专利名称：自行车齿轮传动及其变速机构的制作方法
技术领域：
本实用新型属于自行车驱动装置，特别是一种自行车齿轮传动及其变速机构。
截至目前齿轮传动的自行车仍未进入实用阶段，反映出故障率高，寿命短，其根本原因是现有设计不能有效避免车体所承载重力和骑行中产生的冲击力对齿轮部件形成的巨大冲击性剪切力。据观察分析，重力和冲击力主要都集中在后车轮的驱动齿轮副，一部分传递到后轴，而另一部分将经过传动长轴放大后作用于中轴的齿轮机构，使之产生故障甚至损坏。现有技术方案中，传动长轴与后车轮驱动齿轮副之间设计有传动万向节装置，但实践表明，仅此措施难以缓解和克服骑行中颠簸引起的车体变形和冲击力对机构的损害。同时，这种损害还表现在机构中各运动副之间的磨擦力的增大，明显降低了机构的传动效率。
本实用新型的目的是提供一种可有效避免上述冲击性剪切力造成的损害，传动效率高、使用寿命长的自行车齿轮传动及其变速机构。
上述目的通过以下技术方案获得与车架相固定的中轴齿轮箱中，设有固定于中轴5两端的对称的圆锥齿轮Z1、Z2，由传动齿轮Z3a和各级变速齿轮Z3b1、2构成的由轴承支撑的宝塔锥齿轮3，其齿轮Z3a与齿轮Z1相啮合；圆锥齿轮Z2与轴承支撑的可轴向移动的内齿轮轴Z6端部的传动齿轮Z4相啮合，内齿轮轴Z6套装有分别与各级变速齿轮Z3b1、2相啮合的从动齿轮Z5a、b，内齿轮轴Z6上的花键轮Z7随其移动并分别与各从动齿轮Z5a、b的花键孔槽嵌入接合，内齿轮轴Z6尾端设有与牵拉钢索相接的拨钗17；与中轴齿轮箱固定连接的连接管8中装有传动长轴16，其两端设有鼓形渐开线齿前花键轴6和后花键轴15，并分别与内齿轮轴Z6和后齿轮轴Z8的圆柱形渐开线齿的内齿轮轴花键孔7、后齿轮轴花键孔14相啮合；后轴齿轮箱与车架及连接管8相固定，并设有支撑后圆锥齿轮Z9的轴承13，后齿轮轴Z8与后圆锥齿轮Z9相啮合。
所说的中轴齿轮箱由固定于车架的壳体2和端压盖1a、1b，侧压盖18a、18b组成，端压盖设有支撑中轴的轴承4，侧压盖18a与连接管8相固定，侧压盖18b与车架水平底梁相固定；所说的后轴齿轮箱由固定于车架的后箱壳体10和端压盖11，侧压盖9组成，侧压盖与连接管相8固定。
以下结合附图和实施例说明本实用新型附
图1 实施例结构剖面示意图图面说明1a、b端压盖，2壳体，3宝塔锥齿轮，4中轴轴承，5中轴，b前花键轴，7内齿轮轴花键孔，8连接管 9侧压盖 10后箱壳体 11端压盖 12后轴 13轴承 14后齿轮轴花键孔，15后花键轴 16传动长轴 17拨钗 18a、b侧压盖。
Z1、Z2圆锥齿轮，Z3a传动齿轮，Z3b1、2变速齿轮，Z4传动齿轮，Z5a、b从动齿轮，Z6内齿轮轴，Z7花链轮，Z8后齿轮轴，Z9后圆锥齿轮。
如图所示实施例，由固定于车架的壳体2及其端压盖1a、1b，侧压盖18a、18b组成的中轴齿轮箱，由固定于车架的后箱壳体10及其端压盖11、侧压盖9组成的后轴齿轮箱，以及由固定连接于两齿轮箱侧压盖18a、9之间的连接管8构成了本实用新型密闭的刚性壳体。
中轴齿轮箱设有齿轮传动及齿轮轴轴变速机构，中轴5两端固定对称的圆锥齿轮Z1、Z2，其中齿轮Z1与轴承支撑的宝塔锥齿轮3的传动齿轮Z3a啮合，齿轮Z2与轴承支撑的并在拨钗17作用下在轴承中做轴向移动的内齿轮轴Z6端部固定的传动齿轮Z4相啮合，齿轮轴Z6上套装有与变速齿轮Z3b1、2相啮合的从动齿轮Z5a、b，并固定有花键轮Z7，该轮随内齿轮轴Z6轴向移动时，可分别与各从动齿轮Z5a、b的花键孔槽嵌入接合实现传动与变速。
本实施例为三级变速，采用变速档位手柄连接的牵引钢索推拉拨钗17实现变速，本实施例三级变速传动链及传动比分别是I速中轴(脚蹬)-圆锥齿轮Z2-传动齿轮Z4、内齿轮轴Z6-传动长轴-后齿轮轴Z8-后圆锥齿轮Z9-后车轮。
变速比i1＝Z2∶Z4×Z8∶Z9＝31∶10×13∶21＝1.919II速中轴-圆锥齿轮Z1-传动齿轮Z3a、变速齿轮Z3b1-从动齿轮Z5a-内齿轮轴Z6-传动长轴-后齿轮轴Z8-后圆锥齿轮Z9-后车轮。
变速比i2＝Z1∶Z3a×Z3b1∶Z5a×Z8∶Z9＝29∶12×23∶13×13∶21＝2.6468III速中轴-圆锥齿轮Z1-传动齿轮Z3a变速齿轮Z3b2-从动齿轮Z5b-内齿轮轴Z6-传动长轴-后齿轮轴Z8-后圆锥齿轮Z9-后车轮。
传动比i3＝Z1∶Z3a×Z3b2∶Z5b×Z8∶Z9＝29∶12×29∶13×13∶21＝3.34本实用新型的传动长轴16两端分别设有鼓形渐开线齿前花键轴6和后花键轴15，相应的内齿轮轴Z6、后齿轮轴Z8，设有圆柱形渐开线齿的齿轮轴花键孔7和后齿轮轴花键孔14，花键轴与孔构成鼓形方向节，其中内齿轮轴Z6在传动的同时，还与在花键轴滑动配合。
增加宝塔锥齿轮3的变速齿轮级数及相应的从动齿轮，可实现多级变速，改变传动长轴及连接管的长度和后轴档距本机构可适宜各种车型。
本实用新型的有益效果封闭的刚性壳体与车架相固定，以及支撑后圆锥齿轮轴承的设置，可把承载重力与传动变速机构的驱动力彻底分开，传动变速机构的各运动副之间不承受承载重力的正压力。其传递损失仅为齿轮和轴承之间的摩擦力，轴承支撑的各齿轮只承受圆周力并在其驱动下作旋转运动，因此传动效果大为提高。
封闭的刚性壳体有利于稳定各齿轮间的相对位置，从而保证了其运转精度，同时可防止风沙雨水对机构的侵蚀，提高了机构运转可靠性。
本机构鼓形万向节的设置有效地避免了由各种原因形成的冲击性剪切力对齿轮的损害，因此本机构故障率低寿命长。
权利要求1.自行车齿轮传动及其变速机构，由后圆锥齿轮及与其啮合的主动齿轮，传动长轴，支撑各转动部件的轴承所组成，其特征是与车架相固定的中轴齿轮箱中，设有固定于中轴两端的对称的圆锥齿轮Z1、Z2，由传动齿轮Z3a和各级变速齿轮Z3b1、2构成的由轴承支撑的宝塔锥齿轮，其齿轮Z3a与齿轮Z1相啮合；齿轮Z2与轴承支撑的可轴向移动的内齿轮轴Z6端部的传动齿轮Z4相啮合，内齿轮轴Z6套装有分别与各级变速齿轮Z3b1、2相啮合的从动齿轮Z5a、b，内齿轮轴Z6上的花键轮Z7随其移动并分别与各从动齿轮Z5a、b的花键孔槽嵌入接合，内齿轮轴Z6尾端设有与牵拉钢索相接的拨钗；与中轴齿轮箱固定连接的连接管中装有传动长轴，两端设有鼓形渐开线齿前、后花键轴，并分别与内齿轮轴、后齿轮轴Z8的圆柱形渐开线齿花键孔相啮合；后轴齿轮箱与车架及连接管相固定，并设有支撑后圆锥齿轮Z9的轴承，后齿轮轴Z8与后圆锥齿轮Z9相啮合。
2.如权利要求1所述的齿轮传动及其变速机构，其特征是所说的中轴齿轮箱由固定于车架的壳体和端压盖，侧压盖组成，端压盖设有支撑中轴的轴承，侧压盖与连接管相固定，另一侧压盖与车架水平底梁相固定。
3.如权利要求1所述的齿轮传动及其变速机构，其特征是所说的后轴齿轮箱由固定于车架的后箱壳体和端压盖，侧压盖组成，侧压盖与连接管相固定。
专利摘要本实用新型是一种自行车驱动装置,它由刚性连接的中轴、后轴齿轮箱及连接管构成密闭壳体,设有多级变速齿轮的塔轮与中轴一侧圆锥齿轮相啮合,各变速齿轮分别与套装在内齿轮轴的从动齿轮啮合,内齿轮轴与中轴另一侧圆锥齿轮相啮合,可轴向移动的内齿轮轴通过其花键轮与各从动齿轮选择啮合实现多级变速,内齿轮轴和后齿轮轴与传动长轴之间通过球形万向节啮合传动。本实用新型可有效避免冲击性剪切力对齿轮的损害,传动效率高,使用寿命长。
文档编号B62M11/04GK2361556SQ9920459
公开日2000年2月2日 申请日期1999年2月12日 优先权日1999年2月12日
发明者刘明礼, 王鸿铭, 史文彬 申请人:天津德塔超塑技术发展有限公司