CN2716129Y - 双向双速内置增力人力车傻瓜变速轴 - Google Patents

Abstract

一种双向双速内置增力人力车傻瓜变速轴。正向蹬踏时，与普通自行车飞轮的功能相似，反向蹬踏时，由反向啮合超越离合器驱动内置行星齿轮减速器，使自行车得到增大的驱动力，仍然向前行进。本实用新型不另设变速换档机构，可随时随意迅速反复变速，停车时也可以变速，儿童都可以使用。采用整体内置变速轴，防尘性能好，能长期保持技术质量，更能适合乡村和山区。普通自行车不需改动，可直接代替原车的后轴和飞轮进行换装。总体结构设计简洁，传动可靠，对行星齿轮减速器，同时设计了太阳轮浮动结构和行星轮浮动结构，使齿轮受力均匀，还可以有车辆可倒退功能，使用更方便，适用于自行车、三轮车、轮椅车和各种水、陆运动器具。

Description

双向双速内置增力人力车傻瓜变速轴

所属技术领域

本实用新型涉及一种车辆用变速器，具体的说，是一种依靠人力来驱动的车辆和器具所使用的人力车变速驱动轴。

背景技术

通常人力驱动的车辆，如自行车、三轮车、轮椅车等，在一般情况下，使用很方便，但是在上坡时、迎风时、载重时以及道路泥泞时，就会感到驱动力不足，其主要原因是因为普通无变速车辆多是加速传动驱动，要增加驱动力，就得设法把加速传动比降下来。为此，人们设计了多种自行车变速器，常见的一种，是在自行车中轴和后轴处，分别装有多排不同齿数的链轮，通过装在车把上的两个线控扳手，分别操纵前、后拨链器，把链条放在不同的链轮上，达到变速的目的。但是，这种变速器对使用者的变速操作有严格的要求，天津产阳光牌自行车说明书中规定“变速时，应连续向前踏动脚蹬，……，切勿在链轮停止时拔动扳手。”另外，这种变速器均未见到有防尘措施。还有一种内置三速变速器后轴，其变速也是操纵线控扳手换档，上海产象牌N3S10型自行车内三速后轴使用说明书也要求使用者，“如需变速应使踏脚倒转，……。切忌在快速踩动踏脚时进行变速。”还要求“停车时不要随意拨动变速扳手以防损坏零件。”。所以，这两种变速器在使用中都要牢记变速的操作要领，否则，就可能出现机械故障，这就限制了变速器功能的发挥。本申请人曾提供一种双向双速内置增力傻瓜自行车后轴(专利号ZL01277001.9  公告号CN2501707Y公告日2002年7月24日)，本申请人还曾提供一种双向双速内置增力傻瓜人力车驱动轴(专利号ZL0320544.0公告号CN2619868Y公告日2004年6月9日)，它们是在装有链轮的驱动轴上装有两排棘爪，正向驱动时与普通自行车飞轮的功能相似，反向驱动时，驱动行星齿轮减速器的太阳轮，使车辆减速向前行进。它能较好地解决了上面所提到的问题，让使用者在任何情况下，都可以随意迅速反复变速。但是，上述双向双速内置增力傻瓜人力车驱动轴，也还存在不足之处，现列举如下(引用对比文件说明书中零件名称及附图标记)：

1.在总体结构上需要改进，例如，反向内棘齿12的内套齿加工困难；行星轮架2与芯轴18组合加工销孔，需要配套保管；有多余的零件以及装配不方便等。

2.棘轮式超越离合器在超越滑动时，棘爪撞击棘轮会发出噪声，这也说明棘轮式超越离合器在超越滑动时有多余的能量消耗。

3.装有双向双速内置增力傻瓜人力车驱动轴的车轮，只能向前转动而不能向后退着转动，这是因为，车轮向后转动时变速器的壳体1向后转，右端盖22上棘齿使驱动轴19也向后转动，再通过驱动轴19上的棘爪25带动太阳轮10也跟着向后转动，经过行星轮9使转动换向，也就是说，这时行星轮9欲使壳体1向前转动，与壳体1原先向后转动的动作相反，从而使该车轮不能转动。

发明内容

本实用新型的主要目的是，对背景技术双向双速内置增力傻瓜人力车驱动轴的结构进行改进，优化总体结构设计，改善加工和装配工艺性，减少零件数量。本实用新型的另一个目的是，使之可以有更好的使用性能。同时，还保持背景技术的如下特性：

(1)泼辣性不另设变速换档操纵机构，对使用者无任何使用限制，允许使用者随时随意快速反复变速。

(2)维护性采用内置变速器整体变速轴结构，从工厂发出变速轴总成，不需调整，就能长期保持技术质量，具有良好的防尘性能。

(3)互换性对现有的无变速器的自行车，不需改动可直接换装。

本实用新型解决背景技术中所存在的不足之处，所采用的技术方案是，在背景文件双向双速内置增力傻瓜人力车驱动轴结构的基础上，进行改进：

本实用新型双向双速内置增力人力车傻瓜变速轴，包括左端盖1、行星轮架2、芯轴3、太阳轮8、行星轮9、反向传扭超越离合器从动外套10、传动轴11、链轮12、右端盖13、棘爪14、反向传扭超越离合器传扭件15、内齿轮17和壳体18，行星轮9与太阳轮8啮合，右端盖13外缘有螺纹与壳体18旋合，内缘有滚珠的滚道，还有内棘齿与棘爪14啮合，传动轴11上有棘爪槽，棘爪14在棘爪槽中定位，其旁边是反向传扭超越离合器的主动轴传扭工作面，外缘有滚珠的滚道，内孔有滚动支承面，芯轴3有圆柱面与行星轮架2配合，其两端有螺纹与轴挡、锁紧螺母旋合，链轮12的内孔与传动轴11联结，其特征是，左端盖1的外缘与壳体18的一端固定，其内孔有滚动支承面，行星轮架2的内孔与芯轴3配合，其内孔有键槽，芯轴3上对应处也有键槽，放置定位键，壳体18的内腔有内螺纹与右端盖13旋合，内腔固定有内齿轮17与行星轮9啮合，外缘有安装边，反向传扭超越离合器从动外套10外边的内缘有传扭工作面与反向传扭超越离合器传扭件15配合，其内孔与太阳轮8的一端固定，太阳轮8的一端有滚珠的滚道。

作为本实用新型的进一步改进方案是，壳体18与左端盖1成为一体或壳体18与内齿轮17及左端盖1成为一体；太阳轮8与反向传扭超越离合器从动外套10成为一体；壳体18上有不同位置和不同形状的安装边。

作为本实用新型的另一个改进方案是，反向传扭超越离合器传扭件15为滚柱，其保持架16的端头分别靠在反向传扭超越离合器从动外套10的有轴向沟槽的内圆柱面上。

作为本实用新型的另一个改进方案是，芯轴3上的键槽为贯通键槽，芯轴3中心有深孔与贯通键槽相通，定位键6中部有螺孔，定位键6放在芯轴3的贯通键槽中，倒车杆7的一端有螺纹从芯轴3的深孔内与定位键6旋合，在行星轮架2内孔处的芯轴3上套有弹簧5，弹簧5的一端压在定位键6上。

与背景技术相比，本实用新型有益的效果分述如下：

1.行星轮架2与芯轴3的定位采用键槽和键定位，加工方便，零件保管也方便。

2.左端盖1和内齿轮17分别固定在壳体上，将有利于选材和加工方便，例如，壳体18可选用普通钢材甚至是铝合金，如果是将它们成为一体，则有利于大批量加工。

3.反向传扭超越离合器从动外套10与太阳轮8固定联结，在保证功能的前提下，改善了加工工艺性和装配工艺性，而且优化了结构，减少了许多零件。

4.如果反向传扭超越离合器采用滚柱式超越离合器，则车辆在正向驱动行驶时，不会有噪音。

5.如果采用可倒退结构，当车辆需要倒退时，移动倒车杆7，使定位键6脱离行星轮架2内孔处键槽，车辆就可以自由倒退。

附图说明

附图是本实用新型用做自行车后轴的一个实施例，沿轴向中心线剖切的上部剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，对本实用新型的结构及其运行过程进行详细说明。

附图是本实用新型用做自行车后轴的一个实施例，本实施例包括左端盖1、行星轮架2、芯轴3、弹簧5、定位键6、倒车杆7、太阳轮8、行星轮9、反向传扭超越离合器从动外套10、传动轴11、链轮12、右端盖13、棘爪14、反向传扭超越离合器传扭件15、保持架16、内齿轮17和壳体18。行星轮9与太阳轮8啮合。右端盖13外缘有螺纹与壳体18旋合，内缘有滚珠的滚道，还有内棘齿与棘爪14啮合。传动轴11上有棘爪槽，棘爪14在棘爪槽中定位，其旁边是反向传扭超越离合器的主动轴传扭工作面，该主动轴的型面为2至6个均布的平面，反向传扭超越离合器传扭件15为滚柱，其保持架16的端头分出两条条形边，分别向外靠在反向传扭超越离合器外套10的内圆柱面上，该圆柱面上有若干轴向扇形沟槽，反向传扭超越离合器从动外套10的内孔与太阳轮8的一端用螺纹固定。太阳轮8的一端有滚珠的滚道。芯轴3有圆柱面与行星轮架2配合，其两端有螺纹与轴挡、锁紧螺母旋合，链轮12的内孔与传动轴11联结，左端盖1的外缘与壳体18内腔的螺纹固定，其内孔有滚动支承面，可以支承滚珠或是滚珠轴承。行星轮架2的内孔与芯轴3配合，其内孔有键槽，芯轴3上对应处也有键槽，该键槽是贯通键槽，芯轴3中心有深孔与贯通键槽相通，定位键6中部有螺孔，定位键6放在芯轴3的贯通键槽中，倒车杆7的一端有螺纹从芯轴3的深孔内与定位键6的螺孔旋合，在行星轮架2内孔处的芯轴3上套有弹簧5，弹簧5的一端压在定位键6上。壳体18的内腔有内螺纹与右端盖13及内齿轮17旋合，外缘有安装边。

另外的实施例是，壳体18与左端盖1成为一体或壳体18与内齿轮17及左端盖1成为一体；太阳轮8与反向传扭超越离合器从动外套10成为一体；壳体18上有不同位置和不同形状的安装边；反向传扭超越离合器主动轴的型面还可以是偏心圆弧面或是对数螺旋面，当然，也可以采用棘轮式。

作为本实用新型的另外的实施方式可以是：传动轴11的棘爪槽可以采用类似普通自行车飞轮那样的轴向棘爪槽结构，将棘爪14在轴向棘爪槽中定位；内齿轮17与壳体18的固定还可采用过盈配合，也可制成一体；反向传扭超越离合器从动外套10与太阳轮8的固定，还可采用过盈配合、焊接等方式，还可制成一体；左端盖1与壳体18的固定还可采用过盈配合、焊接等方式，还可制成一体；链轮12与传动轴11的联结，还可以采用螺纹。

本实用新型的双向双速内置增力人力车傻瓜变速轴的运行过程，以用做自行车后轴为例子，结合附图并按照附图中A向所视的运转方向进行叙述。

1.正向蹬踏中轴曲柄的情况

这时，传动轴11为顺时针旋转，固定其上的棘爪14与右端盖13的内棘齿啮合，驱动壳体18使车辆向前行进，这与普通自行车飞轮的功能相似。壳体18作顺时针转动时，其内腔的内齿轮17也作顺时针转动，由于定位键6将行星轮架2定位不动，所以，通过行星轮9使得太阳轮8作逆时针转动，当然，反向传扭超越离合器从动外套10也作逆时针转动，由于保持架16的端头与反向传扭超越离合器从动外套10的摩擦作用，将反向传扭超越离合器传扭件15，也就是滚柱，带向反向传扭超越离合器主动轴工作面的低端，使滚柱不与反向传扭超越离合器从动外套10接触，故不会影响车辆向前行进。

2.在车辆行进途中，停止蹬踏中轴曲柄的情况

这时，壳体18和右端盖13继续作顺时针转动，而传动轴11不动，则右端盖13的内棘齿相对棘爪14作超越滑动，这也与普通自行车飞轮的功能相似。于此同时，壳体18内腔的内齿轮17也继续作顺时针转动，使太阳轮8和反向传扭超越离合器从动外套10作逆时针转动，与上述情况相同，因此，均不会影响车辆继续向前行进。

3.反向蹬踏中轴曲柄的情况

这有两种情况：

(1)车辆在停止状况下，反向蹬踏中轴曲柄

车辆不动，反向蹬踏时，传动轴11作逆时针转动，其上的棘爪14相对右端盖13的内棘齿作超越滑动。传动轴11作逆时针转动，带动保持架16也作逆时针转动，而太阳轮8不动，保持架16端头被反向传扭超越离合器从动外套10上圆柱面的轴向沟槽挡住，将滚柱推向反向传扭超越离合器主动轴工作面的高端，使滚柱楔在反向传扭超越离合器从动外套10工作面和反向传扭超越离合器主动轴工作面之间，成为传扭的组件，使太阳轮8作逆时针转动，由于定位键6将行星轮架2定位不动，所以，通过行星轮9，使壳体18内腔的内齿轮17作顺时针减速转动，相对于传动轴11，其减速比为：

并通过壳体18的安装边驱动车辆向前行进，可使驱动力增大。

(2)车辆在行进途中，反向蹬踏中轴曲柄

由前述可知，车辆在行进时，太阳轮8是作逆时针转动的，反向蹬踏中轴曲柄，传动轴11也作逆时针转动，如果传动轴11的逆时针转速小于太阳轮8的逆时针转速，则滚柱不能与反向传扭超越离合器从动外套10工作面接触，这就是说当车辆以正常速度行进时，反向蹬踏中轴曲柄不会影响车辆继续行进，只有当车辆行进速度较慢时，较快地反向蹬踏中轴曲柄，使传动轴11的逆时针转速大于太阳轮8的逆时针转速，这时，才能使滚柱楔在反向传扭超越离合器从动外套10工作面和反向传扭超越离合器主动轴工作面之间，并驱动太阳轮8作逆时针转动，也就使壳体18得到增大的驱动力来驱动车辆向前行进。

4.自行车向后倒退的情况

自行车向后倒退时，需将倒车杆7向左推动，使定位键6脱离行星轮架2内孔中的键槽。因为，自行车向后倒退时，壳体18是作逆时针方向转动，这将使行星轮9作逆时针方向转动，于此同时，壳体18的逆时针方向转动，通过右端盖13，传动轴11和反向传扭超越离合器从动外套10，使太阳轮8也作逆时针方向转动，这却要使行星轮9作顺时针方向转动，这与前述的行星轮9作逆时针方向转动相反，如果行星轮架2固定在芯轴3上，则运动被卡死，正是由于定位键6脱离了行星轮架2内孔中的键槽，使行星轮架2可以在芯轴3的配合面上作逆时针方向转动，故不会阻碍自行车向后倒退。

本实用新型在车辆上的安装情况比较简单，例如，在本实用新型的双向双速内置增力人力车傻瓜变速轴的传力安装边上，装好辐条及车轮，将自行车、前2轮后1轮三轮车车架的后叉或是轮椅车车架的前叉，叉在本实用新型的变速轴两边的芯轴3上，分别用固定螺母固紧即可。对于前1轮后2轮三轮车，可将本实用新型的变速轴作为中介变速器，即在壳体18的传力安装边上固定合适的链轮，另用固定架叉在芯轴3两边，分别用螺母固紧，再将固定架固定在车架上合适的位置，即可通过滚子链条，带动装在三轮车后轮轴上的链轮来驱动三轮车。在其他运动器具上的安装，可参考前述方法进行。

本实用新型的双向双速内置增力人力车傻瓜变速轴还有一些潜在的使用功能，例如，在特别需要时，可以不间断地把人力转换为驱动车辆前进的转动力矩。一般人力驱动的车辆，是靠双脚或双手转动曲柄来输出转动力矩的，当作用力通过曲柄的旋转轴线时，输出的转动力矩很小，就会使车辆失去驱动力，至少也会短时间失去驱动力，这对于两轮自行车来说，就会不能前进而失稳。而装有本实用新型双向双速内置增力人力车傻瓜变速轴的车辆，却可以把曲柄控制在最佳的受力角度上，反复用正向和反向蹬踏或手摇来轮换驱动，几乎可以不间断地输出驱动力矩，这对于在大阻力的情况下驱动车辆极为有利；反向蹬踏相当于倒退步行，据说对人体是有益处的；还有，正、反向轮换蹬踏可以缓解疲劳等。

Claims (8)

1.一种双向双速内置增力人力车傻瓜变速轴，包括左端盖(1)、行星轮架(2)、芯轴(3)、太阳轮(8)、行星轮(9)、反向传扭超越离合器从动外套(10)、传动轴(11)、链轮(12)、右端盖(13)、棘爪(14)、反向传扭超越离合器传扭件(15)、内齿轮(17)和壳体(18)，行星轮(9)与太阳轮(8)啮合，右端盖(13)外缘有螺纹与壳体(18)旋合，内缘有滚珠的滚道，还有内棘齿与棘爪(14)啮合，传动轴(11)上有棘爪槽，棘爪(14)在棘爪槽中定位，其旁边是反向传扭超越离合器的主动轴传扭工作面，外缘有滚珠的滚道，内孔有滚动支承面，芯轴(3)有圆柱面与行星轮架(2)配合，其两端有螺纹与轴挡、锁紧螺母旋合，链轮(12)的内孔与传动轴(11)联结，其特征是，左端盖(1)的外缘与壳体(18)的一端固定，其内孔有滚动支承面，行星轮架(2)的内孔与芯轴(3)配合，其内孔有键槽，芯轴(3)上对应处也有键槽，放置定位键，壳体(18)的内腔有内螺纹与右端盖(13)旋合，内腔固定有内齿轮(17)与行星轮(9)啮合，外缘有安装边，反向传扭超越离合器从动外套(10)外边的内缘有传扭工作面与反向传扭超越离合器传扭件(15)配合，其内孔与太阳轮(8)的一端固定，太阳轮(8)的一端有滚珠的滚道。

2.根据权利要求1所述的双向双速内置增力人力车傻瓜变速轴，其特征是，壳体(18)与左端盖(1)成为一体或壳体(18)与内齿轮(17)及左端盖(1)成为一体。

3.根据权利要求1所述的双向双速内置增力人力车傻瓜变速轴，其特征是，太阳轮(8)与反向传扭超越离合器从动外套(10)成为一体。

4.根据权利要求1所述的双向双速内置增力人力车傻瓜变速轴，其特征是，壳体(18)上有不同位置和不同形状的安装边。

5.根据权利要求1所述的双向双速内置增力人力车傻瓜变速轴，其特征是，反向传扭超越离合器传扭件(15)为滚柱，其保持架(16)的端头分别向外靠在反向传扭超越离合器从动外套(10)的内圆柱面上，该内圆柱面上有轴向沟槽。

6.根据权利要求1所述的双向双速内置增力人力车傻瓜变速轴，其特征是，太阳轮(8)与行星轮(9)浮动啮合。

7.根据权利要求1所述的双向双速内置增力人力车傻瓜变速轴，其特征是，壳体(18)上内齿轮(17)与行星轮(9)浮动啮合。

8.根据权利要求1所述的双向双速内置增力人力车傻瓜变速轴，其特征是，芯轴(3)上的键槽为贯通键槽，芯轴(3)中心有深孔与贯通键槽相通，定位键(6)中部有螺孔，定位键(6)放在芯轴(3)的贯通键槽中，倒车杆(7)的一端有螺纹从芯轴(3)的深孔内与定位键(6)的螺孔旋合，在行星轮架(2)内孔处的芯轴(3)上套有弹簧(5)，弹簧(5)的一端压在定位键(6)上。

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