CN108602546A - 自行车曲柄变速装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种由单一链环可提现变速机制的自行车曲柄变速装置。所述的自行车曲柄变速装置的实施例包括：轴配件，带有中孔；底板，一侧与所述轴配件相结合，另一侧固定安装于具备主轴的中轴；链环外壳，旋转地结合在所述轴配件，在内部固定安装环形齿轮；减速齿轮单元，配置在所述环形齿轮的中心；直连棘轮单元，安装在所述环形齿轮；曲柄盖，在中央垂直地设置与所述主轴相结合的结合轴，在内侧壁面离合器棘轮锯齿及直连棘轮锯齿以高度方向并列的形成；及太阳齿轮，安装于所述结合轴，只向顺时针方向进行旋转。

Description

自行车曲柄变速装置
技术领域
本发明涉及自行车变速装置，更详细地涉及安装在自行车曲柄的内置齿轮型变速装置。
背景技术
为了自行车的有效行驶，通常在自行车的曲柄及后轮轴设置有变速装置。
图1是示出现有的自行车曲柄变速装置。
参照此，现有的自行车曲柄变速装置100包括：安装在自行车中轴的大小不同的多个链环110；结合在框架F，并将位于任何一个链环110的链移动至另一个链环110的前变速器120；与前变速器120以钢丝130相连，安装于自行车把手，可操作前变速器120的变速杆140。
但是现有的自行车曲柄变速装置100因强行性移动链位置的移动方式的变速机制(Mechanism)，在变速过程中频频发生链从链环110脱落的问题。将脱落的链重新安装到链环110是对女性和儿童是很难的操作。而且，在安装链的过程中，因涂在链的润滑油，用户的手或者衣物等会被污染。
并且，现有的自行车曲柄变速装置100上叠层配置多个链环110，且用于操作的变速杆140由前变速器120和钢丝130相连，另具备在自行车上，因此，对于小型化及轻量化装置具有一定限制。
发明内容
(要解决的课题)
本发明的目的在于提供一种一体型自行车曲柄变速装置，所述以单个链环体现变速机制，可实现小型化及轻量化，且在变速过程中不用担心链从链环齿盘脱离。
(解决课题的方法)
本发明公开了一种自行车曲柄变速装置，其由单个链环可提现变速机制。
所述的自行车曲柄变速装置的实施例，包括：轴配件，带有中孔；底板，一侧与所述轴配件相结合，另一侧固定安装于具备主轴的中轴；链环外壳，旋转地结合在所述轴配件，在内部固定安装环形齿轮；减速齿轮单元，配置在所述环形齿轮的中心，其中，所述减速齿轮单元包括：偏心引导件，固定安装于所述轴配件，配置在所述环形齿轮的中心部；及偏心齿轮，沿着所述偏心引导件的外周面进行旋转，锯齿向一侧延长，且从所述偏心引导件的偏心孔距离远的所述偏心齿轮的锯齿部外侧与所述环形轮进行啮合；直连棘轮单元，安装在所述环形齿轮，其中，所述直连棘轮单元在所述环形齿轮的外周面，沿着圆周方向以等间距隔离地被安装，向半径方向展开，且所述直连棘轮单元包括：多个直连棘轮，在一侧形成有操作凸起；及直连棘轮离合器，层叠安装在所述环形齿轮的一侧，在内周面交叉等间距地隔离沿着圆周方向***述操作凸起的收容部和支撑所述操作凸起的支撑球，在外周面等间距隔离有多个弹性棘轮；曲柄盖，在中央垂直地设置与所述主轴相结合的结合轴，在内侧壁面以高度方向并列的形成与所述直连棘轮单元进行啮合的棘轮离合器锯齿及向所述环形齿轮的半径方向展开的与所述直连棘轮啮合的直连棘轮锯齿；及太阳齿轮，安装于所述结合轴，只向顺时针方向进行旋转，与离所述偏心引导件的偏心孔距离近的所述偏心齿轮的延长而成的锯齿部内侧啮合。
(发明效果)
根据上述构成形成的本发明，通过安装在内部的减速齿轮单元及直连棘轮单元实现变速机制，无需多个链环及另外的变速杆，由此可具有产品的小型化及轻量化的效果。
并且，在变速过程中具有链不会从链环脱离的效果。
而且，具有通过逆时针旋转曲柄臂，可迅速而直观地对齿轮进行变速的效果。
附图说明
图1是示出现有的自行车曲柄变速装置的结构示意图。
图2是示出根据本发明的一个实施例的自行车曲柄变速装置的立体图。
图3a是示出根据本发明的一个实施例的自行车曲柄变速装置的分解立体图。
图3b是示出从另一个角度观察图3a的分解立体图。
图4是示出在本发明的底板与链环外壳之间装有逆旋转防止单元的示意图。
图5是示出本发明的减速齿轮单元与环齿轮的结合关系的示意图。
图6是示出本发明的直连棘轮单元的结构示意图。
图7是示出本发明的直连棘轮单元的操作原理示意图。
图8是示出本发明的曲柄盖结构示意图。
图9是示出根据本发明的一个实施例的自行车曲柄变速装置的变速机制示意图。
(符号说明)
100：现有的自行车曲柄变速装置
200：自行车曲柄变速装置
210：轴配件
212：中孔
220：底板
222：孔
224：拧夹持器
230：链环外壳
232：链环结合部
234：环齿轮
240：减速齿轮单元
242：偏心引导件
242a：偏心孔
244：偏心齿轮
250：直连棘轮单元
252：直连棘轮
252a：操作凸起
252b：弹簧
254：直连棘轮离合器
254a：收容部
254b：支撑区
254c：弹性棘轮
260：曲柄盖
262：结合轴
264：离合器棘轮锯齿
266：直连棘轮锯齿
268：曲柄臂
270：太阳齿轮
280：逆旋转防止单元
282：内接棘轮齿轮
282a：第一倾斜部
282b：第二倾斜部
284：外接棘轮齿轮
284a：第一倾斜部
284b：第二倾斜部
286：逆旋转防止环
286a：弹性卡扣
C：链环
B：中轴
BS：主轴
具体实施方式
以下，参照附图，更详细地说明本发明的一个实施例。为了说明的明确性和方便性，在此过程中，示出于图的线的厚度或者构成要素的大小等可夸张地被示出。而且，后述的术语作为考虑在本发明的功能而进行的定义，因此，这可根据用户或运用者的意图或惯例不同。
如图2及图9所示，根据本发明的一个实施例的自行车曲柄变速装置200包括：轴配件210、底板220、链环外壳230、减速齿轮单元240、直连棘轮单元250、曲柄盖260及太阳齿轮270。
轴配件210可由形成中孔212的规定厚度的盘碟(Disk)形状形成。轴配件210的一侧固定结合在后述的底板220，另一侧固定安装后述的偏心引导件242。
而且，在轴配件210可旋转结合后述的链环外壳230。
底板220的一侧结合在轴配件210，在中心部形成与形成在轴配件210的中孔212直径相同的孔222。
此时，优选的孔222的中心与形成在轴配件210的中孔212中心具有同轴。
底板220的另一侧固定结合在安装于自行车框架F的中轴B。
而且，优选的底板220的另一侧具有可装卸的拧夹持器224。拧夹持器224以对应于中轴B端部的形状形成，且这是为了通过更换拧夹持器224，将本发明可便于安装在根据制造商不同规格的多种中轴B。
链环外壳230可旋转地结合在轴配件210。在链环外壳230的一侧固定安装内嵌式环齿轮234，在外周面以圆周方向等间距隔离形成与链环C相结合的多个链环结合部232。
并且，如上所述，链环外壳230由与链环C分离型地被示出，但根据用户的意图也可将链环外壳230与链环C一体的结构。
在底板220与链环外壳230之间具有逆旋转防止单元280。
这些逆旋转防止单元280的作用是链环外壳230以轴配件210为基准轴，向顺时针方向自由地旋转，而向逆时针方向在规定的旋转力范围内，无法进行旋转。
如图4所示，逆旋转防止单元280包括：内接棘轮齿轮282、外接棘轮齿轮284及逆旋转防止环286。
内接棘轮齿轮282叠层形成于底板220的边缘，外接棘轮齿轮284则叠层形成于链环外壳230的中央。
形成在内接棘轮齿轮282与外接棘轮齿轮284的锯齿由第一倾斜部282a、284a与第二倾斜部282b、284b组成。此时，形成齿距面的第一倾斜部282a、284a与一般的棘轮不同，与齿距圆的夹角形成锐角。
逆旋转防止环286配置在内接棘轮齿轮282与外接棘轮齿轮284之间，在内周面及外周面以圆周方向等间距隔离具备多个弹性卡扣286a。
以本发明的正面为准(图4以本发明的背面为准被制订)，简单说明逆旋转防止单元280的操作原理。
用户为了变速将曲柄盖260向逆时针方向旋转时，虽然曲柄盖260与链环外壳230没有直接啮合的部分，但由于相互紧贴，因此较小的旋转力转达到链环外壳230。
此时，逆旋转防止环286的弹性卡扣286a啮合在与内接棘轮齿轮282和外接棘轮齿轮284的第一倾斜部282a、284a，阻断链环外壳230的旋转。
另外，用户进行自行车倒车时，自行车的后轮进行旋转，强旋转力通过链转达至链环外壳230。
此时，啮合在内接棘轮齿轮282及外接棘轮齿轮284的第一倾斜部282a、284a的逆旋转防止环286的弹性卡扣286a由强旋转力加压至内部，将强行跨越第一倾斜部282a、284a。
综上所述，逆旋转防止单元280在进行变速时，阻断链环外壳230以轴配件210为准以逆时针方向进行旋转，可使顺利地进行变速机制；自行车倒车时，将链环外壳230向逆时针方向进行旋转，防止自行车的破损。
减速齿轮单元240由偏心引导件242及偏心齿轮244组成。
偏心引导件242为圆柱形状，在中心偏离规定距离的位置形成偏心孔242a。偏心引导件242固定安装于轴配件210的另一侧，配置在环齿轮234的中心部。此时，中孔212与偏心孔242a的中心一致。
偏心齿轮244沿着偏心引导件242的外周面进行旋转。偏心齿轮244的一部分与环齿轮234相啮合，与此部分相对面的其他部分与后述的太阳齿轮270相啮合。
图5是示出减速齿轮单元240与环齿轮234的结合关系示意图。参照图5，减速齿轮单元240的作用是从太阳齿轮270接收曲柄盖260的旋转力，以减速的旋转数来旋转环齿轮234。
减速齿轮单元240与一般的行星齿轮(未示出)不同，与太阳齿轮270相同的方向进行旋转，从而将减速的旋转力转达至环齿轮234。由此，减速齿轮单元240相比行星齿轮(未示出)磨损或破损的危险显著很低。而且，不产生不必要施加到链环外壳230等的逆向旋转力，因此，可提高装置的耐久性。
直连棘轮单元250由多个直连棘轮252及直连棘轮离合器254组成。
具体来地，直连棘轮252安装于环齿轮234的外周面上，由具有弹性的弹簧252b等机械因素，向半径方向展开。曲柄盖260向顺时针方向旋转时，展开的直连棘轮252与直连棘轮锯齿266相啮合。在直连棘轮252的一侧具备操作凸起252a。
直连棘轮离合器254安装于环齿轮234的一侧。在直连棘轮离合器254的内周面交叉形成有根据圆周方向收容操作凸起252a的收容部254a及支撑操作凸起252a的支撑区254b。在外周面沿着圆周方向等间距隔离具备多个弹性棘轮254c。多个弹性棘轮254c在曲柄盖260向逆时针方向旋转时，与离合器棘轮锯齿264进行啮合。
曲柄盖260为杯盖(Drinking Lid)形状。中央垂直地设有与中轴B的主轴BS相结合的结合轴262。在内侧壁面，以高度方向叠层形成与直连棘轮单元250啮合的离合器棘轮锯齿264及直连棘轮锯齿266。
离合器棘轮锯齿264与直连棘轮锯齿266的方向相反。曲柄盖260的外周面的规定位置上形成曲柄臂268。
曲柄盖260安装于链环外壳230的一侧。此时，结合轴262贯通轴配件210的中孔212，与主轴BS结合。
太阳齿轮270安装于曲柄盖260的结合轴262上，且只能向顺时针方向进行旋转。为此，优选在太阳齿轮270内部设有一方向棘轮单元。如上所述，太阳齿轮270一部分与减速齿轮单元240的一部分相啮合。
参照图7及图9说明如上所述构成的本发明的变速机制。
首先，参照图7观察直连棘轮单元250的操作，向逆时针方向旋转曲柄盖260时，离合器棘轮锯齿264与弹性棘轮254c相啮合，曲柄盖260将直连棘轮离合器254向逆时针方向进行旋转。
此时，链环外壳230由逆旋转防止单元280阻断逆旋转。由此，直连棘轮离合器254在固定的环齿轮234滑行旋转。
另外，每当直连棘轮离合器254每次以规定角度旋转时，相邻在直连棘轮离合器254内周面的操作凸起252a收容在收容部254a或被支撑区254b支撑，展开或者折叠直连棘轮252。
具体来地，操作凸起252a收容在收容部254a时，直连棘轮252由具有弹性的机械要素向环齿轮234的外部展开，展开的直连棘轮252与直连棘轮锯齿266相啮合。此时，环齿轮234与曲柄盖260直连，可由相同的转速数进行旋转。
操作凸起252a被支撑区254b支撑时，直连棘轮252被加压而折叠，与直连棘轮锯齿266的啮合被解除。此时，环齿轮234通过减速齿轮单元240与太阳齿轮270相连接，可比低于曲柄盖260的旋转数进行旋转。
参照图9的(a)说明本发明的变速机制为高档位时，在环齿轮234直连棘轮252被展开的状态下，向顺时针方向(正向)旋转曲柄盖260时，直连棘轮锯齿266与直连棘轮252相啮合，曲柄盖260将环齿轮234以相同的旋转数直连旋转。
此时，太阳齿轮270通过减速齿轮单元240逆向接收环齿轮234的旋转力，可比曲柄盖260快的旋转数进行空转。
参照图9的(b)说明变速机制为低档位时，在环齿轮234直连棘轮252被折叠的状态下，向顺时针方向(正向)旋转曲柄盖260时，太阳齿轮270与减速齿轮单元240相啮合，曲柄盖260以减速的旋转数旋转链齿轮234。
综上所述，本发明以逆时针方向旋转曲柄盖260来操作直连棘轮单元250，将环齿轮234与曲柄盖260相同的旋转数进行直连旋转(驱动)或者将环齿轮234可由通过太阳齿轮270及减速齿轮单元240减速的旋转数进行旋转(驱动)。
本发明通过减速齿轮单元及直连棘轮单元来实现变速机制，无需多个链环及另外的变速杆，由此，具有产品的小型化及轻量化的效果。而且，具有变速过程中链不会从链环脱离的效果。另外，本发明具有可迅速而直观地变速齿轮的效果。
以上，参照附图详细说明了本发明的优选实施例，但可以理解为本领域的技术人员在不超出本发明技术思想的范围内，可对本发明进行多种修改及变更。

Claims (4)

1.一种自行车曲柄传动装置，其特征在于，包括：
轴配件，带有中孔；
底板，一侧与所述轴配件相结合，另一侧固定安装于具备主轴的中轴；
链环外壳，旋转地结合在所述轴配件，在内部固定安装环形齿轮；
减速齿轮单元，配置在所述环形齿轮的中心，其中，所述减速齿轮单元包括：偏心引导件，固定安装于所述轴配件，配置在所述环形齿轮的中心部；及偏心齿轮，沿着所述偏心引导件的外周面进行旋转，锯齿向一侧延长，且从所述偏心引导件的偏心孔距离远的所述偏心齿轮的锯齿部外侧与所述环形轮进行啮合；
直连棘轮单元，安装在所述环形齿轮，其中，所述直连棘轮单元在所述环形齿轮的外周面，沿着圆周方向以等间距隔离地被安装，向半径方向展开，且所述直连棘轮单元包括：多个直连棘轮，在一侧形成有操作凸起；及直连棘轮离合器，层叠安装在所述环形齿轮的一侧，在内周面交叉等间距地隔离沿着圆周方向***述操作凸起的收容部和支撑所述操作凸起的支撑球，在外周面等间距隔离有多个弹性棘轮；
曲柄盖，在中央垂直地设置与所述主轴相结合的结合轴，在内侧壁面以高度方向并列的形成与所述直连棘轮单元进行啮合的棘轮离合器锯齿及向所述环形齿轮的半径方向展开的与所述直连棘轮啮合的直连棘轮锯齿；及
太阳齿轮，安装于所述结合轴，只向顺时针方向进行旋转，与离所述偏心引导件的偏心孔距离近的所述偏心齿轮的延长而成的锯齿部内侧啮合。
2.根据权利要求1所述的自行车曲柄变速装置，其特征在于，
在所述底板具备可装卸的拧夹持器，所述拧夹持器便于将所述底板结合在所述中轴。
3.根据权利要求1所述的自行车曲柄变速装置，其特征在于，
在所述底板与所述链环外壳之间具有逆旋转防止单元，使得在一定的旋转力范围以内，所述链环外壳以所述轴配件为基准无法进行逆时针方向的旋转。
4.根据权利要求3所述的自行车曲柄变速装置，其特征在于，
所述逆旋转防止单元包括：
内接棘轮齿轮，形成在所述底板；
外接棘轮齿轮，形成在所述链环外壳；及
逆旋转防止环，在外周面及内周面分别具有多个弹性卡扣，且配置在所述内接棘轮齿轮与所述外接棘轮齿轮之间。
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