CN100549467C - 外壳旋转式自动变速器 - Google Patents

Abstract

一种外壳旋转式自动变速器，它由筒形外壳及输入端盖、输出端盖固定连接组成外壳，其结构为：输入端盖可旋转的套在空心输入轴上，该空心输入轴在壳内的端头固定有输入齿轮，并可旋转的套在固定有棘轮、且棘轮两边套有板形行星齿轮支架的车轮轴上，在两行星齿轮支架的两外端之间，活动连接有行星齿轮轴，该轴两端固定连接有行星大齿轮，行星小齿轮，中部固定连接有偏心轮，该行星大齿轮与输入齿轮啮合，行星小齿轮与输出齿轮啮合，在偏心轮的内侧设置有椭圆形弹簧环，输出端盖同输出齿轮固定连接，并可旋转的套在车轮轴的另一端上，车轮轴的两端固定在后轮车架上。本发明的优点是：外壳旋转成为车轮的一部分，使用方便，适用于自行车摩托车等车辆。

Description

外壳旋转式自动变速器

技术领域

本发明涉及车辆变速器技术领域，它适用于自行车、摩托车等用链条飞轮传动车辆行进的自动变速。

技术背景

目前，公知的自行车、摩托车用变速器常见为手动变速器，其虽然制造成本低，但使用不方便。人们希望有一种结构简单，制造成本低，使用方便的自动变速器，替代已有的手动变速器。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、运行可靠、制造成本低、使用方便的外壳旋转式自动变速器。

为了实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种外壳旋转式自动变速器，它包括有一个筒形的壳体，在壳体的两端一侧设有输入端盖，另一侧设有输出端盖，其特征在于：在输入端盖的中部设有进入壳体内的空心输入轴，在输出端盖的中部设有进入壳体内的车轮轴，该车轮轴穿过空心输入轴而且长于空心输入轴出现在壳体外，车轮轴的两端固定连接在后轮车架上，由筒形壳体和两端端盖组成的外壳可以在车轮轴上自由旋转，在壳体内的空心输入轴端上固定连接有输入齿轮，该空心输入轴与车轮轴是转动支撑连接，输入端盖可以在空心输入轴上自由旋转，输出端盖固定连接在壳体内的输出齿轮上，该输出齿轮为空心齿轮，套在车轮轴上，并可在车轮轴上自由旋转，输入端盖和输出端盖同筒形的壳体固定连接在一起组成外壳，其连接部分留有车轮辐条孔，在壳体内输入齿轮和输出齿轮之间，设有两个套在车轮轴上的板形行星齿轮支架，该板形行星齿轮支架与车轮轴是转动连接，在两个板形的行星齿轮支架的两个上外端之间及两个下外端之间，分别活动连接有行星齿轮轴，在行星齿轮轴的两端头固定连接有行星大齿轮和行星小齿轮，该行星大齿轮与输入齿轮啮合，行星小齿轮与输出齿轮啮合，在行星齿轮轴的中部、两个板形行星齿轮支架的中间，固定连接有偏心轮，在偏心轮的内侧设置有椭圆形弹簧环，在椭圆形弹簧环上的短径的两端、沿与车轮轴平行的方向设置有凸销，凸销的长度约等于板形行星齿轮支架的厚度，在椭圆形弹簧环的内侧设置有棘轮，该棘轮固定连接在车轮轴上，其直径略小于椭圆形弹簧环被两个偏心轮同时压缩后的短径，在板形行星齿轮支架上、两根行星齿轮轴之间连线上、以车轮轴为对称轴、对称的各设置有一段沟槽，以放置椭圆形弹簧环短径上的凸销，使椭圆形弹簧环短径上的凸销只能在沟槽内往复运动，在两个板形行星齿轮支架上分别相对设有棘爪轴孔，在相对的棘爪轴孔内安装有棘爪轴，在棘爪轴上套接有棘爪，同时棘爪轴固定连接两个板形行星齿轮支架，在棘爪上设置有一弹簧片，该弹簧片一端固定连接在板形行星齿轮支架上，另一端压住棘爪尖部，棘爪尖部压住棘轮，使行星齿轮支架只能沿空心输入轴同方向单向转动；所述车轮轴、筒形的壳体、空心输入轴、输入齿轮、棘轮、输出齿轮、输入端盖、输出端盖的轴心均在一条直线上。当空心输入轴输入转矩时，外壳便与空心输入轴同方向运转。

上述输入齿轮齿数小于等于行星大齿轮齿数，所述输出齿轮齿数大于行星小齿轮齿数。

上述椭圆形弹簧环弹性的大小根据需要进行设置，其大小与输出齿轮齿数同行星小齿轮齿数之比有关。当所述输入齿轮齿数等于行星大齿轮齿数，所述输出齿轮齿数为行星小齿轮齿数的2倍时，椭圆形弹簧环弹力的大小为两个偏心轮的长半径同时转过与椭圆形弹簧环接触点时所需的转矩为预定输入转矩一半时的力(未考虑摩擦因素)。

运行原理：

由本发明结构可以知道：

1、行星大齿轮、行星小齿轮、偏心轮只能自转或公转，行星大齿轮、行星小齿轮、偏心轮在自转的情况下，输出齿轮是变了速的，外壳转速慢于输入转速；行星大齿轮、行星小齿轮、偏心轮在公转的情况下，输出齿轮是不变速的，外壳转速等于输入转速。

2、行星小齿轮是唯一向输出齿轮传递转矩的齿轮，它不论自转或公转，都是使输出齿轮与空心输入轴同方向旋转，自转使输出齿轮输出的转矩大，公转使输出齿轮输出的转矩小。

3、当两个偏心轮的长半径同时转到与椭圆形弹簧环接触点时，椭圆形弹簧环被压缩，椭圆形弹簧环储存能量，当两个偏心轮的长半径同时转过了与椭圆形弹簧环接触点时，椭圆形弹簧环恢复形状，释放能量，可见椭圆形弹簧环不消耗能量。

下面，以输入齿轮齿数等于行星大齿轮齿数，输出齿轮齿数为行星小齿轮齿数的2倍，减速比为2的外壳旋转式自动变速器为例加以说明：

变速运行：

当负载转矩为1-2个预定输入转矩时，因其大于预定输入转矩，行星小齿轮不能公转；因本发明减速比为2，预定输入转矩通过行星小齿轮自转变速后，输出转矩为2个预定输入转矩，其大于等于负载转矩，因此，行星小齿轮能够自转，变速运行开始。

不变速运行：

当负载转矩为0-1个预定输入转矩时，本发明输出齿轮齿数为行星小齿轮齿数的2倍，表现在行星小齿轮上，其转矩小于0.5个预定输入转矩，因当两个偏心轮的长半径同时转过与椭圆形弹簧环接触点时，需要0.5个预定输入转矩(预先设定的)，其大于负载转矩表现在行星小齿轮上的转矩，因此，两个偏心轮的长半径不能转过与椭圆形弹簧环接触点，行星小齿轮不能自转，只能公转，而负载转矩为0-1个预定输入转矩，小于等于预定输入转矩，公转能够进行，本发明进行不变速运行。

由上可知，整个变速过程都是由本发明根据负载转矩大小来自动控制的，负载转矩大(车辆爬坡时)，行星小齿轮自转，不公转，输出变速；当负载转矩小，(车辆平地行驶时)，行星小齿轮公转，不自转，输出不变速，达到了自动变速的目的。

本发明由于采用了以上设计，具有以下优点：

1、本发明能根据道路状况，自动变动转矩和转速，使骑自行车人上坡时不至于太累，更不至于推着自行车上坡，且车速能达到最佳效果，适合我国城乡道路多种多样的现状，能有效扩大自行车的应用地域和范围，有利于环境保护。

2、本发明重量轻，体积小，可直接安装在自行车(摩托车)后轮中部，成为车轮的一部分，不占用其他空间。

3、本发明采用了简单的机械结构，因此，可靠性高，生产成本低，价格便宜，且维修简单、费用低廉。

4、本发明根据需要，可以多组合串联使用，即将第一组合的输出连接第二组合的输入，变速档位可以达到2的组合数次方，即一组合2档，二组合4档，三组合8档可以满足各种车型对转矩变化的不同要求。

5、本发明可以根据摩托车运行的需要，自动变速、变矩，减轻了驾驶人员的负担，有利于行车安全。

6、本发明输入输出转向相同，对原车结构没有影响，旧自行车旧摩托车也可以直接安装使用。

附图说明

图1是本发明一组合剖视结构示意图。

图2是本发明一组合传动部分的立体示意图。

具体实施方式

参见图1、图2所示：一种外壳旋转式自动变速器，它包括有一个筒形的壳体14，在壳体的两端一侧设有输入端盖15，另一侧设有输出端盖8，在输入端盖15的中部设有进入壳体内的空心输入轴2，在输出端盖8的中部设有进入壳体内的车轮轴1，该车轮轴1穿过空心输入轴2而且长于空心输入轴2出现在壳体外，车轮轴1的两端固定连接在车辆的后轮车架上，在壳体内的空心输入轴2端上固定连接有输入齿轮16，该空心输入轴2与车轮轴1是转动支撑连接，空心输入轴2可以在车轮轴1上自由旋转，在空心输入轴2上安装链轮22，输入端盖15可以在空心输入轴2上自由旋转，输出端盖8通过螺钉23固定连接在壳体内的输出齿轮11上，该输出齿轮11为空心齿轮，套在车轮轴1上，并可在车轮轴1上自由旋转，输入端盖15和输出端盖8与筒形的壳体14固定连接在一起组成外壳，其连接部分留有车轮辐条孔23，在壳体内输入齿轮16和输出齿轮11之间，设有两个套在车轮轴1上的板形行星齿轮支架6，该板形行星齿轮支架6可以在车轮轴1上旋转，在两个板形的行星齿轮支架6的两个上外端之间及两个下外端之间，分别活动连接有行星齿轮轴9，在行星齿轮轴9的两端头固定连接有行星大齿轮3和行星小齿轮7，该行星大齿轮3与输入齿轮16啮合，行星小齿轮7与输出齿轮11啮合，在行星齿轮轴9的中部，两个板形行星齿轮支架6的中间，固定连接有偏心轮5，在偏心轮5的内侧设置有椭圆形弹簧环4，在椭圆形弹簧环4上与短径相垂直的方向上两侧凸出有凸销20，凸销20的长度约等于板形行星齿轮支架6的厚度，在椭圆形弹簧环4的内侧设置有棘轮10，该棘轮10固定连接在车轮轴1上，其直径略小于椭圆形弹簧环4被两个偏心轮5同时压缩后的短径，在板形行星齿轮支架6上、两根行星齿轮轴9之间连线上、以车轮轴为对称轴、对称的各设置有一段沟槽19，以放置椭圆形弹簧环4短径上的凸销，使椭圆形弹簧环4短径上的凸销20只能在沟槽19内往复运动，在两个板形行星齿轮支架6上分别相对设有棘爪轴孔18，在相对的棘爪轴孔18内安装有棘爪轴13，在棘爪轴13上套接有棘爪12，同时棘爪轴13固定连接两个板形行星齿轮支架，棘爪上设置有一弹簧片17，该弹簧片17一端固定连接在板形行星齿轮支架6上，另一端压住棘爪12尖部，棘爪12尖部压住棘轮10，当板形行星齿轮支架6旋转时，由于离心力的作用，棘爪12尖部离开棘轮10，避免了摩擦和磨损，当行星齿轮支架6停止旋转时，由于弹簧片17的弹性作用，棘爪12始终压住棘轮10，使行星齿轮支架6只能沿空心输入轴2同方向单向转动。

为了使偏心轮5与椭圆形弹簧环4相互转动减少摩擦阻力，在偏心轮5的外圆上套有偏心轮轴承21。

为了转动灵活，空心输入轴2与车轮轴1之间是由滚珠24进行滚动支承；板形行星齿轮支架6与车轮轴1之间是由滚珠25进行滚动支承；输出齿轮11与车轮轴1之间是由滚珠26进行滚动支承；输入端盖15与空心输入轴2之间是由滚珠27进行滚动支承；板形行星齿轮支架6与行星齿轮轴9是由滚珠28进行滚动支承。

上述车轮轴1、空心输入轴2、输入齿轮16、棘轮10、输出齿轮11、输入端盖15、输出端盖8的轴心均在一条直线上。

上述筒形的壳体14、输入端盖15、空心输入轴2、输出端盖8、输入齿轮16、输出齿轮11、板形行星齿轮支架6、行星齿轮轴9、行星大齿轮3、行星小齿轮7、偏心轮5、偏心轮轴承21、椭圆形弹簧环4、棘轮10、棘爪12、棘爪轴13、弹簧片17都是以车轮轴1为中心，呈轴对称分布，使本自动变速器转动时，运行平稳、受力均匀、安全可靠。

Claims (3)

1、一种外壳旋转式自动变速器，它包括有一个筒形的壳体，在壳体的两端一侧设有输入端盖，另一侧设有输出端盖，其特征在于：在输入端盖的中部设有进入壳体内的空心输入轴，在输出端盖的中部设有进入壳体内的车轮轴，该车轮轴穿过空心输入轴而且长于空心输入轴出现在壳体外，在壳体内的空心输入轴端上固定连接有输入齿轮，该空心输入轴与车轮轴是转动支撑连接，输出端盖固定连接在壳体内的输出齿轮上，该输出齿轮为空心齿轮，套在车轮轴上，并可在车轮轴上自由旋转，输入端盖和输出端盖同筒形的壳体固定连接在一起组成外壳，在壳体内输入齿轮和输出齿轮之间，设有两个套在车轮轴上的板形行星齿轮支架，该板形行星齿轮支架与车轮轴是转动连接，在两个板形的行星齿轮支架的两个上外端之间及两个下外端之间，分别活动连接有行星齿轮轴，在行星齿轮轴的两端头固定连接有行星大齿轮和行星小齿轮，该行星大齿轮与输入齿轮啮合，行星小齿轮与输出齿轮啮合，在行星齿轮轴的中部、两个板形行星齿轮支架的中间，固定连接有偏心轮，在偏心轮的内侧设置有椭圆形弹簧环，在椭圆形弹簧环上的短径的两端、沿与车轮轴平行的方向设置有凸销，在椭圆形弹簧环的内侧设置有棘轮，该棘轮固定连接在车轮轴上，在板形行星齿轮支架上、两根行星齿轮轴之间连线上、以车轮轴为对称轴、对称的各设置有一段沟槽，以放置椭圆形弹簧环短径上的凸销，使椭圆形弹簧环短径上的凸销只能在沟槽内往复运动，在两个板形行星齿轮支架上分别相对设有棘爪轴孔，在相对的棘爪轴孔内安装有棘爪轴，在棘爪轴上套接有棘爪，同时棘爪轴固定连接两个板形行星齿轮支架，在棘爪上设置有一弹簧片，该弹簧片一端固定连接在板形行星齿轮支架上，另一端压住棘爪尖部，棘爪尖部压住棘轮；所述车轮轴、筒形的壳体、空心输入轴、输入齿轮、棘轮、输出齿轮、输入端盖、输出端盖的轴心均在一条直线上。

2、根据权利要求1所述的外壳旋转式自动变速器，其特征在于：所述输入齿轮齿数小于等于行星大齿轮齿数，所述输出齿轮齿数大于行星小齿轮齿数。

3、根据权利要求1所述的外壳旋转式自动变速器，其特征在于：所述筒形的壳体、输入端盖、空心输入轴、输出端盖、输入齿轮、输出齿轮、板形行星齿轮支架、行星齿轮轴、行星大齿轮、行星小齿轮、偏心轮、偏心轮轴承、椭圆形弹簧环、棘轮、棘爪、棘爪轴、弹簧片都是以车轮轴为中心，呈轴对称分布。

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