專利名稱：內(nèi)嚙合行星齒輪鏈傳動變速自行車驅(qū)動機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自行車中軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)，尤其是一種內(nèi)嚙合行星齒輪鏈傳動 變速自行車驅(qū)動機(jī)構(gòu)。
技術(shù)背景目前，自行車仍為大多數(shù)中國人的交通代步工具，多年來市場生產(chǎn)銷售的 成人和小輪自行車多見仍是單級鏈傳動、或改變鏈條與鏈輪嚙合位置實現(xiàn)的變 速傳動方式，中軸直接與鏈輪連接形成驅(qū)動主動構(gòu)件，由于其采用的是單級鏈 傳動，其速度的提高受到一定的限制，改變鏈條與鏈輪嚙合位置實現(xiàn)多級變速 的結(jié)構(gòu)略顯復(fù)雜且適用性差。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的就是為了克服現(xiàn)有自行車速度慢，變速機(jī)構(gòu)復(fù)雜的缺陷，而 提供一種內(nèi)嚙合行星齒輪鏈傳動變速自行車驅(qū)動機(jī)構(gòu)，可實現(xiàn)上坡低速驅(qū)動力 小，坦途常力驅(qū)動較原結(jié)構(gòu)單級鏈驅(qū)動的速度明顯提高。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是內(nèi)嚙合行星齒輪鏈傳動變速自行車驅(qū)動機(jī)構(gòu)，包括中軸以及與中軸連接的 鏈輪，軸上樞置行星輪架，行星輪架上設(shè)有行星齒輪，其特征在于a、 中軸上設(shè)有兩個連接裝置，中軸外面設(shè)有變速套間隙配合，變速套上設(shè) 有與連接裝置相對應(yīng)的連接孔，在變速套外側(cè)的中軸上設(shè)有鎖緊螺母；b、 變速套外面設(shè)有行星輪架，行星輪架內(nèi)孔圓周上設(shè)有一組連接孔與連接 裝置配合，在行星輪架等徑圓周上設(shè)有三個軸桿，每個軸桿分別與一個行星齒 輪對應(yīng)構(gòu)成轉(zhuǎn)動副，三個行星齒輪共同與內(nèi)齒輪盤嚙合，內(nèi)齒輪盤與中軸轉(zhuǎn)動 連接；三個行星齒輪還共同與連體齒鏈輪嚙合，連體齒鏈輪與變速套間隙配合， 構(gòu)成高速自行車驅(qū)動機(jī)構(gòu)；c、 連體齒鏈輪內(nèi)孔圓周上設(shè)有一組連接孔與連接裝置配合，構(gòu)成低速自行 車驅(qū)動機(jī)構(gòu)。內(nèi)齒輪盤設(shè)有軸向套筒，套筒上設(shè)有與自行車五通連接的螺 接口，內(nèi)齒 輪套通過滾珠與中軸連接。3在上述的主要技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，可以增加以下進(jìn)一步完善的技術(shù)方案 所述的連體齒鏈輪為鏈輪盤與中心輪形成的整體結(jié)構(gòu)，三個行星齒輪與連體齒鏈輪的中心輪嚙合。每個行星齒輪與行星輪架軸桿間設(shè)有滾針軸承滾動配合，通過軸端擋圈固定在行星輪架上。所述的兩個連接裝置，在中軸的軸向上兩個連接裝置間距5 25mm,徑向 上兩個連接裝置的夾角為60 180° ，所述的連接裝置由絲彈簧、棘爪構(gòu)成，中 軸上設(shè)有棘爪槽，棘爪槽內(nèi)設(shè)有沉槽，棘爪槽內(nèi)設(shè)有棘爪與沉槽內(nèi)的絲彈簧連 接；所述的連接裝置由彈簧、徑向滑鍵構(gòu)成，中軸上設(shè)有徑向鍵槽，徑向鍵槽 內(nèi)設(shè)有彈簧與徑向滑鍵連接。變速套外側(cè)設(shè)有轉(zhuǎn)動蓋板，轉(zhuǎn)動蓋板上設(shè)有導(dǎo)向銷，內(nèi)齒輪盤外圓周上設(shè) 有滑槽，導(dǎo)向銷與滑槽滑動配合。在鏈輪與軸行星齒輪、行星齒輪之間設(shè)有滾珠，在鏈輪與中心齒輪外嚙合 行星齒輪、鏈傳動自行車驅(qū)動機(jī)構(gòu)的相關(guān)設(shè)計計算1、 常人的功率粗略測算1) 、以65kg質(zhì)量的常人上樓測算 一般樓梯一臺階高度為180mm,設(shè)l秒上一臺階，則常人的功率為P=mgh/s=65X9. 8X0. 18/1=114. 66W2) 、以常人雙腳以固定驅(qū)動力驅(qū)動一周測算 一般左右兩腳的各半周驅(qū)動 力為250N——300N，設(shè)驅(qū)動力大小、方向均不變并取值250N,按輸入驅(qū)動1轉(zhuǎn) /1.5秒，驅(qū)動力臂隨轉(zhuǎn)動角度而變化，最大設(shè)為0.2米，常人的功率應(yīng)為P= (2, ;》d 0 ) /s= (2 Ccos 0 d 9 ) /s = (2 / ，50X0. 2Xcos 6 d e ) /1, 5=133. 33W ;由以上兩種粗略測算可取常人的功率P=120W。2、 常人騎行自行車的平均驅(qū)動力矩M計算 M=p/w=p s/cl)=120 . 1. 5/2 n =28. 66N . ra。不計功率損失，由本設(shè)計的總傳動比i=4. 4的速度計算(即主驅(qū)動轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)， 自行車后輪轉(zhuǎn)4.4轉(zhuǎn))V=26 X 25. 4 X 3. 14 X 40 X 4. 4 X 60/1000=21 90km/h (達(dá)到電動車的國家限制速度標(biāo)準(zhǔn))。3、自行車后輪驅(qū)動力矩的三種計算理論驗證1) 、后輪的轉(zhuǎn)動角速度計算 co二4. 4X6. 28/1. 5=18. 42rad/s;2) 、后輪中心的速度計算V= 26 X 25. 4 X 3. 14 X 40 X 4. 4 X 60/1000/3600=6. 08m/s。3) 、自行車的平動驅(qū)動力計算 F=P/V=120/6. 08=19. 72N。4) 、自行車后輪的驅(qū)動力偶矩計算M=F X R=19. 72 X ( 26 X 25. 4/2/1000 ) =6. 5N. m。5) 、自行車后輪的驅(qū)動力偶矩另法計算 M=P/w =120/18. 42二6. 5N. m。6) 、自行車后輪的滾動阻力偶矩的計算設(shè)騎行人質(zhì)量80Kg則地面作用在兩輪上的力應(yīng)為80X9. 8N，查得輪胎與路 面的滾動摩擦系數(shù)S =2-10，考慮路面和輪胎的不利因素(路面較軟或輪胎充氣 不足)，取值S =8，則兩輪的滾動阻力偶矩M二80X9. 8X10/1000=6. 27 N.m。由4)、 5)、 6)三種計算方法結(jié)果完全一致，說明其驅(qū)動設(shè)計是完全可行的。齒輪模數(shù)的設(shè)計由本設(shè)計的行星輪系的傳動比為4，則該齒輪的傳遞轉(zhuǎn)矩 為平均驅(qū)動力矩的1/4——即位28. 66/4=7.165 N. m。由模數(shù)的機(jī)械設(shè)計公式m》12.1 _JHiT.r^_=12. 1 、 二 .4^=0. 95mra從加工工藝角度考慮取m=1.5mra。本發(fā)明的有益效果是可實現(xiàn)單級固定鏈輪變速驅(qū)動；使主、從鏈輪的傳動 比增大，并使主、從鏈輪的驅(qū)動半徑分別減少和增大，以實現(xiàn)快速、輕便功能; 各構(gòu)件間的相對運動考慮采用滾動摩擦結(jié)構(gòu)，可有效減小傳動中的功率損失； 自行車中軸行星輪外嚙合驅(qū)動機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，易于加工制造。下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。


:5圖1為本發(fā)明的主視圖2為本發(fā)明的連接裝置實施例一；
圖3為本發(fā)明的連接裝置實施例二。
圖中l(wèi).中軸，2.內(nèi)齒輪盤，3.行星輪架，4.行星齒輪，5.滾針軸承，6.連體齒 鏈輪，7.變速套，8.鎖緊螺母，9.軸端擋圈，IO.轉(zhuǎn)動蓋板，ll.滾子，12.徑向滑 鍵，13.彈簧，14.絲彈簧，15.棘爪。
具體實施方式
實施例一
如圖1所示，內(nèi)嚙合行星齒輪鏈傳動變速自行車驅(qū)動機(jī)構(gòu),包括中軸1，中 軸為臺階軸，軸上設(shè)有螺紋和兩個徑向鍵槽，兩個徑向鍵槽在中軸軸向上有10mm 左右的距離、在徑向上有180。的夾角，每個徑向鍵槽內(nèi)設(shè)有一個彈簧13以及 與彈簧相連的徑向滑鍵12，中軸上樞置一個變速套7,變速套上設(shè)有兩個與徑 向滑鍵相配合的連接孔，變速套上樞置一個行星輪架3，如圖2所示，行星輪架 內(nèi)孔圓周上均勻設(shè)有八個連接孔與徑向滑鍵12相配合，行星輪架上設(shè)有三個軸 桿，每個軸桿通過滾珠與行星齒輪4構(gòu)成轉(zhuǎn)動副，通過軸端擋圈9將行星齒輪 軸向定位在行星輪架的軸桿上，三個行星齒輪共同與內(nèi)齒輪盤2嚙合，內(nèi)齒輪 盤與中軸構(gòu)成轉(zhuǎn)動副，內(nèi)齒輪盤上設(shè)有軸向套筒，套筒上設(shè)有與自行中軸套筒 連接的螺紋接口，三個行星齒輪還共同與連體齒鏈輪6上的齒輪嚙合，連體齒 鏈輪為鏈輪盤與中心齒輪形成的整體結(jié)構(gòu)，連體齒鏈輪樞置在減速套上，連體 齒鏈輪6內(nèi)孔圓周上均勻設(shè)有八個連接孔與徑向滑鍵12相配合，連體鏈齒輪6 與變速套7外側(cè)設(shè)有鎖緊螺母，變速套外側(cè)還設(shè)有轉(zhuǎn)動蓋板。
內(nèi)嚙合行星齒輪鏈傳動變速自行車驅(qū)動機(jī)構(gòu)的變速過程為通過轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動 蓋板可使變速套處于不同位置，以使中軸通過其上不同位置的徑向滑鍵與行星 輪架、變速套或與連體齒鏈輪、變速套實現(xiàn)互鎖固定連接形成構(gòu)件以達(dá)到變速 目的，當(dāng)用腳踏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動蓋板使處于中軸與變速套間的徑向滑鍵嵌入連體齒輪的 連接孔中時為低速驅(qū)動，同時，另一徑向滑鍵被變速套壓入中軸的徑向鍵槽內(nèi)； 再當(dāng)踏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動蓋板180°使處于中軸與變速套間的徑向滑鍵嵌入行星輪架的連 接孔中時為高速驅(qū)動。
實施例二如圖1所示，內(nèi)嚙合行星齒輪鏈傳動變速自行車驅(qū)動機(jī)構(gòu)，包括中軸1，中 軸為臺階軸，軸上設(shè)有螺紋和兩處棘爪槽，每個棘爪槽內(nèi)設(shè)有一個沉槽，兩個
棘爪槽在中軸的軸向上有15mm左右的距離、在徑向上有120。的夾角，每個沉 槽內(nèi)設(shè)有一個絲彈簧14與棘爪槽內(nèi)的棘爪15連接，中軸4上樞置一個變速套7， 變速套上設(shè)有兩個與棘爪15相配合的連接孔，變速套上樞置一個行星輪架3， 如圖3所示，行星輪架內(nèi)孔圓周上均勻設(shè)有四個連接孔與棘爪相配合，行星輪 架上設(shè)有三個軸桿，每個軸桿通過滾針軸承5與行星齒輪4構(gòu)成轉(zhuǎn)動副，通過 軸端擋圈9將行星齒輪軸向定位在行星輪架的軸桿上，三個行星齒輪共同與內(nèi) 齒輪盤2嚙合，內(nèi)齒輪盤與中軸構(gòu)成轉(zhuǎn)動副，內(nèi)齒輪盤上設(shè)有軸向套筒，套筒 上設(shè)有與自行中軸套筒連接的螺紋接口，三個行星齒輪還共同與連體齒鏈輪6 上的齒輪嚙合，連體齒鏈輪為鏈輪與齒輪形成的整體結(jié)構(gòu)，連體齒鏈輪樞置在 減速套上，連體齒鏈輪內(nèi)孔圓周上均勻設(shè)有四個連接孔與棘爪15相配合，在變 速套外側(cè)的中軸上設(shè)有鎖緊螺母8，變速套外側(cè)還設(shè)有轉(zhuǎn)動蓋板10，轉(zhuǎn)動蓋板 上設(shè)有導(dǎo)向銷，內(nèi)齒輪盤外圓周上設(shè)有滑槽，導(dǎo)向銷與滑槽滑動配合。
在行星輪架、減速套與連體齒鏈輪之間設(shè)有滾子11可有效減小傳動中的功 率損失。
內(nèi)嚙合行星齒輪鏈傳動變速自行車驅(qū)動機(jī)構(gòu)的變速過程為通過轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動 蓋板可使變速套處于不同位置，以使中軸通過其上不同位置的徑向滑鍵與行星 輪架、變速套或與連體齒鏈輪、變速套實現(xiàn)互鎖固定連接形成構(gòu)件以達(dá)到變速 目的，當(dāng)用腳踏轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動蓋板使處于中軸與變速套間的棘爪嵌入連體齒輪的連 接孔中時為低速驅(qū)動，同時，另一棘爪被變速套壓入中軸的棘爪槽內(nèi)；再當(dāng)踏 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動蓋板120°使處于中軸與變速套間的徑向滑鍵嵌入行星輪架的連接孔中 時為高速驅(qū)動。
內(nèi)嚙合行星齒輪鏈傳動變速自行車驅(qū)動機(jī)構(gòu)裝配于自行車中軸套筒的端 處，分別通過驅(qū)動行星輪架帶動其上的行星齒輪及與其嚙合內(nèi)齒輪和連體齒鏈 輪并使其轉(zhuǎn)動或直接驅(qū)動連體齒鏈輪，通過鏈條從而帶動自行車后輪上的鏈輪 轉(zhuǎn)動以實現(xiàn)自行車的不同速驅(qū)動前行。
權(quán)利要求
1、內(nèi)嚙合行星齒輪鏈傳動變速自行車驅(qū)動機(jī)構(gòu)，包括中軸(1)以及與中軸連接的鏈輪(6)，中軸上樞置行星輪架(3)，行星輪架上設(shè)有行星齒輪(4)，其特征在于a、中軸(1)上設(shè)有兩個連接裝置，中軸上樞置變速套(7)，變速套上設(shè)有與連接裝置相對應(yīng)的連接孔，在變速套外側(cè)的中軸上設(shè)有鎖緊螺母(8)；b、變速套(7)上樞置行星輪架(3)，行星輪架內(nèi)孔圓周上設(shè)有一組連接孔與連接裝置配合，在行星輪架等徑圓周上設(shè)有三個軸桿，每個軸桿分別與一個行星齒輪(4)對應(yīng)構(gòu)成轉(zhuǎn)動副，三個行星齒輪(4)共同與內(nèi)齒輪盤(2)嚙合，內(nèi)齒輪盤與中軸轉(zhuǎn)動連接；三個行星齒輪(4)還共同與連體齒鏈輪(6)嚙合，連體齒鏈輪樞置在變速套上，構(gòu)成高速自行車驅(qū)動機(jī)構(gòu)；c、連體齒鏈輪內(nèi)孔圓周上設(shè)有一組連接孔與連接裝置配合，構(gòu)成低速自行車驅(qū)動機(jī)構(gòu)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的內(nèi)嚙合行星齒輪鏈傳動變速自行車驅(qū)動機(jī)構(gòu)，其 特征在于所述的連體齒鏈輪(6)為鏈輪盤與中心輪形成的整體結(jié)構(gòu)，三個行 星齒輪(4)與連體齒鏈輪的中心輪嚙合。
3、 根據(jù)權(quán)利要求i所述的內(nèi)嚙合行星齒輪鏈傳動變速自行車驅(qū)動機(jī)構(gòu)，其 特征在于所述的兩個連接裝置，在中軸的軸向上兩個連接裝置間距5 25mm， 在徑向上兩個連接裝置的夾角為60。 180° 。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的內(nèi)嚙合行星齒輪鏈傳動變速自行車驅(qū)動機(jī)構(gòu)， 其特征在于所述的連接裝置由彈簧(13)、徑向滑鍵(12)構(gòu)成，中軸上設(shè)有 徑向鍵槽，徑向鍵槽內(nèi)設(shè)有彈簧與徑向滑鍵連接。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的內(nèi)嚙合行星齒輪鏈傳動變速自行車驅(qū)動機(jī)構(gòu)， 其特征在于所述的連接裝置由絲彈簧(15)、棘爪(14)構(gòu)成，中軸上設(shè)有棘 爪槽，棘爪槽內(nèi)設(shè)有沉槽，棘爪槽內(nèi)設(shè)有棘爪與沉槽內(nèi)的絲彈簧連接。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的內(nèi)嚙合行星齒輪鏈傳動變速自行車驅(qū)動機(jī)構(gòu)，其 特征在于每個行星齒輪與行星輪架軸桿間設(shè)有滾針軸承(5)滾動配合。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的內(nèi)嚙合行星齒輪鏈傳動變速自行車驅(qū)動機(jī)構(gòu)，其 特征在于變速套外側(cè)設(shè)有轉(zhuǎn)動蓋板(10)，轉(zhuǎn)動蓋板(10)上設(shè)有導(dǎo)向銷，內(nèi)齒輪盤外圓周上設(shè)有滑槽，導(dǎo)向銷與滑槽滑動配合。
全文摘要
本發(fā)明涉及內(nèi)嚙合行星齒輪鏈傳動變速自行車驅(qū)動機(jī)構(gòu)，包括中軸(1)以及與中軸連接的鏈輪(6)，中軸上樞置行星輪架(3)，行星輪架上設(shè)有行星齒輪(4)，其特征在于中軸上設(shè)有變速機(jī)構(gòu)，變速機(jī)構(gòu)由連接裝置、行星輪架(3)、行星齒輪(4)、連體齒鏈輪(6)、變速套(7)構(gòu)成。本發(fā)明的有益效果是可實現(xiàn)單級固定鏈輪變速驅(qū)動；使主、從鏈輪的傳動比增大，并使主、從鏈輪的驅(qū)動半徑分別減少和增大，以實現(xiàn)快速、輕便功能；各構(gòu)件間的相對運動考慮采用滾動摩擦結(jié)構(gòu)，可有效減小傳動中的功率損失；自行車中軸行星輪外嚙合驅(qū)動機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，易于加工制造。
文檔編號B62M11/14GK101654140SQ200910144888
公開日2010年2月24日 申請日期2009年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月9日
發(fā)明者趙成會 申請人:趙成會