CN111959672A - 一种适用于自行车的二速自动变速器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于自行车的二速自动变速器，其包括自行车小飞轮(链轮)、固定壳体、两组棘轮及一组行星轮系；链轮与第一组内棘轮的内棘轮棘齿圈和行星轮系的中心太阳轮为一体构成一重要部件(输入级)，第一组棘轮的棘爪座与行星轮系的内齿圈及输出孔为一体构成主体部件(输出级)；在中心太阳轮和内齿圈的中间设有一组行星轮，构成行星轮系；第二组棘轮为外棘轮，外棘轮齿圈固定在行星轮系的行星架背面，其棘爪座与固定壳体为一整体。本发明设计科学、结构新颖、运用在自行车上能够产生向后蹬就自动变速继续前行的效果，是一种新型适用的二速自动变速器。

Description

一种适用于自行车的二速自动变速器
技术领域
本发明属于自行车结构技术领域，具体涉及一种适用于自行车的二速自动变速器。
背景技术
一、自行车是人们日常生活中常用的绿色出行工具，尤其是近几年来共享单车的出现，不仅解决了人们“最后一公里”的问题，而且也让越来越多的人参与到骑自行车的绿色出行当中，自行车显得越来越必要。但是现有自行车的后轮小飞绝大多数采用单向传动结构，骑车人只能向前蹬才能向前行驶，向后蹬时是空转或倒退，不能前行和自动变速。
二、申请人于2019年10月18日向国家知识产权局申报了一项相关发明专利文件，发明创造名称《一种向后蹬就能使自行车加速向前行驶的加速器》，申请号(201910991338.0)。该发明技术尚存在如下不足之处：1)第二组棘轮是设为内棘齿棘轮，其不仅加工难度较大，且在运用中要把外売上的内棘轮圈固定在自行车车架上使其不能转动，这就形成了转动时是其中间的棘爪座带着两个棘爪在内棘轮齿圈齿顶上作圆周打滑作转动，棘爪座上的棘爪和弹彉在骑车过程中长时间快速圆周打滑转动可能会发生松脱，从而造成骑行故障。2)行星轮系的内齿圈与链轮设为一体，形成输入级(主动)，故该技术应用在自行车上后蹬时只能使自行车加速向前行驶，从骑车的安全角度上来讲，加速的功能是不适于用在童车和共享单车上的。
发明内容
本发明针对上述存在的问题提出了一种新的技术方案，其目的在于1)提供一种更为合理的外棘齿棘轮技术，代替原设计中第二棘轮的内棘齿棘轮技术，从而降低其加工难度及有效消除其使用中可能发生的故障。2)更改设计把行星轮系的中心太阳轮与链轮设为一体作为输入级(主动)，该技术应用在自行车上后蹬时将会迖到减速向前行驶的效果，从而可以实现在童车及共享单上的推广应用。
本发明是通过如下技术方案来实现的：
一种适用于自行车的二速自动变速器包括：链轮、固定壳体、输出孔、两组棘轮及后面设有一组行星轮系；其中，
链轮与第一组棘轮内棘轮齿圈A及太阳轮连为一体，形成输入级；第一组棘轮棘爪座A与输出孔及后压盖和行星轮系的内齿圈连为一体，形成输出级；
两组棘轮之间及与行星轮系的连接通过四圈平面滚珠滑动配合，第一组棘轮为内棘齿棘轮，由内棘轮齿圈A和与之相配合的两个棘爪A和棘爪座A构成；第二组棘轮为外棘齿棘轮，由外棘轮齿圈B和与之相配合的两个棘爪B和棘爪座B构成；第二组棘轮的棘爪座B与固定壳体为一整体，棘齿圈B固定在行星架背面，行星架上设有四根心轴，心轴上分别装有行星轮，行星轮与内齿圈及中心太阳轮相齿合构成行星轮系；链轮与内棘轮齿圈A及中心太阳轮为一体，构成变速器的一重要部件即输入级；棘爪座A和输出孔与后压盖及行星轮系的内齿圈为一体，构成传动器的主体部件即输出级；
输出孔一端为能与自行车后轮花鼓筒外螺纹相连结的内螺纹孔，在输出孔另一端的外圆上设有一段螺纹，用于与后压盖中心孔的内螺纹接合，便于调整变速器各部位配合的轴向间隙，而后通过焊接的方式完成整个变速器的最后装配；
棘爪A、棘爪B的一端分别与棘爪座A、棘爪座B上设有的半圆孔槽滑动配合，棘爪A、棘爪B的中间部分别通过弹簧与棘爪座A、棘爪座B相连，且棘爪A、棘爪B的另一端分别卡入内棘轮齿圈A和外棘轮齿圈B上的棘齿内。
本发明还能够应用到其它机械领域，链轮的作用可以用齿轮来替代。当用于其它机械应用时，输出孔还能够设为一输出轴。
本发明固定壳体的外圆应固定在自行车车架上。
有益效果：本发明采用两组棘轮及后面设有一组行星轮系，使得其输出孔的转动方向不随小飞链轮的转动方向改变而改变或停止，并且向后蹬时行星轮系会产生一个中心太阳轮的齿数除以内齿圈齿数的减速效果，构成一种向前蹬自行车后轮的转数等于大飞轮齿数与小飞轮齿数的比值，而后蹬时自行车后轮的转数则等于上述比值再乘以行星轮系的减速比，成为了一个无需附加住何手动操作，只要向后蹬就能使自行车自动变速向前行驶的二速自动变速器，可用于替代现有自行车的小飞。
附图说明
图1是本发明的主视图。
图2是图1中A-A向剖视图。
图3是图2中B-B向剖视图。
图4是图2中C-C向剖视图。
图5是图2中D-D向剖视图。
具体实施方式
现在参考附图描述本发明的实施例，附图中相同的元件标号代表相同或类似的元件。本发明所提供的一种适用于自行车的二速自动变速器，用于替代自行车的小飞轮，但不以此为限，还可以用于其他装置或设备中。
下面结合附图所示对本发明的结构和原理进行说明。
结合图1-图5，一种适用于自行车的二速自动变速器，包括：链轮4、固定壳体21、输出孔22、两组棘轮及后面设有一组行星轮系；其中，两组棘轮之间及与行星轮系的连接通过四圈平面滚珠18滑动配合，第一组棘轮为内棘齿棘轮，由内棘轮齿圈A3和与之相配合的两个棘爪AK1和棘爪座A2构成；第二组棘轮为外棘齿棘轮，由外棘轮齿圈B6和与之相配合的两个棘爪BK2和棘爪座B7构成；第二组棘轮的棘爪座B7固定在固定壳体21上，外棘轮齿圈B6固定在行星架5的背面，行星架5上设有四根心轴9，心轴9上都分别装有行星轮11，行星轮11与后压盖13上的内齿圈12及输入级上的中心太阳轮10相齿合构成行星轮系；中心太阳轮的内孔设为花键孔，与输入级(20)一端的外花键段(15)过渡配合；链轮4与内棘轮齿圈A3和中心太阳轮10连为一体，构成自动变速器的输入级20；棘爪座A2与输出孔22及后压盖13及行星轮系的内齿圈12为一体，构成自动变速器的输出级1；
输出孔22一端为能与自行车后轮花鼓筒外螺纹相连结的内螺纹孔17，在输出孔22另一端的外圆上设有一段螺纹19，用于与后压盖中心孔的内螺纹14接合，便于调整变速器各部位配合的轴向间隙，而后在外端面的结合点16进行焊接，从而完成整个变速器的最后装配。
棘爪AK1、棘爪BK2的一端分别与棘爪座A2、棘爪座B7上设有的半圆孔槽滑动配合，棘爪AK1、棘爪BK2的中间部分别通过弹簧23和弹簧8与棘爪座A2、棘爪座B7相连，且棘爪AK1、棘爪BK2的另一端分别卡入内棘轮齿圈A3和外棘轮齿圈B6上的棘齿内。
下面对本发明的原理进行说明：将该自动变速器用于替代现有自行车的小飞轮，两组棘轮作反向设置，第一组棘轮与自行车小飞轮棘轮的方向一致，链轮4设计制作成与自行车相同的链轮，输出孔22的一端制作成螺纹孔17一，如同自行车小飞轮一样与后轮的花鼓筒相连接紧固。再把本发明固定壳体的外圆固定在自行车车架上。
当骑车人向前蹬时(顺时针蹬)，自行车链条带动链轮4顺时针转动，第一组棘轮(内棘齿棘轮齿圈A3、棘爪AK1和棘爪座A2)的内棘轮齿圈A3也随之顺时针转动，并通过两个棘爪AK1直接带动棘爪座A3顺时针转动，因为棘爪座A2和输出孔22是一整体，而输出孔与后轮的花鼓筒是相连接的，所以此时自行车的后轮便推动前轮一同转动，使自行车向前行驶。
在上述传动过程中，行星轮系(内齿圈12、行星轮11和中心太阳轮10)在作整体顺时针传动，所有齿轮都没有相互运动。第二组棘轮(外棘轮齿圈B6、棘爪BK2、棘爪座B7)的外棘轮齿圈B6在棘爪座B7的两个棘爪BK2顶端打滑作顺时针转动。
当骑车的人向后回链蹬时(逆时针蹬)链条带动链轮4(小飞轮)逆时针转动，外棘轮齿圈A3此时是在其两个棘爪AK1顶端打滑转动，由于第二棘轮的棘爪座7是与固定壳体21一同固定在自行车车架上的，因此行星架不能逆时针转动，其作用力就通过行星轮系中心太阳轮10的逆时针转动，带动行星轮11(4个)作顺时针自转，行星轮11的顺时针自转就带动了内齿圈与输出孔作顺时针转动，也就同时带动了自行车的后轮作顺时针转动，使得自行车向前行驶。
由于主动轮行星轮系的中心太阳轮10的齿数与被动轮内齿圈12的齿数比值永远都是小于1的，就此必然产生一个减速运动，其速比＝中心太阳轮10的齿数÷内齿圈12的齿数，所以骑车人向后蹬不仅自行车仍然向前行驶而且还自动产生了一个减速的效果；由此可见，应用了该自动变速器的单速自行车向前蹬是一个速度，向后蹬就自动变为另一个速度继续向前行驶。该二速自动变速器行星轮系中的中心太阳轮10的齿数与内齿圈12的齿数比值可根据具体需求来进行设计。
骑车人向前蹬时使用的是一组肌肉，而向后蹬时使用的则是另一组肌肉，这样在必要时交替使用两组不同的肌肉来作功，自行车仍然不断的向前行驶，充分发挥和利用了人体的内在潜能。
本发明设计科学，结构新颖，是一种新型适用的能替代自行车小飞轮的一种适用于自行车的二速自动变速器。
以上所披露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (4)

1.一种适用于自行车的二速自动变速器，其特征在于：包括：链轮(4)、固定壳体(21)、输出孔(22)、两组棘轮及后面设有一组行星轮系；其中，
链轮(4)与第一组棘轮内棘轮齿圈A(3)及中心太阳轮(10)连为一体，形成输入级(20)；第一组棘轮棘爪座A(2)与输出孔(22)及后压盖(13)和行星轮系的内齿圈(12)连为一体，形成输出级(1)；
两组棘轮之间及与行星轮系的连接通过滚珠(18)滑动配合，第一组棘轮为内棘齿棘轮，由内棘轮齿圈A(3)和与之相配合的两个棘爪A(K1)和棘爪座A(2)构成；第二组棘轮为外棘齿棘轮，由外棘轮齿圈B(6)和与之相配合的两个棘爪B(K2)和棘爪座B(7)构成；第二组棘轮的外棘轮齿圈B(6)固定在行星轮系的行星架(5)背面，行星架(5)上设有4根心轴(9)，心轴(9)上都分别装有行星轮(11)，行星轮(11)与后压盖(13)上的内齿圈(12)及输入级(20)上的中心太阳轮(10)相齿合构成行星轮系；中心太阳轮的内孔设为花键孔，与输入级(20)一端的外花键段(15)过渡配合；输出孔(22)一端为能与自行车后轮花鼓筒外螺纹相连结的内螺纹孔(17)，在输出孔(22)另一端的外圆上设有一段螺纹(19)，用于与后压盖中心孔的内螺纹(14)配合；
棘爪A(K1)、棘爪B(K2)的一端分别与棘爪座A(3)、棘爪座B(7)上设有的半圆孔槽滑动配合，棘爪A(K1)的中间部分通过弹簧(23)与棘爪座A(3)相连，棘爪B(K2)的中间部分通过弹簧(8)与棘爪座B(7)相连，且棘爪A(K1)、棘爪B(K2)的另一端分别卡入内棘轮齿圈A(3)和外棘轮齿圈B(6)上的棘齿内。
2.根据权利要求1所述的一种适用于自行车的二速自动变速器，其特征在于：第一组棘轮采用内棘齿棘轮，第二组棘采用外棘齿棘轮，且第二组棘轮的棘爪座(7)与固定壳体(21)的内圈连为一体。
3.根据权利要求1所述的一种适用于自行车的二速自动变速器，其特征在于：固定壳体(21)的外圆固定在自行车车架上。
4.根据权利要求1所述的一种适用于自行车的二速自动变速器，其特征在于：链轮(4)可设计为齿轮。
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