CN2248270Y - 链轮变速箱 - Google Patents

Abstract

一种链轮变速箱，属于变速传动装置。它较齿轮式变速箱重量轻、工艺性好、成本低；较自行车宝塔链轮变速器变速范围宽、并可静态改档、运行中跳换档。它的特征有：一档经超越离合器传动，换档不失动力、冲击小；采用独特的滑柱销式拨档器和弹性自动嵌合挂档器，结构简单、换档迅速、操作方便；链轮轴及箱体皆为组合式，装卸检修容易。它是人力车、机动运输车新一代的变速传动装置。

Description

链轮变速箱

本实用新型涉及到一种传动变速箱，尤其是链轮变速箱。

目前，公知的在自行跑车上使用的链轮变速器，是设有一组宝塔链轮，用一根长链条加弹性涨紧轮改挂不同齿数的链轮，实现变速工况的。这种结构档数多，档间速比小，而总速比变化又不大，且不能跳档，故从低速到高速换档时间较长，又不能在停车状态下换档。另外，在传动结构上，工作的主、从动链轮往往不在一个平面上，使链条偏斜，加之非标的薄链轮、链条，不能封闭防水防尘，油润差，使传动件磨损快，寿命短。这一系列的问题使此链轮变速器不能适用于大负荷的载重运输车辆。载重运输车辆，其工作过程是起动、加速、常速运行。就拿本实用新型即将被使用的对象人力三轮车来说，也应有上述的动力功能。而现用的人力三轮车，只有固定不变速比1∶1.6的脚踏链轮传动装置，即使按载客二人(客三轮)载货200公斤设计运量工作，仍必须拉车起动，再以体重站压脚踏加速后，方能坐踏操作。而实际情况，一般皆超载使用，500公斤已成为额定载重量。如拉蜂窝煤的货三轮，每车运量就是500公斤，平路基本是站压脚踏运行，遇到逆风、坡道、过立交桥，只能手、肩拉行，速度极慢，并影响其它车辆运行。因此，很需要有能改善现用三轮车动力功能，发挥“人功率”的变速装置。本实用新型之目的，是为了提供一种比传统齿轮变速箱重量轻、功能优、成本低、维修易；比自行跑车宝塔链轮变速器速比范围宽、传动性能好、寿命长，能满足运输车辆及其它动力传动要求的变速机构。用于人力三轮车，能完善三轮车动力功能。

本实用新型目的是这样实现的：变速箱由输入主动、输出从动组合轴(中心固定轴与动套组合)、链轮、链条、换档离合器、拨档组件、箱体及挂档弹性自动嵌入定位器组成。固定在输入主动套轴上的主动链轮与动力链轮用链条相连，实现动力输入；输出从动套轴上固定链轮与负荷链轮(用于三轮车上即后轴上的飞轮)链接，使功率输出；输出从动套轴上装有固定中、小链轮及通过超越离合器安装的大链轮各一个；输入组轴套轴上的主动大链轮上固装一个小链轮，输入组轴上还装有二个游动链轮，其一、稍大的装在套轴上，另一个较小的装在定轴空心端的一头，在二游动链轮之间，套轴端头滑链安装一个双向牙嵌离合器，在定轴端头空心孔内，装有滑柱销式拨档器；输入主动、输出从动组轴的中心轴固装在箱体的侧板上；在输入主动组轴空心端处的箱体侧板上装有挂档弹性自动嵌入定位器；主动组轴上的小、中、大链轮分别与从动组轴上的大、中、小链轮链接传动；其工况是：双向牙嵌离合器由输入主动定轴孔内滑柱销式拨档器带动，当其在中位，二游动链轮皆为游动态，与主动链轮一体的小链轮带动从动套轴上的大链轮，它通过超越离合器传动输出从动组轴的套轴，经从动链轮输出，此为1档位，车轮力矩为最大值，约是原力矩(改造前)的4.5倍，用于起动、上坡和困难区段。牙嵌离合器与中心轴端的游动链轮嵌合，此位为原力矩2倍多的2档位，用于起动后的加速、重载平路。牙嵌离合器与套轴上的游动链轮嵌合，是3档位，输出略大于原力矩，轻载平路和空车用之。牙嵌离合器的三个位置，输出力矩为原力矩(无变速箱)的4倍多，2倍多，1倍多，以满足三轮车起动、加速、正常运行或轻、重载、路况变化的要求。本实用新型采用1/2套筒滚子链，可用于新制、改造现有人力三轮车，尤其是货三轮，使之动力功能得到完善。本变速箱若采用大节矩链条，必要时用齿轮链，可用于机动车及其它需调速的设备上。

本实用新弄与现有技术变速箱相比，具有以下优点：

1、速比变化范围较宽，可达4.5倍，能满足运输车辆的工况要求；

2、可以在停车状况下换档，可以跳换档，这也是重载运输车的需要；

3、换档不失动力，使运输车上坡性能更加完善，是本变速箱创新独有之优点；

4、改传统叉式拨档机构为滑柱销式拨档装置，使结构简化，也是本变速箱创新之特点；

5、在挂档时，游动链轮与牙嵌离合器在同向转动情况下待嵌合，类似同步器作用，使挂档容易、平稳、又是本变速箱的特色；

6、创新部件挂档弹性自动嵌入定位器，使换档操纵手柄一次到位，这不仅操纵极方便，而且换档过程迅速，同时又有定位功用；

7、链轮传动，可改齿轮传动主、从动轮反向为同向，因此，链轮变速箱没有恢复正向问题，故比齿轮变速箱少一根复向轴；链轮比齿轮薄，所以链轮变速箱体宽度也薄；本实用新型链轮轴设计成组合结构(固定心轴加套轴)，使心轴固定在箱体侧板上，这不仅减去轴承及其安装附件，也把箱体改成薄板(3mm)组合式；上述各因素之效果：结构简单、重量轻、制造工艺好、装拆修理容易、价格低，比齿轮变速箱低(50-60％)等优点；

8、本变速箱用于三轮车以后，只有输出链条、链轮在大拉力下工作，磨耗和原来相同，而大部分链条、链轮及传动件都在低负荷、封闭、油润条件下工作，其寿命比改造前大大延长；

9、本变速箱的装车方法，采用简单、方便、可调的摆杆抱箍螺栓连接。

下面结合附图和实施例(用于人力三轮车)对本实用新型作进一步说明：

附图1、链轮式变速箱结构示意图；

附图2、双向牙嵌离合器作用图；

附图3、超越离合器工作原理示意图；

附图4、滑柱销式拨档装置工作原理示意图；

附图5、挂档弹性自动嵌合定位器结构示意图；

附图6、箱体结构特点及安装示意图。

图1所示为链轮式变速箱整体结构。它由输入主动组合(中心轴与套轴组合)轴(1)、(2)，在套轴(2)上固装主动链轮(3)，它与动力链轮(4)用链条(5)相连，实现功率输入；输出从动组合轴(6)、(7)，在其套轴(7)上，有固定从动链轮(8)，它与负荷链轮(9)用链条(10)连接，进行功率输出；从输入经由不同的路线使输出产生不同传动转速，形成变速功能；变速机构是由固装在从动套轴(7)上的中、小链轮(12)、(11)和通过超越离合器(13)安装的大链轮(14)。在主动套轴(2)上的主动链轮(3)上装有小链轮(15)，另外，套轴(2)上还装有大号游动链轮(17)，在中心轴(1)上也装有一个较小的游动轮(16)，主动组轴(1)、(2)上的变速链轮(16)、(17)、(15)用链条(18)、(19)、(20)与从动组轴套轴(7)上的变速链轮(12)、(11)、(14)链接传动。在主动组轴上二游动链轮(16)、(17)之间，设有一个受输入组轴中心轴(1)端头孔内滑柱销式拨档器(21)带动滑键安装在套轴(2)上的双向牙嵌离合器(22)，用它控制二个游动链轮(16)、(17)的工况。实现变速效果的作法是：当牙嵌离合器(22)于中位，两游动链轮(16)、(17)皆为游动状态，此时，由主动链轮(3)上的小链轮(15)经链条(20)拉动通过超越离合器(13)与输出套轴(7)安装的大链轮(14)，由于是最小链轮(15)和最大链轮(14)组成传动付，因此，输出为最慢最大转矩的1档；若牙嵌离合器(22)与小游动链轮(16)嵌合，动力套轴(2)到牙嵌离合器(22)到游动链轮(16)经链条(18)拖动链轮(12)，由于主动链轮变大(16)＞(15)，从动链轮变小(12)＜(14)，故输出转速增加，转矩减小，为2档；如果牙嵌离合器(22)与轴套(2)上较大的游动轮(17)嵌合，则动力由套轴(2)到牙嵌离合器(22)到游动链轮(17)经链条(19)带动链轮(1 1)，因为主动链轮(17)＞(16)及从动链轮(11)＜(12)，所以，输出转速又增加力矩再减小的3档工况。挂档弹性自动嵌合定位器(24)装在箱体(23)的侧板上。该附件可解除使用人员的挂档技能要求，并能锁定档位。它固装在箱体侧板上成为一体，使结构紧凑，装车方便。

图2所示为双向牙嵌离合器作用图：

双向牙嵌离合器(22)位于输入组轴(1)、(2)上两游动链轮(16)、(17)之间，滑键安装在套轴(2)上，其二端面有径向凸出6个均布与游动链轮(16)、(17)侧面相同的嵌合齿(25)，用其与链轮嵌合实现传动作用。它有三个位置，形成变速箱三个档位，工况如下：

一、一档起动及重载上坡：牙嵌离合器(22)于中位(26)，二游动轮(16)、(17)皆为自由游动状态，此时，输入套轴(2)上与主动链轮(3)制成一体的小链轮(15)通过链条(20)拉动链轮(14)，经超越离合器(13)传动套轴(7)使其为慢速转动，输出链轮(8)有最大转矩克服负荷阻力，使车轮起动。阻力反应在动力链轮(4)上的转矩减小，低于人的脚踏作用力，则产生加速力矩使其加速，可加速到最快值，从而发挥人腿的最大功率；

二、二档为起动后加速及重载平路用之：当牙嵌离合器(22)与游动链轮(16)嵌合(27)时，输入套轴(2)通过牙嵌离合器(22)传动链轮(16)，经链条(18)拉动链轮(12)使输出套轴(7)以较快的速度转动。此时，上述的一档传动关系也在工作，故输出套轴(7)受输入套轴(2)上链轮(16)及(15)共同拖动，对一般传动结构，要产生干扰，是不能工作的，但本机构由于小链轮(15)的传动路线是经过超越离合器(13)完成的，当输出套轴(7)被链轮(12)带动时，其转速快于大链轮(14)，则超越离合器(13)形成负超越而失去传动作用，所以，此时输出套轴(7)只受牙嵌离合器(22)嵌合的游动链轮(16)传动，呈现中速较大扭矩的拖动工况，满足起动后加速或重载平路要求；

三、三档用于轻载平路与空车：若牙嵌离合器(22)与输入组轴套轴(2)上的游动链轮(17)嵌合在(28)时，同“二”说明之原理，输出组轴套轴(7)只受嵌合游动链轮(17)经链条(19)拉动链轮(11)的传动，从而为快速小力矩工况。

本变速箱特点之一的挂档容易、冲击力小作一说明：牙嵌离合器(22)处于中位(26)时，即一档位，输出套轴(7)以慢速转动，其上固定的二、三档链轮(12)、(11)将反带输入组轴上游动链轮(16)、(17)正向低速转动，因此，游动链轮(16)、(17)与随输入套轴(2)上转动的牙嵌离合器(22)的转速差有所减少。嵌合件与被嵌合件转速差愈少则愈易嵌合，结合时冲击力也越小。据此，便出现挂档容易、冲击力小的效果。

本变速箱还有一个特点是具有随意拨置任一档位的跳换档性能：牙嵌离合器(22)的三个位置(26)、(27)、(28)是随操纵者需要放置的，如一档换三档是不用经过二档的，反之亦然，这叫换档可跳性。此性能对运输车辆是有重要作用的，如当路况突变时，就需要跳换档。由于有随意拨档位的条件，也就可实现运输车在停车状态下换档的要求了。

图3所示为超越离合器的工作原理图

超越离合器(13)由体芯(29)，它套装并固定在输出套轴(7)上，在其周边开有4-8个楔口，内放传动滚柱(30)，带链齿的超越离合器外壳(31)套装在体芯(29)上。其工况如下：当链齿外壳(31)顺时针转动时，滚柱(30)也顺时针旋转，滚柱(30)将楔入斜隙(32)，楔紧力使体芯(24)与外壳(31)成为一体，则体芯(29)及与其固装的输出套轴(7)皆随链轮(14)顺时针转动，实现传动工作。若输出套轴(7)顺时针转动(体芯转速快于壳，即壳对体芯成反时针相对转动)，这时滚柱(30)也随着作逆时针转动，滚柱因此退出斜隙(33)体芯(29)与外壳(31)松开成游离状态，此工况说明输出套轴(7)不能顺时针带外壳链轮转动的。

该超越离合器在本变速箱中的功用说明如下：现用的传统齿轮变速箱，就箱体本身结构而言，在变速时，从脱开原啮合齿到挂上需要啮合齿过程间，车是处于无动力状况下惯性减速行驶的，这是不希望出现但又不能避免的现象，尤其是从高速档换低速增矩上坡时，此现象是很不利的。本变速箱增设了这个超越离合器(1 3)克服了这一缺点。其作用效果如下：据超越离合器工作原理所述，体芯(29)即输出套轴(7)是不能带动外壳链轮(31)正向转动的，由于它的存在，从而使快速档(二、三档)与低速档(一档)同时拖动(一、三或一、二档)不产生干扰。在同时拖动的情况下，如一、三档工况，牙嵌离合(22)脱开三档位于中位(26)，变速箱便改为单一的一档拖动，所以，本变速箱在换档进程中不失去动力，而且是最大转矩的动力，这对上坡极为有利。其实对本变速箱来说，只是脱开快速档即已挂上了低速档。

图4所示为本变速箱用的滑柱销式拨档装置示意图；

带有横销的滑柱拨档装置滑柱(34)放在输入组轴中心固定轴(1)的一端空心孔内，其横销(35)通过轴(1)上的纵向长孔(36)置于牙嵌离合器(22)的环槽(37)中，此结构允许牙嵌离合器(22)在轴(1)上转动。当滑柱(34)在空心轴端头孔内左、右移动时，横销(35)便带动牙嵌离合器(22)到左位(28)或右位(27)，实现三档和二档的工况。滑柱(34)是由传动杆(38)带动的。当拉力作用在传动杆上时，使复位弹簧(39)(实际是设在挂档弹性自动嵌合定位器(24)中)被压缩，滑柱(34)右行，牙嵌离合器(22)被横销(35)带动右移至(27)的二档位。当传动杆失去作用力，复位弹簧(39)的复原力使牙嵌离合器(22)脱开二档到一档(26)再左移至三档(28)位置，从而实现档位的更换。据此工况，它成为结构简单、操纵灵活取代传统拨叉式拨档装置的一种新颖型拨档机构。

图5所示为挂档弹性自动嵌合定位器，其功用是拨档时操纵手柄一次到位，换档非常容易而极为迅速。在换档操纵传动路线中，设本装置后，改直接操纵拨档为间接操纵。换档手柄直接操纵本自动嵌合器(24)，牙嵌离合器(22)是否能嵌合，手柄皆可到需挂的档位，若未能随手柄嵌合，则由自动嵌合器用弹力使牙嵌离合器最快的自动嵌合。其结构及工况如下：

起导向和安装功用的壳体(40)，其内装有带动滑柱销式拨档器(21)动作的传动套(41)，嵌合弹簧(42)通过弹簧座(43)压在传动套(41)内端面上；在主动拉杆(44)上弹簧座(43)的外侧各有一块固定挡板(45)；前挡板与壳体前内端面之间设有复位弹簧(39)--即图4中的复位弹簧；主动拉杆(44)前端设有双铰链传动机构(46)，操纵拉线(47)和拉线套管(48)等零件组成。其工况是：操纵拨档手柄通过拉线(47)、双铰链传动机构(46)直接操纵主动拉杆(44)，它不受挂合成、否影响，故手柄可以一次到位；主动拉杆(44)通过嵌合弹簧(42)经传动套(41)操纵滑柱销式拨档装置，因此，手柄对拨档成为间接操纵形式，其好处是：当牙嵌离合器(22)嵌合受阻时，嵌合弹簧先产生压缩变形，当遇有嵌合条件，立即利用复原弹力自动嵌合。图5所示为牙嵌离合器在极左嵌合位(27)，当拉线(47)拉动一定长度，套管(48)A点与拉线头B点距离缩小，使主动拉杆(44)压缩复位弹簧(39)前行挂档行程L，此时，后档板(45)推压后弹簧座(43)经嵌合弹簧(42)由前弹簧座推动传动套(41)带拨档装置(22)右行(图中上行)，先移动脱档间隙动量L1(此值一定能实现)，如嵌合受阻(常出现的情况)时，传动套(41)便停止，在嵌合弹簧(42)压缩变形L-L1(嵌合动量)情况下，保证主动拉杆(44)行程L，也就可使拨档手柄实现一次到位的操作了。接着，当牙嵌位置合适，即传动套可以右移(图中上移)时，嵌合弹簧(42)复原弹力推传动套(41)使离合器(22)嵌合到位(弹力自动嵌合作用)。反之，若拉线放松，由复位弹簧(39)的复原力作用，同理使传动套左行实现挂档的自动嵌合。当挂档到位后，传动套(41)由嵌合弹簧(42)压靠在主动拉杆(44)上的两固定挡板(45)之间与拉杆(44)成一体，若主动拉杆(44)不能移动，则传动套(41)便动不了，滑柱销式拨档器(21)也就被定位了，在本结构中，复位弹簧(39)的复原力通过双铰链机构(46)使拉线(47)受拉，因为当挂档完成后，复位弹簧(42)的复原力与拉线(47)拉力在主动拉杆(44)上平衡，而使主动拉杆(44)处于稳定位置，从而实现挂档后的定位作用。

图6所示为本变速箱结构及与三轮车安装示意图：

本变速箱动力输入与输出都是用链轮通过链条传动的，因此，轴只是起支撑链轮并不起传动作用，故可把轴改成与箱体固定安装式，这不仅减少购价较高的四个滚动轴承费用，结构上也减去轴承座等零件而简化，装拆也方便的优点。更重要的是给箱体改成组合式和拨档装置设在输入轴内创造了条件。

传统变速箱体，皆用铸造或熔焊的整体式。由于链轮轴中心距形位公差是自由公差，因此，本箱体采用螺栓连接的组合式。箱体(23)的两侧板(49)，由两链轮中心轴(1)和(6)为主支撑，再在周边四角各加一个连接螺杆(50)及前后中部为安装而设置的连接螺杆(51)共起辅助连接作用组合而成；箱体周边用薄铁皮制成的封闭盖(52)固定在周边的螺杆头上。这种组合结构的箱体，首先是节约材料(侧板用δ＝3的冷板)，另外，有很好的制造工艺性。总之是减少制造成本，降低售价，使持车改造和购新车者能承受。

安装的共性是牢固、方便。对本链轮变速箱来说，还有一个特殊要求就是：能调整输入、输出链条的松紧度。本变速箱是放置在三轮车底架前横梁(53)和后横梁(54)之间，横梁就成了安装的基础。箱体前、后中部各有一个为安装设置的连接螺杆(51)，在前螺杆中央、后螺杆两头各设有一个为安装用的套螺母(55)。安装连接螺杆(58)径向固定在套螺母(55)上；在底架前、后横梁(53)、(54)上，与套母对应的位置处，设有长夹板(56)短夹板(57)合成的抱箍，长夹板(56)的超出部有可使安装连接螺杆(58)通过的圆孔。安装时，把各长夹板(56)超出部的通孔套在各螺杆(58)上，调整好变速箱的位置后，拧紧抱箍夹板(56)、(57)的抱紧螺钉、连接螺杆(58)与夹板固定螺帽及使套螺母(55)固定的锁紧螺母。到此，安装已完成。这种摆杆(58)夹板(56)、(57)形成的摆杆抱箍螺栓连接安装方法极为方便。此外，这种结构，尚有可以使箱体两端同时上升、下降，或一头升另一头降及向前、向后根据需要改变其安装位置，由于有了安装位置的可动性，便可以满足调整输入、输出链条松紧度的要求。

Claims (6)

1、一种链轮式变速箱，其特征是：输入主动组轴套轴(2)上的主动大链轮(3)与动力链轮(4)用链条(5)相连；输出从动套轴(7)上固定输出链轮(8)与负荷链轮(9)用链条(10)连接；在从动套轴(7)上，有两个固定链轮(11)、(12)和通过超越离合器(13)安装的大链轮(14)，在主动套轴(2)上装有游动链轮(16)和与主动链轮(3)制成一体的小链轮(15)，输入组轴定轴(1)空心端头套装游动链轮(17)，在两个游动链轮(16)、(17)之间，用滑键安装在套轴(2)上又用内环槽套装在输入定轴(1)空心孔内的滑柱销式拨档器(21)横销(35)上的双向牙嵌离合器(22)；链轮(12)、(11)、(14)通过链条(18)、(19)、(20)与链轮(16)、(17)、(15)链接；以上零件组装在由两块侧板(49)以输入、输出固定轴(1)、(6)为主支撑，四角四个螺杆(50)，前、后、中部各有一个螺杆(51)为辅助支撑的螺纹连接的组合箱体中；在前后中部支撑(51)上，前1后2共3个与车架底部前后横梁抱箍安装的摆杆(58)；在输入固定轴(1)端空心孔内设有滑柱销式拨档器(21)；在输入定轴(1)端部箱体侧板(49)上装有挂档弹性自动定位嵌入器(24)。

2、根据权利要求1所述的链轮式变速箱，其特征在于从动套轴(7)与链轮(14)结合处装有一个超越离合器(13)。

3、根据权利要求1所述的链轮式变速箱，其特征在于输入组轴(1)、(2)上安装双向牙嵌离合器(22)，定轴(1)端头中心孔内装有滑柱销式拨档器(21)。

4、根据权利要求1所述的链轮式变速箱，其特征在于与拨档操纵装置相连接装在箱体侧板(49)上的挂档弹性自动嵌入定位器(24)。

5、根据权利要求1所述的链轮式变速箱，其特征在于输入、输出轴皆为动、定轴组合式[(2)(1)][(7)(6)]，以定轴(1)、(6)为主支撑，加辅助支撑(50)及(51)连接两侧板(49)合成组合式箱体(23)。

6、根据权利要求1所述的链轮式变速箱，其特征在于在箱体辅助支撑(51)上装有与车架横梁抱箍连接的摆杆(58)。

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