CN106741554A - 一种助力自行车变速机构用调速组件 - Google Patents

一种助力自行车变速机构用调速组件 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种助力自行车变速机构用调速组件，该调速组件适用于助力自行车的无级变速***，通过采用蜗轮蜗杆的配个作用驱动动锥轮沿其转轴移动，有效简化了整体结构，减少零部件的组成，降低使用成本，同时涡轮蜗杆机构承载力大，运行平稳，仅通过两级输出变速即可进行调节，降低调节误差，操作方便。此外，调速组件还可通过自行车的骑行速度来实现调节，骑行速度越快，离心力越大，动锥轮的调节距离就越大，反之亦然。

Description

一种助力自行车变速机构用调速组件
技术领域
本发明属于助力自行车变速机构设计领域，具体涉及一种助力自行车变速机构用调速组件。
背景技术
助力自行车，又称助力式电动自行车，是一种介于自行车与电动车之间的骑行工具，通过电力辅助人力提供给自行车行进中所需要的动能，它是人们追求高效、便捷、健康、环保的生活方式的产物。中置***是助力自行车的核心部件，集力矩检测、控制器模块、电机驱动于一体，控制整车的正常行驶，目前，助力自行车在国外市场，如德国、日本等较发达国家比较流行。在我国，电动自行车仍占有主要市场，且绝大多数电动自行车采用轮毂式驱动，与采用力矩检测的中置***相比，具有明显的劣势。轮毂式驱动将电机置于车体前轮或后轮，造成整车重心靠前或靠后，不符合人们的骑行方式。而且行车速度完全依赖转把控制，在逆风、爬坡等重负载情况下驱动能力受到很大限制和影响。同时这种轮毂式的机械结构还使得安装和检修的难度增大，无形中也增大了使用过程中的安全隐患。加之与传统的自行车骑行方式不同且行车速度过快，因此在交通安全方面也存在一定的危险性，很有可能会造成新的交通问题的增多。
然而，市场上已有的用于助力自行车的中置***绝大多数采用单速机构，不能够根据路况进行调节齿轮箱的变速比，即只具有单一的减速比，通过齿轮传动，将人力和电机力结合起来，人踩踏的力越大，控制***驱动电机的力也越大，这样的中置***，高效率区间窄。
现有技术公开了一种自行车无级变速器，应用于普通人力自行车领域，其中公开了采用差速器的运动带动无级变速器的变径轮移动调节皮带的绕接半径，但是该技术方案中差速器包括多个行星齿轮、半轴齿轮与锥齿轮的配合，调速结构较复杂，体积相对较大。而由于助力自行车包括人力驱动部分与电机驱动部分，若采用该结构形式的调速结构势必导致整个中置***的体积增大，而且一旦一个环节出现问题则整个***将会产生故障，不利于维修处理，此外，该结构形式的调速机构通过多级调节后减速比会存在较大的误差，精确度低。
因此，鉴于以上问题，有必要提出一种适用于助力自行车上无级变速调节的调速机构，以简化整体结构，减少零部件的组成，降低使用成本，降低调节误差，操作方便。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种助力自行车变速机构用调速组件，适用于助力自行车的无级变速***，简化整体结构，减少零部件的组成，降低使用成本，同时降低调节误差，操作方便。
根据本发明的目的提出的一种助力自行车变速机构用调速组件，所述变速机构为无级变速机构，所述调速组件用以调节所述无级变速机构的减速比；
所述无级变速机构包括至少一组变速组件，每组变速组件包括一主动锥轮组、一从动锥轮组以及绕接于所述主动锥轮组与所述从动锥轮组上的传动带，所述主动锥轮组与所述从动锥轮组均包括相对设置的两个锥轮，所述传动带长度固定，所述调速组件沿主动锥轮组和/或所述从动锥轮组的轴向施加作用力，致使所述主动锥轮组与所述从动锥轮组的相对半径变化，所述传动带沿垂直锥轮组转轴的方向移动，以调节两锥轮组的减速比。
优选的：所述主动锥轮组与从动锥轮组均包括固定于同一转轴上的一定锥轮与一动锥轮，且两锥轮组上的动锥轮与定锥轮同向设置，所述调速组件作用于主动锥轮组的动锥轮上，所述从动锥轮组的动锥轮上通过一弹性件支撑固定；调节时，所述调速组件驱动主动锥轮组上的动锥轮沿其转轴移动，传动带随两个锥轮间的间距变化沿垂直转轴的方向移动，所述从动锥轮组的动锥轮沿其转轴朝与主动锥轮组上的动锥轮相反的方向移动压缩或拉伸弹性件，反向调节时，调速组件驱动主动锥轮组上的动锥轮沿其转轴反向移动，所述从动锥轮组的动锥轮沿其转轴朝与主动锥轮组上的动锥轮相反的方向移动拉伸或压缩弹性件；反之，调速组件作用于从动锥轮组上的动锥轮上，主动锥轮组的动锥轮上通过一弹性件支撑固定。
优选的：所述主动锥轮组与从动锥轮组均包括固定于同一转轴上的一定锥轮与一动锥轮，且两锥轮组上的动锥轮与定锥轮反向设置，所述调速组件作用于主动锥轮组上的动锥轮上，所述从动锥轮组的动锥轮上通过一弹性件支撑固定；调节时，所述调速组件驱动主动锥轮组上的动锥轮沿其转轴移动，传动带随两个锥轮间的间距变化沿垂直转轴的方向移动，所述从动锥轮组的动锥轮沿其转轴与主动锥轮组上的动锥轮同向移动压缩或拉伸弹性件，反向调节时，调速组件驱动主动锥轮组上的动锥轮沿其转轴反向移动，所述从动锥轮组的动锥轮沿其转轴与主动锥轮组上的动锥轮同向移动拉伸或压缩弹性件；反之，调速组件作用于从动锥轮组上的动锥轮上，主动锥轮组的动锥轮上通过一弹性件支撑固定。
优选的：所述调速组件包括调速电机、传动组件、推块以及用以检测推块位置的位置检测传感器，所述推块固定于所述动锥轮上，推动动锥轮沿其转轴轴向移动。
优选的：所述传动组件包括一减速齿轮组与一涡轮蜗杆机构，涡轮上伸出一推杆，所述推杆随涡轮转动而摆动，所述推杆前端与所述推块接触。
优选的：所述调速组件通过一控制器控制，所述位置检测传感器包括磁环与霍尔传感器，所述磁环与所述霍尔传感器均设置于所述涡轮上判断涡轮位置，继而计算出推块位置并反馈给控制器。
优选的：所述推块固定套设于所述动锥轮上。
优选的：所述调速组件包括一离心球，所述动锥轮后侧固定有一挡盖，所述挡盖呈锥柱型结构，并与所述动锥轮相背设置，所述挡盖与所述动锥轮后侧间形成一离心球移动腔，所述移动腔空间尺寸自两侧向中间逐渐增加；车速增加时，离心球靠向两侧设置，减小助力比，车速减小时，离心球靠向中间设置，增大助力比。
优选的：所述动锥轮在转轴上包括前后设置的两个限位，所述动锥轮边缘处向后成型有一圈限位挡边，所述动锥轮移动至前端限位时，所述限位挡边距所述挡盖的距离小于离心球的直径。
与现有技术相比，本发明公开的助力自行车变速机构用调速组件的优点是：
该调速组件适用于助力自行车的无级变速***，通过采用蜗轮蜗杆的配合作用驱动动锥轮沿其转轴移动，有效简化了整体结构，减少零部件的组成，降低使用成本，同时涡轮蜗杆机构承载力大，运行平稳，仅通过两级输出变速即可进行调节，降低调节误差，操作方便。
此外，调速组件还可通过自行车的骑行速度来实现调节，骑行速度越快，离心力越大，动锥轮的调节距离就越大，反之亦然。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1、2为调速组件两种实施方式图。
图3、4为调速组件应用于无级变速***中的两种结构示意图。
图中的数字或字母所代表的相应部件的名称：
1、无级变速机构 2、调速组件 3、弹性件
11、主动锥轮组 12、从动锥轮组 13、传动带 14、转轴
21、调速电机 22、减速齿轮组 23、蜗轮蜗杆机构 24、推杆 25、推块 26、离心球27、挡盖 28、移动腔 29、限位挡边 231、磁环 232、霍尔传感器
具体实施方式
正如背景技术部分所述，目前的自行车无级变速器应用于普通人力自行车领域，其中通过采用差速器的运动带动无级变速器的变径轮移动调节皮带的绕接半径，调速结构较复杂，体积相对较大。
本发明针对现有技术中的不足，提供了一种助力自行车变速机构用调速组件，适用于助力自行车的无级变速***，简化整体结构，减少零部件的组成，降低使用成本，同时降低调节误差，操作方便。
下面将通过具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
请一并参见图1、图3，如图所示，一种助力自行车变速机构用调速组件，其中该变速机构为无级变速机构1，调速组件用以调节无级变速机构的减速比。
无级变速机构包1括至少一组变速组件，每组变速组件包括一主动锥轮组11、一从动锥轮组12以及绕接于主动锥轮组11与从动锥轮组12上的传动带13，主动锥轮组与从动锥轮组均包括相对设置的两个锥轮，传动带长度固定，调速组件沿主动锥轮组和/或从动锥轮组的轴向施加作用力，致使主动锥轮组与从动锥轮组的相对半径变化，传动带沿垂直锥轮组转轴的方向移动，以调节两锥轮组的减速比。
调速组件可同时作用于主动锥轮组与从动锥轮组上，本实施例以调速组件作用于主动锥轮组，从动锥轮组上设置弹性件支撑为例，具体如下：
主动锥轮组11与从动锥轮组12均包括固定于同一转轴上一定锥轮A与一动锥轮B，且两锥轮组上的动锥轮与定锥轮同向设置，调速组件作用于主动锥轮组的动锥轮上，从动锥轮组的动锥轮上通过一弹性件3支撑固定；调节时，调速组件驱动主动锥轮组上的动锥轮沿其转轴14移动，传动带随两个锥轮间的间距变化沿垂直转轴的方向移动，从动锥轮组的动锥轮沿其转轴朝与主动锥轮组上的动锥轮相反的方向移动压缩或拉伸弹性件，反向调节时，调速组件驱动主动锥轮组上的动锥轮沿其转轴反向移动，从动锥轮组的动锥轮沿其转轴朝与主动锥轮组上的动锥轮相反的方向移动拉伸或压缩弹性件；反之，调速组件作用于从动锥轮组上的动锥轮上，主动锥轮组的动锥轮上通过一弹性件支撑固定。
具体的，本实施例中调速组件包括调速电机21、传动组件、推块25以及用以检测推块位置的位置检测传感器，推块25固定于动锥轮上，推动动锥轮沿其转轴轴向移动。弹性件优选为弹簧。该实施例中在调速电机正转时，将转动作用力通过传动组件、推块进行传递，推动动锥轮向前移动，此时主动锥轮组上两锥轮间距变小，而从动锥轮组的两锥轮间距增加，此时弹性件为压缩状态，减速比一定。调速电机反转时，作用于动锥轮上的推力消失，此时弹性件伸展复位，从动锥轮组上两锥轮间距变小，主动锥轮组上两锥轮间距增大。
此外，电机反转后可以不单单依靠弹簧的复位作用力调节减速比，也可通过电机反转时拉动动锥轮下移调节，具体方式根据需要设定。
如图4所示，为另一种设置方式，两锥轮组上的动锥轮与定锥轮反向设置，调速组件2作用于主动锥轮组11上的动锥轮B上，从动锥轮组12的动锥轮B上通过一弹性件3支撑固定；调节时，调速组件驱动主动锥轮组上的动锥轮沿其转轴移动，传动带随两个锥轮间的间距变化沿垂直转轴的方向移动，从动锥轮组的动锥轮沿其转轴与主动锥轮组上的动锥轮同向移动压缩或拉伸弹性件，反向调节时，调速组件驱动主动锥轮组上的动锥轮沿其转轴反向移动，从动锥轮组的动锥轮沿其转轴与主动锥轮组上的动锥轮同向移动拉伸或压缩弹性件；反之，调速组件作用于从动锥轮组上的动锥轮上，主动锥轮组的动锥轮上通过一弹性件支撑固定。
其中，传动组件包括一减速齿轮组22与一涡轮蜗杆机构23，涡轮上伸出一推杆24，推杆随涡轮转动而摆动，推杆前端与推块接触，推块25固定套设于动锥轮上，随涡轮的转动推杆周向摆动，继而推动推块及动锥轮沿转轴移动调节两锥轮间的距离。该***中传动带为V带，由于传动带长度一定，随着两锥轮之间间距的变化，两锥轮组间得相对半径发生变化，继而调节减速比。
调速组件通过一控制器控制，位置检测传感器包括磁环231与霍尔传感器232，磁环与霍尔传感器均设置于涡轮上判断涡轮位置，继而计算出推块位置并反馈给控制器。其中调速电机通过线束连接到控制器(未示出)，由控制器控制调速电机运动，霍尔传感器232通过线束连接到控制器，控制器根据霍尔信号计算出当前推块25的位置，从而选择合适的减速比，从而实现低速骑行时助力比大，输出扭力大，高速运行时助力比小，输出转速快，使得电机一直运行在高效率区域。
实施例2
参见图2，图2中的动锥轮为两种状态下的结构形式，其余与实施例1相同，不同之处在于，调速组件包括一离心球26，动锥轮后侧固定有一挡盖27，挡盖呈锥柱型结构，并与动锥轮相背设置，挡盖与动锥轮后侧间形成一离心球移动腔28，移动腔空间尺寸自两侧向中间逐渐增加；车速增加时，离心球靠向两侧设置，减小助力比，车速减小时，离心球靠向中间设置，增大助力比。
除上述实施方式之外，调速组件还可为其他形式的动力机构，可采用丝杠螺母机构、气缸/液压缸驱动机构、电动推杆驱动机构或凸轮驱动机构等，通过上述任一机构驱动动锥轮移动调节助力比，具体实现方式可根据使用需要而定，在此不做限制。
动锥轮在转轴上包括前后设置的两个限位，动锥轮边缘处向后成型有一圈限位挡边29，动锥轮移动至前端限位时，限位挡边距所述挡盖的距离小于离心球的直径，保证结构稳定性。
本发明公开了一种助力自行车变速机构用调速组件，该调速组件适用于助力自行车的无级变速***，通过采用蜗轮蜗杆的配个作用驱动动锥轮沿其转轴移动，有效简化了整体结构，减少零部件的组成，降低使用成本，同时涡轮蜗杆机构承载力大，运行平稳，仅通过两级输出变速即可进行调节，降低调节误差，操作方便。
此外，调速组件还可通过自行车的骑行速度来实现调节，骑行速度越快，离心力越大，动锥轮的调节距离就越大，反之亦然。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种助力自行车变速机构用调速组件，其特征在于：所述变速机构为无级变速机构，所述调速组件用以调节所述无级变速机构的减速比；
所述无级变速机构包括至少一组变速组件，每组变速组件包括一主动锥轮组、一从动锥轮组以及绕接于所述主动锥轮组与所述从动锥轮组上的传动带，所述主动锥轮组与所述从动锥轮组均包括相对设置的两个锥轮，所述传动带长度固定，所述调速组件沿主动锥轮组和/或所述从动锥轮组的轴向施加作用力，致使所述主动锥轮组与所述从动锥轮组的相对半径变化，所述传动带沿垂直锥轮组转轴的方向移动，以调节两锥轮组的减速比。
2.如权利要求1所述的助力自行车变速机构用调速组件，其特征在于：所述主动锥轮组与从动锥轮组均包括固定于同一转轴上的一定锥轮与一动锥轮，且两锥轮组上的动锥轮与定锥轮同向设置，所述调速组件作用于主动锥轮组的动锥轮上，所述从动锥轮组的动锥轮上通过一弹性件支撑固定；调节时，所述调速组件驱动主动锥轮组上的动锥轮沿其转轴移动，传动带随两个锥轮间的间距变化沿垂直转轴的方向移动，所述从动锥轮组的动锥轮沿其转轴朝与主动锥轮组上的动锥轮相反的方向移动压缩或拉伸弹性件，反向调节时，调速组件驱动主动锥轮组上的动锥轮沿其转轴反向移动，所述从动锥轮组的动锥轮沿其转轴朝与主动锥轮组上的动锥轮相反的方向移动拉伸或压缩弹性件；反之，调速组件作用于从动锥轮组上的动锥轮上，主动锥轮组的动锥轮上通过一弹性件支撑固定。
3.如权利要求1所述的助力自行车变速机构用调速组件，其特征在于：所述主动锥轮组与从动锥轮组均包括固定于同一转轴上的一定锥轮与一动锥轮，且两锥轮组上的动锥轮与定锥轮反向设置，所述调速组件作用于主动锥轮组上的动锥轮上，所述从动锥轮组的动锥轮上通过一弹性件支撑固定；调节时，所述调速组件驱动主动锥轮组上的动锥轮沿其转轴移动，传动带随两个锥轮间的间距变化沿垂直转轴的方向移动，所述从动锥轮组的动锥轮沿其转轴与主动锥轮组上的动锥轮同向移动压缩或拉伸弹性件，反向调节时，调速组件驱动主动锥轮组上的动锥轮沿其转轴反向移动，所述从动锥轮组的动锥轮沿其转轴与主动锥轮组上的动锥轮同向移动拉伸或压缩弹性件；反之，调速组件作用于从动锥轮组上的动锥轮上，主动锥轮组的动锥轮上通过一弹性件支撑固定。
4.如权利要求2或3所述的助力自行车变速机构用调速组件，其特征在于：所述调速组件包括调速电机、传动组件、推块以及用以检测推块位置的位置检测传感器，所述推块固定于所述动锥轮上，推动动锥轮沿其转轴轴向移动。
5.如权利要求4所述的助力自行车变速机构用调速组件，其特征在于：所述传动组件包括一减速齿轮组与一涡轮蜗杆机构，涡轮上伸出一推杆，所述推杆随涡轮转动而摆动，所述推杆前端与所述推块接触。
6.如权利要求5所述的助力自行车变速机构用调速组件，其特征在于：所述调速组件通过一控制器控制，所述位置检测传感器包括磁环与霍尔传感器，所述磁环与所述霍尔传感器均设置于所述涡轮上判断涡轮位置，继而计算出推块位置并反馈给控制器。
7.如权利要求4所述的助力自行车变速机构用调速组件，其特征在于：所述推块固定套设于所述动锥轮上。
8.如权利要求2或3所述的助力自行车变速机构用调速组件，其特征在于：所述调速组件包括一离心球，所述动锥轮后侧固定有一挡盖，所述挡盖呈锥柱型结构，并与所述动锥轮相背设置，所述挡盖与所述动锥轮后侧间形成一离心球移动腔，所述移动腔空间尺寸自两侧向中间逐渐增加；车速增加时，离心球靠向两侧设置，减小助力比，车速减小时，离心球靠向中间设置，增大助力比。
9.如权利要求8所述的助力自行车变速机构用调速组件，其特征在于：所述动锥轮在转轴上包括前后设置的两个限位，所述动锥轮边缘处向后成型有一圈限位挡边，所述动锥轮移动至前端限位时，所述限位挡边距所述挡盖的距离小于离心球的直径。
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