[發明專利]一種帶負荷變速的緊湊型多檔位自行車中軸變速箱及其換擋方法

在審

• 申請號: 202310283793.1
• 申請日: 2023-03-22
• 公開（公告）號: CN116066536A
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發明（設計）人: 蔡明;趙會星
• 申請（專利權）人: 蔡明
• 主分類號: F16H37/02
• 分類號: F16H37/02;F16H57/023;F16H63/32
• 代理公司: 重慶項乾光宇專利代理事務所(普通合伙) 50244
• 代理人: 馬光輝

1.一種帶負荷變速的緊湊型多檔位自行車中軸變速箱，包括箱式變速裝置和換擋裝置，所述箱式變速裝置包括箱體、一個主軸、一個副軸和一個輸出鏈輪，在所述的主軸上設有多個主軸齒輪和主動棘輪，在所述的副軸上設有多個副軸齒輪和從動棘輪，所述的主動棘輪和所述的從動棘輪的中間設有撥槽，所述的主軸齒輪和所述的副軸齒輪相互配合嚙合；所述換擋裝置包括變擋鼓輪、變擋撥桿和變擋撥叉，所述變擋鼓輪旋轉固定在箱體上，所述主軸和副軸的兩端通過軸承安裝在箱體上，所述變擋撥桿可左右移動的活動固定在箱體上，變擋鼓輪的旋轉中心線與副軸的旋轉中心線相互平行，所述變擋鼓輪圓周面上設置有變擋鼓輪槽，所述變擋撥叉包括下段的撥叉叉部和上段的撥叉連接部，所述撥叉叉部卡接在所述棘輪中間的撥槽中，所述變擋撥桿前端活動固定在所述的變擋鼓輪槽內，所述變擋撥桿后端活動連接所述撥叉連接部，其特征在于：所述的主軸齒輪最右側一個齒輪是雙聯齒輪，所述輸出鏈輪固定在所述的雙聯齒輪上；所述的主動棘輪和所述的從動棘輪中均是雙棘齒棘輪，所述雙棘齒棘輪兩側設置有具有雙棘齒的兩個主軸齒輪或兩個副軸齒輪，所述雙棘齒棘輪在主軸或副軸上左右移動并通過兩側的棘齒分別與所述的雙棘齒的兩個主軸齒輪或兩個副軸齒輪相互嚙合/分離；所述副軸最右側的設置有一個高速齒輪和一個低速齒輪，所述高速齒輪和所述低速齒輪之間設有第三雙棘齒棘輪，所述高速齒輪、低速齒輪和所述雙聯齒輪嚙合，所述變擋撥桿和所述撥叉的連接件為彈性連接件。

2.根據權利要求1所述的一種帶負荷變速的緊湊型多檔位自行車中軸變速箱，其特征在于：所述彈性連接件為金屬彈片，所述金屬彈片上端固定連接在所述變擋撥桿上，所述金屬彈片下端活動夾持住所述變檔撥叉。

3.根據權利要求1所述的一種帶負荷變速的緊湊型多檔位自行車中軸變速箱，其特征在于：所述彈性連接件為扭簧，所述扭簧包括扭簧本體和扭簧輸出端頭，所述扭簧本體固定連接所述變擋撥桿上，所述扭簧輸出端頭活動夾持住所述變檔撥叉。

4.根據權利要求1所述的一種帶負荷變速的緊湊型多檔位自行車中軸變速箱，其特征在于：所述換擋裝置還包括有固定板和撥叉導向桿，所述固定板固定在所述箱體上，所述撥叉導向桿固定在所述固定板上或直接固定在所述箱體上，所述撥叉連接部為空心管，所述空心管活動套接在所述撥叉導向桿上。

5.根據權利要求2或3所述的一種帶負荷變速的緊湊型多檔位自行車中軸變速箱，其特征在于：所述變速箱為八擋齒輪變速箱，所述的主軸上從左到右依次設有一擋主軸齒輪、三擋主軸齒輪、二擋主軸齒輪、第二雙棘齒棘輪、四擋主軸齒輪和雙聯齒輪；其中，一擋主軸齒輪和三擋主軸齒輪固定連接在主軸上，二擋主軸齒輪、四擋主軸齒輪以及雙聯齒輪空套在主軸上，所述第二雙棘齒棘輪滑動套接在所述的主軸上；所述副軸上從左到右依次設有一擋副軸齒輪、第一雙棘齒棘輪、三擋副軸齒輪、二擋副軸齒輪、四擋副軸齒輪、高速齒輪、第三雙棘齒棘輪和低速齒輪，其中，一擋副軸齒輪和三擋副軸齒輪空套在所述副軸上，所述第一雙棘齒棘輪、第三雙棘齒棘輪滑動套接在所述的副軸上，二擋副軸齒輪和四擋副軸齒輪固定連接在副軸上，高速齒輪和低速齒輪空套在所述副軸上。

6.根據權利要求5所述的一種帶負荷變速的緊湊型多檔位自行車中軸變速箱，其特征在于：所述的變擋撥桿和變擋撥叉均為三個，其中，第一變擋撥桿控制第一雙棘齒棘輪，第二變擋撥桿控制第二雙棘齒棘輪，第三變擋撥桿控制所述的第三雙棘齒棘輪。

7.根據權利要求6所述的一種帶負荷變速的緊湊型多檔位自行車中軸變速箱，其特征在于：所述的棘齒均為斜齒。

8.根據權利要求7所述的一種帶負荷變速的緊湊型多檔位自行車中軸變速箱的換擋方法，

1)當所述變速箱處于空擋位置時，所述第一雙棘齒棘輪、第二雙棘齒棘輪、第三雙棘齒棘輪均和對應的齒輪處于分離狀態；

2)當從空擋加擋到一擋的狀態時，所述變擋鼓輪控制第三變擋撥桿帶動第三雙棘齒棘輪向右移動，位于第三雙棘齒棘輪右邊的棘齒與低速齒輪左邊的棘齒處于嚙合狀態；第二棘輪均處于分離狀態；所述變擋鼓輪控制第一變擋撥桿帶動第一雙棘齒棘輪向左移動，位于第一雙棘齒棘輪左邊的棘齒與一擋副軸齒輪右邊的棘齒處于嚙合狀態；主軸帶動一擋主軸齒輪旋轉，一擋主軸齒輪帶動一擋副軸齒輪旋轉，一擋副軸齒輪帶動第一雙棘齒棘輪旋轉，第一雙棘齒棘輪帶動副軸旋轉，副軸帶動第三雙棘齒棘輪旋轉，第三雙棘齒棘輪帶動低速齒輪旋轉，低速齒輪帶動在主軸上的雙聯齒輪旋轉，實現輸出鏈輪轉動；

3)當從一擋加擋到二擋的狀態時，旋轉變擋鼓輪，所述第三雙棘齒棘輪右邊的棘齒與低速齒輪左邊的棘齒依舊處于嚙合狀態；第一變擋撥桿帶動第一雙棘齒棘輪向右移動，位于第一雙棘齒棘輪左邊的棘齒與一擋主軸齒輪右邊的棘齒分離，第一棘輪均處于分離狀態；同時，第二變擋撥桿帶動第二雙棘齒棘輪向左移動，位于第二雙棘齒棘輪左邊的棘齒與二擋主軸齒輪右邊的棘齒結合；主軸帶動第二雙棘齒棘輪旋轉，第二雙棘齒棘輪旋轉帶動二檔主軸齒輪旋轉，二檔主軸齒輪帶動二擋副軸齒輪旋轉，二擋副軸齒輪帶動副軸旋轉，副軸帶動第三雙棘齒棘輪旋轉，第三雙棘齒棘輪帶動低速齒輪旋轉，低速齒輪帶動在主軸上的雙聯齒輪旋轉，實現輸出鏈輪轉動；

4)當從二擋加擋到三擋的狀態時，旋轉變擋鼓輪，所述第三雙棘齒棘輪右邊的棘齒與低速齒輪左邊的棘齒依舊處于嚙合狀態；第二變擋撥桿42帶動第二雙棘齒棘輪向右移動，第二雙棘齒棘輪左邊的棘齒與二擋主軸齒輪右邊的棘齒分離，第二棘輪均處于分離狀態；同時，第一變擋撥桿帶動第一雙棘齒棘輪向右移動，位于第一雙棘齒棘輪右邊的棘齒與三擋副軸齒輪左邊的棘齒結合；主軸帶動三擋主軸齒輪旋轉，三擋主軸齒輪帶動三擋副軸齒輪旋轉，三擋副軸齒輪帶動第一雙棘齒棘輪旋轉，第一雙棘齒棘輪帶動副軸旋轉，副軸帶動第三雙棘齒棘輪旋轉，第三雙棘齒棘輪帶動低速齒輪旋轉，低速齒輪帶動在主軸上的雙聯齒輪旋轉，實現輸出鏈輪轉動；

5)當從三擋加擋到四擋的狀態時，旋轉變擋鼓輪，所述第三雙棘齒棘輪右邊的棘齒與低速齒輪左邊的棘齒依舊處于嚙合狀態；第一變擋撥桿帶動第一雙棘齒棘輪向左移動，第一雙棘齒棘輪右邊的棘齒與三擋副軸齒輪左邊的棘齒分離，第一棘輪均處于分離狀態；同時，第二變擋撥桿帶動第二雙棘齒棘輪向右移動，位于第二雙棘齒棘輪右邊的棘齒與四擋主軸齒輪左邊的棘齒結合；主軸帶動第二雙棘齒棘輪旋轉，第二雙棘齒棘輪旋轉帶動四檔主軸齒輪旋轉，四檔主軸齒輪帶動四擋副軸齒輪旋轉，四擋副軸齒輪帶動副軸旋轉，副軸帶動第三雙棘齒棘輪旋轉，第三雙棘齒棘輪帶動低速齒輪旋轉，低速齒輪帶動在主軸上的雙聯齒輪旋轉，實現輸出鏈輪轉動；

6)當從四擋加擋到五檔的狀態時，旋轉變擋鼓輪，第三變擋撥桿帶動第三雙棘齒棘輪向左移動，位于第三雙棘齒棘輪左邊的棘齒與高速齒輪右邊的棘齒處于嚙合狀態，第二變擋撥桿帶動第二雙棘齒棘輪向左移動，位于第二雙棘齒棘輪右邊的棘齒與四擋主軸齒輪左邊的棘齒分離，第二棘輪均處于分離狀態；同時，第一變擋撥桿帶動第一雙棘齒棘輪向左移動，位于第一雙棘齒棘輪左邊的棘齒與一擋副軸齒輪右邊的棘齒處于嚙合狀態；主軸帶動一擋主軸齒輪旋轉，一擋主軸齒輪帶動一擋副軸齒輪旋轉，一擋副軸齒輪帶動第一雙棘齒棘輪旋轉，第一雙棘齒棘輪帶動副軸旋轉，副軸帶動第三雙棘齒棘輪旋轉，第三雙棘齒棘輪帶動高速齒輪旋轉，高速齒輪帶動在主軸上的雙聯齒輪旋轉，實現輸出鏈輪轉動；

7)當從五檔加擋到六擋的狀態時，旋轉變擋鼓輪，所述第三雙棘齒棘輪左邊的棘齒與高速齒輪右邊的棘齒依舊處于嚙合狀態；第一變擋撥桿帶動第一雙棘齒棘輪向右移動，位于第一雙棘齒棘輪左邊的棘齒與一擋副軸齒輪右邊的棘齒分離，第一棘輪均處于分離狀態；同時，第二變擋撥桿帶動第二雙棘齒棘輪向左移動，位于第二雙棘齒棘輪左邊的棘齒與二擋主軸齒輪右邊的棘齒結合；主軸帶動第二雙棘齒棘輪旋轉，第二雙棘齒棘輪旋轉帶動二檔主軸齒輪旋轉，二檔主軸齒輪帶動二擋副軸齒輪旋轉，二擋副軸齒輪帶動副軸旋轉，副軸帶動第三雙棘齒棘輪旋轉，第三雙棘齒棘輪帶動高速齒輪旋轉，高速齒輪帶動在主軸上的雙聯齒輪旋轉，實現輸出鏈輪轉動；

8)當從六擋加擋到七擋的狀態時，旋轉變擋鼓輪，位于第三雙棘齒棘輪左邊的棘齒依舊與高速齒輪右邊的棘齒處于嚙合狀態，第二變擋撥桿帶動第二雙棘齒棘輪向右移動，第二雙棘齒棘輪左邊的棘齒與二擋主軸齒輪右邊的棘齒分離，第二棘輪均處于分離狀態；同時，第一變擋撥桿帶動第一雙棘齒棘輪向右移動，位于第一雙棘齒棘輪右邊的棘齒與三擋副軸齒輪左邊的棘齒結合；主軸帶動三擋主軸齒輪旋轉，三擋主軸齒輪帶動三擋副軸齒輪旋轉，三擋副軸齒輪帶動第一雙棘齒棘輪旋轉，第一雙棘齒棘輪帶動副軸旋轉，副軸帶動第三雙棘齒棘輪旋轉，第三雙棘齒棘輪帶動高速齒輪旋轉，高速齒輪帶動在主軸上的雙聯齒輪旋轉，實現輸出鏈輪轉動；

9)當從七擋加擋到八擋的狀態時，旋轉變擋鼓輪，位于第三雙棘齒棘輪左邊的棘齒依舊與高速齒輪右邊的棘齒處于嚙合狀態，第一變擋撥桿帶動第一雙棘齒棘輪向左移動，第一雙棘齒棘輪右邊的棘齒與三擋副軸齒輪左邊的棘齒分離，第一棘輪均處于分離狀態；同時，第二變擋撥桿帶動第二雙棘齒棘輪向右移動，位于第二雙棘齒棘輪右邊的棘齒與四擋主軸齒輪左邊的棘齒結合；主軸帶動第二雙棘齒棘輪旋轉，第二雙棘齒棘輪旋轉帶動四檔主軸齒輪旋轉，四檔主軸齒輪帶動四擋副軸齒輪旋轉，四擋副軸齒輪帶動副軸旋轉，副軸帶動第三雙棘齒棘輪旋轉，第三雙棘齒棘輪帶動高速齒輪旋轉，高速齒輪帶動在主軸上的雙聯齒輪旋轉，實現輸出鏈輪轉動；

10)當從八擋減擋到七擋的狀態時，反向旋轉變擋鼓輪，位于第三雙棘齒棘輪左邊的棘齒依舊與高速齒輪右邊的棘齒處于嚙合狀態；第二變擋撥桿帶動第二雙棘齒棘輪向左移動，位于第二雙棘齒棘輪右邊的棘齒與四擋主軸齒輪左邊的棘齒分離，第二棘輪均處于分離狀態；同時，第一變擋撥桿帶動第一雙棘齒棘輪向右移動，第一雙棘齒棘輪右邊的棘齒與三擋副軸齒輪左邊的棘齒結合；主軸帶動第三主軸齒輪旋轉，第三主軸齒輪帶動第三副軸齒輪旋轉，第三副軸齒輪帶動第一雙棘齒棘輪旋轉，第一雙棘齒棘輪帶動副軸旋轉，副軸帶動第三雙棘齒棘輪旋轉，第三雙棘齒棘輪帶動高速齒輪旋轉，高速齒輪帶動在主軸上的雙聯齒輪旋轉，實現輸出鏈輪轉動；

11)當從七擋減擋到六擋的狀態時，反向旋轉變擋鼓輪，位于第三雙棘齒棘輪左邊的棘齒依舊與高速齒輪右邊的棘齒處于嚙合狀態；第一變擋撥桿帶動第一雙棘齒棘輪向左移動，位于第一雙棘齒棘輪右邊的棘齒與三擋副軸齒輪左邊的棘齒分離，第一棘輪均處于分離狀態；同時，第二變擋撥桿帶動第二雙棘齒棘輪向左移動，第二雙棘齒棘輪左邊的棘齒與二擋主軸齒輪右邊的棘齒結合；主軸帶動第二雙棘齒棘輪旋轉，第二雙棘齒棘輪帶動二檔主軸齒輪旋轉，二擋主軸齒輪帶動二擋副軸齒輪旋轉，二檔副軸齒輪帶動副軸旋轉，副軸帶動第三雙棘齒棘輪旋轉，第三雙棘齒棘輪帶動高速齒輪旋轉，高速齒輪帶動在主軸上的雙聯齒輪旋轉，實現輸出鏈輪轉動；

12)當從六擋減擋到五檔的狀態時，反向旋轉變擋鼓輪，位于第三雙棘齒棘輪左邊的棘齒依舊與高速齒輪右邊的棘齒處于嚙合狀態；第二變擋撥桿帶動第二雙棘齒棘輪向右移動，位于第二雙棘齒棘輪左邊的棘齒與二擋主軸齒輪右邊的棘齒分離，第二棘輪均處于分離狀態；第一變擋撥桿帶動第一雙棘齒棘輪向左移動，位于第一雙棘齒棘輪左邊的棘齒與一擋副軸齒輪右邊的棘齒結合；主軸帶動一檔主軸齒輪旋轉，一檔主軸齒輪帶動一擋副軸齒輪旋轉，一擋副軸齒輪帶動第一雙棘齒棘輪旋轉，第一雙棘齒棘輪旋轉帶動副軸旋轉，副軸帶動帶動第三雙棘齒棘輪旋轉，第三雙棘齒棘輪帶動高速齒輪旋轉，高速齒輪帶動在主軸上的雙聯齒輪旋轉，實現輸出鏈輪轉動；

13)當從五檔減擋到四擋的狀態時，反向旋轉變擋鼓輪，第三變擋撥桿帶動第三雙棘齒棘輪向右移動，位于第三雙棘齒棘輪右邊的棘齒與低速齒輪左邊的棘齒處于嚙合狀態；第一變擋撥桿帶動第一雙棘齒棘輪向右移動，第一棘輪均處于分離狀態；同時，第二變擋撥桿帶動第二雙棘齒棘輪向右移動，位于第二雙棘齒棘輪右邊的棘齒與四擋主軸齒輪左邊的棘齒處于嚙合狀態；主軸帶動第二雙棘齒棘輪旋轉，第二雙棘齒棘輪旋轉帶動四檔主軸齒輪旋轉，四檔主軸齒輪帶動四擋副軸齒輪旋轉，四擋副軸齒輪帶動副軸旋轉，副軸帶動第三雙棘齒棘輪旋轉，第三雙棘齒棘輪帶動低速齒輪旋轉，低速齒輪帶動在主軸上的雙聯齒輪旋轉，實現輸出鏈輪轉動；

14)當從四擋減擋到三擋的狀態時，反向旋轉變擋鼓輪，位于第三雙棘齒棘輪右邊的棘齒依舊與低速齒輪左邊的棘齒處于嚙合狀態；第二變擋撥桿帶動第二雙棘齒棘輪向左移動第二棘輪均處于分離狀態；同時，第一變擋撥桿帶動第一雙棘齒棘輪向右移動，位于第一雙棘齒棘輪右邊的棘齒與三擋副軸齒輪左邊的棘齒處于嚙合狀態；主軸帶動三擋主軸齒輪旋轉，三擋主軸齒輪帶動三擋副軸齒輪旋轉，三擋副軸齒輪帶動第一雙棘齒棘輪旋轉，第一雙棘齒棘輪帶動副軸旋轉，副軸帶動第三雙棘齒棘輪旋轉，第三雙棘齒棘輪帶動低速齒輪旋轉，低速齒輪帶動在主軸上的雙聯齒輪旋轉，實現輸出鏈輪轉動；

15)當從三擋減擋到二擋的狀態時，反向旋轉變擋鼓輪，位于第三雙棘齒棘輪右邊的棘齒依舊與低速齒輪左邊的棘齒處于嚙合狀態；第一變擋撥桿帶動第一雙棘齒棘輪向左移動第一棘輪均處于分離狀態；同時，第二變擋撥桿帶動第二雙棘齒棘輪向左移動，位于第二雙棘齒棘輪左邊的棘齒與二擋副軸齒輪右邊的棘齒處于嚙合狀態；主軸帶動第二雙棘齒棘輪旋轉，第二雙棘齒棘輪旋轉帶動二檔主軸齒輪旋轉，二檔主軸齒輪帶動二擋副軸齒輪旋轉，二擋副軸齒輪帶動副軸旋轉，副軸帶動第三雙棘齒棘輪旋轉，第三雙棘齒棘輪帶動低速齒輪旋轉，低速齒輪帶動在主軸上的雙聯齒輪旋轉，實現輸出鏈輪轉動；

16)當從二擋減擋到一擋的狀態時，反向旋轉變擋鼓輪，位于第三雙棘齒棘輪右邊的棘齒依舊與低速齒輪左邊的棘齒處于嚙合狀態；第二變擋撥桿帶動第二雙棘齒棘輪向右移動，第二棘輪均處于分離狀態，同時，第一變擋撥桿帶動第一雙棘齒棘輪向左移動，位于第一雙棘齒棘輪左邊的棘齒與一擋副軸齒輪右邊的棘齒處于嚙合狀態；主軸帶動一擋主軸齒輪旋轉，一擋主軸齒輪帶動一擋副軸齒輪旋轉，一擋副軸齒輪帶動第一雙棘齒棘輪旋轉，第一雙棘齒棘輪帶動副軸旋轉，副軸帶動第三雙棘齒棘輪旋轉，第三雙棘齒棘輪帶動低速齒輪旋轉，低速齒輪帶動在主軸上的雙聯齒輪旋轉，實現輸出鏈輪轉動；

17)當從一擋減擋到空擋的狀態時，反向旋轉變擋鼓輪，第二雙棘齒棘輪依舊處于分離狀態；所述變擋鼓輪控制第三變擋撥桿帶動第三雙棘齒棘輪向左移動，第三雙棘齒棘輪和對應的齒輪處于分離狀態；第一變擋撥桿帶動第一雙棘齒棘輪向右移動，第一雙棘齒棘輪和對應的齒輪處于分離狀態。

18)循環，在不同的初始狀態，所述棘輪結合位置對應上述不同具體狀態。