專利名稱：無級自動式變曲率鏈輪變速裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及的是一種通過改變驅動軸與變曲率鏈輪間的配合角度實現變速的變速裝置，可廣泛適用于自行車、三輪車、殘疾人車等人力驅動的車輛或其它相似條件的裝置中。
變曲率鏈輪，例如報道最多的一種是橢圓形鏈輪，其不同于普通圓形鏈輪的最大之處就是在同一個鏈輪中具有長度不等的直徑。因而通過改變驅動軸與變曲率鏈輪的配合角度，由不同的有效驅動半徑獲得不同的驅動速比，可以實現變速。例如與驅動軸聯接的驅動曲柄由位于該鏈輪短徑位置改變到長徑位置后，在其它條件不變的情況下，驅動速比將由最大變為最小。另一方面，改變變曲率鏈輪的長短徑之比，也可以改變驅動的速比。中國專利85201007U介紹的就是一種利用改變和調節驅動軸與橢圓或卵圓形變曲率鏈輪配合角度原理的變速裝置。其配合角度的改變是通過設置于驅動軸與鏈輪間的一套棘輪結構實現的，并還設置了一套摩擦子系統和手動控制換檔變速用的剎緊系統，因此結構較為復雜。由于需用手參與操作變速，使用中也有不方便之處。另外，這種棘輪結構的設置也只能實現分級有檔位的變速，變速的檔位數由棘輪結構中的棘齒數決定，不能實現自動和／或無級變速。
本實用新型的目的在于提供一種可實現自動無級變速的變曲率鏈盤變速裝置。
本實用新型的變速裝置中有一個可與驅動軸緊固配合聯接而保持能與驅動軸同步轉動的旋轉套，其外同軸設置有一個可與其作相對轉動的變曲率鏈輪。在此變曲率鏈輪的長徑與短徑方向上各設有一個只允許其與與旋轉套在此長短半徑夾角的范圍內作相對轉動的限位結構，如帶有呈正反向設置的棘爪一棘齒的棘輪結構、正反向的限位柱、限位卡等。在變曲率鏈輪與旋轉套間還應設置有可以使旋轉套保持于緊靠短徑方向一側的限位結構處的彈性復位結構，如扭力彈簧、拉伸或壓縮彈簧等。旋轉套與變曲率鏈輪保持于此配合位置實際是具有最大驅動速比的位置。以在自行車上使用為例，當車輛行駛中阻力增大，同等驅動力不再能帶動該鏈輪轉動時，卻可以克服該彈性復位結構的彈性力使驅動軸與該鏈輪發生相對轉動，即配合角度離開鏈輪的短徑位置處向長徑方向轉動，驅動速比即開始下降，至與增大的阻力相適應后，即可重新帶動鏈輪轉動，以較低速驅動車輛繼續前進。當增大的阻力消失后，在彈性復位結構作用下，驅動軸與鏈輪的配合位置又可回復到初始的最大速比處。如此即實現了自動無級變速。
在本實用新型變速裝置中的變曲率鏈輪可以為完整封閉外周緣均帶有可與驅動鏈條相嚙合的鏈齒的整體型鏈輪，也可以采取中部為與旋轉套同軸配合的鏈盤架，在其同一徑線方向兩端分別設置兩個至少在遠端帶有鏈齒的鏈盤塊的型式。此時由兩鏈盤塊的外周連線共同圍成的驅動軌跡實際就是一個等效的變曲率鏈輪。特別是當兩鏈盤塊以可調節或改變其徑向間距的形式聯接在鏈盤架上時，還可以通過改變變曲率鏈輪的長短徑之比來改變變速范圍和／或可使用同一套變速裝置具有能用于不同規格或不同使用目的車輛或裝置的廣泛適用性。
以下用附圖所示的自行車用變速裝置的實例具體說明本實用新型變速裝置的結構，但本實用新型的范圍并非僅限于下述實例。
圖1整體型鏈輪的變速裝置圖2非整體型鏈輪的一種型式圖3另一種非整體型鏈輪的變速裝置例1如
圖1所示。本例變速裝置中有一可與聯接有驅動曲柄7的驅動軸緊固配合聯接的旋轉套1，其外周同軸裝配有一個可與其作相對轉動的對稱形式的整體型變曲率鏈輪4，其外周緣全部為可與驅動鏈條相嚙合的鏈齒。鏈輪4與旋轉套1經同時帶有呈90°設置的正反向棘爪－棘齒的棘輪結構3相配合，此棘輪結構中的正反向棘爪－棘齒的位置分別與鏈輪4的長徑方向和短徑方向相一致，從而使驅動曲柄7只能隨旋轉套1在變曲率鏈盤4的長短半徑間的90°夾角內與鏈盤4作相對轉動，即可實現在最高速比與最低速比的范圍內隨意無級變化。在鏈輪4與旋轉套1間設置有一扭力彈簧形式的彈性復位結構6，其一端聯接于鏈輪4上，另一端聯接于驅動曲柄7與驅動軸的聯接處。此彈性復位結構6可使驅動曲柄7受棘輪結構3所限能保持位于鏈輪4的短徑方向的初始位置處，即有最大驅動速比的位置。當行駛中阻力增大，同等外加動力不再能以此位置使鏈輪4作驅動轉動時，此動力可使驅動曲柄7克服彈性力而繼續正向旋轉，即曲柄7離開鏈輪4的短徑方向作向鏈輪4的長徑方向的相對轉動，速比開始減小。轉動到適當位置使驅動力與增大的阻力相適應時不再轉動，就以此速比驅動車輛前進。若曲柄7轉至鏈輪4長徑方向，即達到最小速比時仍未能使驅動力與增大的阻力相適應時，由于棘輪結構3的限位，曲柄7不再能繼續相對轉動，只能由加大外加動力以最小速比驅動車輛前進了。當增大的阻力消失后，同等的外力又能以高速比驅動車輛前進時，在彈性復位結構6的作用下，曲柄7即回復到了高速比的初始位置處。這就實現了自動無級變速。
例2如圖2。基本結構與上例相似，不同處僅在于變曲率鏈輪4由與旋轉套1同軸配合的鏈盤架2和用聯接件15聯接于鏈盤架2同一徑線方向兩端的兩鏈盤塊5構成。兩鏈盤塊5的遠端周緣帶有可與驅動鏈條嚙合的鏈齒。兩鏈盤塊5的外周連線共同圍成的驅動軌跡與例1中的整體形變曲率鏈輪是等效的。在鏈盤架2聯接鏈盤塊5的徑線方向上有若干對不同徑向間距的聯接孔16，可供聯接鏈盤塊5時選擇，以適應不同車型調整變曲率鏈輪長短徑之比的需要。
例3如圖3所示。本例采用的是另一種形式由鏈盤架2與鏈盤塊5構成的非整體型變曲率鏈輪。限制旋轉套1與鏈盤架2相對轉動角度的限位結構為設置在鏈盤架2不同徑線方向上用于阻擋驅動曲柄7正反向相對轉動角度的限位柱8。兩鏈盤塊5均為帶有鏈齒的齒輪型式，經各自的聯接架12以鉸軸9分別鉸接在鏈盤架2同一徑線方向的兩端。限位柱8同時也起到了限制聯接架12帶著鏈盤塊5繞鉸軸9的轉動角度范圍可不大于90。兩聯接架12分別與同一驅動曲柄7的不同位置處設置有拉伸彈簧形式的彈性復位結構14，它可具有同時使兩聯接架12位于變曲率鏈輪長徑方向和使驅動曲柄7位于該鏈輪短徑方向的初始位置的雙重作用。兩鏈盤塊5均由擺軸13聯接在聯接架12的遠端，并由其上的限位柱10限制其擺動幅度不少于驅動鏈條1／2鏈節的長度，其目的在于在驅動曲柄7帶著聯接架12及鏈盤塊5在一個旋轉周期中有利于鏈盤塊5上的鏈齒與驅動鏈條不斷出現的重新嚙合過程。鏈盤塊5與聯接架12間設置的彈簧11可使這種重新嚙合的過程更加容易完成。
在正常行駛中，此變速裝置即以最高速比驅動車前進。當驅動阻力增大時，曲柄7克服彈性復位結構14與鏈盤架2發生降低速比的相對轉動過程與例1相同。與此同時，在被張緊的驅動鏈條的張緊力作用下，聯接架12也會帶著鏈盤塊5繞鉸軸9作適度轉動與上行鏈條嚙合的一端向后轉，與下行鏈條嚙合的一端則向前轉，其結果是減小了兩鏈盤塊5的徑向間距，也使驅動速比降低。在此雙重改變速比的作用下，可使驅動力迅速與增大的阻力相適應，繼續以較低速驅動車輛。當增大的阻力消失后，在彈性復位結構14作用下，曲柄7和聯接架12均又可回復到最高驅動速比的初始位置處。
使曲柄7和聯接架12保持于最高速比初始位置的彈性復位結構除上述采用共用同一位伸彈簧的形式外，也可以采用兩套彈性結構分別控制，但顯然不如本例所述方式簡單方便。
權利要求1.一種通過改變驅動軸與變曲率鏈輪間配合角度實現變速的變速裝置，具有一個可與驅動軸緊固聯接的旋轉套(1)和在其外與其同軸設置且可與其作相對轉動的變曲率鏈輪(4)，其特征在于在變曲率鏈輪(4)的長徑與短徑方向上各設有一個只允許此鏈輪(4)與旋轉套(1)在此長短半徑夾角的范圍內作相對轉動的限位結構，變曲率鏈輪(4)與旋轉套(1)間并同時還設有可保持旋轉套(1)靠緊于該鏈輪(4)短徑方向側的限位結構的彈性復位結構(6)。
2.如權利要求1所述的變速裝置，其特征在于所說的限位結構設置在變曲率鏈輪(4)與旋轉套(1)圓周配合部位處的帶有呈正反向的棘爪一棘齒的棘輪結構(3)形式。
3.如權利要求1所述的變速裝置，其特征在于所說的限位結構為設置在變曲率鏈盤(4)上用于阻擋經驅動軸與旋轉套(1)聯接的驅動曲柄(7)與該鏈輪相對轉動范圍的限位柱(8)形式。
4.如權利要求1至3之一所述的變速裝置，其特征在于所說的變曲率鏈輪(4)由與旋轉套(1)同軸設置且可與之作相對轉動的鏈盤架(2)與聯接在其同一徑線方向兩端的兩鏈盤塊(5)構成，鏈盤塊(5)至少在遠端外緣帶有可與驅動鏈條相嚙合的鏈齒。
5.如權利要求4所述的變速裝置，其特征在于所說的兩鏈盤塊(5)由聯接件以可調整其徑向間距的方式聯接在鏈盤架(2)上。
6.如權利要求5所述的變速裝置，其特征在于所說的兩鏈盤塊(5)均經聯接架(12)鉸接于鏈盤架(2)上，鏈盤架(2)上并設置有限制聯接架(12)帶著鏈盤塊(5)繞鉸軸(9)轉動角度≤90°的限位結構，聯接架(12)經彈性復位結構(14)保持位于變曲率鏈輪(4)的長徑方向上，鏈盤塊(5)由限位結構(10)限制以擺動幅度至少為驅動鏈條1／2鏈節長度的方式經軸(13)聯接于聯接架(12)上。
專利摘要本實用新型為通過改變驅動軸與變曲率鏈輪配合角度實現變速的變速裝置。在可與驅動軸緊固聯接的旋轉套外同軸配合有一個可作相對轉動的變曲率鏈輪，在該鏈輪長短徑方向上各有一限制其與旋轉套只在此兩方向夾角范圍內相對轉動的限位結構。該鏈輪與旋轉套間同時還設置有可使旋轉套保持于該鏈輪短徑方向限位結構處的初始配合位置的彈性復位結構。本實用新型可實現無級自動變速。
文檔編號B62M9/00GK2168812SQ93238130
公開日1994年6月15日 申請日期1993年2月6日 優先權日1993年2月6日
發明者孫凱林 申請人:孫凱林