專利名稱：自動無級變速鏈盤裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種鏈條傳遞動力裝置，尤其是由鏈盤、鏈條、飛輪構成的自行車、三輪車等鏈條傳遞動力裝置領域。
自行車的鏈條傳遞動力裝置，可分為固定傳動比及可調節傳動比兩類，前者的鏈盤及飛輪是一對一搭配，傳動比是固定的，而后者一般有1～3個鏈盤及2～6個飛齒，騎行者根據需要，手動操縱變速器選擇適宜的鏈盤及飛輪搭配，改變傳動比、實現手動變速。手動變速的缺點有4∶1、必須用手操作；2、變速為逐級性，不能跳躍性變速；3、鏈條張力過大時變速器不能工作，強行操作會損壞變速器；4、不能在0速及低速下變速；全自動變速鏈盤裝置、專利號93239444.2采用主鏈盤、副鏈盤、平衡彈簧、鏈輪復合體結構，主鏈盤及平衡彈簧提供給鏈輪改變軸心距，鏈輪復合體及副鏈盤起著鎖定鏈輪軸心距的作用，因副鏈盤滑槽數目預先制定，限定了鏈盤驅動半徑的變化數值為副鏈盤滑槽數目，即為有級自動變速鏈盤裝置。
本發明的目的，是提供一種隨行車阻力變化，自動無級調節、鎖定鏈盤驅動半徑的自動無級變速鏈盤裝置。
本發明的目地是這樣實現的，鏈輪、鏈輪滑槽、平衡彈簧、鏈輪軸齒、齒條、齒條彈簧、齒條拉鎖構成的自動無級變速鏈盤裝置平衡彈簧與鏈輪相連，鏈輪滑槽為鏈輪提供滑行軌道，鏈輪滑槽中的解鎖鏈輪與鏈條咬合后、構成鏈盤有效半徑，即鏈條與解鎖鏈輪咬合后，鏈條張力與平衡彈簧彈力對抗作用于鏈輪，鏈條張力大于平衡彈簧彈力時、平衡彈簧彈力儲備、解鎖鏈輪沿鏈輪滑槽向鏈盤軸心滑動，最終可達鏈輪滑槽向心端(最內端)、鏈盤有效半徑為最小，鏈條張力降低時、平衡彈簧彈力釋放、解鎖鏈輪沿鏈輪滑槽背離鏈盤軸心滑動，最終可達鏈輪滑槽離心端(最外端)、鏈盤有效半徑達最大；在鏈盤向前連續轉動的過程中，齒條拉鎖周期性地鎖止及解鎖、齒條彈簧周期性地彈力儲備及彈力釋放、齒條周期性地與鏈輪軸齒分離與嚙合、鏈輪周期性地解鎖與鎖止、鏈盤有效半徑與鏈盤驅動半徑周期性地交替變換，構成鏈盤驅動半徑、鎖止于鏈輪滑槽中的鏈輪帶動鏈條克服行車阻力移動，由此完成自動無級調節、鎖定鏈盤驅動半徑的任務；齒條拉鎖大體上由“運行部”——鏈盤部分(齒條拉鎖執部、簡稱執部，下同)以及“靜止部”——車體部分(齒條拉鎖制部、簡稱制部，下同)組成；在鏈盤向前轉動的過程中，執部與制部周期性地相互作用，實現齒條拉鎖周期性的鎖止及解鎖，完成自動無級調節、鎖定鏈盤驅動半徑的任務；齒條拉鎖依解鎖、鎖止方式不同可分為相鎖式、自鎖式和其它式相鎖式齒條拉鎖是指在鏈盤向前轉動的過程中，制部撥劃執部實現齒條拉鎖的鎖止，制部撥劃執部停止后，齒條拉鎖自動解鎖；自鎖式齒條拉鎖是指在鏈盤向前轉動的過程中，制部撥劃執部實現齒條拉鎖的鎖止及解鎖，即制部I撥劃執部I實現齒條拉鎖的鎖止，制部II撥劃執部II實現齒條拉鎖的解鎖；齒條拉鎖依具體結構形式不同可分為杠桿型、滑片型和其它型杠桿型齒條拉鎖是指以鏈輪滑槽的后沿中段附近為支點、安置杠桿結構，杠桿動力臂(即執部)凸出于鏈盤外周圓弧始端，杠桿阻力臂通過阻力凸與后位式齒條滑動性連接，或者(和)阻力臂通過拉繩、定滑輪與前位式齒條相連；滑片型齒條拉鎖是指以鏈盤外緣附近為支點、安置滑片結構，滑片一端(即執部)凸出于鏈盤外周圓弧始端，滑片通過阻力凸與后位式齒條滑動性連接，或者(和)滑片通過拉繩、定滑輪與前位式齒條相連；齒條拉鎖變速器依齒條安置形式不同可分為前位式、后位式和雙片式前位式是指將齒條安置于鏈輪軸齒的前沿，后位式是指將齒條安置于鏈輪軸齒的后沿，雙片式即是在鏈輪軸齒的前沿和后沿同時安置齒條；齒條與齒條彈簧相連，齒條彈簧彈力促使前位式或(和)后位式齒條與鏈輪軸齒嚙合，將鏈輪鎖止；前位式或后位式齒條拉鎖變速器都可對鏈輪起到鎖止作用，這種鎖止作用是單方向的、不完全的，即鏈輪有可能從鎖止的反方向轉動，但結構相對簡單，適用于輕型車輛如自行車、兒童車，也適用于三輪車、助力車等；雙片式齒條拉鎖變速器可克服上述情況，可將鏈輪完全鎖止，雙片式齒條拉鎖變速器的變速精確度、穩定性、抗疲勞性及使用壽命優于單片式(前位式或后位式)齒條拉鎖變速器，適用于自行車、兒童車，同時也適用于重型車輛如三輪車、助力車及特殊場所中的鏈傳動機械等；本發明依齒條拉鎖分布形式不同可分為單側型齒條拉鎖變速器、雙側型齒條拉鎖變速器、混合型齒條拉鎖變速器；單側型齒條拉鎖變速器是指在鏈輪的一側設置鏈輪軸齒、齒條、齒條彈簧及齒條拉鎖；雙側型齒條拉鎖變速器是指在鏈輪的兩側同時設置鏈輪軸齒、齒條、齒條彈簧及齒條拉鎖；混合型齒條拉鎖變速器是指在一部份鏈輪的單側和一部份鏈輪的雙側設置鏈輪軸齒、齒條、齒條彈簧及齒條拉鎖；單側型齒條拉鎖變速器的齒條安置形式可以是相同的，也可以是不相同的；單側型齒條拉鎖變速器的齒條拉鎖具體結構形式可以是相同的，也可以是不相同的；雙側型齒條拉鎖變速器中的兩個單側型齒條拉鎖變速器可以是相同的，也可以是不相同的，便于更好地適應各種不同的使用場所；雙側型齒條拉鎖變速器的穩定性、抗疲勞性及使用壽命優于單側型齒條拉鎖變速器；雙側型齒條拉鎖變速器的鎖止、解鎖方式可以是相同的，也可以是不相同的；混合型齒條拉鎖變速器即是單側型齒條拉鎖變速器與雙側型齒條拉鎖變速器的組合形式；杠桿/滑片型相鎖式齒條拉鎖工作原理齒條拉鎖結構中凸出于鏈盤外周圓弧始端(執部解鎖位)的杠桿執部或者(和)滑片執部——“運行部”，在鏈盤向前轉動的過程中與鏈盤保持相對靜止關系，當其運行至“靜止部”——安置于車身上的制部時，被制部阻擋及撥劃，杠桿執部或(和)滑片執部與鏈盤外周圓弧之間出現相對性移位、直至執部被制部擠壓回鏈盤外周圓弧盡端(執部鎖止位)，執部在移位過程中通過阻力凸、滑動性連接結構、克服齒條彈簧彈力、撥動后位齒條與鏈輪軸齒分離、鏈輪由此解鎖，或者(和)通過拉繩、定滑輪結構、克服齒條彈簧彈力、拉動前位齒條與鏈輪軸齒分離、鏈輪由此解鎖，實現齒條拉鎖的鎖止；執部運行出制部后，制部對杠桿執部或(和)滑片執部的擠壓作用消失，齒條彈簧彈力釋放、促使后位齒條與鏈輪軸齒嚙合、將鏈輪鎖止，同時通過滑動性連接結構、阻力凸、促使杠桿執部或(和)滑片執部回到執部解鎖位(鏈盤外周圓弧始端)，或者(和)齒條彈簧彈力釋放、促使前位齒條與鏈輪軸齒嚙合、將鏈輪鎖止，同時通過拉繩、定滑輪結構、促使杠桿執部或(和)滑片執部回到執部解鎖位(鏈盤外周圓弧始端)，實現齒條拉鎖的解鎖，由此循環、完成對鏈盤有效半徑的無級解鎖及無級鎖定；杠桿/滑片型自鎖式齒條拉鎖工作原理齒條拉鎖結構中凸出于鏈盤外周圓弧始端(執部I解鎖位)的杠桿執部I或者(和)滑片執部I——“運行部I”(統稱為執部I，下同)，在鏈盤向前轉動的過程中與鏈盤保持相對靜止關系，當其運行至“靜止部I”——安置于車身上的制部I時，被制部I阻擋及撥劃，杠桿執部I或(和)滑片執部I與鏈盤外周圓弧之間出現相對性移位、直至執部I被制部I撥劃擠壓回鏈盤外周圓弧盡端(執部I鎖止位)處，與此同時、在制部I作用下、執部I撥劃開鏈盤上的執部II——“運行部II”后被執部II鎖止，在執部I移位的過程中，執部I通過阻力凸、滑動性連接結構、克服齒條彈簧彈力、撥動后位齒條與鏈輪軸齒分離、鏈輪由此解鎖，或者(和)通過拉繩、定滑輪結構、克服齒條彈簧彈力、拉動前位齒條與鏈輪軸齒分離、鏈輪由此解鎖，實現齒條拉鎖的鎖止；隨著鏈盤向前轉動，“靜止部II”——制部II撥劃執部II——“運行部II”開鎖，齒條彈簧彈力釋放、促使后位齒條與鏈輪軸齒嚙合、將鏈輪鎖止，同時通過滑動性連接結構、阻力凸、促使杠桿執部I或(和)滑片執部I回到執部I解鎖位(鏈盤外周圓弧始端)，或者(和)齒條彈簧彈力釋放、促使前位齒條與鏈輪軸齒嚙合、將鏈輪鎖止，同時通過拉繩、定滑輪結構、促使杠桿執部I或(和)滑片執部I回到執部I解鎖位(鏈盤外周圓弧始端)，實現齒條拉鎖的解鎖，由此循環、完成對鏈盤有效半徑的無級解鎖及無級鎖定。
本發明因為采用了動力(腳踏力)與行車阻力(鏈條張力)對抗作用，引起平衡彈簧被動受力(彈力儲備)或自動回復(彈力釋放)、鏈盤有效半徑自動無級變化，齒條拉鎖解鎖后、齒條彈簧彈力釋放，促使齒條與鏈輪軸齒嚙合，將受行車阻力變化影響、自動變化了軸心距的解鎖鏈輪鎖止于鏈輪滑槽某一軸心距處、鎖止鏈輪隨鏈盤向前轉動帶動鏈條克服行車阻力移動的變速機制，省去了手動操縱結構及手動操作，將全部變速程序融合于腳踏動作中，提高了騎行質量；與專利ZL93239444.2相比較，由鏈輪軸齒、齒條、齒條彈簧、齒條拉鎖實施的對鏈盤有效半徑的無級鎖定，增強了變速適應性及變速精確度、降低了能量消耗、舒適性得到提高，是一顯著實質性進步，同時其結構也簡于前者，生產成本大幅降低。
本發明的具體結構由以下的實施例及其附圖給出
圖1、為鏈盤主板結構、裝配及工作原理示意2、為鏈輪、鏈輪軸齒、平衡彈簧結構、裝配及工作原理示意3、為單側型杠桿/滑片型相鎖式齒條拉鎖變速器結構及工作原理示意4、為單側型杠桿/滑片型自鎖式齒條拉鎖變速器結構及工作原理示意圖下面、結合實施例及其附圖詳細說明本發明具體結構及其工作情況參照圖1固定螺釘3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14穿過固定孔15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26將鏈盤主板1、2固定于中軸套27的螺孔28、29、30、31、32、33中，中軸34穿過鏈盤主板1中孔35、中軸套27及鏈盤主板2中孔36，中軸34與中軸套27通過反向螺接37、38連為一體，中軸擋39與鏈盤主板1貼合，為反向螺接的終止處，腳柄40與中軸凸41嵌合，固定螺釘42穿過固定孔43與中軸螺接44，當腳柄40向前(圖中箭頭所示方向)轉動時，鏈盤主板1、2同時向前轉動；參照圖1、參照圖2鏈輪軸齒軸58穿過鏈盤主板2上的鏈輪滑槽孔48、穿過鏈輪中孔47、穿過鏈盤主板1上的鏈輪滑槽孔46穿過鏈輪軸齒中孔49與固定螺帽50螺接51、52，鏈輪軸齒57與鏈輪軸齒軸嵌合49、54，鏈輪55與鏈輪軸齒軸嵌合47、56，鏈輪軸齒57、58軸臺59、60與鏈輪滑槽孔沿61、62相接觸，并可沿其表面自由滑行，即鏈輪滑槽46、61、48、62為鏈輪55提供滑行軌道，鏈輪沿鏈輪滑槽滑動時，鏈盤有效半徑隨之改變；平衡彈簧63、64與鏈輪軸齒軸58相連51、65、66，擋圈67套入68、51，卡圈69定位70、45，防止平衡彈簧63、64滑出，平衡彈簧63、64另一端(離心端)71、72與鏈盤主板1上的平衡彈簧柱73、74相連；參照圖2、參照圖3、參照圖1固定螺釘75穿過平衡彈簧76、77掛孔78、79與鏈輪軸齒軸螺接80、81，另一端(離心端)82、83與鏈盤主板2上的平衡彈簧柱84、85相連，靜態時，平衡彈簧63、64(圖3中未畫出、下同)，76、77彈力促使鏈輪55位于鏈輪滑槽離心端86(最外端)，當鏈輪55被移動至鏈輪滑槽向心端87(最內端)時，平衡彈簧63、64、76、77彈力儲備達最大值88、89；鏈盤主板1、2上其余鏈輪滑槽中的鏈輪、鏈輪軸齒、平衡彈簧結構、裝配及工作情況與上述相同(下同)；參照圖3對于單側型變速器來講，可將鏈盤主板1側鏈輪滑槽中的鏈輪軸齒對應的齒條、齒條彈簧及齒條拉鎖(后詳述)省去，也可以將鏈輪軸齒直接簡化為易加工的圓臺結構；參照圖3、參照圖1執部91、92、93、94、95、96安置于鏈盤主板2上、處于鏈盤外周圓弧始端(執部解鎖位)，分別為滑片型雙片式(前位式+后位式)、滑片型前位式、杠桿型雙片式(前位式+后位式)、杠桿型前位式、杠桿型后位式、滑片型后位式齒條拉鎖執部[圖3中綜合了不同的齒條安置形式(前位式、后位式、雙片式)及具體結構形式不同(杠桿型、滑片型)的單側型相鎖式齒條拉鎖變速器、詳細說明本發明的多樣性，在實施的時候可根據實際需求，選擇其中較為適宜的齒條安置形式及較為方便的具體結構形式來完成齒條拉鎖的任務]；執部91、92、93、94、95、96在鏈盤向前轉動(圖中箭頭所示方向)的過程中與鏈盤主板2保持相對靜止關系，當其運行至安置于車架上的齒條拉鎖制部90時，依先后順序逐個被制部90阻擋及撥劃，使執部與鏈盤外周圓弧之間出現相對性移位，直至執部91、92、93、94、95、96被制部90撥劃擠壓回鏈盤外周圓弧盡端(執部鎖止位)103、104、105、106、107、108，其中滑片執部91、92、96通過支點97、98、102滑動，杠桿執部93、94、95通過支點99、100、101擺動，執部在移位的過程中，通過阻力凸109、110、111、112滑動性連結結構113、114、115、116克服齒條彈簧117、118、119、120彈力，撥動后位齒條121、122、123、124至鎖止位125、126、127、128，通過拉繩129、130、131、132定滑輪結構133、134、135、136、137、138克服齒條彈簧117、139、118、140彈力，拉動前位齒條141、142、143、144至鎖止位145、146、147、148，由此、齒條與鏈輪軸齒分離、鏈輪解鎖，實現相鎖式齒條拉鎖的鎖止；當齒條拉鎖執部103、104、105、106、107、108運行出齒條拉鎖制部90時，制部90對執部103、104、105、106、107、108的擠壓作用消失，齒條彈簧149、150、151、152、153、154彈力釋放促使齒條145、125、146、147、126、148、127、128與鏈輪軸齒嚙合141、121、142、143、122、144、123、124鏈輪由此鎖止，同時執部103、104、105、106、107、108在齒條彈簧149、150、151、152、153、154彈力作用下通過上述相關結構逆反滑動、擺動，由鏈盤外周圓弧盡端(執部鎖止位)重又回到鏈盤外周圓弧始端(執部解鎖位)91、92、93、94、95、96，相鎖式齒條拉鎖由此解鎖，由此循環往復、完成自動無級鎖定鏈盤驅動半徑的任務；單側型相鎖式齒條拉鎖變速器結構除可以統一安置在鏈盤主板2上外，也可以統一安置在鏈盤主板1上，還可以交錯安置于鏈盤主板2上和鏈盤主板1上；雙側型相鎖式齒條拉鎖變速器結構，即在鏈盤主板雙側同時安置相同或者是不相同的單側型相鎖式齒條拉鎖變速器；參照圖4圖4中綜合了具體結構形式不同(杠桿型、滑片型)的單側型自鎖式齒條拉鎖變速器，齒條安置形式(前位式、后位式、雙片式)參照圖3，詳細說明本發明的多樣性，在實施的時候可根據實際要求的不同，選擇其中較為適宜的齒條安置形式及較為方便的具體結構形式來完成齒條拉鎖的任務；參照圖4圖4中杠桿/滑片型自鎖式齒條拉鎖變速器的鏈輪軸齒、齒條、齒條彈簧、拉繩、定滑輪等結構與杠桿/滑片型相鎖式齒條拉鎖變速器相同(與圖3相比較，圖4中省去了相關結構，便于陳述)；參照圖4制部I 155、制部II 156安置于車身上、相互處于不同的平面上，杠桿/滑片執部II 157、158、159/160、161、162安置于平衡彈簧柱163、164、165/166、167、168(參照圖1、85，參照圖3、85)上、為倒鉤翹板結構，翹板彈簧169、170、171、172、173、174彈力使杠桿/滑片執部II 157、158、159/160、161、162處于鎖止位，當鏈盤向前轉動(圖中箭頭所示方向)、經由制部I 155時，執部I 180、175、176、177、178、179依次被制部I 155阻擋及撥劃，杠桿執部I 157、158、159通過支點181、182、183克服齒條彈簧彈力(圖4中未畫出，下同)、由鏈盤外周圓弧始端(執部I解鎖位)184、185、186向鏈盤外周圓弧盡端(執部I鎖止位)189、190、191擺動，在外周圓弧盡端處、杠桿執部I 175、176、177撥劃開杠桿執部II 157、158、159后被杠桿執部II 157、158、159鎖止、杠桿型自鎖式齒條拉鎖由此鎖止(此時鏈輪解鎖)；滑片執部I 178、179、180通過支點192、193、194克服齒條彈簧彈力、由鏈盤外周圓弧始端(執部I解鎖位)195、196、197向鏈盤外周圓弧盡端(執部I鎖止位)198、199、200滑動，在外周圓弧盡端處、滑片凹201、202、203與鏈盤凸204、205、206相吻合(此凹凸吻合裝置可有效地防止滑片執部II 160、161、162開鎖時滑片執部I 178、179、180的上翻，增強滑片執部II 160、161、162開鎖的可靠性)，滑片執部I 178、179、180撥劃開滑片執部II 160、161、162后被滑片執部II 160、161、162鎖止、滑片型自鎖式齒條拉鎖由此鎖止(此時鏈輪解鎖)；隨著鏈盤向前轉動、制部II 156依次撥劃執部II 162、157、158、159、160、161開鎖，執部I 180、175、176、177、178、179在齒條彈簧彈力(圖4中未畫出)作用下、依次由鏈盤外周圓弧盡端(執部I鎖止位)200、189、190、191、198、199回到鏈盤外周圓弧始端(執部I解鎖位)197、184、185、186、195、196，杠桿/滑片型自鎖式齒條拉鎖由此解鎖(此時鏈輪鎖止)，照此循環往復、完成自動無級鎖定鏈盤驅動半徑的任務；單側型自鎖式齒條拉鎖變速器結構除可以統一安置在鏈盤主板2上外，也可以統一安置在鏈盤主板1上，還可以交錯安置于鏈盤主板2上和鏈盤主板1上；雙側型自鎖式齒條拉鎖變速器結構，即在鏈盤主板雙側同時安置相同或者是不相同的單側型自鎖式齒條拉鎖變速器；雙側型齒條拉鎖變速器結構，即在鏈盤主板雙側同時安置鎖止方式相同或者是不相同齒條拉鎖變速器。
權利要求
1.一種由鏈輪、鏈輪滑槽、平衡彈簧、鏈輪軸齒、齒條、齒條彈簧、齒條拉鎖構成的自動無級變速鏈盤裝置，其特征在于齒條拉鎖在鏈盤向前轉動的過程中周期性地鎖止及解鎖、齒條彈簧周期性地彈力儲備及彈力釋放、齒條周期性地與鏈輪軸齒分離與嚙合、鏈輪周期性地解鎖與鎖止；
2.一種由車架、車輪、車把、鏈條傳動系構成的自行車，其特征在于其鏈條傳動系為有如權利要求1所述的自動無級變速鏈盤裝置；
3.一種由車架、車輪、車把、鏈條傳動系構成的助力車，其特征在于其鏈條傳動系為有如權利要求1所述的自動無級變速鏈盤裝置；
4.一種由車架、車輪、車把、鏈條傳動系構成的三輪車，其特征在于其鏈條傳動系為有如權利要求1所述的自動無級變速鏈盤裝置；
5.一種由車架、車輪、車把、鏈條傳動系構成的兒童車，其特征在于其鏈條傳動系為有如權利要求1所述的自動無級變速鏈盤裝置；
6.根據權利要求1所述的自動無級變速鏈盤裝置，其特征在于齒條拉鎖中的齒條拉鎖執部與齒條拉鎖制部在鏈盤向前轉動的過程中，周期性地相互作用、完成齒條拉鎖周期性的鎖止及解鎖；
7.根據權利要求1所述的自動無級變速鏈盤裝置，其特征在于齒條與齒條彈簧相連，齒條彈簧彈力促使齒條與鏈輪軸齒嚙合、將鏈輪鎖止；
8.根據權利要求1所述的自動無級變速鏈盤裝置，其特征在于齒條拉鎖鎖止時、齒條彈簧彈力儲備、齒條與鏈輪軸齒分離、鏈輪解鎖，齒條拉鎖解鎖時、齒條彈簧彈力釋放、齒條與鏈輪軸齒嚙合、鏈輪鎖止。
全文摘要
一種自動無級變速鏈盤裝置，它是由數個與平衡彈簧1～12相連、軸心距可變的鏈輪13～18及鏈輪定位器19～25組成；鏈輪定位器周期性地將鏈輪定位(齒嚙合)及釋放；鏈輪釋放13～15時，鏈輪在鏈條張力26及平衡彈簧彈力1～6對抗作用下改變軸心距R
文檔編號B62M9/08GK1524760SQ0311735
公開日2004年9月1日 申請日期2003年2月26日 優先權日2003年2月26日
發明者余蜀翔 申請人:余蜀翔