CN110701262A - 双向自动变速器的变速传动机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了双向自动变速器的变速传动机构，属于变速装置技术领域。它解决了现有的自动变速器在变速传动时阻力大、稳定性差的问题。它包括主轴、套设于主轴上并与主轴形成联动关系的传动件以及轴向固定于传动件外的转动组件,转动组件内侧设有连接件，传动件上铰接有若干围绕主轴分布的联结爪，各联结爪能够相对于传动件摆动且摆动后的联结爪能使转动组价与传动件周向固定，当转动组件转速大于主轴转速时能带动连接件转动，连接件外侧沿周向设有若干当连接件转动时能推动联结爪摆动的配合部。它具有传动阻力小、装配方便、结构简单及稳定性好等优点。

Description

双向自动变速器的变速传动机构

技术领域

本发明属于变速装置技术领域，涉及双向自动变速器，尤其涉及双向自动变速器的变速传动机构。

背景技术

双向自动变速器应用于电动三轮车中，它通过单向卡头、前进单向器与后退单向器的配合来实现前进或倒退，以及前进过程中的速度变换，但是这种结构零部件分散、占用空间过多。为了解决这个问题，本申请人曾提出过专利申请号为201510424829.9的一种双向自动变速电机传动装置，它在实现电动三轮车正倒车功能的情况下，很好地减小了整个传动装置所占用的空间，使得整个结构能够变得更加简单。

上述双向自动变速电机传动装置中设有用于实现低速向高速切换的变速机构，它包括套设在主轴上的行星齿轮机构和套设在主轴上并与齿轮相固定的环形板，行星齿轮机构包括齿圈、太阳轮和行星架，太阳轮与齿轮相连接，行星架与内环周向固定，环形板的端面上铰接有向心块，向心块至少有两块且沿周向分布，主轴上还套设有呈筒状的抵靠件，抵靠件的一端与环形板相抵，向心块和抵靠件之间设有通过向心块的转动带动抵靠件向行星架方向轴向移动的导向组件二，齿圈和行星架之间设有当抵靠件向行星架方向轴向移动时能使齿圈和行星架联动的连接结构。当车辆处于低速前进时(即一档)，主轴与齿轮均做低速转动，行星架与齿圈之间断开连接，齿圈随着齿轮空转，切换至高速前进时(即二档)，齿轮高速转动带动向心块动作，抵靠件向行星架方向轴向移动并使齿圈和行星架之间实现联动，使得高转速能够传递至主轴上以实现高速输出。其中，连接结构主要包括若干周向分布在行星架侧部的的钢球，当抵靠件向行星架方向轴向移动时会将各钢球沿周向部分推出行星架外并与齿圈结合在一起。在实际应用中发现，钢球存在着易脱落以及与齿圈结合时为线接触导致结合不牢固的问题。

为此，申请人对上述结构进行了改进，提出了专利申请号为201620880705.1的一种双向自动变速电机传动装置中的变速机构，它将连接结构设置为沿周向设置于行星架外侧的联结块以及凸出于连接环(即上述齿圈)内壁的抵靠部，当齿轮高速转动时，同样是抵靠件向行星架方向移动并推动各联结块外端伸出定位孔外与抵靠部相接触以使连接环与行星架联动，其中联结块与抵靠部之间通过面与面的接触方式使得结合变得更加牢固。

然而，考虑到各联结块的复位问题，在该专利中采用了一个呈环形的油封弹簧将各联结块串联在一起以实现复位，而推动各联结块沿行星架径向运动的推力又是由抵靠件的轴向推力转换而来，其中不仅涉及到作用力方向转化的问题，同时又因为单个油封弹簧需要复位所有联结块导致油封弹簧的弹力要很大，这两个因素相结合便使得变速传动时所遇到的阻力变得很大，在进行变速传动时的稳定性较差。特别是一旦遇到寒冷天气时，内部油液会变得粘稠，这种结构所遇到的阻力会变得更大。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种双向自动变速器的变速传动机构，解决了变速传动时阻力大、稳定性差的技术问题。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

双向自动变速器的变速传动机构，包括主轴、套设于主轴上并与主轴形成联动关系的传动件以及轴向固定于传动件外的转动组件,转动组件内侧设有连接件，其特征在于，所述的传动件上铰接有若干围绕主轴分布的联结爪，各联结爪能够相对于传动件摆动且摆动后的联结爪能使转动组价与传动件周向固定，当转动组件转速大于主轴转速时能带动连接件转动，连接件外侧沿周向设有若干当连接件转动时能推动联结爪摆动的配合部。

本变速传动机构主要用于双向自动变速器从低速(俗称“一档”)前进切换至高速(俗称“二档”)前进时的变速传动，低速前进时，转动组件与主轴均低速转动，此时连接件与转动组件相脱离；切换至高速前进时，主轴转速不变，转动组件做高速转动，转动组件的转速大于主轴转速，使得转动组件带动连接件转动，连接件便通过各配合部带动各联结爪摆动，当各联结爪摆动后使转动组件与传动件周向固定，这样一来转动组件便带动传动件转动，进而带动主轴进行高速转动。

在变速传动过程中，通过转动组件带动连接件转动，并由配合部推动联结爪进行摆动将传动件与转动组件直接周向固定，中间不再经历轴向压力部分转换成周向推动力的过程，即不存在力方向上的改变，同时各联结爪又相互独立设置而使其对连接件产生的阻力不进行叠加，由此很好地降低了变速传动时的阻力，使得变速传动过程更加稳定、顺畅。

同时，现有技术需要采用单个油封弹簧对全部联结块产生向内作用力，且各联结块与行星架之间又并不是固定关系，在装配时极易受到其他零件的碰触而掉落或是错位，导致装配过程十分繁琐且成功率低，而本变速传动机构只需先将各联结爪铰接在传动件上，然后在装配时即可将传动件连带着各联结爪整体套接至主轴上，装配更加简单、方便。本申请中的上端与下端是在主轴竖直安装时的情况，但主轴也可能是横向安装，此时的上下端即相当于横向安装时的左右端或者是前后端。

在上述的双向自动变速器的变速传动机构中，各配合部位于相邻两联结爪之间，各联结爪的一端为结合端，结合端的侧部设有当连接件转动时能与对应配合部相抵靠的抵靠面。

在各联结爪的结合端侧部设置抵靠面，使得配合部能够很轻松地推动各联结爪绕着点进行摆动，从而实现传动件与转动组件的结合，提高了变速传动时的稳定性。

在上述的双向自动变速器的变速传动机构中，所述的配合部呈片状，配合部的一侧具有朝向抵靠面伸出的凸块，凸块与抵靠面相抵靠。

凸块的设置，使得施加在抵靠面上的作用力更集中，从而使连接件推动联结爪摆动变得更加省力，变速传动时的稳定性也更高。

在上述的双向自动变速器的变速传动机构中，所述的凸块位于配合部的外沿处，且凸块与配合部为一体式结构。

凸块位于配合部的外沿处，相当于凸块与抵靠面的接触处也是靠近抵靠面的边沿处，这样使得连接件转动时能够更加轻松地推动联结爪进行摆动，进一步提高了变速传动时的稳定性

在上述的双向自动变速器的变速传动机构中，作为另一种技术方案，所述的配合部位于联结爪的下方，各联结爪的一端为结合端，结合端的侧部设有止挡面，各配合部的上端面均设有配合柱，配合柱的侧部与配合面相抵靠。

通过配合柱与配合面相抵靠的设置，使得连接件转动时能够很轻松地推动联结爪绕着铰接点进行摆动，保证变速传动时的稳定性。

在上述的双向自动变速器的变速传动机构中，所述的传动件呈圆盘状，传动件的下端面围绕主轴固连有若干定位柱，各联结爪套接于定位柱上并通过卡簧限位，定位柱上套设有复位扭簧，复位扭簧的一端与传动件相固定，复位扭簧的另一端与联结爪的另一端相连接。

当车辆从高速切换回低速时，转动组件与连接件相分离，联结爪在复位扭簧的作用下能够轻松地推动连接件进行回摆，确保了结构的可靠性。

在上述的双向自动变速器的变速传动机构中，所述的传动件下端面于其中两相邻联结爪之间设有挡条，位于这两联结爪之间的配合部上背向凸块的一侧与挡条相抵靠。

挡条的设置可以防止联结爪复位时推动对应配合部与另一相邻的联结爪相接触，即防止两相邻联结爪之间的动作被干涉，提高了变速传动时的稳定性。

在上述的双向自动变速器的变速传动机构中，所述的连接件包括套环，各配合部分别固连于套环的上端外侧，转动组件包括能转动的底盘以及铰接于底盘上并分布于套环两侧的向心块，当转动组件的转速大于主轴转速时两向心块的一端能在向心作用下向内摆动并夹持于套环外侧。

低速前进时，转动组件与主轴均以相同的较低转速进行转动，转动组件内的两向心块保持静止，转动组件与连接件处于分离状态；切换至高速前进时，转动组件以高转速进行转动，主轴依然低转速转动，底盘高速转动产生的向心力使两向心块产生摆动，由此使得两向心块的一端得以夹持在套环的外侧并顺势带动整个连接件进行转动，最终由连接件通过配合部带动各联结爪摆动来实现转动组件与传动件的结合。

在上述的双向自动变速器的变速传动机构中，所述的转动组件还包括与底盘周向固定的外环，外环的内周面沿周向设有若干凸部，凸部一侧设有止挡面，止挡面与外环内周面之间形成能卡住摆动后联结爪结合端的卡口。

联结爪的结合端在配合部的推动下向外摆动后，外环转动至使摆动后的联结爪结合端卡入到止挡面与外环内周面之间的卡口内，从而使得联结爪被卡住而被限制了继续摆动，这样外环、联结爪及传动件便可牢固地形成一个整体进行高速旋转，从而使得本变速传动机构能够更加稳定地进行变速传动。

在上述的双向自动变速器的变速传动机构中，所述的联结爪背向主轴中心处设有圆弧面，圆弧面一端与抵靠面相连接，凸部一侧设有倾斜的让位面，止挡面为直面，让位面与止挡面相背设置。

双向自动变速器还具有倒车功能，切换至倒车时，转动组件需要倒转，为此在凸部上设置与止挡面相背并呈倾斜的让位面，以进行让位，避免联结爪与外环在倒车时相接触。

与现有技术相比，本双向自动变速器的变速传动机构具有以下优点：

1、通过连接件转动时配合部推动联结爪进行摆动将传动件与转动组件直接周向固定，不存在力方向上的改变，同时各联结爪又相互独立设置而使其对连接件产生的阻力不进行叠加，由此很好地降低了变速传动时的阻力，使得变速传动过程更加稳定、顺畅；

2、装配时，只需先将各联结爪铰接在传动件上，然后将传动件连带着各联结爪整体套接至主轴上，装配更加简单、方便；

3、外环内侧壁设置具有止挡面的凸部，止挡面与外环内侧壁之间形成卡口，在联结爪的联结端摆动后卡入卡口内，使转动组件与传动件能够牢固地结合在一起。

附图说明

图1是双向自动变速器的剖视图。

图2是双向自动变速器的示意图。

图3是双向自动变速器的变速传动机构中连接件与传动件之间的连接示意图。

图4是传动件处的示意图。

图5是连接件的示意图。

图6是低速前进时连接件、传动件与外环之间的示意图。

图7是变速传动时连接件、传动件与外环之间的示意图。

图8是低速前进时连接件与转动组件之间的状态图。

图9是高速前进时连接件与转动组件之间的状态图。

图中，1、主轴；2、传动件；2a、定位柱；2b、挡条；2c、套筒；3、转动组件；3a、底盘；3b、向心块；3c、外环；3c1、凸部；3c11、止挡面；3c12、让位面；3c2、卡口；3c3、连接片；3d、从动齿轮；3e、磁块；4、连接件；4a、配合部；4a1、凸块；4b、套环；5、联结爪；5a、抵靠面；5b、圆弧面；6、卡簧；7、复位扭簧；8、缓冲器；9、输出齿轮。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例一

如图1-图3所示，双向自动变速器的变速传动机构，包括主轴1、转动组件3与传动件2，转动组件3套接于主轴1外，传动件2位于转动组件3内侧，主轴1于传动件2上方处套接有缓冲器8，缓冲器8与主轴1通过花键配合而缓冲器8与传动件2之间则以凹凸方式进行连接，使得传动件2与主轴1形成联动关系。传动件2上铰接有若干围绕着主轴1分布的联结爪5，各联结爪5能够相对于传动件2摆动，转动组件3内侧设有能转动的连接件4，连接件4外侧沿周向设有若干与联结爪5相对应的配合部4a，当连接件4转动时配合部4a能带动联结爪5摆动，摆动后的联结爪5能使转动组件3与传动件2周向固定。缓冲器8的具体结构及缓冲原理可参照申请号为201711099388.5所公开的自动变速电机的传动机构。

如图4所示，传动件2呈圆盘状，传动件2的下端面中心设有套筒2c，主轴1穿过套筒2c。传动件2的下端面围绕主轴1固连有若干定位柱2a，各联结爪5套接于对应定位柱2a上，各定位柱2a上均设有将联结爪5限位于定位柱2a上的卡簧6。定位柱2a上套设有复位扭簧7，复位扭簧7的一端与传动件2相固定，复位扭簧7的另一端与联结爪5的内端相连接而使得联结爪5的外端始终具有向内摆动的趋势。复位扭簧7具体是以一端向上插入传动件2的下端面内，联结爪5的内端下表面设有条形卡槽，复位扭簧7的另一端具体是向下弯折后再沿横向弯折嵌入条形卡槽内。复位扭簧7的设置，使得联结爪5外端始终具有向内摆动的趋势，一旦连接件4的作用停止，各联结爪5便可自动复位。

如图3、图4和图6所示，连接件4上的各配合部4a均呈片状并位于相邻的两联结爪5之间，各联结爪5的一端为结合端，结合端的侧部设有抵靠面5a，配合部4a的一侧具有朝向抵靠面5a伸出的凸块4a1，凸块4a1位于配合部4a的外沿处并与抵靠面5a相抵靠，其中凸块4a1与配合部4a为一体式结构。传动件2的下端面于其中两相邻联结爪5之间设有挡条2b，挡条2b呈圆柱状，位于着两联结爪5之间的配合部4a上背向凸块4a1的一侧与挡条2b相抵靠，挡条2b的设置可以防止联结爪5复位时推动对应配合部4a与另一相邻的联结爪5另一端相接触，即防止两相邻联结爪5之间的动作被干涉。

如图1和图6所示，转动组件3包括设于传动件2外的外环3c，外环3c内周壁沿周向设有若干凸部3c1，凸部3c1一侧设有止挡面3c11，止挡面3c11与外环3c内周面之间形成能卡住摆动后联结爪5结合端的卡口3c2。联结爪5的结合端在配合部4a的推动下向外摆动后，外环3c转动至使摆动后的联结爪5结合端卡入到止挡面3c11与外环3c内周面之间的卡口3c2内，从而使得联结爪5被卡住而被限制了继续摆动，这样外环3c、联结爪5及传动件2便可牢固地形成一个整体。联结爪5背向主轴1中心处设有圆弧面5b，圆弧面5b一端与抵靠面5a相连接，凸部3c1一侧设有倾斜的让位面3c12，止挡面3c11为直面，让位面3c12与止挡面3c11相背设置，圆弧面5b一端与抵靠面5a相连接使得联结爪5的结合端宽度逐渐增大。

如图1和图2所示，转动组件3还包括依次套接于主轴1上的从动齿轮3d与底盘3a，底盘3a以凹凸方式连接于从动齿轮3d上，底盘3a侧部沿周向设有若干凹口，外环3c下端面沿周向对应设有若干连接片3c3，各连接片3c3下端插入对应凹口内使外环3c与底盘3a周向固定。如图5所示，连接件4包括套接于套筒2c外的套环4b，各配合部4a分别固连于套环4b的上端外侧，且各配合部4a与套环4b为一体式结构。如图8所示，转动组件3进一步包括两铰接于底盘3a上的向心块3b以及两固定于底盘3a上的磁块3e，向心块3b呈圆弧状，两磁块3e分别位于两向心块3b之间，向心块3b的铰接点于靠近向心块3b的外端处，向心块3b的内端吸附在对应磁块3e上，当转动组件3的转速大于主轴1的转速时向心块3b能在向心作用下克服磁力进行摆动。磁块3e与向心块3b的具体布置位置及关系可参照申请号为201510424829.9所公开的一种双向自动变速电机传动装置。

本变速传动机构主要用于双向自动变速器从低速(俗称“一档”)前进切换至高速(俗称“二档”)前进时的变速传动，如图1和图2所示，主轴1上固定有输出齿轮9，从动齿轮3d抵靠在输出齿轮9上，从动齿轮3d的转速由双向自动变速器内的电机进行带动，且双向自动变速器通过主轴1上的输出齿轮9进行转速的输出，关于低速、高速以及倒车是从何处输入至主轴1以及如何从主轴1进行输出可参照申请号为201510424829.9所公开的一种双向自动变速电机传动装置。

低速前进时，从动齿轮3d所在的整个转动组件3与主轴1均低速转动，两向心块3b的内端被牢固地吸附在对应的磁块3e上而相对于底盘3a保持不动，转动组件3与连接件4相脱离，连接件4、传动件2及缓冲器8均由主轴1带动进行旋转。

当切换至高速前进时，从动齿轮3d所在的整个转动组件3受驱动而进行高转速转动，主轴1仍然保持低速转动，转动组件3处于转速大于主轴1状态，两向心块3b在向心作用下克服吸力而相对于底盘3a进行摆动，使得两向心块3b的外端得以夹持于套环4b侧部并顺势带动整个连接件4转动，该状态如图9所示。在连接件4的转动过程中，如图7所示，连接件4上的各配合部4a推动对应联结爪5的结合端向外进行摆动，各联结爪5由此向外打开。随着联结爪5的结合端卡入外环3c内周面与止挡面3c11之间的卡口3c2内，使得联结爪5被限制住摆动，由此外环3c、各联结爪5及传动件2得以周向固定成为一个整体，外环3c由此带动传动件2进行高速旋转，并最终通过传动件2与缓冲器8的配合实现主轴1的高速转动。

在变速换挡传动过程中，通过转动组件3带动连接件4转动，并由配合部4a推动联结爪5进行摆动将传动件2与转动组件3直接结合，中间不再经历轴向压力部分转换成周向推动力的过程，即不存在力方向上的改变，同时各联结爪5又相互独立设置而使其对连接件4产生的阻力不进行叠加，由此很好地降低了变速传动时的阻力，使得变速传动过程更加稳定、顺畅。

实施例二

本实施例同实施例一的结构及原理基本相同，不同之处在于：在本实施例中，配合部4a位于联结爪5的下方，各联结爪5的一端为结合端，结合端的侧部设有止挡面3c11，各配合部4a的上端面均设有配合柱，配合柱的侧部与配合面相抵靠。连接件4转动时，各配合柱侧部通过配合面向联结爪5施加作用力，使得各联结爪5的联结端向外进行摆动，最终由各联结爪5将转动组件3与传动件2结合在一起。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.双向自动变速器的变速传动机构，包括主轴(1)、套设于主轴(1)上并与主轴(1)形成联动关系的传动件(2)以及轴向固定于传动件(2)外的转动组件(3),转动组件(3)内侧设有连接件(4)，其特征在于，所述的传动件(2)上铰接有若干围绕主轴(1)分布的联结爪(5)，各联结爪(5)能够相对于传动件(2)摆动且摆动后的联结爪(5)能使转动组件(3)与传动件(2)周向固定，当转动组件(3)转速大于主轴(1)转速时能带动连接件(4)转动，连接件(4)外侧沿周向设有若干当连接件(4)转动时能推动联结爪(5)摆动的配合部(4a)。

2.根据权利要求1所述的双向自动变速器的变速传动机构，其特征在于，各配合部(4a)位于相邻两联结爪(5)之间，各联结爪(5)的一端为结合端，结合端的侧部设有当连接件(4)转动时能与对应配合部(4a)相抵靠的抵靠面(5a)。

3.根据权利要求2所述的双向自动变速器的变速传动机构，其特征在于，所述的配合部(4a)呈片状，配合部(4a)的一侧具有朝向抵靠面(5a)伸出的凸块(4a1)，凸块(4a1)与抵靠面(5a)相抵靠。

4.根据权利要求3所述的双向自动变速器的变速传动机构，其特征在于，所述的凸块(4a1)位于配合部(4a)的外沿处，且凸块(4a1)与配合部(4a)为一体式结构。

5.根据权利要求1所述的双向自动变速器的变速传动机构，其特征在于，所述的配合部(4a)位于联结爪(5)的下方，各联结爪(5)的一端为结合端，结合端的侧部设有止挡面(3c11)，各配合部(4a)的上端面均设有配合柱，配合柱的侧部与配合面相抵靠。

6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的双向自动变速器的变速传动机构，其特征在于，所述的传动件(2)呈圆盘状，传动件(2)的下端面围绕主轴(1)固连有若干定位柱(2a)，各联结爪(5)套接于定位柱(2a)上并通过卡簧(6)限位，定位柱(2a)上套设有复位扭簧(7)，复位扭簧(7)的一端与传动件(2)相固定，复位扭簧(7)的另一端与联结爪(5)的另一端相连接。

7.根据权利要求6所述的双向自动变速器的变速传动机构，其特征在于，所述的传动件(2)下端面于其中两相邻联结爪(5)之间设有挡条(2b)，位于这两联结爪(5)之间的配合部(4a)上背向凸块(4a1)的一侧与挡条(2b)相抵靠。

8.根据权利要求1所述的双向自动变速器的变速传动机构，其特征在于，所述的连接件(4)包括套环(4b)，各配合部(4a)分别固连于套环(4b)的上端外侧，转动组件(3)包括能转动的底盘(3a)以及铰接于底盘(3a)上并分布于套环(4b)两侧的向心块(3b)，当转动组件(3)的转速大于主轴(1)转速时两向心块(3b)的一端能在向心作用下向内摆动并夹持于套环(4b)外侧。

9.根据权利要求8所述的双向自动变速器的变速传动机构，其特征在于，所述的转动组件(3)还包括与底盘(3a)周向固定的外环(3c)，外环(3c)的内周面沿周向设有若干凸部(3c1)，凸部(3c1)一侧设有止挡面(3c11)，止挡面(3c11)与外环(3c)内周面之间形成能卡住摆动后联结爪(5)结合端的卡口(3c2)。

10.根据权利要求9所述的双向自动变速器的变速传动机构，其特征在于，所述的联结爪(5)背向主轴(1)中心处设有圆弧面(5b)，圆弧面(5b)一端与抵靠面(5a)相连接，凸部(3c1)一侧设有倾斜的让位面(3c12)，止挡面(3c11)为直面，让位面(3c12)与止挡面(3c11)相背设置。

Images