CN101539054B - 两级自动变档发动机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于轻摩或助力车的两级自动变档发动机，其特征在于曲轴一侧的右曲柄设置有低速离合器及高速离合器，分别连接低、高速传动齿轮，高速离合器摩擦盘与低速离合器摩擦盘背对背固定连接；起动轴上设有至少三列螺旋导向槽，双向棘轮安装在最终齿轮与起动链轮之间的螺旋导向槽中。本发明结构简单紧凑，制造成本低，操作简单；在高速、低速状态时，分别由两对高速齿轮副和低速齿轮副传输动力，实现了通过转速的变化由不同的离合器来完成发动机动力传输的自动换档功能；在起动轴上采用双向棘轮，反向蹬动起动轴上的脚踏即可启动发动机，操作方便快捷，在燃油不足的情况下，可以直接通过蹬动脚踏，实现人力驱动。

Description

两级自动变档发动机

技术领域

本发明涉及一种发动机，尤其是涉及一种轻摩或助力车的两级自动变档发动机，该发动机兼具人力驱动、脚踏起动及电起动功能。

背景技术

现有的轻摩或助力车所用的发动机大部分采用单离合器结构，没有变速档，这种结构虽然简单，但行驶时无档位变换，存在发动机转速过高，发动机过热现象。目前市场上也有可以变速换档的轻摩或助力车，其在行驶时若要换档位，就必须先使发动机减速，然后拉动离合器手柄，使离合器分离后，再脚踩变档杆拨动换档拨叉，使主轴和副轴上的不同齿轮对啮合，实现换档变速，换档时需要手脚并用，操作繁琐，并且这种轻摩或助力车的变速离合装置结构复杂，发动机的体积大，运动部件的刚性差，制造成本也较高。另外，现有的轻摩或助力车发动机通常采用脚踏反冲的启动方式，这种启动方式是通过反冲起动棘轮与反冲起动棘轮弹簧来实现起动轴与起动齿轮之间的分离与接合，这种启动机构的结构较复杂，在启动时，离合器必须处于空档位，操作不方便；且起动棘轮弹簧在使用中易脱落或阻力失效，使起动轴与起动齿轮不能实现可靠分离，从而影响启动机构的可靠性及使用寿命，并且起动轴与起动齿轮在分离过程中会发出噪声。

发明内容

本申请人针对上述的问题，进行了研究改进，提供一种两级自动变档发动机，实现发动机的自动变档并兼具脚踏起动功能及电起动功能，操作简单，结构紧凑，运行可靠。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种两级自动变档发动机，包括机壳、曲轴、主轴及起动轴，气缸装置在机壳的一侧，气缸活塞通过连杆连接曲轴，曲轴一侧的左曲柄连接磁电机，所述曲轴另一侧的右曲柄设置有低速离合器及高速离合器，低速离合器及高速离合器为离心蹄块式离合器，低速离合器主动盘通过花键装置在右曲柄上，高速离合器主动盘与高速主动齿轮连接；低速离合器摩擦盘与低速主动齿轮连接，高速离合器摩擦盘与低速离合器摩擦盘背对背固定连接，低速主动齿轮与低速离合器摩擦盘通过单向器装置在右曲柄上，高速主动齿轮空套在低速主动齿轮的轴肩上，低速从动齿轮与从动链轮通过单向器装置在主轴上，高速从动齿轮通过平键装置在主轴上；低速主动齿轮与低速从动齿轮啮合，高速主动齿轮与高速从动齿轮啮合；

起动轴上设有至少三列螺旋导向槽，双向棘轮嵌套在螺旋导向槽中，限位板套装在双向棘轮外圈上的环形槽中，限位板的外端滑动装置在机壳上导向滑槽中；带有棘齿的起动链轮空套在起动轴上双向棘轮的一侧，带有棘齿的最终齿轮通过轴承装置在起动轴上双向棘轮的另一侧；从动链轮与起动链轮通过链条传动，主轴上设有传动齿轮，最终齿轮通过轴承装置在起动轴上，传动齿轮与最终齿轮啮合，输出链轮固定安装在最终齿轮上。

进一步的：

所述曲轴的左曲柄上装置有起动齿轮，起动齿轮通过齿轮传动副连接起动电机。

所述高速主动齿轮的齿数大于低速主动齿轮的齿数，低速齿轮副的减速比大于高速齿轮副的减速比。

所述螺旋导向槽的螺旋角在50°～80°之间。

所述螺旋导向槽的螺旋角为60°。

本发明的技术效果在于：

本发明公开的一种两级自动变档发动机，结构简单紧凑，制造成本低，操作简单，运行可靠；采用低速离合器与高速离合器的两级离心蹄块式离合器形式，两级离合器摩擦盘采用背靠背连接结构，并且在高速、低速状态时，分别由两对高速齿轮副和低速齿轮副传输动力，使结构大幅简化，并降低制造成本，当发动机低速转动时，动力由低速离合器带动低速齿轮副传动，当发动机速度提升后，动力由高速离合器带动高速齿轮副传动，解决了现有技术中换档时操作繁琐的问题，实现了通过转速的变化由不同的离合器来完成发动机动力传输的自动换档功能，避免了现有技术中手动换档时齿轮之间冲击和碰撞引起的齿轮损伤和噪声，延长了齿轮的使用寿命，同时，无需操作可自动实现离合换档，降低了发动机转速，避免发动机过热现象的发生；在起动轴上采用双向棘轮，反向蹬动起动轴上的脚踏即可启动发动机，操作方便快捷，可靠性好，机构使用寿命长，在燃油不足的情况下，可以直接通过蹬动脚踏，使双向棘轮与最终齿轮结合传递动力，实现轻摩或助力车的人力驱动；在发动机上装置起动电机，起动电机通过齿轮传动起动发动机，操作简单方便。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为起动电机连接结构示意图。

图3为离心式蹄块的结构示意图。

图4为本发明在脚踏启动时的状态示意图。

图中，1-机壳  2-曲轴  201-左曲柄  202-右曲柄  3-主轴  4-起动轴401-螺旋导向槽  5-气缸  501-气缸活塞  6-连杆  7-磁电机  701-磁电机飞轮  8-高速离合器  801-高速离合器主动盘  802-高速离合器摩擦盘  9-低速离合器  901-低速离合器主动盘  902-低速离合器摩擦盘  10-低速主动齿轮11-高速主动齿轮  12-销钉  13-离心式蹄块  14-拉簧  15-弹簧挡片  16-单向器  17-低速从动齿轮  18-单向器  19-高速从动齿轮  20-平键  21-从动链轮  22-双向棘轮  23-限位板  24-起动链轮  25-最终齿轮  26-传动齿轮27-输出链轮  28-轴承  29-起动电机  30-起动齿轮  31-滚针轴承  32-单向器

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

如图1所示，本发明包括机壳1、曲轴2、主轴3及起动轴4，气缸5装置在机壳1的一侧，气缸活塞501通过连杆6连接曲轴2，曲轴2一侧的左曲柄201连接磁电机7，曲轴2另一侧的右曲柄202设置有低速离合器9及高速离合器8，低速离合器9及高速离合器8为离心蹄块式离合器，低速离合器主动盘901通过花键装置在右曲柄202上，高速离合器主动盘801与高速主动齿轮11连接，在本实施例中，高速离合器主动盘801与高速主动齿轮11为一体结构。如图1、3，低速离合器主动盘901及高速离合器主动盘801分别通过销钉12连接3片离心式蹄块13，拉簧14安装于离心式蹄块13的槽内，并用3片弹簧挡片15为拉簧14限位。低速离合器摩擦盘902与低速主动齿轮10铆接在一起，高速离合器摩擦盘802与低速离合器摩擦盘902背对背冲压铆接在一起，低速主动齿轮10与低速离合器摩擦盘902通过单向器16装置在右曲柄202上，高速主动齿轮11空套在低速主动齿轮10的轴肩上，这样可使结构更加紧凑。低速从动齿轮17通过单向器18装置在主轴3上，高速从动齿轮19通过平键20装置在主轴3上，低速主动齿轮10与低速从动齿轮17啮合，高速主动齿轮11与高速从动齿轮19啮合。高速主动齿轮11的齿数大于低速主动齿轮10的齿数，低速齿轮副(低速主动齿轮10与低速从动齿轮17)的减速比大于高速齿轮副(高速主动齿轮11与高速从动齿轮19)的减速比。

起动轴4上设有四列螺旋导向槽401，双向棘轮22嵌套在螺旋导向槽401中，螺旋导向槽401的螺旋角为60°，通常螺旋导向槽401螺旋角的最佳实施范围在50°～80°之间，限位板23套装在双向棘轮22外圈上的环形槽中，限位板23的外端滑动装置在机壳1上导向滑槽(未在图中画出)中，确保双向棘轮22在起动轴4上左右移动。带有棘齿的起动链轮24空套在起动轴4上双向棘轮22的一侧，带有棘齿的最终齿轮25通过轴承28装置在起动轴4上双向棘轮22的另一侧，也就是说，双向棘轮22安装最终齿轮25与起动链轮24之间，螺旋导向槽401可将起动轴4的旋转运动转换成双向棘轮22的轴向移动，使双向棘轮22分别与最终齿轮25、起动链轮24结合，当双向棘轮22与起动链轮24上的棘齿啮合时，起动轴4的动力通过双向棘轮22传递到起动链轮24，当双向棘轮22与最终齿轮25上的棘齿啮合时，起动轴4的动力通过双向棘轮22传递到最终齿轮25。从动链轮21通过单向器18装置在主轴3上，与低速从动齿轮17共用单向器18，从动链轮21与起动链轮24通过链条传动，主轴3上设有传动齿轮26，传动齿轮26与最终齿轮25啮合，最终齿轮25通过轴承28装置在起动轴4上。输出链轮27固定安装在最终齿轮25上，随最终齿轮25一起转动。

如图2所示，曲轴2的左曲柄201上装置有起动齿轮30，起动齿轮30通过两级齿轮传动连接起动电机29，起动齿轮30通过滚针轴承31装置在曲轴2的左曲柄201上，磁电机7的飞轮701通过单向器32与起动齿轮30连接，起动齿轮30上的内环套入单向器32内，单向器32位于磁电机飞轮701端面与起动齿轮30之间，磁电机飞轮701的端面与单向器32连接。当使用起动电机29起动发动机时，起动电机29接通电瓶后转动，通过两级齿轮传动带动起动齿轮30，从而带动单向器32、磁电机飞轮701、左曲柄201及曲轴2转动，从而带动发动机的起动。当发动机转速(即曲轴2左曲柄201的转速)大于起动电机29的转速时，由于单向器32的单向作用，发动机正常运转，起动电机29、起动齿轮30及两级齿轮不工作。

在本发明中，单向器16、单向器18及单向器32按现有技术设计制造。

脚踏起动发动机时，见图4，直接反向蹬动脚踏使起动轴4上的双向棘轮22与起动链轮24上的棘齿结合，这样由起动轴4通过双向棘轮22带动起动链轮24转动，再通过链条带动主轴3上的从动链轮21转动，并通过单向器18带动低速从动齿轮17，低速从动齿轮17带动低速主动齿轮10转动，并通过单向器16带动右曲柄202及曲轴2转动，从而启动发动机。

轻摩或助力车在燃油不足的情况下，轻摩或助力车发动机停止工作，需采用人力驱动，见图1，直接通过蹬动脚踏，使起动轴4带动双向棘轮22轴向移动与最终齿轮25上的棘齿结合，最终齿轮25转动，同时最终齿轮25带动与其安装在一起的输出链轮27，由输出链轮27将动力输出并驱动轻摩或助力车前行，此时轻摩或助力车为人力驱动。最终齿轮25转动同时通过传动齿轮26带动主轴3转动，因从动链轮21及低速从动齿轮17通过单向器18安装在主轴3上，主轴3空转。

在发动机起动后，曲轴2的右曲柄202带动低速离合器主动盘901旋转，同时带动安装在低速离合器主动盘901上的离心式蹄块13旋转，当转速达到其结合转速时，离心式蹄块13张开，与低速离合器摩擦盘902接触，由于低速离合器摩擦盘902和低速主动齿轮10铆接在一起，因此动力通过低速主动齿轮10传递给低速从动齿轮17，低速从动齿轮17通过单向器18带动主轴3，主轴3上的传动齿轮26带动起动轴4上的最终齿轮25转动，并由与最终齿轮25连接在一起的输出链轮27实现动力输出，驱动轻摩或助力车低速前行。与此同时主轴3带动高速从动齿轮19旋转，并由高速从动齿轮19带动高速主动齿轮11及安装在高速离合器主动盘801上的离心式蹄块13也一起旋转，由于高速主动齿轮11空套低速主动齿轮10的轴肩上，并且高速主动齿轮11的齿数大于低速主动齿轮10的齿数，低速齿轮副(低速主动齿轮10与低速从动齿轮17)的减速比大于高速齿轮副(高速主动齿轮11与高速从动齿轮19)的减速比，高速离合器8中的离心式蹄块13转速比低速离合器9中的离心式蹄块13转速小许多，因此在低速离合器9的离心式蹄块13与低速离合器摩擦盘902刚结合时，高速离合器8中的离心式蹄块13不会与高速离合器摩擦盘802结合，高速主动齿轮11进行无载荷空转，此时高速离合器8不工作，动力完全由低速离合器9传递。随着转速不断上升后，当达到高速离合器主动盘801上离心式蹄块13的结合转速时，离心式蹄块13张开，与高速离合器摩擦盘802结合，此时曲轴2右曲柄202的高速转动直接通过低速离合器9、高速离合器8、高速主动齿轮11及高速从动齿轮19传递到主轴3上。此时，由于低速齿轮副(低速主动齿轮10与低速从动齿轮17)的减速比大于高速齿轮副(高速主动齿轮11与高速从动齿轮19)的减速比，高速从动齿轮19的转速高于低速从动齿轮17，这时单向器18发挥作用，低速从动齿轮17无载荷空转，主轴3随高速从动齿轮19高速转动，并通过传动齿轮26、最终齿轮25及输出链轮27实现动力输出，驱动轻摩或助力车高速前行，从而实现发动机的自动换档。当发动机由高速向低速减速时，其过程与上述过程相反。

Claims (5)

1.一种两级自动变档发动机，包括机壳、曲轴、主轴及起动轴，气缸装置在机壳的一侧，气缸活塞通过连杆连接曲轴，曲轴一侧的左曲柄连接磁电机，其特征在于：

所述曲轴另一侧的右曲柄设置有低速离合器及高速离合器，低速离合器及高速离合器为离心蹄块式离合器，低速离合器主动盘通过花键装置在右曲柄上，高速离合器主动盘与高速主动齿轮连接；低速离合器摩擦盘与低速主动齿轮连接，高速离合器摩擦盘与低速离合器摩擦盘背对背固定连接，低速主动齿轮与低速离合器摩擦盘通过单向器装置在右曲柄上，高速主动齿轮空套在低速主动齿轮的轴肩上，低速从动齿轮与从动链轮通过单向器装置在主轴上，高速从动齿轮通过平键装置在主轴上；低速主动齿轮与低速从动齿轮啮合，高速主动齿轮与高速从动齿轮啮合；

起动轴上设有至少三列螺旋导向槽，双向棘轮嵌套在螺旋导向槽中，限位板套装在双向棘轮外圈上的环形槽中，限位板的外端滑动装置在机壳上导向滑槽中；带有棘齿的起动链轮空套在起动轴上双向棘轮的一侧，带有棘齿的最终齿轮通过轴承装置在起动轴上双向棘轮的另一侧；从动链轮与起动链轮通过链条传动，主轴上设有传动齿轮，最终齿轮通过轴承装置在起动轴上，传动齿轮与最终齿轮啮合，输出链轮固定安装在最终齿轮上。

2.按照权利要求1所述的两级自动变档发动机，其特征在于：所述曲轴的左曲柄上装置有起动齿轮，起动齿轮通过齿轮传动副连接起动电机。

3.按照权利要求1所述的两级自动变档发动机，其特征在于：所述高速主动齿轮的齿数大于低速主动齿轮的齿数，低速齿轮副的减速比大于高速齿轮副的减速比。

4.按照权利要求1所述的两级自动变档发动机，其特征在于：所述螺旋导向槽的螺旋角在50°～80°之间。

5.按照权利要求4所述的两级自动变档发动机，其特征在于：所述螺旋导向槽的螺旋角为60°。

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