CN102225699B - 自行车往复式增速驱动机构 - Google Patents

Abstract

本发明的自行车往复式增速驱动机构，包括曲柄、轮毂、轮毂轴式支撑体、往复运动机构、单向驱动机构、运动增速机构和运动输出机构，往复运动机构、单向驱动机构、运动增速机构和运动输出机构安装在轮毂轴式支撑体内，轮毂安装在轮毂轴式支撑体上，轮毂与轮毂轴式支撑体之间为滚动磨擦，运动输出机构的输出端通过齿轮与轮毂连接，其特征在于：两个曲柄分别与往复运动机构的轴齿盘和中心齿轮轴固定连接，往复运动机构的轴齿盘和中心齿轮轴分别与单向驱动机构连接，单向驱动机构安装在往复运动机构和运动增速机构之间，运动输出机构的输入端与运动增速机构连接。此自行车往复式增速驱动机构结构紧凑、机构布置方便、传动效率高。

Description

自行车往复式增速驱动机构

技术领域

本发明涉及一种自行车的驱动和传动机构，特别是涉及自行车往复式增速驱动机构。

背景技术

传统的自行车是通过链轮和链条进行传递动力和增速的，其缺点是传动部件外露，需定期清洁和上油等维护工作，有时还会发生链条脱落的情况，容易弄脏骑车人的衣服，并且链条与链轮啮合外露，使用时也不安全，整个传动机构的结构也不紧凑；同时，传统自行车的脚蹬围绕中轴作圆周运动时，脚蹬和中轴之间的力臂不断变化，并且存在上下死点，骑行效率不高。

专利号为ZL85106710的杆驱动式自行车的驱动机构，包括一个由踏板、一对臂、一个枢轴和一对杆组成的部件，安装在主轴上，链条安装在链轮上，该链轮由一对单向离合器与装在后轮轴上的轮毂连接。链条和臂连接，当乘车者踏动踏板，杆臂作上下摆动时，链条作往复运动。

虽然专利号为ZL85106710的杆驱动式自行车的驱动机构将传统自行车的脚蹬围绕中轴作圆周运动转变为脚蹬上下往复运动，解决了传统自行车在骑行过程中脚蹬和中轴之间力臂存在上下死点的问题，但传动部件中仍然有链条链轮，没有解决传动部件外露，有时还会发生链条脱落的问题，整个传动机构的结构也不紧凑。

专利号为ZL200810035815.8的一种自行车往复驱动机构，包含花鼓和轴棍，其结构是：轴棍的中心，垂直紧固一个对称开孔的圆厚板，圆厚板的圆周上，对应开有装轴的轴孔，轴上装有行星锥齿轮，与两边轴棍上由滚珠与轴承支撑的双联中心齿轮的圆锥齿轮分别啮合，轴棍上装行星锥齿轮的圆厚板两侧，依此由中心向两侧对称地各装有以下构件：有单向驱动机构，齿轮增速机构；摆动限位机构。实施本发明后，克服了传动部件外露的缺点，本发明所有传动部件均处封闭体内，不会弄脏骑车人的衣服，不需定期清洁和上油，省略了维护工作；没有了传动链条，也不会发生掉链子的情况，使用很安全，结构很紧凑。

但是，专利号为ZL200810035815.8的一种自行车往复驱动机构结构过于复杂，左右相同的多级结构只能完成重复的部分功能，且左右曲柄的慢反向运动是通过增速再减速完成的，结构及传动效率不高，实际应用中，在机构体积不能过大且增速要达到一定要求的条件约束下，由于部分增速齿轮不容易达到强度要求和其花鼓较短而失去了实际应用价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种自行车往复式增速驱动机构，此自行车往复式增速驱动机构结构紧凑、机构布置方便灵活、传动效率高。

为了达到上述目的，本发明的自行车往复式增速驱动机构，包括曲柄、轮毂、轮毂轴式支撑体、往复运动机构、单向驱动机构、运动增速机构和运动输出机构，往复运动机构、单向驱动机构、运动增速机构和运动输出机构安装在轮毂轴式支撑体内，轮毂安装在轮毂轴式支撑体上，轮毂与轮毂轴式支撑体之间为滚动磨擦，运动输出机构的输出端通过齿轮与轮毂连接，其特征在于：两个曲柄分别与往复运动机构的轴齿盘和中心齿轮轴固定连接，往复运动机构的轴齿盘和中心齿轮轴分别与单向驱动机构连接，单向驱动机构安装在往复运动机构和运动增速机构之间，运动输出机构的输入端与运动增速机构连接；往复运动机构由轴齿盘、中心齿轮轴和反向复合行星轮组成，轴齿盘与中心齿轮轴之间安装有滑动轴承，轴齿盘有内齿圈结构，内齿圈半径为R_内，中心齿轮轴有外齿轮结构，外齿轮半径为R_外，轴固定的反向复合行星轮为一大一小齿轮的结合体，半径分别为R_星外和R_星内，反向复合行星轮大齿轮部分与轴齿盘的内齿圈啮合，反向复合行星轮小齿轮部分与中心齿轮轴的外齿轮啮合，同时满足关系式：R_外+R_星外+R_星内=R_内 与 R_外/ R_星外=R_内/ R_星内，由于往复运动机构采用复合行星轮结构，传动效率高，零件少，结构简单。

所述的往复运动机构，还可以是轴齿盘上的锥齿结构、中心齿轮轴上的锥齿结构与轴固定在支撑套上的反向锥齿轮组啮合组成。

由于往复运动机构、单向驱动机构、运动增速机构和运动输出机构只有一路传动路径，而不是左右的两套相同的结构只能完成重复的部分功能，结构紧凑，布置方便灵活，并且传动效率高。

所述的自行车往复式增速驱动机构，其特征在于：单向驱动机构，是棘轮内布置有双内环结构的内啮式棘轮-棘爪超越离合器，该两内环分别与轴齿盘和中心齿轮轴相连。

所述的单向驱动机构，还可以是外环内布置有两个内环的楔块式超越离合器，该两内环分别与轴齿盘和中心齿轮轴相连。

所述的单向驱动机构，还可以是外环内布置有两个内星轮的内星轮滚柱式超越离合器，该两内星轮分别与轴齿盘和中心齿轮轴相连。

所述的自行车往复式增速驱动机构，其特征在于：运动增速机构为一级、二或三级NGW型行星增速机构。

所述的运动增速机构，还可以是NW型、NN型或WW型行星增速机构。

所述的自行车往复式增速驱动机构，其特征在于：运动输出机构是行星轮轴固定的NGW型、NW型或NN型行星机构。

所述的自行车往复式增速驱动机构，其特征在于：轮毂轴式支撑体由轮毂支撑套和轮毂支撑座组成，轮毂支撑套和轮毂支撑座通过螺纹连接，轮毂支撑座上均布有开口，以便布置运动输出机构的输出行星轮组，轮毂轴式支撑体在外层，体积较大，结构强度容易保证。

所述的轮毂轴式支撑体，还可以由左轮毂支撑座、右轮毂支撑座和轮毂支撑套组成，左轮毂支撑座、右轮毂支撑座和轮毂支撑套分别通过右旋和左旋螺纹连接，右轮毂支撑座上开有开口。

由于往复运动机构、单向驱动机构和运动输出机构只有一路传动路径，为运动增速机构留出的空间，机构布置方便、增速机构类型选择灵活，生产出的自行车往复式增速驱动机构实用性强。

所述的曲柄为自行车人力脚蹬装置，两个曲柄分别与往复运动机构的轴齿盘和中心齿轮轴固定连接。

所述的轮毂为自行车车轮的连接与支承部件，自行车车圈通过辐条与轮毂相连接。

本发明的自行车往复式增速驱动机构结构紧凑、机构布置方便、传动效率高。

附图说明

图1是本发明实施例装在自行车车车架上的自行车往复式增速驱动机构的外形示意图。

图2是本发明实施例的外形示意图。

图3是本发明实施例的装配关系示意图。

图4是本发明实施例的结构示意图。

图5是图4的A-A剖视图。

图6是图4的B-B剖视图。

图7是图4的C-C剖视图。

图8是图4的D-D剖视图。

图9是图4的E-E剖视图。

图10是实施例的另一种运动输出机构的装配立体剖视示意图。

图11是一级运动增速机构的装配立体剖视示意图。

图12是三级运动增速机构的装配立体剖视示意图。

图13是实施例的另一种单向驱动机构的装配立体剖视示意图。

图14是实施例的另一种往复运动机构分离式立体装配示意图。

图15是图14的装配后结构剖视图。

图16是图15的F-F剖视图。

图17是实施例的另一种往复运动机构分离式立体装配示意图。

图18是图17的装配后结构剖视图。

图19是图18的G-G剖视图。

图20是图18的H-H剖视图。

图21是实施例的另一种轮毂支撑体和运动输出机构的分离式立体装配示意图。

图22是图21的装配后结构剖视图。

具体实施方式

图3标记的说明：密封帽1，螺母2，半圆键3，曲柄4，压帽5，支撑密封盖6，滑动轴承Ⅰ7，轴齿盘8，滑动轴承Ⅴ9，反向复合行星轮14，滑动轴承Ⅳ15，中心齿轮轴16，滑动轴承Ⅵ17，轮毂支撑套18，滑动轴承Ⅲ19，轮毂滚动体20，轮毂21，棘爪弹簧22，棘爪钢珠23，棘爪24，棘爪销25，限位棘爪盘26，连接键27，位置调整环28，滚动轴承Ⅰ29，单向棘轮盘30，一级增速行星轮轴31，一级增速行星轮32，外止动环Ⅰ33，内止动环Ⅰ34，中心齿轮盘35，二级增速行星轮滚动体36，二级增速行星轮轴37，二级增速行星轮38，输出齿轮盘39，外止动环Ⅱ40，滚动轴承Ⅱ41，内止动环Ⅱ42，输出行星轮轴43，输出行星轮44，限位环Ⅰ45，滚动轴承Ⅲ46，限位环Ⅱ47，轴承端盖48，轴承端盖螺钉49，轮毂支撑座50，滑动轴承Ⅱ51。

图4标记的说明：轮毂轴式支撑体10，往复运动机构11，单向驱动机构12，运动增速机构13，运动输出机构52。

图12标记的说明：三级增速行星轮61，三级增速行星轮轴62。

图14标记的说明：轴齿盘8，反向锥齿轮轴68，反向锥齿轮套69，反向锥齿轮70，反向锥齿轮轴限位环71，中心齿轮轴16，滑动轴承Ⅵ73。

图17标记的说明：轴齿盘8，左滑动轴承75，右滑动轴承76，反向锥齿轮轴限位螺钉77，反向锥齿轮轴68，反向锥齿轮套69，中心齿轮轴限位瓦79，中心齿轮轴16，轮毂支撑套18，中心齿轮轴限位瓦紧固螺钉82。

图21标记的说明：左轮毂支撑座83，轮毂支撑套Ⅱ84，输出棘爪盘85，棘爪销Ⅲ86，棘爪Ⅲ87，滚动轴承Ⅳ88，滚动轴承Ⅳ内圈限位环89，滚动轴承Ⅳ外圈限位环90，滚动轴承A91，滚动轴承B92，输出行星轮轴Ⅱ93，输出行星轮Ⅲ94，滚动轴承Ⅴ95，滚动轴承Ⅴ外圈限位环96，位置调整环Ⅱ97，右轮毂支撑座98，输出棘轮齿轮复合盘99。

参见图4，本发明自行车往复式增速驱动机构的实施例包括曲柄4、轮毂21、轮毂轴式支撑体10、往复运动机构11、单向驱动机构12、运动增速机构13和运动输出机构52，往复运动机构11、单向驱动机构12、运动增速机构13和运动输出机构52安装在轮毂轴式支撑体10内，轮毂21安装在轮毂轴式支撑体10上，轮毂21与轮毂轴式支撑体10之间为滚动磨擦，运动输出机构52的输出端通过输出行星轮44与轮毂21连接，两个曲柄4分别与往复运动机构11的轴齿盘8和中心齿轮轴16固定连接，往复运动机构11的轴齿盘8和固连在中心齿轮轴16上的限位棘爪盘26分别与单向驱动机构12连接，单向驱动机构12安装在往复运动机构11和运动增速机构13之间，运动输出机构52的输入端与运动增速机构13连接。

由于往复运动机构11、单向驱动机构12、运动增速机构13和运动输出机构52只有一路传动路径，而不是左右的两套相同的结构只能完成重复的部分功能，结构紧凑，布置方便灵活，并且传动效率高。

往复运动机构11由轴齿盘8、中心齿轮轴16和反向复合行星轮14组成，轴齿盘8与中心齿轮轴16之间安装有滑动轴承Ⅳ15，轴齿盘8有半径为R_内的内齿轮结构，中心齿轮轴16有半径为R_外的外齿轮结构，轴固定的反向复合行星轮是半径分别为R_星外和R_星内一大一小两齿轮的结合体，反向复合行星轮大齿轮部分与轴齿盘的内齿轮啮合，反向复合行星轮小齿轮部分与中心齿轮轴的外齿轮啮合，同时满足关系式：R_外+R_星外+R_星内=R_内 与 R_外/ R_星外=R_内/ R_星内，不止一套复合行星轮，根据结构和强度要求采用对称布置，由于往复运动机构采用复合行星轮结构，传动效率高，零件少，结构简单。

单向驱动机构12为双内环结构的棘轮棘爪机构，由棘爪弹簧22、棘爪钢珠23、棘爪销25、棘爪24和单向棘轮盘30组成，棘爪24和单向棘轮盘30啮合，棘爪24通过棘爪销25安装在往复运动机构11的轴齿盘8和限位棘爪盘26上，棘爪弹簧22将棘爪钢珠23顶起与棘爪24接触，使棘爪24和单向棘轮盘30啮合，从而把往复运动机构11的轴齿盘8和中心齿轮轴16的往复运动变成单向的旋转运动。

运动增速机构13为一级、两级或三级NGW型行星增速装置，由于往复运动机构11、单向驱动机构12和运动输出机构52只有一路传动路径，为运动增速机构13留出了布置空间，根据增速比需要，便于安排串联式NGW型行星增速装置层级进行增速，增速比选择灵活，主要零部件结构相同，经济实用。

运动输出机构52为行星轮轴固定的NGW型行星装置，主要由输出齿轮盘39上的输出齿轮结构，输出行星轮44和轮毂21上的内齿圈结构组成，输出齿轮盘39上的旋转运动通过输出行星轮44驱动轮毂21做旋转运动。

轮毂轴式支撑体10由轮毂支撑套18和轮毂支撑座50组成，轮毂支撑套18和轮毂支撑座50通过螺纹连接，轮毂支撑座50上开有开口，开口的作用是用来使运动输出机构52的与轮毂21连接的输出行星轮44通过，轮毂轴式支撑体10既是自行车往复式增速驱动机构的容器和密封部件，又是自行车往复式增速驱动机构的主要支撑体，体积较大结构强度好。

参见图3，本发明自行车往复式增速驱动机构实施例包含轮毂21和由轮毂支撑套18与轮毂支撑座50通过螺纹联结构成的轮毂轴式支撑体10，轮毂支撑套18与轮毂支撑座50上各有一个外滚动环形槽，与轮毂21两端上的内滚动环形槽相配合构成轮毂21左右两端的环形滚道，轮毂滚动体20在两滚道中滚动，支撑轮毂21围绕轮毂支撑套18与轮毂支撑座50构成的轮毂轴式支撑体10的轴线做圆周运动。轮毂支撑套18外部一端有对称支架沟槽，轮毂支撑座50外部有环形支架沟槽，轮毂支撑套18与轮毂支撑座50构成的轮毂轴式支撑体10可通过支架沟槽与自行车支架联接，其中，轮毂支撑套18上的对称支架沟槽保证轮毂支撑套18与自行车支架相对角度位置固定，轮毂支撑座50上的环形支架沟槽允许轮毂支撑座50与自行车支架角度不固定，便于调节轮毂支撑套18与轮毂支撑座50上的配合螺纹，以达到调节在滚道中的轮毂滚动体20与滚道配合的左右运动间隙。轮毂支撑套18中间的隔板结构把轮毂支撑套18分隔成一大一小两个圆柱形腔体，其小腔体内安装有做往复运动的机构11，其大腔体内从隔板向外依外次安装有单向驱动机构12、运动增速机构13，与运动增速机构13相邻、装在轮毂支撑座50中的运动输出机构52把经过运动增速机构13输出的旋转运动传递给轮毂21，驱动轮毂21做圆周运动。

实施例中，装在轮毂支撑套18小腔体内的往复运动机构11主要有中心齿轮轴16上的齿轮结构构成的外齿中心轮、反向复合行星轮14组、轴齿盘8构成，中心齿轮轴16上的外齿中心轮、反向复合行星轮14组、轴齿盘上8的内齿圈结构构成的内齿中心轮组成反向机构，当反向复合行星轮14组的轴固定时，反向机构的外齿中心轮与内齿中心轮构成反向摆动关系。反向复合行星轮14是由两个同轴但不同半径的半齿轮结合构成，参见图5，其中，与反向机构的外齿中心轮啮合的半齿轮半径为R_星外，与反向机构的内齿中心轮啮合的半齿轮半径为R_星内，反向机构的内齿中心轮、外齿中心轮的半径分别为R_内和R_外， R_外=12mm，R_星外=4 mm ，R_星内=8 mm，R_内=24 mm 则R_外+R_星外+R_星内=12 mm+4 mm+8 mm=24 mm，R_外/ R_星外=12mm/4 mm=3，R_内/ R_星内=24 mm/8 mm=3， 

所以     R_外+R_星外+R_星内=R_内     R_外/ R_星外=R_内/ R_星内

取齿轮模数为1，则反向机构的外齿中心轮、内齿中心轮的齿数分别为24和48，反向复合行星轮14的两个半齿轮的齿数分别为4和8，经圆整后调整为3和6，固定反向复合行星轮14的轴线，内外中心轮摆动角度都限定为60度，上述两关系式保证了反向机构的外齿中心轮与内齿中心轮运动角速度相等，但方向相反，完成往复摆动运动。反向复合行星轮14的轴一端通过滑动轴承Ⅵ17支撑在轮毂支撑套18隔板上的圆孔中，另一端穿过轴齿盘8底部的圆弧孔通过滑动轴承Ⅴ9支撑在支撑密封盖6上的圆孔中，这里取4套如上所述的反向复合行星轮14及支撑附件，考虑到支撑密封盖6和轴齿盘8结构强度，4套反向复合行星轮14组采取两两靠近、对称布置形式。圆形的支撑密封盖6四周均布有若干个圆孤缺口，该圆孤缺口与轮毂支撑套18腔体上的圆孤凸起配合，限制支撑密封盖6围绕其轴线的圆周运动，支撑密封盖6外有压帽5，压帽5上的外螺纹结构与轮毂支撑套18腔体内的内螺纹结构配合，限制支撑密封盖6的轴向运动。轴齿盘8呈圆槽形，槽底对称开有两个弧形孔，各有一对反向复合行星轮14的轴活动穿过，轴齿盘8底部对称地向支撑密封盖6上的两圆孤槽内各伸出一个限位块，该两限位块限制轴齿盘8的单向摆动角范围为60度。轴齿盘8槽底外部沿中心轴线向外伸有长轴、槽底内部沿中心轴线有短轴凸起，短轴凸起通过滑动轴承Ⅳ15支撑在中心齿轮轴16有齿轮结构端的圆孔中，长轴通过滑动轴承Ⅰ7支撑在支撑密封盖6中心处的圆孔中，并穿过支撑密封盖6，其端部锥面轴与曲柄4上的锥孔配合并通过半圆键3联接，其轴端部螺纹与螺母2固联，最外面用密封帽1密封。轴齿盘8圆槽内壁四周有内齿圈结构与反向复合行星轮14组啮合，其槽形边沿处沿其轴线方向对称伸出一对凸块，该对凸块分别活动地穿过轮毂支撑套18隔板上的一个圆弧孔，可做往复摆动，凸块顶端各有棘爪24及棘爪销25、棘爪弹簧22、棘爪钢珠23构成棘爪摆动结构Ⅰ。中心齿轮轴16的外齿中心轮结构与反向复合行星轮14组啮合，其轴体通过滑动轴承Ⅲ19支撑在轮毂支撑套18隔板中心处的轴孔内，并延伸到轮毂支撑套18的大腔体中，轮毂支撑套18大腔体中靠近隔板处的圆盘状限位棘爪盘26通过连接键27和中心齿轮轴16上的凸肩与中心齿轮轴16联接并定位，限位棘爪盘26另一侧通过位置调整环28与滚动轴承Ⅰ29相邻，滚动轴承Ⅰ29另一侧通过内止动环Ⅰ34在中心齿轮轴16上限位。单向棘轮盘30通过滚动轴承Ⅰ29支撑在中心齿轮轴16上并通过外止动环Ⅰ33与滚动轴承Ⅰ29固联，限位棘爪盘26在与轴齿盘8凸块成90度方位处径向伸出一对棘爪块，其上有棘爪24及棘爪销25、棘爪弹簧22、棘爪钢珠23构成的棘爪摆动结构Ⅱ。限位棘爪盘26上的两个棘爪块各向轮毂支撑套18隔板上的两圆孤槽内伸出一个限位块，该两限位块限制中心齿轮轴16的单向摆动角范围为60度，参见图6。限位棘爪盘26上的一对棘爪摆动结构Ⅱ和轴齿盘8上的一对棘爪摆动结构Ⅰ成平面垂直布置，一对棘爪摆动结构Ⅰ、一对棘爪摆动结构Ⅱ与内圈具有棘齿的单向棘轮盘30共同构成了把往复摆动转换为单向旋转运动的单向驱动机构12，参见图7。单向棘轮盘30同时又作为一级增速行星架，其上均布有4对一级增速行星轮轴31和一级增速行星轮32，一级增速行星轮32、中心齿轮盘35中心轴处固联的齿轮结构作为一级增速外齿中心轮和轮毂支撑套18上的起内齿中心轮作用的部分内齿圈组成了一级增速行星齿轮轮系。中心齿轮盘35中心轴线处有通孔以便中心齿轮轴16通过，中心齿轮盘35同时又是二级增速行星架，其上均布有4个二级增速行星轮轴37，二级增速行星轮轴37上有二级增速行星轮38，二级增速行星轮轴37上的外滚动环形槽和二级增速行星轮38轴孔内的内滚动环形槽构成环形滚道，内有二级增速行星轮滚动体36，参见图8，二级增速行星轮38、输出齿轮盘39上的二级增速外齿中心轮结构和轮毂支撑套18上的起内齿中心轮作用的部分内齿圈组成了二级增速行星齿轮轮系，一级、二级增速行星齿轮轮系组成了运动增速机构13。输出齿轮盘39上除了有二级增速外齿中心轮结构外，其上还有输出外齿中心轮结构、轴向中心孔和盘端环形槽，输出齿轮盘39通过滚动轴承Ⅱ41支撑在轮毂支撑座50上的轴承孔内，其上的环形槽与内止动环Ⅱ42配合固定在滚动轴承Ⅱ41上，滚动轴承Ⅱ41通过外止动环Ⅱ40限定在轮毂支撑座50上。输出行星轮44通过滚动轴承Ⅲ46、限位环Ⅰ45、限位环Ⅱ47、轴承端盖48、轴承端盖螺钉49限位并支撑在通过螺纹固定于轮毂支撑座50上的输出行星轮轴43上，构成了输出行星轮结构，输出齿轮盘39上的输出外齿中心轮结构周围均布有4个这样的输出行星轮结构，输出行星轮结构、输出齿轮盘39上的输出外齿中心轮结构和轮毂21上的起内齿中心轮作用的内齿圈结构构成了运动输出机构52，参见图9。中心齿轮轴16通过滚动轴承Ⅰ29、内止动环Ⅰ34后，依次穿过中心齿轮盘35、输出齿轮盘39，并通过滑动轴承Ⅱ51支撑在轮毂支撑座50上，其端部锥面轴与曲柄4上的锥孔配合并通过半圆键3联接，轴端部螺纹与螺母2固联，最外面用密封帽1密封。

参见图10，在另一实施例中，运动输出机构52的输出齿轮盘39上的输出外齿中心轮结构与输出行星轮44上的小齿轮结构啮合，输出行星轮44上的大齿轮结构与轮毂21上的内齿中心轮结构啮合。

参见图11，运动增速机构13是起一级行星架作用的单向棘轮盘30及其上的一级增速行星轮轴31、一级增速行星轮32与轮毂支撑套18上的起内齿中心轮作用的内齿圈、输出齿轮盘39上的起外齿中心轮作用的外齿圈结构直接啮合，运动增速机构13是一级增速行星齿轮轮系。

参见图12，运动增速机构13是三级增速行星齿轮轮系，单向棘轮盘30、一级增速行星轮轴31、一级增速行星轮32和中心齿轮盘35上的起外齿中心轮作用的齿轮结构、轮毂支撑套18上的起内齿中心轮作用的部分内齿圈结构组成的一级增速行星齿轮轮系，中心齿轮盘35、二级增速行星轮轴37、二级增速行星轮38和中心齿轮盘35上的起外齿中心轮作用的齿轮结构、轮毂支撑套18上的起内齿中心轮作用的部分内齿圈结构组成的二级增速行星齿轮轮系，中心齿轮盘35、三级增速行星轮轴62、三级增速行星轮61和输出齿轮盘39上的起外齿中心轮作用的齿轮结构、轮毂支撑套18上的起内齿中心轮作用的部分内齿圈结构组成的三级增速行星齿轮轮系，一、二、三级增速行星轮轮系组成运动增速机构13。

参见图13，单向驱动机构12还可以是轴齿盘8上的一对棘爪摆动结构和限位棘爪盘26上的一对棘爪摆动结构并列、不在同一个平面内，此两对棘爪摆动结构与内圈具有棘齿的单向棘轮盘30共同构成了把往复摆动转换为单向旋转运动的机构。

参见图14、15及16，往复运动机构11还可以是轴齿盘8上的锥齿结构、中心齿轮轴16上的锥齿结构与反向锥齿轮70组啮合构成，反向锥齿轮70通过反向锥齿轮轴68、反向锥齿轮套69、反向锥齿轮轴限位环71支撑固定在轮毂支撑套18上，4个反向锥齿轮70两两靠近对称布置，轴齿盘8中心轴处的圆柱凸起结构与中心齿轮轴16中心轴处的圆槽结构通过滑动轴承Ⅵ73连接。

参见图17、18、19及20，往复运动机构11，还可以是轴齿盘8上的锥齿结构、中心齿轮轴16上的锥齿结构与反向锥齿轮70组啮合构成，反向锥齿轮70通过反向锥齿轮轴68、反向锥齿轮套69、反向锥齿轮轴限位螺钉77支撑固定在轮毂支撑套18上，4个反向锥齿轮70两两靠近对称布置，轴齿盘8的顶端安装有棘齿的一对凸起结构上开有通孔以便中心齿轮轴16上的锥齿结构部分通过，在保证锥齿轮之间完整啮合的条件下以增大摆动角度，轴齿盘8和中心齿轮轴16上的中心轴处的圆柱凸起结构分别通过左滑动轴承75与右滑动轴承76支撑在轮毂支撑套18上，中心齿轮轴16上的两圆柱凸起借助轮毂支撑套18上的两对称圆孤槽进行摆动角度限位，通过固定在轮毂支撑套18对称凹槽上的一对中心齿轮轴限位瓦79轴向限位，中心齿轮轴限位瓦紧固螺钉82固定中心齿轮轴限位瓦79。

参见图21及22，轮毂轴式支撑体10也可以由左轮毂支撑座83、右轮毂支撑座98和轮毂支撑套Ⅱ84组成，左轮毂支撑座83、右轮毂支撑座98和轮毂支撑套Ⅱ84分别通过右旋和左旋螺纹连接，右轮毂支撑座上开有开口，开口的作用是用来使运动输出机构与轮毂连接的齿轮通过。

参见图21及22，所述的运动输出机构52，还可以是输出棘爪盘85通过其上的棘爪销Ⅲ86和棘爪Ⅲ87带动输出棘轮齿轮复合盘99旋转，经由滚动轴承A91、滚动轴承B292、输出行星轮轴Ⅱ93、输出行星轮Ⅲ94组成的行星轮系传输给轮毂21，滚动轴承Ⅳ88、滚动轴承Ⅳ内圈限位环89、滚动轴承Ⅳ外圈限位环90将输出棘爪盘85固联在右轮毂支撑座98上，滚动轴承Ⅴ95、滚动轴承Ⅴ外圈限位环96、位置调整环Ⅱ97将输出棘轮齿轮复合盘99固联在右轮毂支撑座98上。

结合附图对本发明工作过程进行具体说明。

由轴齿盘8上的内齿中心轮、中心齿轮轴16上的外齿中心轮与反向复合行星轮14的特殊啮合关系，轴齿盘8与中心齿轮轴16构成反向等速摆动关系，当曲柄4向下做顺时针圆周摆动时，带动轴齿盘8做同样的顺时针圆周摆动，中心齿轮轴16做等速逆时针圆周摆动，带动另一边的曲柄4做向上逆时针圆周摆动，同时通过连接键27带动限位棘爪盘26一对棘爪块上的棘爪摆动结构的棘爪24逆时针滑过单向棘轮盘30上的棘齿；曲柄4向下摆动带动轴齿盘8做同样的顺时针圆周摆动时，轴齿盘8一对凸块上的棘爪摆动结构驱动单向棘轮盘30做顺时针圆周运动，当轴齿盘8顺时针转过60度时，其上的一对限位块在支撑密封盖6两圆孤槽内限位，做逆时针圆周摆动的限位棘爪盘26上的一对限位块在轮毂支撑套18隔板上的两圆孤槽内此时不限位。当另一边的曲柄4向下做顺时针圆周摆动时，中心齿轮轴16做同样的顺时针圆周摆动，轴齿盘8做等速逆时针圆周摆动，带动轴齿盘8一对凸块上的棘爪摆动结构的棘爪24逆时针滑过单向棘轮盘30的棘齿，同时带动曲柄4做向上逆时针圆周摆动；另一边的曲柄4向下摆动带动中心齿轮轴16做同样的顺时针圆周摆动时，中心齿轮轴16通过连接键27带动限位棘爪盘26做同样的顺时针圆周摆动，限位棘爪盘26一对棘爪块上的棘爪摆动结构驱动单向棘轮盘30做顺时针圆周运动，当限位棘爪盘26顺时针转过60度时，其上的一对限位块在轮毂支撑套18隔板上的两圆孤槽内限位，做逆时针圆周摆动的轴齿盘8上的一对限位块在支撑密封盖6两圆孤槽内此时不限位。单向棘轮盘30作为运动输入的一级增速行星齿轮轮系的一级增速行星架，驱动一级增速行星齿轮轮系的外齿中心轮做增速运动，该外齿中心轮作为中心齿轮盘35的一部分带动中心齿轮盘35做同样的顺时针增速运动；中心齿轮盘35同时又是作为运动输入的二级增速行星齿轮轮系的二级增速行星架，驱动二级增速行星齿轮轮系的外齿中心轮做增速运动，该外齿中心轮作为输出齿轮盘39的一部分带动输出齿轮盘39做同样的顺时针增速运动；运动输出机构的外齿中心轮是输出齿轮盘39的一部分，轮毂21上的内齿圈结构起运动输出机构的内齿中心轮作用，输出行星轮44轴固定，输出齿轮盘39通过其外齿中心轮结构把增速的顺时针圆周运动转换为轮毂21上的内齿中心轮结构的减速逆时针圆周运动，带动轮毂21做同样的逆时针圆周运动。单向棘轮盘30的顺时针圆周运动经过一、二级增速行星齿轮轮系机构的增速后，形成较大增速的顺时针圆周运动，通过运动输出机构的逆时针小减速后，最终在轮毂21输出一定增速的逆时针圆周运动。

本发明的自行车往复式增速驱动机构，此自行车往复式增速驱动机构结构紧凑、机构布置方便、传动效率高，它的推广运用，对提高自行车的安全性能、骑行的轻便性有着积极的意义。

Claims (10)

1.自行车往复式增速驱动机构，包括曲柄、轮毂、轮毂轴式支撑体、往复运动机构、单向驱动机构、运动增速机构和运动输出机构，往复运动机构、单向驱动机构、运动增速机构和运动输出机构安装在轮毂轴式支撑体内，轮毂安装在轮毂轴式支撑体上，轮毂与轮毂轴式支撑体之间为滚动磨擦，运动输出机构的输出端通过齿轮与轮毂连接，其特征在于：两个曲柄分别与往复运动机构的轴齿盘和中心齿轮轴固定连接，往复运动机构的轴齿盘和中心齿轮轴分别与单向驱动机构连接，单向驱动机构安装在往复运动机构和运动增速机构之间，运动输出机构的输入端与运动增速机构连接；往复运动机构由轴齿盘、中心齿轮轴和反向复合行星轮组成，轴齿盘与中心齿轮轴之间安装有滑动轴承，轴齿盘有内齿圈结构，内齿圈半径为R_内，中心齿轮轴有外齿轮结构，外齿轮半径为R_外，轴固定的反向复合行星轮为一大一小齿轮的结合体，半径分别为R_星外和R_星内，反向复合行星轮大齿轮部分与轴齿盘的内齿圈啮合，反向复合行星轮小齿轮部分与中心齿轮轴的外齿轮啮合，并满足两个关系式：R_外+R_星外+R_星内=R_内 ，与 R_外/ R_星外=R_内/ R_星内。

2.根据权利要求1所述的自行车往复式增速驱动机构，其特征在于：单向驱动机构是棘轮内布置有双内环结构的内啮式棘轮-棘爪超越离合器，该两内环分别与轴齿盘和中心齿轮轴相连。

3.根据权利要求1所述的自行车往复式增速驱动机构，其特征在于：单向驱动机构是外环内布置有两个内环的楔块式超越离合器，该两内环分别与轴齿盘和中心齿轮轴相连。

4.根据权利要求1所述的自行车往复式增速驱动机构，其特征在于：单向驱动机构是外环内布置有两个内星轮的内星轮滚柱式超越离合器，该两内星轮分别与轴齿盘和中心齿轮轴相连。

5.根据权利要求1所述的自行车往复式增速驱动机构，其特征在于：运动增速机构为一级、二级或三级NGW型行星增速机构。

6.根据权利要求1所述的自行车往复式增速驱动机构，其特征在于：运动增速机构为NW型、NN型或WW型行星增速机构。

7.根据权利要求1所述的自行车往复式增速驱动机构，其特征在于：运动输出机构是行星轮轴固定的NGW型、NW型或NN型行星机构。

8.根据权利要求1所述的自行车往复式增速驱动机构，其特征在于：轮毂轴式支撑体由轮毂支撑套和轮毂支撑座组成，轮毂支撑套和轮毂支撑座通过螺纹连接，轮毂支撑座上均布有开口，以便布置运动输出机构的输出行星轮组。

9.根据权利要求1所述的自行车往复式增速驱动机构，其特征在于：轮毂轴式支撑体由左轮毂支撑座、右轮毂支撑座和轮毂支撑套组成，左轮毂支撑座、右轮毂支撑座和轮毂支撑套分别通过右旋和左旋螺纹连接，右轮毂支撑座上开有开口。

10.根据权利要求1所述的自行车往复式增速驱动机构，其特征在于：往复运动机构是轴齿盘上的锥齿结构、中心齿轮轴上的锥齿结构与轴固定在轮毂轴式支撑套上的反向锥齿轮组啮合组成。

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