專利名稱：自行車無級變速器的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于機械設備領域，具體是一種自行車無級變速器。
自行車的變速機構最常見的是內變速機構和外變速機構兩大類。內變速機構是將一組行星齒輪安裝在自行車的后軸內，改變鏈輪通過行星機構傳遞到后軸殼的不同路徑，以獲得不同速比。外變速機構是目前應用最為廣泛的一種變速機構，由多級飛輪，多級鏈輪組成，通過撥鏈器撥動鏈條使其與不同的鏈輪和不同的飛輪組合，以得到不同的傳動速比，因此也叫傳動鏈變速機構。
內變速機構通常只有三級變速，因此它的變速檔少，其零件加工精度高，結構較為復雜，使維修較為困難。外變速機構由于零件外露，在惡劣環境下工作易出現故障，如沙塵的侵襲，泥水的飛濺，甚至受到雜草和樹枝的干擾等等。易出現脫鏈，跳檔等故障。
本實用新型的目的是提供一種變速范圍大、結構簡單、操作簡便、性能可靠的自行車無級變速器。
本實用新型的目的是通過如下技術方案來實現的自行車無級變速器主要由錐形盤片組、楔型盤片組、壓力機構和調速控制機構組成，其中，錐形盤片組由錐形盤(3)、錐形盤(4)、錐形盤(5)組成，裝在有花鍵的自行車中軸(10)(輸入軸)上，并可在中軸(10)上滑動；楔形盤片組由楔形盤(12)和楔形盤(13)組成，并安裝在可擺動的光軸(14)上，楔形盤(12)夾在錐形盤(3)、錐形盤(4)之間，楔形盤(13)夾在錐形盤(4)、錐形盤(5)之間，楔形盤(12)和(13)的頂部均為齒輪，均與鏈輪軸(27)上固定的齒輪(23)相嚙合；鏈輪(21)固定在鏈輪軸(27)上。
上述方案中，壓力機構由壓力圈(45)和彈簧(46)組成，裝在中軸(10)上，并壓緊錐形盤片組。
上述方案中，調速機構由鋼絲繩(62)和(72)、彈簧(59)和(70)、齒條(52)和(65)、單向齒輪(54)和(67)、齒輪(56)、螺桿(49)、滑塊(38)和連桿(34)組成，其中，鋼絲繩(62)和(72)與調速手柄連接，彈簧(59)和(70)分別裝在鋼絲繩(62)和(72)上，齒條(52)和(62)分別與鋼絲繩(59)和(70)相連，單向齒輪(54)和(67)分別與齒條(52)和(62)相嚙合，齒輪(56)與單向齒輪(54)和(67)相嚙合，齒輪(56)固定在螺桿(49)的端部，螺桿(49)與滑塊(38)的螺紋孔相連接，且滑塊(38)另一孔內有一連接螺釘(39)，該連接螺釘(39)與連桿(34)相連接，連桿(34)一端安裝在光軸(14)上。
調速手柄分為兩個，分別為快速手柄和慢速手柄，均固定在車把上。
本實用新型所述的自行車變速器不僅適用于各種變速自行車，也適用于電動助力車和電動自行車，并可用電機驅動調速螺桿，實現自動調速。
本實用新型的自行車變速器主要由圓錐體作為傳動部件，以及相應的調速機構組成。由圓錐體的幾何特征可知，沿圓錐體軸向方向移動，其截面直徑將會發生變化。本發明就是利用圓錐體的這一幾何特征，使其圓錐面與一調速輪接觸，且調速輪可以沿圓錐體軸線方向移動，由于圓錐截面直徑的改變，使調速輪的轉速產生變化，從而達到變速的目的。根據該原理，本實用新型的調速方案是利用錐體表面形成兩個盤片組即錐形盤片組和楔型盤片組，該兩個盤片組相互接觸以傳遞動力，并與相應的壓力機構、調速控制機構共同構成一種磨擦式無級變速機構。
調速時，調速控制機構中的螺桿旋轉，通過一連桿機構，使楔形盤片組的擺動軸繞輸出軸轉動，則輸入軸和擺動軸之間的距離改變，即錐形盤片組和楔形盤片組的接觸半徑產生改變，從而實現了變速，其變速范圍為錐形盤的最大接觸直徑D與最小接觸直徑d之比。
由磨擦傳動的原理查知，在同一正壓力作用下，所能傳遞的圓周力與磨擦盤之間接觸點的個數成正比，在本方案中，如果有n個楔形盤，那么其接觸點應為2n個，因此本方案有傳遞功率大的特點。并且與其它磨擦傳動方式相比有如下特點(1)、由于盤的數量較多，使接觸點增多，因此，在同樣的壓緊力下可以傳遞較大的功率。
(2)、由于接觸處是斜度很小的圓錐面，其曲率半徑很大，因而減少了接觸應力。在潤滑油中，接觸表面易形成高強度楔形油膜，有利減少磨損，增加使用壽命。
(3)、結構緊湊、使用方便，各磨擦盤間的壓緊力在軸向相互抵銷，軸承受力較小，因而壽命長。
(4)、因為所有零件均為回轉體，且慣性矩很小，所以振動小，運轉平穩。
(5)、由于是無級調速，因此對調整位置無特殊要求，使用簡單。
綜上所述，本實用新型方案使自行車變速器第一次采用了無級變速的方式，為中軸變速。由于此類變速器的封閉性好，可以加注齒輪潤滑油，因此能夠起到良好的潤滑，同時外界環境對其影響小，能在惡劣條件下正常工作，使該變速器故障低，使用壽命長，變速范圍大，結構簡單，操作簡便，性能可靠。
以下結合附圖進一步描述本實用新型，本實用新型不僅限于所述實施例。
圖1是本實用新型實施例的傳動展開圖。
圖2是本實用新型實施例最小速比時的立剖圖。
圖3是本實用新型實施例最大速比時的立剖圖。
圖4是圖2的A-A剖視圖。
圖5是圖3的B-B剖視圖。
圖6是本實用新型實施例機殼的俯視圖。
圖7是本實用新型實施例機殼的正視圖。
圖8是本實用新型實施例側蓋的正視圖。
圖9是本實用新型實施例調速機構的剖視圖。
圖10是圖9的C-C剖視圖。
圖11是本實用新型實施例調速機構的底視圖。
圖12是本實用新型實施例壓板(57)的底視圖。
圖13是本實用新型實施例齒輪(23)的主視圖。
圖14是本實用新型實施例齒輪(23)的剖視圖。
圖15是本實用新型實施例錐形盤(3)或錐形盤(5)的主視圖。
圖16是本實用新型實施例錐形盤(3)或錐形盤(5)的剖視圖。
圖17是本實用新型實施例錐形盤(4)的主視圖。
圖18是本實用新型實施例錐形盤(4)的剖視圖。
圖19是本實用新型實施例在自行車中的安裝示意圖。
圖20是本實用新型實施例楔形盤片(12)或(13)的主視圖。
圖21是本實用新型實施例楔形盤片(12)或(13)的剖視圖。
圖1至圖21中的零件名稱分別為螺釘1、機殼2、錐形盤3、錐形盤4、錐形盤5、軸蓋6、螺釘7、調節圈8、軸承9、中軸10、螺釘11、楔形盤片12、楔形盤片13、光軸14、螺母15、螺釘16、螺母17、大墊圈18、軸蓋19、螺釘20、鏈輪21、擺桿22、齒輪23、后接頭24、螺釘25、擺桿26、鏈輪軸27、后接頭28、螺釘29、軸蓋30、螺釘31、螺釘32、螺釘33、連桿34、螺母35、支架36、螺母37、滑塊38、連接螺釘39、墊圈40、螺釘41、軸蓋42、軸承43、螺釘44、壓力圈45、壓力彈簧46、側蓋47、鍵48、螺桿49、軸承50、螺釘51、齒條52、軸承53、單向齒輪54、平叉55、齒輪56、壓板57、螺釘58、彈簧59、螺釘60、支承柱61、鋼絲62、下管接頭63、立管接頭64、齒條65、螺釘66、單向齒輪67、螺釘69、彈簧70、螺釘71、鋼絲72、立叉73、鞍管74、立管75、上管76、前管77、下管78。
如
圖1至圖21所示，自行車無級變速器由錐形盤片組、楔型盤片組、壓力機構和調速機構組成，錐形盤片組由錐形盤3、錐形盤4、錐形盤5組成，裝在有花鍵的自行車中軸10(輸入軸)上，并可在中軸10上滑動，楔形盤片組由楔形盤12和楔形盤13組成，并安裝在可擺動的光軸14上，楔形盤12和13分別夾在錐形盤3、4和錐形盤4、5之間，楔形盤12和13的頂部均為齒輪，均與鏈輪軸27上固定的齒輪23相嚙合，鏈輪21固定在鏈輪軸27上，當齒輪23轉動時帶動鏈輪軸27轉動從而進一步帶動鏈輪21轉動。
壓力機構由壓力圈45和彈簧46組成，裝在中軸10上，并壓緊錐形盤片組。
調速機構由鋼絲繩62和72、彈簧59和70、齒條52和65、單向齒輪54和67、齒輪68、螺桿49、滑塊38和連桿34組成，其中，鋼絲繩62和72與調速手柄連接，彈簧59和70分別裝在鋼絲繩62和72上，齒條52和65分別與鋼絲繩62和72相連，單向齒輪54和67分別與齒條52和65相嚙合，齒輪56分別與單向齒輪54和67相嚙合，齒輪56固定在螺桿49的端部，螺桿49與滑塊38的螺紋孔相連接，且滑塊38的另一孔內有一連接螺釘39，該連接螺釘39與連桿34相連接，連桿34的另一端安裝在光軸14上。
調速手柄分為兩個，分別為快速手柄和慢速手柄，均固定在車把上。
當需要將速度調慢時，轉動調節器手柄，帶動鋼絲繩62，使齒條52向左移動，齒條52帶動單向齒輪54逆時針轉動，并使齒輪56順時針轉動，在齒輪56的驅動下，螺桿49順時針轉動，螺桿49為多頭螺紋螺桿，因此螺桿49的轉動使滑塊38快速向下移動，通過連桿34的作用，使楔形盤片組繞鏈輪軸27逆時針擺動，由于楔形盤的作用，錐形盤片組將被分開，但在壓力機構的作用下，錐形盤的錐面與楔形盤的楔形面呈緊密接觸，此時該接觸點繞中軸10的回轉半徑被縮小，即主動輪的半徑變小，而被動輪楔型盤繞光軸14的回轉半徑仍不變，因此速度即被調慢，圖2為最慢速率時的狀況。
若將速度調快，轉動調節器手柄，帶動鋼絲繩72使齒條65向左移，齒條65帶動單向齒輪67在槽形孔中向左移動，與齒輪56嚙合，同時單向齒輪67順時針轉動，使齒輪56逆時針轉動，在齒輪56的驅動下，螺桿49逆時針轉動，使滑塊38向上移動，通過連桿34使楔形盤繞鏈輪軸27順時針擺動，由于壓力機構的作用，錐形盤的錐面與楔形盤的楔形面均緊密接觸。其接觸點繞中軸10的回轉半徑被增大，速度即調快，圖3即為最快速率時的狀況。
調速機構中單向齒輪54和67分別安裝于相應的槽形孔中，當齒條向左移動時，即帶動單向齒輪傳遞動力。當齒條向右移動時，帶動單向齒輪向右移動，則單向齒輪與齒輪56脫離，彈簧59和70的作用即為使齒條復位(參見
圖11)。
權利要求1.自行車無級變速器，其特征在于由錐形盤片組、楔型盤片組、壓力機構和調速控制機構組成，其中，錐形盤片組由錐形盤(3)、錐形盤(4)、錐形盤(5)組成，裝在有花鍵的自行車中軸(10)(輸入軸)上，并可在中軸(10)上滑動；楔形盤片組由楔形盤(12)和楔形盤(13)組成，并安裝在可擺動的光軸(14)上，楔形盤(12)夾在錐形盤(3)、錐形盤(4)之間，楔形盤(13)夾在錐形盤(4)、錐形盤(5)之間，楔形盤(12)和(13)的頂部均為齒輪，均與鏈輪軸(27)上固定的齒輪(23)相嚙合；鏈輪(21)固定在鏈輪軸(27)上。
2.根據權利要求1所述自行車無級變速器，其特征在于壓力機構由壓力圈(45)和彈簧(46)組成，裝在中軸(10)上，并壓緊錐形盤片組。
3.根據權利要求1所述自行車無級變速器，其特征在于調速機構由鋼絲繩(62)和(72)、彈簧(59)和(70)、齒條(52)和(65)、單向齒輪(54)和(67)、齒輪(56)、螺桿(49)、滑塊(38)和連桿(34)組成，其中，鋼絲繩(62)和(72)與調速手柄連接，彈簧(59)和(70)分別裝在鋼絲繩(62)和(72)上，齒條(52)和(62)分別與鋼絲繩(59)和(70)相連，單向齒輪(54)和(67)分別與齒條(52)和(62)相嚙合，齒輪(56)與單向齒輪(54)和(67)相嚙合，齒輪(56)固定在螺桿(49)的端部，螺桿(49)與滑塊(38)的螺紋孔相連接，且滑塊(38)另一孔內有一連接螺釘(39)，該連接螺釘(39)與連桿(34)相連接，連桿(34)一端安裝在光軸(14)上。
4.根據權利要求3所述自行車無級變速器，其特征在于調速手柄分為兩個，分別為快速手柄和慢速手柄，均固定在車把上。
專利摘要本實用新型是一種自行車無級變速器,由錐形盤片組、楔型盤片組、壓力機構和調速控制機構組成,其中,錐形盤片組裝在自行車中軸上,楔形盤片組裝在光軸上,楔形盤夾在錐形盤之間,楔形盤的頂部均為齒輪,與鏈輪軸上的齒輪嚙合;壓力機構由壓力圈和彈簧組成;調速機構由鋼絲繩、彈簧、齒條、單向齒輪、齒輪、螺桿、滑塊和連桿組成。本實用新型具有變速范圍大、結構簡單、操作簡便、性能可靠的特點。
文檔編號B62M11/00GK2491327SQ0120673
公開日2002年5月15日 申請日期2001年7月5日 優先權日2001年7月5日
發明者劉秦勤 申請人:劉秦勤