自行车的转矩驱动的自动变速设备制造技术

本发明专利技术涉及一种自行车。特别是，其涉及具有转矩驱动型自动变速器的自行车。所述自动变速设备主要包括转矩传感器、身体力量选择器、斜度传感器、前部换档驱动机构和后部换档驱动机构。

【技术实现步骤摘要】
自行车的转矩驱动的自动变速设备
本专利技术涉及一种为自行车或类似的运输工具设计的自动变速器系统。更具体是，本专利技术涉及一种自动变速器，其可溯及以往地集成到传统的、多速链轮组件上，并且其中通过施加到驱动链轮上的转矩方面的变化来产生齿轮的换档。
技术介绍
现在自动变速已经在汽车上应用了几十年。其普及主要是由于具有自动变速器，驾驶员可以在没有换档的额外任务的情况下将更多的注意力放在变化的路况上，并且从而提高了驾驶员、乘客和其他道路使用者的安全。同样，近年来自行车已经日益流行起来，对于可以用于自行车的自动变速器的需要已经增长了。在现有技术中，可以发现一些自动自行车变速器，并且其通常可以被分成三种类型，即，流体驱动型、离心型和转矩响应型。流体驱动型变速器的基本工作原理是利用包含在腔室内部的流体的拉曳力来传输功率的。例如，在美国专利号7,059,618中所公开的流体自动自行车变速器中，在由施加的输入转矩(例如，来自骑车者)所驱动的外壳与将输出功率传输至自行车的后轮的内壳之间形成了腔室。在腔室内，容纳有用于所述外壳和内壳之间的功率传输的适当的流体和机械叶片式定子组件，所述定子组件可以通过改变叶片和外壳之间的间隙来改变流体内的拉曳力。机械叶片式定子包括一些各通过单独的弹簧或任何弹性装置连接至中央定子的叶片。当驱动转矩增大时，被驱动转矩驱动的外壳通过流体在叶片定子组件上施加较大的作用力，并且因此叶片被推向定子的中心并远离外壳。结果，在叶片和外壳之间出现了更大的间隙，并且随后增大了外壳和内壳之间的滑动。滑动中的该变化实际上引起了输入和输出转矩之间的机械利益方面的变化，并且在如上所述的状况中，机械利益方面的变化相当于转入到“低速档”或“降档”。当输入转矩减小时执行类似的但却反向的操作。如上所述的流体驱动型变速器系统具有一些缺陷。首先，该变速器不具有当输入转矩正在改变时永久或临时维持驱动比的“保持”功能。这在一些环境中是期望的功能，例如，骑车者可能想在爬坡期间暂时除去其输入转矩时避免自动升档。第二个缺陷是因为整个变速器组件装满了传动流体，所以如果需要拆卸变速器系统用于维护或修理可能是相当麻烦的。上述流体驱动系统的另一个缺陷是在安装所述系统之前必须移除传统的手动变速器自行车上现有的变速齿轮传动机构、链轮和换档机构，并且不能轻易地改装到传统的自行车上。关于离心型自动变速器，基本工作原理是通过利用来自自行车车轮的转动的能量执行换档操作。更准确地说，促使系统的特定部件按与自行车车轮的速度成比例的速度转动。由所述转动产生的离心力然后直接或间接地诱发系统选档部件的运动，并且随后引起驱动比方面的变化。美国专利申请号11/670,570中公开了一种离心型自动自行车变速器。在所述专利申请中，公开了一种变速器系统，其包括可旋转的轴、多个相互可枢转地连接并且连接至星形卡圈的离心配重、包括上述星形卡圈的卡圈组件和后部变速齿轮传动机构。自行车车轮的转动引起离心配重按正比速度旋转。当离心配重的转速增大时，增大的离心力将促使离心配重向外扩展一增加量。当离心配重向外扩展时，迫使卡圈组件沿可旋转的轴移动，并且从而后部变速齿轮传动机构的链条导向件将向外移动以使传动链从较大直径的链轮转移至相邻的较小直径的链轮，从而当自行车的速度增大时产生“升档”到更高档。卡圈组件被这样偏置，即，当自行车的速度减小时上述操作将发生反向。该设计的直接后果是每当自行车停止时，将自动选择最大直径的链轮(即，最低档)。这是不符合要求的特征，因为当选择低速档时需要很高的踏板节奏来使自行车加速。然而，离心型变速器的设计是这样的，不会发生升档，除非获得某一行进速度，并且因此实际上具有所述离心型自动变速器的自行车比具有传统手动变速器的自行车更累人。此外，该离心型变速器的安装需要改进现有的后部链轮组件，并且因此将这样的系统改装到传统自行车上可能是困难的。第三种自动自行车变速器是转矩响应型设计，并且美国专利号5,061,224中公开了一实例。其中公开的变速器系统包括由两个相反侧的可滑动的槽轮元件组成的可变节距的皮带轮和将该可变节距的皮带轮连接至从动皮带轮的V形皮带。可变节距的皮带轮对骑车者施加到自行车踏板上的转矩敏感。当所施加的转矩增大时，可变节距的皮带轮和从动皮带轮之间的距离扩大了并且因此V形皮带被迫使朝两个槽轮元件的曲率半径更小的中间向内移动。结果，减小直径的驱动皮带轮现在驱动从动皮带轮，因此，实际上已经执行了“降档”。该专利技术的主要缺点是每当去除所施加的转矩时，例如在滑行期间，齿轮比立即返回到“低转矩、高速”的结构。这可能尤其在骑车者沿山坡向上骑行希望小憩以节省体能时引起不便。美国专利号4,781,663中公开了另一种解决了上述问题的转矩响应型自动自行车变速器。该专利技术的实施例包括经由V形皮带连接的驱动皮带轮和从动皮带轮。驱动皮带轮和从动皮带轮两者都是由多个可收缩的臂组成的，以便可以通过所述臂的延伸或缩回来改变皮带轮的有效直径。当施加增大的转矩时，V形皮带内部的张力将通过一些部件使驱动皮带轮的臂缩回以形成减小直径的皮带轮。同时，皮带内部的张力将确保从动皮带轮的臂适当地延伸。结果，齿轮比被调节成供应更高的输出转矩。当输入转矩减小时，驱动皮带轮和从动皮带轮分别利用如上所述的同一机构延伸和收回。该专利技术还包括“保持系统”，其防止甚至当所施加的输入转矩已经超过或减小至齿轮比通常变化的水平时齿轮比的变化。该保持功能通过向皮带轮臂的相反表面施加轴向力以通过相反的臂表面和两侧的凸轮板的摩擦接合来将其保持在相应的位置中来实现。该保持功能是合乎需要的，但是纯粹通过摩擦接合来执行所述功能可能不是最好的方法，因为所施加的转矩可能大到足以克服“保持”摩擦力。此外，磨损和撕裂可能作为摩擦接合的臂表面和侧面凸轮之间的任何滑动的结果而存在，因此保持系统的效率在一定使用期之后可能变差。此外，如果骑车者手动地致动保持系统，则其才会工作。美国专利号3,769,848中公开了转矩响应型自动自行车变速器的第三实例。所公开的专利技术的优选实施例包括可滑动地安装到后轴上用来替换在传统的自行车上的后轴上的大大改进的后部链轮组件。所述后轴包括一轴，围绕该轴在外周设置螺旋轨道和一些平行于轨道形成的凹进部。安装在轴上、在后部链轮组件旁边是包含两个硬化的滚球的自由转动的圆形元件。其中之一被轨道接收，而另一个被凹进部之一接收，这完全取决于所选的后部链轮。当输入转矩增大时，圆形元件会相对于轴转动，并且从而硬化的滚球之一将沿螺旋轨道行进，同时迫使另一个硬化的滚球从一个凹进部移动至下一个最近的凹进部，并且从而沿后轴移动后部链轮组件，从而通过传统的自行车的变速齿轮传动机构来接合下一个最大后部链轮。当输入转矩减小时，设置在后轴上的弹簧通过滚球和轨道机构推动后部链轮组件来沿这样的方向移动，即，接合下一个最小的后部链轮。还已经公开了几个可结合到前述实施例中的附加的特征。其中第一个是容纳在轴内用于防止响应所施加的转矩方面的瞬间变化的不希望有的换档的碰撞筒(dash-pot)。另一个辅助特征是由锁紧板和形成在轴的扩大部分上的一组凹槽所组成的锁定机构，他们一起防止后部链轮组件相对于轴的任何运动，并且从而抑制后部齿轮比方面的任何变化，甚至当施加的转矩正在变化时。所公开本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种供自行车使用的自动变速设备，其特征在于，包括：外壳；转矩传感器，其配置成检测由所述自行车的轴上的踏板所产生的转矩；身体力量选择器，其具有多个结构，所述结构配置成改变档位的变化速度；斜度传感器，其布置在所述外壳内，所述斜度传感器在其下端处具有配重，以根据所述外壳被布置于的斜坡来维持所述斜度传感器相应于变化的外壳的倾斜度的位置；前部和后部换档驱动机构，其配置成控制前部链轮组件和后部链轮组件。

【技术特征摘要】
2011.06.22 US 13/165,8071.一种供自行车使用的自动变速设备，其特征在于，包括：外壳；转矩传感器，其配置成检测由所述自行车的轴上的踏板所产生的转矩；身体力量选择器，其具有多个结构，所述结构配置成改变档位的变化速度；斜度传感器，其布置在所述外壳内，所述斜度传感器在所述斜度传感器的下端处具有配重并且根据所述外壳被布置于的斜坡来维持所述斜度传感器相应于变化的外壳的倾斜度的位置；前部和后部换档驱动机构，其配置成控制前部链轮组件和后部链轮组件，所述前部和后部换档驱动机构被配置成通过配重、齿轮组件、前部换档齿轮、一个或多个继动齿轮和前部换档控制盘来驱动所述前部链轮组件的转动，以及以通过齿条块、接收齿轮、一个或多个继动齿轮和所述前部换档控制盘来驱动所述后部链轮组件的转动，所述转矩传感器被配置成移动转矩变化输出环，以控制滑车的运动。2.根据权利要求1所述的供自行车使用的自动变速设备，其特征在于，所述滑车包括推动臂，该推动臂被配置成按多个方向设置推动轴以控制摆动臂的动量的大小，从而接收轴被配置成通过分别转动用于控制前部链轮组件的盘和用于控制后部链轮组件的盘来按不同速度改变档位。3.根据权利要求l所述的供自行车使用的自动变速设备，其特征在于，所述斜度传感器被配置成，当斜度值为正时卡子防止齿条块执行任何档位改变。4.根据权利要求3所述的供自行车使用的自动变速设备，其特征在于，还包括：齿轮推进器，其直接和独立地致动所述齿条块。5.根据权利要求1所述的供自行车使用的自动变速设备，其特征在于，还包括：空气阻尼室，所述空气阻尼室设置在所述转矩传感器内，从而当所述踏板上的转矩减小为零时抑制所述轴的运动。6.根据权利要求2所述的供自行车使用的自动变速设备，其特征在于，还包括：设置在所述推动轴的上端处的上部齿轮固定块和设置在所述推动轴的下端处的下部齿轮固定块，从而所述推动轴的位移被所述上部齿轮固定块和所述下部齿轮固定块约束。7.如权利要求1所述的供自行车使用的自动变速设备，其特征在于，还包括把手，其配置成保持链条，以便将导板移位至最小链轮的位置以为重新布置所述链条提供更多空间。8.根据权利要求1所述的供自行车使用的自动变速设备，其特征在于，还包括：附接至所述斜度传感器的配重吊架上的配重。9.根据权利要求8所述的供自行车使用的自动变速设备，其特征在于，还包括：释放件，其将所...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭国强，
申请(专利权)人：谭国强，
类型：发明
国别省市：