一种用于自行车及类似车辆的机械齿轮变换系统 【发明领域】
如本介绍性说明书的题目所表明的，本发明涉及一种用于自行车及类似车辆的机械齿轮变换系统，这种系统可设置在与脚踏板轴对应的低区的箱体内，该机械齿轮变换系统包括两个轴，其中一个对应脚踏板轴。
通过这样的改进，简化了组装和工作机能，移动部件之间的摩擦和磨损减少，并消除了啮合存在的问题。其一个重要特点是，在某些情况下无需润滑。
背景技术
自行车的齿轮变换系统一般包括两个类似机构，前面一个用于链轮，后面一个用于驱动轮的小齿轮，这些小齿轮与后轴整体形成。
这些机构作用于链子，可使链子从一个小齿轮滑到另一个小齿轮，以及从一个链轮移动到另一个上，其目的是改变传动比。
这些变换是外在可见的，要受到冲击、磨损、灰尘等的影响，使得功能逐渐丧失。另外，由于链子受到直接作用，使链子经受大量拉伸和扭转，造成变形和损坏。
此外，发明专利No.P-9502063提出了一种脚踏箱，其包括带有小齿轮组的前轴，可通过中间小齿轮将运动传递到后轴，脚踏板连接到前轴端部。
该箱体设置有可将后轴地旋转运动传递到普通链轮的机构，链轮在外面自由转动地连接到脚踏板轴。
这种新的脚踏箱，尽管可解决前面提到的问题，但仍存在其效率不能满足要求的缺点。
发明专利No.P-9901233公开了一种脚踏箱，其仍具有上面提到的箱体类型，其中在前轴和后轴的小齿轮之间设有传动链。此外，这种新箱体上设置了阻挡机构，使连接到管状钢后轴的小齿轮中的一个可选择性地受到牢固阻挡。
还存在其他与上面提到的机械齿轮变速系统类似的变换系统，如法国专利No.795941，德国专利No.688932，国际专利申请WO99/06262和美国专利No.2,505,464公开的系统。
【发明内容】
为了实现上述目的和防止出现上面提到的缺点，本发明提出了一种用于自行车及类似车辆的机械齿轮变换系统，该系统位于与脚踏板轴对应的箱体内，齿轮变换单元连接到脚踏板前轴，前轴又通过齿轮组和小齿轮组连接到另一后轴。
所以，前轴在原理上包括相连接的齿轮，这些齿轮可独立地与整体形成于具有管状结构的后轴的另外齿轮啮合。前轴的齿轮可轴向移动，并沿转动方向受到前轴驱动。
活动小齿轮组设置在后轴，与通过可自由转动的同轴管连接到前轴上的另一小齿轮组恒定啮合，同时该管上还存在第二组固定的小齿轮，外链轮上的链子通过小齿轮传递转动到自行车后轮。
管状结构后轴设置了可选择性地阻挡连接到该轴的一个活动齿轮的机构，因此取决于所选择的活动齿轮，可使链轮以及使自行车具有某一转动速度。
该机构连接有缆绳，缆绳端接到用于操作此机构的普通杆件，以得到不同的输出速度。
该机构可轴向移动，同时可沿径向对不同活动齿轮的进行选择性阻挡。
本发明的机械变速比其它同类型的齿轮变换系统有更平稳的工作机能和动作，噪音小且更耐用，比如对比于专利No.P-99010233的齿轮变换系统。
阻挡机构只施加沿转动方向的动力，换句话，类似于装有普通自行车后轮小齿轮的机构。
应当指出后轴的活动齿轮不作为驱动件，而后轴是驱动件，本发明与普通的同类型齿轮变换系统不同，普通的后轴只是用于支撑活动齿轮，活动齿轮作为传递转动的构件。
本发明的机械变换系统与箱体一起构成独立单元，可安装到互补的壳体内部，壳体则位于脚踏板轴的对应区。
后轴单元的另一实施例包括两个径向相对的凹槽，与所述后轴的活动齿轮结合的一个阻挡机构可安装到凹槽中，这些新机构代替了上面提到的单个阻挡机构。
所以，新阻挡机构可通过轴向移动来选择后轴的某个活动齿轮。
在本发明的另一改进更大的实施例中，设置了插入后轴的活动齿轮之间的轴承，防止了以浮动方式固定到所述轴承的齿轮之间相对运动造成的磨损。设置这些置于活动齿轮之间的轴承可减少加润滑油脂的必要性，能够更平滑，更少噪音和更长时间地保持其功能。
本发明的另一特征是改变两个轴间转动速度的传递机构不要求前轴齿轮作轴向移动，这些齿轮总是与后轴互补的齿轮啮合，这样，为了变换速度，设置了第二阻挡机构，其可单一地固定后轴的一个活动齿轮，这些齿轮可自由地连接到所述后轴，并与管状结构后轴中的阻挡机构连接。
本发明的另一特征是，与前面实施例相比，阻挡机构的实施例显示出具有更先进的技术。
下面，为了帮助更好地了解本介绍性说明书，形成完整的整体概念，提供了一些附图，其中通过说明性的而非限制性的方式，对本发明的目的进行了说明。
【附图说明】
图1是实现本发明目的的自行车及类似车辆的机械齿轮变换系统的剖视图；
图2是显示本发明的齿轮变换系统的外形图；
图3是显示可选择不同输出速度的活动齿轮组的选择性阻挡机构的剖视图；
图4是上图中选择性阻挡机构的外形图；
图5显示了前面两图中的选择性阻挡机构的平面图；
图6显示了与图3不同的新阻挡系统的视图；
图7是内部设置了构成独立组件的机械齿轮变换单元的箱体的透视图，箱体可安装到位于脚踏板轴所在高度的壳体中；
图8是与图1类似的视图，其中机械齿轮变换系统相对图1的齿轮变换系统进行了一些重要改进；
图9是与图4类似的视图。
【具体实施方式】
下面介绍本发明的实施例，应注意图1到图7中采用的数字。
机械齿轮变换系统通常位于与脚踏板前轴2对应的箱体1内，前轴通过多个小齿轮和齿轮连接到管状结构的后轴3。
前轴2包括两个齿轮4，5，可独立地与其他齿轮对6，7啮合，齿轮6，7与后轴3整体形成。为此，前轴2的齿轮4，5通过键销8随轴进行旋转，但齿轮4，5可沿轴向移动，以便选择一个齿轮或另一齿轮进行啮合。
因此，齿轮4和5可使齿轮速比加倍。
这种后轴3设置了活动齿轮组9，其分别恒定地与另一组与管11整体形成的小齿轮10接合，管11通过滚针轴承12同轴地连接到前轴2周围。
后轴3通过轴承13连接到箱体1，同样地，前轴2和同轴管11通过另外的轴承14和15连接到箱体1。
同轴管11的一端整体形成有链轮16，链子17与链轮连接，以传递运动到自行车的后轮。
管状结构的后轴3的内部设置了连接到后轴3的活动小齿轮9的选择性阻挡机构18，取决于所阻挡的小齿轮，可得到限定的输出速度。相同的情况发生在与两个轴2和3相连的齿轮4、5、6和7。
所以，阻挡机构18从中心支撑件19开始形成，可在后轴3内部轴向引导和移动，其上两个径向相对的摆动件20以铰接方式连接，并在单个V形弹簧21的作用下沿径向推向外，弹簧臂容纳于摆动件20的槽22中。
这些摆动件20具有偏心一定角度的延伸部23，可配合到相应活动小齿轮9的弧形凹部24，以便沿一个方向传递后轴3的旋转运动到小活动齿轮9，而沿另一转动方向摆动件20不能与活动齿轮9接合。通过这种方式，当自行车的踏动停止，踏板轴2不会随自行车转动，如普通自行车那样。
活动齿轮9不是驱动件，驱动功能由后轴3本身承担，这点与其它已知的同类型齿轮变换系统不同，已知系统的后轴只是作为活动齿轮的支撑件，起驱动件作用的是活动齿轮，而不是轴。
弧形凹部24终止于径向平面25，径向平面与摆动件20接触，以带动后轴3的活动齿轮9。
阻挡机构18还包括沿一个方向压在中心支撑件19上的轴向弹簧26，由此，移动中心支撑件19和摆动件20来变换自行车齿轮或速度通过连接中心支撑件19的缆绳27进行，缆绳27端接到齿轮变换杆，该杆未在图中显示，通过杆施加拉力克服轴向弹簧26形成的阻力。
后轴3的内部包括纵向槽28，以帮助摆动件20进行轴向引导和移动。
齿轮变换缆绳27通过中间小构件29连接到中心支撑件19，小构件安装到轴承30内，轴承30安装到嵌入管状结构后轴3的套管31。
通过所介绍的机构，后轴3可通过前轴2的齿轮4或5与后轴3的齿轮6或7中的一个啮合来传递运动。齿轮4和5的轴向移动是通过普通齿轮变换杆来实现的。
箱体1与齿轮变换系统的全部元件一起构成独立组件32，组件32可安装和容纳于对应脚踏板轴2的互补壳体33。为此，壳体33的一侧是开口的，同时所述独立组件通过螺钉34或其他固定件固定到壳体33内部。
此外，图6显示了一种新阻挡机构18`，其中后轴包括两个径向相对的切口35，各对摆动臂36可克服弹簧37的阻力进行固定，臂36和弹簧37位于后轴3的活动齿轮9的内壳体38。
因此，为了选择一个活动齿轮9相对后轴3固定，必须轴向移动活动齿轮，直到后轴3上的切口35容纳所选择的活动齿轮9的摆动臂36。
其他活动齿轮9的其余摆动臂36在后轴3的外表面上滑动。
现在参见图8，所示机械齿轮变换系统对上面介绍的系统进行了一些改进，尤其是针，这些改进将在下面介绍。
前轴2的齿轮4`和5`恒定地与两个齿轮6`和7`啮合，齿轮6`和7`可移动地与后轴3连接。为此，齿轮4`和5`可无轴向移动地旋转。
后轴3上的活动齿轮组9通过中间轴承39以浮动方式连接。
所以，为了通过恒定啮合的齿轮对4`和5`，6`和7`在两个轴2和3之间选择某一速度，设置了新阻挡机构40，其类似于第一种阻挡机构18，而且也位于管状结构后轴3的内部，通过这种方式，新阻挡机构40使齿轮6`或7`其中一个与后轴3成为一体并被阻挡，而另外齿轮副是活动的，未被后轴3一起阻挡。
管状结构的后轴3在其内部设置了另一类似的阻挡机构40，可阻挡连接到后轴3的活动齿轮9，取决于所阻挡的齿轮，可实现某种输出速度。
新阻挡机构40从中心支撑件19`上开始形成，可在后轴3内部进行轴向引导和移动，其上连接至少一个弹性件20`，弹性件20`被单个弹簧21`沿径向向外压。该弹簧可作为中心支撑件19`的连接件。弹性件20`部分位于管状结构中心支撑件19`的纵向槽22`中。弹性件20`在齿轮变换时进行摆动，摆动受到弹簧21`支承，且摆动受中心支撑件19`的槽22`的引导。
弹性件20`设有圆弧状延伸部23`，可配合到相应活动齿轮9和齿轮6`或7`的弧形凹部24，以便传递旋转运动，而沿另一旋转方向弹性件20`不与活动齿轮9及相应齿轮6`，7`接合。通过这种方式，当停止踏动自行车时，脚踏板轴不会随自行车的转动，如上面对前一机构所作介绍。
如上面所提到的，后轴3包括纵向槽28，用于帮助弹性件20`的轴向引导和移动。