CN85101503A - 车轮的直接驱动装置 - Google Patents

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Abstract

改进的车轮直接驱动装置，适用于机动脚踏车，摩托车及自行车，包括内燃发动机、传动系统、轮轴、轮毂等，其中的传动系统由离合器机构和齿轮机构组成，它们紧凑地布置在位于车轮中部的空间内，该空间由轮毂的侧板和圆筒壁围成。发动机的机体也布置在上述轮毂内空间中，或在其外侧。发动机的曲轴偏置于轮轴一侧，并与轮轴平行，轮毂侧板分为左右两部分，各由轴承支撑，轮毂上开有维修通风孔洞。通过上述布置，使驱动装置的结构紧凑，体积小，重量轻。

Description

本发明涉及车轮的直接驱动装置，特别适用于机器脚踏车或摩托车，亦可安装于普通自行车。
已有的车轮直接驱动装置，通常将发动机和传动装置布置在车轮一侧，如美国2586，702号（1952年2月19日）专利说明书所提供的方案见图1、图2;或是将发动机与传动装置集中布置到车轮中部的轮毂内，如美国1979年公布的4，132，281号专利说明书新介绍见图2。在第一种方案中，由于发动机与传动机构突出于车轮一侧，对于双轮的车辆来说，破坏了车辆的平衡，使骑行不便，并且车架与车轴的受力也不均匀。笨重庞大的驱动装置也影响车辆外形的美观。而对于第二种方案，由于发动机的曲轴主轴颈与车轮轴轴线重合，曲柄连杆机构及缸筒的尺寸迫使轮毂的径向尺寸增加很多，使整个车轮结构笨重，不适于用在轻便机动脚踏车或自行车上。并且因其轮毂为单个轴承支承而容易失效。
针对上述问题，在保证驱动功率的前提下，本发明以设计一种结构紧凑、布置合理、操作方便、安全可靠，体积小，重量轻的车轮直接驱动装置作为自己的目的，并使这种驱动装置应用到机器脚踏车、摩托车，特别是普通的自行车上。
为了实现上述目的，本发明提出一种改进的车轮直接驱动装置，包含发动机、传动装置、固定于车架的轮轴、轮毂以及操纵装置等，上述发动机安装在车叉或车架的一侧，传动装置中仅一级齿轮付设在与发动机曲轴箱相连的齿轮箱内，其余各级减速机构均布置在位于车轮中部空间的轮毂中，传动装置中设置有超越离合器，和一个借助车轮转动而起发动机的起动机构。其中发动机与传动系统的另部件也可以都布置在车轮中部的轮毂内。
装于轮毂内的发动机为二冲程汽油发动机，其缸体纵轴线与轮轴线相互垂直，曲轴主轴颈偏置于轮轴一侧并与之平行。曲轴一端装设磁电机转子，另一端通过离合器与传动系统相联;所述的磁电机转子和离合器转动部件之间的轴向距离小于汽缸直径。发动机汽缸中作往复运动的活塞具有下凹的顶部，其顶部内侧一对伸出的凸耳构成活塞销座，用以安装短活塞销，活塞裙位于活塞销轴线附近的部分去掉，活塞裙部具有薄壁结构，当活塞处于下止点时，其裙部最低点至曲轴轴线距离小于上述磁电机及离合器部件的回转半径。
驱动装置中末级传动付用超越离合器传递动力，机动停止时，可以在正反方向随意推动车轮转动，而在机动过程中，还可以在遇到路面坡度过大等情况时，同时附加进行人力驱动。驱动装置中的起动系统通过传动系统中的齿式离合器的连接，把轮毂的转动传给发动机曲轴，发动机启动后，该齿式离合器自动脱开，而动力则是通过离心甩块的摩擦和超越离合器传递。在超载时，离心甩块和外碟之间以及超越离合器内外圈之间的打滑，起到对发动机和一些传动件的过载保护作用。驱动装置中采用行星机构，特别是行星齿轮传动机构达到大降速比的目的。还采用防冲击齿轮传动，例如螺旋齿轮，圆弧或渐开线人字齿轮传动，可以增加传动的平稳性。并且大齿轮缘与轮毂是分开的，在它们之间有弹性套环，以减小发动机启动时的冲击和震动。在驱动装置中设置由制动蹄块与轮毂壁构成的车轮制动器。
车轮轮毂的两侧壁通过轴承分别支承在固定于车架的车轮轴一端和与该轴固连的发动机壳体凸台轴上，以保证轴承受力情况良好，同时使车轮支承稳定可靠。上述传动系统装在上述轮毂中的密封箱体内可采用稀油润滑，密封箱体的左侧连接在发动机的曲轴箱上，而箱体的右侧通过轴承支持在内齿轮的筒体上且加有密封圈。上述凸台轴内能设置许多引入油管，各种操纵系统和导出排气管道的孔道。另外，该驱动装置中的轮毂壁上，还开有便于通风和维修的孔洞还可设置叶片，以引导冷却气流。该传动装置的机动与人力驱动运行方式之间的转换，以及机动的调速都是通过手柄集中控制的。
图1是美国专利2586702的外形图及AOB旋转剖视图。
图2是美国专利4132281（1979.6.2）
图3是本发明实施例1的传动系统示意图。
图4是本发明实施例1图3上的EE剖视图。
图5是本发明实施例中涨闸制动器的示意图。
图6是实施例1中超越离合器及行星机构示意图。
图7是本发明实施例2的传动系统示意图。
图8是本发明实施例2剖视图。
图9是本发明中的轮轴上的超越离合器、发动机轴上的超越离合器、摩擦离心离合器的原理图。
本发明的一个实施例（如图3所示）主要是用于自行车或摩托车上的一种驱动装置，其发动机启动过程如下：在以人力驱动使车轮向前滚动或转动的过程中，将设置于车把上的手柄1，按图3上箭头A所示方向抬起，通过连接于推杆器4的钢索3牵动推杆器4一端，而推杆器4的另一端连接推杆5的右端，于是，推动杆5按图3上箭头B方向移动，同时，通过在推动杆5径向的销6推动离合器芯7，使其克服弹簧推力左移，使齿式离合器右半部8与齿式离合器左半部9相啮合，而齿式离合器左半部9是固定在轮毂10的内侧壁上，又轮毂10和车轮11是连成一体的，由于车轮正在滚动或转动（按图4所示箭头C方向移动），于是，齿式离合器右半部8也转动，此时齿式离合器右半部8上的棘爪23通过与上述离合器芯7固接的棘轮推动离合器7转动（从图4中很明显看出），而离合器芯7通过花键套12和大齿轮13上的花键套筒连接，大齿轮13装在与发动机15相连的齿轮箱34内，并和小齿轮14啮合，小齿轮14和发动机15的曲轴30固定连接，因而曲轴旋转，此时通电供油，则使发动机启动。在上述离合器芯7与齿式离合器的右半部齿8之间采用超越离合器，即以内圈作主动，通过滚柱带动外圈来代替上述的棘轮棘爪机构，也可以获得同样的效果。发动机启动后，松开手柄1，则齿式离合器的左右两部分8，9靠弹簧推力脱开。发动机15启动后，通过与曲轴30固定连接的小齿轮14带动大齿轮13，经过花键套12，把大齿轮的转动传给离合器芯7使离心甩块21甩开，然后，靠离心甩块21和外碟22之间的摩擦力把转动传递到行星机构中心轮29，行星机构的内齿轮33固定在轴31上，其中心轮29的转动只有通过行星轮24，带动行星轮臂25转动。超越离合器楔形盘27固定在行星轮臂25上，该超越离合器的外圈固定于轮毂10上或与之为一体，于是，行星轮臂25的转动经过楔形盘27，滚柱28，传到轮毂10，因为整个驱动装置通过轴31的两端牢固地固定在车叉或车架32上，防止了行星轮的倒转，从而使车轮11向前滚动（如图6箭头C方向所示）。从图4所示的棘爪23与离合器芯7上棘轮部分的相互位置能明显看出，离合器芯7上的棘轮部分按箭头C方向不可能带动齿式离合器右半部8上的棘爪23，因此，即使此时齿式离合器的左右两半部8，9尚未脱开，也不会打坏齿。上述第一级传动小齿轮14与大齿轮13最好采用螺旋齿轮或人字齿轮，以达到平稳地传递运动，其中大齿轮轮缘与轮毂是分开的，在它们之间夹有弹性套环，以减小发动机启动时的冲击和震动。
在本发明的另一个实施例（图7）中，推动杆5通过在其径向的销6推动齿式离合器右半部49左移，使齿式离合器左半部48与齿式离合器右半部49相啮合，齿式离合器右半部49通过花键套52和轮毂10相连接，齿式离合器左半部48是和内齿轮63装成一体的，此时，内齿轮63和启动齿轮65相啮合，又通过超越离合器69传至发动机15的曲轴30，曲轴一旋转就通电供油，则使发动机启动，带动装在曲轴30上的摩擦离心离合器芯47旋转，使离合器的离心甩块61和外碟62接触，然后，靠离心甩块61和外碟62之间的摩擦力把转动传递给装在外碟62上的小齿轮54，又小齿轮54与二联齿轮53相啮合，传至齿轮64，内齿轮63，而内齿轮63上装有楔形盘27，由于楔形盘27按图9中C方向转动，通过滚柱28带动轮毂10，因为整个驱动装置通过右轴77的两端牢固地固定在车架78上，防止了轮系的倒转，从而使车轮11向前滚动。上述齿轮最好采用螺旋齿轮或人字齿轮，以达到平稳地传递运动。
从图6和9中的楔形盘27、滚柱28及轮毂10的相互位置中能很明显看出，轮毂10按箭头C方向不可能带动楔形盘27;因此，机动和踏行或直接推动车轮，并不会相互干扰，还可以在机动的同时，通过踏板、链条与链轮26给车轮附加人工驱动，以应付发动机的临时超载。
刹车时，按扭16切断发动机15的电源，接着握手闸17操纵由凸轮18、一端固定在箱体34或71内的支轴19和由蹄块20与轮毂壁构成的制动器，使蹄块20在轮毂10内涨开起到制动作用。

Claims (10)

1、一种车轮的直接驱动装置，可用于各种小型车辆如机动脚踏车或摩托车，特别适用于自行车，该装置包括固定在车叉或车架一侧的发动机、传动系统、固定在车叉或车架上的车轮轮轴、绕轮轴旋转的轮毂，其特征在于：上述传动系统布置在两车架中间，其中一级齿轮付设在与发动机相连的齿轮箱内，其余各级传动机构均设置在上述轮毂内，在该传动系统中设有超越离合器机构。
2、一种车轮的直接驱动装置，可用于各种小型车辆如机动脚踏车或摩托车，特别适用于自行车，该装置包含固定的车轮轮轴、绕轮轴旋转的轮毂，装在轮毂内的发动机和传动系统，其特征在于：发动机和传动机构等全部放置在上述轮毂内，发动机曲轴设在车轮轴的侧下方并与车轮轴平行，另外在该传动系统中还设有超越离合器。
3、如权利要求1或2所述的一种车轮的直接驱动装置，其特征在于：上述传动系统中具有起动发动机用的机构，包括齿式离合器，沿轴向滑动的花键套，和单向离合器。
4、按权利要求1或2所述的一种车轮的直接驱动装置，其特征在于：上述轮毂具有通过轴承支承在上述轮轴上的两侧壁。
5、按权利要求1或3所述的一种车轮的直接驱动装置，其特征在于：上述传动系统包括行星齿轮减速机构。
6、按权利要求5所述的一种车轮的直接驱动装置，其特征在于：上述传动系统包括以行星减速机构的轮臂作为楔形盘，轮毂内壁作超越离合器外圈的滚子式超越离合器。
7、按权利要求1或3或6所述的一种车轮直接驱动装置，其特征在于：上述传动系统包括设置于发动机输出轴上的离心甩块摩擦离心离合器和超越离合器。
8、按权利要求2所述的一种车轮的直接驱动装置，其特征是上述发动机为二冲程汽油发动机，该发动机的活塞具有成球面下凹的顶部，该顶部内侧具有一对凸耳，构成活塞销座，活塞具有非对称的裙部，该裙部位于活塞销轴线附近的部分开有缺口，发动机曲轴两端分别安装磁电机和离合器机构，所述磁电机与离合器之间的轴向距离小于汽缸直径。
9、按权利要求2或3所述的一种车轮的直接驱动装置，其特征在于上述传动系统包括以发动机曲轴作超越离合器内圈，启动齿轮的内圈作超越离合器的楔形盘的滚柱式超越离合器。
10、按权利要求4所述的车轮的直接驱动装置，其特征在于，上述轮毂壁上开有维修孔散热通风孔洞，并设有可拆卸的盖板。
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