CN105972197B - 一种用于行星轮系变速器的自动换挡装置 - Google Patents

一种用于行星轮系变速器的自动换挡装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于行星轮系变速器的自动换挡装置，包括驱动装置、传动装置和一组锁紧装置，其中一组锁紧装置分布在变速器转轴外周，传动装置一端与驱动装置相连接，另一端与一组锁紧装置相连接，锁紧装置可以在传动装置的带动下绕变速器转轴旋转并向变速器转轴逐渐靠近和压紧；锁紧装置设有弹性件，并通过弹性件与传动装置连接。这种设计通过锁紧装置逐渐锁紧直至抱死转轴的方式，可以实现变速器的平稳换挡，可以减轻骑行过程中速度突然变化所带来的顿挫感，优化了骑行感受并提高了骑行的安全性；先通过弹性件的软接触慢慢降低变速器转轴的转速，然后通过机械结构的硬接触锁死变速器转轴，抱死过程稳定可靠。

Description

一种用于行星轮系变速器的自动换挡装置
技术领域
本发明涉及行星轮系变速器的技术领域，特别涉及一种用于行星轮系变速器的自动换挡装置。
背景技术
目前市场上电动助力自行车的换档装置主要是骑行人通过把手拉线改变与链条啮合的链轮的大小。这种外变速由于换档拉线不易调节，同时拉线受拉变长等因素影响，会造成换档失败或者档位错乱，影响骑行感受甚至影响骑行安全，再者这种换档装置换档时需要手动调档，不能做到自动调档，在一定程度上影响了骑行感受。
在中国专利申请公开说明书,CN2015104174416中针对手拉式换挡不易调节和换挡失败的问题,公开了一种电动车两档变速器的换挡装置,其换挡机构包括选挡花键、选挡拨插，选挡花键通过选挡拨插的拉动与高速挡齿轮啮合，或与低速挡齿轮啮合。这种设计采用电动换挡取代了人工换挡，使换挡更方便，但是在换挡时，其速度是突然变化的，顿挫感较强，影响骑行感受和骑行安全。
发明内容
发明的目的：本发明公开一种用于行星轮系变速器的自动换挡装置，通过锁紧装置逐渐锁紧直至抱死转轴的方式，可以使变速器的速度慢慢变化，以实现变速器的平稳换挡，可以减轻骑行过程中速度突然变化所带来的顿挫感，优化了骑行感受并提高了骑行的安全性。
技术方案：为了实现以上目的，本发明公开了一种用于行星轮系变速器的自动换挡装置，包括驱动装置、传动装置和一组锁紧装置，其中一组锁紧装置分布在变速器转轴外周，传动装置一端与驱动装置相连接，另一端与一组锁紧装置相连接，锁紧装置可以在传动装置的带动下绕变速器转轴旋转并向变速器转轴逐渐靠近和压紧；锁紧装置设有弹性件，并通过弹性件与传动装置连接。这种设计通过锁紧装置逐渐锁紧直至抱死转轴的方式，可以实现变速器的平稳换挡，可以减轻骑行过程中速度突然变化所带来的顿挫感，优化了骑行感受并提高了骑行的安全性；先通过弹性件的软接触慢慢降低变速器转轴的转速，然后通过机械结构的硬接触锁死变速器转轴，抱死过程稳定可靠。
进一步的，上述一种用于行星轮系变速器的自动换挡装置，还包括分别开设有一组异形槽的底座和上盖，锁紧装置还包括锁紧滑块和锁紧销，其中锁紧滑块与传动装置的齿轮相卡接，弹性件一端与锁紧滑块连接，另一端与齿轮连接，锁紧销穿过锁紧滑块，且两端分别与异形槽连接。这种设计锁紧装置在传动装置的带动下旋转，旋转过程中可以在锁止销和异形槽的规制下逐渐靠近变速器转轴。
进一步的，上述一种用于行星轮系变速器的自动换挡装置，所述异形槽距变速器转轴中心的径向距离向着齿轮回转方向逐渐变小。这种设计在齿轮的带动下，锁紧装置在异形槽作用下逐渐靠近变速器转轴。
进一步的，上述一种用于行星轮系变速器的自动换挡装置，所述驱动装置包括电动机和电动机齿轮，电动机与外部的控制器和传感器连接。这种设计可通过电气控制实现自动换挡，通过传感器检测车速并将结果传递给控制器，当车速达到换挡要求时，由控制器发出指令使电动机运转并驱动锁紧装置，锁紧装置抱死变速器转轴以实现换挡。
进一步的，上述一种用于行星轮系变速器的自动换挡装置，所述齿轮内部设有一组凸起部，锁紧滑块卡设在相邻两个凸起部之间。这种设计锁紧滑块安装稳定，齿轮回转时，凸起部推动锁紧滑块一起回转；当锁紧滑块逐渐靠近变速器转轴时，两侧凸起部对锁紧滑块起到规制、限位的作用。
进一步的，上述一种用于行星轮系变速器的自动换挡装置，所述锁紧滑块端部设有凹槽，凹槽内卡设有摩擦片。这种设计利用摩擦片提高锁紧装置与变速器转轴之间的摩擦力，只需较小的弹力就能产生适当的摩擦力，用以降低变速器转轴的转速；当由弹性件的软接触转为机械结构的硬接触后，其足够大的摩擦力才能稳定可靠的抱死变速器转轴；由于摩擦片压紧变速器转轴时会受到反作用力，长期以往可能会发生变形甚至移位、脱落，凹槽的设计起到固定、保护摩擦片的作用，提高其使用寿命。
进一步的，上述一种用于行星轮系变速器的自动换挡装置，所述齿轮为蜗轮，所述传动装置还包括与齿轮啮合的蜗杆，与蜗杆同轴设置的直齿轮，直齿轮与驱动装置相连接。这种设计结构紧凑，减小了整个抱死装置的体积；传动平稳、可靠。
进一步的，上述一种用于行星轮系变速器的自动换挡装置，所述底座和上盖分别设有凸台，异形槽分别开设在凸台上。这种设计可以提高底座和上盖的强度，也能提高与锁紧销配合部的强度。
进一步的，上述一种用于行星轮系变速器的自动换挡装置，所述异形槽包括第一限位部和第二限位部，第一限位部即为在径向距离最大的那端且靠近变速器转轴的那一侧壁，第二限位部即为在径向距离最小的那端且远离变速器转轴的那一侧壁。在车辆正常行驶时,第一限位部与锁紧销接触并限定锁紧装置的位置，防止其与变速器转轴接触，影响正常行驶；在换挡时，当锁紧销进入径向距离最小的那端时，第二限位部与锁紧销接触并压紧，使锁紧装置与变速器转轴之间实现机械结构的硬接触，使抱死动作稳定、可靠。
上述技术方案可以看出，本发明具有如下有益效果：本发明所述的一种用于行星轮系变速器的自动换挡装置，结构紧凑，传动平稳，强度高，使用寿命长；当车速达到换挡要求时，进行自动换挡；并可以实现变速器的平稳换挡，减轻骑行过程中速度突然变化所带来的顿挫感，优化了骑行感受并提高了骑行的安全性；先慢慢降低变速器转轴的转速，然后通过机械结构的硬接触锁死变速器转轴，抱死过程稳定可靠。
附图说明
图1为本发明所述的一种用于行星轮系变速器的自动换挡装置的爆炸结构图；
图2为本发明所述的一种用于行星轮系变速器的自动换挡装置上盖的结构图；
图中：1-驱动装置，11-电动机，12-电动机齿轮，2-传动装置，21-齿轮，22-蜗杆，23-直齿轮，3-锁紧装置，31-弹性件，32-锁紧滑块，33-锁紧销，34-摩擦片，4-变速器转轴，5-底座，6-上盖，51、61-异形槽，511、611-第一限位部，512、612-第二限位部，52、62-凸台。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明具体实施方式进行详细的描述。
实施例
本发明的一种用于行星轮系变速器的自动换挡装置，如图1和图2所示，包括驱动装置1、传动装置2和一组锁紧装置3，还包括分别开设有一组异形槽51、61的底座5和上盖6，其中一组锁紧装置3分布在变速器转轴4外周，传动装置2一端与驱动装置1相连接，另一端与一组锁紧装置3相连接，锁紧装置3可以在传动装置2的带动下绕变速器转轴4旋转并向变速器转轴4逐渐靠近和压紧。底座5和上盖6分别设有凸台52、62，异形槽51、61分别开设在凸台52、62上；锁紧装置3包括弹性件31、锁紧滑块32和锁紧销33；传动装置2包括齿轮21，与齿轮21啮合的蜗杆22，与蜗杆22同轴设置的直齿轮23，其中齿轮21为蜗轮，直齿轮23与驱动装置1相连接；驱动装置1包括电动机11和电动机齿轮12，电动机11与外部的控制器和传感器连接，电动机齿轮12与直齿轮23啮合。其中锁紧滑块32与传动装置2的齿轮21相卡接，弹性件31一端与锁紧滑块32连接，另一端与齿轮21连接，弹性件31为压缩弹簧，锁紧滑块32侧面开两孔，用于安装弹性件31；锁紧滑块32中间开通孔，锁紧销33经通孔穿过锁紧滑块32且两端分别与异形槽51、61连接。所述齿轮21内部设有一组凸起部211，锁紧滑块32卡设在相邻两个凸起部211之间，其中锁紧滑块32两侧边相互平行，相应的，相邻两个凸起部211形成的卡槽的侧边也相互平行；锁紧滑块32端部设有凹槽，凹槽内卡设有摩擦片34，其中摩擦片34突出锁紧滑块32的端面。上述锁紧装置3的数量为3个，相应的，异形槽51、61的数量分别为3个，锁紧装置3和异形槽51、61均以变速器转轴4为中心呈环形阵列状分布。所述异形槽51、61距变速器转轴4中心的径向距离向着齿轮21回转方向逐渐变小；异形槽51、61包括第一限位部511、611和第二限位部512、612，第一限位部511、611即为在径向距离最大的那端且靠近变速器转轴4的那一侧壁，第二限位部512、612即为在径向距离最小的那端且远离变速器转轴4的那一侧壁；第一限位部511、611与变速器转轴4外表面之间的最小距离大于锁紧装置3最前端（即摩擦片34的突出的前端面）到锁紧销33外表面之间的最小距离，第二限位部512、612与变速器转轴4外表面之间的最小距离等于或略小于锁紧装置3最前端（即摩擦片34的突出的前端面）到锁紧销33外表面之间的最大距离。
在车辆正常行驶时,第一限位部511、611与锁紧销33接触并限定锁紧装置3的位置，防止其与变速器转轴4接触，影响正常行驶；当骑行者骑行速度或者所需扭矩达到换档要求，控制器发出动作指令，进行自动换挡，电动机11运转，经传动装置2逐级带动，齿轮21转动并带动锁紧装置3旋转，同时锁紧销33在异形槽51、61的规制下运动，则锁紧装置3会一边旋转一边向变速器转轴4靠近，在靠近过程中，锁紧装置3会在弹性件31（压缩弹簧）作用下先与变速器转轴4接触，因为弹性件31（压缩弹簧）的弹力较小，摩擦力不足以使变速器转轴4刹死，但会慢慢降低变速器转轴4的转速，当电动机11继续转动，锁紧销33进入径向距离最小的那端时，第二限位部512、612与锁紧销33接触并压紧，使锁紧装置3与变速器转轴4之间实现机械结构的硬接触，变速器转轴4就会被锁死。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于行星轮系变速器的自动换挡装置，其特征在于：包括驱动装置（1）、传动装置（2）和一组锁紧装置（3），其中一组锁紧装置（3）分布在变速器转轴（4）外周，传动装置（2）一端与驱动装置（1）相连接，另一端与一组锁紧装置（3）相连接，锁紧装置（3）可以在传动装置（2）的带动下绕变速器转轴（4）旋转并向变速器转轴（4）逐渐靠近和压紧；锁紧装置（3）设有弹性件（31），并通过弹性件（31）与传动装置（2）连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于行星轮系变速器的自动换挡装置，其特征在于：还包括分别开设有一组异形槽（51，61）的底座（5）和上盖（6），锁紧装置（3）还包括锁紧滑块（32）和锁紧销（33），其中锁紧滑块（32）与传动装置（2）的齿轮（21）相卡接，弹性件（31）一端与锁紧滑块（32）连接，另一端与齿轮（21）连接，锁紧销（33）穿过锁紧滑块（32），且两端分别与异形槽（51，61）连接。
3.根据权利要求2所述的一种用于行星轮系变速器的自动换挡装置，其特征在于：所述异形槽（51，61）距变速器转轴（4）中心的径向距离向着齿轮（21）回转方向逐渐变小。
4.根据权利要求1所述的一种用于行星轮系变速器的自动换挡装置，其特征在于：所述驱动装置（1）包括电动机（11）和电动机齿轮（12），电动机（11）与外部的控制器和传感器连接。
5.根据权利要求2所述的一种用于行星轮系变速器的自动换挡装置，其特征在于：所述齿轮（21）内部设有一组凸起部（211），锁紧滑块（32）卡设在相邻两个凸起部（211）之间。
6.根据权利要求2所述的一种用于行星轮系变速器的自动换挡装置，其特征在于：所述锁紧滑块（32）端部设有凹槽，凹槽内卡设有摩擦片（34）。
7.根据权利要求2所述的一种用于行星轮系变速器的自动换挡装置，其特征在于：所述齿轮（21）为蜗轮，所述传动装置（2）还包括与齿轮（21）啮合的蜗杆（22），与蜗杆（22）同轴设置的直齿轮（23），直齿轮（23）与驱动装置（1）相连接。
8.根据权利要求2所述的一种用于行星轮系变速器的自动换挡装置，其特征在于：所述底座（5）和上盖（6）分别设有凸台（52,62），异形槽（51,61）分别开设在凸台（52,62）上。
9.根据权利要求3所述的一种用于行星轮系变速器的自动换挡装置，其特征在于：所述异形槽（51,61）包括第一限位部（511,611）和第二限位部（512,612），第一限位部（511,611）即为在径向距离最大的那端且靠近变速器转轴（4）的那一侧壁，第二限位部（512,612）即为在径向距离最小的那端且远离变速器转轴（4）的那一侧壁。
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