CN101108645A - 小轮车的驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种小轮车驱动装置，由压板、轮系转动发生源、中间传动系及离合装置组成。其转动发生源由太阳轮(2)、行星轮(3)、固定的不完整行星轨道齿圈(4)及非对称行星架摆架(5)组成，行星轮(3)铰接于摆架(5)架身上，可绕太阳轮(2)摆动；驱动时压板(6)压动摆架(5)，架身上的行星轮(3)绕太阳轮(2)公转的同时与齿圈(4)啮合产生自转；其中间传动系安装在摆架(5)上传动转动给太阳轮(2)；最终通过离合装置单向超越棘轮(8)驱动小轮车车轮(9)；多档时采用配对的轴向啮合单向超越棘轮(14)及太阳轮(13)；中间传动可以用齿轮或者链轮。本装置体积小、传动比高、换档方便。

Description

小轮车的驱动装置
技术领域
本发明涉及一种小轮车的驱动装置。
背景技术
在自行车构造中，普遍使用脚踏通过长链条传动到后轮，以便后轮直径足够大来获得人们需要的车速，因此自行车整体构造较大，停放和保管成为困扰人们的最大问题。随着城市道路建设的完善，小轮车、踏板车、滑板、旱冰鞋等这些轻便器材开始冲击自行车的发展，但都由于缺少有效简单的驱动装置而仅停留在青少年的运动和竞技阶段。
近年来，一些小轮踏板车被人们设计了各种驱动装置。例如中国实用新型专利申请公开说明书00267047.x(公告日2001.11.21)就公开了一种滑板车的驱动机构，这种驱动机构通过一踏杆转动一扇形大齿轮来带动一固定的小齿轮转动，再通过固定的齿轮组传动，最后经棘轮传动到滑板车后轮。尽管该滑板车相对自行车结构变小，但因考虑转动大扇形齿轮及变速箱对体积的影响，其扇形齿轮半径受到限制，所以其提升有限的角速度仍不足以使滑板车小直径后轮的线速度足够大。而具有较大传动比的行星轮变速装置，在此前的发明或实用新型中皆由于整体构造较大而不适于小轮车，如中国发明专利说明书CN00123835.3(公开日2001.6.13)就公开了一种行星轮驱动方式。其完整的行星轮系限制了行星轨道齿圈的直径，也就限制了变速比，其原始的曲柄脚踏装置大大超出了小轮车车轮直径，因而不得不保留原有自行车的大构架。
在为获得理想转速的多档离合装置中，目前使用的换档离合通常是公知传统的两种方式：一是齿轮箱齿轮轴向滑动变换啮合的齿轮组，这种方式容易造成齿轮碰撞难以入位啮合，汽车因此增加了同步器或者靠离合器两脚离合，而机床则不得不停车来换档；二是链条拨叉改变配合的链轮片，这自然就仅局限在链条的传动中，并且整个装置仍然较大，这些对小轮车来说都是无法满足的。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、体积小、传动比高、还可具有多档理想转速的小轮车驱动装置。
为了解决上述技术问题，本发明的小轮车驱动装置由压板、轮系转动发生源、中间传动系及离合装置组成；其中轮系转动发生源为不完整非对称行星轮系，由太阳轮、行星轮、不完整行星轨道齿圈及作为非对称行星架的摆架组成，摆架一端与太阳轮同轴铰接，不完整行星轨道齿圈仅截留部分有用弧段固定安装在车架上并与太阳轮同轴，行星轮铰接于摆架架身上并与齿圈啮合；驱动时压动压板，压板压动摆架另一端，摆架绕太阳轮摆动，架身上的行星轮跟随绕太阳轮公转的同时与行星轨道内齿圈啮合形成自转；行星轮转动时可以直接与太阳轮啮合驱动太阳轮高速运转，也可以通过中间传动系驱动太阳轮更高速运转；最终通过离合装置驱动小轮车车轮。
此中间传动系安装在摆架上行星轮与太阳轮之间，随摆架摆动时将行星轮的转动传给太阳轮；此离合装置为单向超越棘轮，将太阳轮的转动单向驱动小轮车车轮。
此中间传动系可以是中间惰轮的齿轮传动方式，可以是一个也可以是多个惰轮，以简洁传动，适当调整行星轨道齿圈半径并改变摆架摆动方向。
此中间传动系也可以是齿轮组变速传动方式，可以是一级变速或多级变速，以获得人们需要的速度和摆架摆动方向。
此中间传动系还可以是两组或多组齿轮变速传动，并配备相应的太阳轮和棘轮，以获得人们理想的两档或多档车速。
与此中间传动系相配套的离合装置可以采用通常的径向啮合棘轮超越驱动方式，也可以采用轴向侧面啮合棘轮超越驱动方式，以使两组或多组变速时换档更为顺利。
此中间传动系可以是链轮和链条传动方式，输入链轮可以与行星轮同轴联接或经惰轮换向并与惰轮同轴联接，以使行星轨道齿圈半径可以方便调节及调整摆架摆动方向。
此中间传动系还可以在与行星轮同轴联动或者与行星轮直接啮合的第一个齿轮或者链轮的轮与轴之间设置一单向超越棘轮，使行星轮在摆架下压、抬起而往复转动时中间传动系仅单向转动，而减少能耗、轻松运行。
为使小轮车驱动装置具有简单的多档变速，本发明提供了一种理想的实施方式：该驱动装置由压板、轮系转动发生源、中间传动系及离合装置组成，压板下压时带动大小轮滚合发生的转动，经过中间传动系形成二档或者更多快速档转动，再通过离合装置驱动车轮；该离合装置为单向超越棘轮组，每档配备各自的棘轮，二档以上配备轴向侧面构造的单向超越棘轮，棘轮棘齿与棘轮棘爪同轴轴向相对，棘轮棘齿与上方快速档传动轮同轴侧面联结，棘轮棘爪与下方传动轴套同轴侧面联结，棘轮棘齿与上方传动轮随换档拨叉可轴向滑动，棘轮棘爪通过下方传动轴套可直接或间接驱动车轮。
摆架被压至最低点后，将以卷簧、拉簧或者压板带起等各种公知的简单方式抬起复位，以备二次压动。
采用这样的结构后，由于摆架随压板只在一定弧度内往复运动，固定安装的行星轨道齿圈可仅保留行星轮途经的部分，体积大为减小；由于公知的太阳轮输出转速随行星轨道半径增大而增大，行星架相应采用了不对称的摆架形式后，中间传动系顺序安装在摆架上，使结构十分紧凑，并可方便调整理想的行星轨道半径，获得更高传动比，从而达到结构简单、体积小、转速高的效果。轴向安装的单向超越棘轮同时起到换档离合器的作用，并因其齿顶截面与两齿距空间比差大，使换档离合十分轻松。
附图说明
下面将参照附图描述本发明的具体实施方式。
图1是中间传动系为惰轮齿轮传动的实施方式图；
图2是中间传动系为三级齿轮组变速的实施方式图；
图3是三级齿轮组传动系部件俯视图；
图4是中间传动系为两组三级齿轮组的实施方式图；
图5是两组三级齿轮组传动系部件慢速档俯视图；
图6是中间传动系为两组三级齿轮组快速档的实施方式图；
图7是中间传动系为链条传动的实施方式图；
图8是第二种实施方式的局部剖视图。
具体实施方式
图1示出了本发明小轮车驱动装置的第一种实施方式，中间传动系为惰轮齿轮。不对称的行星轮架摆架5的一端与太阳轮2、棘轮8、小轮车后轮9同轴安装在车体10的后轴1上，摆架5绕后轴1自由摆动，太阳轮2与棘轮8外圈套装联结，棘轮8内圈与车轮9固定联结，车轮9通过轴承承载在后轴1上转动；摆架5身上顺序安装了一个中间传动惰轮齿轮7和行星轮齿3，行星轮3同时与不完整的行星轨道齿圈4啮合，行星轨道齿圈4仅截留部分有用弧段固定安装在车体10上，并与太阳轮2同轴；摆架5另一端置于压板6下，压板6可以直接铰接在摆架5上端，也可以铰接在车体10上并延伸到摆架5上方，可视车型设计任意调整以方便压踏；压板6被向下压动时，摆架5绕太阳轮2摆动，行星轮3跟随绕太阳轮2公转时与行星轨道齿圈4啮合产生自转，该转动可由行星轮3直接驱动太阳轮2，也可经过中间传动惰轮齿轮7传到太阳轮2，再通过单向超越棘轮8最终驱动车轮9高速转动。单个惰轮齿轮作为中间传动的简洁方式，调整了压板6和摆杆5向车轮的后下方运动时，车轮9向前方滚动；当惰轮数量在此为偶数时，压板6和摆杆5向车轮的前下方运动，车轮9向前方滚动。摆架5下压后可由拉簧、卷簧或者压板带起等多种公知的简单方式复位，不在此附图中示出。
图2示出了本发明小轮车驱动装置的第二种实施方式，基于第一种实施方式的基础上，将中间传动惰轮7改为三级齿轮组11变速传动。摆架5身上按齿轮组传动次序安装了行星齿轮3和5个中间传动齿轮11-1、11-2、11-3、11-4、11-5，5个中间齿轮11与太阳轮2共同组成三级齿轮变速组；行星齿轮3与中间齿轮组11的第一个输入齿轮11-1同轴联接成双联齿轮；行星轮3随摆架5绕太阳轮2公转时与行星轨道内齿圈4啮合产生自转，该转动经过中间传动齿轮组11传到太阳轮2的三级提速后，再通过棘轮8最终驱动车轮9高速转动。三级变速传动调整了压板6和摆杆5向前下方运动，车轮9向前方滚动。
图3是图2的三级齿轮组传动系部件俯视图。
图4是中间传动系为两组三级齿轮组的实施方式图，示出了本发明小轮车驱动装置的第三种实施方式，中间传动系为两组三级齿轮传动。在图2所示第二种实施方式基础上，在后轴上增加了太阳轮13和单向超越棘轮14，并对应在中间传动系中增加了中间传动齿轮12，从而获得在实施方式二的一档传动基础上增加的第二档传动。
图5是图4的两组三级齿轮组传动系部件慢速档位置的俯视图。
图6是中间传动系为两组三级齿轮组快速档的实施方式图，图6的局部视图C示出了本发明小轮车驱动装置第三种实施方式的一种特殊形式。普通公知的单向超越棘轮皆是径向啮合传动的，而本特殊形式是轴向啮合传动。棘轮棘齿14侧面轴向与太阳轮13靠背联结，棘齿侧面轴向伸出，相对的棘轮棘爪15同轴相向安装，棘轮棘爪15背向联结在棘轮8的内圈16上。当如图4所示太阳轮13连同棘轮14被拨档拉杆17轴向向外拉出一定距离后，棘轮棘爪15脱离棘轮棘齿14的啮合，如图5所示慢速档位置，此时行星轮3的转动按照图3所示的基本档传动链传动到后轮；图6所示当太阳轮13连同棘轮棘齿14被拨档拉杆17拨动压向棘爪14时，行星轮3的转动被通过部分中间齿轮11-1、11-2、11-3、11-4及传动比较大的中间传动齿轮12传给太阳轮13，经棘轮棘齿14、棘轮棘爪15、棘轮8的内圈16驱动车轮9，此时因棘轮8也同为单向超越棘轮，经太阳轮2传来的较慢转速将对其没有影响。这种轴向侧面啮合的单向超越棘轮14，由于齿顶尖截面与两齿间距空间差比大，使进档非常轻松，成为很好的离合器。
图7示出了本发明小轮车驱动装置的第四种实施方式。基于第一种实施方式的基础上，将中间传动系变更为链条传动方式。如图所示的链条传动方式同时还是第一种传动方式的综合体现。行星轮3的转动经过一个惰轮7改变方向后传给同轴的输入链轮18，经链条19传动给太阳轮2，太阳轮2即为输出链轮。链条的传动方式使行星轨道半径可更为方便的调节。
图8是第二种实施方式的局部剖视图，以第二种实施方式为代表，示出了本小轮车驱动装置的中间传动系的一种特殊形式。在紧接行星轮3的第一个中间齿轮11-1与其轴20之间增加单向超越棘轮21。如图所示，行星轮3与单向超越棘轮21的内圈22同轴固定联结在轴套23上，在轴20上随摆架5的上下运动而作往复转动；轮11-1通过棘轮21与其内圈22的啮合仅作单向转动，并单向带动下方传动轮11-2转动。此增设的单向超越棘轮使中间传动能耗降低，单向轻松运转，多档设置更方便。
在图4、图5、图6中，既示出了中间传动系的实施方式，同时也示出了本发明小轮车驱动装置具有多档变速的一种理想实施方式。本方式仍然由压板、轮系转动发生源、中间传动系及离合装置组成，并针对中间传动设置两档或多档变速时，采用更为简单轻松的换档离合装置。普通公知的单向超越棘轮皆是径向啮合传动的，而本理想的实施方式是采用轴向啮合的单向超越棘轮作为换档离合装置，在最慢档的基础上，每增设一档，配置相应的一个轴向啮合单向超越棘轮及太阳轮。在本图例中，仅以两档说明。棘轮棘齿14侧面轴向与太阳轮13靠背联结，棘齿侧面轴向伸出，相对的棘轮棘爪15同轴相向安装，棘爪15背向联结在棘轮8的内圈16上。当如图4所示太阳轮13连同棘轮14被拨档拉杆17轴向向外拉出一定距离后，棘爪15脱离棘轮14的啮合，此时行星轮3的转动按照图5所示慢速档传动，与图3的传动相仿；图6所示当太阳轮13连同棘轮棘齿14被拨档拉杆17拨动压向棘爪14时，行星轮3的转动被通过传动比较大的中间传动齿轮12传给太阳轮13，经棘轮棘齿14、棘轮棘爪15、棘轮8的内圈16驱动车轮9，此时因棘轮8也同为单向超越棘轮，经太阳轮2传来的较慢转速将对其没有影响。这种轴向侧面啮合的单向超越棘轮，由于齿顶尖截面与两齿间距空间差比大，使进档非常轻松，成为很好的换档离合器。
本发明所采用的齿轮啮合，也可以用橡胶轮压迫滚合传动；本发明所采用的链轮传动，同样也可以用皮带轮传动代替。
本发明所示的驱动装置，可与小轮车的后轮同轴安装，也可以与前轮同轴安装；可安装于二轮车中，也可安装于三轮或四轮等车中；可安装一套驱动装置，也可以同时安装两套或多套装置；其中间传动装置可以是前述的任一种方式，也可以是几种方式的组合；轴向啮合的单向超越棘轮可以装在传动系后方的太阳轮轴上，也可以装在传动系前方的行星轮轴上，也可以前后都安装组成组合换档离合装置；无论上述何种方式，均落入本发明的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种小轮车的驱动装置，由压板、轮系转动发生源、中间传动系及离合装置组成，其特征在于：所述的轮系转动发生源为不完整非对称行星轮系，由太阳轮(2)、行星轮(3)、不完整行星轨道齿圈(4)及非对称行星架摆架(5)组成，摆架(5)一端与太阳轮(2)同轴铰接，齿圈(4)仅截留部分有用弧段固定安装在车架(10)上并与太阳轮(2)同轴，行星轮(3)铰接于摆架(5)架身上并与齿圈(4)啮合；驱动时所述压板(6)压动摆架(5)另一端，摆架(5)绕太阳轮(2)摆动，架身上的行星轮(3)跟随绕太阳轮(2)公转的同时与齿圈(4)啮合产生自转，中间传动系将行星轮(3)的转动传给太阳轮(2)，最终通过离合装置驱动小轮车车轮(9)。
2.按权利要求1所述的小轮车驱动装置，其特征在于：所述的中间传动系安装在摆架(5)上行星轮(3)与太阳轮(2)之间，随摆架(5)摆动时将行星轮(3)的转动传给太阳轮(2)；所述的离合装置为单向超越棘轮(8)，将太阳轮(2)的转动单向驱动小轮车车轮(9)。
3.按权利要求1、2所述的小轮车驱动装置，其特征在于：所述的中间传动系为安装在摆架(5)上的惰轮(7)，可为一个或多个惰轮。
4.按权利要求1、2所述的小轮车驱动装置，其特征在于：所述的中间传动系为安装在摆架(5)上的齿轮组(11)变速传动，与太阳轮(2)共同组成一级或多级变速。
5.按权利要求1、2或4所述的小轮车驱动装置，其特征在于：所述的中间传动系为两组(11)、(12)或更多组齿轮变速传动，每组各自配备相应的太阳轮(2)、(13)和离合装置单向超越棘轮(8)、(14)或相应更多。
6.按权利要求5所述的小轮车驱动装置，其特征在于：所述的离合装置中单向超越棘轮(14)为轴向侧面啮合构造，棘轮棘齿(14)与棘轮棘爪(15)轴向相对安装，棘轮棘齿(14)可轴向滑动。
7.按权利要求1、2所述的小轮车驱动装置，其特征在于：所述的中间传动系是安装在摆架(5)上的链条传动，输入链轮(18)由行星轮(3)带动，太阳轮(2)为输出链轮，两链轮间为链条(19)链接。
8.按权利要求1至7中任一项所述的小轮车驱动装置，其特征在于：所述的中间传动系中紧接行星轮(3)的第一个轮(7)或者(11-1)与其轴(20)之间设置一单向超越棘轮(21)。
9.一种小轮车的驱动装置，由压板、轮系转动发生源、中间传动系及离合装置组成，其特征在于：压板下压时带动大小轮滚合发生的转动，经过中间传动系形成二档或者更多档转动，再通过离合装置驱动车轮；所述的离合装置为单向超越棘轮组，每档配备各自的棘轮，二档以上配备轴向侧面构造的单向超越棘轮，棘轮棘齿(14)与棘轮棘爪(15)同轴轴向相对，棘轮棘齿(14)与上方相应传动轮(13)同轴侧面联结，棘轮棘爪(15)与下方传动轴套(16)同轴侧面联结，棘轮棘齿(14)与上方传动轮(13)随换档拨叉(17)可轴向滑动，棘轮棘爪(15)通过下方传动轴套(16)可直接或间接驱动车轮(9)。
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