專利名稱：自行車中軸驅(qū)動(dòng)鏈輪增速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
自行車是人們得心應(yīng)手的代步工具，我國(guó)有自行車幾億輛，自行車實(shí)用技術(shù)是交通領(lǐng)域應(yīng)用技術(shù)的一部。隨著交通現(xiàn)代化的進(jìn)程和節(jié)能減排的時(shí)代要求，自行車技術(shù)必將迅速發(fā)展，給人類提供方便快捷、安全可靠的綠色代步工具。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代交通運(yùn)輸工具大提速地發(fā)展態(tài)勢(shì)影響下，幾乎所有交通工具竭力用高新技術(shù)手段裝備起來(lái)，出現(xiàn)了日新月異地提速發(fā)展局面。在科學(xué)技術(shù)高度發(fā)展的現(xiàn)實(shí)中，做為代步工具的自行車提速的課題也日益突顯出來(lái)。在新技術(shù)、新材料、新工藝和齒輪制造及傳動(dòng)技術(shù)高度發(fā)展的技術(shù)背景推動(dòng)下，使自行車齒輪增速課題的實(shí)現(xiàn)成為可能。
發(fā)明內(nèi)容自行車中軸驅(qū)動(dòng)鏈輪增速器簡(jiǎn)稱增速器，是在自行車徑向擴(kuò)大的中軸皮內(nèi)設(shè)計(jì)安裝了一套由行星齒輪輪系簡(jiǎn)稱行星輪系、單向自動(dòng)離合器、單向制動(dòng)器相互組合而成的齒輪增速機(jī)構(gòu)。欲在普通自行車簡(jiǎn)稱普通車上安裝增速器，就將普通車的中軸皮用機(jī)械加工的方法去掉，使去掉后留下的空間尺寸與增速器軸皮廂體外徑尺寸相一致，將增速器總成借助于軸皮廂體焊在車架上，再將操作搬把固定在車把上并用拉線與增速器連接起來(lái)，就完成了增速器往普通車上的安裝，也就實(shí)現(xiàn)了普通車改裝成增速車的全過(guò)程。增速器由行星輪系、單向自動(dòng)離合器、單向制動(dòng)器三種機(jī)構(gòu)相互組合所形成的傳動(dòng)理論設(shè)計(jì)而成，由于組合的方式和采用的齒輪種類不同，就形成了三種理論設(shè)計(jì)方案，每種方案都能實(shí)現(xiàn)直接擋和增速擋兩個(gè)擋位的傳動(dòng)形式；增速器結(jié)構(gòu)由軸皮廂體總成、行星輪系、單向自動(dòng)離合器、單向制動(dòng)器、操作裝置組成；每種方案中都有三個(gè)重要的組合構(gòu)件腳蹬拐行星架是主動(dòng)輸入組合構(gòu)件，中軸驅(qū)動(dòng)鏈輪及與其相固定的構(gòu)件的不同所組成兩種不同的被動(dòng)輸出組合構(gòu)件太陽(yáng)鏈輪和齒環(huán)鏈輪、供不同方案選用，單向制動(dòng)器的制動(dòng)棘輪與齒環(huán)或太陽(yáng)齒輪相互固定也組成兩種不同的被制動(dòng)組合構(gòu)件齒環(huán)棘輪和太陽(yáng)棘輪、供不同的設(shè)計(jì)方案選用。腳蹬拐是增速器的主動(dòng)輸入構(gòu)件，中軸驅(qū)動(dòng)鏈輪是增速器的被動(dòng)輸出構(gòu)件。腳蹬拐和中軸驅(qū)動(dòng)鏈輪是分開(kāi)設(shè)置的。增速器有兩個(gè)擋位，一個(gè)是增速比等于1的直接擋，一個(gè)是增速比大于1的增速擋，通過(guò)操作裝置來(lái)控制。直接擋時(shí)腳蹬拐轉(zhuǎn)一圈中軸驅(qū)動(dòng)鏈輪也轉(zhuǎn)一圈，這與普通車的驅(qū)動(dòng)方式完全一樣，因此就保留了普通車的一切優(yōu)良使用性能，在起步、 起步后的加速、頂風(fēng)、上坡及路況不好等情況下按普通車使用。增速擋時(shí)，腳蹬拐轉(zhuǎn)一圈中軸驅(qū)動(dòng)鏈輪的轉(zhuǎn)數(shù)就大于一圈，自行車就按增速車運(yùn)行模式運(yùn)行了。直接擋是增速器必備的基礎(chǔ)擋位，增速擋的增速比則可根據(jù)要求設(shè)計(jì)成不同值，因此增速器是一個(gè)具有不同增速比的系列品牌。

附圖給出了增速器樣機(jī)的實(shí)施例[0005]圖1是增速器的主視圖。圖2是主視圖1中的A-A旋轉(zhuǎn)剖面圖。圖中1、驅(qū)動(dòng)中軸；2、單向自動(dòng)離合器；3、齒環(huán)座；4、中軸驅(qū)動(dòng)鏈輪；5、61910_2Z 軸承；6、軸皮廂右蓋；7、齒環(huán)；8、行星架組件；9、61900-2Z軸承；10、行星齒輪；11、軸皮廂體；12、卡簧；13、卡簧；14、左護(hù)蓋；15、太陽(yáng)齒輪；16、61905-2Z軸承；17、單向制動(dòng)器棘輪； 18、61906-2Z 軸承；19、61910_2Z 軸承；20.6004-2Z 軸承；21、鎖緊螺姆；22、腳蹬拐。圖3是圖2中的B-B剖面圖。圖中7、齒環(huán)；8、行星架組件；10、行星齒輪；15、太陽(yáng)齒輪；23、行星齒輪軸。圖4是圖2中的C-C剖面圖。圖中1、驅(qū)動(dòng)中軸；3、齒環(huán)座；24、卡鐵；25、單向自動(dòng)離合器被動(dòng)部分；26、單向自動(dòng)離合器主動(dòng)部分；27、卡鐵彈簧。圖5是圖2中的D-D剖面圖。圖中17、單向制動(dòng)器的制動(dòng)棘輪；28、制動(dòng)棘爪；29、制動(dòng)拉線；30、制動(dòng)彈簧；31、 回位彈簧；32、制動(dòng)棘爪軸。圖6是行星輪系原理圖。圖中7、齒環(huán)；10、行星齒輪；15、太陽(yáng)齒輪；H、行星架。圖7是增速器樣機(jī)工作原理圖。圖中1、驅(qū)動(dòng)中軸；2、單向自動(dòng)離合器；4、中軸驅(qū)動(dòng)鏈輪；7、齒環(huán)；8、行星架組件； 10、行星齒輪；11、軸皮廂體；15、太陽(yáng)齒輪；22、腳蹬拐；33、單向制動(dòng)器。
具體實(shí)施方案方案包括理論和構(gòu)造兩部分。理論部分包括行星輪系理論、增速器的理論設(shè)計(jì)、 樣機(jī)的工作原理。構(gòu)造部分包括軸皮廂體總成、行星輪系、單向自動(dòng)離合器、單向制動(dòng)器、 操作裝置、主被動(dòng)組合構(gòu)件和被制動(dòng)的組合構(gòu)件。行星輪系理論。對(duì)本課題涉及的部分進(jìn)行簡(jiǎn)述，如圖6所示行星輪系由太陽(yáng)齒輪
15 (齒數(shù)為Z1、轉(zhuǎn)數(shù)為H1)、齒環(huán)7 (齒數(shù)為Z2, Z2 > Z1,轉(zhuǎn)數(shù)為n2)、行星齒輪10 (齒數(shù)為Z3、
轉(zhuǎn)數(shù)為n3)、行星架H(轉(zhuǎn)數(shù)為nH)四部分組成。行星輪系是動(dòng)軸輪系不能用定軸輪系傳動(dòng)
理論來(lái)直接進(jìn)行計(jì)算，通常用機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換法將其轉(zhuǎn)換成定軸輪系后，再用定軸輪系理論來(lái)進(jìn)
行分析計(jì)算。機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換法就是將整個(gè)輪系加上一個(gè)_nH的轉(zhuǎn)數(shù)后，使其成為行星架固定的定
軸輪系。在這個(gè)定軸輪系中太陽(yáng)齒輪的轉(zhuǎn)數(shù)為ηι-ηΗ、齒環(huán)的轉(zhuǎn)數(shù)為n2_nH、行星齒輪的轉(zhuǎn)數(shù)
為n3_nH、行星架的數(shù)為nH-nH = 0。除行星齒輪外的另外三個(gè)構(gòu)件中，可任意將兩個(gè)構(gòu)件中
的一個(gè)作為主動(dòng)輸入構(gòu)件，另一個(gè)作為被動(dòng)輸出構(gòu)件，這里將太陽(yáng)齒輪作為主動(dòng)輸入構(gòu)件，
齒環(huán)作為被動(dòng)輸出構(gòu)件，根據(jù)定軸輪系的增速比計(jì)算公式得增速比為 n2-nHZi
權(quán)利要求1.自行車中軸驅(qū)動(dòng)鏈輪增速器簡(jiǎn)稱增速器，其特征是增速器由行星齒輪輪系簡(jiǎn)稱行星輪系、單向自動(dòng)離合器、單向制動(dòng)器三種機(jī)構(gòu)相互組合所形成的傳動(dòng)理論設(shè)計(jì)而成，由于組合的方式和采用的齒輪種類不同，就形成了三種理論設(shè)計(jì)方案，每種方案都能實(shí)現(xiàn)直接擋和增速擋兩個(gè)擋位的傳動(dòng)形式；增速器結(jié)構(gòu)由軸皮廂體總成、行星輪系、單向自動(dòng)離合器、單向制動(dòng)器、操作裝置組成；每種方案中都有三個(gè)重要的組合構(gòu)件，腳蹬拐行星架是主動(dòng)輸入組合構(gòu)件，中軸驅(qū)動(dòng)鏈輪及與其相固定的構(gòu)件的不同所組成兩種不同的被動(dòng)輸出組合構(gòu)件太陽(yáng)鏈輪和齒環(huán)鏈輪、供不同設(shè)計(jì)方案選用，單向制動(dòng)器的制動(dòng)棘輪與齒環(huán)和太陽(yáng)齒輪相互固定也組成兩種不同的被制動(dòng)組合構(gòu)件齒環(huán)棘輪和太陽(yáng)棘輪、供不同的設(shè)計(jì)方案選用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增速器，其特征是三種理論設(shè)計(jì)方案的共同點(diǎn)，各方案都是以行星架與單向自動(dòng)離合器的主動(dòng)部分相互固定做為主動(dòng)輸入構(gòu)件，各方案都有直接擋和增速擋兩個(gè)擋位，直接擋和增速擋都是由單向制動(dòng)器來(lái)控制實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)單向制動(dòng)器處于非制動(dòng)狀態(tài)時(shí)、單向自動(dòng)離合器便自動(dòng)結(jié)合、實(shí)現(xiàn)直接擋傳動(dòng)，當(dāng)單向制動(dòng)器處于制動(dòng)狀態(tài)時(shí)實(shí)現(xiàn)增速擋傳動(dòng)，由于增速擋被動(dòng)輸出轉(zhuǎn)數(shù)高于主動(dòng)輸入轉(zhuǎn)數(shù)、單向自動(dòng)離合器就自動(dòng)超越分離；方案一的組合方式是太陽(yáng)齒輪與單向自動(dòng)離合器的被動(dòng)部分相互固定作為被動(dòng)輸出構(gòu)件、齒環(huán)與單向制動(dòng)器的被制動(dòng)部分相互固定作為被制動(dòng)構(gòu)件，其增速比在大于2區(qū)間變化，增速比的值取決于太陽(yáng)齒輪和齒環(huán)的齒數(shù)；方案二是齒環(huán)與單向自動(dòng)離合器的被動(dòng)部分相互固定作為被動(dòng)輸出構(gòu)件、太陽(yáng)齒輪與單向制動(dòng)器的被制動(dòng)部分相互固定作為被制動(dòng)構(gòu)件，其增速比在大于1小于2區(qū)間變化，增速比的值取決于太陽(yáng)齒輪和齒環(huán)的齒數(shù)； 方案三是改變齒輪的種類，用圓錐齒輪行星輪系來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，無(wú)論是采用方案一還是方案二，其增速比恒等于2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增速器，其特征是軸皮廂體總成由軸皮廂體、軸皮廂右蓋、 左護(hù)蓋組成，軸皮廂右蓋和左護(hù)蓋分別用螺紋固定在軸皮廂體上，軸皮廂右蓋的內(nèi)突緣上加工有安裝軸承的外座圈孔，軸皮廂體的內(nèi)隔板將軸皮廂體分成兩個(gè)腔，右腔是安裝行星輪系的空間，左腔是安裝單向制動(dòng)器的空間，隔板左側(cè)面上有一個(gè)復(fù)合式突緣，突緣是由兩個(gè)同軸線的圓環(huán)柱體套裝在一起組成，分別稱為內(nèi)突緣和外突緣，內(nèi)外突緣左端連在一起、 右端與隔板是一體的，兩個(gè)同軸線的內(nèi)外突緣之間留有一定的空間，是單向制動(dòng)器的制動(dòng)棘輪運(yùn)轉(zhuǎn)的空間，內(nèi)突緣的內(nèi)孔是安裝軸承的外座圈孔，將外突緣周向45°長(zhǎng)度的圓環(huán)柱體去掉形成一個(gè)窗口，是為單向制動(dòng)器的制動(dòng)棘爪提供的工作空間，隔板的左側(cè)面上固定有制動(dòng)棘爪軸和棘爪回位彈簧的安裝孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增速器，其特征是行星輪系由太陽(yáng)齒輪、齒環(huán)、行星齒輪總成與行星架總成組合而成的行星架組件組成，行星架組件用平鍵周向固定在驅(qū)動(dòng)中軸上； 行星齒輪總成由行星齒輪、兩個(gè)并列的行星齒輪軸承和孔卡簧組成，在行星齒輪軸承孔內(nèi)的中間位置加工有一個(gè)孔卡簧環(huán)槽，孔卡簧安裝在槽內(nèi)并用孔卡簧將兩個(gè)并列的行星齒輪軸承隔開(kāi)；行星架總成由圓盤狀的行星架和固定在圓盤同一圓周上相隔120°的三根行星齒輪軸組成，在每根行星齒輪軸的外端都加工有安裝軸卡簧的環(huán)槽、將行星齒輪總成安裝在行星齒輪軸上后，再安裝上軸卡簧軸向定位，這樣就實(shí)現(xiàn)了行星架組件的裝合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增速器，其特征是單向自動(dòng)離合器由主動(dòng)部分、被動(dòng)部分和安裝在主動(dòng)部分上的卡鐵及卡鐵彈簧組成，卡鐵在卡鐵彈簧的作用下經(jīng)常性地壓在被動(dòng)部分的棘齒內(nèi)，單向自動(dòng)離合器的主動(dòng)部分用螺紋固定在驅(qū)動(dòng)中軸上作為主動(dòng)輸入組合構(gòu)件腳蹬拐行星架的一部分，被動(dòng)部分與太陽(yáng)齒輪或齒環(huán)固定在一起作為兩種設(shè)計(jì)方案中被動(dòng)輸出組合構(gòu)件太陽(yáng)鏈輪或齒環(huán)鏈輪的一部分，當(dāng)單向制動(dòng)器處于非制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，單向自動(dòng)離合器自動(dòng)結(jié)合，增速器按直接擋傳動(dòng)，當(dāng)單向制動(dòng)器處于制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，增速器按增速擋傳動(dòng)，由于增速傳動(dòng)，被動(dòng)輸出的轉(zhuǎn)數(shù)高于主動(dòng)輸入的轉(zhuǎn)數(shù)，于是單向自動(dòng)離合器就自動(dòng)超越分離。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增速器，其特征是單向制動(dòng)器由固定部分和被制動(dòng)部分組成，固定部分由固定在軸皮廂體隔板上的制動(dòng)棘爪軸和安裝在其上的制動(dòng)棘爪以及棘爪回位彈簧組成，被制動(dòng)部分是單向制動(dòng)器的制動(dòng)棘輪與太陽(yáng)齒輪或齒環(huán)相互固定、作為兩種設(shè)計(jì)方案中的被制動(dòng)的組合構(gòu)件、太陽(yáng)棘輪或齒環(huán)棘輪，制動(dòng)棘爪在回位彈簧的作用下，經(jīng)常性地使制動(dòng)棘爪與制動(dòng)棘輪的棘齒處于分離狀態(tài)，因此單向制動(dòng)器經(jīng)常處于非制動(dòng)狀態(tài)，增速器也就經(jīng)常性地處于直接擋傳動(dòng)狀態(tài)，當(dāng)需要制動(dòng)時(shí)就搬動(dòng)安裝在自行車把上的搬把，通過(guò)操作裝置使制動(dòng)棘爪卡在制動(dòng)棘輪的棘齒內(nèi)，就實(shí)現(xiàn)了制動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增速器，其特征是腳蹬拐行星架是主動(dòng)輸入組合構(gòu)件，對(duì)于三種設(shè)計(jì)方案來(lái)說(shuō)，都有相同的固定組合，由腳蹬拐、驅(qū)動(dòng)中軸、單向自動(dòng)離合器的主動(dòng)部分、行星架組件相互固定組成；被動(dòng)輸出組合構(gòu)件有太陽(yáng)鏈輪和齒環(huán)鏈輪兩種，太陽(yáng)鏈輪主要是由太陽(yáng)齒輪與單向自動(dòng)離合器的被動(dòng)部分及中軸驅(qū)動(dòng)鏈輪相互固定組成，齒環(huán)鏈輪主要由齒環(huán)與單向自動(dòng)離合器被動(dòng)部分及中軸驅(qū)動(dòng)鏈輪相互固定組成；被制動(dòng)的組合構(gòu)件有太陽(yáng)棘輪和齒環(huán)棘輪兩種，太陽(yáng)棘輪是由太陽(yáng)齒輪與單向制動(dòng)器的制動(dòng)棘輪相互固定組成，齒環(huán)棘輪是由齒環(huán)與單向制動(dòng)器的制動(dòng)棘輪相互固定組成；設(shè)計(jì)方案一是由太陽(yáng)鏈輪與齒環(huán)棘輪相匹配，設(shè)計(jì)方案二是由齒環(huán)鏈輪與太陽(yáng)棘輪相匹配，對(duì)于設(shè)計(jì)方案三，由于太陽(yáng)齒輪和齒環(huán)被兩個(gè)齒數(shù)完全相等的圓錐齒輪所取代，所以從齒輪齒數(shù)上來(lái)看就沒(méi)有太陽(yáng)鏈輪和齒環(huán)鏈輪之分，也沒(méi)有太陽(yáng)棘輪和齒環(huán)棘輪之分，但從結(jié)構(gòu)上來(lái)講可由它們的安裝接口尺寸來(lái)確定它們的安裝位置。
專利摘要自行車中軸驅(qū)動(dòng)鏈輪增速器，是在徑向擴(kuò)大的中軸皮內(nèi)設(shè)計(jì)安裝了一套有直接擋和增速擋兩個(gè)擋位的齒輪變速機(jī)構(gòu)，腳蹬拐是主動(dòng)輸入構(gòu)件、中軸驅(qū)動(dòng)鏈輪是被動(dòng)輸出構(gòu)件；直接擋腳蹬拐轉(zhuǎn)一圈、中軸驅(qū)動(dòng)鏈輪也轉(zhuǎn)一圈，于是就保留了普通車的一切優(yōu)良的使用性能；增速擋腳蹬拐轉(zhuǎn)一圈，中軸驅(qū)動(dòng)鏈輪的轉(zhuǎn)數(shù)就大于一圈，于是自行車就增速；一個(gè)增速器有一個(gè)固定的增速比，因而增速器是一個(gè)有不同增速比的系列品牌，以適應(yīng)不同人群的需求。
文檔編號(hào)B62M11/14GK202080418SQ20112009483
公開(kāi)日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2011年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月24日
發(fā)明者李中時(shí), 李愛(ài)光 申請(qǐng)人:李中時(shí), 李愛(ài)光