CN2335881Y - 一种可变速独前车轮驱动控向传动装置 - Google Patents

Abstract

一种可变速独前车轮人机驱动控向传动装置，曲柄轴通过滑键棘轮轴套联结的三联齿轮与固联横轴的对应齿轮啮合传动，实现多速带动固联横轴的输出锥齿轮上下同啮相互动配合套装换向轴的两组二联齿轮组上锥齿轮使之互异转动，带动各自下齿轮亦同步互异转动；且于前叉两侧各带动与之啮合的与动横轴两轴端固联的二齿轮同向同步转动，从而带动同轴固联的链轮通过链传动带动车轮转动。本装置转向灵活，传动平稳，技术通用性好、易实施。

Description

一种可变速独前车轮驱动控向传动装置

本实新型是用于交运车辆上的一种可变速独前车轮人机驱动控向传动装置。

现行的前轮驱控装置技术有专利技术[ZL93223205.1]，见示意图(1)。其主要由驱变结构系统D及控向传动结构系统E两大系统构成，(D、E见图中双点划线框)其中：

系统D，由与安装在曲柄轴(2)(该轴动配合按装于车架(24)上的架体(1)上且两端固联曲柄(30))上的棘轮机构(4)联结的滑键轴套(5)滑键联结的齿轮(3)、(6)、(7)组成的换速齿轮组及可与之对应相对独立啮合的固联于小横轴(31)上的齿轮(29)、(28)、(27)组成的传动齿轮组构成，靠安装于横架(32)上的拨叉(34)、(33)的拨动使换速齿轮位移与对应的传动齿轮啮合形成三种速比，且均由与小横轴(31)固联的锥齿轮(26)将动力输入到控向传动机构E。

系统E，由一对与锥齿轮(26)同啮的可与立轴(8)轴心相对独立同心旋转的锥齿轮(10)、(23)过渡传动齿轮组，固联在大横轴(11)上的锥齿轮(12)、齿轮(13)的齿轮组，固联于中横轴(49)上的锥齿轮(16)、齿轮(15)构成的齿轮组及固联于中横轴(49)上的链轮(14)及与之啮合的传动链(17)和固联在轮轴(22)(该轴紧固于由横梁(18)及立叉(19)构成的前叉口上)上的飞轮(20)构成的啮合传动系统构成。其中锥齿轮(10)与锥齿轮(12)，锥齿轮(16)与锥齿轮(23)分别啮合传动并产生一对使立轴(8)沿轴线旋转的大小相等，方向相反的平衡力偶，使立轴(8)在转动过程中不受外力矩的情况下处于相对平衡状态。齿轮(13)与齿轮(15)啮合是为确保其平衡刚性。上述动力统一由传动系统传递给飞轮(20)，带动车轮(21)旋动。

图(1)所示机构，在车把(9)正反旋转时，由于棘轮机构(4)与飞轮(20)可分别于曲柄轴(2)与滑键轴套(5)之间，飞轮(20)与轮轴(22)之间形成差动，故可使其转向轻灵平稳。总之，图(1)原理可以满足在前轮控向过程中同步进行连续传动要求，形成可行的前轮驱控平衡系统。

上述的前轮驱控系统还存有以下缺点：由于方位固定的动力输入锥齿轮(26)与方位转动的锥齿轮(16)同啮于锥齿轮(23)，必然发生空间干涉现象，必然限制了立轴(8)及其车轮(21)的转动角度，见图(2)示意。实施设计车轮(21)可左右转动≤60°，较大影响其转弯幅度；该系统传动路线较长，由驱动齿轮到飞轮(20)有四级，效率较低；另外空间干涉性强，不易实现机动力传动(没有机动轮按装部位)，结构复杂，难制造装配等缺点。

本实用新型的目的是要提供一种改进的车轮驱控传动装置，它能有效地克服由转向空间干涉使车轮转弯幅度产生的局限性，难以实现动力传动，传动效率低，结构复杂，难以制造装配等缺点。

本实用新型的目的可以通过以下技术措施达到：

1．由齿轮(139)、(140)、(141)组成的三联齿轮与滑键轴套(5)滑键联结，齿轮(137)、(152)、(153)均固联于箱体(101)的两支架(138)相应孔中动配合套装的横轴(132)，在动配合套装于箱体(101)上固联的叉套(142)孔内的拨叉(143)作用下，可使三联齿轮左右移位：形成齿轮(139)与齿轮(137)，齿轮(140)与齿轮(152)，齿轮(141)与齿轮(153)三对相对独立啮合传动，与横轴(132)固联的锥齿轮(130)同时与锥齿轮(108)和锥齿轮(129)上齿上下啮合传动；锥齿轮(108)和锥齿轮(126)同固于与控向轴(103)动配合套装的轴套(109)，锥齿轮(129)动配合套装于锥齿轮(108)和锥齿轮(126)之间轴套向轴(103)动配合套装的座管(144)为基动配合套装的轴套(109)，锥齿轮(129)动配合套装于锥齿轮(108)和锥齿轮(126)之间轴套(109)上紧靠锥齿轮(126)上方部位；同固于动横轴(112)的锥齿轮(128)和锥齿轮(115)分别对应与锥齿轮(129)下齿和锥齿轮(126)啮合，且锥齿轮(128)和(129),(115)和(126)齿数和及传动比相同；动横轴(112)两端分别于与前叉横肩(117)固联的横板(122)的左右凸肩(125)、(116)孔内动配合套装，且动横轴(112)动配合正交穿装控向轴(103)及中套(123)相应横孔内；控向轴(103)套装横板(122)中套(123)孔内，且由销(124)横向销定；固联动横轴(112)的链轮(14)与轮轴(22)上的飞轮(20)同啮于链(17)形成链传动；

2．按装于箱体(101)上的发动机输出轴(121)轴端固联锥齿轮(148)与锥齿轮(108)、(129)上下同啮。

本实用新型的目的还可以通过以下技术措施达到：

1、车轮为前叉式缓冲减震悬置结构：两减震叉(156)上端紧固横肩(117)两侧，其下端叉口紧固轮轴(22)两由端；按装于轮轴(22)上的张紧轮机构(149)的随动链轮(150)始终将链(17)适度张紧。

2、三转动副的上杆(158)铰结动横轴(112)，其下杆(160)铰结轮轴(22)；其中园柱齿轮(157)固联动横轴(112)，园柱齿轮飞轮(161)与轮轴(22)联结，且该两齿轮与动配合联结三转动副中心轴的过渡同柱齿轮(159)同啮。

3、上下同啮于锥齿转(108)和锥齿轮(129)的齿轮(130)均为准双曲面齿轮，其中将齿轮(153)、(152)、(137)、(139)、(140)、(141)省掉，将锥齿轮(130)直接固联于滑键轴套(5)上，且将曲柄轴(2)轴线与控向轴(103)轴线正交互异设置。

4、分别与锥齿轮(129)、(126)对应啮合的锥齿轮(128)、(115)各分别固联于两个短横轴(162)，且该两短横轴(162)各分别动配合套装左右凸肩(125)、(116)相应孔中，且其轴端各固联一个相同的齿轮(163)分别与左右凸户(125)、(116)另一相应孔中动配合套装的动横轴(112)两轴端分别固联一个相同的齿轮(164)啮合；此际于相应部位固联链轮(14)的动横轴(112)轴线与换向轴(103)轴线正交互异设置。

本装置的结构原理图见图(3)。本装置由于将动力输入齿轮啮合空间(置于上方)与连续传动旋转齿轮啮合空间(置于下方)分置，消除了干涉，故可使前叉轮系进行＞360°正反向任意旋动，见图(4)示意，极大地增加了传动方向的灵活性和任意性(可前后驱动)；用曲柄轴人力驱动时，由于为三级输出动力(减少了一级)，故提高了传动效率；由于可以设置机动齿轮传动，故可实现各种机动驱动；由于可采用减震叉悬置车轮和三转动副齿轮传动，故提高了传动性能和实用性；由于三联齿轮组由单个拨叉控制动作，故使换速操作性更加可靠便易；由于可采用准双曲面齿轮曲柄轴传动，箱体结构简单，故较易制造装配；本装置技术通用性强，实施性好。

本实用新型的具体结构由以下的实施例及其附图给出：

图(1)是现行技术传动结构示意图；图(2)是现行技术转向幅度示意图；图(3)是本实用新型传动结构示意图；图(4)是本型转向幅度示意图；图(5)是减震叉悬置链传动示意图；图(6)是减震叉悬置三转动副齿轮传动示意图；图(7)是本型实施例A-A剖视图；图(8)是直接用曲柄轴由准双曲面齿轮传动示意图；图(9)是图(8)右视图；图(10)是动横轴与转向轴正交互异设置示意图。

下面结合附图详细说明依据本实用新型提出的具体装置的细节及工作情况。

据原理图(3)设计的实施例见图(7)，图(9)。图中，两端动配合(以滚动轴承(165)联结见图(3))按装于箱体(101)支架(138)相应孔中的曲柄轴(2)与滑键轴套(5)动配合且以棘轮机构(4)联结，齿轮(139)、(140)、(141)构成的三联齿轮与滑键轴套(5)滑键联结，其叉套(142)固联箱体(101)相应部位的拨叉(143)叉口限位三联齿轮；齿轮(137)、(152)、(153)及锥齿轮(130)同固于两端动配合(以止退轴承(131)联结，且以轴承座(136)将左端限位。)安装于支架(138)相应孔中的横轴(132)上。在拨叉(143)作用下，可使三联齿轮左右移位，形成齿轮(139)与(137),(140)与(152)、(141)与(153)三对独立啮合传动齿轮组(此结构可以设计成更多对啮合传动或以塔式齿轮组换速结构设计可有更多对传动，且结构紧凑)形成三个速比且均通过锥齿轮(130)输出。锥齿轮(130)与锥齿轮(108)及锥齿轮(129)上齿同啮。其中锥齿轮(108)和锥齿轮(126)同固于(键联结)轴套(109)两端。而轴套(109)动配合套装座管(144)下凸部位(上方以调垫(104)定位，下方以止垫(118)限位，两端以止退轴承(106)联结)；上下双齿锥齿轮(129)(也可为二联齿轮)，位于锥齿轮(108)、(126)之间，于锥齿轮(126)上方贴近部位动配合套装轴套(109)上，(其轴向定位由调垫(107)调整)且可独立转动。横板(122)上固联的左凸肩(125)，中套(123)，右凸肩(116)的通孔同心设置；换向轴(103)穿装中套(123)孔中于轴端紧固后由销(124)销定，且其横向孔须同心。动横轴(112)动配合穿装上述四孔内，(与两凸肩止退轴承(113)联结)其左轴端固联锥齿轮(128)且由调垫调整轴位与锥齿轮(129)下齿啮合，轴端卡装止垫(127)限位；该轴右侧固联锥齿轮(115)与锥齿轮(126)啮合，(须保证锥齿轮(126)与(115),(129)与(128)速比相同，角速度一致，即齿数和相同)右轴端固联的链轮(14)与安装于轮轴(22)上的飞轮(20)啮合的链(17)啮合，形成链传动。横肩(117)与立叉(19)组成前叉，其中横肩(117)与横板(122)紧固，立叉(19)叉口卡装轮轴(22)两轴端且由紧固件紧固。(前轮转动结构为通用结构，不赘述)于箱体(101)相应部位固联的座管(144)两端动配合套装换向轴(103)。(止退轴承联结，下面由调垫(110)定位，珠盖碗(105)将轴承限位；上面由止退珠碗(146)及紧压钢珠的止退珠座(102)限位，再由大止垫(154)，止退大盖碗(145)锁定，此结构为自行车把立管通用结构，不详述。)

以箱体(101)为基按装的护罩(147)将锥齿轮(129)以上部件罩住，以前叉及横板(122)为基按装的动护罩(111)与转向轴(103)控向系统同步转动，两护罩之间动配合，(见图(7)、(9)双点划线)。

本型工作时，人力驱动曲柄轴(2)转动，带动三联齿轮与横轴(132)上的齿轮之一啮合转动，同轴固联的锥齿轮(130)随之转动，带动与之同啮的锥齿轮(108)、(129)同时异向转动；此时与锥齿轮(108)同轴固联的锥齿轮(126)同步同向转动，即同时与锥齿轮(129)异向转动。此际由于锥齿轮(128)于左侧与锥齿轮(129)啮合，而与锥齿轮(128)同轴固联的锥齿轮(115)于右侧与锥齿轮(126)啮合，故锥齿轮(108)、(115)转动同向；由于其传动比及角速度相同，两啮合对总齿数相同，故可双向同步驱动动横轴(112)转动；由于形成向动横轴(112)两侧向施加的两力矩大小相等，方向相反，故前叉在传动过程中平衡。动横轴(112)带动与之固联的链轮(14)转动进行链传动，从而带动飞轮(20)及其车轮(21)转动。

从本装置由于与箱体(101)相对装位固定不动的锥齿轮(130)与(108)、(129)同啮的传功空间与动横轴(112)上锥齿轮(108)与(129),(115)与(126)啮合的齿轮转动空间隔离，故不相干涉，从而动横轴(112)及其随动车轮系统可以任意正反做＞360°转动。如果本装置作为前轮驱控传动系统，由于是拉驶车辆，故可有极小的转弯半径；当转动角度＞90°后可变为倒驶。

由图(3)、(7)所示机构与现行技术机理相同，由于棘轮机构(4)和飞轮(20)的差动作用，可使换向轴(103)转向轻灵平稳，不详述。

本装置将发动机安装于箱体(101)相应部位，将发动机输出轴(121)轴端固联的锥齿轮(148)与锥齿轮(108)、(129)同啮将三联齿轮置于空档，即可实现机动目的，见图(7)、(9)所示。(见双点划线)

本装置将立叉(19)设计为减震叉(156)悬置结构：将其上端与横肩(117)紧固，下叉口与车轴(22)轴端紧固，这样构成通用的前叉式缓冲减震悬置机构；(标准结构，不详述)为了将链(17)在传动过程中保持一定张紧度，将安装于轮轴(22)上的张紧轮机构(149)的随动链轮(150)始终将链(17)适度张紧，见图(5)、(7)、(9)。

本装置在采用前叉式缓冲减震悬置机构时，也可用三转动副结构齿轮传动：将其上杆(158)绞结动横轴(112)，其下杆(160)铰结轮轴(22)；其中园柱齿轮(157)固联动横轴(112)，园柱齿轮飞轮(161)与轮轴(22)联结(棘轮结构联结)，过渡园柱齿轮(159)动配合联结三转动副中心轴且与园柱齿轮(161)、(157)同啮。在减震叉(156)上下缓冲时，三转动副的上下杆随之张合(见图(6)箭头所示)，同时上述的三齿轮始终满足连续啮合传动要求。

本装置可直接用曲柄轴(2)转动同轴联结的锥齿轮(130)，实施方案如下：将锥齿轮(130)、(129)、(108)设计为准双曲面齿轮，这样在锥齿轮(130)与锥齿轮(129)、(108)同啮传动时可将曲柄轴(2)与转向轴(103)正交互异设置，避免了其横向与纵向转动干涉。此结构显然将齿轮(153)、(152)、(137)、(139)、(140)、(141)等机件省略而将结构简化，且减少了一级传动，增加了传动效率；但其实现的是一种速比传动，见图(8)。

本装置为了克服动横轴(112)与转向轴(103)的干涉而造成的结构复杂性，将分别与锥齿轮(129)、(126)对应啮合的锥齿轮(128)、(115)各分别固联于两个短横轴(162)，且该两轴各分别动配合套装左右凸肩(125)、(116)相应孔中，(些际凸肩可为开口两座支承结构)且其轴端各固联一个相同的齿轮(163)分别与左右凸肩(125)、(116)另一相应孔中动配合套装的动横轴(112)两轴端分别固联一个相同的齿轮(164)啮合；此际于相应部位固联链轮(14)的动横轴(112)轴线与换向轴(103)转动轴线正交互异设置，见图(10)所示。虽该结构增加了一级传动，降低了效率；但该结构简单化，易装配结合强度高，不失为一种可取结构。

Claims (5)

1、一种可变速独前车轮，驱动控向传动装置，包括与立叉(19)紧固联结的轮轴(22)上动配合套装的车轮(21)及与链(17)啮合的飞轮(20)，动配合套装于箱体(101)相应孔中的两端固联曲柄(30)的曲柄轴(2)通过棘轮机构(4)联结的滑键轴套(5)，其特征在于：

(1)由齿轮(139)、(140)、(141)组成的三联齿轮与滑键轴套(5)滑键联结，齿轮(137)、(152)、(153)均固联于箱体(101)的两支架(138)相应孔中动配合套装的横轴(132)，在动配合套装于箱体(101)上固联的叉套(142)孔内的拨叉(143)作用下，可使三联齿轮左右移位：形成齿轮(139)与齿轮(137)，齿轮(140)与齿轮(152)，齿轮(141)与齿轮(153)三对相对独立啮合传动，与横轴(132)固联的锥齿轮(130)同时与锥齿轮(108)和锥齿轮(129)上齿上下啮合传动；锥齿轮(108)和锥齿轮(126)同固于以与控向轴(103)动配合套装的座管(144)为基动配合套装的轴套(109)，锥齿轮(129)动配合套装于锥齿轮(108)和锥齿轮(126)之间轴套(109)上紧靠锥齿轮(126)上方部位；同固于动横轴(112)的锥齿轮(128)和锥齿轮(115)分别对应与锥齿轮(129)下齿和锥齿轮(126)啮合，且锥齿轮(128)和(129),(115)和(126)齿数和及传动比相同；动横轴(112)两端分别于与前叉横肩(117)固联的横板(122)的左右凸肩(125)、(116)孔内动配合套装，且动横轴(112)动配合正交穿装控向轴(103)及中套(123)相应横孔内；控向轴(103)套装横板(122)中套(123)孔内，且由销(124)横向销定；固联动横轴(112)的链轮(14)与轮轴(22)上的飞轮(20)同啮于链(17)形成链传动；

(2)按装于箱体(101)上的发动机输出轴(121)轴端固联锥齿轮(148)与锥齿轮(108)、(129)上下同啮。

2、如权利要求1所述的传动装置，其特征在于车轮为前叉式缓冲减震悬置结构：两减震叉(156)上端紧固横肩(117)两侧，其下端叉口紧固轮轴(22)两轴端；按装于轮轴(22)上的张紧轮机构(149)的随动链轮(150)始终将链(17)适度张紧。

3、如权利要求2所述的传动装置，其特征在于三转动副的上杆(158)铰结动横轴(112)，其下杆(160)铰结轮轴(22)；其中园柱齿轮(157)固联动横轴(112)，园柱齿轮飞轮(161)与轮轴(22)联结，且该两齿轮与动配合联结三转动副中心轴的过渡园柱齿轮(159)同啮。

4、如权利要求1所述的传动装置，其特征在于上下同啮于锥齿转(108)和锥齿轮(129)的齿轮(130)均为准双曲面齿轮，其中将齿轮(153)、(152)、(137)、(139)、(140)、(141)省掉将锥齿轮(130)直接固联于滑键轴套(5)上，且将曲柄轴(2)轴线与控向轴(103)轴线正交互异设置。

5、如权利要求1所述的传动装置，其特征在于分别与锥齿轮(129)、(126)对应啮合的锥齿轮(128)、(115)各分别固联于两个短横轴(162)，且该两短横轴(162)各分别动配合套装左右凸肩(125)、(116)相应孔中，且其轴端各固联一个相同的齿轮(163)分别与左右凸肩(125)、(116)另一相应孔中动配合套装的动横轴(112)两轴端分别固联一个相同的齿轮(164)啮合；此际于相应部位固联链轮(14)的动横轴(112)轴线与换向轴(103)轴线正交互异设置。

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