CN211893549U - 一种自行车轴传动多级变速装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自行车轴传动多级变速装置。输入组件，左右锥齿轮分别经左右棘爪盘同轴固定套装在输入轴上，传动组件，前后锥齿轮同轴，前后锥齿轮分别与左右锥齿轮啮合，后锥齿轮和端盖经导向杆同轴固接，导向杆套装滑动套筒；传动轴活动穿过端盖和后锥齿轮中心通孔同轴装在前锥齿轮的孔中；传动轴中部往复螺纹套装于往复螺纹孔，传动轴承组布置在滑动套筒外周面；输出组件，固定轴套装于车轮盘，车轮盘的表面设有多圈同心的轴承槽组，轴承槽组和传动轴承组啮合。本实用新型采用了一种截然不同的传动结构驱动自行车前进和变速，减少了轴传动过程中的滑动摩擦，提高了传动效率，可利用人力反向踩动自行车脚踏板来控制变速。

Description

一种自行车轴传动多级变速装置

技术领域

本实用新型涉及机械变速传动领域的一种自行车行车和变速结构，具体是一种自行车轴传动多级变速装置。

背景技术

链传动制造成本低，但传动平稳性较差，会产生振动、冲击现象，因此链传动的自行车在行驶过程中易产生链条脱落、链条断裂以及行驶噪音大等现象。链传动变速自行车大多依靠线绳带动的一组连续齿轮移动来达到变速的目的，内部机构较复杂，出现意外掉链问题，不方便安装，其次，由于链条在各个齿轮中来回变换位置，所以磨损情况相对于一般传动装置要差。轴传动的自行车制造成本较高，但传动效率较链传动高，且传动平稳，行驶舒适性高，不过目前轴传动自行车还没有通用的变速装置。

实用新型内容

为了解决背景技术中的问题，本实用新型提供了一种自行车轴传动多级变速装置，此结构可以实现轴传动变速，并且变速的级数可以根据需求进行调整。

本实用新型采用的技术方案如下：

本实用新型包括输入组件、传动组件和输出组件。

输入组件包括输入轴、左锥齿轮、左棘爪盘、右锥齿轮和右棘爪盘；输入轴作为自行车的脚踏板的旋转轴，左锥齿轮经左棘爪盘同轴固定套装在输入轴上，右锥齿轮经右棘爪盘同轴固定套装在输入轴上；左锥齿轮中心有通孔I，左棘爪盘安装通孔I中，左棘爪盘通过键同轴套装在输入轴上，左棘爪盘上有棘爪I，棘爪I和左锥齿轮的通孔I摩擦连接；右锥齿轮中心有通孔II，右棘爪盘安装通孔II中，右棘爪盘通过键同轴套装在输入轴上，右棘爪盘上有棘爪II，棘爪II和右锥齿轮的通孔II摩擦连接；

传动组件包括传动轴、端盖、传动轴承组、滑动套筒、导向杆、后锥齿轮和前锥齿轮，前锥齿轮和后锥齿轮同轴但不连接布置，后锥齿轮与右锥齿轮啮合，前锥齿轮与左锥齿轮啮合；后锥齿轮和端盖之间通过导向杆同轴固接，导向杆上活动套装有滑动套筒，滑动套筒仅沿导向杆轴向移动；传动轴一端固定连接到输出组件上，传动轴另一端活动穿过端盖和后锥齿轮中心通孔后同轴固定套装在前锥齿轮的孔中；传动轴在位于端盖和后锥齿轮之间的一段加工为往复螺纹，滑动套筒开设有往复螺纹孔，往复螺纹套装于往复螺纹孔中形成螺纹副，使得滑动套筒与传动轴在导向杆限位下形成丝杠螺母副；传动轴承组布置在滑动套筒外周面，传动轴承组包括多个轴承件，轴承件包括短销和活动套装在短销上的传动轴承，多个轴承件的短销沿圆周间隔均布地固定安装在滑动套筒端面；

输出组件包括固定轴、轴承槽与肋条，固定轴同轴活动套装于自行车的车轮盘的中心孔中，固定轴为车轮盘的旋转轴，传动轴一端穿入安装在固定轴侧面孔；车轮盘的表面设有多圈同心的轴承槽组，每圈轴承槽组包括沿圆周间隔均布的轴承槽，一个轴承槽和传动轴承组中的一个轴承件啮合安装，车轮盘的外缘经肋条和自行车的车轮毂的内圈固定支撑连接。

所述的滑动套筒开设有用于导向杆穿过的通孔IV，后锥齿轮开设有用于导向杆穿设安装的通孔V，端盖开设有用于导向杆穿设安装的通孔III，导向杆穿过通孔IV的两端分别固定到通孔V和通孔III。

所述棘爪I和棘爪II的时针布置方向相反。

所述前锥齿轮的孔与传动轴通过键同轴固接；所述后锥齿轮、端盖分别与传动轴间隙配合。

不同圈轴承槽组中的轴承槽数量不同，轴承槽组所在的圈序数为自行车变速的级数，每圈轴承槽组中的轴承槽数量根据需要的变速级数设定。

所述的通孔III、通孔IV、通孔V和导向杆数量相同，为3～7个。

本实用新型的有益效果：

1)本实用新型采用轴承将动力传递到车轮，以轴承代替一般的轮齿传动，减少了轴传动过程中的滑动摩擦，提高了传动效率。

2)本实用新型利用人力反向踩动自行车脚踏板来控制变速，避免增加控制装置，简化了整体结构。

3)本实用新型轴承槽的圈数与变速的级数相等，可以根据需要的变速级数设定轴承槽的圈数。

附图说明

图1是本实用新型的总体装配图。

图2是本实用新型的输入组件轴测图。

图3是本实用新型的传动组件轴测图。

图4是本实用新型的输出组件轴测图。

图5是本实用新型的输出组件局部放大图。

图6是本实用新型的左锥齿轮正视图。

图7是本实用新型的右锥齿轮背视图。

图8是本实用新型的左棘爪盘正视图。

图9是本实用新型的右棘爪盘正视图。

图10是本实用新型的传动轴承和滑动套筒装配图。

图11是本实用新型的后锥齿轮背视图。

图12是本实用新型的左、右、前、后锥齿轮装配图。

图13是本实用新型的传动轴承与轴承槽啮合示意图。

图14是本实用新型的传动轴与固定轴装配图。

图15是本实用新型速度变到最低时滑动套筒所在位置示意图。

图中：1、输入组件，1.1、输入轴，1.2、左锥齿轮，1.21、通孔I，1.3、左棘爪盘，1.31、棘爪I，1.4、右锥齿轮，1.41、通孔II，1.5、右棘爪盘，1.51、棘爪II，2、传动组件，2.1、传动轴，2.11、往复螺纹，2.2、端盖，2.21、通孔III，2.3、传动轴承，2.4、滑动套筒，2.41、通孔IV，2.42、往复螺纹孔，2.43、短销，2.5、导向杆，2.6、后锥齿轮，2.61、通孔V，2.7、前锥齿轮3、输出组件，3.1、固定轴，3.2、轴承槽，3.3、肋条。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。

如图1所示，具体实施的装置包括输入组件1、传动组件2和输出组件3。

如图2所示，输入组件1包括输入轴1.1、左锥齿轮1.2、左棘爪盘1.3、右锥齿轮1.4和右棘爪盘1.5；输入轴1.1作为自行车的脚踏板的旋转轴，左锥齿轮1.2经左棘爪盘1.3同轴固定套装在输入轴1.1上，右锥齿轮1.4经右棘爪盘1.5同轴固定套装在输入轴1.1上。

如图6所示，左锥齿轮1.2中心有通孔I1.21，左棘爪盘1.3安装通孔I1.21中，左棘爪盘1.3通过键同轴套装在输入轴1.1上，如图8所示，左棘爪盘1.3上有旋转布置的棘爪I1.31，棘爪I1.31和左锥齿轮1.2的通孔I1.21摩擦连接。

如图7所示，右锥齿轮1.4中心有通孔II1.41，右棘爪盘1.5安装通孔II1.41中，右棘爪盘1.5通过键同轴套装在输入轴1.1上，如图9所示，右棘爪盘1.5上有旋转布置的棘爪II1.51，棘爪II1.51和右锥齿轮1.4的通孔II1.41摩擦连接；实现左棘爪盘1.3与左锥齿轮1.2摩擦连接，右棘爪盘1.5与右锥齿轮1.4摩擦连接。

具体实施中，右锥齿轮1.4径向尺寸大于左锥齿轮1.2径向尺寸，使得右锥齿轮1.4和左锥齿轮1.2啮合圆周错开布置。

如图3所示，传动组件2包括传动轴2.1、端盖2.2、传动轴承组、滑动套筒2.4、导向杆2.5、后锥齿轮2.6和前锥齿轮2.7，如图12所示，前锥齿轮2.7和后锥齿轮2.6同轴但不连接布置，后锥齿轮2.6与右锥齿轮1.4啮合，前锥齿轮2.7与左锥齿轮1.2啮合；后锥齿轮2.6和端盖2.2之间通过导向杆2.5同轴固接，导向杆2.5平行于后锥齿轮2.6的轴向，即旋转方向；具体实施布置四根导向杆2.5，四根导向杆2.5沿后锥齿轮2.6和端盖2.2之间端面圆周间隔均布；导向杆2.5上活动套装有滑动套筒2.4，滑动套筒2.4仅沿导向杆2.5轴向移动。

传动轴2.1一端固定连接到输出组件3上，传动轴2.1另一端活动穿过端盖2.2和后锥齿轮2.6中心通孔后同轴固定套装在前锥齿轮2.7的孔中；传动轴2.1、端盖2.2、滑动套筒2.4、后锥齿轮2.6和前锥齿轮2.7均同轴布置。传动轴2.1在位于端盖2.2和后锥齿轮2.6之间的一段加工为往复螺纹2.11，滑动套筒2.4开设有往复螺纹孔2.42，往复螺纹2.11套装于往复螺纹孔2.42中形成螺纹副，使得滑动套筒2.4与传动轴2.1之间通过往复螺纹连接，使得滑动套筒2.4与传动轴2.1在导向杆2.5限位下形成丝杠螺母副；传动轴承组布置在滑动套筒2.4外周面，绕滑动套筒2.4中心旋转布置，传动轴承组包括多个轴承件，轴承件包括短销2.43和活动套装短销2.43上的传动轴承2.3，多个轴承件的短销2.43沿圆周间隔均布地固定安装在滑动套筒2.4端面，使得轴承件在滑动套筒2.4的位置固定。

如图4和图5所示，输出组件3包括固定轴3.1、轴承槽3.2与肋条3.3，如图14所示，固定轴3.1同轴活动套装于自行车的车轮盘的中心孔中，固定轴3.1为车轮盘的旋转轴，传动轴2.1一端穿入安装在固定轴3.1侧面孔，具体是将传动轴2.1与固定轴3.1间隙配合；车轮盘的表面设有多圈同心的轴承槽组，每圈轴承槽组包括沿圆周间隔均布的轴承槽3.2，如图13所示，一个轴承槽3.2和传动轴承组中的一个轴承件的传动轴承2.3啮合安装，车轮盘的外缘经肋条3.3和自行车的车轮毂的内圈固定支撑连接。多根肋条3.3沿圆周间隔均布，每根肋条3.3沿径向布置。

如图8、图10、图11所示，滑动套筒2.4开设有用于导向杆2.5穿过的通孔IV2.41，多个通孔IV2.41在滑动套筒2.4端面边缘开沿周向间隔均布，后锥齿轮2.6开设有用于导向杆2.5穿设安装的通孔V2.61，多个通孔V2.61在齿轮2.6端面边缘开沿周向间隔均布，端盖2.2开设有用于导向杆2.5穿设安装的通孔III2.21，多个通孔III2.21在端盖2.2端面边缘开沿周向间隔均布，导向杆2.5穿过通孔IV2.41的两端分别固定到通孔V2.61和通孔III2.21。具体实施中，可将通孔V2.61、通孔III2.21与导向杆2.5过盈配合，通孔IV2.41与导向杆2.5间隙配合。

棘爪I1.31和棘爪II1.51的时针布置方向相反。具体实施中，可将棘爪I1.31逆时针布置，对应驱动自行车车轮变速；可将棘爪II1.51顺时针布置，对应驱动自行车车轮毂旋转前进。

具体实施中，前锥齿轮2.7的孔与传动轴2.1通过键同轴固接；后锥齿轮2.6、端盖2.2分别与传动轴2.1间隙配合。

不同圈轴承槽组中的轴承槽3.2数量不同，轴承槽组所在的圈序数为自行车变速的级数，每圈轴承槽组中的轴承槽3.2数量根据需要的变速级数设定。

如图15所示，本实用新型的实施例及工作原理如下：

向前踩动自行车踏板时，顺时针的转动力矩传递到输入轴1.1，输入轴1.1顺时针转动，带动左棘爪盘1.3与右棘爪盘1.5，左棘爪盘1.3在左锥齿轮1.2的通孔I1.21中空转，左锥齿轮1.2不动，右棘爪盘1.5通过自身棘爪II1.51与右锥齿轮1.4的通孔II1.41之间的摩擦连接带动右锥齿轮1.4旋转，右锥齿轮1.4通过轮齿啮合将转动力矩传递到后锥齿轮2.6；后锥齿轮2.6在传动轴2.1上空转，经导向杆2.5带动滑动套筒2.4与端盖2.2，端盖2.2在传动轴2.1上空转，滑动套筒2.4带动传动轴承2.3，传动轴承2.3绕着滑动套筒2.4的中心转动，并与轴承槽3.2啮合，将转动力矩传递到自行车车轮上，驱动自行车前进。

向后踩动自行车踏板时，逆时针的转动力矩传递到输入轴1.1，输入轴1.1逆时针转动，带动左棘爪盘1.3与右棘爪盘1.5，棘爪1.51在右锥齿轮1.4的通孔1.41中空转，右锥齿轮1.4不动，左棘爪盘1.3通过自身棘爪I1.31与左锥齿轮1.2的通孔I1.21的摩擦连接带动左锥齿轮1.2旋转，左锥齿轮1.2通过轮齿啮合将转动力矩传递到前锥齿轮2.7，前锥齿轮2.7通过键连接带动传动轴2.1，由于往复螺纹2.11在导向杆2.5限位下将转动转化为平动，沿着导向杆2.5直线平移，每向后踩动一圈，滑动套筒2.4向着固定轴3.1移动一个螺距，传动轴承2.3便与更靠近固定轴3.1的一圈轴承槽组的轴承槽3.2发生啮合，完成变速后再向前踩动踏板，自行车行驶速度增加。

如图1所示，滑动套筒2.4向着固定轴3.1移动，使传动轴承2.3与最靠近固定轴3.1的一圈轴承槽3.2啮合时，自行车达到最大行驶速度。

如图15所示，由于往复螺纹2.11可以驱动滑动套筒2.4双向移动，故达到最大速度后继续向后踩动自行车脚踏板，滑动套筒2.4会远离固定轴3.1开始移动，传动轴承2.3与最远离固定轴3.1的一圈轴承槽3.2啮合时，自行车达到最小行驶速度。

Claims (6)

1.一种自行车轴传动多级变速装置，其特征在于：包括输入组件(1)、传动组件(2)和输出组件(3)；

输入组件(1)包括输入轴(1.1)、左锥齿轮(1.2)、左棘爪盘(1.3)、右锥齿轮(1.4)和右棘爪盘(1.5)；输入轴(1.1)作为自行车的脚踏板的旋转轴，左锥齿轮(1.2)经左棘爪盘(1.3)同轴固定套装在输入轴(1.1)上，右锥齿轮(1.4)经右棘爪盘(1.5)同轴固定套装在输入轴(1.1)上；左锥齿轮(1.2)中心有通孔I(1.21)，左棘爪盘(1.3)安装通孔I(1.21)中，左棘爪盘(1.3)通过键同轴套装在输入轴(1.1)上，左棘爪盘(1.3)上有棘爪I(1.31)，棘爪I(1.31)和左锥齿轮(1.2)的通孔I(1.21)摩擦连接；右锥齿轮(1.4)中心有通孔II(1.41)，右棘爪盘(1.5)安装通孔II(1.41)中，右棘爪盘(1.5)通过键同轴套装在输入轴(1.1)上，右棘爪盘(1.5)上有棘爪II(1.51)，棘爪II(1.51)和右锥齿轮(1.4)的通孔II(1.41)摩擦连接；

传动组件(2)包括传动轴(2.1)、端盖(2.2)、传动轴承组、滑动套筒(2.4)、导向杆(2.5)、后锥齿轮(2.6)和前锥齿轮(2.7)，前锥齿轮(2.7)和后锥齿轮(2.6)同轴但不连接布置，后锥齿轮(2.6)与右锥齿轮(1.4)啮合，前锥齿轮(2.7)与左锥齿轮(1.2)啮合；后锥齿轮(2.6)和端盖(2.2)之间通过导向杆(2.5)同轴固接，导向杆(2.5)上活动套装有滑动套筒(2.4)，滑动套筒(2.4)仅沿导向杆(2.5)轴向移动；传动轴(2.1)一端固定连接到输出组件(3)上，传动轴(2.1)另一端活动穿过端盖(2.2)和后锥齿轮(2.6)中心通孔后同轴固定套装在前锥齿轮(2.7)的孔中；传动轴(2.1)在位于端盖(2.2)和后锥齿轮(2.6)之间的一段加工为往复螺纹(2.11)，滑动套筒(2.4)开设有往复螺纹孔(2.42)，往复螺纹(2.11)套装于往复螺纹孔(2.42)中形成螺纹副，使得滑动套筒(2.4)与传动轴(2.1)在导向杆(2.5)限位下形成丝杠螺母副；传动轴承组布置在滑动套筒(2.4)外周面，传动轴承组包括多个轴承件，轴承件包括短销(2.43)和活动套装在短销(2.43)上的传动轴承(2.3)，多个轴承件的短销(2.43)沿圆周间隔均布地固定安装在滑动套筒(2.4)端面；

输出组件(3)包括固定轴(3.1)、轴承槽(3.2)与肋条(3.3)，固定轴(3.1)同轴活动套装于自行车的车轮盘的中心孔中，固定轴(3.1)为车轮盘的旋转轴，传动轴(2.1)一端穿入安装在固定轴(3.1)侧面孔；车轮盘的表面设有多圈同心的轴承槽组，每圈轴承槽组包括沿圆周间隔均布的轴承槽(3.2)，一个轴承槽(3.2)和传动轴承组中的一个轴承件啮合安装，车轮盘的外缘经肋条(3.3)和自行车的车轮毂的内圈固定支撑连接。

2.如权利要求1所述自行车轴传动多级变速装置，其特征在于：

所述的滑动套筒(2.4)开设有用于导向杆(2.5)穿过的通孔IV(2.41)，后锥齿轮(2.6)开设有用于导向杆(2.5)穿设安装的通孔V(2.61)，端盖(2.2)开设有用于导向杆(2.5)穿设安装的通孔III(2.21)，导向杆(2.5)穿过通孔IV(2.41)的两端分别固定到通孔V(2.61)和通孔III(2.21)。

3.如权利要求1所述自行车轴传动多级变速装置，其特征在于：

所述棘爪I(1.31)和棘爪II(1.51)的时针布置方向相反。

4.如权利要求1所述自行车轴传动多级变速装置，其特征在于：

所述前锥齿轮(2.7)的孔与传动轴(2.1)通过键同轴固接；所述后锥齿轮(2.6)、端盖(2.2)分别与传动轴(2.1)间隙配合。

5.如权利要求1所述自行车轴传动多级变速装置，其特征在于：

不同圈轴承槽组中的轴承槽(3.2)数量不同，轴承槽组所在的圈序数为自行车变速的级数，每圈轴承槽组中的轴承槽(3.2)数量根据需要的变速级数设定。

6.如权利要求2所述自行车轴传动多级变速装置，其特征在于：

所述的通孔III(2.21)、通孔IV(2.41)、通孔V(2.61)和导向杆(2.5)数量相同，为3～7个。

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