CN109477554B - 双速变速装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种双速变速装置,其目的在于提供一种能够通过简化结构而实现小型化且能够无动力损失地将动力源的驱动力迅速传递到输出轴的双速变速装置。本发明,包括:动力输入部,动力源的驱动力被传递到输入轴,安装有通过单向轴承与输入轴一体旋转驱动的驱动齿轮;离合器部,连接安装到动力输入部的输入轴,在一侧连接安装有离合器齿轮;旋转传递部,通过选择性地从离合器部的离合器齿轮或动力输入部的驱动齿轮接收旋转力而旋转驱动;输出部,通过旋转传递部接收动力源的驱动力并驱动输出轴进行旋转;以及,齿轮箱部,安装有上述动力输入部、离合器部、旋转传递部以及输出部;借此,能够根据离合器部的工作与否实现双速变速。

Description

双速变速装置
技术领域
本发明涉及一种双速变速装置,尤其涉及一种能够通过离合器部的工作而对动力源的驱动力进行双速变速并传递到输出部的双速变速装置。
背景技术
近年来,因为汽车尾气排放而导致的大气污染以及全球变暖等问题唤醒了人们的地球环境保护意识,而且能源的枯竭也促进了节能政策的推行,而为了解决如上所述的现有问题,如电动汽车、混合动力电动汽车、燃料电池电动汽车等环保型汽车也越来越受到人们的关注。
通常,电动汽车作为燃料使用与汽油发动机不同的电力且作为动力源使用电动机,是一种没有任何尾气排放的无公害车辆,在初期主要使用单纯地利用减速器对电动机中所产生的动力进行减速之后对驱动轮进行驱动的动力传递结构,而最近正在积极开展与能够更加有效地将电动机的动力传递到驱动轮并借此延长车辆的可行驶距离以及提升其驱动性能的变速系统相关的研究活动。
现有的电动汽车因为电机的特性较为优秀而普遍使用具有单一齿轮齿数比的减速器,但是在如上所述的仅使用减速器的情况下,会导致所需要的电机容量相对较大的问题,因此从最近开始广泛使用能够最大程度地发挥电机运行效率的双速变速装置。
但是,现有的双速变速装置为了实现双速变速效果,需要配备两个摩擦离合器或流体离合器,因此不仅会导致变速器的体积变大以及制造成本增加的问题,还会导致动力传递效力下降的问题。
而且,因为现有的双速变速装置需要适用如多个外接齿轮、锁定装置、换档机构等构成,因此其结构非常复杂且可装配性较低,还会因为构成部件数量的增加以及复杂的连接关系而造成动力源的动力无法快速地传递到输出轴的动力损失现象,从而导致变速性能下降的问题。
尤其是,现有的双速变速装置在从1档切换到2档时会发生变速冲击以及摩擦损失,从而导致乘客的舒适感下降以及干扰安全驾驶等诸多的问题。
先行技术文献
专利文献
(专利文献1)公开专利公报第10-2016-0005209号(2016.01.14)
(专利文献2)注册专利公报第10-1532834号(2015.06.24)
(专利文献3)注册专利公报第10-1350772号(2014.01.07)
(专利文献4)公开专利公报第特1997-0046346号(1997.07.26)
专利内容
本发明的目的在于提供一种能够通过简化结构而实现小型化且能够无动力损失地将动力源的驱动力迅速传递到输出轴的双速变速装置。
本发明,包括:动力输入部,动力源的驱动力被传递到输入轴,安装有通过单向轴承与输入轴一体旋转驱动的驱动齿轮;离合器部,连接安装到动力输入部的输入轴,在一侧连接安装有离合器齿轮;旋转传递部,通过选择性地从离合器部的离合器齿轮或动力输入部的驱动齿轮接收旋转力而旋转驱动;输出部,通过旋转传递部接收动力源的驱动力并驱动输出轴进行旋转;以及,齿轮箱部,安装有上述动力输入部、离合器部、旋转传递部以及输出部;借此,能够根据离合器部的工作与否实现双速变速。
本发明能够通过简化动力传递过程而实现比现有装置更优秀的动力传递效率,而且能够通过减少动力损失而提升能源效率。
在将本发明适用于电动车时,不仅能够相对于电机减速器改善车辆的最高速性能,还能够改善其加速性能以及攀爬性能,更能够通过将构成部件的数量将至最低而节省成本并将其重量最小化。
本发明能够根据行驶状态动态地实现双速变速,从而提升车辆的输出以及性能。
本发明能够通过采用将动力输入部、旋转传递部以及输出部安装到齿轮箱部的内部并将离合器部以及动力源进行连接的模块化结构而实现小型化,从而不仅能够在轮毂内(In wheel type)进行一体安装,还能够轻易地连接到轮毂外侧(Out wheel type)进行使用。
适用本发明的离心式离合器能够借助于旋转驱动的滚子而使离合器第1转子以及离合器第2转子一体旋转,因此不会发生因为摩擦而导致的损失,从而能够无动力损失地将动力源的驱动力传递到输出轴。
本发明能够在变速临界点上将离合器第1转子与离合器第2转子或离合器板与离合器毂之间的速度差异最小化,从而避免在变速过程中因为离合器部的工作而导致的变速冲击。
本发明能够通过提供双速变速比而进一步提升电动车辆的驱动性能,还能够通过将动力消耗将至最低而提升电动车的燃料效率并增加可行驶距离。
本发明不仅能够安装到如电动车辆、电动摩托车等通过电力驱动而移动的设备,还能够轻易地安装到如风力发电设备等已完成生产的设备。
附图说明
图1是对适用本发明的构成进行图示的示意图。
图2是对适用本发明的内部构成进行图示的示意图。
图3是对适用本发明的内部构成进行简要图示的示意图。
图4是对适用本发明的另一种内部构成进行简要图示的示意图(追加单向轴承)。
图5是对适用本发明的离心式离合器的构成进行图示的示意图。
图6是对适用本发明的离心式离合器的工作状态进行图示的示意图。
图7是对适用本发明的离心式离合器的构成进行图示的示意图(追加连杆部)。
图8是对适用本发明的包含连杆部的离心式离合器的工作状态进行图示的示意图。
图9是对适用本发明的又一种构成进行图示的示意图(追加差速齿轮部)。
图10是对图9的组装状态下的内部构成进行图示的示意图。
图11是对图10的构成进行简要图示的示意图。
图12是对动力输入部、旋转传递部以及输出部的详细构成进行图示的示意图。
图13是对适用本发明的又一种构成进行简要图示的示意图(追加逆旋转用齿式离合器)。
图14是对适用本发明的动力输入部中追加安装有逆旋转用齿式离合器的状态进行图示的示意图。
【符号说明】
10:动力源
15:逆旋转用齿式离合器
16:弹簧
17:重锤滚子
18:齿(tooth)
20:动力输入部
21:输入轴
22:驱动齿轮
25:单向轴承
30:离合器部
31:离合器齿轮
40:旋转传递部
41:旋转轴
42:第1旋转齿轮
43:第2旋转齿轮
44:第3旋转齿轮
50:输出部
51、51a、51b:输出轴
52:输出齿轮
54:第1齿轮
55:第2齿轮
56:第3齿轮
57:差速箱
60:齿轮箱部
70:电子控制式离合器
80:离心式离合器
81:离合器第1转子
81a:外周面
82:离合器第2转子
82a:收容槽
82b:内周面
83:间隔空间
84:滚子工作部
84a:滚子
84b:支撑杆
84c:移动杆
84d:支撑弹簧
85:贴紧部
85a:支撑面
85b:倾斜面
86:安装孔
86a:一侧
86b:另一侧
90:连杆部
91:中央旋转连杆
92:连接杆
具体实施方式
图1是对适用本发明的构成进行图示的示意图,图2是对适用本发明的内部构成进行图示的示意图,图3是对适用本发明的内部构成进行简要图示的示意图,图4是对适用本发明的另一种内部构成进行简要图示的示意图(追加单向轴承),图5是对适用本发明的离心式离合器的构成进行图示的示意图,图6是对适用本发明的离心式离合器的工作状态进行图示的示意图,图7是对适用本发明的离心式离合器的构成进行图示的示意图(追加连杆部),图8是对适用本发明的包含连杆部的离心式离合器的工作状态进行图示的示意图,图9是对适用本发明的又一种构成进行图示的示意图(追加差速齿轮部),图10是对图9的组装状态下的内部构成进行图示的示意图,图11是对图10的构成进行简要图示的示意图,图12是对动力输入部、旋转传递部以及输出部的详细构成进行图示的示意图,图13是对适用本发明的又一种构成进行简要图示的示意图(追加逆旋转用齿式离合器),图14是对适用本发明的动力输入部中追加安装有逆旋转用齿式离合器的状态进行图示的示意图。
本发明,包括:动力输入部20,动力源10的驱动力被传递到输入轴21,安装有通过单向轴承23与输入轴21一体旋转驱动的驱动齿轮22;离合器部30,连接安装到动力输入部20的输入轴21,在一侧连接安装有离合器齿轮31;旋转传递部40,通过选择性地从离合器部的离合器齿轮31或动力输入部的驱动齿轮22接收旋转力而旋转驱动;输出部50,通过旋转传递部40接收动力源10的驱动力并驱动输出轴51进行旋转;以及,齿轮箱部60,安装有上述动力输入部20、离合器部30、旋转传递部40以及输出部50;借此,能够根据离合器部30的工作与否实现双速变速。
上述动力源10是指如电机、电动机等用于生成动力的驱动手段。此外,上述动力源10能够被固定安装到齿轮箱部60,或以轴结合到动力输入部20的输入轴21的方式被固定安装到单独的固定部。
上述动力输入部20如图1至图4所示,包括:输入轴21,用于接收动力源10的驱动力;以及,驱动齿轮22,被单向轴承23限制,从而在上述输入轴21旋转时与输入轴一体旋转。
上述输入轴21的一侧连接到动力源10而另一侧连接到离合器部30,以轴承支撑的方式安装到齿轮箱部60以及离合器部30。
上述驱动齿轮22反向(与输入轴的旋转方向相反的方向)旋转被单向轴承23限制,从而在输入轴21旋转工作时与输入轴21一体旋转。即,上述驱动齿轮22在单向轴承23的作用下只能与输入轴21一体正向(动力源对输入轴的驱动方向)旋转,当驱动齿轮22的旋转速度大于输入轴21的旋转速度时,将在单向轴承23的作用下进入相对于输入轴21的空载状态。
上述单向轴承23是仅向单一方向传递动力的轴承,能够使用公知的部件,所以在此将省略其详细的说明。此外,也能够将上述单向轴承替换成公知的单向离合器。
上述离合器部30如图1至图4所示,连接安装到动力输入部20以及旋转传递部40,能够由电子控制式离合器70构成或由离心式离合器80构成。
上述电子控制式离合器70能够包括在对离合器操作器(操作杆或踏板)进行操作时与碟盘贴紧接触并对动力进行传递的公知的离合器装置或在达到一定的速度以上时自动工作并对动力进行传递的公知的离合器装置。
上述离心式离合器80在离心力的作用下工作并对动力进行传递,如图5至图8所示,能够包括:离合器第1转子81,以一体旋转的方式安装到动力输入部的输入轴21;离合器第2转子82,以与离合器第1转子81形成间隔空间83的方式连接安装到离合器齿轮;以及,滚子工作部84,以在离合器第1转子81以及离合器第2转子82之间工作的方式连接安装到离合器第1转子81。
输入轴21以可同心旋转的方式连接安装到上述离合器第1转子81的中心,在外周面上形成有包括支撑面85a以及倾斜面85b的贴紧部85,且在内部形成可供滚子工作部84连接安装的特定长度的安装孔86。
上述支撑面85a的上侧连接到离合器第1转子的外周面81a,下端连接到倾斜面85b,能够采用朝向离合器第1转子81的中心的垂直面或具有特定凹陷曲率的曲面。
为了能够稳定地对滚子工作部84进行安置,上述支撑面85a采用凹陷曲率的曲面为宜,且支撑面的高度h大于滚子工作部的滚子直径D。
为了使滚子工作部84的滚子84a可以在离合器第1转子81的旋转力作用下向外侧方向移动,上述倾斜面85b能够采用曲线形或直线形。作为上述倾斜面85b的一实例,采用渐开线曲线形或锥形,较佳地采用渐开线曲线形。
即,上述倾斜面85b的一侧端连接到支撑面85a而另一侧端连接到离合器第1转子的外周面81a,从而使滚子工作部的滚子84a能够在离合器第1转子81的旋转力作用下向离合器第1转子的外周面81a方向移动。
上述贴紧部85在离合器第1转子的外周面81a形成一个以上,当在离合器第1转子的外周面的整体外围沿着同一方向连续形成多个时,上述离合器第1转子81将通过多个贴紧部85形成锯齿形状。即,当沿着离合器第1转子的整个外周面连续形成多个贴紧部85时,上述贴紧部85将重复形成支撑面的上端连接到一侧倾斜面的外侧末端而支撑面的下端连接到相邻的另一个倾斜面的内侧末端的形状,从而使整个离合器第1转子81形成锯齿形状。
上述安装孔86以特定的长度形成,可供转子工作部84连接安装,一侧86a朝向离合器第1转子的内侧,而另一侧86b朝向离合器第1转子的外侧。
上述安装孔86能够采用直线形长孔形状或曲线形长孔形状,较佳地采用直线形长孔形状。
上述离合器第2转子82配备可将离合器第1转子81收容到内部的收容槽82a,且沿着上述收容槽82a的内周形成与滚子工作部的滚子84a进行接触支撑的内周面82b,而离合器齿轮31以可一体旋转的方式连接安装到其一侧。
上述间隔空间83是指,当将离合器第1转子81插入组装到离合器第2转子的收容槽82a内部时,通过从离合器第2转子的收容槽的内周面82b到离合器第1转子的贴紧部的倾斜面85b为止的间隔而形成的空间,上述间隔空间83采用离合器第2转子的收容槽的内周面82b以及离合器第1转子的倾斜面85b之间的间隔逐渐变窄的形状。
即,当将离合器第1转子81组装到离合器第2转子的收容槽82a内部时,因为贴紧部的倾斜面85b的形状,间隔空间中从离合器第2转子的内周面82b到离合器第1转子的倾斜面的另一侧端(或倾斜面外侧端)为止的间隔距离小于滚子工作部的滚子直径D,而从离合器第2转子的内周面到离合器第1转子的倾斜面一侧端(或倾斜面内侧端)之间的间隔距离大于滚子工作部的滚子直径D。
上述滚子工作部84是在离合器第1转子81的旋转力作用下工作,用于将离合器第1转子81以及离合器第2转子82相互贴紧接触而使其一体旋转,如上所述构成的滚子工作部84的特征在于不会有因为摩擦而导致的损失。
上述滚子工作部84,包括:滚子84a,安装于离合器第1转子的贴紧部85内部;支撑杆84b,滚子84a的两端以可旋转的方式连接安装到其一侧;移动杆84c,贯通离合器第1转子的安装孔86并连接安装到支撑杆84b的另一侧;以及,支撑弹簧84d,在上述移动杆84c以及安装孔的另一侧86b之间的位置安装到安装孔86的内部,使得移动杆84c向安装孔的一侧86a方向进行移动。
即,在上述滚子工作部84中,滚子84a可旋转地连接到支撑杆84b的一侧,支撑杆84b的另一侧可旋转地连接到贯通安装孔86的移动杆84c的两端,而上述移动杆84c在安装孔86的内部被支撑弹簧84d支撑。
如上所述构成的滚子工作部84在离合器第1转子81的旋转力小于特定值时不工作,从而仅使离合器第1转子81伴随输入轴21进行旋转,而当离合器第1转子81的旋转力达到特定值以上时,滚子工作部84将在离心力的作用下工作,从而使离合器第1转子81以及离合器第2转子82在滚子工作部的滚子84a的作用下一体旋转。
即,上述滚子工作部84在离合器第1转子81的旋转力小于特定值时,移动杆84c将在支撑弹簧84d的作用下位于安装孔的一侧86a,而通过支撑杆84b连接到移动杆84c的滚子84a将维持与贴紧部85的支撑面85a以及倾斜面85b同时接触的状态,从而避免离合器第1转子81在旋转过程中受到转子84a的干扰。
此外,上述滚子工作部84在离合器第1转子81的旋转力达到特定值以上时,滚子84a将在离心力的作用下沿着贴紧部的倾斜面85移动,同时移动杆84c将对支撑弹簧84d进行压缩并从安装孔的一侧86a向另一侧86b方向移动,而在滚子84a沿着贴紧部的倾斜面移动时,将在倾斜面与离合器第2转子的内周面之间的间隔逐渐变窄而达到小于滚子直径的部分被嵌入到贴紧部的倾斜面85b以及离合器第2转子的内周面82b之间,从而使离合器第1转子81以及离合器第2转子82一体旋转。
可使上述滚子工作部84工作的离合器第1转子81的旋转力的特定值,是在考虑到动力源的容量、所需要的输出量等的前提下,根据支撑弹簧84d的弹性力、移动杆84c以及滚子84a的重量进行计算或利用程序计算得出,并不受到特殊的限定。
作为一实例,上述滚子工作部84能够设定为在达到动力源最大输出速度的约30%以上时工作,具体来讲,能够设计成当离合器第1转子的旋转力在1,000~5,000rpm的范围内达到所设定的特定值时工作。
此外,还能够采取通过连杆部90对多个上述滚子工作部84进行相互连接的构成,使其在离合器第1转子81的旋转力达到特定值时同步工作。
上述连杆部90如图7以及图8所示,包括:中央旋转连杆91,以轴承支撑的方式安装到输入轴21;连接杆92,一侧端分别铰接到上述中央旋转连杆91而另一端可旋转地连接到滚子工作部的移动杆84c。
如上所述构成的连杆部90,在离合器第1转子81以及离合器第2转子82之间安装有多个滚子工作部84的情况下,当一侧的滚子工作部在离合器第1转子81的旋转力作用下工作时,与其连接的连接杆92将带动中央旋转连杆91一起进行旋转,而在中央旋转连杆91旋转时,与其连接的多个其他连接杆92也将同时工作,从而实现多个滚子工作部的同步。
此外,上述离心式离合器80还能够包括滚珠限位器部87。即,当离心式离合器80还包括滚珠限位器部87时,滚子工作部84只有在离合器第1转子81高速旋转时工作并切换到高速档(2档),而在低速旋转时恢复到低速档(1档)。
上述滚珠限位器部87如图5所示,包括:限位器孔87a,与离合器第1转子的安装孔86连通;滚珠87b,被插入到上述限位器孔87a的内部且其一部分向安装孔86的内部突出;滚珠弹簧87c,安装在限位器孔87a的内部,对上述滚珠87b进行弹性支撑;以及,调节螺栓87d,结合到上述限位器孔87a的内部,防止滚珠弹簧87c发生脱离并对其张力进行调节。
如上所述构成的滚珠限位器部87,安装在安装孔86的一侧,滚珠与滚子工作部的移动杆84c接触支撑,当离合器第1转子81以小于设定值的状态旋转时能够起到防止移动杆84c沿着安装孔86移动的作用。
如上所述,通过在离心式离合器80上追加安装滚珠限位器部87,当离合器第1转子81低速(例如3,000rpm以下)旋转时,移动杆84c将与滚珠限位器部87发生接触,从而使滚子工作部84维持不工作的状态,而当离合器第1转子81高速(例如3,000rpm以上)旋转时,移动杆84c将在离合器第1转子81旋转的离心力作用下对滚珠87b进行挤压而使滚珠弹簧87c受到压缩并沿着安装孔86进行移动,从而使滚子工作部84工作。
此时,在上述移动杆84c上还配备有用于形成阻挡坎841c的段差,从而在离合器第1转子81低速旋转时因为移动杆的阻挡坎841c与滚珠限位器部87的滚珠87b发生接触而不会发生移动,而在离合器第1转子81高速旋转时移动杆84c沿着安装孔86移动且所移动的移动杆84c将持续维持对滚珠限位器部的滚珠87b进行压迫的状态。
即,本发明能够通过滚珠限位器部87实现在高速(例如3,000rpm以上)状态下的高档变速(2档),且能够在低速(例如700rpm以下)状态下不受滚珠限位器部87的影响而通过滚子工作部84的工作使移动杆84c快速地还原到原位置。
上述旋转传递部40,包括:旋转轴41,两端以轴承支撑的方式安装到齿轮箱部60,与动力输入部的输入轴21平行;第1旋转齿轮42,以可一体旋转的方式安装到旋转轴41,与动力输入部的驱动齿轮22齿合;第2旋转齿轮43,以可一体旋转的方式连接安装到旋转轴41,与离合器部的离合器齿轮31齿合;以及,第3旋转齿轮44,以可一体旋转的方式连接安装到旋转轴41,用于向输出部50传递动力;其中,上述驱动齿轮22与第1旋转齿轮42的齿轮齿数比(减速比)大于离合器齿轮31与第2旋转齿轮43的齿轮齿数比(减速比)
如上所述构成的旋转传递部40在离合器部30未工作时,动力源10的驱动力将通过动力输入部的驱动齿轮22传递到第1旋转齿轮42并使旋转轴41发生旋转,而在旋转轴旋转时第3旋转齿轮44也将随之旋转并向输出部40传递驱动力。
此外,在离合器部30工作时,动力源10的驱动力将通过离合器部30的离合器齿轮31传递到第2旋转齿轮并使旋转轴41以大于第1旋转齿轮42的旋转速度的速度发生旋转,而在旋转轴41以上述速度旋转时第3旋转齿轮44也将随之旋转并向输出部40传递驱动力。
上述输出部50,包括:输出齿轮52,以一侧与旋转传递部的第3旋转齿轮44齿合的方式安装;以及,输出轴51,以可与上述输出齿轮52一体旋转的方式安装,被齿轮箱部60轴承支撑并与旋转轴21平行。
此外,上述输出部50如图10至图12所示,还能够通过包括差速齿轮部53而适用于2轮或3轮或4轮车辆。
即,上述输出部50,能够包括:输出齿轮52,以一侧与旋转传递部的第3旋转齿轮44齿合的方式安装;差速齿轮部53,以可与上述输出齿轮52一体旋转的方式安装;以及,输出轴51a、51b,连接安装到上述差速齿轮部53,被齿轮箱部60轴承支撑并与旋转轴41平行。
此时,上述差速齿轮部53,包括:差速箱57,以可与输出齿轮52同心旋转的方式固定安装到输出齿轮52;第1齿轮54,以可旋转的方式连接安装到上述差速箱;第2齿轮55,以与上述第1齿轮54垂直的方式连接安装到差速箱57的内部,供输出轴51a连接安装;以及,第3齿轮56,以与上述第1齿轮54垂直且与第2齿轮55相向的方式连接安装到差速箱57的内部,供另一个输出轴51b连接安装。
如上所述构成的差速齿轮部53,能够通过输出齿轮52使差速箱57发生旋转,而在上述差速箱旋转时第1齿轮54也将与差速箱一起旋转并带动第2齿轮55以及第3齿轮56随之旋转,从而驱动输出轴51a、51b进行旋转。如上所述的差速齿轮部53,是用于在转换方向时使得分别安装在输出轴51两侧的车轮以不同的速度旋转,从而实现稳定的方向转换并防止车轮的滑动现象。
此外,本发明如图4以及图11所示,还能够为了生成再生制动力而在离合器部30与动力输入部20之间安装沿着与单向轴承23相反的方向工作的反向单向轴承33。
即,本发明还能够在离合器部30的离合器齿轮31与动力输入部20的输入轴21之间安装反向单向轴承33,上述反向单向轴承33用于将离合器齿轮31的旋转限制在输入轴21的旋转方向,从而在输入轴21的旋转速度大于离合器齿轮31的旋转速度时,离合器齿轮31将在反向单向轴承33的作用下进入相对于输入轴21的空载状态,而在离合器齿轮31的旋转速度大于输入轴21的旋转速度时,输入轴21将在反向单向轴承33的作用下与离合器齿轮31一起沿着正方向(动力源对输入轴的驱动方向)发生旋转,从而生成再生制动力。
此外,本发明如图13以及图14所示,还能够为了生成再生制动力并实现后退功能而在动力输入部20的驱动齿轮22与输入轴21之间连接安装逆旋转用齿式离合器15。在安装如上所述的逆旋转用齿式离合器15的情况下,在离合器部30的离合器齿轮31与动力输入部20的输入轴21之间将不再安装反向单向轴承33而是安装一般轴承,借此本发明能够在不安装反向单向轴承的情况下生成再生制动力并利用动力源10实现后退功能。
即,上述逆旋转用齿式离合器(咬合离合器)15以能够与驱动齿轮22以及输入轴21一体旋转工作的方式连接安装,当所生成的离心力小于设定值时将维持接合状态并借此使驱动齿轮22与输入轴21一体旋转工作,而当所生成的离心力大于设定值时将进入未接合状态并借此使驱动齿轮22与输入轴21的连接被解除。
作为一实例,在上述离心力设定值被设定为1,000rpm的情况下,当输入轴21在动力源10的作用下以1,000rpm以下的速度旋转驱动时,输入轴21的旋转力将通过逆旋转用齿式离合器15传递到驱动齿轮22并借此使驱动齿轮22沿着正方向旋转驱动。此时,上述输入轴21、逆旋转用齿式离合器以及驱动齿轮将沿着正方向一体旋转驱动。
此外,当输入轴21在动力源10的作用下以超过1,000rpm的速度旋转驱动时,逆旋转用齿式离合器15将自动进入未接合状态,从而使输入轴21的旋转力不会被传递到驱动齿轮22,因此输入轴21的旋转力将仅通过单向轴承23传递到驱动齿轮22并借此使驱动齿轮沿着正方向旋转驱动。
此外,逆旋转用齿式离合器15能够通过变更离心力设定值而对接合以及未接合的工作时间点进行调节,在上述内容中所记载的逆旋转用齿式离合器的工作离心力即1,000rpm只是为了便于理解本发明,工作离心力并不限定于此。
此外,当驱动齿轮22的旋转速度大于输入轴21的旋转速度时,驱动齿轮22将在单向轴承23的作用下进入相对于输入轴21的空载状态,但是因为驱动齿轮22通过逆旋转用齿式离合器15与输入轴21连接,因此输入轴21将在逆旋转用齿式离合器15的作用下沿着正方向(动力源对输入轴的驱动方向)与驱动齿轮22一体旋转并借此生成再生制动力。
此外,上述逆旋转用齿式离合器15将在弹簧16的弹性力作用下始终保持与齿18的咬合状态并在小于1,000rpm时对驱动力进行传递,而在因为超过1,000rpm而生成离心力时将在离心力的作用下使得重锤滚子17工作并对弹簧16进行压缩,从而使齿18进入分离状态。
如上所述的逆旋转用齿式离合器15使用由倾斜锯齿形状的齿(tooth)相互吻合的结构构成的公知的齿式离合器,因此将省略与其构成以及工作相关的详细说明。
此外,在本发明的附图中没有进行说明的符号24为衬圈(collar)、32为轴承、34为套管、35为油封、61至62为轴承。此外,即使没有在附图中进行图示,本发明在各个部件之间连接安装如油封、垫片(shim)以及滚珠轴承等,但是因为如上所述的追加构成属于变速装置中的公知技术,所以在此将省略其详细的说明。此外,上述轴承32在所安装的轴承33为反向单向轴承时,作为轴承32也能够安装使用反向单向轴承。
如上所述构成的适用本发明的双速变速装置不仅能够适用于电动车辆,还能够适用于如船舶、一般车辆、手推车、自行车、轮椅以及婴儿车等多种领域。
接下来,将对适用本发明的离合器部为离心式离合器且在输出部中安装有差速齿轮部的状态下的工作关系进行详细的说明。此时,假定最高输出速度为100㎞/h且上述离心式离合器在30㎞/h时工作而完成变速。
1档行驶(离合器部未工作 - 低速)
在动力源10的作用下动力输入部的输入轴21将发生旋转,而上述输入轴21将带动驱动齿轮22发生旋转,在上述驱动齿轮22的作用下旋转传递部40的第1旋转齿轮42将与旋转轴41一起单向旋转,此时上述旋转轴41的旋转将带动第3旋转齿轮44随之旋转,从而驱动输出部的输出齿轮52进行旋转。
在输出齿轮52通过如上所述的方式旋转时,输出轴51a、51b将通过差速齿轮部沿着与输入轴21相同的方向(正方向)发生旋转。此时,上述输出轴51a、51b将以小于30㎞/h的速度对车轮进行驱动。
此外,在动力输入部的输入轴21在动力源10的作用下旋转时,离合器部的离合器第1转子81将与驱动齿轮22一起旋转,而且在旋转传递部的第2旋转齿轮43的作用下离合器齿轮31将发生旋转并同时带动离合器第2转子82的旋转,但是因为在离合器第1转子81的旋转力小于特定的值时离心式离合器80不会工作,因此离合器第1转子81以及离合器第2转子82将以不同的旋转力分别旋转工作,但是不会对输出轴51的旋转力(输出)造成影响。
此外,当上述离合器部30为电子控制式离合器70时,从输入轴21到输出轴51a、51b的动力传递过程与离心式离合器的工作过程相同。
2档行驶(离合器部工作 - 高速)
当输入轴21的旋转力在动力源10的作用下增加而达到30㎞/h以上的输出速度时,离合器第1转子81的旋转力的增加将使得滚子工作部84中生成离心力,从而使滚子84a沿着贴紧部的倾斜面85b向离合器第2转子的内周面方向在间隔空间83中移动,同时移动杆84c也将对支撑弹簧84d进行压缩并沿着安装孔86进行移动,而在离合器第1转子的贴紧部的倾斜面85b以及离合器第2转子的收容槽的内周面之间的间隔小于滚子直径的部分,滚子84a将被嵌入到贴紧部的倾斜面85b以及离合器第2转子的内周面82b之间。
如上所述,当离合器部的滚子84a被嵌入到离合器第1转子的贴紧部的倾斜面85b以及离合器第2转子的收容槽的内周面82b之间时,离合器第1转子81以及离合器第2转子82将因为滚子84a的嵌入而一体旋转,当离合器齿轮31伴随着离合器第2转子82的旋转而一起旋转时旋转传递部的第2旋转齿轮43也将发生旋转,而在第2旋转齿轮43的作用下旋转轴41以及第3旋转齿轮44也将随之旋转并驱动输出部的输出齿轮52进行旋转,从而通过差速齿轮部52将旋转力传递到输出轴51a、51b并借此使输出轴51a、51b沿着与输入轴21相同的方向旋转驱动。
此外,在上述2档行驶时,输入轴21的旋转力将通过驱动齿轮22传递到第1旋转齿轮52并驱动旋转轴41进行旋转,但是因为上述驱动齿轮22与第1旋转齿轮42的齿轮齿数比(减速比)大于离合器齿轮31与第2旋转齿轮43的齿轮齿数比(减速比)且驱动齿轮22是通过单向轴承23被输入轴21支撑,
因此通过第2旋转齿轮43传递到旋转轴41的旋转力将大于通过第1旋转齿轮42传递到旋转轴41的旋转力,所以,借助于第2旋转齿轮43的旋转轴41的旋转速度将大于第1旋转齿轮42的旋转速度,而与第1旋转齿轮42齿合的驱动齿轮22将通过单向轴承23进入相对于输入轴21的空载状态。即,动力源10的驱动力将仅通过离合器齿轮31、第2旋转齿轮43以及旋转轴41传递到输出轴51。
此外,因为在1档行驶时离合器第1转子81以及离合器第2转子82处于旋转状态,因此本发明能够在转换成2档行驶时将提速到2档的过程中因为离合器部的工作而导致的变速冲击将至最低或消除变速冲击。
此外,当上述离合器部30为电子控制式离合器70时,从输入轴到输出轴的2档变速时的动力传递过程与离心式离合器的工作过程相同。
在行驶过程中未踩下油门踏板(生成再生制动力)
当在离合器部30与动力输入部20之间安装有反向单向轴承33时,如果在形式过程中没有踩下油门踏板,则输出部50将成为动力输入部分,因此输出部50的旋转力将通过输出齿轮52、第3旋转齿轮44以及第2旋转齿轮43输入到离合器部的离合器齿轮31。
此时,因为离合器齿轮31的旋转力大于动力输入部的输入轴21的旋转力且安装在离合器齿轮31与输入轴21之间的反向单向轴承33会对相对于输入轴的离合器齿轮31的正向旋转进行限制,因此当输入到离合器齿轮31的旋转力大于输入轴21的旋转力时,离合器齿轮31与输入轴21将连接成一体并以1:1的旋转比进行旋转,从而通过对动力源的强制驱动而进行发电。
后退动作(逆旋转用齿式离合器)
当输入轴21在动力输入部的作用下沿着反方向以1,000以下的速度旋转驱动时,因为逆旋转用齿式离合器15维持接合状态,因此驱动齿轮22将在连接安装到输入轴21中的逆旋转用齿式离合器15的作用下沿着反方向旋转驱动,且在上述驱动齿轮22的作用下旋转传递部40的第1旋转齿轮42将与旋转轴41一起单向旋转,此时上述旋转轴41的旋转将带动第3旋转齿轮44随之旋转,从而使输出部的输出齿轮52沿着反方向旋转驱动并借此实现后退动作。
此时,当输入轴21在上述动力输入部的作用下沿着反方向以1,000rpm以上的速度高速旋转时,逆旋转用齿式离合器15将进入解除(non-clutching)状态,因此输入轴21的反向旋转力将不会被传递到驱动齿轮22,从而在源头上杜绝因为高速后退而导致的危险。
本发明并不限定于如上所述的特定的较佳实施例,在不脱离权利要求书中所要求的本发明之要旨的情况下,具有本发明所属技术领域之一般知识的人员能够进行各种变形实施,而如上所述的变更包含于权利要求的范围之内。

Claims (7)

1.一种双速变速装置,其特征在于,包括:
动力输入部(20),动力源(10)的驱动力被传递到输入轴(21),安装有通过单向轴承(23)与输入轴(21)一体旋转驱动的驱动齿轮(22);
离合器部(30),连接安装到动力输入部(20)的输入轴(21),在一侧连接安装有离合器齿轮(31);
旋转传递部(40),通过选择性地从离合器部的离合器齿轮(31)或动力输入部的驱动齿轮(22)接收旋转力而旋转驱动;
输出部(50),通过旋转传递部(40)接收动力源(10)的驱动力并驱动输出轴(51)进行旋转;以及,
齿轮箱部(60),安装有上述动力输入部(20)、离合器部(30)、旋转传递部(40)以及输出部(50);借此,根据离合器部(30)的工作与否实现双速变速;
上述离合器部(30)由离心式离合器(80)构成;
离心式离合器(80),包括:
离合器第1转子(81),以一体旋转的方式安装到动力输入部的输入轴(21);离合器第2转子(82),以与离合器第1转子(81)形成间隔空间(83)的方式连接安装到离合器齿轮;以及,滚子工作部(84),以在离合器第1转子(81)以及离合器第2转子(82)之间工作的方式连接安装到离合器第1转子(81);
滚子工作部(84),包括:滚子(84a),安装于离合器第1转子的贴紧部(85)内部;支撑杆(84b),滚子(84a)的两端以可旋转的方式连接安装到其一侧;移动杆(84c),贯通离合器第1转子的安装孔(86)并连接安装到支撑杆(84b)的另一侧;以及,支撑弹簧(84d),在上述移动杆(84c)以及安装孔的另一侧(86b)之间的位置安装到安装孔(86)的内部,使得移动杆(84c)向安装孔的一侧(86a)方向进行移动。
2.根据权利要求1所述的双速变速装置,提特征在于:
上述离合器第2转子(82)配备可将离合器第1转子(81)收容到内部的收容槽(82a),且沿着上述收容槽(82a)的内周形成与滚子工作部的滚子(84a)进行接触支撑的内周面(82b),而离合器齿轮(31)以可一体旋转的方式连接安装到其一侧,
输入轴(21)以可同心旋转的方式连接安装到上述离合器第1转子(81)的中心,在外周面上形成有包括支撑面(85a)以及倾斜面(85b)的贴紧部(85),且在内部形成可供滚子工作部(84)连接安装的特定长度的安装孔(86),
上述间隔空间(83)采用离合器第2转子的收容槽的内周面(82b)以及离合器第1转子的倾斜面(85b)之间的间隔逐渐变窄的形状。
3.根据权利要求1所述的双速变速装置,提特征在于:
滚子工作部(84)通过连杆部(90)相互连接,上述连杆部(90),包括:中央旋转连杆(91),以轴承支撑的方式安装到输入轴(21);连接杆(92),一侧端分别铰接到上述中央旋转连杆(91)而另一端可旋转地连接到滚子工作部的移动杆(84c)。
4.根据权利要求1所述的双速变速装置,提特征在于:
输出部(50)还包括差速齿轮部(53)。
5.根据权利要求4所述的双速变速装置,提特征在于:
输出部(50),包括:输出齿轮(52),以一侧与旋转传递部的第3旋转齿轮(44)齿合的方式安装;差速齿轮部(53),以可与上述输出齿轮(52)一体旋转的方式安装;以及,输出轴(51a、51b),连接安装到上述差速齿轮部(53),被齿轮箱部(60)轴承支撑并与旋转轴(41)平行,
差速齿轮部(53),包括:差速箱(57),以可与输出齿轮(52)同心旋转的方式固定安装到输出齿轮(52);第1齿轮(54),以可旋转的方式连接安装到上述差速箱;第2齿轮(55),以与上述第1齿轮(54)垂直的方式连接安装到差速箱(57)的内部,供输出轴(51a)连接安装;以及,第3齿轮(56),以与上述第1齿轮(54)垂直且与第2齿轮(55)相向的方式连接安装到差速箱(57)的内部,供另一个输出轴(51b)连接安装。
6.根据权利要求1所述的双速变速装置,提特征在于:
在离合器部(30)的离合器齿轮(31)与动力输入部(20)的输入轴(21)之间还安装有反向单向轴承(33),
上述反向单向轴承(33)用于将离合器齿轮(31)的旋转限制在输入轴(21)的旋转方向,从而在输入到离合器齿轮(31)的旋转力大于输入轴(21)的旋转力时,对相对于输入轴(21)的离合器齿轮(31)的正向旋转进行限制,从而通过将离合器齿轮(31)的旋转驱动力传递到输入轴(21)而生成再生制动力。
7.根据权利要求1所述的双速变速装置,提特征在于:
在动力输入部(20)的驱动齿轮(22)和输入轴(21)中还连接安装有逆旋转用齿式离合器(15),
上述逆旋转用齿式离合器(15)在所生成的离心力小于设定值时维持接合状态并借此使驱动齿轮(22)与输入轴(21)一体旋转工作,而当所生成的离心力大于设定值时将进入未接合状态并借此使驱动齿轮(22)与输入轴(21)的连接被解除。
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