CN114148444B - 一种自行车三档变速无链传动轴 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自行车三档变速无链传动轴，包括：中轴外壳、中轴盖、曲柄转轴、骨架油封、第一球轴承、前主螺旋锥齿轮、前从螺旋锥齿轮第二球轴承、第三球轴承、锁紧螺钉、传动轴外壳总成、传动芯轴、档位拨叉、驱动套、导向套、复位弹簧、内齿圈、行星架机构、后主螺旋锥齿轮机构、传动轴轴盖、后从螺旋锥齿轮、太阳轮机构等；本发明结构简单，使用方便，利用拨杆切换档位，既可满足平地骑行速度要求又满足上坡减速增矩要求。

Description

一种自行车三档变速无链传动轴

技术领域

本发明涉及一种传动轴，具体涉及一种利用拨杆切换档位，既可满足平地骑行速度要求又可满足上坡减速增矩要求，还可以实现加速骑行的自行车三档变速无链传动轴。

背景技术

传统的无链自行车一般为定速无链传动轴加内变速花鼓，再配置外置马蹄锁，这种配置导致后花鼓只能做变速机构。随着自行车技术和要求的日益发展，后花鼓的功能正在变化，新型自行车智能锁和发电机构已经要求安装在后花鼓内部，导致后花鼓无法安装变速机构。传统的无链定速传动轴，一般整体传动比为2:1左右，在平地骑行时骑行速度和体验比较好，但是起步和上坡时骑行就比较费力。如果后花鼓不装变速机构，就无法满足平地骑行速度要求和上坡减速增矩要求，降低了自行车的骑行体验。

发明内容

针对上述问题，本发明的主要目的在于提供一种利用拨杆切换档位，既可满足平地骑行速度要求又可满足上坡减速增矩要求，还可以实现加速骑行的自行车三档变速无链传动轴。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种自行车三档变速无链传动轴，所述自行车三档变速无链传动轴包括：

中轴外壳，中轴盖，曲柄转轴，骨架油封，第一球轴承，前主螺旋锥齿轮，前从螺旋锥齿轮，第二球轴承，第三球轴承，锁紧螺钉，传动轴外壳总成，传动芯轴，档位拨叉，驱动套，导向套，复位弹簧，内齿圈，行星架机构，后主螺旋锥齿轮机构，传动轴轴盖，后从螺旋锥齿轮，太阳轮机构；

前主螺旋锥齿轮通过第一球轴承支撑安装于中轴盖内并与曲柄转轴右端花键连接，曲柄转轴左端通过第三球轴承与中轴外壳固定；曲柄转轴左右两端设有骨架油封与中轴盖和中轴外壳配合安装，防止外界垃圾进入传动轴内部；前从螺旋锥齿轮通过第二球轴承支撑安装于传动轴外壳总成前端，传动芯轴通过锁紧螺钉固定前从螺旋锥齿轮和后主螺旋锥齿轮机构；第一球轴承和第三球轴承支撑起曲柄转轴并承受整个传动轴动力输入负载；内齿圈过盈安装于传动轴外壳总成后端中部；传动轴外壳总成后端左部开有长槽，导向套安装于驱动套外径上，档位拨叉穿过长槽并与导向套螺纹连接，档位拨叉底部卡于驱动套左端凹槽内，当档位拨叉左右移动时带动驱动套左右移动，导向套与驱动套之间可相互旋转运动；行星架机构上安装有四个棘爪并通过轴承支撑安装于传动轴外壳总成后端左部，太阳轮上安装有四个太阳轮棘爪，内齿圈过盈安装于传动轴外壳总成后端中部，档位拨叉迫使驱动套左右运动，复位弹簧迫使驱动套在不受外力作用时位于左位，改变驱动套与行星架机构和太阳轮机构的啮合关系达到变速效果；通过前主螺旋锥齿轮驱动前从螺旋锥齿轮，再通过传动芯轴把扭矩传递给驱动套。

在本发明的具体实施例子中，根据不同的速度要求，改变驱动套和行星架机构或者太阳轮机构啮合，通过棘爪或者太阳轮棘爪把扭矩传递给主螺旋锥齿轮机构，然后动力从螺旋锥齿轮传递给后花鼓驱动后轮运动。

在本发明的具体实施例子中，所述传动轴的太阳轮是转动部件。

在本发明的具体实施例子中，通过改变驱动套与行星架机构和太阳轮机构的啮合关系达到变速效果。

本发明的积极进步效果在于：本发明提供的自行车三档变速无链传动轴有如下优点：本发明结构简单，使用方便，利用拨杆切换档位。即可满足平地骑行速度要求又满足上坡减速增矩要求，传统内变速机构一般设置在后花鼓内部，导致后花鼓只能做变速机构，随着共享单车技术和要求的日益发展，后花鼓的功能正在变化，新型共享单车智能锁和发电机构已经要求安装在后花鼓内部，导致后花鼓无法安装变速机构，变速无链传动轴很好的解决了这个问题，使得单车应用更加多样化。

附图说明

图1为本发明的剖视图。

图2-1为行星架机构示意图。

图2-2为图2-1的A-A剖视示意图。

图2-3为行星架机构示意图。

图3-1为后齿轮副及棘轮机构和太阳轮及棘轮机构示意图。

图3-2为图3-1去掉后主螺旋锥齿轮后的示意图。

图3-3为图3-2的C-C剖视示意图。

图4-1为变速过程中增速的示意图。

图4-2为变速过程中等速的示意图。

图4-3为变速过程中减速的示意图。

下面是本发明中标号对应的名称：

中轴外壳1，中轴盖2，曲柄转轴3，骨架油封4，第一球轴承5，前主螺旋锥齿轮6，前从螺旋锥齿轮7，第二球轴承8，第三球轴承9，锁紧螺钉10，传动轴外壳总成11，传动芯轴12，档位拨叉13，驱动套14，导向套15，复位弹簧16，内齿圈17，行星架机构18，后主螺旋锥齿轮机构19，传动轴轴盖20，后从螺旋锥齿轮21，太阳轮机构22、

行星架本体100，球轴承101，行星轮102，棘爪103，棘爪弹簧104，轴用卡簧105，安装螺丝106；棘轮外套300、后主螺旋锥齿轮301、球轴承302、球轴承303、轴用卡簧304；

太阳轮本体200，太阳轮棘爪201，转销202，棘爪弹簧203。

具体实施方式

下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。

图1为本发明的剖视图，图2-1为行星架机构示意图，图2-2为图2-1的A-A剖视示意图，图2-3为行星架机构示意图。如上述图所示：本发明提供的一种自行车三档变速无链传动轴装置，包括中轴外壳1，中轴盖2，曲柄转轴3，骨架油封4，球轴承5，前主螺旋锥齿轮6，前从螺旋锥齿轮7，第二球轴承8，第三球轴承9，锁紧螺钉10，传动轴外壳总成11，传动芯轴12，档位拨叉13，驱动套14，导向套15，复位弹簧16，内齿圈17，行星架机构18，后主螺旋锥齿轮机构19，传动轴轴盖20，后从螺旋锥齿轮21，太阳轮机构22。

其中，行星架机构18由行星架本体100，球轴承101，四个行星轮102，四个棘爪103，棘爪弹簧104，轴用卡簧105，四个安装螺丝106组成；后主螺旋锥齿轮机构19由棘轮外套300，后主螺旋锥齿轮301，球轴承302，球轴承303，轴用卡簧304等组成；太阳轮机构22由太阳轮本体200，四个太阳轮棘爪201，四个转销202，棘爪弹簧203组成。

参见图1，前主螺旋锥齿轮6通过第一球轴承5支撑安装于中轴盖2内并与曲柄转轴3右端花键连接，曲柄转轴3左端通过安装第三球轴承9与中轴外壳1固定；曲柄转轴3左右两端设有骨架油封4与中轴盖2和中轴外壳1配合安装，防止外界垃圾进入传动轴内部；前从螺旋锥齿轮7通过第二球轴承8支撑安装于传动轴外壳总成11前端，传动芯轴12通过螺钉10固定前从螺旋锥齿轮7和后主螺旋锥齿轮机构19；第一球轴承5和第三球轴承9支撑起曲柄转轴3并承受整个传动轴动力输入负载；内齿圈17过盈安装于传动轴外壳总成11后端中部；传动轴外壳总成11后端左部开有长槽，导向套15安装于驱动套14外径上，档位拨叉13穿过长槽并与导向套15螺纹连接，档位拨叉13底部卡于驱动套14左端凹槽内，当档位拨叉13左右移动时带动驱动套14左右移动，导向套15与驱动套14之间可相互旋转运动；行星架机构18上安装有4个棘爪103并通过轴承101支撑安装于传动轴外壳总成11后端左部，太阳轮本体200上安装有四个太阳轮棘爪201，内齿圈17过盈安装于传动轴外壳总成11后端中部，档位拨叉13迫使驱动套14左右运动，复位弹簧16迫使驱动套14在不受外力作用时位于左位，改变驱动套14与行星架机构18和太阳轮机构22的啮合关系达到变速效果。通过前主螺旋锥齿轮6驱动前从螺旋锥齿轮7，再通过传动芯轴12把扭矩传递给后驱动套14，根据不同的速度要求，改变驱动套14和行星架机构18或者太阳轮机构22啮合，通过棘爪103或者太阳轮棘爪201把扭矩传递给主螺旋锥齿轮机构19，然后动力从后从螺旋锥齿轮21传递给后花鼓驱动后轮运动。

参见图2-1、2-2和2-3所示，行星架机构18有以下零件构成：四个行星轮102通过安装螺丝106均布安装于行星架本体100中，四个棘爪103通过棘爪弹簧104安装于行星架本体100右端并顶住棘轮外套300左端棘轮槽；轴承101通过轴用卡簧105安装于行星架本体100并与传动轴外壳总成11前端配合安装保存行星架机构18与传动芯轴12同轴，行星架本体100含有键槽可与驱动套14的键配合使用传递动力。

如图3-1、3-2和3-3所示，太阳轮机构22有以下零件构成：太阳轮本体200右端安装有四个太阳轮棘爪201并通过四个转销202转销定位；棘爪弹簧203始终迫使太阳轮棘爪201与棘轮外套300右端棘轮槽接触；太阳轮棘爪201底部设有锥面，当驱动套14运动至右位时，驱动套14右端凸台接触太阳轮棘爪201底部锥面迫使太阳轮棘爪201脱离棘轮外套300右端棘轮槽，此时太阳轮机构22与后主螺旋锥齿轮机构19处于离合状态；当驱动套14在左位或中位时太阳轮棘爪201在棘爪弹簧203的作用下与棘轮外套300左端棘轮槽接触，此时太阳轮机构22与后主螺旋锥齿轮机构19处于连接状态。

如图3-1、3-2和3-3所示，后主螺旋锥齿轮机构19有以下零件构成：球轴承302安装于后主螺旋锥齿轮301外径上并通过螺纹和棘轮外套300连接；球轴承303安装于后主螺旋锥齿轮301内部并用轴用卡簧304固定；后主螺旋锥齿轮机构19通过锁紧螺钉10使传动芯轴12左右两端零件连成一体。

通过上述结构的实施，本申请采用轴承支撑个传动部件使得传动轴转动更加灵活，换挡更加可靠。

参见图4-1、4-2和4-3，为驱动套14，内齿圈17，行星架机构18，后主螺旋锥齿轮机构19，太阳轮机构22安装简化图，有三种速度可调。内齿圈17分度圆半径为r2,太阳轮机构22分度圆半径为r1。

默认状态下，复位弹簧16迫使驱动套14位于左位，驱动套14上的凸键与行星架机构18键槽连接且不与太阳轮机构22连接，行星架机构18上的棘爪103顶住棘轮外套300左端棘轮槽，同时太阳轮机构22上的太阳轮棘爪201也顶住棘轮外套300右端棘轮槽，此时行星架机构18是主动件，内齿圈17为固定件，太阳轮机构22为从动件，故为增速运动，速比为1：1+r2/r1，太阳轮机构22速度高于行星架机构18，所以行星架机构18上的棘爪103不起作用，通常超车骑行时采用此种模式。

当档位拨叉13迫使驱动套14位于中位时，此时驱动套14上的凸键与行星架机构18键槽连接且与太阳轮机构22连接，驱动套14、行星架机构18和太阳轮机构22连成一体，行星架机构18上的棘爪103顶住棘轮外套300左端棘轮槽，同时太阳轮机构22上的太阳轮棘爪201也顶住棘轮外套300右端棘轮槽，此时行星架机构18和太阳轮机构22是主动件，内齿圈17为固定件，故为等速运动，速比为1：1，平地骑行采用此种模式。

当档位拨叉13迫使驱动套14位于右位时，此时驱动套14上的凸键不与行星架机构18键槽连接且与太阳轮机构22连接，行星架机构18上的棘爪103顶住棘轮外套300左端棘轮槽，同时太阳轮机构22上的太阳轮棘爪201脱离棘轮外套300右端棘轮槽，使得行星架机构18和后主螺旋锥齿轮机构19连成一体，此时行星架机构18从动件，太阳轮机构22是主动件，内齿圈17为固定件，故为减速运动，速比为1+r2/r1：1，骑行起步和爬坡采用此种模式。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种自行车三档变速无链传动轴，其特征在于：所述自行车三档变速无链传动轴包括：

中轴外壳(1)、中轴盖(2)、曲柄转轴(3)、骨架油封(4)、第一球轴承(5)、前主螺旋锥齿轮(6)、前从螺旋锥齿轮(7)、第二球轴承(8)、第三球轴承(9)、锁紧螺钉(10)、传动轴外壳总成(11)、传动芯轴(12)、档位拨叉(13)、驱动套(14)、导向套(15)、复位弹簧(16)、内齿圈(17)、行星架机构(18)、后主螺旋锥齿轮机构(19)、传动轴轴盖(20)、后从螺旋锥齿轮(21)、太阳轮机构(22)；

前主螺旋锥齿轮(6)通过第一球轴承(5)支撑安装于中轴盖(2)内并与曲柄转轴(3)右端花键连接，曲柄转轴(3)左端通过第三球轴承(9)与中轴外壳(1)固定；曲柄转轴(3)左右两端设有骨架油封(4)与中轴盖(2)和中轴外壳(1)配合安装，防止外界垃圾进入传动轴内部；前从螺旋锥齿轮(7)通过第二球轴承(8)支撑安装于传动轴外壳总成(11)前端，传动芯轴(12)通过锁紧螺钉(10)固定前从螺旋锥齿轮(7)和后主螺旋锥齿轮机构(19)；第一球轴承(5)和第三球轴承(9)支撑起曲柄转轴(3)并承受整个传动轴动力输入负载；内齿圈(17)过盈安装于传动轴外壳总成(11)后端中部；传动轴外壳总成(11)后端左部开有长槽，导向套(15)安装于驱动套(14)外径上，档位拨叉(13)穿过长槽并与导向套(15)螺纹连接，档位拨叉(13)底部卡于驱动套(14)左端凹槽内，当档位拨叉(13)左右移动时带动驱动套(14)左右移动，导向套(15)与驱动套(14)之间可相互旋转运动；行星架机构(18)上安装有四个棘爪(103)并通过轴承(101)支撑安装于传动轴外壳总成(11)后端左部，太阳轮本体 (200)上安装有四个太阳轮棘爪(201)，内齿圈(17)过盈安装于传动轴外壳总成(11)后端中部，档位拨叉(13)迫使驱动套(14)左右运动，复位弹簧(16)迫使驱动套(14)在不受外力作用时位于左位，改变驱动套(14)与行星架机构(18)和太阳轮机构(22)的啮合关系达到变速效果；通过前主螺旋锥齿轮(6)驱动前从螺旋锥齿轮(7)，再通过传动芯轴(12)把扭矩传递给驱动套(14)；

行星架机构由以下零件构成：四个行星轮通过安装螺丝均布安装于行星架本体中，四个棘爪通过棘爪弹簧安装于行星架本体右端并顶住棘轮外套左端棘轮槽；轴承通过轴用卡簧安装于行星架本体并与传动轴外壳总成前端配合安装保存行星架机构与传动芯轴同轴，行星架本体含有键槽可与驱动套的键配合使用传递动力；

太阳轮机构由以下零件构成：太阳轮本体右端安装有四个太阳轮棘爪201并通过四个转销定位；棘爪弹簧始终迫使太阳轮棘爪与棘轮外套右端棘轮槽接触；太阳轮棘爪底部设有锥面，当驱动套运动至右位时，驱动套右端凸台接触太阳轮棘爪底部锥面迫使太阳轮棘爪脱离棘轮外套右端棘轮槽，此时太阳轮机构与后主螺旋锥齿轮机构处于离合状态；当驱动套在左位或中位时太阳轮棘爪在棘爪弹簧的作用下与棘轮外套左端棘轮槽接触，此时太阳轮机构与后主螺旋锥齿轮机构处于连接状态；

后主螺旋锥齿轮机构由以下零件构成：球轴承安装于后主螺旋锥齿轮301外径上并通过螺纹和棘轮外套连接；球轴承安装于后主螺旋锥齿轮内部并用轴用卡簧固定；后主螺旋锥齿轮机构通过锁紧螺钉使传动芯轴12左右两端零件连成一体。

2.根据权利要求1所述的自行车三档变速无链传动轴，其特征在于：根据不同的速度要求，改变驱动套(14)和行星架机构(18)或者太阳轮机构(22)啮合，通过棘爪(103)或者太阳轮棘爪(201)把扭矩传递给主螺旋锥齿轮机构(19)，然后动力从后从螺旋锥齿轮(21)传递给后花鼓驱动后轮运动。

3.根据权利要求1所述的自行车三档变速无链传动轴，其特征在于：所述传动轴的太阳轮机构是转动部件。

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