装置。
本实用新型的另一个目的在于提供一种其增速和减速可以根据道路阻力情况及骑行人发力情况自动进行调整的自行车用无级动态周期变速中轴装置。
本实用新型的再一个目的在于提供一种其增速和减速可以通过手动进行调整的自行车用无级动态周期变速中轴装置。
本实用新型的目的是这样实现的，该自行车用无级动态周期变速中轴装置，主要由中轴、匹配齿轮副、心轴、非圆齿轮副所组成，其特征在于在中轴上套有中轴管，在中轴上位于中轴管的一端固定有匹配齿轮副的主动齿轮，匹配齿轮副的被动齿轮与非圆齿轮副的主动齿轮装在一起，在套有心轴管的心轴上转动，非圆齿轮副的被动齿轮套在匹配齿轮副的主动齿轮上作相对转动，在中轴管与心轴管之间联接有行星架，行星架一端固定在心轴管上，另一端套在中轴管上，并可围绕中轴管作相对转动。
为了使本实用新型的增速和减速能够自动进行，在心轴管上套有扭转弹簧并将其固定，扭转弹簧的另一端靠在中轴管上。
为了使本实用新型的增速和减速可以通过手动进行调整，在中轴管上套有一个带有挡板的活动挡环，并将挡板靠在行星架上，在活动挡环上连接有钢丝软缆，并通过钢丝软缆与车把上的拨叉相连。
通过采用上述技术方案，本实用新型具有如下一些特点1)本实用新型是利用周期变速装置的非圆齿轮副的啮合相位与脚蹬发力位置的协调来进行变速(即增速或减速)的。当骑行者需要最快速度时，脚瞪发力位置与非圆齿轮副的增速相位相配，反之，当骑行人需要省力时，则发力位置与减速相位相应，并利用运动惯性越过上下“死点”位置。由于本实用新型的匹配齿轮副与非圆齿轮副构成了行星传动，借助于行星架的转动可以使脚蹬在一定位置时改变非圆齿轮副的啮合相位，因而达到变速(即增速或减速)的目的。而行星架的转动可以是无级的，此时二个齿轮副与链传动始终处在啮合状态，不发生换档现象。所以变速过程可以在连续运动状态下进行，是动态变速。另外，由于非圆齿轮副的作用，本实用新型中轴的平均旋转频率与普通自行车保持一致，可以避免目前变速车在低档时双脚过快地倒腾，确保骑行舒服一些。
2)根据传动中受力状况，行星架随时根据骑行阻力情况，受一个与阻力相适应的力，使行星架转动。由于本实用新型在中轴管与心轴管之间设置了一个扭转弹簧，因此根据骑行阻力情况，行星架自行定位，也就是自动变速。
3)由于本实用新型在中轴管上套有一个带有挡板的活动挡环，并通过钢丝软缆与车把上的拨叉相连，因此可根据需要对行星架进行手动干预定位，实现手动变速。除此之外，若将手动与自动组合起来，还具有在一定的手动范围内进行自动变速的优点。
以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
图1为本实用新型的主视图，图2为
图1的B向视图的原理图；图3为
图1的C-C剖视图。
如
图1所示，本实用新型的自行车用无级动态周期变速中轴装置主要由中轴1、匹配齿轮副2、心轴7、非圆齿轮副3所组成，在中轴1上套有中轴管6，在中轴1上位于中轴管6的一端固定有匹配齿轮副2的主动齿轮21，匹配齿轮副2的被动齿轮22与非圆齿轮副3的主动齿轮31装在一起，在套有心轴管9的心轴7上转动，非圆齿轮副3的被动齿轮32套在匹配齿轮副2的主动齿轮21上作相对转动，在中轴管6与心轴臂9之间联接有行星架4，行星架4的一端固定在心轴管9上，另一端套在中轴管6上，并可围绕中轴管6作相对转动。
本实用新型在非圆齿轮副3的被动齿轮32上安装有链轮5，并通过链子将链轮5与自行车常规的后轴飞轮相联。
如
图1、2、3所示，本实用新型在心轴管9上套有扭转弹簧8并将其固定，扭转弹簧8的另一端靠在中轴管6上。在中轴管6上套有一个带有挡板101的活动挡环10，并将挡板101靠在行星架4上，在活动挡环10上连接有钢丝软缆11，并通过钢丝软缆11与车把上的拨叉相连。
本实用新型非圆齿轮副3中的齿轮可以是卵圆齿轮或椭圆齿轮，为了加工方便也可以是偏心圆柱齿轮。匹配齿轮副2要根据非圆齿轮副3的类型进行选择，如选用卵圆齿轮，则匹配齿轮副2的速比为1∶1，如选用椭圆齿轮，则匹配齿轮副2的速比为1∶2，如选用偏心圆柱齿轮，则匹配齿轮副2的速比为1∶2的增速传动。由于非圆齿轮副3的作用，当中轴1作恒速转动时，链轮5在中轴1的每半转中作一个周期转速变化。在脚瞪处于水平位置，即最佳发力位置时，根据非圆齿轮副的相位位置可以转得较慢或是较快，即可以在低速省力位置，也可以在高速竟技状态。
如图2所示，当脚瞪上有力P作用时，匹配齿轮副2的主动齿轮21及非圆齿轮副3的被动齿轮32按箭头A1方向旋转，匹配齿轮副2的被动齿轮22及非圆齿轮副3的主动齿轮31按箭头A2的方向旋转。在匹配齿轮副2的被动齿轮22及非圆齿轮副3的主动齿轮31形成的齿轮组上，二齿轮分别受到F1及P2的作用力。F1的力作用在齿轮22上，F2的力作用在齿轮31上，根据力矩相等的原理，作用力F1则大于F2，所以作用在心轴7上的合力F3与F1方向相同，使行星架4作顺时针方向转动。扭转弹簧8的作用是用于平街合力F3的，这样行星架4的位置便由合力F3与扭转弹簧8的平街位置所决定，实现了可根据道路阻力情况及骑行人发力情况自动进行调速的目的。
在需要手动变速时，通过设置在车把上的拔叉牵动钢丝软缆11，拉动套在中轴管6上的活动挡环10，挡环10上有挡板101以挡住行星架4使其定位，也就是使非圆齿轮副3定位在一定的啮合相位上，也就是当脚蹬处于发力位置时，非圆齿轮副3的速比为一个定值。因此，利用车把上的拔叉将活动挡环10上的挡板101放置到一定位量，可使脚蹬处于发力位置时获得一定的速比，实现无级变速。
本实用新型的自动与手动即可单独使用，也可组合使用。当组合使用时，通过调整拔叉可以实现其速度能够在一定的手动范围内自动进行调整的目的，当用拔叉将钢丝软缆放松，任行星架4转到最终位置，即活动挡环10上的挡板101不再限制行星架的转动时，则可获得自动变速。
本实用新型的自行车用无级动态周期变速中轴装置既可用于新制自行车，也可用于改装旧自行车。
权利要求1.一种自行车用无级动态周期变速中轴装置，主要由中轴(1)、匹配齿轮副(2)、心轴(7)、非圆齿轮副(3)所组成，其特征在于在中轴(1)上套有中轴管(6)，在中轴(1)上位于中轴管(6)的一端固定有匹配齿轮副(2)的主动齿轮(21)，匹配齿轮副(2)的被动齿轮(22)与非圆齿轮副(3)的主动齿轮(31)装在一起，在套有心轴管(9)的心轴(7)上转动，非圆齿轮副(3)的被动齿轮(32)套在匹配齿轮副(2)的主动齿轮(21)上作相对转动，在中轴管(6)与心轴管(9)之间联接有行星架(4)，行星架(4)的一端固定在心轴管(9)上，另一端套在中轴管(6)上，并可围绕中轴管(6)作相对转动。
2.根据权利要求1所述的自行车用无级动态周期变速中轴装置，其特征在于在非圆齿轮副(3)的被动齿轮(32)上安装有链轮(5)。
3.根据权利要求1、2所述的自行车用无级动态周期变速中轴装置，其特征在于在心轴管(9)上套有扭转弹簧(8)并将其固定，扭转弹簧(8)的另一端靠在中轴管(6)上。
4.根据权利要求1、2所述的自行车用无级动态周期变速中轴装置，其特征在于在中轴管(6)上套有一个带有挡板(101)的活动挡环(10)，并将挡板(101)靠在行星架(4)上，在活动挡环(10)上连接有钢丝软缆(11)，并通过钢丝软缆(11)与车把上的拨叉相连。
5.根据权利要求3所述的自行车用无级动态周期变速中轴装置，其特征在于在中轴管(6)上套有一个带有挡板(101)的活动挡环(10)，并将挡板(101)靠在行星架(4)上，在活动挡环(10)上连接有钢丝软缆(11)，并通过钢丝软缆(11)与车把上的拨叉相连。
6.根据权利要求1、2所述的自行车用无级动态周期变速中轴装置，其特征在于非圆齿轮副(3)中的齿轮为卵圆齿轮。
7.根据权利要求1、2所述的自行车用无级动态周期变速中轴装置，其特征在于非圆齿轮副(3)中的齿轮为椭圆齿轮。
8.根据权利要求1、2所述的自行车用无级动态周期变速中轴装置，其特征在于非圆齿轮副(3)中的齿轮为偏心圆柱齿轮。
专利摘要本实用新型提供了一种自行车用无级动态周期变速中轴装置,该装置主要是在中轴上套有中轴管,并在中轴及带动的心轴上装配有匹配齿轮副和非圆齿轮副,在中轴管与心轴管之间联接有其一端固定在心轴管上,另一端套在中轴管上,并可围绕中轴管作相对转动的行星架。本实用新型不仅解决了目前变速中存在的分级多档和静态的问题,而且还具有在骑行中易于越过“死角”以及在低速省力档次时,脚蹬及中轴的平均旋转频率与普通自行车保持一致的优点。
文档编号B62M11/14GK2325304SQ98210370
公开日1999年6月23日 申请日期1998年1月24日 优先权日1998年1月24日
发明者朱宝理, 朱文刚, 张大力 申请人:朱宝理