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：
本實用新型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)。
背景技術(shù)：
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。

實用新型內(nèi)容本實用新型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。 本實用新型解決其技術(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紋接口，內(nèi)齒輪套通 過滾珠與中軸連接。 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。[0014] 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)1秒上一臺 階，則常人的功率為P = mgh/s = 65X9. 8X0. 18/1 = 114. 66W 2)、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
二，d 6 ) /s= (2 Ccos e d 6 ) /s = (2 J"么250X0. 2Xcos e 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/小=120. 1. 5/2 Ji = 28. 66N. m。 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 = 26X25. 4X3. 14X40X4. 4X60/1000 = 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 " = 4. 4X6. 28/1. 5 = 18. 42rad/s ; 2)、后輪中心的速度計算V = 26X25. 4X3. 14X40X4. 4X60/1000/3600 = 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 = FXR = 19. 72X (26X25. 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 = 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 = 80X9. 8X10/1000 = 6. 27N. 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. 165N. m。 由模數(shù)的機(jī)械設(shè)計公式
4<formula>formula see original document page 5</formula> 從加工工藝角度考慮取m = 1. 5mm。 本實用新型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。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進(jìn)一步說明。

圖1為本實用新型的主視圖； 圖2為本實用新型的連接裝置實施例一 ； 圖3為本實用新型的連接裝置實施例二。 圖中1.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IO，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1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1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1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1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(IO)，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。
專利摘要本實用新型涉及內(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。本實用新型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B62M11/14GK201530456SQ200920187439
公開日2010年7月21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