CN102658761A - 共轴倒刹内三增速花鼓 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种共轴倒刹内三增速花鼓，该花鼓集共轴倒踏刹车、共轴内三变速、共轴加速等功能为一体。花鼓轴上同时装有两组行星轮传动机构和一组倒踏刹车装置。在第一行星轮系中，通过对太阳轮、内齿圈的锁定与否，而得到三种不同的速比；安装在太阳轮、行星架Ⅱ上的千斤，分别和行星架Ⅱ、内齿圈上的棘轮齿槽，形成了两组超越离合器，由此将两组行星轮系组合在一起；第二组行星轮系中，轴皮共轴加速输出；而倒踏刹车装置是由一种改进的滚子摩擦式棘轮机构及附件组成，可实现倒踏刹车，并且制动力矩随倒踏角度的改变而改变。此花鼓，设计巧妙，结构紧凑，涵盖了自行车驱动及刹车所需的全部功能，特别适合于共轴驱动的自行车。

Description

共轴倒刹内三增速花鼓

技术领域

本发明涉及一种自行车花鼓，尤其涉及一种共轴驱动的自行车花鼓。

背景技术

目前，公知的自行车，其驱动部分是由脚踏、曲柄、中轴、链轮、链条、飞轮及花鼓等组成。骑行时，曲柄带动中轴，中轴带动链轮、链条传动至飞轮，飞轮带动后轴花鼓，驱动自行车向前运动。但链轮、链条的传动方式，决定了传动距离长、占用空间大的特点，使用这种传动方式的自行车体积大、重量大、不便于折叠。另外，自行车的车闸分碟闸、钳闸或V闸等好几种，但施闸的部件（如：闸皮、闸盘等）均是暴露在外的，非常容易被泥水等污染，造成刹闸失灵；在制动时，通常需要握紧闸把，闸把拉动线或杆，由线或杆驱动施闸，此机构的各个部件分散，增加了自行车的复杂度。随着自行车的发展，出现了一种共轴驱动的自行车，与杂技独轮车相同，共轴驱动的自行车不存在中轴，脚踏驱动的轴和车轮轴为同一个轴，但公知的内变速花鼓，轴是固定的，变速操作是通过移动空心轴中的滑键而进行的，所以不能直接用在共轴自行车上，在共轴自行车的花鼓上很难实现增变速。

发明内容

本发明就是为了解决普通自行车驱动结构繁琐、体积大、重量大，车闸部件分散、易被污染，以及共轴自行车不易实现增变速等的不足，而设计的一种共轴驱动的自行车花鼓。其功能集共轴倒踏刹车、共轴内三变速、共轴加速为一体。

共轴倒刹内三增速花鼓是由轴、两组行星轮传动机构、变速机构和倒踏刹车装置等组成。它的轴是相对于轴皮、车架转动的，轴上的两处键槽，分别用于固定第一组行星轮传动机构中的扭簧架，和倒踏刹车装置中的摩擦轮。

扭簧架、扭簧、行星架Ⅰ、行星轮、太阳轮、内齿圈等组成第一组行星轮传动机构。其中扭簧架用键连接在轴上，行星架Ⅰ和扭簧架之间装有扭簧，扭簧架上有扭簧座，扭簧套在扭簧架并置于簧座上，行星架Ⅰ上也有扭簧座，行星架Ⅰ套在扭簧架上，行星架Ⅰ的簧座同扭簧衔接，基于结构公差以及簧座和扭簧的限制，扭簧架和行星架Ⅰ可相对转动一定的角度，但不可轴向移动。驱动时，轴带动扭簧架，扭簧架带动扭簧，扭簧变形后推动行星架Ⅰ，这样就为脚踏力矩提供了缓冲，也做到了先松闸后驱动，解决了倒踏刹车在闸死后，松闸困难的问题。

在太阳轮、内齿圈上都有轮齿，并同行星轮的齿形、压力角、模数相同，若干行星轮通过销安装在行星轮架Ⅰ上，行星轮可在销上转动，太阳轮、行星轮、内齿圈相互啮合，组成了2K-H行星轮系。

另外，内齿圈一端内侧，设有棘轮齿槽，另一端，圆柱直径变小，并设有定圈卡槽，当定圈卡的卡头插入此槽后，内齿圈被锁定，内齿圈相对花鼓架、车轮架不能转动；而太阳轮的一端设有千斤座，内侧则留有定轮卡槽，当定轮卡的卡头插入此槽后，太阳轮便被锁定，太阳轮相对花鼓架、车轮架不能转动。行星轮传动的方式和速比就是通过选择锁定太阳轮、或者锁定内齿圈、或者都不锁定来确定的。

花鼓架B、行星架Ⅱ、行星轮、轴皮等组成了第二组行星轮传动机构，该传动机构以轴为中心，放置于第一组行星轮传动机构的一侧。行星架Ⅱ一端的内侧设有棘轮齿槽，外侧圆周分布有千斤座和卡簧槽，将装有千斤、卡簧的一端插在第一轮系的内齿圈和太阳轮之间，太阳轮上的卡簧径向向内收缩，将千斤置于太阳轮的千斤座上，并使其翘起插入行星架Ⅱ上的棘轮齿槽内，形成一组超越离合器；行星架Ⅱ上的卡簧径向向内收缩，将千斤置于行星架Ⅱ的千斤座上，并使千斤翘起插入内齿圈上的棘轮齿槽内，形成另一组超越离合器；安装在行星架Ⅱ上的千斤和安装在太阳轮上的千斤方向相反。驱动时，内齿圈一端的棘轮齿槽推动行星架Ⅱ上的千斤或是太阳轮上的千斤推动行星架Ⅱ的棘轮齿槽。

花鼓架A、B共同组成花鼓架，并固定在车轮架上，在花鼓架B和轴皮上都有轮齿，并同行星轮的齿形、压力角、模数相同，若干行星轮通过销安装在行星轮架Ⅱ上，行星轮可在销上转动，花鼓架B、行星轮、轴皮相互啮合，组成第二个2K-H行星轮系。此时，轴皮为共轴加速输出。

在轴皮一端的内圆柱面上，由外向里分别设有闸毂、集油槽、密封槽、珠架槽及齿轮等。闸毂是倒踏刹闸的一部分；密封圈安装在密封槽内，用于隔离行星轮系和倒刹装置；集油槽在密封圈的外侧，在离心力的作用下，收集密封圈未密封掉的机油并甩出花鼓，防止了因机油串入倒刹装置而造成制动失效；轴皮另端与轴皮挡固定；轴皮的两端设有车条花盘。

变速机构是由定轮卡、定圈卡等组成，其分别放置于轴的两侧。定轮卡套于轴上，置于花鼓架内，定轮卡的导杆插于花鼓架内侧的导杆槽里，弹簧套在定轮卡上并与花鼓架B内侧端面接触，克服一定的弹簧力后，定轮卡可以在花鼓内轴向移动，定轮卡一端有突出的卡头，卡头用来锁定太阳轮；定圈卡通过弹簧固定在内齿圈一侧的车轮架上，克服弹簧力，定圈卡可以上下移动，定圈卡一端的卡头用来锁定内齿圈。定轮卡、定圈卡由变速手柄控制，改变变速手柄的的位置，可得到了太阳轮锁定、或内齿圈锁定、或两者都不锁定这三种状态，从而得到中速、快速和慢速三种速度。

摩擦轮、千斤轮、千斤轮架、摆杆、闸座、闸皮、花鼓架A等组成了倒踏刹车装置，该装置紧邻第二组行星轮传动机构，摩擦轮通过键固定在轴上，千斤轮与摩擦轮相切，摩擦轮外圆柱面经过一定的处理，和千斤轮为摩擦传动，要满足一定的摩擦系数。花鼓架内侧圆周分布有轮槽，轮槽要有一定的空间，千斤轮置于其中，在摩擦轮的带动下，千斤轮相对于轴可以公转一定角度。摆杆的一端是通过销固定在花鼓架上的，并可以相对花鼓架摆动，闸座两侧设有卡簧槽，闸座销于摆杆的另一端，在两只卡簧的收缩下，闸座、摆杆向内收缩，摩擦轮、花鼓架轮槽和摆杆内侧面共同围成了一个一头大、一头小的楔形空间，千斤轮在此空间内移动，形成了滚子摩擦式棘轮机构。若干个摆杆、闸座、闸皮以轴为中心，圆周均匀分布，并束于轴皮闸毂内的花鼓架上。

千斤轮为中空的圆柱体，外圆柱面上开有凹槽，摆杆嵌于此槽。当倒踏时，千斤轮在摩擦轮的带动下向楔形空间的小端移动，同时推动摆杆，摆杆向外摆动，闸座上的闸皮接触轴皮的闸毂，施闸，此时，倒踏角度越大，摆杆受到的推力越大，制动力也就越大；正常行驶时，千斤轮置于楔形空间的大端，摆杆在卡簧作用下收缩并贴于花鼓架，千斤轮与花鼓架上的轮槽为间隙配合，摆杆、花鼓架对千斤轮没有径向于摩擦轮的压力，产生摩擦力的正压力仅为千斤轮的重力，摩擦力也就非常小。

另外，千斤轮中心孔同千斤轮架的臂轴为间隙配合，可相对转动，若干个千斤轮套在千斤轮架的臂轴上，千斤轮架套在轴上，千斤轮架相对轴可转动一定角度，当有一个千斤轮被摩擦轮带动时，其余的几个在千斤轮架的带动下同时移动，可使分列在花鼓架上的闸同时作用。

共轴倒刹内三增速花鼓中，轴与花鼓架、花鼓架与轴皮、轴皮挡与内齿圈、内齿圈与轴是通过珠架、滚珠、珠挡等组成的轴挡轴承作旋转支撑的，为满足旋转支撑的功能，我们也可选择相应的培林轴承作支撑。

在实际使用时，可选择将倒踏刹闸装置省去，剩余的空间可换成花鼓锁或发电机等。而对于定轮卡、定圈卡的控制可采用线控或是杆控，或是用电磁的方式直接锁定太阳轮或内齿圈，或干脆省略变速操作机构，将太阳轮或是内齿圈直接固定在花鼓架、车轮架上，形成定速比的共轴加速花鼓。

花鼓中倒踏刹车机构、三变速及行星轮系增速机构、超越离合器、轴挡轴承支撑、密封等被集成在一个花鼓内，机构紧凑。由此花鼓构成的自行车，结构简洁，易于实现高度折叠，其三变速功能更适合老人或在上下起伏的路况上骑行，符合旅游车长途骑行的特点，将在自行车领域有更好的表现。

附图说明

以下是对说明书附图进行的说明，各图分别是：

图1为共轴倒刹增速三变速花鼓的三维视图；

图2是将花鼓拆分了A、B、C、D四个组件，图中就是拆成四个组件的分解图；

图3为花鼓组件A的三维视图；

图4为花鼓组件A的分解图；

图5为花鼓的倒踏刹车处于松闸时的示意图；

图6为花鼓的倒踏刹车处于施闸时的示意图；

图7为花鼓组件B的三维视图；

图8为花鼓组件B的分解图； 

图9为花鼓组件C的三维视图；

图10为花鼓组件C的分解图；

图11为花鼓增速三变速的传动原理示意图；

图12为花鼓组件D的三维视图；

图13为花鼓组件D的分解图；

图14为花鼓的三变速操作机构间图；

图15为花鼓架A的三维视图；

图16为花鼓架B的三维视图；

图17为定轮卡的三维视图；

图18为太阳轮的三维视图；

图19为内齿圈的三维视图；

图20为行星架Ⅱ的三维视图；

图21为轴皮的三维视图。

图中各零件是：1轴、2键Ⅰ、3 3-1 3-2轴挡Ⅰ、4扭簧架、5扭簧、6行星架Ⅰ、7-1 7-2销Ⅰ、8-1 8-2行星轮、9-1 9-2卡簧Ⅰ、10太阳轮、11-1 11-2千斤、12卡簧Ⅱ、13键Ⅱ、14摩擦轮、15千斤轮、16千斤轮架、17摆杆、18销Ⅱ、19销Ⅲ、20闸座、21卡簧Ⅲ、22闸皮、23花鼓架A、24定轮卡、25簧Ⅰ、26花鼓架B、27螺栓Ⅰ、28珠架Ⅰ、29滚珠、30螺母Ⅰ、31螺母Ⅱ、32珠架Ⅱ、33行星架Ⅱ、34卡簧Ⅳ、35挡圈Ⅰ、36内齿圈、37挡圈Ⅱ、38珠架Ⅲ、39轴挡Ⅱ、40珠架Ⅳ、41挡圈Ⅲ、42密封圈、43轴皮挡、44轴皮、45车轮架、46螺栓Ⅱ、47绳轮、48压叉、49螺栓Ⅲ、50螺母Ⅲ、51簧Ⅱ、52定圈卡、53绳Ⅰ、54变速手柄、55绳Ⅱ。

零部件上的特征分别是：4a扭簧座、16a臂轴、23a 26a轮槽、23b 26b导杆槽、24a导杆、24b定轮卡头、10a 33a千斤座、10b 33b卡簧槽、10c定轮卡槽、36a 33c棘轮齿槽、36b定圈卡槽、44a闸毂、44b集油槽、44c密封槽、44d车条花盘。

图4中，摩擦轮14通过键13、轴挡3和轴1的轴肩将其固定在轴1上，花鼓架23和花鼓架26的内侧均匀分布着四组轮槽23a、26a，千斤轮15相切于摩擦轮14，同时被花鼓架的轮槽23a 26a限位。

千斤轮15的中心孔同千斤轮架16的臂轴16a间隙配合，四个千斤轮15同时套在千斤轮架16的四个臂轴16a上，千斤轮15可以在臂轴16a上转动，而千斤轮架16是套在轴1的轴肩上，并被限位在花鼓架23和花鼓架26的空腔里，千斤轮架16不能做轴向移动，而只能跟着千斤轮15并相对于轴1公转一定角度。

摆杆17的一端通过销18固定在花鼓架23和花鼓架26上，相对花鼓架可摆动，千斤轮15的外圆柱面上开有凹槽，摆杆17嵌于此槽内，其内侧曲面同千斤轮15的凹槽圆柱面向切，摆杆17的另一端通过销19安装了闸座20，闸皮22固定在闸座20上，四组摆杆、闸座、闸皮圆周均匀分布，并束于轴皮闸毂44a内的花鼓架23、26上。

闸座20的两侧边有卡簧槽，卡簧21安装在其中，并径向将闸座20、摆杆17向内收缩，摩擦轮14、花鼓架的轮槽23a、26a和摆杆17内侧曲面共同围成了一个一头大、一头小的楔形空间，千斤轮15在摩擦轮的带动下可在此空间内移动。

簧Ⅰ25在定轮卡24、花鼓架B26间施加一个弹簧力，定轮卡24有两个导杆24a，并插在花鼓架23、26的导杆槽23b 26b里，推动导杆24a，定轮卡24可以轴向移动，但不可以转动，定轮卡24的一头有两个定轮卡头24b，用于锁定太阳轮10。

花鼓架23和花鼓架26通过螺栓27固定成为整体，并通过珠架28、滚珠29和螺母30组成的轴挡轴承安装在轴1上，螺母31起防松作用。

图8中，键2和轴挡3-1、3-2将扭簧架4固定在轴1上，扭簧架4上有扭簧座4a，扭簧5套在扭簧架4并置于簧座4a上，行星架Ⅰ6上也有扭簧座，行星架Ⅰ6热安装在扭簧架4上，行星架Ⅰ6的簧座同扭簧5衔接，行星架Ⅰ6与扭簧架4可以相对转动，并受制于扭簧的作用力，两者不做轴向移动。

三个行星轮8-1通过销7-1固定在行星架Ⅰ6上，由于间隙配合，行星轮8-1相对销7-1可以转动，卡簧9-1锁定销7-1不做轴向串动。

太阳轮10套在轴1上，太阳轮10上的轮齿与安装在行星架Ⅰ6上的行星轮8-1的齿形、压力角、模数相同，相互啮合，两只卡簧12在太阳轮10的两处卡簧槽10b上径向收缩，将三只千斤11-1固定在太阳轮10的三处千斤座10a上，并翘起。

行星架Ⅱ33套在太阳轮10上，行星架Ⅱ33内侧的棘轮齿槽33c与太阳轮10上千斤11-1组成一组单项离合器。

在行星架Ⅱ33上，三个行星轮8-2通过三个销7-2将其固定，由于间隙配合，行星轮8-2相对销7-2可以转动，卡簧9-2将销7-2锁定不做轴向串动。

图10中，挡圈35由安装在轴1上的轴挡3轴向限位，挡圈35、珠架28和滚珠29组成的珠挡轴承将内齿圈36安装在轴1上。

在内齿圈36的一端车有轴挡槽和定圈卡槽36b，轴挡39安装在内齿圈36上，轴向锁定挡圈37，挡圈37、珠架38、滚珠29和轴皮挡43又构成了另一组珠挡轴承，轴皮44安装在轴皮挡43上，使轴皮44可以在内齿圈36上转动。

轴皮44的另一端通过珠架32、滚珠29套在花鼓架26上，形成另一珠挡轴承，而密封圈42安装在珠架32的外侧，把花鼓隔成了两个腔室。

在挡圈35上有滚珠槽，滚珠槽上安装珠架40、滚珠29和挡圈41，使其成了一组培林轴承，并用于安装车轮架45，使轴1可以在车轮架45上转动。

图13中，为了固定花鼓，车轮架45的端头做成了图中的形状，车轮架45的左侧焊接了四个销耳，上面两个用于安装绳轮47，另外两个用于安装压叉48，压叉48可以沿销耳转动，四只螺栓46将车轮架45和花鼓架23、26固定成整体。

在车轮架45的另一端也有两个销耳，定圈卡52套入销耳里，弹簧51套在定圈卡52上，在销耳和定轮卡52间施加弹簧力，车轮架45端头的U型凹槽用于安装挡圈41及其组成的培林轴承，并通过螺栓49螺母50固定。

具体实施方式

倒踏刹车的松闸状态，如图4、图5所示，当自行车正常行驶时，轴1通过键13带动摩擦轮14作顺时针转动，或当滑行时，摩擦轮14静止，此时千斤轮15停留在花鼓架轮槽23a 26a的右侧（图5所示位置），即楔形空间的大端，摆杆17一侧被销18固定在花鼓23、26上，而另一侧用销19安装了闸座20，受到闸座20上卡簧21的作用，摆杆17径向向里收缩，直到与花鼓架23、26接触时止，此时轴皮44的闸毂44a与闸皮22存在间隙，花鼓处于松闸状态。

另外，千斤轮15停留在楔形空间的大端时，同摆杆17、花鼓架轮槽23a 26a为间隙配合，千斤轮15与摩擦轮14的摩擦力非常微小，在正向行驶时，倒踏刹车机构所产生的阻力也就非常小。

倒踏刹车的施闸，如图4、图6所示，当倒踏时，轴1通过键13带动摩擦轮14作逆时针转动，受摩擦力的作用，千斤轮15向花鼓架23、26轮槽23a 26a的左侧运动（图6所示位置），即移向楔形空间的小端，此时千斤轮15克服卡簧21的作用力，径向向外推动嵌入在千斤轮15凹槽里的摆杆17，置于摆杆17上的闸座20、闸皮22同时向外摆动，轴皮44的闸毂44a与闸皮22接触，花鼓处于施闸状态。

倒踏刹车时，制动力的大小与倒踏的角度有关，倒踏角度越大，摆杆受千斤轮15的推力越大，制动摩擦力也就越大，当倒踏30度时，花鼓处于闸死状态。

在整套倒踏刹车机构中，闸皮22、闸座20、摆杆17和千斤轮15各有四个，其中四个千斤轮15被均匀地套在千斤轮架16的四个臂轴16a上，千斤轮架16不能做轴向移动，而只能跟着千斤轮15小角度地摆动，当其中一个千斤轮15被摩擦轮14带动时，套在千斤轮架臂轴16a上的其余的千斤轮15同时移动，这样做，是为了使四个闸皮22同时作用，增加施闸的可靠性。

中等速度传动的实现，如图11所示，图中轴1带动行星架Ⅰ6转动，安装在行星架Ⅰ6上的行星轮8-1分别和太阳轮10、内齿圈36向啮合，当太阳轮10锁定，内齿圈36则同向加速转动，内齿圈36上的棘轮齿槽36a推动安装在行星架Ⅱ33上的千斤11-2，行星架Ⅱ33连同内齿圈36一起转动，一级传动比i1=Zb1/(Za1+Zb1)( Zb1为内齿圈36的齿数，Za1为太阳轮10的齿数)，此时，安装在太阳轮10上的千斤11-1为超越离合状态，行星架Ⅱ33上安装的行星轮8-2和花鼓架26的轮齿及轴皮44上的轮齿相啮合，由于花鼓架23、26被固定在车轮架45上，所以轴皮44共轴同向加速转动，二级传动比i2=Zb2/(Za2+Zb2)( Zb2为轴皮44的齿数，Za2为花鼓架26的齿数)，依Za1=30、Zb1=54、Za2=30、Zb2=54为例，总传动比i= i1*i2=0.4132653,如脚踏频率为60次/分钟，选用22寸轮胎（周长1790mm），则自行车的行驶速度为60*60/0.4132653*0.00179=15.5928891公里/小时，为中速行驶状态。

快速传动的实现，如图11所示，与中等速度传动所不同的是，此时是将内齿圈36锁定，太阳轮10同向加速转动，安装在太阳轮10上的千斤11-1通过行星架Ⅱ33上的棘轮齿槽33c，推动行星架Ⅱ33转动，一级传动比i1=Za1/(Za1+Zb1)，此时，安装在行星架Ⅱ33上的千斤11-2为超越离合状态，行星架Ⅱ33上安装的行星轮8-2和花鼓架26的轮齿及轴皮44上的轮齿相啮合，花鼓架23、26被固定在车轮架45上，轴皮44共轴同向加速转动，二级传动比i2=Zb2/(Za2+Zb2)，同样依Za1=30、Zb1=54、Za2=30、Zb2=54，脚踏频率60次/分，22寸轮胎（周长1790mm）为例，则花鼓的总传动比i=0.2295918，行驶速度为60*60/0.2295918*0.00179=28.0672045公里/小时，为快速传动状态。

慢速传动的实现，如图11所示，与中速、快速所不同的是，此时的太阳轮10和内齿圈36都没有被锁定，由行星架Ⅱ33和太阳轮10上的千斤11-2、11-1所组成的两组超越离合器相互制约，使太阳轮10、内齿圈36和行星架Ⅰ6一同转动，在千斤11-1和千斤11-2的共同推动下，行星架Ⅱ33也一同转动，轴1到行星架Ⅱ33，转速没有发生变化，此时，只有行星架Ⅱ33、花鼓架26和轴皮44组成的第二组行星轮系做增速传动，传动比i=Zb2/(Za2+Zb2) ，同样依以上两种为参考依据，则花鼓的传动比i=0.6428571，行驶速度为60*60/0.6428571*0.00179=10.0240007公里/小时，为慢速传动状态。

滑行状态的实现，如图11所示，当自行车下坡或惯性行驶时，车轮带动花鼓的轴皮44转动，花鼓架23、26固定在车轮架45上，与轴皮44、花鼓架26相啮合的行星轮8-2转动，并推动行星架Ⅱ33转动，在另一端，轴1停止转动，行星架Ⅰ6、行星轮8-1、与其啮合的内齿圈36和太阳轮10均不转动，此时装在行星轮架33上的千斤11-2和装在太阳轮10上的千斤11-1均为超越离合，花鼓处于滑行状态。

如图14所示，对花鼓变速的控制是通过调整变速手柄54的位置而进行的，当变速手柄54停留在位置1时，一头固定在手柄54上的绳Ⅰ53，经导绳轮47系在压叉48的端头上，压叉的另一端用销固定在花鼓架23、26及车轮架45上，此时，压叉停留在图14中实线表示的位置，压叉48对定轮卡24的导杆24a施加压力，并与弹簧25的压力相平衡，定轮卡24停留在中间位置，定轮卡24卡头24b尚没有插入到定轮卡槽10c中，太阳轮10未锁定；在变速手柄54的另一端，绳Ⅱ55经过另只导绳轮47，系在定圈卡52上，绳Ⅱ55向上拉起定圈卡52并与弹簧51的弹簧力相平衡，此时，定圈卡52位于中间的位置，也没有插入内齿圈的定圈卡槽36b中，内齿圈36也未锁定，太阳轮10和内齿圈36同时为自由状态，为慢速档。

当变速手柄54向右移动到位置2时，由绳Ⅰ53拉动压叉48向右摆动，压叉48推动定轮卡导杆24a，定轮卡24向右移动，定轮卡卡头24b插入太阳轮10的定轮卡槽10c中，太阳轮10被锁定；另一端，绳Ⅱ55拉动定圈卡52，并克服弹簧51的作用力，将定圈卡52向上提起，定圈卡52远离内齿圈的定圈卡槽36b，太阳轮10锁定，内齿圈36自由，为中速档。

当变速手柄54向左移动到位置3时，绳Ⅰ53向左移动，在弹簧25的作用下，压叉48向左摆动到了左侧的虚线位置，定轮卡24被弹簧25推动移至左侧，远离了太阳轮10；另一端，定圈卡52在弹簧51的作用下，向下移动，定圈卡52插入内齿圈的定圈卡槽36b里，内齿圈36被固定，太阳轮10自由，为快速档。

图10、图21中，密封圈42安装在轴皮44的密封槽44c上，将花鼓分隔成了两个腔体，其作用是使行星齿轮传动用的润滑油不向倒踏刹闸机构溢流；紧挨着密封槽44c，靠近倒踏刹闸侧的位置，有一个集油槽44b，油槽内有孔径向贯通轴皮44，作用是收集未被密封圈42密封掉的润滑油，并再离心力的作用下，通过贯通孔甩出花鼓，从而防止因润滑油的渗入造成的闸的失效。

见图6、图8，同滑行状态一样，在倒踏刹闸时，太阳轮10上的千斤11-1和行星架Ⅱ33上的千斤11-2同为超越离合状态，当倒踏到极限位置，闸皮22变形，在摩擦力的作用下，花鼓的轴皮44和花鼓架26间相对转动变得非常困难，即闸死状态；当需要松闸即改变为正向脚踏时，脚踏的力矩必须克服此前闸皮22闸毂44a间产生的摩擦力矩，因此力矩较大，施闸到松闸的转换非常困难，于是我们便在轴1与行星架Ⅰ6间加上了一只扭簧5，当正向脚踏松闸时，轴1带动摩擦轮14顺时针转动，当闸松开后，变形了的扭簧，才推动行星架Ⅰ6转动，这样就克服了施闸到松闸转换困难的缺点；扭簧5的存在，还使正向脚踏得到了缓冲，脚踏力矩更加均衡，骑行者的体力能得到了合理得分配。

图4、图10中，两个珠架Ⅰ28、一只珠架Ⅱ32、一只珠架Ⅲ38和若干滚珠29以及相应的挡圈Ⅰ35、挡圈Ⅱ37等，组成了4组轴挡轴承，他们分别用在轴1和花鼓架26、轴1和内齿圈36、花鼓架26和轴皮44、内齿圈36和轴皮44间的转动支撑，由于各珠架的滚珠槽都相向于花鼓的中心，使他们彼此之间可以相互转动，但不可以轴向串动。

如图8、图10所示，在轴挡轴承的支撑下，在轴皮44和内齿圈36内形成了一个固定的腔体，行星架6、太阳轮10、行星架Ⅱ33等都安装在内，其中行星架Ⅰ6、扭簧5和扭簧架4被轴挡3-1轴向限定，太阳轮10套在轴1上，行星架Ⅱ33套在太阳轮10上，受腔体空间的限制，太阳轮10和行星架Ⅱ33无法轴向自由串动，各零部件相互约束，形成了一个封闭的传动系统。

Claims (18)

1.一种共轴倒刹内三增速花鼓，其包括：

--＿轴；

＿第一组行星轮传动机构，由扭簧架、扭簧、行星架Ⅰ、行星轮、太阳轮、内齿圈等组成，其以轴为中心，置于轴上，由轴经扭簧带动行星架Ⅰ，太阳轮、行星轮、内齿圈相互啮合，通过选择锁定太阳轮、或者锁定内齿圈、或者都不锁定，来确定行星轮传动的方式和速比；

＿第二组行星轮传动机构，由花鼓架B、行星架Ⅱ、行星轮、轴皮等组成，其以轴为中心，置于第一组行星轮传动机构的一侧，行星架Ⅱ的一端插在内齿圈和太阳轮之间，并被置于其上的千斤推动，花鼓架B、行星轮、轴皮相互啮合，花鼓架B同花鼓架A一起固定在车架上，轴皮共轴加速输出；

＿变速机构，由定轮卡、定圈卡等组成，其分别放置于轴的两侧，定轮卡套于轴上，置于花鼓架内，定圈卡置于内齿圈一侧的车架上，定轮卡、定圈卡其分别用来锁定太阳轮或内齿圈；

＿倒踏刹车装置，由摩擦轮、千斤轮、千斤轮架、摆杆、闸座、闸皮、花鼓架A等组成，其以轴为中心，紧邻第二组行星轮传动机构，摩擦轮固定在轴上，千斤轮置于花鼓架的轮槽里，千斤轮与摩擦轮相切，摆杆、闸座、闸皮圆周均匀分布，并束于轴皮闸毂内的花鼓架上。

2.如权利要求1所述的共轴倒刹内三增速花鼓，其特征在于轴相对于轴皮、车轮架转动，轴上的两处键槽，分别用于固定第一组行星轮传动机构中的扭簧架，和倒踏刹车装置中的摩擦轮。

3.如权利要求1所述的共轴倒刹内三增速花鼓，其特征在于第一组行星轮传动机构中，行星架Ⅰ套在扭簧架上，行星架Ⅰ和扭簧架之间装有扭簧，太阳轮、内齿圈上都有轮齿，并同行星轮的齿形、压力角、模数相同，若干行星轮通过销安装在行星轮架Ⅰ上，行星轮可在销上转动，太阳轮、行星轮、内齿圈相互啮合，组成2K-H行星轮系。

4.如权利要求3所述的共轴倒刹内三增速花鼓，其特征在于扭簧架固定在轴上，扭簧架上有扭簧座，扭簧套在扭簧架并置于簧座上，行星架Ⅰ上也有扭簧座，行星架Ⅰ套在扭簧架上，行星架Ⅰ的簧座同扭簧衔接，基于结构公差以及簧座和扭簧的限制，两者可相对转动一定的角度，但不可轴向移动，扭簧的存在，提供了脚踏力矩的缓冲，在施闸到正向驱动的转换过程中，做到了先松闸后驱动，解决了倒踏刹车在闸死后，松闸困难的问题。

5. 如权利要求3所述的共轴倒刹内三增速花鼓，其特征在于内齿圈一端内侧，设有棘轮齿槽，另一端，圆柱直径变小，并设有定圈卡槽，当定圈卡的卡头插入此槽后，内齿圈被锁定，内齿圈相对花鼓架、车轮架不能转动；而太阳轮的一端设有千斤座，内侧则留有定轮卡槽，当定轮卡的卡头插入此槽后，太阳轮便被锁定，太阳轮相对花鼓架、车轮架不能转动。

6.如权利要求1所述的共轴倒刹内三增速花鼓，其特征在于第二组行星轮传动机构中，行星架Ⅱ的一端插在第一轮系中的内齿圈和太阳轮之间，并被置于其上的千斤推动，花鼓架A、B共同组成花鼓架，并固定在车轮架上，花鼓架B、轴皮上都有轮齿，并同行星轮的齿形、压力角、模数相同，若干行星轮通过销安装在行星轮架Ⅱ上，行星轮可在销上转动，花鼓架B、行星轮、轴皮相互啮合，组成第二个2K-H行星轮系。

7.如权利要求6所述的共轴倒刹内三增速花鼓，其特征在于轴皮一端内侧，由外向里分别设有闸毂、集油槽、密封槽等，闸毂是倒踏刹闸的一部分；密封圈安装在密封槽内，用于隔离行星轮系和倒刹装置；集油槽在密封圈的外侧，在离心力的作用下，收集密封圈未密封掉的机油并由此甩出花鼓，防止了因机油串入倒刹装置而造成制动失效；轴皮另端与轴皮挡固定；轴皮的两端设有车条花盘。

8.如权利要求6所述的共轴倒刹内三增速花鼓，其特征在于行星架Ⅱ一端的内侧设有棘轮齿槽，外侧圆周分布有千斤座和卡簧槽。

9.如权利要求5、8所述的共轴倒刹内三增速花鼓，其特征在于卡簧径向向内收缩，将千斤置于太阳轮的千斤座上，并使其翘起插入行星架Ⅱ上的棘轮齿槽内，形成一组超越离合器；另一卡簧径向向内收缩，将千斤置于行星架Ⅱ的千斤座上，并使千斤翘起插入内齿圈上的棘轮齿槽内，形成另一组超越离合器；安装在行星架Ⅱ上的千斤和安装在太阳轮上的千斤方向相反。

10. 如权利要求1所述的共轴倒刹内三增速花鼓，其特征在于定轮卡的导杆插于花鼓架的导杆槽里，弹簧套在定轮卡上并与花鼓架B内侧端面接触，克服一定的弹簧力后，定轮卡可以在花鼓内轴向移动，定轮卡一端有突出的卡头，卡头用来锁定太阳轮；而定圈卡套上弹簧并固定在内齿圈一侧的车轮架上，克服弹簧力，定圈卡可以上下移动，定圈卡一端的卡头用来锁定内齿圈。

11.如权利要求1所述的共轴倒刹内三增速花鼓，其特征在于倒踏刹车装置中摩擦轮固定在轴上，置于花鼓架内，摆杆的一端通过销固定在花鼓架上，并可以相对花鼓架摆动，闸座两侧设有卡簧槽，闸座销于摆杆的另一端，在两只卡簧的收缩下，闸座、摆杆向内收缩，摩擦轮、花鼓架轮槽和摆杆内侧面共同围成了一个一头大、一头小的楔形空间，千斤轮在摩擦轮的带动下在此空间内移动，形成了滚子摩擦式棘轮机构。

12.如权利要求11所述的共轴倒刹内三增速花鼓，其特征在于倒踏刹车装置中的摩擦轮外圆柱面经过一定的处理，和千斤轮为摩擦传动，要满足一定的摩擦系数；花鼓架内侧圆周分布有轮槽，轮槽有一定的空间，千斤轮置于其中，并相对于轴可以公转一定角度；千斤轮为中空的圆柱体，外柱面上开有凹槽，摆杆的内侧面嵌于此槽。

13.如权利要求11所述的共轴倒刹内三增速花鼓，其特征在于倒踏时，千斤轮在摩擦轮的带动下向楔形空间的小端移动，同时推动摆杆，摆杆向外摆动，闸座上的闸皮接触轴皮的闸毂，施闸；正向行驶时，千斤轮置于楔形空间的大端，摆杆在卡簧作用下收缩并贴于花鼓架，千斤轮与花鼓架上的轮槽为间隙配合，摆杆、花鼓架对千斤轮没有法向于摩擦轮的力，产生摩擦力的正压力仅为千斤轮的重力，摩擦力也就非常小。

14.如权利要求11所述的共轴倒刹内三增速花鼓，其特征在于倒踏刹车装置中，千斤轮中心孔同千斤轮架的臂轴间隙配合，可相对转动，若干个千斤轮套在千斤轮架的臂轴上，千斤轮架套在轴上，千斤轮架相对轴可转动一定角度，当有一个千斤轮被摩擦轮带动时，其余的几个在千斤轮架的带动下对轴公转，使分列在花鼓架上的各闸同时作用。

15.如权利要求1所述的共轴倒刹内三增速花鼓，其特征在于轴与花鼓架、花鼓架与轴皮、轴皮挡与内齿圈、内齿圈与轴是通过珠架、滚珠、珠挡等组成的轴挡轴承作旋转支撑的，但也可选择相应的培林轴承作支撑。

16.如权利要求1所述的共轴倒刹内三增速花鼓，其特征在于该花鼓集成了倒踏刹车装置，实际使用时，可选择将此装置移除不使用。

17.如权利要求1所述的共轴倒刹内三增速花鼓，其特征在于对于定轮卡、定圈卡的控制可采用线控或是杆控，或是用电磁的方式直接锁定太阳轮或内齿圈。

18.如权利要求1所述的共轴倒刹内三增速花鼓，其特征在于花鼓集成了变速机构，实际使用时，可选择将变速操作机构省略，将太阳轮或是内齿圈直接固定在花鼓架、车轮架上，形成定速比的共轴加速花鼓。

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