行星链轮变速器及差速器的制造方法
【专利说明】
[0001]—、技术领域:本发明涉及一种机械变速传动装置，尤其与行星齿轮变速器有关。
[0002]二、【背景技术】:行星齿轮变速器，自问世以来，为变速器的设计及操作等提供了极大的便利，至今已广泛地应用于各种变速装置中。但由于行星齿轮变速器的组成较为复杂，又有较高的精度要求，通常有高于一般齿轮副的造价，因此对于一些既要具有行星齿轮变速功能，又要结构简单，能实现低成本制造的地方(如电动自行车上使用)，行星齿轮变速器就失去了市场竞争能力。
[0003]三、
【发明内容】
:本发明的任务是提供一种能与行星齿轮变速器等效的且具有结构简单、造价低廉的变速器。
[0004]为了解决上述任务，本发明的解决方案是，以相对廉价的链轮传动全部或部分地替换行星齿轮变速器中的齿轮传动。
[0005]首先是用链轮全部替换齿轮传动，将原来的行星齿轮变速器中的太阳轮变成一个链轮，本发明称其为主链轮；将内齿圈变成为另一个链轮，本发明称其为次链轮；主链轮和次链轮分别安装在与行星架有着相同旋转中心的不同轴的不同轴向位置上；再将行星架上的行星齿轮换成两个链轮，本发明分别称其为主行星链轮和次行星链轮，主行星链轮和次行星链轮可同步旋转地安装于在行星架上安装的同一条转轴(本发明将该转轴称为行星轴)的不同轴向位置上，并使得主行星链轮和次行星链轮的轴向位置，分别正对于主链轮和次链轮安装；最后将主链轮与主行星链轮用链条连接，将次链轮与次行星链轮也用链条连接。这便是本发明的行星链轮变速器，它与传统的行星齿轮变速器有着类似的变速特性:如果让主链轮、次链轮及行星架这三个元件(以后凡有“三个元件”字样，即指主链轮、次链轮及行星架)都不受约束，即都可以自由转动，则该行星链轮变速器完全失去传动作用；如果让这三个元件中的任意二个分别作为主动件和从动件，而使另一个元件固定不动，则该行星链轮变速器以一定的变速比传递动力；如果使这三个元件中的任意两个之间不能相对转动，则该行星链轮变速器中的三个元件之间均不能相对转动，相当于形成了直接档传动(这里有一个特例要说明，当主链轮与主行星链轮之间的传动比等于次链轮与次行星链轮之间的传动比时，尽管主链轮与次链轮不能相对转动，但行星架却仍能自由转动。当然这也是本发明的一部分，它不但将主链轮与次链轮联轴，而且行星架仍可自由转动)。
[0006]由于本发明的行星链轮变速器为链轮传动，因此可弥补行星齿轮变速器因齿轮传动在转动方向上的局限性。然而，链轮传动实际上也可以象齿轮传动那样进行反向传动:在进行链传动的两个链轮中间位置的链条外侧，再新安装一个与链条外侧啮合的链轮，那么该新安装于链条外侧的链轮的转动方向与原来的两个链轮的转动方向相反，这便构成了链轮的反向传动。本发明将链轮的这种反向传动方式称为反链传动。如果让主链轮与主行星链轮之间采用反链传动，而次链轮与次行星链轮之间仍采用原来的传动方式(如果也采用反链传动，当然也可以实施本发明，这也属于本发明的保护范围，只是没有特殊需要，一般不会采用两个反链传动，因此本发明对此也不作过多的讨论)，这样也完全可以实施本发明，因此本发明将这种在主链轮与主行星链轮之间或次链轮与次行星链轮之间采用反链传动的行星链轮变速器称为反链式行星链轮变速器。由于这种反链式行星链轮变速器中的主行星链轮的旋转方向发生了变化，必将引起其中的三个元件之间的转动方向与原来的有所不同，例如当主链轮与主行星链轮之间的传动比在数值上(“在数值上”表示是数字本身的值，与数字的正负号无关，相当于绝对值，以下均同，不再重述)等于次链轮与次行星链轮的传动比时，本发明的这个反链式行星链轮变速器，具有了差速器的功能，可成为一个差速器，它的输入端是行星架，可将行星架制成一个链轮，直接用链条进行传动，两个输出端分别是主链轮和次链轮。
[0007]其次是在上述的行星链轮变速器中部分地用齿轮替换链轮进行传动(这与行星齿轮变速器中部分地用链轮替换齿轮进行传动的道理是一致的)，在主链轮与主行星链轮或次链轮与次行星链轮之间，任选一对，使其变成为齿轮传动。本发明这里以主链轮与主行星链轮为例用齿轮替换传动，将主链轮变成为主齿轮、主行星链轮变成为主行星齿轮，并使主齿轮和主行星齿轮啮合。这便是一个齿轮传动与链轮传动混合使用的行星链轮变速器。本发明称其为齿轮式行星链轮变速器。显然这个齿轮式行星链轮变速器中的齿轮传动部分与前面的链轮进行反链传动的旋转方向是一样的，因此同样地在主齿轮与主行星齿轮之间的传动比在数值上等于次链轮与次行星链轮之间的传动比时，这个齿轮式行星链轮变速器，也可成为一个差速器，它的输入端是行星架，两个输出端是主齿轮和次链轮。
[0008]上述的这两种差速器，由于内部没有轴向力，因此结构较简单、体积也较小，制造容易成本低，是低成本行走机械的首选产品。
[0009]综上所述，本发明的行星链轮变速器，不但有着与行星齿轮变速器类似的功能，而且在造价方面有着行星齿轮变速器无法比拟的优越性，特别是应用于普通链传动的车辆上(如电动自行车或三轮车上.甚至于将变速器安装于轮毂上等)将更显其实用价值。然而，除价格上的优势外，由于链轮传动与齿轮传动有着相反的旋转方向，因此，本发明的行星链轮变速器，可弥补因行星齿轮中齿轮传动的方向单一而造成的不足。此外，本发明还可进行反链传动或齿链混合传动，以进一步拓宽变速器的设计空间，同时还可以制成结构简单、造价低廉的差速器，该差速器不一定要传动轴传动，可直接用链条作用于由行星架制成的链轮上。因此本发明极具实用意义。
四、【附图说明】
:
[0010]图1是本发明的行星链轮变速器示意图。
[0011]图2是本发明的行星链轮变速器传动比计算辅助图。
[0012]图3是两个行星链轮大小不一时的行星链轮变速器示意图。
[0013]图4是本发明的齿轮式行星链轮变速器示意图。
[0014]图5是主齿轮与主行星齿轮之间的传动比在数值上等于次链轮与次行星链轮之间的传动比时的两个齿轮式行星链轮变速器示意图。
[0015]图6是链轮进行反链传动时的链轮安装示意图。
[0016]下面结合附图和【具体实施方式】，对本发明作进一步详细说明。
五、【具体实施方式】
:
[0017]图1是行星链轮变速器的结构及工作原理示意图
[0018]图中主链轮I和次链轮2是安装于同一中心轴系8 (这里是主链轮、次链轮及行星架的旋转中心，可以有三条轴存在，故本发明称其为“中心轴系8”)上的两个在不同轴向位置上的链轮，该两个链轮均可单独绕中心轴系8自由旋转；行星架3安装于中心轴系8上，也可绕中心轴系8自由转动，行星架3上还安装有行星轴9，行星轴9上安装有主行星链轮4和次行星链轮5 (因为结构的原因，这里的行星链轮必须同时链接主链轮I和次链轮2，因此行星链轮是两个安装于同一行星轴9上的不同轴向位置上的链轮，为了说明的方便，本发明将其分别命名为主行星链轮4和次行星链轮5)，图中的主行星链轮4画在了次行星链轮5的背面，主行星链轮4和次行星链轮5相互之间不能相对转动，只能同步绕行星轴9转动，为了说明的方便，这里先设定这两个行星链轮为一样大小；主链轮I与主行星链轮4之间用链条连接传动，本发明将这一链条称为主链条6，次链轮2与次行星链轮5之间也用链条连接传动，本发明将这一链条称为次链条7。这便组成了本发明的行星链轮变速器，从图中不难看出，它与传统的行星齿轮变速器相类似，也有三个元件，即主链轮1、次链轮2及行星架3，并且这三个元件的传动特性也几乎相同，不同的是本发明将齿轮传动变成了链轮传动，在运转方向上与行星齿轮变速器会有所差异:当这三个元件均不受约束时，行星链轮变速器完全失去传动作用；当这三个元件中的两个分别作为主动件和从动件，而使另一个元件固定时，则整个行星链轮变速器以一定的传动比传递动力；当这三个元件中的任意两个之间不能相对运动时，则整个行星链轮变速器中的三个元件均不能相对运动。相当于形成了直接档传动(但这里有个特例，即当主链轮I与主行星链轮4之间的传动比等于次链轮2与次行星链轮5之间的传动比时，虽然主链轮I与次链轮2不能相对转动，但行星架3却能自由绕中;L1、轴系8转动)。
[0019]图2是本发明的行星链轮变速器速比计算辅助用图。
[0020]因为除行星链轮变速器中的三个元件全部固定在一起进行直接档传动外，只有当三个元件中的任意二个分别作为主动件和从动件，而使另一个元件固定时，整个行星链轮变速器才以一定的传动比传递动力，因此只要逐一将三个元件进行固定，并求出其它两个元件之间的传动比(变速比)即可，本发明这里提供一种简易的计算方法:如图2-A，图中的行星架3是一条黑粗的实线，正好与坐标上的X轴重合，且中心轴系8正好在坐标原点上，主链轮I上有一点A也正好落在原点左边的X轴上，为了说明的方面，次链轮2的X轴以下部分画上了阴影斜线，以便于观察，并设主链轮I的齿数为m，次链轮2的齿数为n，且m > η。当行星架3被固定，次链轮2顺时针方向转过180度时，则主链轮I便顺时针方向跟随次链轮2转过一个角度为Θ，即变成如图2-Β所示那样，显然Θ =n/m 180度，所以次链轮2与主链轮I之间的转角比为180/ Θ = m/n,此即为当行星架固定时，次链轮2与主链轮I之间的转速比，且转动方向相同。图2-B中的主链轮I上的A点已离开X轴，但如果将图2-B整图(除坐标轴外)绕坐标原点逆时针转过一个角度Θ，则A点仍回到原来的X轴上，这便是如