CN1079437A - 一种微型车辆助行器 - Google Patents

Abstract

一种微型车辆助行器，系由发动机、起动减速传 动机构、轮毂总成及起动杠杆机构所组成。发动机具 有良好的低速动力特性，主离合器为全浮动楔力结 构，变速装置进行了优化设计，各超越离合器的星轮 具有渐开线曲面导槽，起动减速传动机构集中装设在 与右曲轴箱连为一体的减速箱内，轮毂总成由通用脚 闸轮毂改制。上述设计，有效地改善了助行器的动力 性，可靠性与耐久性，并使其结构实现小型化。

Description

本发明涉及车轮的直接驱动装置，特别是一种微型车辆助行器，它适于各种微型车辆作机动行驶时的动力装置，能与各种规格的普通自行车配装成机动、脚踏两用的助力自行车，亦能与三轮车、轮椅以及其它人力车辆配套。

已有的车轮直接驱动装配，如中国专利CN85101503、CN86102809A的主要弊病是：

1、未能提供一种适合助力自行车配用的，具有良好低速动力特性的发动机。由于助力自行车没有减振装置和受整车强度的限制，车速不能太高。如采用大传动比降速的办法，则其变速装置不易实现小型化，车辆的平衡性较差，骑行不便，影响美观;如将普通发动机在低速工况下作功运行，则其动力特性会大大降低。现有技术中，不能从根本上克服其发动机的低速动力特性差的弱点。

2、传动系统中的主离合器，单纯依靠蹄块与从动毂自动离心接合而实现动力输出，加之蹄块与主动毂采用铰接和弹簧挂接的结构，蹄块甩开时要受到蹄块销的约束，蹄块外圆与从动毂内圆之间，很难做到均匀受力，影响接合效果，且蹄块销与销座孔极易磨损，又因该离合器设置在一级减速之后，其转速低，离心接合效果明显降低，导致离合器接合力不够。因此，该离合器传递力矩小，工作时易打滑，可靠性差。

3、轮毂总成内部结构复杂，径向尺寸较大;行星齿轮装置的内齿轮固定于轮毂总成的空心轴上，由于空心轴受内部结构和标准尺寸的制约，轴颈尺寸较小，故极易受扭断裂;又由于空心轴两端的螺纹部位直接与车架的平叉或后叉相联，受力较大，一遇冲击，极易发生弯曲变形。

4、行星齿轮装置未采取均载措施，给加工与装配带来困难，且工作可靠性差。

5、传动装置的普通齿轮副的小齿轮为非优化设计，其使用寿命短，耐久性差。

本发明针对上述结构缺点，对现有技术进行新的系统设计，目的是要提供一种低速动力特性好，振动小，噪音低，传动效率高，运行可靠的小型化结构的直接驱动式微型车辆助行器。

本发明的目的是以下述方式实现的，发动机[1]系超轻型低速专用汽油机，由具有全浮动自动离心楔力湿式摩擦结构的离合器[7]，全浮动均载式行星齿轮机构[8]，高变位斜齿轮副[9]及起动超越离合器[6]所组成的起动减速传动机构，集中装设在与发动机右曲轴箱为一体的减速箱内，主离合器的主动毂[45]通过中心方孔与发动机的右曲柄的方轴部位静配合联接，起动、变速、人机运动转换及动力输出均有左档齿轮[35]直接参加，轮毂总成[3]由通用脚闸轮毂改制，其内设有机动和人力驱动超越离合器[11、13]，起动扛杆机构[4]安装在空心轴右端的螺纹上。通过对各零部件的精心设计和合理布局，使得助行器的动力特性、可靠性和耐久性得以提高，并在结构上实现小型化。

本发明所述的发动机[1]，为单缸、卧式、自然风冷、混合润滑、笛簧阀进气、曲轴箱三元扫气、两冲程汽油机。发动机的燃烧室[17]为浅半球结构，活塞[18]顶面为球面，火花塞[16]斜置，这对改善燃烧规律，减少暴震与降低噪音是十分有利的;气缸[19]采用铝合金松孔镀铬整体式结构或双金属铸造结构，其耐磨性好，易于散热;采用三元扫气方式，即在迥流扫气的基础上增加了横流扫气，这不仅使死角处的废气得到驱除，而且可防止新鲜油气从排气口直接溢出而造成短路，从而提高了扫气效率，促使功率增加;发动机的磁电[26]机为超小型结构，且装有低压线圈，其高压线圈与点火开关为一体，磁电机飞轮磁钢采用高磁性材料，使得磁电机的最低发火转速由标准规定值500-800r/min降至200-350r/min，加之气缸上设有减压装置，故极易起动发动机;点火方式为电容放电无触点电子点火（C、D、I装置），磁电机的转子与发动机左曲柄[21]相联，并加罩盖[27]封闭，能防止水、尘、泥对磁电机的污染，延长其使用寿命;采用圆筒型可折式隔板结构的消声器，不仅功率损耗小，消声效果好，而且修理方便。

本发明所述的主离合器[7]为全浮动自动离心楔力湿式摩擦离合器，其主动毂[45]边的凸缘与蹄块组件[44]的凹槽动配合联接，在其配合部位有一对斜切配合楔面，楔面的夹角方向与驱动传力方向相反，蹄块组件[44]两端通过蹄块拉簧[46]两两浮动挂接，离合器面片采用复合硫化橡胶热压粘附在蹄块上。该种离合器，较现有技术具有接合力大，噪音低，故障小，制作容易，耐久可靠等一系列优点，很适用于微型车辆助行器。

本发明所述的超越离合器[6、11、13]均系滚柱式超越离合器结构。各超越离合器的星轮导槽的曲线形状，中间为渐开线曲面，首尾用圆弧面相接，各对应点等高，渐开线的增高方向与驱动传力方向相反;其中起动超载离合器[6]位于主离合器主动毂的芯部，其外毂与主离合器[7]的主动毂为一体设计，星轮为七花头结构;起动臂与星轮为一体设计，组成起动星轮，它是一个中空的管状零件，通过外锥同小齿轮[33]的内锥孔静配合联接，并套装在发动机的右曲柄[22]上。这种超越离合器的特点是，结构紧凑，接合时不打滑，超越时无卡滞。

本发明所述的一级变速装置行星齿轮机构[8]为全浮动均载式双行星齿轮结构，其太阳轮与主离合器的从动毂为一体设计，太阳轮[32]与内齿轮[28]同为短齿齿形;内齿轮系薄壁件，其外圆与减速箱内孔为动配合联接，周围用油塞螺钉[53]实现径向浮动定位;行星齿轮[31]衬套孔与行星轮轴[30]之间，太阳轮内孔与起动臂外圆之间，均取大间隙的动配合。上述一系列浮动均载措施，有效地提高了行星齿轮装置的承载能力，提高了运转的平稳性与可靠性，减少了噪音，降低了制造成本。

本发明所述的二级变速装置，斜齿轮副[9]为一对高变位斜齿轮，其小齿轮[33]取正变位，大齿轮取负变位，目的是要将大齿轮所富裕的强度，部分地转移给小齿轮，使小齿轮的抗弯疲劳强度与接触疲劳强度得到提高，以减少点蚀与延长其使用寿命;小齿轮是通过缺圆与行星轮架静配合联接的;为改善受力状况，大齿轮与轮毂内的左大挡，机动超越离合器[11]的星轮及牙嵌离合器[12]的从动爪轮为一体设计，构成左挡齿轮[35]，其内孔分别装有滚动轴承与滑动轴承;在左档齿轮的内外圆油封位置上，分别装有骨架油封与O型密封圈，以防止渗漏机油;在左档齿轮与减速箱壁之间设有一个内置式轴座，其左半部外圆直接与减速箱轴座孔过渡配合，右半部外圆通过滚动轴承与左档齿轮相联，轴座中间部位的凸缘可实现左档齿轮与箱壁两侧定位，以承受斜齿轮工作时所产生的向外的轴向力。轴座内孔与空心轴外圆过渡配合联接，经轴座右端面可实现空心轴装配限位。

本发明所述的轮毂总成，是由自行车通用脚闸轮毂改制而成，在轮毂左端的外圆上设有一段右螺纹，用以安装车辆的抱闸;轮毂内设有一个加长的内花键，其外圆与轮毂内圆静配合联接，外花键和主动离合爪轮为一体设计，套装在空心轴组件[15]上，可与内花键作同步转动和相对轴向滑动;左大档、右大档用钢球代替球架作支承;后轴档为加长结构，以提高空心轴在该部位的抗弯强度，防止空心轴在受到冲击时发生弯曲变形，其右端外圆上车有左螺纹，用以紧固车架平叉或后叉;轮毂内的机动与人力驱动超越离合器[11、13]的星轮为五花头结构。

本发明的外表面装有一只起装饰和保护作用的塑料或金属护罩，增加了外观美。

附图1，是本发明的总体结构示意图。

附图2，是本发明的发动机示意图。

附图3，是附图2中A-A剖面，显示三个扫气道位置的示意图。

附图4，是本发明的起动减速传动机构示意图。

附图5，是本发明的主离合器工作状态示意图。

附图6，是附图4中B-B剖面，显示起动超越离器结构的实施例。

附图7，是本发明内齿轮径向浮动定位实施例

附图8，是附图4中C-C剖面，显示小齿轮与行星轮架联接方法实施例。

附图9，是本发明的轮毂总成示意图。

附图10，是本发明与普通自行车配装成助力自行车的实施例。

以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

参照附图1，本发明是由发动机[1]、起动减速传动机构[2]、轮毂总成[3]及起动杠杆机构[4]所构成。发动机[1]与起动减速传动机构[2]同位于驱动轮的左侧，轮毂总成[3]位于驱动轮的中心，起动杠杆机构[4]装于空心轴右端的螺纹上。

参照附图2，本发明所述的发动机是由斜置的火花塞[16]，具有浅半球形燃烧室[17]的气缸盖，具有球面顶的活塞[18]，铝合金松孔镀铬整体式结构或双金属铸造结构的气缸[19]，连杆组件[20]，由右曲轴箱与减速箱组成的右箱[5]，左曲柄[21]，右曲柄[22]，骨架油封[23]，由左曲轴箱与磁电机室组成的左箱[24]，笛簧阀[25]，电容放电无触点电子点火飞轮式磁电机[26]，罩盖[27]及装于气缸盖上的减压装置[49]所组成。附图3是附图2中A-A剖面，显示三个扫气道位置的示意图，E为主扫气道，F为排气道，G为第三扫气道。

参照附图4，本发明所述的主离合器[7]，是通过其主动毂中心的方孔与发动机右曲柄[22]的方轴部位静配合联接，起动超越离合器[6]的外毂与主离合器[7]的主动毂为一体结构。

本发明的起动减速传动机构共有两级变速装置。第一级变速为全浮动均载式双行星齿轮机构，由内齿轮[28]，行星轮架[29]，行星轮轴[30]，行星齿轮[31]及太阳轮[32]所组成;太阳轮与内齿轮的齿形为短齿，可避免运动干涉;内齿轮[28]为薄壁件，其外圆与右箱[5]的配合孔之间为动配合联接，并通过油塞螺钉[53]实现径向浮动定位[见附图7];行星齿轮[31]的衬套孔与行星轮轴[30]之间，太阳轮[32]的内孔与起动臂外圆之间，均取大间隙的动配合联接。第二级变速为高变位斜齿轮副，其小齿轮[33]取正变位，并选用优质低合金结构钢渗碳处理;大齿轮取负变位，它与机动超越离合器[11]的星轮，牙嵌离合器[12]的从动离合爪为一体设计，构成左档齿轮[35]，从而改善了各部位的受力状况，使工作可靠性得到提高。

参照附图5，本发明中的主离合器，由湿式离合器面片[42]，蹄块销钉[43]，蹄块组件[44]，主动毂[45]，蹄块拉簧[46]，弹性圆柱销[47]组成。蹄块组件两端经蹄块拉簧挂接并抱紧在主动毂的外毂上;主动毂凸缘与蹄块凹槽为动配合联接;从动毂与太阳轮为一体设计，构成从动毂太阳轮32]。当主动毂随发动机旋转时，主动毂凸缘楔面压向蹄块销钉的楔面，并带动蹄块组件一起旋转。此时，蹄块组件受离心力，楔面楔力和弹簧拉力的共同作用，楔面楔力可分解为法向分力与向外扩张的径向分力，当离心力与径向分力之和大于弹簧拉力时，则蹄块组件与从动毂浮动均匀接合;当发动机转速逐渐增高时，这种接合状况愈来愈好，所产生的接合力越大，所传递的扭矩亦大;反之，当发动机转速降低时，则蹄块组件的接合力减小。当发动机转速降至怠速低时，由于弹簧拉力大于离心力与径向楔力之和，故蹄块组件与从动毂分离，机动则停止;当机动驶超载时，则蹄块与从动毂之间出现打滑，可起到过载保护作用。本发明由于采用面接触受力，且多了一种楔力的作用，故比现有技术显得接合力大，传递扭矩的效果好，工作平稳可靠。

参照附图6，本发明所述的起动超越离合器，是一个滚柱式超越离合器，它由星轮[50]（七花头），隔离环[51]，滚柱[52]及与主动毂[45]为一体结构的外毂所组成;星轮导槽是规则光滑的曲面，中间部位为渐开线曲面，首尾用圆弧面相接，各对应点等高，渐开线的增高方向与驱动传力方向相反。

参照附图9，本发明所述的轮毂总成，它由机动与人力驱动超越离合器[11，13]，牙嵌离合器[12]，右大档组件[14]，空心轴组件[15]，左大档，脚闸轮毂[58]，花键付[66]所组成。脚闸轮毂左端的外圆上有一段右螺纹，用于安装车辆抱闸[48]（参见附图1），空心轴左端与内置式轴座[38]过渡配合，并通过该轴座的右端面实现限位;右端用加长的后轴档加固，以保证空心轴在承受车架平叉或后叉的冲击时，不至发生弯曲变形。后轴档的右端外圆上设有右螺纹，用于紧固车架的平叉或后叉。

附图10，是本发明与普通自行车的一个实施例，助行器[101]直接安装在自行车后轮上，动力部分位于后轮的左侧，发动机气缸成水平布置，轮毂总成的空心轴与车架平叉或后叉紧固，并用压挂板[103]压挂牢靠。所需其它附件分别是：输油管[102]，高压包支架[104]，油箱[105]，离合器握把[106]，电器开关[107]，离合器钢绳[108]，电线[109]，油门转把[110]，油门钢绳[111]，中支撑[112]。该车既可机动，又可人力脚踏骑行，机动时无任何干涉，脚踏时不增负荷。欲将脚踏行驶转换为机动行驶，只要轻握离合器握把[106]，便可将发动机起动，再转动油门转把[110]控制速度;若机动时超负荷，则可直接人力脚踏助行，勿需其它辅助操作，此时人机两种运动叠加;若要单独脚踏骑行，则关掉电器开关[107]，让发动机熄火，此时与驾驶普通自行车完全一样。

Claims (10)

1、一种微型车辆助行器，系由发动机、起动减速传动机构、轮毂总成及起动杠杆机构所组成，其特征是：发动机[1]是一种超轻型低速专用汽油机，由具有全浮动自动离心楔力湿式摩擦结构的主离合器[7]、全浮动均载式行星齿轮机构[8]、高变位斜齿轮副[9]及起动超越离合器[6]所组成的起动减速传动机构，集中装设在与发动机右曲轴箱连为一体的减速箱内，轮毂总成[3]由通用脚闸轮毂改制，其内设有机动和人力驱动超越离合器[11、13]，起动杠杆机构[4]装在空心轴组件[15]右端的螺纹上，主离合器的主动毂[45]通过中心方孔与发动机的右曲柄[22]的方轴部位静配合联接，起动、变速、人机运动转换及动力输出均有左档齿轮[35]直接参加。

2、根据权利要求1所述的微型车辆助行器，其特征是：发动机为单缸、卧式、自然风冷、混合润滑、笛簧阀进气、曲轴箱三元扫气、两冲程汽油机，气缸[19]为铝合金松孔镀铬整体式结构或双金属铸造结构，燃烧室[17]为浅半球形，活塞[18]顶面为球面，火花塞[16]斜置，汽缸盖上设有减压装置[49]，消声器为圆筒型可折式隔板结构，磁电机[26]为超小型结构，且装有低压线圈，采用电容放电无触点电子点火方式，其高压线圈与点火开关为一体，飞轮磁钢选用高磁性材料，磁电机转子与发动机左曲柄[21]相联，并加罩盖[27]封闭。

3、根据权利要求1所述的微型车辆助行器，其特征是：主离合器[7]的主动毂[45]的周边凸缘与蹄块组件[44]凹槽动配合联接，在其配合部位有一对斜切配合楔面，蹄块组件[44]两端通过蹄块拉簧[46]两两浮动挂接，离合器面片[42]为复合硫化橡胶热压粘附在蹄块上。

4、根据权利要求1所述的微型车辆助行器，其特征是：超越离合器[6、11、13]的星轮导槽的曲面形状，中间为渐开线曲面，首尾用圆弧面相接，各对应点等高，渐开线的增高方向与驱动传力方向相反。

5、根据权利要求1和4所述的微型车辆助行器，其特征是：起动超越离合器[6]的外毂与主离合器[7]的主动毂为一体设计，起动超越离合器的星轮与起动臂为一体设计，起动臂是一个中空管状零件，通过外锥同小齿轮[33]的内锥孔静配合联接，并套装在发动机的右曲柄[22]上。

6、根据权利要求1所述的微型车辆助行器，其特征是：行星齿轮机构[8]为双行星齿轮结构，其太阳轮与上述主离合器的从动毂为一体设计，太阳轮[32]与内齿轮[28]均为短齿齿形，内齿轮为薄壁件，内齿轮外圆与减速箱配合孔之间系动配合联接，通过油塞螺钉[53]实现径向浮动定位，行星齿轮[31]衬套孔与行星轮轴[30]之间，太阳轮内孔与起动臂外圆之间，均取大间隙的动配合。

7、根据权利要求1所述的微型车辆助行器，其特征是：斜齿轮副[9]是一对高变位斜齿轮，其小齿轮[33]取正变位，大齿轮取负变位，小齿轮通过缺圆与行星轮架静配合联接，大齿轮与轮毂总成内的左大档，机动超越离合器星轮，牙嵌离合器的从动爪轮为一体设计，构成左挡齿轮[35]，在左档齿轮的内外圆油封位置上，分别装有骨架油封与O型密封圈。

8、根据权利要求1所述的微型车辆助行器，其特征是：左挡齿轮[35]与右箱[5]侧壁之间设有内置式轴座[38]，轴座左半部外圆与右箱轴座孔过渡配合，右半部外圆通过滚动轴承与左档齿轮相联，通过中部的凸缘实现两侧定位，轴座内孔与空心轴的外圆过渡配合，经轴座的右端面实现空心轴装配限位。

9、根据权利要求1所述的微型车辆助行器，其特征是：轮毂总成[3]的轮毂其左端的外圆上设有右螺纹，其上装有车辆的抱闸[48]，轮毂内设有加长的内花键，其外圆与轮毂内圆静配合联接，外花键与主动离合爪轮为一体设计，套装在空心轴上，可与内花键作同步转动和相对轴向滑动，左、右大档用钢球代替球架作支承，后轴档为加长结构，其左端的外圆上车有右螺纹。

10、根据权利要求1所述的微型车辆助行器，其特征是：助行器的外表面装有一只塑料或金属护罩。

Images