雙向雙速內置增力人力車傻瓜變速軸的製作方法

2023-06-05 03:58:56 6

專利名稱：雙向雙速內置增力人力車傻瓜變速軸的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種車輛用變速器，具體的說，是一種依靠人力來驅動的車輛和器具所使用的人力車變速驅動軸。
背景技術：
通常人力驅動的車輛，如自行車、三輪車、輪椅車等，在一般情況下，使用很方便，但是在上坡時、迎風時、載重時以及道路泥濘時，就會感到驅動力不足，其主要原因是因為普通無變速車輛多是加速傳動驅動，要增加驅動力，就得設法把加速傳動比降下來。為此，人們設計了多種自行車變速器，常見的一種，是在自行車中軸和後軸處，分別裝有多排不同齒數的鏈輪，通過裝在車把上的兩個線控扳手，分別操縱前、後撥鏈器，把鏈條放在不同的鏈輪上，達到變速的目的。但是，這種變速器對使用者的變速操作有嚴格的要求，天津產陽光牌自行車說明書中規定「變速時，應連續向前踏動腳蹬，……，切勿在鏈輪停止時拔動扳手。」另外，這種變速器均未見到有防塵措施。還有一種內置三速變速器後軸，其變速也是操縱線控扳手換檔，上海產象牌N3S10型自行車內三速後軸使用說明書也要求使用者，「如需變速應使踏腳倒轉，……。切忌在快速踩動踏腳時進行變速。」還要求「停車時不要隨意撥動變速扳手以防損壞零件。」。所以，這兩種變速器在使用中都要牢記變速的操作要領，否則，就可能出現機械故障，這就限制了變速器功能的發揮。本申請人曾提供一種雙向雙速內置增力傻瓜自行車後軸(專利號ZL01277001.9 公告號CN2501707Y公告日2002年7月24日)，本申請人還曾提供一種雙向雙速內置增力傻瓜人力車驅動軸(專利號ZL0320544.0公告號CN2619868Y公告日2004年6月9日)，它們是在裝有鏈輪的驅動軸上裝有兩排棘爪，正向驅動時與普通自行車飛輪的功能相似，反向驅動時，驅動行星齒輪減速器的太陽輪，使車輛減速向前行進。它能較好地解決了上面所提到的問題，讓使用者在任何情況下，都可以隨意迅速反覆變速。但是，上述雙向雙速內置增力傻瓜人力車驅動軸，也還存在不足之處，現列舉如下(引用對比文件說明書中零件名稱及附圖標記)1.在總體結構上需要改進，例如，反向內棘齒12的內套齒加工困難；行星輪架2與芯軸18組合加工銷孔，需要配套保管；有多餘的零件以及裝配不方便等。
2.棘輪式超越離合器在超越滑動時，棘爪撞擊棘輪會發出噪聲，這也說明棘輪式超越離合器在超越滑動時有多餘的能量消耗。
3.裝有雙向雙速內置增力傻瓜人力車驅動軸的車輪，只能向前轉動而不能向後退著轉動，這是因為，車輪向後轉動時變速器的殼體1向後轉，右端蓋22上棘齒使驅動軸19也向後轉動，再通過驅動軸19上的棘爪25帶動太陽輪10也跟著向後轉動，經過行星輪9使轉動換向，也就是說，這時行星輪9欲使殼體1向前轉動，與殼體1原先向後轉動的動作相反，從而使該車輪不能轉動。

發明內容
本實用新型的主要目的是，對背景技術雙向雙速內置增力傻瓜人力車驅動軸的結構進行改進，優化總體結構設計，改善加工和裝配工藝性，減少零件數量。本實用新型的另一個目的是，使之可以有更好的使用性能。同時，還保持背景技術的如下特性(1)潑辣性不另設變速換檔操縱機構，對使用者無任何使用限制，允許使用者隨時隨意快速反覆變速。
(2)維護性採用內置變速器整體變速軸結構，從工廠發出變速軸總成，不需調整，就能長期保持技術質量，具有良好的防塵性能。
(3)互換性對現有的無變速器的自行車，不需改動可直接換裝。
本實用新型解決背景技術中所存在的不足之處，所採用的技術方案是，在背景文件雙向雙速內置增力傻瓜人力車驅動軸結構的基礎上，進行改進本實用新型雙向雙速內置增力人力車傻瓜變速軸，包括左端蓋1、行星輪架2、芯軸3、太陽輪8、行星輪9、反向傳扭超越離合器從動外套10、傳動軸11、鏈輪12、右端蓋13、棘爪14、反向傳扭超越離合器傳扭件15、內齒輪17和殼體18，行星輪9與太陽輪8嚙合，右端蓋13外緣有螺紋與殼體18旋合，內緣有滾珠的滾道，還有內棘齒與棘爪14嚙合，傳動軸11上有棘爪槽，棘爪14在棘爪槽中定位，其旁邊是反向傳扭超越離合器的主動軸傳扭工作面，外緣有滾珠的滾道，內孔有滾動支承面，芯軸3有圓柱面與行星輪架2配合，其兩端有螺紋與軸擋、鎖緊螺母旋合，鏈輪12的內孔與傳動軸11聯結，其特徵是，左端蓋1的外緣與殼體18的一端固定，其內孔有滾動支承面，行星輪架2的內孔與芯軸3配合，其內孔有鍵槽，芯軸3上對應處也有鍵槽，放置定位鍵，殼體18的內腔有內螺紋與右端蓋13旋合，內腔固定有內齒輪17與行星輪9嚙合，外緣有安裝邊，反向傳扭超越離合器從動外套10外邊的內緣有傳扭工作面與反向傳扭超越離合器傳扭件15配合，其內孔與太陽輪8的一端固定，太陽輪8的一端有滾珠的滾道。
作為本實用新型的進一步改進方案是，殼體18與左端蓋1成為一體或殼體18與內齒輪17及左端蓋1成為一體；太陽輪8與反向傳扭超越離合器從動外套10成為一體；殼體18上有不同位置和不同形狀的安裝邊。
作為本實用新型的另一個改進方案是，反向傳扭超越離合器傳扭件15為滾柱，其保持架16的端頭分別靠在反向傳扭超越離合器從動外套10的有軸向溝槽的內圓柱面上。
作為本實用新型的另一個改進方案是，芯軸3上的鍵槽為貫通鍵槽，芯軸3中心有深孔與貫通鍵槽相通，定位鍵6中部有螺孔，定位鍵6放在芯軸3的貫通鍵槽中，倒車杆7的一端有螺紋從芯軸3的深孔內與定位鍵6旋合，在行星輪架2內孔處的芯軸3上套有彈簧5，彈簧5的一端壓在定位鍵6上。
與背景技術相比，本實用新型有益的效果分述如下
1.行星輪架2與芯軸3的定位採用鍵槽和鍵定位，加工方便，零件保管也方便。
2.左端蓋1和內齒輪17分別固定在殼體上，將有利於選材和加工方便，例如，殼體18可選用普通鋼材甚至是鋁合金，如果是將它們成為一體，則有利於大批量加工。
3.反向傳扭超越離合器從動外套10與太陽輪8固定聯結，在保證功能的前提下，改善了加工工藝性和裝配工藝性，而且優化了結構，減少了許多零件。
4.如果反向傳扭超越離合器採用滾柱式超越離合器，則車輛在正向驅動行駛時，不會有噪音。
5.如果採用可倒退結構，當車輛需要倒退時，移動倒車杆7，使定位鍵6脫離行星輪架2內孔處鍵槽，車輛就可以自由倒退。


附圖是本實用新型用做自行車後軸的一個實施例，沿軸向中心線剖切的上部剖視圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施例，對本實用新型的結構及其運行過程進行詳細說明。
附圖是本實用新型用做自行車後軸的一個實施例，本實施例包括左端蓋1、行星輪架2、芯軸3、彈簧5、定位鍵6、倒車杆7、太陽輪8、行星輪9、反向傳扭超越離合器從動外套10、傳動軸11、鏈輪12、右端蓋13、棘爪14、反向傳扭超越離合器傳扭件15、保持架16、內齒輪17和殼體18。行星輪9與太陽輪8嚙合。右端蓋13外緣有螺紋與殼體18旋合，內緣有滾珠的滾道，還有內棘齒與棘爪14嚙合。傳動軸11上有棘爪槽，棘爪14在棘爪槽中定位，其旁邊是反向傳扭超越離合器的主動軸傳扭工作面，該主動軸的型面為2至6個均布的平面，反向傳扭超越離合器傳扭件15為滾柱，其保持架16的端頭分出兩條條形邊，分別向外靠在反向傳扭超越離合器外套10的內圓柱面上，該圓柱面上有若干軸向扇形溝槽，反向傳扭超越離合器從動外套10的內孔與太陽輪8的一端用螺紋固定。太陽輪8的一端有滾珠的滾道。芯軸3有圓柱面與行星輪架2配合，其兩端有螺紋與軸擋、鎖緊螺母旋合，鏈輪12的內孔與傳動軸11聯結，左端蓋1的外緣與殼體18內腔的螺紋固定，其內孔有滾動支承面，可以支承滾珠或是滾珠軸承。行星輪架2的內孔與芯軸3配合，其內孔有鍵槽，芯軸3上對應處也有鍵槽，該鍵槽是貫通鍵槽，芯軸3中心有深孔與貫通鍵槽相通，定位鍵6中部有螺孔，定位鍵6放在芯軸3的貫通鍵槽中，倒車杆7的一端有螺紋從芯軸3的深孔內與定位鍵6的螺孔旋合，在行星輪架2內孔處的芯軸3上套有彈簧5，彈簧5的一端壓在定位鍵6上。殼體18的內腔有內螺紋與右端蓋13及內齒輪17旋合，外緣有安裝邊。
另外的實施例是，殼體18與左端蓋1成為一體或殼體18與內齒輪17及左端蓋1成為一體；太陽輪8與反向傳扭超越離合器從動外套10成為一體；殼體18上有不同位置和不同形狀的安裝邊；反向傳扭超越離合器主動軸的型面還可以是偏心圓弧面或是對數螺旋面，當然，也可以採用棘輪式。
作為本實用新型的另外的實施方式可以是傳動軸11的棘爪槽可以採用類似普通自行車飛輪那樣的軸向棘爪槽結構，將棘爪14在軸向棘爪槽中定位；內齒輪17與殼體18的固定還可採用過盈配合，也可製成一體；反向傳扭超越離合器從動外套10與太陽輪8的固定，還可採用過盈配合、焊接等方式，還可製成一體；左端蓋1與殼體18的固定還可採用過盈配合、焊接等方式，還可製成一體；鏈輪12與傳動軸11的聯結，還可以採用螺紋。
本實用新型的雙向雙速內置增力人力車傻瓜變速軸的運行過程，以用做自行車後軸為例子，結合附圖並按照附圖中A向所視的運轉方向進行敘述。
1.正向蹬踏中軸曲柄的情況這時，傳動軸11為順時針旋轉，固定其上的棘爪14與右端蓋13的內棘齒嚙合，驅動殼體18使車輛向前行進，這與普通自行車飛輪的功能相似。殼體18作順時針轉動時，其內腔的內齒輪17也作順時針轉動，由於定位鍵6將行星輪架2定位不動，所以，通過行星輪9使得太陽輪8作逆時針轉動，當然，反向傳扭超越離合器從動外套10也作逆時針轉動，由於保持架16的端頭與反向傳扭超越離合器從動外套10的摩擦作用，將反向傳扭超越離合器傳扭件15，也就是滾柱，帶向反向傳扭超越離合器主動軸工作面的低端，使滾柱不與反向傳扭超越離合器從動外套10接觸，故不會影響車輛向前行進。
2.在車輛行進途中，停止蹬踏中軸曲柄的情況這時，殼體18和右端蓋13繼續作順時針轉動，而傳動軸11不動，則右端蓋13的內棘齒相對棘爪14作超越滑動，這也與普通自行車飛輪的功能相似。於此同時，殼體18內腔的內齒輪17也繼續作順時針轉動，使太陽輪8和反向傳扭超越離合器從動外套10作逆時針轉動，與上述情況相同，因此，均不會影響車輛繼續向前行進。
3.反向蹬踏中軸曲柄的情況這有兩種情況(1)車輛在停止狀況下，反向蹬踏中軸曲柄車輛不動，反向蹬踏時，傳動軸11作逆時針轉動，其上的棘爪14相對右端蓋13的內棘齒作超越滑動。傳動軸11作逆時針轉動，帶動保持架16也作逆時針轉動，而太陽輪8不動，保持架16端頭被反向傳扭超越離合器從動外套10上圓柱面的軸向溝槽擋住，將滾柱推向反向傳扭超越離合器主動軸工作面的高端，使滾柱楔在反向傳扭超越離合器從動外套10工作面和反向傳扭超越離合器主動軸工作面之間，成為傳扭的組件，使太陽輪8作逆時針轉動，由於定位鍵6將行星輪架2定位不動，所以，通過行星輪9，使殼體18內腔的內齒輪17作順時針減速轉動，相對於傳動軸11，其減速比為
並通過殼體18的安裝邊驅動車輛向前行進，可使驅動力增大。
(2)車輛在行進途中，反向蹬踏中軸曲柄由前述可知，車輛在行進時，太陽輪8是作逆時針轉動的，反向蹬踏中軸曲柄，傳動軸11也作逆時針轉動，如果傳動軸11的逆時針轉速小於太陽輪8的逆時針轉速，則滾柱不能與反向傳扭超越離合器從動外套10工作面接觸，這就是說當車輛以正常速度行進時，反向蹬踏中軸曲柄不會影響車輛繼續行進，只有當車輛行進速度較慢時，較快地反向蹬踏中軸曲柄，使傳動軸11的逆時針轉速大於太陽輪8的逆時針轉速，這時，才能使滾柱楔在反向傳扭超越離合器從動外套10工作面和反向傳扭超越離合器主動軸工作面之間，並驅動太陽輪8作逆時針轉動，也就使殼體18得到增大的驅動力來驅動車輛向前行進。
4.自行車向後倒退的情況自行車向後倒退時，需將倒車杆7向左推動，使定位鍵6脫離行星輪架2內孔中的鍵槽。因為，自行車向後倒退時，殼體18是作逆時針方向轉動，這將使行星輪9作逆時針方向轉動，於此同時，殼體18的逆時針方向轉動，通過右端蓋13，傳動軸11和反向傳扭超越離合器從動外套10，使太陽輪8也作逆時針方向轉動，這卻要使行星輪9作順時針方向轉動，這與前述的行星輪9作逆時針方向轉動相反，如果行星輪架2固定在芯軸3上，則運動被卡死，正是由於定位鍵6脫離了行星輪架2內孔中的鍵槽，使行星輪架2可以在芯軸3的配合面上作逆時針方向轉動，故不會阻礙自行車向後倒退。
本實用新型在車輛上的安裝情況比較簡單，例如，在本實用新型的雙向雙速內置增力人力車傻瓜變速軸的傳力安裝邊上，裝好輻條及車輪，將自行車、前2輪後1輪三輪車車架的後叉或是輪椅車車架的前叉，叉在本實用新型的變速軸兩邊的芯軸3上，分別用固定螺母固緊即可。對於前1輪後2輪三輪車，可將本實用新型的變速軸作為中介變速器，即在殼體18的傳力安裝邊上固定合適的鏈輪，另用固定架叉在芯軸3兩邊，分別用螺母固緊，再將固定架固定在車架上合適的位置，即可通過滾子鏈條，帶動裝在三輪車後輪軸上的鏈輪來驅動三輪車。在其他運動器具上的安裝，可參考前述方法進行。
本實用新型的雙向雙速內置增力人力車傻瓜變速軸還有一些潛在的使用功能，例如，在特別需要時，可以不間斷地把人力轉換為驅動車輛前進的轉動力矩。一般人力驅動的車輛，是靠雙腳或雙手轉動曲柄來輸出轉動力矩的，當作用力通過曲柄的旋轉軸線時，輸出的轉動力矩很小，就會使車輛失去驅動力，至少也會短時間失去驅動力，這對於兩輪自行車來說，就會不能前進而失穩。而裝有本實用新型雙向雙速內置增力人力車傻瓜變速軸的車輛，卻可以把曲柄控制在最佳的受力角度上，反覆用正向和反向蹬踏或手搖來輪換驅動，幾乎可以不間斷地輸出驅動力矩，這對於在大阻力的情況下驅動車輛極為有利；反向蹬踏相當於倒退步行，據說對人體是有益處的；還有，正、反向輪換蹬踏可以緩解疲勞等。
權利要求1.一種雙向雙速內置增力人力車傻瓜變速軸，包括左端蓋(1)、行星輪架(2)、芯軸(3)、太陽輪(8)、行星輪(9)、反向傳扭超越離合器從動外套(10)、傳動軸(11)、鏈輪(12)、右端蓋(13)、棘爪(14)、反向傳扭超越離合器傳扭件(15)、內齒輪(17)和殼體(18)，行星輪(9)與太陽輪(8)嚙合，右端蓋(13)外緣有螺紋與殼體(18)旋合，內緣有滾珠的滾道，還有內棘齒與棘爪(14)嚙合，傳動軸(11)上有棘爪槽，棘爪(14)在棘爪槽中定位，其旁邊是反向傳扭超越離合器的主動軸傳扭工作面，外緣有滾珠的滾道，內孔有滾動支承面，芯軸(3)有圓柱面與行星輪架(2)配合，其兩端有螺紋與軸擋、鎖緊螺母旋合，鏈輪(12)的內孔與傳動軸(11)聯結，其特徵是，左端蓋(1)的外緣與殼體(18)的一端固定，其內孔有滾動支承面，行星輪架(2)的內孔與芯軸(3)配合，其內孔有鍵槽，芯軸(3)上對應處也有鍵槽，放置定位鍵，殼體(18)的內腔有內螺紋與右端蓋(13)旋合，內腔固定有內齒輪(17)與行星輪(9)嚙合，外緣有安裝邊，反向傳扭超越離合器從動外套(10)外邊的內緣有傳扭工作面與反向傳扭超越離合器傳扭件(15)配合，其內孔與太陽輪(8)的一端固定，太陽輪(8)的一端有滾珠的滾道。
2.根據權利要求1所述的雙向雙速內置增力人力車傻瓜變速軸，其特徵是，殼體(18)與左端蓋(1)成為一體或殼體(18)與內齒輪(17)及左端蓋(1)成為一體。
3.根據權利要求1所述的雙向雙速內置增力人力車傻瓜變速軸，其特徵是，太陽輪(8)與反向傳扭超越離合器從動外套(10)成為一體。
4.根據權利要求1所述的雙向雙速內置增力人力車傻瓜變速軸，其特徵是，殼體(18)上有不同位置和不同形狀的安裝邊。
5.根據權利要求1所述的雙向雙速內置增力人力車傻瓜變速軸，其特徵是，反向傳扭超越離合器傳扭件(15)為滾柱，其保持架(16)的端頭分別向外靠在反向傳扭超越離合器從動外套(10)的內圓柱面上，該內圓柱面上有軸向溝槽。
6.根據權利要求1所述的雙向雙速內置增力人力車傻瓜變速軸，其特徵是，太陽輪(8)與行星輪(9)浮動嚙合。
7.根據權利要求1所述的雙向雙速內置增力人力車傻瓜變速軸，其特徵是，殼體(18)上內齒輪(17)與行星輪(9)浮動嚙合。
8.根據權利要求1所述的雙向雙速內置增力人力車傻瓜變速軸，其特徵是，芯軸(3)上的鍵槽為貫通鍵槽，芯軸(3)中心有深孔與貫通鍵槽相通，定位鍵(6)中部有螺孔，定位鍵(6)放在芯軸(3)的貫通鍵槽中，倒車杆(7)的一端有螺紋從芯軸(3)的深孔內與定位鍵(6)的螺孔旋合，在行星輪架(2)內孔處的芯軸(3)上套有彈簧(5)，彈簧(5)的一端壓在定位鍵(6)上。
專利摘要一種雙向雙速內置增力人力車傻瓜變速軸。正向蹬踏時，與普通自行車飛輪的功能相似，反向蹬踏時，由反向嚙合超越離合器驅動內置行星齒輪減速器，使自行車得到增大的驅動力，仍然向前行進。本實用新型不另設變速換檔機構，可隨時隨意迅速反覆變速，停車時也可以變速，兒童都可以使用。採用整體內置變速軸，防塵性能好，能長期保持技術質量，更能適合鄉村和山區。普通自行車不需改動，可直接代替原車的後軸和飛輪進行換裝。總體結構設計簡潔，傳動可靠，對行星齒輪減速器，同時設計了太陽輪浮動結構和行星輪浮動結構，使齒輪受力均勻，還可以有車輛可倒退功能，使用更方便，適用於自行車、三輪車、輪椅車和各種水、陸運動器具。
文檔編號B62M11/16GK2716129SQ200420089778
公開日2005年8月10日 申請日期2004年9月1日 優先權日2003年11月24日
發明者湯萍 申請人:湯萍