专利名称：双向双速内置增力傻瓜自行车后轴的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种能使人力驱动的车辆，增加驱动力的双向双速内置增力傻瓜自行车后轴。
通常的人力驱动的车辆(如自行车.三轮车.轮椅车等)，在一般情况下，使用方便，但是在迎风时、上坡时、载重时及道路泥泞时，会感到驱动力不足，究其原因，主要是因为普通自行车是加速传动驱动，加速传动比大于2，要增加驱动力，就得设法把加速传动比降下来。常见有载重人力三轮车，在其后轴飞轮上装个加大直径的链轮，有的还同时在中轴处换个小直径链轮，使总传动比接近1比1，满足了增加驱动力的需要，但是，空车时就不太方便了。为了兼顾驱动力和速度，人们设计了多种自行车变速器，常见的一种，是在自行车中轴和后轴处，分别装有多排不同齿数的链轮，通过装在车把上的两个线控扳手，分别控制前、后拨链器，把链条放在不同的链轮上，达到变速的目的。这类变速器，在使用前和使用中，都要按规定调整变速操纵装置，更不方便之处，是对使用者的变速操作有严格的要求，其使用说明书中规定“变速时，应连续向前踏动脚蹬，切勿在链轮停止时拨动扳手.”另外，这类变速器均未见到有防尘措施，各运动部件加润滑油后，易粘尘土，而且很难清洗，会使操作不畅，尤其不适于乡村使用。还有一种内置三速变速器后轴，是全封闭结构，防尘性能好，但是，其变速也是操纵线控扳手换档，除了要按照规定仔细调整线控扳手外，其说明书也要求使用者，“如需变速，应使踏脚倒转才可拨动扳手进行换档，”还要求“停车时，不要拨动变速扳手，以防损坏零件。”这样严格要求，使用者如果稍不注意就可能损坏零件，自行车停在那里很难保证不被人拨动扳手，这也可能损坏零件，可以说，这一类自行车变速器使用得不放心。还有，停车时不能变速，这就使得常常要在停车时就变速的实用要求，而做不到。所以，这类变速器，对于一般民用，特别是对于乡村和山区不太实用。
本发明的目的，是提供一种双向双速内置增力傻瓜自行车后轴，正向蹬脚踏时，以普通自行车速度行进，反向蹬踏脚时，使总传动比接近1比1，以增大驱动力，还应有如下特性(1)泼辣性不另设变速操纵机构，对使用者无任何使用限制，允许使用者在任何情况下，包括车辆在停止的情况下，都可以任意、快速、反复变速，而且不会损坏零件。
(2)维护性采用内置变速器整体后轴结构，从工厂发出后轴总成，不需调整，直接装车使用，防尘性能良好，维护方便，有利于乡村使用。
(3)互换性对现有的无变速器的自行车，不需任何改动，可直接换装。
本发明的双向双速内置增力傻瓜自行车后轴(见附图1)，它由行星轮架(2)、行星轮轴(3)、定位板(4)、行星轮(10)、挡圈(31)、芯轴(18)、销子(8)、左端盖(1)、内齿圈(32)、太阳轮(11)、反向内棘齿(27)、驱动轴(19)、棘爪(24)、(26)、棘爪销(28)、链轮(21)、左螺纹螺母(20)、右端盖(23)、壳体(33)、滚珠(5)、(9)、(12)、(15)、(22)、(25)、(29)、轴挡(6)、(16)、小轴挡(13)、小锁紧螺母(14)、定位圈(30)、锁紧螺母(17)和调整垫(7)组成。
本发明的特征在于，行星轮架(2)上有轴孔，插入行星轮轴(3)，用定位板(4)卡在行星轮轴(3)尾部的槽中，行星轮(10)装在行星轮轴(3)上，用挡圈(31)限位，行星轮架(2)的内孔与芯轴(18)配合，用销子(8)固定并挡住定位板(4)。左端盖(1)内有滚珠(5)的滚道，外有螺纹与壳体(33)旋合，其端面有端面齿。内齿圈(32)与行星轮(10)啮合，其端面有端面齿与左端盖(1)啮合。太阳轮(11)与行星轮(10)啮合，其两边有滚珠(9)(12)进行轴向定位。驱动轴(19)左端有两个环形棘爪槽，两个棘爪(24)和两个棘爪(26)分别对称分布，并反向用棘爪销(28)固定在棘爪槽中，其外部有滚珠(22)的滚道，其内孔右端有一道滚珠(15)的滚道，其右端还有旋合链轮(21)和左螺纹螺母(20)的螺纹。反向内棘齿(27)外缘外面两端各有一道滚珠(25)(29)的滚道，外缘里面有反向内棘齿与棘爪(26)啮合，其内孔为花键内套齿与太阳轮(11)啮合。右端盖(23)内圆有与棘爪(24)啮合的内棘齿以及滚珠(22)的滚道，外有螺纹与壳体(33)旋合。反向内棘齿(27)和右端盖(23)的内棘齿的齿数均为单数，以保证在棘爪与内棘齿啮合时的过程中，空行程最小。芯轴(18)有圆柱面及销孔与行星轮架(2)及销子(8)配合，其两端有螺纹与轴挡(6)(16)及小轴挡(13)旋合，用锁紧螺母(17)及小锁紧螺母(14)锁紧。壳体(33)两端有内螺纹，外缘有传力的安装边。定位圈(30)和调整垫(7)用于调整间隙。
本发明的双向双速内置增力傻瓜自行车后轴的运行过程，结合
如下附图1是本发明双向双速内置增力傻瓜自行车后轴沿轴向中心线剖切的上半部剖视图；附图2是附图1中沿B-B剖切面的局部剖视图；附国3是附图1中沿C-C剖切面的局部剖视图。
1.正向蹬踏中轴曲柄的情况按附图1A向所视的运转方向进行叙述(以下同)，这时，驱动轴(19)为顺时针旋转，固定其上的棘爪(24)与右端盖(23)的棘齿啮合(见附图3)，推动壳体(33)也作顺时针旋转，车辆向前行进，这与无变速器自行车的飞轮功能相同。壳体(33)作顺时针旋转时，左端盖(1)和内齿圈(32)也作顺时针旋转，通过行星轮(10)使太阳轮(11)作反时针旋转，使反向内棘齿(27)相对棘爪(26)作超越滑动(见附图2)，故不影响车辆行进。
2.在车辆行进途中，停止蹬踏中轴曲柄的情况这时，壳体(33)继续作顺时针旋转，右端盖(23)也作顺时针旋转，其棘齿相对棘爪(24)作超越滑动(见附图3)。于此同时，左端盖(1)也作顺时针旋转，而太阳轮(11)是作反时针旋转，使反向内棘齿(27)的棘齿相对棘爪(26)也作超越滑动(见附图2)，因此，均不影响车辆行进。
3.反向蹬踏中轴曲柄的情况这有两种情况(1)车辆在停止状况下，反向蹬踏中轴曲柄车辆不动，反向蹬踏时，驱动轴(19)作反时针转动，其上的棘爪(24)相对右端盖(23)的棘齿作超越滑动(见附图3)，而棘爪(26)与反向内棘齿(27)的棘齿啮合(见附图2)，通过花键套齿，使太阳轮(11)作反时针转动，再通过行星轮(10)使内齿圈(32)作顺时针减速转动，相对于驱动轴(19)其减速比为 并通过左端盖(1)、壳体(33)驱动车辆向前行进。显然，由于向后蹬踏时，增大了驱动力，能使车辆更容易启动。这会给使用者带来很大方便，例如，自行车载着重物在中途暂时停下，然后又启动车辆(这相当于在城市中遇到红灯的情况)，如果是普通自行车，由于驱动力小启动车辆比较困难，车辆行进不稳。如果使用的是装有本发明的双向双速内置增力傻瓜自行车后轴的自行车，这时只要向后蹬踏，就会得到像载重人力三轮车那样大的驱动力，使车辆容易启动，达到一定车速后，立即改为向前蹬踏，就可以进一步增加车速。
(2)车辆在行进途中，反向蹬踏中轴曲柄由前述可知，车辆在行进时，太阳轮(11)是作反时针旋转的，反向蹬踏中轴曲柄，驱动轴(19)也作反时针旋转，这时，右端盖(23)的棘齿相对棘爪(24)作超越滑动，如果驱动轴(19)的反时针转速小于太阳轮(11)的反时针转速，则棘爪(26)不能与反向内棘齿(27)的内棘齿啮合，而作相对滑动(见附图2)，这就是说，当车辆以正常速度进行时，反向蹬踏中轴曲柄，虽然不会影响车辆行进，但是没有实用意义，只有当车辆行进受阻而变慢时，迅速改为反向蹬踏，这时，棘爪(26)才能与反向内棘齿(27)的棘齿啮合，通过太阳轮(11)、行星轮(10)、内齿圈(32)和左端盖(1)，使壳体(33)得到增大的驱动力来驱动车辆。
本发明的双向双速内置增力傻瓜自行车后轴，除了在使用功能上较背景技术有明显的优点外，而且在结构上还作了独特的设计，这就是，在行星齿轮减速器部分，设计了太阳轮(11)浮动结构和内齿圈(32)浮动结构。这两种浮动结构同时应用于行星齿轮减速器的结构上，能有效地补偿制造误差和装配误差带来的影响，使行星轮(10)分担载荷均匀，也就使太阳轮(11)和内齿圈(32)和行星轮(10)都受力均匀，增加了齿轮工作的可靠性，延长了零件的工作寿命。另外，这样的结构设计，还显著地改善了齿轮加工的工艺性，有利于大批量生产和自动化生产线加工，从而能降低成本。
本发明的双向双速内置增力傻瓜自行车后轴，在自行车上的安装情况，由于比较容易理解，就不再赘述了。
综上所述，本发明的双向双速内置增力傻瓜自行车后轴，只选择了两档实用的速度，只用正、反向蹬踏中轴曲柄进行变速，不设其他变速换档机构，对使用者无任何使用限制，在任何情况下，都可以任意迅速反复变速，即便是自行车在停止的状态下，也可以进行变速，这会给使用者以很大的便利。采用整体后轴结构，从工厂发出装配好的后轴总成，不需调整，就能长期保持技术质量。对现有的无变速器的自行车，不需改动(包括各种链罩)，可直接代替其原车的后轴和飞轮装车使用。整体后轴结构还具有良好的防尘性能，清洗方便，再加上增大的驱动力和随意变速的功能，更有利于乡村和山区使用。本发明的双向双速内置增力傻瓜自行车后轴，在壳体(33)上可以设置不同形状和不同数量的传力安装边，用来驱动自行车、三轮车、轮椅车及各种水、陆运动器具等。从倒退行走对人体有益的新闻报导来看，自行车等器具的倒着蹬踏，也应该对人体是有益处的。本发明的双向双速内置增力傻瓜自行车后轴，突出地体现了人机工程的宜人性设计，在自行车变速器领域中的运用，能使人力驱动的各种车辆及器具的实用功能有显著的进步。
权利要求1.一种双向双速内置增力傻瓜自行车后轴，它由行星轮架(2)、行星轮轴(3)、定位板(4)、行星轮(10)、挡圈(31)、芯轴(18)、销子(8)、左端盖(1)、内齿圈(32)、太阳轮(11)、反向内棘齿(27)、驱动轴(19)、棘爪(24)(26)、棘爪销(28)、链轮(21)、左螺纹螺母(20)、右端盖(23)、壳体(33)、滚珠(5)(9)(12)(15)(22)(25)(29)、轴挡(6)(16)、小轴挡(13)、小锁紧螺母(14)、锁紧螺母(17)、定位圈(30)和调整垫(7)组成。其特征在于，行星轮架(2)上有轴孔，插入行星轮轴(3)，用定位板(4)卡在行星轮轴(3)的槽中，行星轮(10)装在行星轮轴(3)上，用挡圈(31)限位，行星轮架(2)的内孔与芯轴(18)配合，用销子(8)固定并挡住定位板(4)。左端盖(1)内孔有滚珠(5)的滚道，外有螺纹与壳体(33)旋合，其右端面有端面齿。内齿圈(32)与行星轮(10)啮合，其左端面有端面齿与左端盖(1)啮合。太阳轮(11)与行星轮(10)啮合，其两边有滚珠(9)(12)轴向定位。驱动轴(19)左端有两个环形棘爪槽，两个棘爪(24)和两个棘爪(26)分别对称分布，并反向用棘爪销(28)固定在槽中，其上部有滚珠(22)的滚道，其内孔右边有一道滚珠(15)的滚道，其右端有旋合链轮(21)和左螺纹螺母(20)的螺纹。反向内棘齿(27)外缘外面两端各有一道滚珠(25)(29)的的滚道，外缘里面有反向内棘齿与棘爪(26)啮合，内孔有花键内套齿与太阳轮(11)啮合。右端盖(23)内有与棘爪(24)啮合的内棘齿及滚珠(22)的滚道，外有螺纹与壳体(33)旋合。反向内棘齿(27)和右端盖(23)的内棘齿的齿数均为单数。芯轴(18)有圆柱面及销孔与行星轮架(2)及销子(8)配合，其两端有螺纹与轴挡(6)(16)、小轴挡(13)、小锁紧螺母(14)、锁紧螺母(17)旋合。用定位圈(30)和调整垫(7)调整间隙。壳体(33)两端有内螺纹，外有传力的安装边。
2.按照权利要求1所述的双向双速内置增力傻瓜自行车后轴，其特征在于，行星轮架(2)上可装有3、4、或5个行星轮轴(3)，该轴上分别装有一共3、4、或5个行星轮(10)。
3.按照权利要求1所述的双向双速内置增力傻瓜自行车后轴，其特征在于，壳体(33)上可以设置不同形状和不同数量的安装边。
专利摘要一种双向双速内置增力傻瓜自行车后轴。正向蹬踏时,与普通自行车飞轮的功能相同。反向蹬踏时,驱动内置行星齿轮减速器,使自行车得到像载重人力三轮车那样大的驱动力。本实用新型不另设变速换档机构,对使用者无任何使用限制,在任何使用情况下,甚至在停车时,都可随意迅速、反复变速,使用极为方便。采用整体内置后轴,防尘性能好,清洗方便,能长期保持技术质量,加上增大的驱动力和可以随意变速的特性,更能适合乡村和山区的各种需要。普通自行车不需改动(包括各种链罩),可直接换装。由于行星齿轮减速器,同时设计了太阳轮浮动结构和内齿圈浮动结构,使齿轮受力均匀,增加了可靠性,同时又有利于齿轮的大批量加工,从而能降低成本。
文档编号B60B35/12GK2501707SQ0127700
公开日2002年7月24日 申请日期2001年12月5日 优先权日2001年7月2日
发明者汤萍 申请人:汤萍