CN2467387Y - 档位式变速传动装置 - Google Patents

Abstract

一种档位式变速传动装置,设置有传动轴(1)、变速传动轴(15)和后轴(19),在传动轴(1)上固定有滚链轮(2、4)、对应的传动簧片(3、5)和反向安装的飞轮(6),滚链轮(2、4)上设置有受传动簧片(3、5)压制的传动调节螺栓(3、5),变速传动轴(15)上固定有正向安装的飞轮(16、17)和变速传动轮(18),飞轮(6)、变速传动轮(18)和飞轮(8)之间、滚链轮(2)与飞轮(16)之间、滚链轮(4)与飞轮(17)之间为链条传动或外啮合的直齿传动。本实用新型结构简单、实现了多档位间变速的自动转换。

Description

档位式变速传动装置

本实用新型涉及一种档位式变速传动装置，适宜应用在自行车、人力三轮车、助力车、摩托车上。

现有的自行车、人力三轮车、助力车、摩托车等车辆，在档位设置上存在如下不足：1、一个档位的车辆，由于只有一个传动比，致使爬坡吃力，但在平路上行驶时又跑不快，有力使不上；2、多档位结构的车辆需要手动换档，操作不够方便3、虽然现有的摩托车设置自动变速装置，但变速结构太复杂，调速范围较小，制作成本高，很难推广到自行车、人力三轮车和助力车上。

本实用新型的目的意在克服上述现有技术的的不足，提高一种结构简单、实现多档位间自动转换的档位式变速传动装置。

实现上述目的的技术方案：一种档位式变速传动装置，包括传动轴(1)和后轴(21)，传动轴(1)上有反向安装的飞轮(6)，其特征在于：在传动轴(1)和后轴(19)之间设置有变速传动轴(15)，在传动轴(1)上固定有不同直径的滚链轮(2、4)和对应的传动簧片(3、5)，滚链轮(2、4)上设置有受对应传动簧片(3、5)压制的传动调节螺栓(3、5)，变速传动轴(15)上固定有正向安装的飞轮(16、17)和变速传动轮(18)，飞轮(6)、变速传动轮(18)和飞轮(8)之间为链条传动，滚链轮(2)与飞轮(16)之间为链条传动，滚链轮(4)与飞轮(17)之间为链条传动。

变速传动轴(15)和后轴(19)设置在传动轴(1)的两侧，飞轮(6)的外齿环(13)为二联齿，一边与变速传动轮(18)外啮合的直齿(29)传动，另一边是与后轴飞轮(8)的链齿(30)链传动，滚链轮(2)与飞轮(16)之间为外啮合的直齿传动，滚链轮(4)与飞轮(17)之间为外啮合的直齿传动。

滚链轮(2、4)的盘面上，自轴承(7)外圈至外圆之间，对称钻有一排相间一定距离的螺纹孔，传动调节螺栓(10、11)拧在一螺纹孔内。

滚链轮(2、4)用不同直径的棘轮(22)代替，传动簧片(23)代替千斤和千斤弹簧固定在各棘轮的内齿环(24)的棘槽(25)中，变速飞轮(16、17)用不同直径的链轮(22)代替。

传动簧片(3、5)为弹性薄钢片，分别用卡环(12)卡在传动轴(1)上。

传动轴(1)上固定有飞轮套(33)，链轮(6)的内齿环旋入飞轮套(33)螺纹连接。

飞轮套(33)固定在左曲柄(34)的端头，链轮(6)的内齿环旋入左飞轮套的螺纹连接。

左右曲柄(34)的端头均固定有飞轮套(33)，链轮(6)的内齿环旋入左飞轮套(33)的螺纹连接，不同直径的棘轮(22)的内齿环旋入飞轮套(33)的螺纹连接。

采用上述技术方案，本实用新型利用几块不同弹力的传动簧片来传递动力，然后通过预先设定的不同传动比的齿轮产生变速作用，调整传动簧片的长度就可调整档位间转换的灵敏度。由于速度与惯性力成正比，当车辆速度较快惯性力较大时，传动簧片所承受的力较小，传动簧片不会弯曲，能传递动力，传动机构以高速比传递动力，反之则传动簧片产生弯曲变形，不能传递动力，由另一组低传动比的传动机构来传递动力，传动装置根据受力的变化不断循环这一过程，就实现了自动变速的目的。

具体地说，当车辆在起步、爬坡或负载变大时，由于速度慢，惯性力小，传动装置里的传动簧片受到的阻力较大，当阻力大于传动簧片的弹力时，传动簧片受压产生变形，无法压住传动调节螺栓传递动力；当阻力小于传动簧片的阻力时，传动簧片不会弯曲变形，能压住传动调节螺栓直接将动力传给变速机构、行走机构。结合下面将要详述的实施例，本实用新型设定高、中、低三组档位，第一档是低速档，主要是链轮(6)与后轴飞轮(8)的链传动，这档无传力限制，传动比假设为1∶1。第二档是中速档，主要是传动簧片(5)通过滚链轮(4)、变速飞轮(17)、变速传动轮(18)与后轴飞轮(8)的链传动，传动比假设为1∶2。第三档是高速档，主要是传动簧片(3)通过滚链轮(2)、变速飞轮(16)、变速传动轮(18)与后轴飞轮(8)的链传动，传动比假设为1∶3。由于根据需要预先设定了几组不同传动比、不同簧片长度的传动机构作为不同的档位，实现自动换档。而且，由于传动簧片越长，越容易弯曲变形，能传递的动力越小，所以调整传动簧片的长度就能调整档位间转换的灵敏度。本实用新型换档、调节自如，能取得上坡轻松省力、平路快速行驶的效果。

下面通过实施例，并结合附图对本实用新型作进一步详细的说明：

图1是一种档位式自动变速装置的结构示意图。

图2是另一种档位式自动变速装置的结构示意图。

图3是一种改进的棘轮结构示意图。

实施例：一种采用传动链连接的档位式自动变速装置，参照图1，传动轴(1)上，自左自右分别装有滚链轮(2)、传动簧片(3)、滚链轮(4)、传动簧片(5)、链轮(6)，传动轴(1)被套在轴壳(35)里，右曲柄(34)端头固定有一个飞轮内套(33)，链轮(6)可采用普通自行车飞轮通过其内齿环旋入飞轮套(33)的螺纹里固定以方便拆装，滚链轮(2)的直径比滚链轮(4)的直径要大，它们通过同样的轴承(7)紧套在传动轴(1)上，滚链轮(2、4)的盘面上，自轴承(7)外圈至外圆之间，对称钻有一排相间一定距离的螺纹孔，传动调节螺栓(10、11)分别根据需要拧在某一螺纹孔里，并凸出盘面约几毫米，传动调节螺栓(10)比传动调节螺栓(11)要远离圆心一些。传动簧片(3、5)大小规格一样，其长度能分别压到传动调节螺栓(10、11)上，传动簧片(3、5)均用弹性薄钢片制成，它们用同样的卡环(12)分别卡在传动轴(1)上。链轮(6)是一个反向安装的普通自行车飞轮(即棘轮)，反向安装时，棘轮(6)的外齿环不能带转内齿环，但内齿环能带转外齿环(13)。在传动轴(1)的后方，与其平行装有一条变速传动轴(15)，变速传动轴(15)从左至右分别装有变速飞轮(16)、变速飞轮(17)、变速传动轮(18)，它们分别与传动轴(1)上的滚链轮(2、4)、链轮(6)一一对应。变速传动轴(15)被套在轴壳(36)里，变速飞轮(16、17)是棘轮，采用普通自行车用的飞轮，其中变速飞轮(16)的外齿环(20)比变速飞轮(17)的外齿环(21)要小，它们分别通过棘轮(16、17)的内环正向安装固定在变速传动轴(15)上，正向安装的棘轮(16、17)，其外齿环可以带动内环，而内环不能带转外齿环。变速飞轮(16、17)分别通过传动链条A、B与滚链轮(2、4)对应相连接，变速飞轮(16)加滚链轮(2)的齿牙总数与变速飞轮(17)加滚链轮(4)的齿牙总数相等。变速传动轮(18)是一个直径较大的链轮，它直接固定在变速传动轴(15)上。在变速传动轴(15)的后方，则是车轮行走装置，主要有一条后轴(19)、后轴壳(14)、后轴飞轮(8)，后轴壳(14)与车轮相连，它通过轴承固定在后轴(19)上，后轴飞轮(8)安装固定在后轴壳(14)上，链轮(6)通过传动链条C与变速传动轮(18)相连后再直接与后轴飞轮(9)相接。构成了一套档位式自动变速装置。

工作过程：

当车辆起步、坡或负载变大时，调整传动调节螺栓(10、11)在其螺纹孔上的位置远离圆心，使传动簧片(3、5)都受压弯曲从传动调节螺栓(10、11)滑过，不能传递动力，这时，滚链轮(2、4)均不能随传动轴(1)转动，因而不起变速作用，传动轴(10上的动力只能通过链轮(6)，链轮(6)是棘轮，棘轮(6)的外齿环(13)经传动链条C传力给后轴飞轮(8)的外齿环(9)，这一传动过程，由于链轮(6)的外齿环(13)与后轴飞轮(8)的外齿环(9)齿数相等，传动比为1∶1，故不起变速作用，只起省力、增大力矩、便于起动的作用。变速传动轮(18)、变速传动轴(15)这时虽然也被传动链条C带动旋转，但由于变速飞轮(16、17)为正向安装，起分离作用，等效于空转，不会影响滚链轮(2、4)的工作状态。

当车辆起步行走到一定速度之后，惯性力有所增加，传动簧片受到的压力减小，调整传动调节螺栓(10、11)的位置，使传动簧片(3)弯曲从传动调节螺栓(10)滑过，而传动簧片(5)不弯曲，能压住传动调节螺栓(11)带动滚链轮(4)转动，这时，滚链轮(2)仍不起作用，但滚链轮(4)能通过传动链条B、外齿环(21)带动变速飞轮(17)旋转，再经变速传动轴(15)、变速传动轮(18)、链条C变速传动给后轴飞轮(8)。此时，由于滚链轮(2)、变速传动轮(18)起了变速作用，传动链C的速度已经比传动轴(1)的转速快，链轮(6)的外齿环(13)相对于传动轴(1)来说已变成空转，链轮(6)不再起作用，实际上是中速档在起作用，等于车辆已自动由低速档变到中速档行驶。

当车辆继续加速到一定速度时，惯性力进一步增大，负载压力变得更轻，这时传动簧片(3)不再弯曲从传动调节螺栓(10)滑过，它直接将传动轴(1)上的动力通过传动调节螺栓(10)传给滚链轮(2)，然后通过传动链A、外齿环(20)带动变速飞轮(16)旋转，再经变速传动轴(15)、变速传动轮(18)、链条C变速传动给后轴飞轮(8)。这时，由于变速飞轮(16)的外齿环(20)比变速飞轮(17)的外齿环(21)转速快，外齿环(20)将比外齿环(21)优先起作用，从而使外齿环(21)变成空转失去作用。同理，链轮(6)仍处于失效空转状态。这一传动过程，实际上已是高速档在起作用，相当于车辆已自动由中速档变到高速档行驶。以后随着车辆的负载发生变化，变速传动机构又根据惯性力的大小自动变到相应的档位行驶，从而实现了自动变速行驶的目的。

进一步地，本实施例应用在自行车上时，传动轴(1)相当于自行车的中轴，右曲柄(34)仍固定在中轴的右边。滚链轮(2)、传动簧片(3)、滚链轮(4)、传动簧片(5)则固定在中轴的左边，其中轴承(7)选用内圈直径为16mm的轴承为好(如R77)，以方便直接套紧在自行车的中轴上。滚链轮(2)用28齿链轮，滚链轮用(24)齿链轮。传动簧片(3)选择在5—10kg范围内弯曲变形，传动簧片(5)选择在10—20kg范围内弯曲变形。变速飞轮(16、17)分别用16、20齿的普通自行车飞轮装在变速传动轴(15)的左边，与滚链轮(2、4)相对应。变速传动轮(18)用28齿链轮直接装在变速传动轴(15)的右边，与链轮(6)相对应。自行车的后轴飞轮(8)也用16齿的飞轮，尽量使后轴飞轮(8)与变速传动轮(18)、链轮(6)成一直线。这样，低速档的齿轮比为1∶1，中速档的齿轮比为1∶2.1，高速档的齿轮比约为1∶3.06。用自行车链条将滚链轮(2)与变速飞轮(16)连接起来，将滚链轮(4)与变速飞轮(17)连接起来，将链轮(6)与变速传动轮(18)、后轴飞轮(8)连接起来之后，再调整轴壳(36)的前后，使链条A、B、C松紧适宜即可。

如果传动簧片(3、5)与传动调节螺栓之(10、11)间不设可调形式，则上述装置还可进一步简化：即滚链轮(2、4)可直接用飞轮结构，通过内环固定在中轴(1)上，只是将自行车飞轮里的千斤要换成厚薄不同的传动簧片，起传力限制的作用，而变速飞轮(16、17)则用大小不同链轮直接固定在变速传动轴(15)上即可。这样，由于各传动轮的直径可相对缩小，上述装置能做得更小巧一些，成本更低一些。

飞轮套(33)也可固定在传动轴(1)上，链轮(6)的内齿环旋入飞轮套(33)螺纹连接。

传动簧片(3、5)与各对应传动调节螺栓(10、11)之间的距离可根据男女级别、用途、车辆类型、各人爱好来确定。

本实施例中，滚链轮(2、4)与变速飞轮(16、17)之间，链轮(6)与变速传动轮(18)之间，除采用传动链连接外，也可以改用以齿轮外啮合形式直接连接。如图2所示，为另一种档位式自动变速装置，改用齿轮外啮合形式，各传动轮要由链齿改为直齿，链轮(6)的外齿环(13)要做成二联齿，即左边是与变速传动轮(18)外啮合的直齿(29)，右边是与后轴飞轮(8)链条D传动的链齿(30)，以保证转动方向不会改变。这样改动之后，链轮(6)就可直接以链齿与后轴飞轮(8)相连接，而不必再与变速传动轮(18)进行链连接。链连接的方法要求精密度不高，齿轮外啮合连接精巧，二者根据实际需要选择。

进一步地，滚链轮(2、4)和传动簧片(3、5)也可用图3所示改进的不同直径的棘轮(22)代替。在图3中，是将现有棘轮(22)的内齿环(24)上的千斤和千斤弹簧取消，用传动簧片(23)代替，固定在内齿环(24)的棘槽(25)中。相应地，左右曲柄(34)的端头均固定有飞轮套(33)，链轮(6)的内齿环旋入左飞轮套(33)的螺纹连接，不同直径的棘轮(22)的内齿环旋入飞轮套(33)的螺纹连接，变速飞轮(16、17)则改用链轮直接安装在变速传动轴15上。根据前述工作原理，当车辆速度较快惯性力较大时，传动簧片(23)所承受的力较小，传动簧片(23)不会弯曲，能传递动力，使相应的棘轮以设定的传动速度传递动力，反之则传动簧片产生弯曲变形，不能传递动力，相应的棘轮不起作用。因此，通过设定不同的传动簧片弹性应力大小和相应棘轮的直径，即可实现自动变速的目的，其它过程与上述实施例相同。(从略)

在上述实施例中，若动力源是发动机，传动轴(1)转速较高时，档位可作减速处理。

Claims (8)

1、一种档位式变速传动装置，包括传动轴(1)和后轴(21)，传动轴(1)上有反向安装的飞轮(6)，其特征在于：在传动轴(1)和后轴(19)之间设置有变速传动轴(15)，在传动轴(1)上固定有不同直径的滚链轮(2、4)和对应的传动簧片(3、5)，滚链轮(2、4)上设置有受对应传动簧片(3、5)压制的传动调节螺栓(3、5)，变速传动轴(15)上固定有正向安装的飞轮(16、17)和变速传动轮(18)，飞轮(6)、变速传动轮(18)和飞轮(8)之间为链条传动，滚链轮(2)与飞轮(16)之间为链条传动，滚链轮(4)与飞轮(17)之间为链条传动。

2、根据权利要求1所述一种档位式变速传动装置，其特征在于：变速传动轴(15)和后轴(19)设置在传动轴(1)的两侧，飞轮(6)的外齿环(13)为二联齿，一边与变速传动轮(18)外啮合的直齿(29)传动，另一边是与后轴飞轮(8)的链齿(30)链传动，滚链轮(2)与飞轮(16)之间为外啮合的直齿传动，滚链轮(4)为直齿轮，滚链轮(4)与飞轮(17)之间为外啮合的直齿传动。

3、根据权利要求1或2所述一种档位式变速传动装置，其特征在于：滚链轮(2、4)的盘面上，自轴承(7)外圈至外圆之间，对称钻有一排相间一定距离的螺纹孔，传动调节螺栓(10、11)拧在一螺纹孔内。

4、根据权利要求1或2所述一种档位式变速传动装置，其特征在于：滚链轮(2、4)用不同直径的棘轮(22)代替，传动簧片(23)代替千斤和干斤弹簧固定在各棘轮的内齿环(24)的棘槽(25)中，变速飞轮(16、17)用不同直径的链轮(22)代替。

5、根据权利要求1或2所述一种档位式变速传动装置，其特征在于：传动簧片(3、5)为弹性薄钢片，分别用卡环(12)卡在传动轴(1)上。

6、根据权利要求1或2所述一种档位式变速传动装置，其特征在于：传动轴(1)上固定有飞轮套(33)，链轮(6)的内齿环旋入飞轮套(33)螺纹连接。

7、根据权利要求1或2所述一种档位式变速传动装置，其特征在于：飞轮套(33)固定在左曲柄(34)的端头，链轮(6)的内齿环旋入左飞轮套的螺纹连接。

8、根据权利要求4所述一种档位式变速传动装置，其特征在于：左右曲柄(34)的端头均固定有飞轮套(33)，链轮(6)的内齿环旋入左飞轮套(33)的螺纹连接，不同直径的棘轮(22)的内齿环旋入飞轮套(33)的螺纹连接。

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