一种用于自行车或电动助力车的齿轮换向器的制作方法

1.本发明涉及机械传动领域；具体涉及一种车辆的齿轮换向器，用于自行车或电动助力车的动力传输。


背景技术：

2.自行车等人力车辆一般采用链条和踏脚作圆周运动的传动方式，这种传动方式存在链条传动损耗以及踏脚作圆周运动时存在的作用力死角问题；而取消传动链条、踏脚做踏步运动、踏脚曲柄直接作用于驱动轮的直接驱动方式就成为许多人想要实现设想。而要实现无链直接驱动，两只踏脚应布置于驱动轮左右两侧；踏脚曲柄必须通过一传动装置，使左右踏脚曲柄做一上一下的相互联动动作-踏步运动方式；但是要真正实现这种直接驱动却非常困难，这个传动装置或者结构异常复杂造价昂贵，或者结构简陋性能低下，至今尚无理想的实现方案。
3.为了实现自行车的无链直接驱动，本发明公布了一种叫齿轮换向器的传动装置，巧妙的将齿轮换向器布置在自行车花鼓的一侧，采用简单结实的机构实现了无链直接驱动目标。


技术实现要素：

4.1、发明目的：如图1所示，所述的齿轮换向器，有一长一短两个输出传动轴，其长轴穿过自行车花鼓到达花鼓另一端，使长轴和短轴分别位于花鼓两侧；长轴和短轴由于齿轮换向器内部机构的约束，两者的转动速度始终相同，而转动方向始终相反；当左右踏脚曲柄分别与长轴和短轴刚性连接时，即可使得左右踏脚一上一下相互联动，若左右踏脚曲柄与花鼓上的飞轮连接，便可实现自行车的无链直接传动。
5.2、技术方案：如图1所示，所述的齿轮换向器其特征在于包括：长轴（1）、短轴（2）、伞型齿轮（3）、齿轮轴（4）、伞型齿轮（5）、齿轮轴（6）、伞型齿轮（7）、伞型齿轮(8)、外壳(9)。
6.所述的长轴（1）和短轴（2）是位于齿轮换向器同一侧的两个同轴的输出转动轴。
7.所述的长轴（1）与伞型齿轮（8）刚性连接。
8.所述的短轴（2）是伞型齿轮（3）的一个组成部分。
9.所述伞型齿轮（3）其轴心部分是中空结构，长轴（1）可在伞型齿轮（3）中自由转动。
10.所述的伞型齿轮（7）可在齿轮轴（4）上自由转动。
11.所述的伞型齿轮（5）可在齿轮轴（6）上自由转动。
12.所述的齿轮轴（4）、齿轮轴（6）与外壳（9）刚性连接。
13.所述的伞型齿轮（5）和伞型齿轮（7）分别与伞型齿轮（3）和伞型齿轮（8）相互齿合。
14.3、工作原理：由于伞型齿轮（5）和伞型齿轮（7）分别与伞型齿轮（3）和伞型齿轮（8）相互齿合，使得齿
轮换向器的两个输出轴传动总是转动速度相同、转动方向相反。而长轴（1）与伞型齿轮（8）刚性连接，短轴（2）是伞型齿轮（3）的一个组成部分，因此长轴和短轴便实现了转速相同、转向相反的传动换向作用。
附图说明
15.图1是齿轮换向器剖视图。
16.图2是变形齿轮换向器剖视图。
17.图3是无链直接驱动装置示意图。
18.图4是绳驱动装置示意图。
19.如图1所示，齿轮换向器包括长轴（1）、短轴（2）、伞型齿轮（3）、齿轮轴（4）、伞型齿轮（5）、齿轮轴（6）、伞型齿轮（7）、伞型齿轮(8)、外壳(9)。
20.如图3所示，无链直接驱动装置包括左踏脚曲柄（1）、右踏脚曲柄（6）、支撑轴承（2）、齿轮换向器（7）、花鼓（4）、长轴（3）、短轴（5）。
21.如图4所示，绳驱动装置包括左驱动绳（1）、长轴（2）、左支撑轴承（3）、左传动杆（4）、左槽轮飞轮（5）、花鼓（6）、右驱动绳（7）、右槽轮飞轮（8）、短轴（9）、右传动杆（10）、齿轮换向器（11）、右支撑轴承（12）。
具体实施方式
22.1、无链直接驱动装置工作原理：如图3所示的无链直接驱动装置；支撑轴承（2）固定于车架上；齿轮换向器（7）的外壳与自行车车架刚性相连；长轴（3）、短轴（5）分别是齿轮换向器的长轴和短轴；齿轮换向器长轴（3）从花鼓（4）右边穿到左边；左踏脚曲柄（1）与长轴（3）刚性连接；右踏脚曲柄（6）与短轴（5）刚性连接；一旦左踏脚踏下，左踏脚曲柄（1）带动长轴（3）前向转动；长轴（3）通过齿轮换向器使短轴（5）后向转动，短轴（5）则带动右踏脚曲柄向上抬升从而右踏脚提升；而当右踏脚踏下时，同理左踏脚抬升；从而使自行车踏脚产生一上一下的相互联动，若使踏脚曲柄与花鼓上的飞轮外缘相连，便可实现自行车的无链直接驱动。
23.2、绳驱动装置工作原理：如图2所示的变形齿轮换向器，在必要时是将图1长轴（1）从外壳右侧向右延伸，用于右支撑轴承（12）的支撑；如图4所示的绳驱动装置；左支撑轴承（3）、右支撑轴承（12）的外圈和齿轮换向器（11）的外壳分别与自行车车架刚性连接；左传动杆（4）分别与左槽轮飞轮（5）的外缘、长轴（2）刚性连接；左槽轮飞轮（5）的外缘前向转动时，内部棘片齿合带动花鼓（6）前向转动；左槽轮飞轮（5）的外缘后向转动，内部棘片不齿合，花鼓（6）不被带动；右传动杆（10）分别与右槽轮飞轮（8）外缘、短轴（9）刚性连接；右槽轮飞轮（8）外缘前向转动，内部棘片齿合带动花鼓（6）前向转动；右槽轮飞轮（8）外缘后向转动，内部棘片不齿合，花鼓（6）不被带动；
左槽轮飞轮（5）、右槽轮飞轮（8）实质是自行车飞轮的变形，其外缘将齿形结构改变成槽轮结构；左驱动绳（1）一端固定在左槽轮飞轮（5）的槽轮中，右驱动绳（7）一端固定在右槽轮飞轮（8）的槽轮中；一旦左驱动绳（1）受力前向拉伸，左驱动绳（1）带动左槽轮飞轮（5）、左槽轮飞轮（5）带动花鼓（6）前向转动；同时左槽轮飞轮（5）带动左传动杆（4）、左传动杆（4）带动长轴（2）前向转动；长轴（2）通过齿轮换向器带动短轴（9）、短轴（9）带动右传动杆（10）、右传动杆（10）带动右槽轮飞轮（8）后向转动，此时右槽轮飞轮（8）内部棘片处于非齿合状态；右槽轮飞轮（8）带动右驱动绳（7）收缩回右槽轮中；同理，右驱动绳（7）受力前向拉伸，会使花鼓（6）前向转动、左驱动绳（1）收缩回左槽轮中；左驱动绳（1）和右驱动绳（7）拉收之间就实现了自行车的绳驱动。


技术特征：
1.一种用于自行车或电动助力车的齿轮换向器，其特征在于由：长轴（1）、短轴（2）、伞型齿轮（3）、齿轮轴（4）、伞型齿轮（5）、齿轮轴（6）、伞型齿轮（7）、伞型齿轮(8)、外壳(9)组成。2.根据权利要求1所述的长轴（1）和短轴（2）是位于齿轮换向器同一侧的两个同轴的输出传动轴；所述的长轴（1）与伞型齿轮（8）刚性连接；所述的短轴（2）是伞型齿轮（3）的一个组成部分；所述伞型齿轮（3）其轴心部分是中空结构，长轴（1）可在伞型齿轮（3）中自由转动；所述的伞型齿轮（7）可在齿轮轴（4）上自由转动；所述的伞型齿轮（5）可在齿轮轴（6）上自由转动；所述的齿轮轴（4）与外壳（9）刚性连接；所述的齿轮轴（6）与外壳（9）刚性连接；所述的伞型齿轮（4）和伞型齿轮（7）分别与伞型齿轮（3）和伞型齿轮（8）相互齿合；长轴（1）和短轴（2）传动时始终转动速度相同、转动方向相反。3.根据权利要求1所述的长轴（1）向右延伸所成的变形齿轮换向器也属于本发明的权力。4.根据权利要求1所述的伞型齿轮（5）和伞型齿轮（7）两者缺少一个的情况下依然能够完成传动换向功能；因此伞型齿轮（5）和伞型齿轮（7）两者缺少一个也属于本发明的权力。5.根据权利要求1所述的长轴（1）与伞型齿轮(8)某些情形下，为安装方便也可以做成两者轴向可以自由滑动， 沿轴线转动时两者刚性连接。

技术总结
本发明是一种用于自行车或电动助力车的齿轮换向器，它拥有一长一短两个输出传动轴，齿轮换向器内部含有四个相互齿的伞形齿轮，使得长轴和短轴传动时转动速度始终相同，转动方向始终相反；将齿轮换向器安装到自行车驱动轮花鼓的一侧，长轴通过花鼓穿到另一侧，让长轴和短轴分布在花鼓两侧，从而实现自行车的无链直接驱动和绳驱动等多种应用。直接驱动和绳驱动等多种应用。直接驱动和绳驱动等多种应用。


技术研发人员：徐志跃
受保护的技术使用者：徐志跃
技术研发日：2020.03.15
技术公布日：2021/10/7