CN101130381A - 套齿轮变速器及折叠自行车 - Google Patents

Abstract

一种套齿轮变速器及折叠自行车，有一组套齿轮与一组固定齿轮配合，用绳或杆移动或旋转一个零件，可伸出一个套齿轮与一个固定齿轮啮合，再移动这个零件，啮合的套齿轮缩回，另一个套齿轮伸出与另一个固定齿轮啮合而变速，不断地移动，就能够重复升速和降速，变速过程轻巧顺滑，变速器安在自行车斜杆并与齿轮、棘轮、2个直列驱动轮连接，车轮直径小于10厘米其速度可超过现有自行车，拔出一个插销，自行车折叠后主体体积仅8×15×99厘米。变速器还可用于电动自行车、摩托车和其他机械。

Description

套齿轮变速器及折叠自行车

所属技术领域  本发明涉及一种机械变速装置及自行车，尤其是有一组套齿轮组合，套齿轮组合由直径不同的若干套齿轮组成、直径大一级的套齿轮套住直径小一级的套齿轮，这些套齿轮之间有滚珠轴套或滑动轴套、套齿轮可以横向移动与对应的固定齿轮啮合。

背景技术

目前，公知的机械变速器种类多，主要有以下几类：

1、普通齿轮变速器，是以齿轮的啮合来传递动力，有两个或两个以上的齿轮组合，将一齿轮组合变换为另一齿轮组合时，就可以变速。

2、链式塔形变速器，以链条传递动力，在输入轴和(或)输出轴上有两个或两个以上半径不等的链轮，当链条变换链轮时，就可以变速，如变速自行车普遍使用的链式塔形变速器。

3、链式无极变速器，是利用链轮(通常是用锥形盘)和钢质绕性链条作为传动元件来传递动力，通过改变接触处的工作半径进行无极变速。如滑片链无极变速器、滚柱链无极变速器、链式卷绕无极变速器等等。

4、摩擦式无极变速器，是利用主动、从动刚性元件(或通过中间元件)在接触处产生的摩擦力或润滑油膜牵引力进行传动，并可通过改变接触处的工作半径进行无极变速。如锥盘环盘式无极变速器、多盘式无极变速器、转环直动式无极变速器、钢球锥式无极变速器、菱锥式无极变速器、行星锥盘式无极变速器、行星环锥式无极变速器等等。

5、带式无极变速器，是用主动、从动锥轮和紧套在它们上面的传动带组成，通过改变传动带与主动、从动锥轮接触的位置进行无极变速。如普通V带无极变速器、宽V带无极变速器、金属带无极变速器等。

6、脉动式无极变速器，是用连杆传递动力，通过改变曲柄的长度来改变摇杆往复摆动的幅度，它的输出转速是脉动的。常用的有三相并列连杆式脉动无极变速器、四相并列连杆式脉动无极变速器。

现有变速器有关专利检索情况：在中国专利局检索“变速器”项发现有3000多项有关专利申请，申请号200510102974.1的“套齿轮变速器”与本发明有相似之处外，其他专利没有与本发明有相似或类似的申请。

现有齿轮变速器，传动稳定、变速比大、输出转矩大，但有重量大、体积大的弱点；现有摩擦式变速器、带式变速器，有传动不太稳定、输出转矩小、零部件易损的弱点；现有链式塔形变速器，有输出转矩小的弱点；现有链式无极变速器，有零部件易损等弱点。现有专利申请号200510102974.1的“套齿轮变速器”与本发明相似之处是：都有套齿轮组合；但是又有根本不同，本发明是：只有一组套齿轮组合与一组固定齿轮配合，套齿轮组合和固定齿轮组都是梯度排列，每个套齿轮内有滚珠轴套或滑动轴套，每个拨杆滑套位于一个调节板的空槽内并且只能在此槽内滑动，全部调节板固定连接为调节板组合，自行车有两个或两个以上直列驱动轮。本发明与其他专利的结构不同。

本发明的目的是提供一种变速器及折叠自行车，它重量轻，体积小，传动稳定，变速性能好，变速比大，容易实现自动控制变速；而且结构简单、容易生产加工。

发明内容

本发明根据齿轮传动的原理，在轴上设立一组套齿轮组合、它由不同直径的若干个套齿轮组成、直径大一级的套齿轮套住直径小一级的套齿轮，套齿轮头部是齿轮、中部是套筒、尾部有槽，每个套齿轮内有滚珠轴套或滑动轴套、每个套齿轮可以横向移动，大一级的套齿轮内有槽与小一级的套齿轮(轴)上的键滑动连接，小一级的套齿轮支撑着大一级的套齿轮，空挡时，套齿轮头部按大小依次梯度布置，套齿轮组合上的轴心不移动，套齿轮组合与另一轴上的一组固定齿轮组合配合，固定齿轮组合的轴心不移动，固定齿轮组合由不同直径的与套齿轮数目相同的普通齿轮组成、依次梯度排列固定在轴上，移动调节板组合可伸出一个套齿轮与同定齿轮组合中的一个配合的齿轮啮合来传递动力，再移动调节组，啮合的套齿轮缩回，再移动调节组，另一个相邻的套齿轮伸出与固定齿轮组合中的另一个配合的齿轮啮合来传递动力，达到变速。

本发明的目的是这样实现的：输入轴和输出轴平行安置，两轴的距离不变，套齿轮安置在一个轴上，直径大一级的套齿轮套住直径小一级的套齿轮，套齿轮头部是齿轮、中部是套筒、尾部有槽，每个套齿轮内有滚珠轴套或滑动轴套，大一级的套齿轮内有槽与小一级的套齿轮(轴)的键滑动连接，小一级的套齿轮支撑着大一级的套齿轮，空挡时，套齿轮的头部按大小依次梯度布置，输出轴上有与套齿轮数目相同的齿轮，与套齿轮组合相对，按大小依次梯度固定排列，套齿轮的数目是变速器的档位数，拨杆的圆环与套齿轮尾部的槽滑动连接，拨杆不随套齿轮旋转，导轨限制拨杆或杠杆限制拨杆只能在一定的范围来同移动，拨杆上有拨杆滑套，每个拨杆滑套位于确定的一个调节板的空槽内并且只能在此槽内移动，在调节板的槽的引导下拨杆滑套和拨杆可顺滑地移动，全部调节板固定连接成为一个调节板组合，有导轨限制调节板组合只能在一定的范围来回移动，移动调节板组合，每个调节板的槽引导相应的拨杆滑套或保持原位或进行移动，与之连接的套齿轮也相应的或保持原位或进行移动，使变速器或是空档或是只有一个套齿轮伸出与固定齿轮组合中的一个配合的齿轮啮合；当移动调节板组合到一定位置，啮合的套齿轮缩回成为空档，再移动调节板组合到另一个位置，与前一个啮合套齿轮相邻的一个套齿轮伸出与固定齿轮组合中的一个配合的齿轮啮合，达到变速；当调节板组合向某个方向移动是升速，则反方向移动就是降速；不断地来回移动调节板组合，就能够不断地重复升速(降速)——空档——升速(降速)空档——升速(降速)；各个调节板的空槽的位置要符合①依照套齿轮大小即档位顺序，②顶部中心与底部中心之间的距离是拨杆滑套、拨杆和套齿轮移动的距离，此距离使套齿轮可完全啮合、可完全分离，③各个调节板组成的组合在某一位置只能存在一个顶部；当套齿轮的数量比较多时，优先选择将调节板制成圆圈形状，组成一个组合，每旋转一定角度，进行一次变速，与齿轮、电动机连接，容易实现自动控制；套齿轮变速器安置在自行车斜杆上，输入轴上安置踏板，输出轴与齿轮、棘轮、自行车直列驱动轮连接，有两个或两个以上的直列驱动轮，一个自行车驱动轮连接直齿轮或链条将动力传递给另外的驱动轮，轮子最大外直径可制成等于或小于10厘米，拔出自行车插销，可将自行车折叠。

本发明启动工作时，蹬自行车踏板，输入轴旋转，套齿轮内环有槽与小一级的套齿轮(轴)上的键滑动连接，全部套齿轮随着输入轴一起旋转，如果是空档，则移动调节板组合，调节板的槽引导拨杆滑套使拨杆移动，导轨限制拨杆按一定的位置和方向移动，拨杆推动最小半径的套齿轮伸出与输出轴上的最大半径的齿轮啮合，输出轴动力经齿轮和棘轮轮传递到自行车直列驱动轮，第一个驱动轮通过直齿轮或链条将动力传递给另外的直列驱动轮使之旋转，使自行车前进，此时为最低速档位；加速时，再移动调节板组合，调节板的槽引导拨杆滑套使啮合的套齿轮缩回，成为空档，再移动调节板组合，大一级的拨杆伸出推动大一级半径的套齿轮伸出与输出轴上的小一级半径的齿轮啮合，完成一次变速而使自行车直列驱动轮旋转加快；再加速，则再移动调节板组合，又大一级的拨杆伸出推动又大一级半径的套齿轮伸出与输出轴上又小一级半径的齿轮啮合，使自行车直列驱动轮旋转更快；降速时，反方向移动调节板组合：变速过程中，从空档变为齿轮的啮合，不够顺利时，轻蹬自行车踏板，输入轴旋转可使之啮合；自行车使用完毕，拔出插销，自行车滑套上移后可合并，自行车前叉顺时针旋转大于270度后可合并，将自行车折叠起来。

由于采用上述方案，一组套齿轮组合代替了现有普通齿轮变速器的多组齿轮，减少了重量和体积，又具有齿轮传动准确、稳定、变速比大的优点；由于本发明的套齿轮在滚珠轴套或滑动轴套支撑下，变速时比移动普通齿轮只需更小的调节力，又由于有调节板组合，只移动一个零件就可以变速，所以，本发明比现有普通齿轮变速器更容易实现自动控制变速；又由于变速器体积小，可制造微小轮子(直径小于10厘米)自行车，自行车折叠后体积更小、重量轻；直列驱动轮、增加轮子可使自行车抓地力增强、行驶更平稳。本套齿轮变速器还可应用于电动自行车、摩托车和其他机械。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进行进一步说明。

图1套齿轮组合与固定齿轮组合图

图2是拨杆图

图3是调节板组合图

图4是折叠自行车图

图5是直列驱动轮图

图中1.套齿轮，2.滚珠轴套或滑动轴套，3.输入轴，4.输出轴，5.固定齿轮组合，6.拔杆，7.拨杆滑套，8.调节板，9.调节板组合，10.自行车斜杆，11.自行车滑套，12.自行车前叉，13.自行车直列驱动轮，14.插销。

具体实施方式

如图1，输入轴3和输出轴4平行安置，两轴的距离不变，套齿轮1安置在输入轴3上，套齿轮组合由不同直径的套齿轮1组成、直径大一级的套齿轮1套住直径小一级的套齿轮1，可以制造更多的套齿轮1组成的组合，每个套齿轮1内有滚珠轴套或滑动轴套2、每个套齿轮1可以单独横向移动，大一级的套齿轮1内有槽与小一级的套齿轮1的键滑动连接，小一级的套齿轮1支撑着大一级的套齿轮1，空挡时，如图1，套齿轮1依次梯度布置，输出轴4上有固定齿轮组合5，由与套齿轮1数目相同的齿轮组成，与套齿轮组合相对依次梯度布置，套齿轮1尾部有槽，拨杆6安置在槽内，拨杆6不随套齿轮1旋转，有导轨限制拨杆6在一定范围做来回移动，如图1，2，拨杆6上有拨杆滑套7，如图3，调节板组合9由若干个调节板8连接组成，每个调节板8有槽，拨杆滑套7分别***调节板8的槽内，有导轨限制调节板组合9在一定范围做来回移动，拨杆滑套7被限制在调节板8槽内，移动调节板组合9，调节板8的槽引导拨杆滑套7移动使与之连接的套齿轮1移动，一个套齿轮1伸出与固定齿轮组合5中的一个配合的齿轮啮合而传递动力，再移动调节板组合9，调节板8的槽引导拨杆滑套7移动使与之连接的啮合的套齿轮1缩回，再移动调节板组合9，另一个相邻的套齿轮1伸出与固定齿轮组合5中的另一个配合的齿轮啮合而达到变速；如图4，变速器安置在自行车斜杆10上，输入轴3上安置踏板，如图5，输出轴4动力经棘轮和齿轮传递到自行车直列驱动轮13，一个驱动轮连接直齿轮或链条将动力传递给另外的驱动轮。

本发明的工作情况，蹬自行车踏板，输入轴3旋转，由于小一级的套齿轮1支撑和通过槽带动大一级的套齿轮1旋转，全部套齿轮1随着输入轴3一起旋转，如果是空档，则移动调节板组合9，由于有导轨限制调节板组合9按一定的位置和方向来回移动，调节板8的槽引导拨杆滑套7使拨杆6移动，由于有导轨限制拨杆6按一定的位置和方向来回移动，拨杆6推动最小半径的套齿轮1伸出与输出轴4上的最大半径的齿轮啮合，输出轴4动力经齿轮和棘轮轮传递到自行车直列驱动轮13，第一个驱动轮通过直齿轮将动力传递给另一个直列驱动轮13使之旋转，使自行车前进，此时为最低速档位；加速时再移动调节板组合9，调节板8的槽引导拨杆滑套7移动使啮合的套齿轮1缩回，成为空档，再移动调节板组合9，大一级的拨杆6推动大一级半径的套齿轮1伸出与输出轴4上的小一级半径的齿轮啮合，增加一速档位，完成一次变速而使自行车直列驱动轮13旋转加快；再加速，则再移动调节板组合9，空档后，最大的拨杆6推动最大半径的套齿轮1伸出与输出轴4上最小半径的齿轮啮合，为高速档位，使自行车直列驱动轮13旋转再加快；变速过程中，从空档变为齿轮的啮合，不够顺利时，旋转输入轴3可以使之啮合；自行车使用完毕，拔出插销14，自行车滑套11上移并旋转90度合并，自行车前叉12顺时针旋转大于270度合并，可将自行车折叠起来。

Claims (3)

1.一种套齿轮变速器，变速器的输入轴和输出轴平行安置，两轴的距离不变，输入轴上有一组套齿轮组合、直径大的套齿轮套住直径小的套齿轮，套齿轮头部是齿轮、中部是套筒、尾部有槽，每个套齿轮内有滚珠轴套或滑动轴套、每个套齿轮可以横向移动，空挡时，套齿轮头部按大小依次梯度布置，输出轴上有与套齿轮数量相同的齿轮，拨杆与套齿轮尾部的槽滑动连接，每个拨杆滑套位于一个调节板的槽内，全部调节板固定连接成为调节板组合，有导轨限制调节板组合的移动，其特征是：一组可横向移动的套齿轮与一组固定齿轮配合，套齿轮内有滚珠轴套或滑动轴套，套齿轮组合和固定齿轮组合是梯度排列。

2.根据权利要求1所述的套齿轮变速器及折叠自行车，其特征是：全部调节板固定连接成为调节板组合。

3.一种折叠自行车，在自行车斜杆上安置有套齿轮变速器，输出轴与齿轮、棘轮、自行车直列驱动轮连接，一个驱动轮通过齿轮或链条与另外的驱动轮连接，其特征是：自行车有两个或两个以上的直列驱动轮。

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