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一種小型汽油機齒輪變速器的動力控制系統的製作方法

2023-06-01 15:23:01 1

專利名稱:一種小型汽油機齒輪變速器的動力控制系統的製作方法
技術領域:
本發明涉及一種汽油機內部點火的四衝程發動機的機動車輛,利用該 車輛中的一根水平軸發動機自行推進車輛,特別是,不僅應用在自行車、三 輪車、推車、腳踏船及類似的交通工具上,而且應用領域還可擴展到需要 利用鏈條驅動一個運轉輪或從動軸的固定式發動機站。
背景技術:
在發達的國家中,自行車和腳踏船是許多人喜愛的室外活動項目,兩者 都令人愉悅且有益健康的鍛鍊。騎自行車去短途的工作地是有利於環境的
交通方式,並比使用消耗高燃料的小臥車、運動型多功能車(suv)或敞蓬小
貨車經濟得多。所以,在發展中國家特別是在農村和偏遠地區,自行車, 三輪車,推車作為統治性的交通工具並不奇怪,並在市場上表現為使所述 車輛動力化的挑戰。輕型車輛,譬如機動的自行車,在摩託車和商用機動 腳踏兩用車的市場之下有一個適當市場位置。即使在發達國家正面臨高油 價而選擇另一種交通方式,譬如自行車、腳踏車、滑行車,和摩託車正在逐
漸流行。
常規車輛,譬如自行車、三輪車、推車和腳踏船,受到人們體力的限 制。 一些人不能蹬自行車、三輪車或推車而某些人特別是在山區或丘陵地
帶易於感到疲倦。在長距離或湍急的溪流中逆流而上時,蹬腳踏輪的船就 會非常困難,同時對使用者來說也是危險的。
在現有技術中,已經為終端用戶開發出幾種基本機動化的自行車的汽 油發動機成套組件。某些組件在二衝程汽油發動機中使用了石油/汽油混合 物,由於在這類發動機中使用石油和汽油的混合物,導致了高廢氣排放汙
染,在2006年1月1日以後美國環境保護署(EPA)不再允許進口。以前大 多數此類發動機從中國進口。其它現有技術中,機動自行車使用原始的暴 露皮帶或鏈條驅動的發動機,同時多數還安裝在後輪上或車架裡,並且在 發動機轉速高於離合器轉速時,沒有任何方式能夠自動地與在轉動中的發 動機動力分離而不損壞發動機。在現有技術中也不能做到提供商業上可用 的齒輪變速器控制系統,以備有一點點可現貨供應的四衝程發動機,以達 到如終端用戶所期望的那樣高效率的工作。
現在已有一些基於電動馬達的自行車,但對於山地攀爬則顯得動力較 小,且在遠離電源的地方無法給電池充電。在美國,加油站依然是現在最 流行的為車輛加油的來源。在現有技術中,要為終端用戶指定的發動機成 套組件的設計要使一輛標準V型車架自行車機動化、且要符合汽油發動機 排放標準的EPA規則是太複雜了,以至無法製造,這是因為市場上還無法 獲得可以替換二衝程發動機自行車成套組件的變體,來符合一個專門的 EPA所規定的發動機。

發明內容
本發明的目的是為了克服現有技術結構的不足,而提供一種小型汽油機
齒輪變速器的動力控制系統。本發明利用一種已為EPA許可的,並可容易 地在原始設備製造,即所知的OEM和零售商處買到的標準四衝程汽油發動 機。這種最新設計的高轉速發動機由於排量低於標準50cc,因此,本發明 用於驅動的自行車,在美國的很多州可以合法上路使用。
本發明通過使用一臺獲得EPA許可的標準EPA給終端用戶提供一種使 車輛機動化的方式,並且易於在後繼市場上買到的高轉速四衝程汽油發動 機,而無需作任何改良。本發明還會進一步認識到,這是一種配備的裝置部 件,它使終端用戶能夠將一臺小型四衝程汽油發動機應用到鏈驅動工作有 關的鏈輪型負載要求,並且通過有益於發動機動力接合的控制獲得齒輪減 速和轉矩。本發明的目的是提供一種齒輪變速箱動力控制系統,不使用驅 動帶或皮帶輪,或以任何方式驅動腳踏式曲柄軸來推動車輛,從而安全地 完成發動機動力的接合控制。本發明的另一目的是提供一種驅動一種工作 有關的輪或軸的實用方式,但是,不僅限制於在路面或路面外驅動自行車、 三輪車、腳踏船和腳踏式推車的用途。
本發明所採用的技術方案是本發明所公開的機動車的典型例子是包 括一個標準V型車架或改良的自行車V型車架,其上配置一前輪與一後輪 和一供人蹬動鏈輪的車座。 一個排量從30cc至80cc的小型四衝程汽油發 動機安裝在自行車V型車架的中部。本發明公開的齒輪變速箱的動力控制 系統,以下簡稱為動力控制系統。所述動力控制系統具有一已有技術的逆 時針旋轉的,即簡稱CCW,離心式離合器和初級驅動齒輪,以作為一組件 被安裝於發動機輸出軸上,並與具有整體接合器系統的齒輪變速箱組件一
起工作。該齒輪變速箱組件裝配在帶有四個螺栓的發動機附加驅動安裝法 蘭上。 一條驅動鏈條通過一個小型初級驅動鏈輪連接到動力控制系統輸出 中間軸上,並且傳輸到安裝在後輪左側的較大鏈輪上。這種應用即通常所 稱的助力車。
本發明進一步公開了一種機動車輛,其包括一個三輪車架, 一改良或 標準的三輪車架上配置有一個前輪和兩個後輪,以及供人蹬動鏈輪的車
座。 一個排量從30cc至150cc的小型四衝程汽油發動機安裝在三輪車V型 車架的中部。該動力控制系統具有一離心式離合器和初級傳動齒輪,以作 為一組件被安裝於發動機輸出軸上,並與具有整體接合系統的齒輪變速箱 組件一起工作。該齒輪變速箱組件裝配在帶有四個螺栓的發動機附加驅動 安裝法蘭上。 一條驅傳動鏈條通過一個小型驅動鏈輪連接到動力控制系統 輸出中間軸上,並且傳輸到安裝在三輪車後軸上的較大鏈輪。
本發明以上提到的機動腳踏兩用自行車的功能包括使用一種可腳踏起 動、電起動、或繩索牽引起動的汽油發動機,並且被動輪用來推進該自行 車。在發動機開啟或關閉的情況下,驅動輪可以不同的形式工作a)發動 機關閉形式通過保持動力控制系統上的接合器在開啟位置,被動輪可自 由地滑動或以其他方式,如人力腳踏鏈輪而被驅動;b)發動機開啟形式
這時汽油發動機運轉,該齒輪變速箱中間軸的接合器位於閉合或接合位置,
以逐步減低速比方式,使發動機動力轉換成提高發動機轉速;C)操作員控 制發動機操作員可在任何時間完全控制接合動力或分離動力,以達到重 要的安全性和實現改進接合的優點;d)與接合器在開啟位置結合運轉中的 發動機,在被驅動工作輪不轉動時,允許在發動機高轉速下調整化油器。
本發明還公開了一種機動車輛,其包括一種腳踏船,其通常是一種具 有1-4個座位的供娛樂用的小船。在該船架上安裝了一臺小型四衝程汽油
發動機。安裝在船架上的小型四衝程汽油發動機的排量從30cc到200cc。 該動力控制系統具有一離心離合器和初級傳動齒輪,以作為一組件被安裝 在發動機輸出軸,並與具有一整體接合器系統的變速箱組件一起工作。該 齒輪變速箱組件固定在具有四個螺栓的發動機附加驅動安裝法蘭上。 一根 驅動鏈條通過一小的初級驅動鏈輪固定在動力控制系統的輸出中間軸上, 並傳輸到安裝在小船踏輪軸的較大鏈輪上。
本發明進一步公開的動力化車輛是一種推車,其中在兩軸上具有四個 輪子,和供操作員或乘客使用的方向盤和座椅。推車可以是多種配置和用 在包括輕型貨物拉運或人員運輸上。 一臺小汽油發動機安裝在推車框架 內。 一臺排量為30cc到200cc的小型四衝程汽油發動機安裝在推車框架 內。該動力控制系統具有一離心離合器和初級傳動齒輪,並作為組件被安 裝在發動機輸出軸上和與齒輪變速箱組件一起工作。該齒輪變速箱組件固 定在具有四個螺栓的發動機附加驅動安裝法蘭上。 一根驅動鏈條通過一小 的初級驅動鏈輪固定在動力控制系統的輸出中間軸上,並傳輸到安裝在推 車後驅軸上的較大鏈輪上。
本發明還公開了一種固定式發動機工作站,該工作站需要一小型四衝 程發動機驅動一根軸,通常不限是用在切割木材的帶鋸上。 一臺排量為 30cc-200cc的小型四衝程汽油發動機安裝在工作站框架。該動力控制系統 具有一離心離合器和初級傳動齒輪,以作為組件被安裝在發動機輸出軸上 和與變速箱組件一起工作。該齒輪變速箱組件固定在具有四個螺栓的發動
機附加驅動安裝法蘭上。 一根驅動鏈條通過一小的初級驅動鏈輪固定在動 力控制系統的輸出中間軸上,並傳輸到需要工作負載所到之地。
為使用一臺現成的通常排量為30cc-200cc,但不限於該排量,所述排
量取決於被驅動輪工作的減速比,從而獲得增大的轉矩及利用鋼繩和槓桿
遠程控制的接合器系統的完全控制,排放符合EPA標準的高技術小型四衝 程汽油發動機。這樣的應用可能是,但不限於驅動自行車、三輪車、腳踏 船,和腳踏推車。在開啟或分離位置與接合器結合運轉的,使得發動機可以 工作在高轉速下而無需轉動被驅動輪,因為這對於設定化油器,實現正確 的空氣油料混合比是很必要的。


圖1為本發明應用在自行車上的一個典型實施例示意圖,也可以是與 自行車工作方式相同的其它應用。此後在本發明中,用作動力控制系統的 齒輪變速箱動力控制系統的標號指定為1。
圖2為本發明的齒輪變速箱動力控制系統A-A橫截面圖。包括鑄造殼 體10、 11和所有內部組件。顯示具有離心離合器齒輪13的離心離合器組 件12與齒輪變速箱動力控制系統處於相接合的工作狀態。離心離合器齒輪 13是一亇初級驅動齒輪並且是一個小直徑直齒輪。A-A截面圖表示從離心 離合器12到初級驅動齒輪13的齒輪系排列及動力傳遞,從初級驅動齒輪 13傳到一系列齒輪15和17,直到中間軸18上的最終驅動齒輪19,從而 連接到接合器控制系統和初級驅動鏈輪23的齒輪系。截面A-A符號顯示在 圖3上。
圖3為水平位置上的齒輪系布局圖。顯示在發動機運轉期間傳遞動力
的各齒輪與各自作用於滾動軸承支承軸16和18上的各齒輪的彼此互相關 系。圖3還顯示出離心離合器齒輪13驅動一個大齒輪15,該大齒輪15與 小齒輪17固定在同軸上,以及小齒輪17驅動最終的驅動齒輪19 。最終 驅動齒輪19套在一亇被插入的青銅軸襯上,在該齒輪17轉動時,該青銅 軸襯允許最終驅動齒輪19自由地在中間軸18上轉動。在鑄造殼體10上 顯示有四個發動機安裝螺栓孔26,而且用於使螺栓旋入在圖7中顯示的發 動機螺孔25中。穿過鑄造殼體10上外突臺的孔的兩個發動機安裝螺栓和 用在鑄造殼體11的兩對應突臺孔26中是相同的兩個螺栓。所說的這兩個 螺栓比用在鑄造殼體10大約中間位置的兩個較短的附加螺栓要長一些。由 此四個螺栓將齒輪變速箱動力控制系統固定到發動機上,兩個長螺栓用在鑄 造殼體10和11的兩個外部突臺的孔,兩個短螺栓用在動力控制系統內鑄 造殼體10大約中間位置。
圖4為圖3中的一滾動軸承支持的支持最終驅動齒輪19的中間軸18 的B-B剖視圖。最終驅動齒輪19上焊接有接合齒輪20。接合齒輪20、 21 和換檔控制杆22是接合系統的主要構件。外接合齒輪21套在中間軸18中 一長鍵上,於是,當外滑動接合齒輪21接合在最終驅動齒輪19上的接合齒 輪20上時,使該中間軸轉動和傳送發動機扭矩。該滑動接合齒輪21由一 根具有雙叉臂的樞接槓桿22控制。該樞接槓桿22的雙臂與滑動接合齒輪 21配合的圓環32上的兩個突耳30,如圖9A的基本構件設計所示。該樞接 槓桿22由一外伸鋼繩8連接到手動槓桿9控審U,如圖1中。輸出驅動鏈條 運行到所需要的工作負載的初級驅動鏈輪23被固定到中間軸18的外側
端。圖2,圖3和圖4進一步表明,最終驅動齒輪19不是固定在中間軸 18上而是套在青銅軸襯29上,從而,當齒輪17轉動時允許最終驅動齒輪 19在中間軸18上自由轉動。並通過能夠接合到滑動接合齒輪21上,將發 動機扭矩傳遞給中間軸18和輸出初級鏈輪23。
圖5為具有的兩個螺栓孔凸臺26的齒輪變速箱動力控制系統的鑄造殼 體11平面圖,該兩個螺栓孔凸臺26與鑄造殼體10對應的兩螺栓孔凸臺 26排成一條直線。兩個長螺栓先穿過殼體11的孔26,然後穿過對應的鑄 造殼體10上的兩螺栓孔凸臺26,通過壓合裝配在一起,並延伸入發動機 安裝法蘭螺紋孔25。在鑄造殼體11上兩亇另外的螺栓孔凸臺對面的單個 螺栓孔凸臺是供在同樣的對應的螺栓孔凸臺上用於壓合和固定鑄造殼體10 的一個短螺栓。因此在三螺栓孔凸臺內插入三個螺栓並拉緊形成了三個螺 栓鎖定形式,使齒輪變速箱動力控制系統結合在一起。
圖6為自由輪初級驅動鏈輪23和滑動凸輪27中五滾子超越離合器的
滾子的垂直和水平視圖。
圖7是與本發明共同使用的典型的小型四衝程內燃機垂直汽缸,水平輸 出軸,CCW轉動的發動機。圖7顯示出用CL表示的輸出軸中心線和用於固 定動力控制系統1的四個螺栓附件驅動安裝法蘭螺栓孔25。
圖8是一臺具有用逆時針轉動水平軸輸出的垂直汽缸的典型小型四衝 程汽油內燃機,以及顯示為通過四個螺栓孔樣式25, 26固定到發動機上的 齒輪變速箱動力控制系統1。圖中左側的兩個螺栓是可見的,兩個螺栓是 不可見的,這是因為看過去隱藏在動力控制系統裡面。動力控制系統1通 過兩個長的安裝螺栓穿過鑄造殼體11和10的四個孔凸臺26,以及在鑄造
殼體10上齒輪變速箱裡的兩個短螺栓穿過大致在鑄造殼體10中間位置的
孔26而被固定在發動機上。顯然,大致鑄造殼體10中部的兩個短螺栓在 鑄造殼體11被安裝之前必須先被安裝。所以成為動力控制系統1的四螺栓 安裝。
圖9為顯示滑動接合齒輪21和在分叉臂上具有兩個由變硬的等級鋼製 成、並且具有套在接合齒輪21的周向槽內的突耳30的換檔槓桿22。這是 一個可供選擇的設計槓桿突耳包含移動滑動接合器的一亇通道。
圖9A為包括具有外側突耳30的鋼或塑料圓環32,換檔槓桿22安裝 到滑動接合器齒輪21上,在該換檔槓桿22的分叉臂上具有與圓環的突耳 相配合的孔,從而,要求兩件滑動接合器齒輪具有由螺紋或鎖定環固定的 外法蘭33的基本設計外形圖。
具體實施例方式
下面結合典型實施例的詳細敘述、附加的權利要求和附圖,對本發明 進一步說明。典型的實施例是用於說明和解釋本發明,而不限制本發明的 範圍。
本發明第一實施例所公開的是一種典型的機動自行車,包括一種標準 V型車架或一種改良的自行車V型車架,其上配置一個前輪、 一個後輪和 一個供人們蹬動鏈輪鏈齒的車座。 一種排量從30cc至80cc的小型四衝程 汽油發動機安裝在自行車V型車架的中部。本發明公開了一種齒輪變速箱 的動力控制系統,以下簡稱為動力控制系統。所述動力控制系統具有一現 有的逆時針旋轉的,CCW,離心式離合器和初級傳動齒輪,作為一組件被安
裝於發動機輸出軸上、並與具有整體接合系統的齒輪變速箱組件共同作 用。齒輪變速箱組件裝配在具有四個螺栓的發動機附件的傳動安裝法蘭 上。 一條傳動鏈條通過一個小型驅動鏈輪連接到動力控制系統輸出中間軸 上並運動到安裝在後輪左側的較大鏈輪。
圖l-9A對本發明進行了詳細說明,但不用於限制本發明的範圍。 圖1為本技術的一個典型應用。例如自行車車架4可用於在可滑動調 節的託架3上固定發動機2,其中一終端用戶可將一齒輪變速箱動力控制 系統1固定到發動機2上。該齒輪變速箱動力控制系統被安裝近一個兩組 合件的鋁模鑄殼體內,即指鑄造殼體10, 11,該鑄造殼體10, 11具有外 部鋼繩控制的槓桿裝置8, 9,而用於齒輪變速箱動力控制系統1內的接合 器系統。
圖2為本發明的齒輪變速箱動力控制系統A-A橫截面圖。包括鑄造殼 體10、 ll和所有內部組件。 一離心離合器12和初級傳動齒輪13通過鑄造 殼體10上的大圓孔使用變速箱動力控制系統。A-A截面圖表示從離心離合 器12到初級驅動齒輪13的齒輪系排列及動力傳遞,從初級驅動齒輪13傳 到一系列齒輪15和17,直到中間軸18上的最終驅動齒輪19,從而連接 到接合器控制系統和初級驅動鏈輪23的齒輪系。截面A-A符號顯示在圖3 上。
圖3顯示出離心離合器齒輪13驅動一個大齒輪15,該大齒輪15與小 齒輪17固定在同軸上,以及小齒輪17驅動最終的驅動齒輪19 。最終驅 動齒輪19套在一亇被插入的青銅軸襯上,在該齒輪17轉動時,該青銅軸 襯允許最終驅動齒輪19自由地在中間軸18上轉動。在鑄造殼體10上顯
示有四個發動機安裝螺栓孔26,而且用於使螺栓旋入在圖7中顯示的發動 機螺孔25中。穿過鑄造殼體10上外突臺的孔的兩個發動機安裝螺栓和用 在鑄造殼體11的兩對應突臺孔26中是相同的兩個螺栓。所說的這兩個螺 栓比用在鑄造殼體10大約中間位置的兩個較短的附加螺栓要長一些。由此 四個螺栓將齒輪變速箱動力控制系統固定到發動機上,兩個長螺栓用在鑄造 殼體10和11的兩個外部突臺的孔,兩個短螺栓用在動力控制系統內鑄造 殼體IO大約中間位置。
圖4為圖3中的一滾動軸承支持的支持最終驅動齒輪19的中間軸18 的B-B剖視圖。最終驅動齒輪19上焊接有接合齒輪20。接合齒輪20、 21 具有便於接合的斜齒和換檔控制杆22是接合系統的主要構件。外接合齒輪 21由一根具有雙叉臂的樞接槓桿22控制。該樞接槓桿22由一外伸鋼繩8 連接到手動槓桿9控制,如圖1中。輸出驅動鏈條運行到所需要的工作負 載的初級驅動鏈輪23被固定到中間軸18的外側端。圖2,圖3和圖4進 一步表明,最終驅動齒輪19不是固定在中間軸18上而是套在青銅軸襯29 上,從而,當齒輪17轉動時允許最終驅動齒輪19在中間軸18上自由轉 動。並通過能夠接合到滑動接合齒輪21上,將發動機扭矩傳遞給中間軸 18和輸出初級鏈輪23。外接合齒輪21由具有分叉的樞軸轉動槓桿22控 制。樞軸轉動槓桿22由一固定到手柄的外加鋼纜控制。用於輸出驅動鏈運 行到所需要的工作負載的初級驅動鏈輪23,被固定到中間軸18的外側
一山順。
圖5為具有的兩個螺栓孔凸臺26的齒輪變速箱動力控制系統的鑄造殼 體11平面圖,該兩個螺栓孔凸臺26與鑄造殼體10對應的兩螺栓孔凸臺
26排成一條直線。兩個長螺栓先穿過殼體11的孔26,然後穿過對應的鑄 造殼體10上的兩螺栓孔凸臺26,通過壓合裝配在一起,並延伸入發動機 安裝法蘭螺紋孔25。在鑄造殼體11上兩亇另外的螺栓孔凸臺對面的單個 螺栓孔凸臺是供在同樣的對應的螺栓孔凸臺上用於壓合和固定鑄造殼體10 的一個短螺栓。因此在三螺栓孔凸臺內插入三個螺栓並拉緊形成了三個螺 栓鎖定形式,使齒輪變速箱動力控制系統結合在一起。
圖6為自由輪初級驅動鏈輪23和滑動凸輪27中五滾子超越離合器的 滾子的垂直和水平視圖。
圖7是與本發明共同使用的典型的小型四衝程內燃機垂直汽缸,水平輸 出軸,CCW轉動的發動機。圖7顯示出用CL表示的輸出軸中心線和用於固 定動力控制系統1的四個螺栓附件驅動安裝法蘭螺栓孔25。
圖8是一臺具有用逆時針轉動水平軸輸出的垂直汽缸的典型小型四衝 程汽油內燃機,以及顯示為通過四個螺栓孔樣式25, 26固定到發動機上的 齒輪變速箱動力控制系統1。圖中左側的兩個螺栓是可見的,兩個螺栓是 不可見的,這是因為看過去隱藏在動力控制系統裡面。
圖9為顯示滑動接合齒輪21和在分叉臂上具有兩個由變硬的等級鋼製 成、並且具有套在接合齒輪21的周向槽內的突耳30的換檔槓桿22。這是 一個可供選擇的設計槓桿突耳包含移動滑動接合齒輪21的一亇通道。 圖9A為具有外側突耳30,換檔槓桿22安裝到滑動接合器齒輪21上,在 該換檔槓桿22的分叉臂上具有與圓環的突耳相配合的孔,從而,要求兩件 滑動接合器齒輪具有由螺紋或鎖定環固定的外法蘭33的基本設計。這是圖 2和圖4中所示的優選系統。
總結上述說明,齒輪變速箱動力控制系統1包括五個基本部件
a) 固定到小型垂直單氣缸四衝程發動機的水平的輸出軸四螺栓孔25上 的兩件鑄造殼體10、 11。除了模鑄鋁合金之外,該鑄造殼體10、 11還可
以是任何適於製造所鑄造述殼體的材料,不僅限於鋼、塑料,還包括其它將
來可得到的任何材料;
b) 三個主要齒輪系的直齒輪15、 17和19被支持在鑄造殼體11、 10內 部的滾動軸承的兩根分離軸16、 18上。齒輪系通常傳送動力不僅限於以 18.5:1的速比逐漸減低。通過使用不同直徑的直齒輪可改變速比;
c) 一個離心離合器12固定在發動機輸出曲軸14上。該離心離合器具 有固定在初級驅動齒輪13上的一整體接合鐘形殼體。當發動機轉速通常超 過約1500到3000轉/分時,離心離合器12與整體鐘形殼體接合,並通過 在鑄造殼體11、 10內的一個輪系的一系列直齒輪13, 15, 17和19傳送發 動機扭矩給中間軸18。
d) —個滾動軸承支持的輸出中間軸18具有一大直徑直齒輪19、該齒 輪19自由轉動在青銅軸襯上。該直齒輪19上固定有一個小的固定位置接 合齒輪20,並通過接合齒輪21傳遞動力給接合器槓桿控制系統。該接合 齒輪21滑動在一條導軌槽和鍵上。由一外伸鋼繩控制的樞接槓桿叉移動該 滑動接合齒輪21。初級驅動鏈輪23被固定到中間軸18的外側端,用於輸 出動力給車輛的驅動輪或終端用戶要求的固定機器。這形成齒輪變速箱動 力控制系統1的整體接合器組件。用在接合器組件中間軸輸出端的初級驅 動鏈輪23具有一內置的超越自由輪離合器27。它可根據驅動輪應用要求 和使用的發動機大小而使用10 — 14個齒。安裝者或終端用戶可以選擇在輸
出中間軸18上安裝一個自由輪的初級驅動鏈輪23或安裝一個沒有自由輪 的初級驅動鏈輪。如果一個沒有自由輪的初級驅動鏈輪被用在中間軸18 上,該自由輪可位於預期的工作負載應用7的被動輪內;
e)—具有滑動接合齒輪13的接合器系統由換檔槓桿22控制,該換檔 槓桿22是用外伸鋼繩8和手柄9手動操控。
安裝和操作變速箱動力控制系統1用兩個長安裝螺栓和兩個短螺栓 被固定到發動機上,兩個長安裝螺栓是穿過鑄造殼體11和10上的四個孔 突臺26,兩個短螺栓是在齒輪變速箱內的鑄造殼體10上,而且穿過鑄造 殼體10大約中間位置的孔26。顯然,在蓋子鑄造殼體11被安裝之前,鑄 造殼體10大約中間位置的兩個短螺栓必須先被固定到發動機上。所以,這 就使得四個螺栓安裝到變速箱動力控制系統1上。
在終端用戶收到的一個紙板箱裡的變速箱動力控制系統1包括成套的 三個主要組件a)離心離合器組件;b)鑄造殼體IO和所有分廠事先裝配的 工作部件,除具有安裝在內部的兩個滾動軸承的蓋子鑄造殼體11; c)鑄造 殼體11是指蓋子鑄造殼體11和兩個滾動軸承。
第一個安裝步驟首先, 一個離心離合器組件12與一個連接在鐘形殼 體上的初級驅動齒輪13被固定在發動機輸出曲軸14上。該離心離合器具 有焊接到一個小直徑直齒輪13上的整體接合的鐘形殼體。當發動機轉速超 過(依賴於使用的發動機)通常約1500到3000轉/分時,離心離合器12 與整體鐘形殼體接合,並通過一系列的直齒輪系,從齒輪13到齒輪15, 從齒輪17到同一軸上的齒輪17,並由齒輪17傳送給最終驅動齒輪19。
第二個安裝步驟將帶有齒輪系的鑄造殼體10和在工廠被事先裝配的 整體接合器組件安裝到一臺小型垂直單汽缸四衝程水平輸出軸發動機上, 如圖7所示。鑄造殼體10通過鑄造殼體10上的一個大孔被安置在離心離
合器組件12和初級驅動齒輪13上,並且先用兩個短螺栓穿過鑄造殼體大 致中間位置的孔26進入到發動機上兩個對應的螺紋孔25中而被固定。還 可以根據使用者的需要在鑄造殼體10和發動機安裝表面之間使用一密封墊 圈。鑄造殼體10可以是任何適於製造所述殼體的材料,不僅限於模鑄鋁合 金、鋼、塑料,還包括其它將來可得到的任何材料。
第三個安裝步驟先固定具有與鑄造殼體10內的對應軸16和中間軸 18對齊的兩個滾動軸承的蓋子鑄造殼體11。然後,利用橡膠錘將鑄造殼體 11錘進位置,以達到沿周邊凹槽邊緣緊密地配合在鑄造殼體10上。為保 證鑄造殼體10、 11內的滾動軸承正確對準軸16和中間軸18,鑄造殼體的 所有加工都在工廠裡的計算機數字控制上完成,通稱作CNC。在鑄造殼體 11到位後,將兩個長螺栓插入鑄造殼體10和11的兩左側突臺安裝孔26, 如圖8所示,並且還延伸到發動機附件驅動安裝法蘭25的螺紋孔中。將單 個第三短的螺栓安裝進鑄造殼體10和U的右惻通孔26內,如圖8所示, 並且三個螺栓都被擰緊。固定到手柄9的鋼繩8的換檔槓桿22已在工廠內 預裝好,以便於用戶安裝。現在就可以按照需要安裝承載驅動鏈條。該鑄 造殼體11可以是適於製造所述殼體的任何材料,不僅限於模鑄鋁合金、 鋼、塑料,還包括其它將來可得到的任何材料。
操作順序/關係齒輪系的直齒輪15, 17在軸和軸承16上轉動,並且最 終驅動齒輪19在具有軸承18的中間軸上轉動。該齒輪系不僅限於以通常
18.5:1的逐步減低的速比傳送動力。通過可使用不同的直齒輪直徑改變速 比;
一滾動軸承支持的輸出中間軸18具有可在青銅軸襯上自由轉動的最終 驅動直齒輪19。該直齒輪19上有一個小的固定位置,並且按中心線位置 焊接有接合齒輪20,並通過與滑動接合齒輪21的接合而傳遞動力給接合 器槓桿控制系統。該接合齒輪21滑動在插入中間軸18上鍵槽的一個長鍵 上,如圖4所示。該滑動接合齒輪21由一外伸鋼繩8和手柄9控制的樞接 槓桿22推動。該換檔槓桿22上制有兩個半圓形的叉臂,在每個叉臂末端 具有孔槽,該孔槽與滑動接合齒輪21的環面上的凸臺配合,如圖9A所 示,或作為一個可供選擇的設計,如圖9所示,在每個臂的末端使用突臺 配合於滑動接合齒輪21的環形槽內。
工作原理,如圖9所示換檔槓桿突臺30被安置進入延伸在接合齒輪 21的全圓周上的槽縫31內。因此,該換檔槓桿可以將接合器齒輪21推和 拉到接合或分離位置,同時不與接合器齒輪21的轉動發生幹涉。 一個相似 概念是使用推和拉一個起動器驅動,用於在汽車直流電動曲柄馬達中的發 動機環齒輪結合。
工作原理,如圖9A所示在臂上具有槽孔的換檔槓桿22位於全圓環 32的兩突臺30上,該全圓環32安裝在滑動結合齒輪21上,並以螺紋或 鎖定環鎖定的法蘭33固定。因此,換檔槓桿可以將滑動接合器齒輪21推 和拉到接合或離開的位置,同時不與接合器齒輪21的轉動發生幹涉。 一個 相似概念是使用推和拉一個起動器驅動,用於在汽車直流電動曲柄馬達中 的發動機環齒輪結合。該全圓環32可由鋼或特殊的複合塑料製成。
一個初級驅動鏈輪23被固定在中間軸18的外側端,以傳遞發動機動
力到車輛的運用的被動輪上或按照用戶需要傳遞到固定式機器上;承載鏈
條可以不僅限於標準的自行車鏈條或一個較重的415尺寸鏈條。初級傳動
鏈輪齒的寬度對於不同尺寸的驅動鏈條可作出模擬的變化。
用在接合器組件中間輸出端的初級驅動鏈輪23具有將5個滾子27配合於 相應的凸輪槽內,構成一個標準的的超越自由輪離合器,從而允許自由輪 在一個方向轉動而在相反方向鎖定。它可根據驅動輪使用要求和使用的發 動機大小而使用10 — 14個齒。安裝者或終端用戶可以選擇在輸出中間軸 18上安裝自由輪初級驅動鏈輪23或無自由輪初級驅動鏈輪。如果一個無 自由輪初級驅動鏈輪被用在中間軸18上,自由輪可位於預期的工作負載 應用7的驅動輪內,如圖1所示。
齒輪變速箱動力控制系統1可使驅動鏈5驅動一工作負載,例如一鏈 輪7以逐步減低的速比工作,並使得一個小型發動機高效率的工作。在現 有技術中,惰鏈輪6為驅動鏈條5提供鏈條張緊調整裝置。
當發動機運轉時,齒輪變速箱動力控制系統1具有兩種可利用的控制 運行模式的操作者。
a)發動機運轉時接合器處於閉合位置當接合器齒輪20和21處於互 相閉合的結合位置,這時允許將發動機動力以高於離心離合器結合的轉速 的逆時針轉動,經過離心離合器12傳遞到被固定的直齒輪13,於是,直 齒輪15, 17和19同時轉動。該直齒輪15, 17和19運轉在支持轉軸的雙重 滾動軸承支撐軸上,如圖2中標號16和18所示。當連接在最終驅動齒輪 19上的被固定的接合器齒輪20與接合器齒輪21閉合時,經過套接在鍵或
突出物上轉動中間軸18,從而輸出鏈輪23鎖定的轉動方向轉動,因此驅 動鏈條5到與負載需要相關的工作。由於鋼繩用槓桿9被閉合的鎖緊,該 換檔槓桿22保持該接合器齒輪20和21處在閉合位置上。該鋼繩停止塊 24是由託架28支持。
b)發動機運轉時接合器處於打開位置當終端用戶操作員具有處在未 被鎖定的開放位置的鋼繩控制槓桿9時,接合器齒輪20、 21彼此不接觸, 並且不傳遞發動機動力。如果離心離合器12接合時,最終的驅動直齒輪 19可自由地在中間軸上旋轉。如果與工作相關輪動作時,輸出鏈輪23將 自由輪超限,並且齒輪變速箱的中間軸將不會帶動直齒輪19轉動。如果終 端用戶操作員決定重新結合發動機動力到閉合位置時,則無論車輛是停止 還是運轉中,當用戶操作員經過連接在控制鋼繩8上的槓桿9移動換檔槓 杆22時,接合器齒輪20和21結合的過渡是平緩的。值得注意的是,兩接 合器齒輪20和21上的斜齒都增強了平緩的滑動結合。壓縮彈簧34保持換 檔槓桿22處在打開位置上,從而保持接合器齒輪21處在打開位置。鋼繩 停止塊24由託架28支持。如果車輛停下時,無論設置在怠速還是高轉速 下,該操作員能調整化油器空氣燃料混合比,而不必顧慮轉動中的相關輪 7的工作。如果需要在緊急狀態下,譬如離心離合器12在低轉速下無法脫 離,或工作相關的輪支承失效,或發生輪胎洩氣時,該操作員可通過接合 器控制鋼繩8和槓桿9,從而使接合器齒輪20和21的接合分離,從而迅 速與發動機力分離。
發動機關閉,即處於不運行模式當發動機關閉或不轉動,準備下一個 發動機起動周期時,該齒輪變速箱動力控制系統將脫離在打開的位置。值 得注意的是,設置器可以選擇使用現有技術中具有電子開關的鋼繩控制手 柄,也就是,當動力控制系統的接合器處於閉合位置時,具備試圖起動發
動機,使發動機點火的能力。在接合器中間軸18上的自由輪鏈輪23將使
其與工作相關的輪轉動,可採用發動機動力之外的其它方式推動,例如用 人工操作方式推動常見的車輛、或是人們腳踏自行車、或是踏動腳踏船。
直齒輪13, 15, 17和19採用油脂潤滑,以高效運轉並減少噪音。離心 離合器12可試圖用於一種乾燥接觸離合器運轉,也可在完全被密封的齒輪 變速箱動力控制系統中,用油浸泡的一種溼接觸運轉,而產生不同模式變 化。用於齒輪軸上的四個滾動軸承是具有高溫油脂的雙密封型式。
第二實施例下面公開了一種摩託三輪車機動車輛,其包括一個三輪 車架, 一個配置有一前輪和兩個後輪的改良式或標準式的三輪車架,以及 供人們蹬動鏈輪的車座。 一排量從30cc至150cc的小型四衝程汽油發動機 安裝在三輪車V型車架的中部。具有一離心式離合器和初級驅動齒輪的動 力控制系統,作為一組件被安裝於發動機輸出軸上,並與具有一個整體接 合系統的齒輪變速箱組件連接一起工作。該齒輪變速箱組件用四個螺栓連 接到發動機附加的驅動安裝法蘭上。 一條驅動鏈條通過一個小型初級驅動 鏈輪連接到動力控制系統輸出中間軸上,並引導到安裝在三輪車後軸上的 較大鏈輪上。
第三實施例下面公開了一種摩託的腳踏船,其包括一種腳踏船,通
常是一種具有1-4個座位的供娛樂用的小船。在船架上安裝一臺小型四衝 程汽油發動機。在船架上安裝的小型四衝程汽油發動機的排量從30cc到 200cc。該動力控制系統具有一個離心離合器和初級傳動齒輪,被安裝作為
一組件被安裝在發動機輸出軸上,並與具有一整體接合器系統的齒輪變速 箱組件連接一起工作。該齒輪變速箱組件用四個螺栓連接到發動機附加的 驅動安裝法蘭上。 一條驅動鏈條通過一個小型初級驅動鏈輪連接到動力控 制系統輸出中間軸上,並引導到安裝在小船踏輪軸上的較大鏈輪上。
第四實施例下面公開了一種摩託的推車,在兩根軸上具有四個輪 子,和供操作員或乘客使用的方向盤和座椅。該推車可以是多種配置和工 作在包括輕型貨物拉運或客人運上。 一臺小汽油發動機安裝在推車框架 內。 一臺排量為30CC到200CC的小型四衝程汽油發動機安裝在推車框架 內。該動力控制系統具有一個離心離合器和初級傳動齒輪,並作為組件被 安裝在發動機輸出軸上,並與具有一個整體接合系統的齒輪變速箱組件連 接一起工作。該齒輪變速箱組件用四個螺栓連接到發動機附加的驅動安裝 法蘭上。 一條驅動鏈條通過一個小型初級驅動鏈輪連接到動力控制系統輸 出中間軸上,並引導到安裝在推車後軸上的較大鏈輪上。
第五實施例下面公開了一種固定式發動機工作站,該工作站需要一 小型四衝程發動機轉動一根軸,通常不僅是用在切割木材的環形鋸上。一
臺排量為30cc-200cc的小型四衝程汽油發動機安裝在工作站框架。該動
力控制系統具有一個離心離合器和初級傳動齒輪,並作為組件被安裝在發 動機輸出軸上,並與具有一個整體接合系統的齒輪變速箱組件連接一起工 作。該齒輪變速箱組件用四個螺栓連接到發動機附加的驅動安裝法蘭上。 一條驅動鏈條通過一個小型初級驅動鏈輪連接到動力控制系統輸出中間軸 上,並引導到企圖需要的工作負載上。
權利要求
1、一種小型汽油機齒輪變速器的動力控制系統,其特徵是,所述動力控制系統包括a)兩件鑄造殼體,其內部組件用四個螺栓通過鑄造殼體上的螺栓孔固定到小型垂直單氣缸四衝程發動機的水平輸出軸上;b)在一個離心離合器上的一個直齒輪和被所述鑄造殼體內的滾動軸承支持的兩個分離軸上的三個主直齒輪,並最好速比為18.5∶1的逐步減低的方式傳送動力,但又不限制;c)一個帶有直齒輪的結合的鐘形殼體的離心離合器,並固定到一根發動機輸出曲軸上,通過所述鑄造殼體內一系列的直齒輪將發動機扭矩傳給中間軸;d)一個滾動軸承支持根輸出中間軸,該中間軸上具有可在一個青銅軸襯上自由轉動的大直徑直齒輪,和具有一個小的固定位置接合齒輪並將動力傳遞給接合器控制系統;e)具有滑動接合齒輪的所述接合器系統是受外側鋼繩和手柄操控的換檔槓桿控制。
2、根據權利要求1所述的動力控制系統,其特徵是,所述動力控制系統 安裝在所述發動機上,並用四個螺栓安裝到所述發動機的發動機附加驅動安裝 法蘭上,並且所述發動機被安裝到所述車輛的車架上,並且所述動力控制系統 具有驅動一種工作負載輪或軸的驅動鏈。
3、 根據權利要求1所述的動力控制系統,其特徵是,所述車輛包括自行 車、三輪車、推車、腳踏船,或類似的車輛,並且還可包括一固定式發動機工 作站。
4、 根據權利要求1所述的動力控制系統,其特徵是,所述鑄造殼體可以 是除模鑄鋁合金之外,還可以是適於製造所述殼體的任何材料,包括不限於鋼、 塑料,和將來可獲得的其它材料。
5、 根據權利要求1所述的動力控制系統,其特徵是,所述動力控制系統 還包括一滑動接合齒輪,當該滑動接合齒輪接合到最終驅動齒輪上的被固定的 結合齒輪時,能夠將發動機動力傳遞給中間軸。
6、 根據權利要求1所述的動力控制系統,其特徵是,所述動力控制系統 還包括一個具有或不具有自由輪的初級驅動鏈輪,該初級驅動鏈輪被固定在所 述中間軸的外側端,按照最終用戶需求,能夠用於將輸出驅動源傳遞到車輛的 被使用的被動輪或固定式工作機械上。
7、 根據權利要求1所述的動力控制系統,其特徵是,所述發動機是排量 為30cc—200cc的小型四衝程汽油發動機,並且離心離合器運轉或接合的轉 速高於指定轉速1 500 — 3000轉/分範圍,但不需要限於該指定轉速範圍。
8、 根據權利要求1所述的動力控制系統,其特徵是,所述接合器控制系 統具有在最終驅動齒輪上帶斜齒的固定接合齒輪,和帶斜齒的滑動接合齒輪, 並且所述滑動接合器齒輪用一個樞轉換檔槓桿控制。
9、 根據權利要求2所述的動力控制系統,其特徵是,所述車架包括一標 準或改進的自行車V型車架、三輪車架、船架、推車架,和固定式發動機工作 站架。
10、 根據權利要求5所述的動力控制系統,其特徵是,所述滑動接合齒輪可選擇地製成套接在中間軸上加工出的直的或螺旋的突臺,或者套接在中間軸 內的多根壓合鍵上。
11、 根據權利要求6所述的動力控制系統,其特徵是,所述初級驅動鏈 輪在自由輪被安裝在與工作相關的被動輪上時,是一個整體的非自由輪型式; 或所述初級傳動鏈輪是10 — 14個齒,並且根據工作被動輪使用需要的鏈條尺 寸和採用的發動機尺寸決定寬的齒或窄的齒。
全文摘要
本發明公開了一種齒輪變速箱動力控制裝置,其包括一個具有整體鐘形殼體驅動的離心離合器,一個用於減速和增力矩的齒輪系,以及一根具有接合系統的中間軸,該接合系統能夠將發動機動力與一個鏈條運轉的初級傳動鏈輪接合或分離。該發動機動力的分離或接合是用一根鋼繩和手柄遠程控制的整體接合器來完成。本發明公開的一種機動的車輛包括一種標準或改進的自行車架、三輪車架、推車架和一腳踏輪船架,並且所有齒輪變速箱動力控制系統皆安裝在一四衝程汽油機上。
文檔編號F16H57/02GK101101043SQ20071012319
公開日2008年1月9日 申請日期2007年7月3日 優先權日2006年7月3日
發明者唐納德·巴頓·格魯貝 申請人:唐納德·巴頓·格魯貝

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