[其他]自行車變速裝置

無效

• 申請號: 86203618
• 申請日: 1985-10-18
• 公開（公告）號: CN86203618U
• 公開（公告）日: 1987-03-04
• 發明（設計）人: 賀迪泉
• 申請（專利權）人: 賀迪泉
• 主分類號: F16H37/00
• 分類號: F16H37/00
• 代理公司: 湖南專利事務所
• 代理人: 李柏林

本實用新型涉及一種自行車變速裝置。

自行車傳動裝置多襲用雙曲柄機構，這種機構工作效率低。它是按正弦函數由0至1循環，其平均工效低于0.5。隨著技術進步，發明了內變速和外變速機構，內變速機構受到空間的限制，速比級數少，又沿用行星齒輪傳動，模數小，強度低不耐用，更無法用于載重車。外變速機構除中速外均是將鏈條強迫歪斜使用，加之不能使用鏈罩，易沾塵砂，故鏈條、鏈輪磨損大。無論是內、外變速機構都只是在速比級數上進行選擇，仍然工效低。近幾年來，發明了以雙踏板代替雙曲柄機構，打破了騎行自行車時雙腳作圓周運動的慣例，完全避開了低工效區工作，提高了工效。〔參見《Popular????Science》VO1.204，NO。1，P25，1974年〕。但由于后輪仍采用兩個小鏈輪；無變速裝置，不能向高速發展。

本實用新型的任務是突破曲柄工效受正弦函數0至1循環的約束，將0.5的平均工效加以提高，提供兩種非圓齒輪變速裝置，使曲柄在高工效區多施力，低工效區時少施力。

為了完成上述任務，本實用新型提出了兩種具體解決方案如下：

第一種解決方案是采用雙橢圓齒輪或雙變形橢圓齒輪以平均速比N＝1的變速裝置，如圖1、圖2和圖3所示。它是將現有車架的中接頭去掉，焊上一塊弧形鋼板，以便螺栓將變速箱整體緊固或者將變速箱體直接焊于其上均可。以安裝在主軸〔2〕上的雙曲柄機構〔1〕轉動主軸，輸入油浴的變速箱〔3〕內，首經一對相同的橢圓齒輪〔4〕和〔5〕，其中一個橢圓齒輪固定在主軸〔2〕上，另一個橢圓齒輪固定在從動軸〔6〕上，將從動軸帶動，使裝在從動軸的花鍵孔又帶雙端面牙嵌離合器齒輪〔7〕和〔8〕同時旋轉。另用兩個駁叉控制位移，使齒輪組合作六級速比經與主軸同心的空心軸〔11〕，傳至外端大鏈輪〔9〕，經鏈條〔10〕帶動后輪前進，若用三個駁叉即可達九級速比輸出。

這種裝置顯然能提高工效。現根據雙橢圓齒輪的幅度變化，以32齒數等分每個橢圓節曲線，按照8齒數平分 1/4 周長，一個橢圓齒輪齒數為Z₁，另一橢圓齒輪的齒數為Z₂，計算雙橢圓齒輪增益效率變化的結果如圖6和表1所示。

表1是雙橢圓齒輪的增益效率變化值

由表1可知，曲柄在上下死點時，其速比減小到0.74倍，同時力矩也減小到0.74倍，其無利時間縮短，正好少施力，正值低工效區，其無益損耗減少；曲柄在水平位置時，其速比提高到1.35倍，力矩也提高到1.35倍，其有利作用時間加長，正好多施力，正值高工效區，工效自然高，由于力矩的變化，其平均增益η₁為0.7438，而實際輸入力矩增大到1.026倍，考慮非圓齒輪損耗η₂為0.96，圓齒輪損耗η₃為0.98，由此可知：η＝0.7438÷1.026÷0.5×0.96×0.98＝1.36因此，本實用新型實際效率比0.5曲柄提高到136％。

第二種解決方案是采用大橢圓齒輪，帶動小偏心扁圓齒輪，以平均速比N＝2的變速裝置，如圖1、圖4和圖5所示。它是將現有車架上的中接頭去掉，焊上一塊弧形鋼板，以便用螺栓將變速箱整體緊固或者將變速箱體直接焊于其上均可。以踏動裝在主軸〔2〕上的雙曲柄機構〔1〕轉動主軸輸入油浴的變速箱〔3〕內轉動一個裝在主軸上的大橢圓齒輪〔12〕帶動一個裝在從動軸上的小偏心扁圓齒輪〔13〕或一個大卵形齒輪以增速二倍，帶動一個小偏心圓齒輪，使從動軸〔6〕旋轉，另用二個駁叉控制二個裝在從動軸上的花鍵孔又帶雙端面牙嵌離合器齒輪〔7〕和〔8〕，使齒輪組合能作六級速比輸出，如用三個駁叉可得九級速比輸出，傳至與主軸同心的空心軸〔11〕的外端的大鏈輪〔9〕經鏈條〔10〕帶動后輪前進。

這種裝置更能提高工效達到省力。同樣，可通過大橢圓齒輪和小偏心扁圓齒輪幅度變化計算力矩和速比。為計算方便，今將大齒輪節曲線分為32齒，并以90°為計算區，Z₁為大橢圓齒輪齒數為8，小偏心扁圓齒輪節圓角相應為180°，Z₂為小偏心圓齒輪齒數也為8，平分半周節曲線，其增益效率變化如圖7和表2所示。

表2是大橢圓齒輪帶動小偏心扁圓齒輪增益效率計算值

由表2可知，由于力矩變化，其平均增益η₁為0.7964，而實際力矩增大到1.042倍，考慮非圓齒輪損耗η₂為0.96，圓齒齒輪損耗η₃為0.98，由此可知：