專利名稱：一種自行車全自動變速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及變速器結(jié)構(gòu)，特別是一種自行車全自動變速器的改進結(jié)構(gòu)。
技術(shù)背景已有技術(shù)中，中國實用新型專利(專利號ZL2004 2 0070090.3 )公開一種實心軸自行車自動變速器，該變速控制是通過柔性拉套沿軸向改變位 置并通過十字輪實現(xiàn)對行星齒輪系不同的輸入方式，且變速控制裝置必須 通過軸向的一系列傳動裝置，所以會產(chǎn)生較大軸向傳動阻力，造成變速不 靈活；其變速裝置有一個行星齒輪系，通過改變輸入位置實現(xiàn)變速，在低、 中、高三個速度檔位上，檔位十字輪是傳動的驅(qū)動元件，檔位十字輪與行 星齒輪系的傳動元件之間有較大的結(jié)合力，只有解除這種結(jié)合力才能實現(xiàn) 沿軸向移位換檔變速，所以，變速時要估計速度達到變速要求時，緩蹬一 下腳蹬，解除檔位十字輪與檔位之間的傳動結(jié)合力才能實現(xiàn)自動移位換檔， 造成變速控制困難。中國發(fā)明專利申請(申請?zhí)?00610046543.2)公開了一種改進了的自 行車自動變速器，該變速器主要由變速傳動裝置和變速控制裝置兩部分組 成。其中變速傳動裝置為與主軸同軸的三級行星齒輪系結(jié)構(gòu)，變速控制 裝置包括行星齒輪系內(nèi)齒圈外圓周均布的、三級通過復(fù)位彈簧控制的常嚙 合的輸出棘爪和常脫開動作的控制棘爪，控制棘爪與棘輪嚙合動作的離心 塊平衡盤兩部分，其中離心塊平衡盤包括固定盤和安裝在固定盤軸徑上的 擺桿盤，擺桿盤通過擋位連桿、棘爪拔動桿與控制棘爪鉸接。盡管這種變 速控制裝置能夠克服由軸向傳動阻力大造成的變速不靈活及檔位十字輪與 檔位之間的傳動結(jié)合力造成變速控制困難的不足，較好地實現(xiàn)了變速器的 變速功能和動作，但仍存在如下不足1.復(fù)位彈簧動作不可靠。由于復(fù)位彈簧的主要功能是完成脫開棘爪和 棘輪的嚙合，在棘爪頻繁擺動的過程中，具有較長懸臂、在棘爪背部滑動 行程較大的復(fù)位彈簧必須保證與棘爪背部的穩(wěn)定和可靠的接觸。但因這種 變速器中的棘爪背部是完全光滑的曲面，復(fù)位彈簧較長的懸臂無法穩(wěn)定定 位，在十分頻繁的擺動過程中一旦產(chǎn)生與棘爪滑脫現(xiàn)象就會造成變速器變 速動作的完全失靈，從而而造成整個變速器傳動裝置的卡死和傳動元件的 損傷。 2. 離心塊平衡盤動作不可靠。由于離心塊平衡盤是整個變速控制裝置 的核心，同時每個完成變速動作元件(如棘爪、棘爪撥動桿)的驅(qū)動裝置， 所以離心塊平衡盤動作的靈敏度和動作精度的高低決定了變速器變速動作 的一致性，也就是說完全決定了變速器個體變速動作差異的大小。而在這 種變速器中，控制與離心塊鉸接的連桿動作的、繞軸向擺轉(zhuǎn)的擺桿盤與固定盤之間為平面摩擦的轉(zhuǎn)動副結(jié)構(gòu)(其中固定盤為離心塊平衡盤的主體 件；擺桿盤位于固定盤的軸徑外圓上，擺桿盤上的盤孔通過擋位連桿與棘 爪撥動桿相連)，所以，工作中摩擦力較大。加之零件精度(如平面度、同 軸度、軸向壓緊力的大小)以及零件表面粗糙度等各種因素也會造成完成 變速動作的元件的不協(xié)調(diào)和較大的個體差異。3. 離心塊質(zhì)量平衡精度低。在這種變速器中，離心塊平衡盤中完成擺 轉(zhuǎn)動作的元件即擺桿盤與固定盤之間形成的是平面摩擦副，擺桿盤與固定 盤在轉(zhuǎn)動圓周面間必然形成 一 定的徑向間隙，從而必然造成離'。塊轉(zhuǎn)動圓 心的不確定而自然形成了變動的旋轉(zhuǎn)半徑，從而使對稱布置的離心塊無法 實現(xiàn)質(zhì)量平衡，造成了擺桿盤徑向不定位，最終使變速器無法形成確定的 變速動作。發(fā)明內(nèi)容為了克服上述不足，本發(fā)明的目的在于提供一種變速控制高靈敏度、 高可靠性的自行車全自動變速器。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案包括變速傳動裝置和變速控 制裝置兩部分，其中變速傳動裝置為與主軸同軸的三級行星齒輪系結(jié)構(gòu)， 變速控制裝置包括行星齒輪系內(nèi)齒圈外圓周均布的、三級通過復(fù)位彈簧控 制的常嚙合的輸出棘爪和常脫開動作的控制棘爪，控制棘爪與棘輪嚙合動 作的離心塊平衡盤兩部分，其中離心塊平衡盤包括固定盤和安裝在固定盤 軸徑上的擺桿盤，擺桿盤通過擋位連桿、棘爪拔動桿與控制棘爪鉸接；在棘爪撥動臂沿復(fù)位彈簧滑動和擺動所形成的運動軌跡加設(shè)凹型弧槽；在擺 桿盤和固定盤的軸徑之間加設(shè)滾動軸承；所述滾動軸承分別安裝在第二 三級行星齒輪的擺桿盤和固定盤軸徑 之間；滾動軸承之間加設(shè)調(diào)整墊；滾動軸承外圈設(shè)擋圈，用于擺桿盤的軸 向限位；所述滾動軸承內(nèi)徑尺寸為22mm 25mm,外徑尺寸為28mm 3lmm; 珠粒直徑為1.0mm 1.5mm。本發(fā)明在中國發(fā)明專利申請(200610046543.2)公開的基本結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上 進行了改進，克服了現(xiàn)有技術(shù)中所述的變速器所存在的三點不足。本發(fā)明 所述全自動變速器不僅具有三個相同模數(shù)的行星齒輪系結(jié)構(gòu)所具有的變速 靈活、變速控制容易等優(yōu)點外，特別具有如下有益效果 1. 本發(fā)明在棘爪光滑背部沿復(fù)位彈簧滑動和擺動所形成的運動軌跡處 加工出一條凹進的圓弧槽，用以保證復(fù)位彈簧與棘爪背部的穩(wěn)定和可靠的 接觸，使復(fù)位彈簧的運動具有完全的確定性且使棘爪受力均勻穩(wěn)定，不會 產(chǎn)生偏載，復(fù)位彈簧動作具有可靠性，同時也完全避免了復(fù)位彈簧產(chǎn)生滑脫造成變速器動作失靈的可能。2. 釆用滾動軸承替代擺桿盤和固定盤形成的平面摩擦副，實現(xiàn)了離心 塊平衡盤動作的高靈敏度和動作的高精度，同時保證了變速器變速動作的一致性。本發(fā)明所述滾動軸承徑向游隙僅在1/1000 mm范圍之內(nèi)，具有任 何方式所無法比擬的徑向定位精度，還可實現(xiàn)高精度的具有軸向自預(yù)緊功 能的滾動摩擦，其摩擦系數(shù)幾乎可以忽略不計，這樣就可以完全排除由于 零件的加工精度以及零件表面粗糙度等各種因素造成的變速動作元件的不 協(xié)調(diào)和較大的個體差異的現(xiàn)象。


圖i是現(xiàn)有技術(shù)自行車自動變速器主視圖；圖2是圖1的A-A剖面示意圖； 圖3是圖1的B-B剖面示意圖；圖4是圖1的C-C剖面示意圖(為復(fù)位彈簧與棘爪配合關(guān)系結(jié)構(gòu))；圖5是圖1中離心塊平衡盤的主視圖；圖6是圖5的E-E剖面示意圖。圖7是現(xiàn)有技術(shù)二級變速控制的局部剖面示意圖；圖8是現(xiàn)有技術(shù)三級變速控制的局部剖面示意圖；圖9是現(xiàn)有技術(shù)復(fù)位彈簧位置的示意圖；圖IO是本發(fā)明復(fù)位彈簧與棘爪配合關(guān)系結(jié)構(gòu)示意圖(棘爪光滑背部設(shè) 凹型圓弧槽)；圖ll-l是本發(fā)明離心塊平衡盤的改進結(jié)構(gòu)圖； 圖11-2是圖11-1的L-L剖視圖; 圖12-1是滾動軸承結(jié)構(gòu)示意圖； 圖12-2是圖11-1的M-M剖視圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。 圖1~圖9中，本發(fā)明自行車全自動變速器有用于套裝在自行車后軸位 置上的車軸l，具體:輪轂殼體2外一端的車軸上裝有動力輸入鏈輪3，作 為變速輸出輪轂的輪轂殼體內(nèi)的車軸上有變速傳動裝置和變速控制裝置。 所述變速傳動裝置有與車軸同軸依次安裝的一級 三級行星齒輪系4 6， 一 級行星齒輪系的內(nèi)齒圈9與動力輸入鏈輪相連，作為變速裝置的輸入端，
其行星架7是二級行星齒輪系的行星架；二級行星齒輪系的內(nèi)齒圈8是三 級行星齒輪系的行星架；在一級行星齒輪系的行星架的外圓周、二級行星 齒輪系內(nèi)齒圈的外圓周和三級行星齒輪系內(nèi)齒圈IO的外圓周分別設(shè)一級、 二級和三級三個棘輪，作為變速裝置的三個輸出端；輪轂殼體的內(nèi)圓周分 別有與上述三個棘輪相配合的三級棘爪11 13,棘爪的軸孔套在輪轂殼體內(nèi) 圓周上的棘爪軸14上； 一級棘爪ll是常嚙合的輸出棘爪；二級棘爪12和 三級棘爪13是常脫開動作(杠桿式)的控制棘爪，以軸孔15為支點，一 端是棘爪齒16，另一端是帶有軸向撥動孔18的棘爪撥動臂17,棘爪撥動 臂上分別連有使棘爪與棘輪脫開的復(fù)位彈簧19。所述變速控制裝置包括與 輪轂相連的與車軸同軸線的離心塊平衡盤20，在離心塊平衡盤上，鉸接有 四個離心塊(沿圓周均布)，相對的兩個離心塊是一組，組成二級離心塊22 和三級離心塊23(三級離心塊的質(zhì)量小于二級離心塊的質(zhì)量)，二級離心塊 和三級離心塊上分別連有軸向設(shè)置的、分別插在二級棘爪和三級棘爪的軸 向撥動孔內(nèi)的二級棘爪撥動桿24和三級棘爪撥動桿25, 二級棘爪撥動桿 24和三級棘爪撥動桿25與擋位連桿鉸接(二級棘爪撥動桿24與二擋連桿 鉸接，三級棘爪撥動桿25與三擋連桿鉸接)，每個擋位連桿均通過孔鉸接 在擺桿盤上。輪轂殼體的一端可以安裝任何形式的通用剎車鼓26?，F(xiàn)有技術(shù)中變速器的復(fù)位彈簧與棘爪配合關(guān)系結(jié)構(gòu)示意圖參見圖4。為 了使復(fù)位彈簧在完成脫開棘爪和棘輪的嚙合動作，在棘爪頻繁擺動的過程 中具有較長懸臂和在棘爪背部滑動行程較大的復(fù)位彈簧能保證與棘爪背部 的穩(wěn)定和可靠的接觸，本發(fā)明在棘爪撥動臂的光滑背部沿復(fù)位彈簧滑動和 擺動所形成的運動軌跡處加工出一條凹進的圓弧槽(如圖IO所示，其中 19為復(fù)位彈簧，30為棘爪的棘爪撥動臂17上的凹進的圓弧槽)。其結(jié)果是 復(fù)位彈簧的運動具有完全的確定性，且使棘爪受力均勻穩(wěn)定，不會產(chǎn)生偏 載，動作可靠，同時也完全避免了復(fù)位彈簧產(chǎn)生滑脫造成變速器動作失靈 的可能?，F(xiàn)有技術(shù)中離心塊平衡盤結(jié)構(gòu)參見圖5、 6,其中41為固定盤，42為 三檔連桿，43為卡簧(用于固定擺桿盤與擋位連桿間構(gòu)成轉(zhuǎn)動副結(jié)構(gòu)的銷 軸)，44為銷軸，45為擺桿盤(帶耳孔的環(huán)狀中空結(jié)構(gòu))，46為摩擦盤(位 于兩擺桿盤之間)，47為彈性擋圈，48為二檔連桿。本發(fā)明在離心塊平衡盤的擺桿盤和固定盤之間加設(shè)微型高精度滾動軸 承(見圖11-1 11-2， 12-1 12-2，其中49為擋圈,50為滾動軸承,51為 調(diào)整墊)；所述滾動軸承的安裝位置分別在第二 三級行星齒輪的擺桿盤和 固定盤之間，且在兩個滾動軸承之間設(shè)調(diào)整墊。另外，每個滾動軸承外圈 設(shè)圓鋼絲擋圈，用于擺桿盤的軸向限位。本實施例所述滾動軸承尺寸為微
型，其內(nèi)徑尺寸為23.5,外徑尺寸為29.5mm;珠粒直徑為1.2。本發(fā)明釆用微型高精度滾動軸承替代擺桿盤和固定盤形成的平面摩擦 副，從而實現(xiàn)了離心塊平衡盤動作的高靈敏度和動作的高精度，保證了變速 器變速動作的一致性。其定位精度表現(xiàn)在滾動軸承徑向游隙在1/1000 mm 范圍之內(nèi)，同時，由于軸承具有內(nèi)個環(huán)運動軌跡，使其具有軸向自預(yù)緊功能 的滾動摩擦，其摩擦系數(shù)幾乎可以忽略不計。由于定位精度高，則回避了由 于零件的加工精度(如平面度、同軸度、軸向壓緊力的大小)以及零件表面 粗糙度等各種因素造成的變速動作元件的不協(xié)調(diào)和較大的個體差異。所述變速裝置的三個行星齒輪系構(gòu)成三級輸出，與輸入端相比分別有 低、中、高三個遞增的速比。因一級棘爪是常嚙合棘爪，二級棘爪和三級 棘爪是常斷開嚙合的棘爪，在騎自行車時，用低速比從靜止?fàn)顟B(tài)起車；當(dāng) 自行車達到一定的速度時，質(zhì)量較大的二級離心塊先因離心力產(chǎn)生徑向位 移，二級離心塊的徑向位移驅(qū)使軸向安裝的二級棘爪撥動桿撥動二級棘爪 撥動臂，由于棘爪撥動臂的棘爪光滑背部沿復(fù)位彈簧滑動和擺動所形成的 運動軌跡處加工出一條凹進的圓弧槽，使二級棘爪在受力均勾穩(wěn)定的情況 下克服復(fù)位彈簧的壓力而與二級棘輪相嚙合，此時自行車可用中速比騎行； 當(dāng)自行車達到更高一些的速度時，質(zhì)量較小的三級離心塊也會因離心力產(chǎn) 生徑向位移，通過軸向三級棘爪撥動桿撥動三級棘爪撥動臂，使三級棘爪 在受力均勻穩(wěn)定的情況下克服復(fù)位彈簧的壓力而與三級棘輪相嚙合，此時 自行車可用高速比騎行。 實施例2所述滾動軸承內(nèi)徑尺寸可以為22mm,外徑尺寸為28mm;珠粒直徑為 l.Omm。實施例3所述滾動軸承內(nèi)徑尺寸可以為25mm,外徑尺寸為31mm;珠粒直徑為 1.50mm。
權(quán)利要求
1. 一種自行車全自動變速器，包括變速傳動裝置和變速控制裝置兩部分，其中變速傳動裝置為與主軸同軸的三級行星齒輪系結(jié)構(gòu)，變速控制裝置包括行星齒輪系內(nèi)齒圈外圓周均布的、三級通過復(fù)位彈簧控制的常嚙合的輸出棘爪和常脫開動作的控制棘爪，控制棘爪與棘輪嚙合動作的離心塊平衡盤兩部分，其中離心塊平衡盤包括固定盤和安裝在固定盤軸徑上的擺桿盤，擺桿盤通過擋位連桿、棘爪拔動桿與控制棘爪鉸接；其特征在于在棘爪撥動臂沿復(fù)位彈簧滑動和擺動所形成的運動軌跡加設(shè)凹型弧槽；在擺桿盤和固定盤的軸徑之間加設(shè)滾動軸承。
2. 按權(quán)利要求l所述自行車全自動變速器，其特征在于所述滾動軸 承分別安裝在第二 三級行星齒輪的擺桿盤和固定盤軸徑之間。
3. 按權(quán)利要求1或2所述自行車全自動變速器，其特征在于滾動軸 承之間加設(shè)調(diào)整墊。
4. 按權(quán)利要求1或2所述自行車全自動變速器，其特征在于滾動軸 承外圈設(shè)擋圈，用于擺桿盤的軸向限位。
5. 按權(quán)利要求1 4之一所述自行車全自動變速器，其特征在于所述 滾動軸承內(nèi)徑尺寸為22mm 25mm,外徑尺寸為28mm 31mm;珠粒直徑為 1.0mm 1.5mm。
全文摘要
本發(fā)明公開一種自行車全自動變速器。它包括變速傳動裝置和變速控制裝置兩部分，其中變速傳動裝置為與主軸同軸的三級行星齒輪系結(jié)構(gòu)，變速控制裝置包括行星齒輪系內(nèi)齒圈外圓周均布的、三級通過復(fù)位彈簧控制的常嚙合的輸出棘爪和常脫開動作的控制棘爪，控制棘爪與棘輪嚙合動作的離心塊平衡盤兩部分，其中離心塊平衡盤包括固定盤和安裝在固定盤軸徑上的擺桿盤，擺桿盤通過擋位連桿、棘爪拔動桿與控制棘爪鉸接；在棘爪撥動臂沿復(fù)位彈簧滑動和擺動所形成的運動軌跡加設(shè)凹型弧槽；在擺桿盤和固定盤的軸徑之間加設(shè)滾動軸承。本發(fā)明具有變速控制高靈敏度、高可靠性特點。
文檔編號B62M11/00GK101397048SQ200710157209
公開日2009年4月1日 申請日期2007年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月29日
發(fā)明者輝 程 申請人:輝 程