行星鏈輪變速器及差速器的制造方法
【專利說明】
[0001]—、技術領域:本發明涉及一種機械變速傳動裝置，尤其與行星齒輪變速器有關。
[0002]二、【背景技術】:行星齒輪變速器，自問世以來，為變速器的設計及操作等提供了極大的便利，至今已廣泛地應用于各種變速裝置中。但由于行星齒輪變速器的組成較為復雜，又有較高的精度要求，通常有高于一般齒輪副的造價，因此對于一些既要具有行星齒輪變速功能，又要結構簡單，能實現低成本制造的地方(如電動自行車上使用)，行星齒輪變速器就失去了市場競爭能力。
[0003]三、
【發明內容】
:本發明的任務是提供一種能與行星齒輪變速器等效的且具有結構簡單、造價低廉的變速器。
[0004]為了解決上述任務，本發明的解決方案是，以相對廉價的鏈輪傳動全部或部分地替換行星齒輪變速器中的齒輪傳動。
[0005]首先是用鏈輪全部替換齒輪傳動，將原來的行星齒輪變速器中的太陽輪變成一個鏈輪，本發明稱其為主鏈輪；將內齒圈變成為另一個鏈輪，本發明稱其為次鏈輪；主鏈輪和次鏈輪分別安裝在與行星架有著相同旋轉中心的不同軸的不同軸向位置上；再將行星架上的行星齒輪換成兩個鏈輪，本發明分別稱其為主行星鏈輪和次行星鏈輪，主行星鏈輪和次行星鏈輪可同步旋轉地安裝于在行星架上安裝的同一條轉軸(本發明將該轉軸稱為行星軸)的不同軸向位置上，并使得主行星鏈輪和次行星鏈輪的軸向位置，分別正對于主鏈輪和次鏈輪安裝；最后將主鏈輪與主行星鏈輪用鏈條連接，將次鏈輪與次行星鏈輪也用鏈條連接。這便是本發明的行星鏈輪變速器，它與傳統的行星齒輪變速器有著類似的變速特性:如果讓主鏈輪、次鏈輪及行星架這三個元件(以后凡有“三個元件”字樣，即指主鏈輪、次鏈輪及行星架)都不受約束，即都可以自由轉動，則該行星鏈輪變速器完全失去傳動作用；如果讓這三個元件中的任意二個分別作為主動件和從動件，而使另一個元件固定不動，則該行星鏈輪變速器以一定的變速比傳遞動力；如果使這三個元件中的任意兩個之間不能相對轉動，則該行星鏈輪變速器中的三個元件之間均不能相對轉動，相當于形成了直接檔傳動(這里有一個特例要說明，當主鏈輪與主行星鏈輪之間的傳動比等于次鏈輪與次行星鏈輪之間的傳動比時，盡管主鏈輪與次鏈輪不能相對轉動，但行星架卻仍能自由轉動。當然這也是本發明的一部分，它不但將主鏈輪與次鏈輪聯軸，而且行星架仍可自由轉動)。
[0006]由于本發明的行星鏈輪變速器為鏈輪傳動，因此可彌補行星齒輪變速器因齒輪傳動在轉動方向上的局限性。然而，鏈輪傳動實際上也可以象齒輪傳動那樣進行反向傳動:在進行鏈傳動的兩個鏈輪中間位置的鏈條外側，再新安裝一個與鏈條外側嚙合的鏈輪，那么該新安裝于鏈條外側的鏈輪的轉動方向與原來的兩個鏈輪的轉動方向相反，這便構成了鏈輪的反向傳動。本發明將鏈輪的這種反向傳動方式稱為反鏈傳動。如果讓主鏈輪與主行星鏈輪之間采用反鏈傳動，而次鏈輪與次行星鏈輪之間仍采用原來的傳動方式(如果也采用反鏈傳動，當然也可以實施本發明，這也屬于本發明的保護范圍，只是沒有特殊需要，一般不會采用兩個反鏈傳動，因此本發明對此也不作過多的討論)，這樣也完全可以實施本發明，因此本發明將這種在主鏈輪與主行星鏈輪之間或次鏈輪與次行星鏈輪之間采用反鏈傳動的行星鏈輪變速器稱為反鏈式行星鏈輪變速器。由于這種反鏈式行星鏈輪變速器中的主行星鏈輪的旋轉方向發生了變化，必將引起其中的三個元件之間的轉動方向與原來的有所不同，例如當主鏈輪與主行星鏈輪之間的傳動比在數值上(“在數值上”表示是數字本身的值，與數字的正負號無關，相當于絕對值，以下均同，不再重述)等于次鏈輪與次行星鏈輪的傳動比時，本發明的這個反鏈式行星鏈輪變速器，具有了差速器的功能，可成為一個差速器，它的輸入端是行星架，可將行星架制成一個鏈輪，直接用鏈條進行傳動，兩個輸出端分別是主鏈輪和次鏈輪。
[0007]其次是在上述的行星鏈輪變速器中部分地用齒輪替換鏈輪進行傳動(這與行星齒輪變速器中部分地用鏈輪替換齒輪進行傳動的道理是一致的)，在主鏈輪與主行星鏈輪或次鏈輪與次行星鏈輪之間，任選一對，使其變成為齒輪傳動。本發明這里以主鏈輪與主行星鏈輪為例用齒輪替換傳動，將主鏈輪變成為主齒輪、主行星鏈輪變成為主行星齒輪，并使主齒輪和主行星齒輪嚙合。這便是一個齒輪傳動與鏈輪傳動混合使用的行星鏈輪變速器。本發明稱其為齒輪式行星鏈輪變速器。顯然這個齒輪式行星鏈輪變速器中的齒輪傳動部分與前面的鏈輪進行反鏈傳動的旋轉方向是一樣的，因此同樣地在主齒輪與主行星齒輪之間的傳動比在數值上等于次鏈輪與次行星鏈輪之間的傳動比時，這個齒輪式行星鏈輪變速器，也可成為一個差速器，它的輸入端是行星架，兩個輸出端是主齒輪和次鏈輪。
[0008]上述的這兩種差速器，由于內部沒有軸向力，因此結構較簡單、體積也較小，制造容易成本低，是低成本行走機械的首選產品。
[0009]綜上所述，本發明的行星鏈輪變速器，不但有著與行星齒輪變速器類似的功能，而且在造價方面有著行星齒輪變速器無法比擬的優越性，特別是應用于普通鏈傳動的車輛上(如電動自行車或三輪車上.甚至于將變速器安裝于輪轂上等)將更顯其實用價值。然而，除價格上的優勢外，由于鏈輪傳動與齒輪傳動有著相反的旋轉方向，因此，本發明的行星鏈輪變速器，可彌補因行星齒輪中齒輪傳動的方向單一而造成的不足。此外，本發明還可進行反鏈傳動或齒鏈混合傳動，以進一步拓寬變速器的設計空間，同時還可以制成結構簡單、造價低廉的差速器，該差速器不一定要傳動軸傳動，可直接用鏈條作用于由行星架制成的鏈輪上。因此本發明極具實用意義。
四、【附圖說明】
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[0010]圖1是本發明的行星鏈輪變速器示意圖。
[0011]圖2是本發明的行星鏈輪變速器傳動比計算輔助圖。
[0012]圖3是兩個行星鏈輪大小不一時的行星鏈輪變速器示意圖。
[0013]圖4是本發明的齒輪式行星鏈輪變速器示意圖。
[0014]圖5是主齒輪與主行星齒輪之間的傳動比在數值上等于次鏈輪與次行星鏈輪之間的傳動比時的兩個齒輪式行星鏈輪變速器示意圖。
[0015]圖6是鏈輪進行反鏈傳動時的鏈輪安裝示意圖。
[0016]下面結合附圖和【具體實施方式】，對本發明作進一步詳細說明。
五、【具體實施方式】
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[0017]圖1是行星鏈輪變速器的結構及工作原理示意圖
[0018]圖中主鏈輪I和次鏈輪2是安裝于同一中心軸系8 (這里是主鏈輪、次鏈輪及行星架的旋轉中心，可以有三條軸存在，故本發明稱其為“中心軸系8”)上的兩個在不同軸向位置上的鏈輪，該兩個鏈輪均可單獨繞中心軸系8自由旋轉；行星架3安裝于中心軸系8上，也可繞中心軸系8自由轉動，行星架3上還安裝有行星軸9，行星軸9上安裝有主行星鏈輪4和次行星鏈輪5 (因為結構的原因，這里的行星鏈輪必須同時鏈接主鏈輪I和次鏈輪2，因此行星鏈輪是兩個安裝于同一行星軸9上的不同軸向位置上的鏈輪，為了說明的方便，本發明將其分別命名為主行星鏈輪4和次行星鏈輪5)，圖中的主行星鏈輪4畫在了次行星鏈輪5的背面，主行星鏈輪4和次行星鏈輪5相互之間不能相對轉動，只能同步繞行星軸9轉動，為了說明的方便，這里先設定這兩個行星鏈輪為一樣大小；主鏈輪I與主行星鏈輪4之間用鏈條連接傳動，本發明將這一鏈條稱為主鏈條6，次鏈輪2與次行星鏈輪5之間也用鏈條連接傳動，本發明將這一鏈條稱為次鏈條7。這便組成了本發明的行星鏈輪變速器，從圖中不難看出，它與傳統的行星齒輪變速器相類似，也有三個元件，即主鏈輪1、次鏈輪2及行星架3，并且這三個元件的傳動特性也幾乎相同，不同的是本發明將齒輪傳動變成了鏈輪傳動，在運轉方向上與行星齒輪變速器會有所差異:當這三個元件均不受約束時，行星鏈輪變速器完全失去傳動作用；當這三個元件中的兩個分別作為主動件和從動件，而使另一個元件固定時，則整個行星鏈輪變速器以一定的傳動比傳遞動力；當這三個元件中的任意兩個之間不能相對運動時，則整個行星鏈輪變速器中的三個元件均不能相對運動。相當于形成了直接檔傳動(但這里有個特例，即當主鏈輪I與主行星鏈輪4之間的傳動比等于次鏈輪2與次行星鏈輪5之間的傳動比時，雖然主鏈輪I與次鏈輪2不能相對轉動，但行星架3卻能自由繞中;L1、軸系8轉動)。
[0019]圖2是本發明的行星鏈輪變速器速比計算輔助用圖。
[0020]因為除行星鏈輪變速器中的三個元件全部固定在一起進行直接檔傳動外，只有當三個元件中的任意二個分別作為主動件和從動件，而使另一個元件固定時，整個行星鏈輪變速器才以一定的傳動比傳遞動力，因此只要逐一將三個元件進行固定，并求出其它兩個元件之間的傳動比(變速比)即可，本發明這里提供一種簡易的計算方法:如圖2-A，圖中的行星架3是一條黑粗的實線，正好與坐標上的X軸重合，且中心軸系8正好在坐標原點上，主鏈輪I上有一點A也正好落在原點左邊的X軸上，為了說明的方面，次鏈輪2的X軸以下部分畫上了陰影斜線，以便于觀察，并設主鏈輪I的齒數為m，次鏈輪2的齒數為n，且m > η。當行星架3被固定，次鏈輪2順時針方向轉過180度時，則主鏈輪I便順時針方向跟隨次鏈輪2轉過一個角度為Θ，即變成如圖2-Β所示那樣，顯然Θ =n/m 180度，所以次鏈輪2與主鏈輪I之間的轉角比為180/ Θ = m/n,此即為當行星架固定時，次鏈輪2與主鏈輪I之間的轉速比，且轉動方向相同。圖2-B中的主鏈輪I上的A點已離開X軸，但如果將圖2-B整圖(除坐標軸外)繞坐標原點逆時針轉過一個角度Θ，則A點仍回到原來的X軸上，這便是如