一种小型汽油机齿轮变速器的动力控制系统的制作方法

专利名称：一种小型汽油机齿轮变速器的动力控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种汽油机内部点火的四冲程发动机的机动车辆，利用该 车辆中的一根水平轴发动机自行推进车辆，特别是，不仅应用在自行车、三 轮车、推车、脚踏船及类似的交通工具上，而且应用领域还可扩展到需要 利用链条驱动一个运转轮或从动轴的固定式发动机站。
背景技术：
在发达的国家中，自行车和脚踏船是许多人喜爱的室外活动项目，两者 都令人愉悦且有益健康的锻炼。骑自行车去短途的工作地是有利于环境的
交通方式，并比使用消耗高燃料的小卧车、运动型多功能车(suv)或敞蓬小
货车经济得多。所以，在发展中国家特别是在农村和偏远地区，自行车， 三轮车，推车作为统治性的交通工具并不奇怪，并在市场上表现为使所述 车辆动力化的挑战。轻型车辆，譬如机动的自行车，在摩托车和商用机动 脚踏两用车的市场之下有一个适当市场位置。即使在发达国家正面临高油 价而选择另一种交通方式，譬如自行车、脚踏车、滑行车，和摩托车正在逐
渐流行。
常规车辆，譬如自行车、三轮车、推车和脚踏船，受到人们体力的限 制。 一些人不能蹬自行车、三轮车或推车而某些人特别是在山区或丘陵地
带易于感到疲倦。在长距离或湍急的溪流中逆流而上时，蹬脚踏轮的船就 会非常困难，同时对使用者来说也是危险的。
在现有技术中，已经为终端用户开发出几种基本机动化的自行车的汽 油发动机成套组件。某些组件在二冲程汽油发动机中使用了石油/汽油混合 物，由于在这类发动机中使用石油和汽油的混合物，导致了高废气排放污
染，在2006年1月1日以后美国环境保护署(EPA)不再允许进口。以前大 多数此类发动机从中国进口。其它现有技术中，机动自行车使用原始的暴 露皮带或链条驱动的发动机，同时多数还安装在后轮上或车架里，并且在 发动机转速高于离合器转速时，没有任何方式能够自动地与在转动中的发 动机动力分离而不损坏发动机。在现有技术中也不能做到提供商业上可用 的齿轮变速器控制系统，以备有一点点可现货供应的四冲程发动机，以达 到如终端用户所期望的那样高效率的工作。
现在已有一些基于电动马达的自行车，但对于山地攀爬则显得动力较 小，且在远离电源的地方无法给电池充电。在美国，加油站依然是现在最 流行的为车辆加油的来源。在现有技术中，要为终端用户指定的发动机成 套组件的设计要使一辆标准V型车架自行车机动化、且要符合汽油发动机 排放标准的EPA规则是太复杂了，以至无法制造，这是因为市场上还无法 获得可以替换二冲程发动机自行车成套组件的变体，来符合一个专门的 EPA所规定的发动机。

发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术结构的不足，而提供一种小型汽油机
齿轮变速器的动力控制系统。本发明利用一种已为EPA许可的，并可容易 地在原始设备制造，即所知的OEM和零售商处买到的标准四冲程汽油发动 机。这种最新设计的高转速发动机由于排量低于标准50cc，因此，本发明 用于驱动的自行车，在美国的很多州可以合法上路使用。
本发明通过使用一台获得EPA许可的标准EPA给终端用户提供一种使 车辆机动化的方式，并且易于在后继市场上买到的高转速四冲程汽油发动 机，而无需作任何改良。本发明还会进一步认识到,这是一种配备的装置部 件，它使终端用户能够将一台小型四冲程汽油发动机应用到链驱动工作有 关的链轮型负载要求，并且通过有益于发动机动力接合的控制获得齿轮减 速和转矩。本发明的目的是提供一种齿轮变速箱动力控制系统，不使用驱 动带或皮带轮，或以任何方式驱动脚踏式曲柄轴来推动车辆，从而安全地 完成发动机动力的接合控制。本发明的另一目的是提供一种驱动一种工作 有关的轮或轴的实用方式,但是，不仅限制于在路面或路面外驱动自行车、 三轮车、脚踏船和脚踏式推车的用途。
本发明所采用的技术方案是本发明所公开的机动车的典型例子是包 括一个标准V型车架或改良的自行车V型车架，其上配置一前轮与一后轮 和一供人蹬动链轮的车座。 一个排量从30cc至80cc的小型四冲程汽油发 动机安装在自行车V型车架的中部。本发明公开的齿轮变速箱的动力控制 系统，以下简称为动力控制系统。所述动力控制系统具有一已有技术的逆 时针旋转的，即简称CCW，离心式离合器和初级驱动齿轮，以作为一组件 被安装于发动机输出轴上，并与具有整体接合器系统的齿轮变速箱组件一
起工作。该齿轮变速箱组件装配在带有四个螺栓的发动机附加驱动安装法 兰上。 一条驱动链条通过一个小型初级驱动链轮连接到动力控制系统输出 中间轴上，并且传输到安装在后轮左侧的较大链轮上。这种应用即通常所 称的助力车。
本发明进一步公开了一种机动车辆，其包括一个三轮车架， 一改良或 标准的三轮车架上配置有一个前轮和两个后轮，以及供人蹬动链轮的车
座。 一个排量从30cc至150cc的小型四冲程汽油发动机安装在三轮车V型 车架的中部。该动力控制系统具有一离心式离合器和初级传动齿轮，以作 为一组件被安装于发动机输出轴上，并与具有整体接合系统的齿轮变速箱 组件一起工作。该齿轮变速箱组件装配在带有四个螺栓的发动机附加驱动 安装法兰上。 一条驱传动链条通过一个小型驱动链轮连接到动力控制系统 输出中间轴上，并且传输到安装在三轮车后轴上的较大链轮。
本发明以上提到的机动脚踏两用自行车的功能包括使用一种可脚踏起 动、电起动、或绳索牵引起动的汽油发动机，并且被动轮用来推进该自行 车。在发动机开启或关闭的情况下，驱动轮可以不同的形式工作a)发动 机关闭形式通过保持动力控制系统上的接合器在开启位置，被动轮可自 由地滑动或以其他方式，如人力脚踏链轮而被驱动；b)发动机开启形式
这时汽油发动机运转，该齿轮变速箱中间轴的接合器位于闭合或接合位置，
以逐步减低速比方式，使发动机动力转换成提高发动机转速；C)操作员控 制发动机操作员可在任何时间完全控制接合动力或分离动力，以达到重 要的安全性和实现改进接合的优点；d)与接合器在开启位置结合运转中的 发动机，在被驱动工作轮不转动时，允许在发动机高转速下调整化油器。
本发明还公开了一种机动车辆，其包括一种脚踏船，其通常是一种具 有1-4个座位的供娱乐用的小船。在该船架上安装了一台小型四冲程汽油
发动机。安装在船架上的小型四冲程汽油发动机的排量从30cc到200cc。 该动力控制系统具有一离心离合器和初级传动齿轮，以作为一组件被安装 在发动机输出轴，并与具有一整体接合器系统的变速箱组件一起工作。该 齿轮变速箱组件固定在具有四个螺栓的发动机附加驱动安装法兰上。 一根 驱动链条通过一小的初级驱动链轮固定在动力控制系统的输出中间轴上， 并传输到安装在小船踏轮轴的较大链轮上。
本发明进一步公开的动力化车辆是一种推车，其中在两轴上具有四个 轮子，和供操作员或乘客使用的方向盘和座椅。推车可以是多种配置和用 在包括轻型货物拉运或人员运输上。 一台小汽油发动机安装在推车框架 内。 一台排量为30cc到200cc的小型四冲程汽油发动机安装在推车框架 内。该动力控制系统具有一离心离合器和初级传动齿轮，并作为组件被安 装在发动机输出轴上和与齿轮变速箱组件一起工作。该齿轮变速箱组件固 定在具有四个螺栓的发动机附加驱动安装法兰上。 一根驱动链条通过一小 的初级驱动链轮固定在动力控制系统的输出中间轴上，并传输到安装在推 车后驱轴上的较大链轮上。
本发明还公开了一种固定式发动机工作站，该工作站需要一小型四冲 程发动机驱动一根轴，通常不限是用在切割木材的带锯上。 一台排量为 30cc-200cc的小型四冲程汽油发动机安装在工作站框架。该动力控制系统 具有一离心离合器和初级传动齿轮，以作为组件被安装在发动机输出轴上 和与变速箱组件一起工作。该齿轮变速箱组件固定在具有四个螺栓的发动
机附加驱动安装法兰上。 一根驱动链条通过一小的初级驱动链轮固定在动 力控制系统的输出中间轴上，并传输到需要工作负载所到之地。
为使用一台现成的通常排量为30cc-200cc，但不限于该排量，所述排
量取决于被驱动轮工作的减速比，从而获得增大的转矩及利用钢绳和杠杆
远程控制的接合器系统的完全控制，排放符合EPA标准的高技术小型四冲 程汽油发动机。这样的应用可能是，但不限于驱动自行车、三轮车、脚踏 船，和脚踏推车。在开启或分离位置与接合器结合运转的，使得发动机可以 工作在高转速下而无需转动被驱动轮，因为这对于设定化油器，实现正确 的空气油料混合比是很必要的。


图1为本发明应用在自行车上的一个典型实施例示意图，也可以是与 自行车工作方式相同的其它应用。此后在本发明中，用作动力控制系统的 齿轮变速箱动力控制系统的标号指定为1。
图2为本发明的齿轮变速箱动力控制系统A-A横截面图。包括铸造壳 体10、 11和所有内部组件。显示具有离心离合器齿轮13的离心离合器组 件12与齿轮变速箱动力控制系统处于相接合的工作状态。离心离合器齿轮 13是一亇初级驱动齿轮并且是一个小直径直齿轮。A-A截面图表示从离心 离合器12到初级驱动齿轮13的齿轮系排列及动力传递，从初级驱动齿轮 13传到一系列齿轮15和17，直到中间轴18上的最终驱动齿轮19，从而 连接到接合器控制系统和初级驱动链轮23的齿轮系。截面A-A符号显示在 图3上。
图3为水平位置上的齿轮系布局图。显示在发动机运转期间传递动力
的各齿轮与各自作用于滚动轴承支承轴16和18上的各齿轮的彼此互相关 系。图3还显示出离心离合器齿轮13驱动一个大齿轮15，该大齿轮15与 小齿轮17固定在同轴上，以及小齿轮17驱动最终的驱动齿轮19 。最终 驱动齿轮19套在一亇被插入的青铜轴衬上，在该齿轮17转动时，该青铜 轴衬允许最终驱动齿轮19自由地在中间轴18上转动。在铸造壳体10上 显示有四个发动机安装螺栓孔26，而且用于使螺栓旋入在图7中显示的发 动机螺孔25中。穿过铸造壳体10上外突台的孔的两个发动机安装螺栓和 用在铸造壳体11的两对应突台孔26中是相同的两个螺栓。所说的这两个 螺栓比用在铸造壳体10大约中间位置的两个较短的附加螺栓要长一些。由 此四个螺栓将齿轮变速箱动力控制系统固定到发动机上,两个长螺栓用在铸 造壳体10和11的两个外部突台的孔，两个短螺栓用在动力控制系统内铸 造壳体10大约中间位置。
图4为图3中的一滚动轴承支持的支持最终驱动齿轮19的中间轴18 的B-B剖视图。最终驱动齿轮19上焊接有接合齿轮20。接合齿轮20、 21 和换档控制杆22是接合系统的主要构件。外接合齿轮21套在中间轴18中 一长键上，于是，当外滑动接合齿轮21接合在最终驱动齿轮19上的接合齿 轮20上时，使该中间轴转动和传送发动机扭矩。该滑动接合齿轮21由一 根具有双叉臂的枢接杠杆22控制。该枢接杠杆22的双臂与滑动接合齿轮 21配合的圆环32上的两个突耳30，如图9A的基本构件设计所示。该枢接 杠杆22由一外伸钢绳8连接到手动杠杆9控审U，如图1中。输出驱动链条 运行到所需要的工作负载的初级驱动链轮23被固定到中间轴18的外侧
端。图2，图3和图4进一步表明，最终驱动齿轮19不是固定在中间轴 18上而是套在青铜轴衬29上，从而，当齿轮17转动时允许最终驱动齿轮 19在中间轴18上自由转动。并通过能够接合到滑动接合齿轮21上，将发 动机扭矩传递给中间轴18和输出初级链轮23。
图5为具有的两个螺栓孔凸台26的齿轮变速箱动力控制系统的铸造壳 体11平面图，该两个螺栓孔凸台26与铸造壳体10对应的两螺栓孔凸台 26排成一条直线。两个长螺栓先穿过壳体11的孔26，然后穿过对应的铸 造壳体10上的两螺栓孔凸台26，通过压合装配在一起，并延伸入发动机 安装法兰螺纹孔25。在铸造壳体11上两亇另外的螺栓孔凸台对面的单个 螺栓孔凸台是供在同样的对应的螺栓孔凸台上用于压合和固定铸造壳体10 的一个短螺栓。因此在三螺栓孔凸台内插入三个螺栓并拉紧形成了三个螺 栓锁定形式，使齿轮变速箱动力控制系统结合在一起。
图6为自由轮初级驱动链轮23和滑动凸轮27中五滚子超越离合器的
滚子的垂直和水平视图。
图7是与本发明共同使用的典型的小型四冲程内燃机垂直汽缸，水平输 出轴,CCW转动的发动机。图7显示出用CL表示的输出轴中心线和用于固 定动力控制系统1的四个螺栓附件驱动安装法兰螺栓孔25。
图8是一台具有用逆时针转动水平轴输出的垂直汽缸的典型小型四冲 程汽油内燃机，以及显示为通过四个螺栓孔样式25， 26固定到发动机上的 齿轮变速箱动力控制系统1。图中左侧的两个螺栓是可见的，两个螺栓是 不可见的，这是因为看过去隐藏在动力控制系统里面。动力控制系统1通 过两个长的安装螺栓穿过铸造壳体11和10的四个孔凸台26，以及在铸造
壳体10上齿轮变速箱里的两个短螺栓穿过大致在铸造壳体10中间位置的
孔26而被固定在发动机上。显然，大致铸造壳体10中部的两个短螺栓在 铸造壳体11被安装之前必须先被安装。所以成为动力控制系统1的四螺栓 安装。
图9为显示滑动接合齿轮21和在分叉臂上具有两个由变硬的等级钢制 成、并且具有套在接合齿轮21的周向槽内的突耳30的换档杠杆22。这是 一个可供选择的设计杠杆突耳包含移动滑动接合器的一亇通道。
图9A为包括具有外侧突耳30的钢或塑料圆环32，换档杠杆22安装 到滑动接合器齿轮21上，在该换档杠杆22的分叉臂上具有与圆环的突耳 相配合的孔，从而，要求两件滑动接合器齿轮具有由螺纹或锁定环固定的 外法兰33的基本设计外形图。
具体实施例方式
下面结合典型实施例的详细叙述、附加的权利要求和附图，对本发明 进一步说明。典型的实施例是用于说明和解释本发明，而不限制本发明的 范围。
本发明第一实施例所公开的是一种典型的机动自行车，包括一种标准 V型车架或一种改良的自行车V型车架，其上配置一个前轮、 一个后轮和 一个供人们蹬动链轮链齿的车座。 一种排量从30cc至80cc的小型四冲程 汽油发动机安装在自行车V型车架的中部。本发明公开了一种齿轮变速箱 的动力控制系统，以下简称为动力控制系统。所述动力控制系统具有一现 有的逆时针旋转的，CCW，离心式离合器和初级传动齿轮，作为一组件被安
装于发动机输出轴上、并与具有整体接合系统的齿轮变速箱组件共同作 用。齿轮变速箱组件装配在具有四个螺栓的发动机附件的传动安装法兰 上。 一条传动链条通过一个小型驱动链轮连接到动力控制系统输出中间轴 上并运动到安装在后轮左侧的较大链轮。
图l-9A对本发明进行了详细说明，但不用于限制本发明的范围。 图1为本技术的一个典型应用。例如自行车车架4可用于在可滑动调 节的托架3上固定发动机2，其中一终端用户可将一齿轮变速箱动力控制 系统1固定到发动机2上。该齿轮变速箱动力控制系统被安装近一个两组 合件的铝模铸壳体内，即指铸造壳体10， 11，该铸造壳体10， 11具有外 部钢绳控制的杠杆装置8， 9，而用于齿轮变速箱动力控制系统1内的接合 器系统。
图2为本发明的齿轮变速箱动力控制系统A-A横截面图。包括铸造壳 体10、 ll和所有内部组件。 一离心离合器12和初级传动齿轮13通过铸造 壳体10上的大圆孔使用变速箱动力控制系统。A-A截面图表示从离心离合 器12到初级驱动齿轮13的齿轮系排列及动力传递，从初级驱动齿轮13传 到一系列齿轮15和17，直到中间轴18上的最终驱动齿轮19，从而连接 到接合器控制系统和初级驱动链轮23的齿轮系。截面A-A符号显示在图3 上。
图3显示出离心离合器齿轮13驱动一个大齿轮15，该大齿轮15与小 齿轮17固定在同轴上，以及小齿轮17驱动最终的驱动齿轮19 。最终驱 动齿轮19套在一亇被插入的青铜轴衬上，在该齿轮17转动时，该青铜轴 衬允许最终驱动齿轮19自由地在中间轴18上转动。在铸造壳体10上显
示有四个发动机安装螺栓孔26，而且用于使螺栓旋入在图7中显示的发动 机螺孔25中。穿过铸造壳体10上外突台的孔的两个发动机安装螺栓和用 在铸造壳体11的两对应突台孔26中是相同的两个螺栓。所说的这两个螺 栓比用在铸造壳体10大约中间位置的两个较短的附加螺栓要长一些。由此 四个螺栓将齿轮变速箱动力控制系统固定到发动机上，两个长螺栓用在铸造 壳体10和11的两个外部突台的孔，两个短螺栓用在动力控制系统内铸造 壳体IO大约中间位置。
图4为图3中的一滚动轴承支持的支持最终驱动齿轮19的中间轴18 的B-B剖视图。最终驱动齿轮19上焊接有接合齿轮20。接合齿轮20、 21 具有便于接合的斜齿和换档控制杆22是接合系统的主要构件。外接合齿轮 21由一根具有双叉臂的枢接杠杆22控制。该枢接杠杆22由一外伸钢绳8 连接到手动杠杆9控制，如图1中。输出驱动链条运行到所需要的工作负 载的初级驱动链轮23被固定到中间轴18的外侧端。图2，图3和图4进 一步表明，最终驱动齿轮19不是固定在中间轴18上而是套在青铜轴衬29 上，从而，当齿轮17转动时允许最终驱动齿轮19在中间轴18上自由转 动。并通过能够接合到滑动接合齿轮21上，将发动机扭矩传递给中间轴 18和输出初级链轮23。外接合齿轮21由具有分叉的枢轴转动杠杆22控 制。枢轴转动杠杆22由一固定到手柄的外加钢缆控制。用于输出驱动链运 行到所需要的工作负载的初级驱动链轮23，被固定到中间轴18的外侧
一山顺。
图5为具有的两个螺栓孔凸台26的齿轮变速箱动力控制系统的铸造壳 体11平面图，该两个螺栓孔凸台26与铸造壳体10对应的两螺栓孔凸台
26排成一条直线。两个长螺栓先穿过壳体11的孔26，然后穿过对应的铸 造壳体10上的两螺栓孔凸台26，通过压合装配在一起，并延伸入发动机 安装法兰螺纹孔25。在铸造壳体11上两亇另外的螺栓孔凸台对面的单个 螺栓孔凸台是供在同样的对应的螺栓孔凸台上用于压合和固定铸造壳体10 的一个短螺栓。因此在三螺栓孔凸台内插入三个螺栓并拉紧形成了三个螺 栓锁定形式，使齿轮变速箱动力控制系统结合在一起。
图6为自由轮初级驱动链轮23和滑动凸轮27中五滚子超越离合器的 滚子的垂直和水平视图。
图7是与本发明共同使用的典型的小型四冲程内燃机垂直汽缸，水平输 出轴，CCW转动的发动机。图7显示出用CL表示的输出轴中心线和用于固 定动力控制系统1的四个螺栓附件驱动安装法兰螺栓孔25。
图8是一台具有用逆时针转动水平轴输出的垂直汽缸的典型小型四冲 程汽油内燃机，以及显示为通过四个螺栓孔样式25， 26固定到发动机上的 齿轮变速箱动力控制系统1。图中左侧的两个螺栓是可见的，两个螺栓是 不可见的，这是因为看过去隐藏在动力控制系统里面。
图9为显示滑动接合齿轮21和在分叉臂上具有两个由变硬的等级钢制 成、并且具有套在接合齿轮21的周向槽内的突耳30的换档杠杆22。这是 一个可供选择的设计杠杆突耳包含移动滑动接合齿轮21的一亇通道。 图9A为具有外侧突耳30，换档杠杆22安装到滑动接合器齿轮21上，在 该换档杠杆22的分叉臂上具有与圆环的突耳相配合的孔，从而，要求两件 滑动接合器齿轮具有由螺纹或锁定环固定的外法兰33的基本设计。这是图 2和图4中所示的优选系统。
总结上述说明，齿轮变速箱动力控制系统1包括五个基本部件
a) 固定到小型垂直单气缸四冲程发动机的水平的输出轴四螺栓孔25上 的两件铸造壳体10、 11。除了模铸铝合金之外，该铸造壳体10、 11还可
以是任何适于制造所铸造述壳体的材料，不仅限于钢、塑料，还包括其它将
来可得到的任何材料；
b) 三个主要齿轮系的直齿轮15、 17和19被支持在铸造壳体11、 10内 部的滚动轴承的两根分离轴16、 18上。齿轮系通常传送动力不仅限于以 18.5:1的速比逐渐减低。通过使用不同直径的直齿轮可改变速比；
c) 一个离心离合器12固定在发动机输出曲轴14上。该离心离合器具 有固定在初级驱动齿轮13上的一整体接合钟形壳体。当发动机转速通常超 过约1500到3000转/分时，离心离合器12与整体钟形壳体接合，并通过 在铸造壳体11、 10内的一个轮系的一系列直齿轮13， 15， 17和19传送发 动机扭矩给中间轴18。
d) —个滚动轴承支持的输出中间轴18具有一大直径直齿轮19、该齿 轮19自由转动在青铜轴衬上。该直齿轮19上固定有一个小的固定位置接 合齿轮20，并通过接合齿轮21传递动力给接合器杠杆控制系统。该接合 齿轮21滑动在一条导轨槽和键上。由一外伸钢绳控制的枢接杠杆叉移动该 滑动接合齿轮21。初级驱动链轮23被固定到中间轴18的外侧端，用于输 出动力给车辆的驱动轮或终端用户要求的固定机器。这形成齿轮变速箱动 力控制系统1的整体接合器组件。用在接合器组件中间轴输出端的初级驱 动链轮23具有一内置的超越自由轮离合器27。它可根据驱动轮应用要求 和使用的发动机大小而使用10 — 14个齿。安装者或终端用户可以选择在输
出中间轴18上安装一个自由轮的初级驱动链轮23或安装一个没有自由轮 的初级驱动链轮。如果一个没有自由轮的初级驱动链轮被用在中间轴18 上，该自由轮可位于预期的工作负载应用7的被动轮内；
e)—具有滑动接合齿轮13的接合器系统由换档杠杆22控制，该换档 杠杆22是用外伸钢绳8和手柄9手动操控。
安装和操作变速箱动力控制系统1用两个长安装螺栓和两个短螺栓 被固定到发动机上，两个长安装螺栓是穿过铸造壳体11和10上的四个孔 突台26，两个短螺栓是在齿轮变速箱内的铸造壳体10上，而且穿过铸造 壳体10大约中间位置的孔26。显然，在盖子铸造壳体11被安装之前，铸 造壳体10大约中间位置的两个短螺栓必须先被固定到发动机上。所以，这 就使得四个螺栓安装到变速箱动力控制系统1上。
在终端用户收到的一个纸板箱里的变速箱动力控制系统1包括成套的 三个主要组件a)离心离合器组件；b)铸造壳体IO和所有分厂事先装配的 工作部件，除具有安装在内部的两个滚动轴承的盖子铸造壳体11; c)铸造 壳体11是指盖子铸造壳体11和两个滚动轴承。
第一个安装步骤首先， 一个离心离合器组件12与一个连接在钟形壳 体上的初级驱动齿轮13被固定在发动机输出曲轴14上。该离心离合器具 有焊接到一个小直径直齿轮13上的整体接合的钟形壳体。当发动机转速超 过(依赖于使用的发动机)通常约1500到3000转/分时，离心离合器12 与整体钟形壳体接合，并通过一系列的直齿轮系，从齿轮13到齿轮15， 从齿轮17到同一轴上的齿轮17，并由齿轮17传送给最终驱动齿轮19。
第二个安装步骤将带有齿轮系的铸造壳体10和在工厂被事先装配的 整体接合器组件安装到一台小型垂直单汽缸四冲程水平输出轴发动机上， 如图7所示。铸造壳体10通过铸造壳体10上的一个大孔被安置在离心离
合器组件12和初级驱动齿轮13上，并且先用两个短螺栓穿过铸造壳体大 致中间位置的孔26进入到发动机上两个对应的螺纹孔25中而被固定。还 可以根据使用者的需要在铸造壳体10和发动机安装表面之间使用一密封垫 圈。铸造壳体10可以是任何适于制造所述壳体的材料，不仅限于模铸铝合 金、钢、塑料，还包括其它将来可得到的任何材料。
第三个安装步骤先固定具有与铸造壳体10内的对应轴16和中间轴 18对齐的两个滚动轴承的盖子铸造壳体11。然后，利用橡胶锤将铸造壳体 11锤进位置，以达到沿周边凹槽边缘紧密地配合在铸造壳体10上。为保 证铸造壳体10、 11内的滚动轴承正确对准轴16和中间轴18,铸造壳体的 所有加工都在工厂里的计算机数字控制上完成，通称作CNC。在铸造壳体 11到位后，将两个长螺栓插入铸造壳体10和11的两左侧突台安装孔26， 如图8所示，并且还延伸到发动机附件驱动安装法兰25的螺纹孔中。将单 个第三短的螺栓安装进铸造壳体10和U的右恻通孔26内，如图8所示， 并且三个螺栓都被拧紧。固定到手柄9的钢绳8的换档杠杆22已在工厂内 预装好，以便于用户安装。现在就可以按照需要安装承载驱动链条。该铸 造壳体11可以是适于制造所述壳体的任何材料，不仅限于模铸铝合金、 钢、塑料，还包括其它将来可得到的任何材料。
操作顺序/关系齿轮系的直齿轮15， 17在轴和轴承16上转动，并且最 终驱动齿轮19在具有轴承18的中间轴上转动。该齿轮系不仅限于以通常
18.5:1的逐步减低的速比传送动力。通过可使用不同的直齿轮直径改变速 比；
一滚动轴承支持的输出中间轴18具有可在青铜轴衬上自由转动的最终 驱动直齿轮19。该直齿轮19上有一个小的固定位置，并且按中心线位置 焊接有接合齿轮20，并通过与滑动接合齿轮21的接合而传递动力给接合 器杠杆控制系统。该接合齿轮21滑动在插入中间轴18上键槽的一个长键 上，如图4所示。该滑动接合齿轮21由一外伸钢绳8和手柄9控制的枢接 杠杆22推动。该换档杠杆22上制有两个半圆形的叉臂，在每个叉臂末端 具有孔槽，该孔槽与滑动接合齿轮21的环面上的凸台配合，如图9A所 示，或作为一个可供选择的设计，如图9所示，在每个臂的末端使用突台 配合于滑动接合齿轮21的环形槽内。
工作原理，如图9所示换档杠杆突台30被安置进入延伸在接合齿轮 21的全圆周上的槽缝31内。因此，该换档杠杆可以将接合器齿轮21推和 拉到接合或分离位置，同时不与接合器齿轮21的转动发生干涉。 一个相似 概念是使用推和拉一个起动器驱动，用于在汽车直流电动曲柄马达中的发 动机环齿轮结合。
工作原理，如图9A所示在臂上具有槽孔的换档杠杆22位于全圆环 32的两突台30上，该全圆环32安装在滑动结合齿轮21上，并以螺纹或 锁定环锁定的法兰33固定。因此，换档杠杆可以将滑动接合器齿轮21推 和拉到接合或离开的位置，同时不与接合器齿轮21的转动发生干涉。 一个 相似概念是使用推和拉一个起动器驱动，用于在汽车直流电动曲柄马达中 的发动机环齿轮结合。该全圆环32可由钢或特殊的复合塑料制成。
一个初级驱动链轮23被固定在中间轴18的外侧端，以传递发动机动
力到车辆的运用的被动轮上或按照用户需要传递到固定式机器上；承载链
条可以不仅限于标准的自行车链条或一个较重的415尺寸链条。初级传动
链轮齿的宽度对于不同尺寸的驱动链条可作出模拟的变化。
用在接合器组件中间输出端的初级驱动链轮23具有将5个滚子27配合于 相应的凸轮槽内，构成一个标准的的超越自由轮离合器，从而允许自由轮 在一个方向转动而在相反方向锁定。它可根据驱动轮使用要求和使用的发 动机大小而使用10 — 14个齿。安装者或终端用户可以选择在输出中间轴 18上安装自由轮初级驱动链轮23或无自由轮初级驱动链轮。如果一个无 自由轮初级驱动链轮被用在中间轴18上，自由轮可位于预期的工作负载 应用7的驱动轮内，如图1所示。
齿轮变速箱动力控制系统1可使驱动链5驱动一工作负载，例如一链 轮7以逐步减低的速比工作，并使得一个小型发动机高效率的工作。在现 有技术中，惰链轮6为驱动链条5提供链条张紧调整装置。
当发动机运转时，齿轮变速箱动力控制系统1具有两种可利用的控制 运行模式的操作者。
a)发动机运转时接合器处于闭合位置当接合器齿轮20和21处于互 相闭合的结合位置，这时允许将发动机动力以高于离心离合器结合的转速 的逆时针转动，经过离心离合器12传递到被固定的直齿轮13，于是，直 齿轮15， 17和19同时转动。该直齿轮15， 17和19运转在支持转轴的双重 滚动轴承支撑轴上，如图2中标号16和18所示。当连接在最终驱动齿轮 19上的被固定的接合器齿轮20与接合器齿轮21闭合时，经过套接在键或
突出物上转动中间轴18，从而输出链轮23锁定的转动方向转动，因此驱 动链条5到与负载需要相关的工作。由于钢绳用杠杆9被闭合的锁紧，该 换档杠杆22保持该接合器齿轮20和21处在闭合位置上。该钢绳停止块 24是由托架28支持。
b)发动机运转时接合器处于打开位置当终端用户操作员具有处在未 被锁定的开放位置的钢绳控制杠杆9时，接合器齿轮20、 21彼此不接触， 并且不传递发动机动力。如果离心离合器12接合时，最终的驱动直齿轮 19可自由地在中间轴上旋转。如果与工作相关轮动作时，输出链轮23将 自由轮超限，并且齿轮变速箱的中间轴将不会带动直齿轮19转动。如果终 端用户操作员决定重新结合发动机动力到闭合位置时，则无论车辆是停止 还是运转中，当用户操作员经过连接在控制钢绳8上的杠杆9移动换档杠 杆22时，接合器齿轮20和21结合的过渡是平缓的。值得注意的是，两接 合器齿轮20和21上的斜齿都增强了平缓的滑动结合。压縮弹簧34保持换 档杠杆22处在打开位置上，从而保持接合器齿轮21处在打开位置。钢绳 停止块24由托架28支持。如果车辆停下时，无论设置在怠速还是高转速 下，该操作员能调整化油器空气燃料混合比，而不必顾虑转动中的相关轮 7的工作。如果需要在紧急状态下，譬如离心离合器12在低转速下无法脱 离，或工作相关的轮支承失效，或发生轮胎泄气时，该操作员可通过接合 器控制钢绳8和杠杆9，从而使接合器齿轮20和21的接合分离，从而迅 速与发动机力分离。
发动机关闭，即处于不运行模式当发动机关闭或不转动，准备下一个 发动机起动周期时，该齿轮变速箱动力控制系统将脱离在打开的位置。值 得注意的是，设置器可以选择使用现有技术中具有电子开关的钢绳控制手 柄，也就是，当动力控制系统的接合器处于闭合位置时，具备试图起动发
动机，使发动机点火的能力。在接合器中间轴18上的自由轮链轮23将使
其与工作相关的轮转动，可采用发动机动力之外的其它方式推动，例如用 人工操作方式推动常见的车辆、或是人们脚踏自行车、或是踏动脚踏船。
直齿轮13， 15, 17和19采用油脂润滑，以高效运转并减少噪音。离心 离合器12可试图用于一种干燥接触离合器运转，也可在完全被密封的齿轮 变速箱动力控制系统中，用油浸泡的一种湿接触运转，而产生不同模式变 化。用于齿轮轴上的四个滚动轴承是具有高温油脂的双密封型式。
第二实施例下面公开了一种摩托三轮车机动车辆，其包括一个三轮 车架， 一个配置有一前轮和两个后轮的改良式或标准式的三轮车架，以及 供人们蹬动链轮的车座。 一排量从30cc至150cc的小型四冲程汽油发动机 安装在三轮车V型车架的中部。具有一离心式离合器和初级驱动齿轮的动 力控制系统，作为一组件被安装于发动机输出轴上，并与具有一个整体接 合系统的齿轮变速箱组件连接一起工作。该齿轮变速箱组件用四个螺栓连 接到发动机附加的驱动安装法兰上。 一条驱动链条通过一个小型初级驱动 链轮连接到动力控制系统输出中间轴上，并引导到安装在三轮车后轴上的 较大链轮上。
第三实施例下面公开了一种摩托的脚踏船，其包括一种脚踏船，通
常是一种具有1-4个座位的供娱乐用的小船。在船架上安装一台小型四冲 程汽油发动机。在船架上安装的小型四冲程汽油发动机的排量从30cc到 200cc。该动力控制系统具有一个离心离合器和初级传动齿轮，被安装作为
一组件被安装在发动机输出轴上，并与具有一整体接合器系统的齿轮变速 箱组件连接一起工作。该齿轮变速箱组件用四个螺栓连接到发动机附加的 驱动安装法兰上。 一条驱动链条通过一个小型初级驱动链轮连接到动力控 制系统输出中间轴上，并引导到安装在小船踏轮轴上的较大链轮上。
第四实施例下面公开了一种摩托的推车，在两根轴上具有四个轮 子，和供操作员或乘客使用的方向盘和座椅。该推车可以是多种配置和工 作在包括轻型货物拉运或客人运上。 一台小汽油发动机安装在推车框架 内。 一台排量为30CC到200CC的小型四冲程汽油发动机安装在推车框架 内。该动力控制系统具有一个离心离合器和初级传动齿轮，并作为组件被 安装在发动机输出轴上，并与具有一个整体接合系统的齿轮变速箱组件连 接一起工作。该齿轮变速箱组件用四个螺栓连接到发动机附加的驱动安装 法兰上。 一条驱动链条通过一个小型初级驱动链轮连接到动力控制系统输 出中间轴上，并引导到安装在推车后轴上的较大链轮上。
第五实施例下面公开了一种固定式发动机工作站，该工作站需要一 小型四冲程发动机转动一根轴，通常不仅是用在切割木材的环形锯上。一
台排量为30cc-200cc的小型四冲程汽油发动机安装在工作站框架。该动
力控制系统具有一个离心离合器和初级传动齿轮，并作为组件被安装在发 动机输出轴上，并与具有一个整体接合系统的齿轮变速箱组件连接一起工 作。该齿轮变速箱组件用四个螺栓连接到发动机附加的驱动安装法兰上。 一条驱动链条通过一个小型初级驱动链轮连接到动力控制系统输出中间轴 上，并引导到企图需要的工作负载上。
权利要求
1、一种小型汽油机齿轮变速器的动力控制系统，其特征是，所述动力控制系统包括a)两件铸造壳体，其内部组件用四个螺栓通过铸造壳体上的螺栓孔固定到小型垂直单气缸四冲程发动机的水平输出轴上；b)在一个离心离合器上的一个直齿轮和被所述铸造壳体内的滚动轴承支持的两个分离轴上的三个主直齿轮，并最好速比为18.5∶1的逐步减低的方式传送动力，但又不限制；c)一个带有直齿轮的结合的钟形壳体的离心离合器，并固定到一根发动机输出曲轴上，通过所述铸造壳体内一系列的直齿轮将发动机扭矩传给中间轴；d)一个滚动轴承支持根输出中间轴，该中间轴上具有可在一个青铜轴衬上自由转动的大直径直齿轮，和具有一个小的固定位置接合齿轮并将动力传递给接合器控制系统；e)具有滑动接合齿轮的所述接合器系统是受外侧钢绳和手柄操控的换档杠杆控制。
2、根据权利要求1所述的动力控制系统，其特征是，所述动力控制系统 安装在所述发动机上，并用四个螺栓安装到所述发动机的发动机附加驱动安装 法兰上，并且所述发动机被安装到所述车辆的车架上，并且所述动力控制系统 具有驱动一种工作负载轮或轴的驱动链。
3、 根据权利要求1所述的动力控制系统，其特征是，所述车辆包括自行 车、三轮车、推车、脚踏船，或类似的车辆，并且还可包括一固定式发动机工 作站。
4、 根据权利要求1所述的动力控制系统，其特征是，所述铸造壳体可以 是除模铸铝合金之外，还可以是适于制造所述壳体的任何材料，包括不限于钢、 塑料，和将来可获得的其它材料。
5、 根据权利要求1所述的动力控制系统，其特征是，所述动力控制系统 还包括一滑动接合齿轮，当该滑动接合齿轮接合到最终驱动齿轮上的被固定的 结合齿轮时，能够将发动机动力传递给中间轴。
6、 根据权利要求1所述的动力控制系统，其特征是，所述动力控制系统 还包括一个具有或不具有自由轮的初级驱动链轮，该初级驱动链轮被固定在所 述中间轴的外侧端，按照最终用户需求，能够用于将输出驱动源传递到车辆的 被使用的被动轮或固定式工作机械上。
7、 根据权利要求1所述的动力控制系统，其特征是，所述发动机是排量 为30cc—200cc的小型四冲程汽油发动机，并且离心离合器运转或接合的转 速高于指定转速1 500 — 3000转/分范围，但不需要限于该指定转速范围。
8、 根据权利要求1所述的动力控制系统，其特征是，所述接合器控制系 统具有在最终驱动齿轮上带斜齿的固定接合齿轮，和带斜齿的滑动接合齿轮， 并且所述滑动接合器齿轮用一个枢转换档杠杆控制。
9、 根据权利要求2所述的动力控制系统，其特征是，所述车架包括一标 准或改进的自行车V型车架、三轮车架、船架、推车架，和固定式发动机工作 站架。
10、 根据权利要求5所述的动力控制系统，其特征是，所述滑动接合齿轮可选择地制成套接在中间轴上加工出的直的或螺旋的突台，或者套接在中间轴 内的多根压合键上。
11、 根据权利要求6所述的动力控制系统，其特征是，所述初级驱动链 轮在自由轮被安装在与工作相关的被动轮上时，是一个整体的非自由轮型式； 或所述初级传动链轮是10 — 14个齿，并且根据工作被动轮使用需要的链条尺 寸和采用的发动机尺寸决定宽的齿或窄的齿。
全文摘要
本发明公开了一种齿轮变速箱动力控制装置，其包括一个具有整体钟形壳体驱动的离心离合器，一个用于减速和增力矩的齿轮系，以及一根具有接合系统的中间轴，该接合系统能够将发动机动力与一个链条运转的初级传动链轮接合或分离。该发动机动力的分离或接合是用一根钢绳和手柄远程控制的整体接合器来完成。本发明公开的一种机动的车辆包括一种标准或改进的自行车架、三轮车架、推车架和一脚踏轮船架，并且所有齿轮变速箱动力控制系统皆安装在一四冲程汽油机上。
文档编号F16H57/02GK101101043SQ20071012319
公开日2008年1月9日 申请日期2007年7月3日 优先权日2006年7月3日
发明者唐纳德·巴顿·格鲁贝 申请人:唐纳德·巴顿·格鲁贝