CN212243695U - 一种自行车的调速系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种自行车，特别涉及一种自行车的调速系统，包括前枢轴和后枢轴，前枢轴上固定有前面齿轮，后枢轴上转动设有后面齿轮，后面齿轮与自行车的后轮连接，前面齿轮和后面齿轮上沿径向均设有若干圈齿圈，调速系统还包括传动轴，传动轴前端传动连接有前直齿，传动轴的后端传动连接有后直齿，前直齿和后直齿沿传动轴轴向滑动，前直齿和后直齿上连接均有驱动其滑动的驱动结构，本实用新型的调速系统结构简单，占用空间小，并能够节省成本。

Description

一种自行车的调速系统

技术领域

本实用新型涉及一种自行车，特别涉及一种自行车的调速系统。

背景技术

变速自行车由于其便捷的变速换挡功能，使得其能在多种路况下应用，具有良好的加速和爬坡性能，获得广泛应用。目前采用的传动方法是调节链条与前后轴多排并列的大小不一的链轮相啮合，并通过自适应的张紧轮来确保链轮处于张紧状态，从而通过前轴链轮驱动后轴链轮带动后轮前进。这样的变速结构存在几个问题：(1)传动机构复杂，尤其是变速级多且调速范围宽的时候，由于并排链轮的个数需要同步增加，从而增加了传动系统的宽度，另外张紧机构的设计也变得愈加复杂。(2) 在调速时，需要在骑行过程中更换，否则出现掉链的可能性大幅增加，影响骑行舒适感。(3)在骑行变速过程中，由于链条需要从一个链轮切换到另外一个链轮，在切换过程中存在明显的冲击，这会显著降低链条的疲劳寿命，现有的自行车采用齿轮传动，但是调速机构很复杂。

实用新型内容

为了解决现有技术存在的调速机构结构复杂的问题，本实用新型提供一种结构简单的自行车的调速系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种自行车的调速系统，包括前枢轴和后枢轴，所述的前枢轴上固定有前面齿轮，所述的后枢轴上转动设有后面齿轮，后面齿轮与自行车的后轮连接，前面齿轮和后面齿轮上沿径向均设有若干圈齿圈，所述的调速系统还包括传动轴，所述的传动轴的前端传动连接有与前面齿轮啮合的前直齿，所述的传动轴的后端传动连接有与后面齿轮啮合的后直齿，前直齿和后直齿沿传动轴轴向滑动，

所述的前直齿和后直齿上连接均有驱动其滑动的驱动结构，所述的驱动结构包括随动轴承和后随动轴承，前随动轴承的一端与前直齿固定，前随动轴承的另一端上固定有前调节杆，后随动轴承的一端与后直齿固定，后随动轴承的另一端上固定有后调节杆，所述的驱动结构还包括用于调整前调节杆和后调节前后位置的调整机构。

进一步的，所述的调整机构包括转动连接在自行车的车架上的前拨杆和后拨杆，前拨杆和后拨杆与车架之间均设有复位机构，所述的前拨杆头部设有前伸缩杆，后拨杆头部设有后伸缩杆，所述的前伸缩杆与前调节杆铰接，后伸缩杆与后调节杆铰接，前拨杆和后拨杆尾部均连接有拉绳，自行车的把手上设有用于拉紧或释放拉绳的拉绳调节机构。

进一步的，所述的复位机构为扭簧。

进一步的，前拨杆与前伸缩杆之间以及后拨杆与后伸缩杆之间均具有压簧。

进一步的，所述的前直齿和后直齿均通过花键与传动轴连接。

进一步的，自行车上还固定有罩壳，所述的罩壳上固定有立柱，立柱上开设有用于安装传动轴的第一安装孔，所述的传动轴的前端通过前滚子轴承安装在立柱的第一安装孔内，所述的后枢轴上固定有转接器，所述的转接器上开设有第二安装孔，所述的传动轴的后端通过后滚子轴承安装在第二安装孔内。

进一步的，所述的传动轴上设有限制其前后运动的限位机构。

进一步的，所述的限位机构为卡环。

有益效果：

(1)利用面齿轮的90°垂直换向特性，以及其相对应的啮合齿轮为圆柱直齿。在一个大平面上不同半径处加工多级不同齿数的面齿轮，在需要改变速比的时候，只需要调节圆柱直齿的位置，使得其与不同齿数的面齿轮啮合。由于调节时，圆柱齿轮和面齿轮在轮轴轴心方向上的宽度不会发生变化，这样解决了变速系统过宽且过于复杂的问题。

(2)由于齿轮传动系统高强度特性，可以采用较小的圆柱齿轮和多级面齿轮的传动结构，在空间上会远小于链条传动结构。且当需要增加系统的传动比时，只需要增加面齿轮盘的外径和面齿轮的级数，即可在不需要增加宽度尺寸的情况下，且前后均可调节，大幅增加系统的调速范围。

(3)该方案可以在骑行时调速，也可以在停车时调速，且在整个调速过程中，不会出现链条切换的冲击现象。

(4)调整机构通过前后拨杆和拉绳等结构实现，结构简单，占用空间小，并能够节省成本。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为自行车的整体视图；

图2为调速系统的拆分图；

图3为调速系统的正视图；

图4为图3中A处的局部放大图；

图5为图3中B处的局部放大图；

图6为调整机构的结构示意图。

其中，1、前枢轴，2、后枢轴，3、后面齿轮，4、前面齿轮，5、传动轴，6、前直齿，7、后直齿，8、后随动轴承，9、转接器，10、后滚子轴承，11、前随动轴承，12、罩壳，13、后调节杆，14、前调节杆，15、立柱，16、前滚子轴承，17、后拨杆，18、后伸缩杆，19、拉绳。

具体实施方式

如图1～6，一种自行车的调速系统，包括前枢轴1和后枢轴 2，前枢轴1上固定有前面齿轮4，后枢轴2上转动设有后面齿轮3，后面齿轮3与自行车的后轮连接，前面齿轮4和后面齿轮3上沿径向均设有若干圈齿圈，调速系统还包括传动轴5，传动轴5前端传动连接有与前面齿轮4啮合的前直齿6，传动轴5 的后端传动连接有与后面齿轮3啮合的后直齿7，前直齿6和后直齿7沿传动轴5轴向滑动，前直齿6和后直齿7均通过花键与传动轴5连接。

前直齿6和后直齿7上连接均有驱动其滑动的驱动结构，驱动结构包括随动轴承和后随动轴承8，前随动轴承11的一端与前直齿6固定，前随动轴承11的另一端上固定有前调节杆14，后随动轴承8的一端与后直齿7固定，后随动轴承8的另一端上固定有后调节杆13，驱动结构还包括用于调整前调节杆14 和后调节前后位置的调整机构。

调整机构包括转动连接在自行车的车架上的前拨杆和后拨杆17，前拨杆和后拨杆17与车架之间均设有复位机构，复位机构为扭簧。前拨杆头部设有前伸缩杆，后拨杆17头部设有后伸缩杆18，前伸缩杆与前调节杆14铰接，后伸缩杆18与后调节杆13铰接，前拨杆和后拨杆17尾部均连接有拉绳19，自行车的把手上设有用于拉紧或释放拉绳19的拉绳调节机构。扭簧和拉绳的互为反作用力，拉绳调节机构可以采用晾衣架的转盘形式，能够收放绳，放绳时，通过扭簧拉动拉绳19，上面还可以设有刻度，来指示齿轮调节位置。前后的拉绳调节机构可以分开设置，也可以集成。

图6中只给出了后拨杆17的视图，前拨杆可以和后拨杆17 结构相同。

前拨杆与前伸缩杆之间以及后拨杆17与后伸缩杆18之间均具有压簧，且后伸缩杆18在后拨杆17的通孔中滑动，伸缩杆18与后拨杆17的通孔尺寸相匹配，前伸缩杆在前拨杆的通孔中滑动，前伸缩杆与前拨杆通孔的尺寸相匹配。

自行车上还固定有罩壳12，罩壳12上固定有立柱15，立柱15上开设有用于安装传动轴5的第一安装孔，传动轴5的前端通过前滚子轴承16安装在立柱15的第一安装孔内，后枢轴2 上固定有转接器9，转接器9上开设有第二安装孔，传动轴5 的后端通过后滚子轴承10安装在第二安装孔内。

传动轴5上设有限制其前后运动的限位机构。限位机构为卡环。

前枢轴1安装在自行车的前轴安装座孔内，前面齿轮4与前枢轴1安装固定在一起，罩壳12通过螺栓固定安装在前轴安装座上，立柱15安装在罩壳12的中心偏后位置，确保其与前枢轴1无干涉。

后枢轴2安装在自行车的后轮中心轴位置，后面齿轮3通过超越离合器与后轮中心位置通过螺栓固结在一起，即面齿轮3 转动时会带动后轮旋转，当面齿轮3停止旋转时，后轮会在超越离合器的作用下继续旋转，不会反向驱动面齿轮3旋转。另外，前面齿轮3和后面齿轮4在不同半径位置均加工有相同模数但不同齿数的面齿轮。

转接器9与后枢轴2的一端安装在一起，且通过螺栓将其与车架的后轮斜支撑叉安装一起。两个后滚子轴承10安装在转接器9的垂直于轴心孔的第二安装孔内，传动轴5的后端通过后棍子轴承10安装在转接器9的第二安装孔内，使得传动轴5 可以在转接器9中具有自由旋转自由度，并通过卡环等限位，使得传动轴5不具有轴向平移自由度。传动轴5的两端都加工有花键，与后直齿7的花键槽配合安装，使得传动轴5的驱动力通过花键传递给后直齿7，再通过与面齿轮3的啮合传递给后轮。另外，后直齿7可以在后调节杆13的推拉作用下，使得后直齿7在和传动轴5的花键配合下沿轴向平动，从而使得直齿7 可以与不同级数的面齿轮啮合，最终改变后轴传动比。

后随动轴承8的一端安装在后直齿7的一个端面上，另一端与后调节杆13安装在一起，从而使后直齿7与后调节杆13 能相对转动。当需要调节速比的时候，通过驱动调节杆13，带动后直齿7调节位置，使得后直齿7可以与不同级数的面齿轮啮合。另外，由于后随动轴承8和前随动轴承11具有在轴向和径向旋转自由度不限位，平移自由度限位的特性，可以使得后随动轴承8与后直齿7安装的一端能够与后直齿7同步旋转，后随动轴承8与后调节杆13连接安装的一端不会跟着后直齿7 同步旋转，使其保持在初始位置，并只具有驱动后直齿7轴向运动的自由度。

前滚子轴承16安装在立柱15的第一安装孔内，传动轴5 的前端通过前滚子轴承16安装在立柱15的中心位置，这样使得传动轴5在前滚子轴承16和后滚子轴承10的两端支撑下沿轴向旋转。

传动轴5的前端一定长度内同样加工有花键，与前直齿6 的键槽配合装配在一起，前随动轴承11的一端与前直齿6的一个端面安装，另一端与调节杆14安装在一起，可以使得前直齿 6在调节杆的推拉作用下沿着花键槽的轴向移动，从而改变与前面齿轮4的配合位置，进而改变前轴传动比。

系统的动力传动路线如下：

脚踏驱动前面齿轮4旋转→驱动前直齿6旋转→驱动传动轴5旋转→驱动后直齿7旋转→驱动后面齿轮3旋转→通过超越离合器驱动后轮旋转→驱动车辆前进。

系统可以通过更换前面齿轮3和后面齿轮4，改变其传动级数的数量来达到改变系统调速范围的目的。

假设前面齿轮4的第i级的齿数为zi，面齿盘的分布轮级数为n1，前直齿6的齿数为za。后面齿轮3第j级的齿数为zj，面齿轮盘的分布级数为n2，后直齿7的齿数为zp，则整个系统的调速级数为n1*n2，当前系统传动比为(za/zi)*(zj/zp)。

应当理解，以上所描述的具体实施例仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。由本实用新型的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种自行车的调速系统，其特征在于:包括前枢轴(1)和后枢轴(2)，所述的前枢轴(1)上固定有前面齿轮(4)，所述的后枢轴(2)上转动设有后面齿轮(3)，后面齿轮(3)与自行车的后轮连接，前面齿轮(4)和后面齿轮(3)上沿径向均设有若干圈齿圈，所述的调速系统还包括传动轴(5)，所述的传动轴(5)的前端传动连接有与前面齿轮(4)啮合的前直齿(6)，所述的传动轴(5)的后端传动连接有与后面齿轮(3)啮合的后直齿(7)，前直齿(6)和后直齿(7)沿传动轴(5)轴向滑动，

所述的前直齿(6)和后直齿(7)上连接均有驱动其滑动的驱动结构，所述的驱动结构包括随动轴承和后随动轴承(8)，前随动轴承(11)的一端与前直齿(6)固定，前随动轴承(11)的另一端上固定有前调节杆(14)，后随动轴承(8)的一端与后直齿(7)固定，后随动轴承(8)的另一端上固定有后调节杆(13)，所述的驱动结构还包括用于调整前调节杆(14)和后调节前后位置的调整机构。

2.根据权利要求1所述的一种自行车的调速系统，其特征在于：所述的调整机构包括转动连接在自行车的车架上的前拨杆和后拨杆(17)，前拨杆和后拨杆(17)与车架之间均设有复位机构，所述的前拨杆头部设有前伸缩杆，后拨杆(17)头部设有后伸缩杆(18)，所述的前伸缩杆与前调节杆(14)铰接，后伸缩杆(18)与后调节杆(13)铰接，前拨杆和后拨杆(17) 尾部均连接有拉绳(19)，自行车的把手上设有用于拉紧或释放拉绳(19)的拉绳调节机构。

3.根据权利要求2所述的一种自行车的调速系统，其特征在于：所述的复位机构为扭簧。

4.根据权利要求3所述的一种自行车的调速系统，其特征在于：前拨杆与前伸缩杆之间以及后拨杆(17)与后伸缩杆(18)之间均具有压簧。

5.根据权利要求1所述的一种自行车的调速系统，其特征在于：所述的前直齿(6)和后直齿(7)均通过花键与传动轴(5)连接。

6.根据权利要求1所述的一种自行车的调速系统，其特征在于：自行车上还固定有罩壳(12)，所述的罩壳(12)上固定有立柱(15)，立柱(15)上开设有用于安装传动轴(5)的第一安装孔，所述的传动轴(5)的前端通过前滚子轴承(16)安装在立柱(15)的第一安装孔内，所述的后枢轴(2)上固定有转接器(9)，所述的转接器(9)上开设有第二安装孔，所述的传动轴(5)的后端通过后滚子轴承(10)安装在第二安装孔内。

7.根据权利要求6所述的一种自行车的调速系统，其特征在于：所述的传动轴(5)上设有限制其前后运动的限位机构。

8.根据权利要求7所述的一种自行车的调速系统，其特征在于：所述的限位机构为卡环。

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