专利名称：自行车爪式离合变速链轮的制作方法
自行车爪式离合变速链轮是一种能轻易改变车轮与曲柄转动速度比的自行车链轮。
目前，国内外已有很多种不同原理结构的自行车变速器，它们各有各自的优缺点，其中利用行星变速原理设计的变速链轮对于现有自行车结构变动较少，易于改装于普通自行车全链罩内，不影响原车的美观大方。但是国内已公告的变速链轮专利申请，如公告号为CN2104822、CN2103509、CN2088516、CN2071162、CN2062709、CN87214967的变速链轮，变速采用棘轮离合或者变速套花键离合(属一种齿轮离合)的方式，不是变速操作性不佳(反转曲柄变速，不想变速时不小心反转曲柄却也变速了)，就是轮毂尺寸太小难以安装滚动轴承，降低了机构传动效率，而且只能达到二级变速。大量的变速车实践证明，高、中、低三级变速是最常用的，级数更多时增加的效果很微弱，而二级变速就显然不如三级的实用和受欢迎。目前国外自行车变速链轮，虽然达到三级变速，但结构太复杂，并且由于空间限制，轮毂处也难以安装滚动轴承，如日本专利公告号为平3-46355的自行车变速链轮，具有多组行星轮系，零件尺寸单薄，无滚动轴承，显然制造安装较困难，机构传动效率和使用寿命欠佳。
本发明创造的目的是提供一种爪式离合的自行车变速链轮，它具有优越的变速性能，达到2～3级变速，机构传动效率高、制造安装较容易、使用寿命长、各齿轮结构尺寸适用于一般的工程硬塑料来制造，对现有自行车变动少，并可方便地取代一般链轮而改装于现有自行车(包括普通型、载重型和其它型)的全链罩内。
自行车爪式离合变速链轮的具体结构由以下二个实施例及其附图给出。
图1、8分别为三级、二级变速的实施例局部视图，图1、2、3、4、7、8的比例为1∶1，图5的比例为1∶2，图6的比例为1∶3。下面结合附图予以具体说明。
由图1可见，本实施例属于一种传动型式通称为NGW型的常用行星齿轮传动机构，内齿轮[8]和行星架[34]均位于太阳轮[30]和曲柄[2]之间。离合爪[24]位于图1所示的位置时，变速轮处于高速级。当固定于中轴[35]的曲柄[2]同与其固定连接的曲柄轮[1]转动时，通过离合爪[21]，行星架[34]、[16]随着转动，行星轮轴[18]上的行星轮[20]也随着绕太阳轮[30]公转和自转;在行星轮[20]的带动下，链轮[13]和通过活动卡[12]与其相结合的内齿轮[8]一起转动，其转速高于行星架[34]或曲柄[2]的转速。此刻，太阳轮[30]被离合爪[24]以及支撑离合爪[24]的、固定于车架中接头[26]上的左、右支座[25]、[28]，所共同结合固定不能转动。由于太阳轮[30]外端面有一环槽[33]所以，位于环槽[33]内的离合爪[21]的回转，不会带动太阳轮[30]转动。
当离合爪[24]左移一定距离而又不脱离太阳轮[30]，离合爪[21]在弹力的作用下跟着左移离开曲柄轮[1]时，本实施例处于低速级。此刻的太阳轮[30]仍由离合爪[24]固定不能转动。只要曲柄轮[1]转过一定角度，离合爪[6]和右端原处于内齿轮缺口[11]的活动卡[12]，就会在位于推板[7]右边的弹簧[5]的作用力下，分别被推板[7]推进曲柄轮[1]轮辐孔和行星架缺口[14]，改为直接带动内齿轮[8]转动，内齿轮[8]就使行星轮[20]绕太阳轮[30]旋转而使行星架[16]转动，于是通过活动卡[12]与行星架[16]结合的链轮[13]也就随着转动，其转速低于曲柄轮[1]转速。如图1和图2所示，为使受力均匀而爪数至少为2只的、离合爪[21]和离合爪架[22]固定于一体构成的一个离合爪盘，位于太阳轮[30]外端面的环槽[33]内。由表示处于低、中速级时的该爪盘位置的图2可见，该爪盘总是受到位于两个爪之间的弹簧[36]的指向环槽[33]底面的作用力。又如图1所示，链轮[13]和内齿轮[8]上均制有装滚珠[10]的环槽，链轮[13]可以通过滚珠[10]在内齿轮[8]上滚动并保持轴向相对位置不变，从而减少了磨损。
当离合爪[24]右端进一步左移离开太阳轮[30]并缩进右支座[28]时，本实施例处于中速级。此时，太阳轮[30]可以转动，离合爪[6]和活动卡[12]的位置与低速级时的一样。如图3所示，双点划线表示了位于太阳轮[30]内端的摆卡[29]于此时的位置，摆卡[29]的尾端已不再受离合爪[24]的阻档，其头端(有勾的一端)在由固定销[38]固定一端的弹簧[37]之作用力下进入行星架缺口[31]内，而使太阳轮[30]与行星架[34]结合，曲柄[2]的转动就可以带动整个行星轮系，包括已结合于行星架[16]的链轮[13一起，以相同的转速转动。在中速级时，本行星轮系内部没有任何相对转动和磨损，与普通链轮传动效率完全相同，又因为中速级一般即是常速级，使用频率最高，所以这是本变速轮的一大优点。
当需从中速级变为低、高速级时，只要将曲柄[2]适当转动，将离合爪[24]右移至前面所述的低、高速级位置即可。在太阳轮[30]适当转动条件下，离合爪[24]右移，其右端先是与摆卡[29]尾端接触，而使摆卡[29]头端离开行星架缺口[31]，然后才能进入与离合爪[24]对应的太阳轮轮辐离合孔[39]，达到低、高速级位置。进入高速级时，推杆[7]已随离合爪[6]右移，活动卡[12]在由固定销[17]固定于行星架[16]上的弹簧[15]的作用下，进入内齿轮缺口[11]内，链轮[13]已经同行星架[16]分离而和内齿轮[8]结合。如图1、4所示，本实施例离合爪[24]与离合爪座[23]固定联接成一个离合爪盘，每个爪都是圆柱销;其中一只爪尾部延伸出来，头、尾分别安装在右、左支座[28]、[25]孔内;另有一个爪则可安装于图7所示的右支座[28]的共一平面的两孔的左边孔内，而使该爪盘只能轴向移动而不能转动。若本实施例只设计为一个爪，那么这个离合爪[24]进入太阳轮[30]后就会使离合爪[21]与离合爪架[22]构成的爪盘受力不均而易卡死不动，所以，爪数至少为2只，均布于圆周上。由于该爪盘要能避开自行车架，所以外形不能设计为圆环状而最好设计为马蹄型即U型。如图5所示的由离合爪[6]和推板[7]固定于一体构成的爪盘，离合爪[6]数也应当至少2只，均布于圆周上，以便在工作时受力均匀。由于采用爪式离合装置，在行星架[34]、行星轮[20]和内齿轮[8]的轮毂处，可以腾出空间来分别安装常用的滚动轴承[32]、[19]、[3]这就提高了传动效率。从图1可见，本实施例内齿轮[8]由齿部和轮辐、轮毂合并组成，为节省材料，其轮辐、轮毂可以同链轮[13]一起，用一块2～4毫米厚的钢板套裁冲压制成。如图6所示，行星架[16]、[34]也可以用一块2～4毫米厚的钢板套裁冲压制成。图6中的6个小孔是安装行星轮轴的孔。由于各齿轮尺寸较大，模数为2，强度足够，均可采用一般的工程硬塑料制成，以降低成本。另外，离合爪[24]的右移，是在位于左、右支座[25]、[28]之间弹簧[27]的作用力下实现的，其左移是由安装在自行车手把处或用户认为方便之处的板机以及杠杆机构控制的，这样的安排，变速方便轻巧。
当链轮[13]和行星架[16]合二为一，内齿轮[8]取代曲柄轮[1]而直接固定于曲柄[2]上，环槽[33]，离合爪架[22]、离合爪[6]、[21]、活动卡[12]、滚珠[10]、滚动轴承[3]、推板[7]、弹簧[5]等取消，链罩[9]有所不同时，本实施例变成如图8所示的只有中速级和低速级的二级变速链轮。此时，离合爪[24]可以简化设计为一个，中轴[35]可短一些。
图1、8中所示的太阳轮[30]、内齿轮[8]、和行星轮[20]的齿数分别为41、73、16，模数为2，则本实施侧传动比、即曲柄与链轮的转速比为低速级时1.56，高速级时0.64，常速级时显然为1。另外，链轮[13]齿数为46，是常用的链齿数。由上述可知，本实施例的结构尺寸是合理的。当然上述齿数和模数还可以在一定范围内变化。
自行车爪式离合变速链轮有如下优点变速性能可靠优越，可达2～3级变速，传动效率高，各齿轮结构尺寸适合于用一般的工程硬塑料制造而使重量减轻，制造安装较容易，使用寿命长，对现有自行车变动少，可以取代一般链轮、方便地改装于现有自行车(包括普通型、载重型和其它型式自行车)的全链罩内。
权利要求
1.一种自行车爪式离合变速链轮，有一组行星轮系结构，可安装于中轴上，其特征在于内齿轮[8]轮毂和行星架[34]均位于太阳轮[30]和曲柄[2]之间；太阳轮[30]与中接头[26]的离合由爪式离合装置来完成，该离合装置至少包括有离合爪[24]和支撑该爪的左、右支座[25]、[28]；太阳轮[30]轮辐上有与该爪对应的离合孔[39]。
2.根据权利要求1所述的变速链轮，其特征在于太阳轮[30]内端面上有用来使太阳轮[30]与行星架[34]离合的摆卡[29]和弹簧[37]。
3.根据权利要求2所述的变速链轮，其特征在于太阳轮[30]外端面有环槽[33]，槽内有离合爪[21]和离合爪架[22]固定于一体构成的、爪数至少为2只的离合爪盘，还有位于该爪盘2爪之间的弹簧[36]。
4.根据权利要求1所述的变速链轮，其特征在于链轮[13]独立于内齿轮[8]和行星架[16];链轮[13]轮辐内有用来分别与内齿轮[8]和行星架[16]离合的活动卡[12];行星架[34]和内齿轮[8]轮毂之间有曲柄轮[1]。
5.根据权利要求4所述的变速链轮，其特征在于链轮[13]和内齿轮[8]上均制有环槽，环槽内有滚珠[10]，链轮[13]可通过滚珠[10]在内齿轮[8]上滚动。
6.根据权利要求4所述的变速链轮，其特征在于内齿轮[8]轮辐孔内有离合爪[6]，离合爪[6]与推板[7]固定连接构成一离合盘，爪数至少2只，该爪盘和位于行星架缺口[14]内的弹簧[15]控制了活动卡[12]的左右移动。
7.根据权利要求1所述的变速链轮，其特征在于离合爪[24]和离合爪座[23]固定连接构成一个离合爪盘，其外形呈U型，爪数至少2只;右支座[28]有共于一平面的两个孔，以安装该爪盘的2个爪;位于左、右支座[25]、[28]之间有弹簧[27]。
8.根据权利要求1所述的变速链轮，其特征在于各齿轮轮毂处，至少有一处装有滚动轴承。
9.根据权利要求1所述的变速链轮，其特征在于行星架[16]与链轮[13]合二为一，内齿轮[8]与曲柄[2]固定于一体。
全文摘要
自行车爪式离合变速链轮是一种能轻易改变车轮与曲柄转动速度比的自行车链轮。它有一组行星轮系结构，内齿轮(8)轮毂和行星架(34)均位于太阳轮(30)和曲柄(2)之间，太阳轮(30)与中接头(26)的离合由爪式离合装置来完成。该变速链轮有如下优点变速性能可靠优越，可达2～3级变速，传动效率高，制造安装容易，使用寿命长，对现有自行车变动少，可取代一般链轮、方便地改装于现有自行车(包括普通型、载重型和其它形式自行车)的全链罩内。
文档编号B62M11/14GK1086183SQ92112659
公开日1994年5月4日 申请日期1992年10月28日 优先权日1992年10月28日
发明者陆中源, 程敬学 申请人:陆中源