CN106481756A - 一种中心轮齿圈固定式双轮驱动三档全自动变速器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种中心轮齿圈固定式双轮驱动三档全自动变速器，包括：动力输入件、中心轴、棘轮套及变速机构，所述变速机构包括：两套自动离心换档机构及两套行星变速器，所述行星变速器包括第一行星变速器及第二行星变速器，所述自动离心换档机构包括第一自动离心换档机构及第二自动离心换档机构，所述第一自动离心换档机构包括：第一棘爪件架、第一棘轮及至少一个第一棘爪件，所述第一棘爪件架设置于第一行星架上，所述第一棘轮设置于棘轮套内，所述第二自动离心换档机构的结构与第一自动离心换档机构的结构相同，另外本发明中的变速器在中高档时可降低对踏频的要求，从而使得骑行更加轻松。

Description

一种中心轮齿圈固定式双轮驱动三档全自动变速器

【技术领域】

本发明涉及自行车技术领域，具体涉及一种中心轮齿圈固定式双轮驱动三档全自动变速器。

【背景技术】

自行车变速器分为内变速器和外变速器两种，外变速器是采用开放式链条机构为传动系统，通过拨动安装于自行车前方的换档器使链条变换到不同的飞轮上实现不同的链条传动比，由于外变速器裸露在外，因此比较容易生锈，而且容易受到外力的干扰，所以经常需要定期维护保养，内变速器主要是以行星齿轮机构作为传动主体，被密封在棘轮套内部，经过多层特殊密封材料保护，所以雨水、灰尘、油垢等无法进入，故无需定期保养，实现了免保养的优点。现在技术中的内变速器普遍存在以下缺陷：1、需要手动换档，无法实现自动换档；2、当内变速器换档到高速档时，踏频如果在降低，那么变速器很难保持在高速档。

因此，有必要提供一种解决上述技术问题的中心轮齿圈固定式双轮驱动三档全自动变速器。

【发明内容】

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种可降低对踏频要求的中心轮齿圈固定式双轮驱动三档全自动变速器。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种中心轮齿圈固定式双轮驱动三档全自动变速器，包括：动力输入件、中心轴、棘轮套及设置于中心轴与棘轮套之间的变速机构，所述动力输入件安装于棘轮套上，所述变速机构包括：两套自动离心换档机构及两套并排设置的行星变速器，所述行星变速器包括第一行星变速器及第二行星变速器，所述第一行星变速器包括：第一齿圈、第一中心轮、第一行星架及第一行星轮，所述第一中心轮套设于中心轴上并与车架固定连接，所述第二行星变速器包括：第二齿圈、第二中心轮、第二行星架及第二行星轮，所述第二中心轮套设于中心轴上，所述第二中心轮与第一齿圈形成一组合件，所述第二齿圈与车架固定连接，所述第二行星架与中心轴固定连接，所述自动离心换档机构包括第一自动离心换档机构及第二自动离心换档机构，所述第一自动离心换档机构包括：第一棘爪件架、第一棘轮及至少一个第一棘爪件，所述第一棘爪件架设置于第一行星架上，所述第一棘轮设置于棘轮套内，所述第一棘爪件安装于第一棘爪件架上，所述第二自动离心换档机构包括：第二棘爪件架、第二棘轮及至少一个第二棘爪件，所述第二棘爪件架设置于第二行星架上，所述第二棘轮设置于棘轮套内，所述第二棘爪件安装于第二棘爪件架上，所述组合件与棘轮套之间设有超越离合器。

优选地，本发明中的一种中心轮齿圈固定式双轮驱动三档全自动变速器进一步设置为：所述第一自动离心换挡机构还包括至少一个第一联动件，所述第一棘爪件通过第一连接件安装于第一棘爪件架上，所述第一联动件通过第二连接件安装于第一棘爪件架上，所述第一棘爪件及第一联动件在圆周方向上呈间隔设置，所述第一棘爪件包括第一端部、第二端部及设置于第一端部与第二端部之间的第一安装部，至少一个第一棘爪件的第二端部的外壁处设有与棘轮相配合的棘爪部，所述第一棘爪件的第一安装部设有用于安装第一连接件的第一安装孔，所述第一联动件包括第三端部、第四端部及设置于第三端部与第四端部之间的第二安装部，所述第一联动件的第二安装部设有用于安装第二连接件的第二安装孔，所述第一棘爪件的第二端部和/或第一联动件的第三端部设有配重块，所述第一棘爪件架上或第一联动件上或第一棘爪件上安装有用于控制第一棘爪件初始位置的弹性件，沿半径方向所述第一联动件的第三端部限位于第一棘爪件第二端部的内侧、沿半径方向所述第一联动件的第四端部限位于第一棘爪件第一端部的内侧或沿半径方向所述第一棘爪件的第一端部限位于第一联动件的第四端部的内侧、所述第一棘爪件的的第二端部限位于第一联动件第三端部的内侧，所述第二自动离心换档机构的结构与第一自动离心换档机构的结构相同。

优选地，本发明中的一种中心轮齿圈固定式双轮驱动三档全自动变速器进一步设置为：所述第一自动离心换挡机构还包括至少一个第一联动件,所述第一棘爪件通过第一连接件安装于第一棘爪件架上，所述第一联动件的一端与相邻的其中一个第一棘爪件活动连接，所述第一联动件的另一端与相邻的另外一个第一棘爪件活动连接，所述第一棘爪件及第一联动件在圆周方向上呈间隔设置，所述第一棘爪件包括第一端部、第二端部及设置于第一端部与第二端部之间的第一安装部，所述第一安装部设有用于安装第一连接件的第一安装孔，所述第一棘爪件的第二端部设有配重块，至少一个第一棘爪件的第二端部的外壁处设有与棘轮相配合的棘爪部，所述第一棘爪件架上或第一联动件上或第一棘爪件上安装有用于控制第一棘爪件初始位置的弹性件，所述第二自动离心换档机构的结构与第一自动离心换档机构的结构相同。

优选地，本发明中的一种中心轮齿圈固定式双轮驱动三档全自动变速器进一步设置为：所述第一棘爪件架包括：圆环状基部及自圆环状基部的外壁向外延伸的数个安装座。

优选地，本发明中的一种中心轮齿圈固定式双轮驱动三档全自动变速器进一步设置为：所述弹性件为扭簧、弹簧或弹簧片。

优选地，本发明中的一种中心轮齿圈固定式双轮驱动三档全自动变速器进一步设置为：所述第一连接件及第二连接件均为销。

优选地，本发明中的一种中心轮齿圈固定式双轮驱动三档全自动变速器进一步设置为：所述第一棘爪件与第一联动件的配合面呈渐开线状或弧线状设置。

优选地，本发明中的一种中心轮齿圈固定式双轮驱动三档全自动变速器进一步设置为：所述中心轴的一端设有凸台，所述中心轴的另一端设有并紧件，所述第二齿圈与棘轮套之间通过轴承或滚珠连接，所述第二齿圈与凸台之间通过轴承或滚珠连接，所述第一中心轮与棘轮套之间通过轴承或滚珠连接，所述第一中心轮与并紧件之间通过轴承或滚珠连接。

优选地，本发明中的一种中心轮齿圈固定式双轮驱动三档全自动变速器进一步设置为：所述动力输入件与棘轮套之间设有超越离合器。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明中的中心轮齿圈固定式双轮驱动三档全自动变速器结构紧凑、安装方便、传动效率高、换档牢靠、变速稳定，通过在变速器内设置两套自动离心换档机构，从而可实现全自动三档变速，另外本发明中的变速器在中高档时可降低对踏频的要求，从而使得骑行更加轻松。

【附图说明】

图1是本发明实施例1中三档全自动变速器的主视结构示意图。

图2是本发明实施例1中三档全自动变速器的分解结构示意图。

图3是沿图1所示A-A线的剖视结构示意图。

图4为第一自动离心换档机构的结构示意图。

图1至图4中：1、动力输入件，2、中心轴，20、凸台，3、棘轮套，4、自动离心换档机构，40、第一自动离心换档机构，400、第一棘爪件架，4000、弹性件，401、第一棘爪件，4010、第一端部，4011、第二端部，4012、第一安装部，4013、棘爪部，402、第一联动件，4020、第三端部，4021、第四端部，4022、第二安装部，403、第一棘轮，41、第二自动离心换档机构，410、第二棘爪件架，411、第二棘爪件，412、第二联动件，413、第二棘轮，5、行星变速器，50、第一行星变速器，500、第一齿圈，501、第一中心轮，502、第一行星架，503、第一行星轮，51、第二行星变速器，510、第二齿圈，511、第二中心轮，512、第二行星架，513、第二行星轮，6、超越离合器，60、棘爪，61、棘轮，7、并紧件。

【具体实施方式】

下面通过具体实施例对本发明所述的一种中心轮齿圈固定式双轮驱动三档全自动变速器作进一步的详细描述。

实施例1

参图1至图4所示，本发明中的中心轮齿圈固定式双轮驱动三档全自动变速器包括：动力输入件1、中心轴2、棘轮套3及设置于棘轮套3与中心轴2之间的变速机构，所述动力输入件1与棘轮套3固定连接，当然在其他的实施方式中，所述动力输入件1与棘轮套3之间也可设置超越离合器，从而保证棘轮套3一直处于旋转状态。所述变速机构包括两套自动离心换档机构4及两套行星变速器5。

所述行星变速器5包括由右向左依次设置的第一行星变速器50、第二行星变速器51，所述第一行星变速器50包括第一齿圈500、第一中心轮501、第一行星架502及第一行星轮503，所述第一中心轮501套设于中心轴2上并与车架固定连接，所述第二行星变速器51包括第二齿圈510、第二中心轮511、第二行星架512及第二行星轮513，所述第二中心轮511与第一齿圈500一体成型，所述第二齿圈510与车架固定连接，所述第二行星架512与中心轴2之间通过花键实现固定连接。

所述自动离心换档机构4包括第一自动离心换档机构40、第二自动离心换档机构41，所述第一自动离心换档机构40包括：第一棘爪件架400、三个第一棘爪件401、三个第一联动件402及第一棘轮403，所述第一棘爪件架400包括：圆环状基部及自圆环状基部的外壁向外延伸的数个安装座，所述第一联动件402及第一棘爪件401分别安装于安装座上。当然在其他实施方式中，不设置联动件402或只设置一个联动件402或只设置一个棘爪件401，同样可以实现本发明。所述第一棘爪件架400与第一行星架502一体成型，所述第一棘轮403设置于棘轮套3内壁的右端位置处并与棘轮套3一体成型，所述第一棘爪件401通过销安装于第一棘爪件架400上，所述第一联动件402通过销安装于第一棘爪件架400上，所述三个第一棘爪件401及三个第一联动件402在圆周方向上呈间隔设置，所述第一棘爪件401包括第一端部4010、第二端部4011及设置于第一端部4010与第二端部4011之间的第一安装部4012，所述第一棘爪件401的第一安装部4012设有用于安装销的第一安装孔，在本实施方式中，每个第一棘爪件401的第二端部4011的外壁处均设有与第一棘轮403相配合的棘爪部4013，当然在其他实施方式中，也可以只有一个第一棘爪件401的第二端部4011的外壁处设有与第一棘轮403相配合的棘爪部4013，或者只有两个第一棘爪件401的第二端部4011的外壁处设有与第一棘轮403相配合的棘爪部4013，同样可以实现本发明。所述第一联动件402包括第三端部4020、第四端部4021及设置于第三端部4020与第四端部4021之间的第二安装部4022，所述第一联动件402的第二安装部4022设有用于安装销的第二安装孔，所述第一棘爪件401的第二端部4011和第一联动件402的第三端部4020设有配重块，沿半径方向所述第一联动件402的第三端部4020限位于第一棘爪件401第二端部4011的内侧，沿半径方向所述第一联动件402的第四端部4021限位于第一棘爪件401第一端部4010的内侧，这样设置的好处在于不但棘爪件可产生离心力，联动件也可产生离心力，从而大大提高了离心机构的离心力，使得整个离心机构可以设置的更加小型化，同时该种结构的离心机构可以设置较多的离心棘爪数量，从而使整个离心机构工作时稳定性更高。所述第一棘爪件架400上安装有用于控制第一棘爪件401初始位置的弹性件4000，所述弹性件可以为扭簧、弹簧或弹簧片，当然在其他的实施方式中，所述弹性件4000可以安装在第一棘爪件401上或第一联动件402上，同样可以实现本发明。所述第一棘爪件401与第一联动件402的配合面呈渐开线状或弧线状设置，这样设置的好处在于：可使棘爪件的摆动角度与联动件的摆动角度保持一致。所述第二自动离心换档机构41包括：第二棘爪件架410、数个第二棘爪件411、数个第二联动件412及第二棘轮413，所述第二棘爪件架410与第二行星架512固定连接，所述第二棘轮413设置于棘轮套3内并与棘轮套3一体成型，所述第二自动离心换档机构41的结构与第一自动离心换档机构40的结构相同。当然在其他的实施方式中，自动离心换挡机构也可以是这样的结构，所述联动件的一端与相邻的其中一个棘爪件活动连接，所述联动件的另一端与相邻的另外一个棘爪件活动连接，即联动件可通过两端折弯的方式分别与两个相邻的棘爪件构成活动连接或者联动件直接通过销与两个相邻的棘爪件构成活动连接，此时联动件相当于平衡拉杆起联动作用，同样可以实现本发明。

所述第一齿圈500与棘轮套3的内壁之间设有超越离合器6，所述超越离合器6包括：棘爪60及棘轮61，在本实施方式中，所述棘爪60设置于第一齿圈500上，棘轮61设置于棘轮套3内，当然在其他的实施方式中，所述棘爪60也可设置于棘轮套3内，棘轮61也可设置于第一齿圈500上，同样可以实现本发明。

所述中心轴2的一端设有凸台20，所述中心轴2的另一端设有并紧件7，所述第二齿圈510与棘轮套3之间通过轴承或滚珠连接，所述第二齿圈510与凸台20之间通过轴承或滚珠连接，所述第一中心轮501与棘轮套3之间通过轴承或滚珠连接，所述第一中心轮501与并紧件7之间通过轴承或滚珠连接。

本实施例中变速器的工作原理为：所述超越离合器6的棘爪60为常开状态，即第一齿圈500与棘轮套3始终保持啮合状态，本实施例中的变速器共实现三档变速，低速档时，动力由动力输入件1输入，由于动力输入件1与棘轮套3一体成型，棘轮套3又与第一齿圈500相啮合，因此动力传输给第一齿圈500，由于第一齿圈500与第二中心轮511一体成型，因此动力传输给第二中心轮511，通过第二行星轮513的传动，第二中心轮511将动力传输给第二行星架512，由于第二行星架512与中心轴2固定连接，因为动力最终传输给中心轴2并由中心轴2进行动力输出。随着动力输入件1速度的提升，第一自动离心换档机构40中第一棘爪件401的配重块产生离心力沿远离轴心的方向运动，由于第一棘爪件401的棘爪部与配重块安装于同一端，因此，棘爪部也沿远离轴心的方向运动，从而与棘轮套3内的第一棘轮403相啮合，第一棘爪件401与棘轮套3相啮合时，所述超越离合器6为随动状态，动力由动力输入件1输入，由于动力输入件1与棘轮套3一体成型，棘轮套与第一棘爪件401相啮合，第一棘爪件401安装于第一棘爪件架400上，第一棘爪件架400又与第一行星架502一体成型，因此动力传输给第一行星架502，通过第一行星轮503的传动，第一行星架502将动力传输给第一齿圈500，由于第一齿圈500与第二中心轮511一体成型，因此动力传输给第二中心轮511，通过第二行星轮513的传动，第二中心轮511将动力传输给第二行星架512，由于第二行星架512与中心轴2一体成型，因此，动力最终传输给中心轴2并由中心轴2进行动力输出，从而实现中速档，当动力输入件1速度再次提升时，第二自动离心换档机构41中第二棘爪件411的配重块端产生离心力沿远离轴心的方向运动，由于第二棘爪件411的棘爪部与配重块安装于同一端，因此，棘爪部也沿远离轴心的方向运动，从而与棘轮套3内的第二棘轮413相啮合，第二棘爪件411与棘轮套3相啮合时，所述超越离合器6及第一自动离心换档机构40为随动状态，动力由动力输入件1输入，由于动力输入件1与棘轮套3一体成型，棘轮套3与第二棘爪件411相啮合，第二棘爪件411安装于第二棘爪件架410上，第二棘爪件架410又与第二行星架512一体成型，因此动力传输给第二行星架512，由于第二行星架512与中心轴固定连接，因此动力最终传输给中心轴并由中心轴进行动力输出。实现高速档，本发明中的变速器可降低对踏频的要求，例如：假设将本实施例中的最大速比设置为3:1，高速档与中速档速比为2:1，中速档与低速档速比为1.5:1，第一自动离心机构的棘爪打开的工作转速为160转/分钟，第二自动离心机构的棘爪打开的工作转速为120转/分钟，那么低速档时当输入件输入速度为150转/分钟时，第一自动离心棘爪及第二自动离心棘爪的速度分别为100转/分钟、50转/分种、均小于各自自动离心机构的棘爪打开的工作转速，自动离心机构的棘爪无法打开，此时输出转速为50转/分钟。当输入件的输入速度提到240转/分钟时，第一自动离心棘爪及第二自动离心棘爪的速度分别为160转/分钟、80转/分种，此时第一自动离心棘爪打开，第二自动离心棘爪仍处于关闭状态，实现中速档，此时的输出转速为80转/分钟。此时的输入件直接与第一自动离心机构的棘爪啮合，输入件的输入转速240转/分钟，远大于第一自动离心机构的棘爪打开的工作转速160转/分钟，所以可以降低输入件的输入转速，也就是可以降低踩踏频率。在第一自动离心机构的棘爪打开的工作状态下，当输入转速再次提高到240转/分钟，第一自动离心棘爪及第二自动离心棘爪的速度为分别为240转/分钟、120转/分种，此时第二自动离心棘爪打开，第一自动离心棘爪仍处于打开状态，实现高速档。此时的输出转速为120转/分钟。此时的输入件直接与第二自动离心机构的棘爪啮合，输入件的输入转速240转/分钟，远大于第二自动离心机构的棘爪打开的工作转速120转/分钟，所以可以降低输入件的输入转速，也就是可以降低踩踏频率。通过一系列提高输入转速，实现自动离心换档，降低踩踏频率，再次提高输入转速，再次实现更高级自动离心换档这一自动离心换档循环。

本发明中的中心轮齿圈固定式双轮驱动三档全自动变速器结构紧凑、安装方便、传动效率高、换档牢靠、变速稳定，通过在变速器内设置两套自动离心换档机构，从而可实现全自动三档变速，另外本发明中的变速器在中高档时可降低对踏频的要求，从而使得骑行更加轻松。

上述的实施例仅例示性说明本发明创造的原理及其功效，以及部分运用的实施例，而非用于限制本发明；应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种中心轮齿圈固定式双轮驱动三档全自动变速器，其特征在于，包括：动力输入件、中心轴、棘轮套及设置于中心轴与棘轮套之间的变速机构，所述动力输入件安装于棘轮套上，所述变速机构包括：两套自动离心换档机构及两套并排设置的行星变速器，所述行星变速器包括第一行星变速器及第二行星变速器，所述第一行星变速器包括：第一齿圈、第一中心轮、第一行星架及第一行星轮，所述第一中心轮套设于中心轴上并与车架固定连接，所述第二行星变速器包括：第二齿圈、第二中心轮、第二行星架及第二行星轮，所述第二中心轮套设于中心轴上，所述第二中心轮与第一齿圈形成一组合件，所述第二齿圈与车架固定连接，所述第二行星架与中心轴固定连接，所述自动离心换档机构包括第一自动离心换档机构及第二自动离心换档机构，所述第一自动离心换档机构包括：第一棘爪件架、第一棘轮及至少一个第一棘爪件，所述第一棘爪件架设置于第一行星架上，所述第一棘轮设置于棘轮套内，所述第一棘爪件安装于第一棘爪件架上，所述第二自动离心换档机构包括：第二棘爪件架、第二棘轮及至少一个第二棘爪件，所述第二棘爪件架设置于第二行星架上，所述第二棘轮设置于棘轮套内，所述第二棘爪件安装于第二棘爪件架上，所述组合件与棘轮套之间设有超越离合器。

2.如权利要求1所述的一种中心轮齿圈固定式双轮驱动三档全自动变速器，其特征在于：所述第一自动离心换挡机构还包括至少一个第一联动件，所述第一棘爪件通过第一连接件安装于第一棘爪件架上，所述第一联动件通过第二连接件安装于第一棘爪件架上，所述第一棘爪件及第一联动件在圆周方向上呈间隔设置，所述第一棘爪件包括第一端部、第二端部及设置于第一端部与第二端部之间的第一安装部，至少一个第一棘爪件的第二端部的外壁处设有与棘轮相配合的棘爪部，所述第一棘爪件的第一安装部设有用于安装第一连接件的第一安装孔，所述第一联动件包括第三端部、第四端部及设置于第三端部与第四端部之间的第二安装部，所述第一联动件的第二安装部设有用于安装第二连接件的第二安装孔，所述第一棘爪件的第二端部和/或第一联动件的第三端部设有配重块，所述第一棘爪件架上或第一联动件上或第一棘爪件上安装有用于控制第一棘爪件初始位置的弹性件，沿半径方向所述第一联动件的第三端部限位于第一棘爪件第二端部的内侧、沿半径方向所述第一联动件的第四端部限位于第一棘爪件第一端部的内侧或沿半径方向所述第一棘爪件的第一端部限位于第一联动件的第四端部的内侧、所述第一棘爪件的的第二端部限位于第一联动件第三端部的内侧，所述第二自动离心换档机构的结构与第一自动离心换档机构的结构相同。

3.如权利要求1所述的一种中心轮齿圈固定式双轮驱动三档全自动变速器，其特征在于：所述第一自动离心换挡机构还包括至少一个第一联动件,所述第一棘爪件通过第一连接件安装于第一棘爪件架上，所述第一联动件的一端与相邻的其中一个第一棘爪件活动连接，所述第一联动件的另一端与相邻的另外一个第一棘爪件活动连接，所述第一棘爪件及第一联动件在圆周方向上呈间隔设置，所述第一棘爪件包括第一端部、第二端部及设置于第一端部与第二端部之间的第一安装部，所述第一安装部设有用于安装第一连接件的第一安装孔，所述第一棘爪件的第二端部设有配重块，至少一个第一棘爪件的第二端部的外壁处设有与棘轮相配合的棘爪部，所述第一棘爪件架上或第一联动件上或第一棘爪件上安装有用于控制第一棘爪件初始位置的弹性件，所述第二自动离心换档机构的结构与第一自动离心换档机构的结构相同。

4.如权利要求2或3所述的一种中心轮齿圈固定式双轮驱动三档全自动变速器，其特征在于：所述第一棘爪件架包括：圆环状基部及自圆环状基部的外壁向外延伸的数个安装座。

5.如权利要求2或3所述的一种中心轮齿圈固定式双轮驱动三档全自动变速器，其特征在于：所述弹性件为扭簧、弹簧或弹簧片。

6.如权利要求2所述的一种中心轮齿圈固定式双轮驱动三档全自动变速器，其特征在于：所述第一连接件及第二连接件均为销。

7.如权利要求2所述的一种中心轮齿圈固定式双轮驱动三档全自动变速器，其特征在于：所述第一棘爪件与第一联动件的配合面呈渐开线状或弧线状设置。

8.如权利要求1所述的一种中心轮齿圈固定式双轮驱动三档全自动变速器，其特征在于：所述中心轴的一端设有凸台，所述中心轴的另一端设有并紧件，所述第二齿圈与棘轮套之间通过轴承或滚珠连接，所述第二齿圈与凸台之间通过轴承或滚珠连接，所述第一中心轮与棘轮套之间通过轴承或滚珠连接，所述第一中心轮与并紧件之间通过轴承或滚珠连接。

9.如权利要求1所述的一种中心轮齿圈固定式双轮驱动三档全自动变速器，其特征在于：所述动力输入件与棘轮套之间设有超越离合器。