CN112955677A - 无缝变速箱 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种无缝变速箱，尤其是用于例如由骑手的脚机械操作的摩托车。本发明的无缝变速箱的输入轴被分成两个元件，每个元件连接到“下一个”或“前一个”档位，它们通过系统连接到扭矩输入(例如，离合器)。根据本发明优选实施例的系统，基于两个元件之间的相对速度，仅通过机械功能允许选择两个元件中仅合适的元件来传送扭矩，并且避免(出于安全原因)同时向两个元件同步传送扭矩。

Description

无缝变速箱
技术领域
本发明涉及无缝变速箱系统，尤其是用于摩托车的无缝变速箱系统。
背景技术
传统的摩托车变速箱以变速箱在一个档位和另一个档位之间处于“空档”位置的方式操作换档，导致了变速箱处于该空档位置的时间内的扭矩中断(零牵引力)；这致使加速度不足、以及作用在车辆上的力不连续(不稳定)。
为了避免这个问题，已经在机动车辆中进行了几次尝试来创建无缝变速箱变换。在摩托车的特定领域，发动机的尺寸限制(与汽车相比，发动机需要保持在相对较小的空间内)使得解决方案更难实现。无缝变速箱运行，使得变速箱无需在档位之间处于空档状态，因此在(换高档和换低档两者的)换档过程中不会发生扭矩中断；车辆稳定性得到改善，并且在摩托赛车运动中，这为圈速带来了积极的影响。
最近已知的解决方案是基于双离合器自动变速箱(dual clutch transmission，DCT)机制，该机制提供两个不同的离合器和两个独立的轴，一个用于奇数速度(例如，1、3、5)，一个用于偶数速度(例如，2、4、6)。可以描述为两个独立的传送机制(一个用于奇数速度，一个用于偶数速度)，它们各自的离合器和轴包含在一个壳体内，作为一个单元工作。它们由电子中央单元控制。电子中央单元对两个离合器的完美管理对于避免两个轴机制之间的“冲突”极其重要。此外，DCT的驱动机制通常是包括压力泵、控制阀和储油器的电液系统。这带来了非常复杂的设备，明显增加了摩托车的整体重量、成本以及制造和服务的复杂性。所有上述缺点对于高性能摩托车来说都是不可接受的，使得不方便使用DCT传送。
无缝变速箱系统的其他最新的已知解决方案工作时基于非常复杂和精确的机械系统组合，不使用任何电子控制。这种复杂性和精确性要求非常高的生产成本和由高技能操作员进行的频繁维护。由于这些原因，这些解决方案目前没有用于大规模生产摩托车，它们的使用仅限于赛车应用。
本发明的目的是减轻当前可用的现有技术系统的至少一些缺点。
发明内容
根据本发明，提供了用于选择档位的摩托车无缝变速箱系统，包括：用于奇数档位的第一输入轴，第一输入轴与第一多个链轮相关联；平行于第一输入轴的用于偶数档位的第二输入轴，第二输入轴与第二多个链轮相关联；具有多个输出链轮的输出轴，多个输出链轮中的每一个对应于第一输入轴上或第二输入轴上的一个链轮；扭矩管理系统，适于将扭矩交替地且排他地传送到第一输入轴和第二输入轴之一。扭矩管理系统包括第一第二可锁定滚柱轴承和第二可锁定滚柱轴承和输入轮毂。扭矩管理系统从主离合器通过输入轮毂接收扭矩，并且将扭矩排他地且有选择地传送到两个输入轴中的仅一个。奇数档的第一输入轴在第一可锁定滚柱轴承锁定时从第一可锁定滚柱轴承接收扭矩；偶数档的第二输入轴在第二可锁定滚柱轴承锁定时从第二可锁定滚柱轴承接收扭矩，第一和第二滚柱轴承根据两个输入轴的相对转速有选择地和排他地被锁定。在本发明的优选实施例中，第一和第二输入轴同轴放置，其中第一输入轴优选放置在第二输入轴的内部。
在本发明的可能实施例中，第一输入轴可以接合第1档位链轮、第3档位链轮和第5档位链轮，而第二输入轴可以接合第2档位链轮、第4档位链轮和第6档位链轮，第一和第二输入轴中的每个链轮与输出轴中的相应链轮相关联。
在上述摩托车变速箱系统中，档位选择是通过例如选择桶和多个换档拨叉来进行机械控制的。更具体地，档位选择优选地由杠杆和齿环的系统来机械地控制。
在本发明的替代实施例中，扭矩管理系统的可锁定轴承可以是不同种类的轴承，比如，球轴承:轴承的基本特征是它们可以滚动(即，是“滚动的”)并且可以被锁定(即，它们是可锁定的)。
根据本发明的另一方面，提供了包括如上所述的无缝变速箱系统的摩托车。
通过本发明，有可能实现集成到传统变速箱中的无缝变速箱机制，适用于大规模生产和摩托车赛。根据本发明优选实施例的系统是完全机械化的(不需要任何电子控制)，并且基于预选系统:“下一个”档位被接合，而“前一个”档位仍然被接合，并且扭矩仍然由“前一个”档位传送。当“下一个”档位超速时，扭矩管理系统将扭矩连接从“上一个”档位切换到“下一个”档位，然后“上一个”档位脱离。根据本发明优选实施例的系统在升档和降档两者的所有档位切换上工作。
根据本发明优选实施例的系统的布局主要对应于传统摩托车变速箱的布局，包括输入离合器、输出轴和输出链链轮、选择筒和拨叉，用于换档。特点是输入轴分为两个元件，每个元件都连接到通过系统链接到输入(离合器)的“下一个”或“上一个”档位。根据本发明优选实施例的系统允许仅通过机械功能，基于两个元件之间的相对速度，选择两个元件中仅合适的元件来传送扭矩，并避免同时向两个元件的同步扭矩传送。
本发明提供的解决方案的优点之一是换档机制在概念上与传统的摩托车保持不变，因此换档由骑手脚部驱动的机械机制来驱动，并且通过齿对齿的接合获得顺序变速。
虽然本说明书针对摩托车，但是本领域的技术人员将容易理解，相同的发明可以应用于任何其他类型的机动车辆的变速器。
附图说明
通过以下描述并借助于附图，本领域技术人员将更好地理解本发明的这些和其他优点、目标和特征，附图说明了实施例的例子，这些例子不应被解释为对由所附的权利要求来限定的本发明公开的范围的限制。
简而言之，附图显示:
-图1表征了根据本发明优选实施例的变速箱组件，示出了两个输入轴输出轴。
-图2表征了如图1所示的根据本发明优选实施例的变速箱组件，其中增加了通过扭矩管理系统将扭矩传送到输入轴的主离合器组件；
-图3是如图2所示的变速箱组件的三维视图，增加了切换鼓轮和棘轮机制；
-图4是如图3所示的变速箱组件的视图；
-图5和6示出了如图4所示的变速箱组件的一些部件，这些部件彼此分开；
-图7是根据本发明的优选实施例的两个可锁定滚柱轴承的图示表征，这两个可锁定滚柱轴承排他地且有选择地将扭矩传送到一个输入轴；
-图8是两个可锁定滚柱轴承的截面的图示表征，显示了可锁定滚柱轴承的部件以及它们如何在驾驶和滑行阶段期间工作；
-图9a-12b示出了根据本发明优选实施例的变速箱如何在驱动阶段和滑行阶段的换档期间工作；具体地，图示表征出了从第5档到第6档的升档和从第6档到第5档的降档。
优选实施例的具体实施方式
图1示出了本发明的优选实施例。扭矩从发动机通过主档位(未显示)、主离合器(未显示)传送到显示的变速箱系统100。档位箱系统包括两个输入轴，一个用于奇数档位101，另一个用于偶数档位103。在本实施例中，奇数轴101与偶数轴同轴放置并且在偶数轴内部，但是不同的布置是可能的(例如偶数轴放置在内部或者两个轴不同轴放置)。每个输入轴与专用的可锁定滚柱轴承相关联：在本实施例中，奇数轴101与可锁定滚柱轴承105相关联，而偶数轴103与可锁定滚柱轴承107相关联。扭矩管理系统通过输入轮毂109从主离合器接收扭矩，并且将扭矩排他地和有选择地传送到两个输入轴101和103中的仅一个。奇数档的第一输入轴101在第一可锁定滚柱轴承105锁定时从第一可锁定滚柱轴承105接收扭矩；偶数档的第二输入轴103在第二可锁定滚柱轴承107锁定时从二可锁定滚柱轴承107接收扭矩，第一和第二滚柱轴承根据两个输入轴的相对转速有选择性地和排他地被锁定。在本发明的优选实施例中，第一和第二输入轴同轴放置，其中第一输入轴101优选放置在第二输入轴103的内部。虽然在本说明中描述了牵引扭矩流(即，从发动机传送到车轮)，本领域技术人员将容易理解，在滑行中，在相反的方向传送扭矩。在优选实施例中，奇数输入轴101可以接合第1档位链轮111、第3档位档链轮113和第5档位档链轮115，而偶数输入轴103可以接合第2档档链轮112、第4档位档链轮114和第6档位档链轮116。输入轴中的每个链轮与输出轴117中的相应链轮相关联:第1档位的111b、第3档位的113b、第5档位的115b、第2档位的112b、第4档位的114b、第6档位的116b。在本发明中，我们指的是具有6个速度的变速箱的情况，但是其他布置也是可能的:本领域技术人员将会理解，变速箱系统的适当修改是必要的。在本实施例中，扭矩管理系统的可锁定轴承被描述为滚柱轴承，然而可以使用任何种类的滚动轴承诸如球轴承来代替，只要滚动轴承它们是可锁定的。
与传统的摩托车变速箱一样，档位选择由选择筒(图1中未显示)和换档拨叉(未显示)来进行机械控制。在传统的档位箱中，在任一给定时间，不超过一对链轮(例如111和111b)可以接合在相关轴上，而在根据本发明的所述系统中，两对链轮(例如，111和111b、与112和112b)可以同时接合。具体地，在换档操作期间，与奇数输入轴相关联的一个档位和与偶数输入轴相关联的一个档位将同时接合：在优选实施例中，同时接合的两对链轮对应于两个连续的档位(例如，第1和第2，第2和第3等等)。在升档和降档两个操作中，都会发生相同的双重接合。
图2示出了变速箱系统100，其增加了主离合器(基本上对应于传统的摩托车离合器，并且包括外篮201、盘203、内鼓轮205)，该主离合器连接到主档位链轮207(接合到发动机曲轴，未显示)和输入轮毂109。
图3示出了根据本发明优选实施例的档位箱系统的透视图，显示了选择筒301、换档拨叉303和棘轮机制305。在传统的6速摩托车变速箱中，通常有3个换档拨叉操作不同的档位链轮，而在本发明的优选实施例中，因为第3档位和第4档位链轮与两个不同的输入轴相关联，所以需要额外的换档拨叉。
图4示出了上述变速箱组件的渲染图(相同的附图标记用于说明部件)。图5和图6显示了如图4所示的变速箱组件的一些部件的渲染图，部件彼此分开。
图7示出了优选实施例的双可锁定滚柱轴承系统，其中可锁定滚柱轴承107连接到偶数输入轴103，可锁定滚柱轴承105连接到奇数输入轴101。每个可锁定滚柱轴承107和105由几个滚柱701组成，它们分别由滚柱保持架707和705保持就位。两个滚柱保持架707和705与允许限定角度间隙的齿对齿系统接合在一起。在本发明的优选实施例中，角间隙在10°和25°之间。
图8示出了两个可锁定滚柱轴承的一部分，当扭矩从发动机通过输入轮毂109、滚柱701和偶数轴103或奇数轴101传送到车轮时，该部分具有扭矩的方向。
在下文中，示出了根据本发明优选实施例的变速箱组件如何工作的示例。具体地，我们显示了变速箱系统从驱动模式中结合的第5档位起步，然后升档到第6档位。降档操作以相反方向操作。
在图9a-9b中，第5档位被接合，发动机通过输入轴驱动车轮，输入轴从可锁定滚柱轴承(在这种情况下是奇数可锁定滚柱轴承)接收扭矩，并将扭矩传送到输出轴117，并且如图9a所示，一对链轮(输入链轮和输出链轮)彼此接合。图9b显示了两个可锁定滚柱轴承的行为，奇数可锁定滚柱轴承的滚柱接触并传送扭矩，而偶数轴空转。
在图10a-10b中，档位从第5档切换到第6档。在附图中，ω代表角速度，而T是传输比:ωin、ωout、ωodd、ωeven分别代表输入轮毂、输出轴、第一和第二输入轴的转速。图10a显示了扭矩传送是如何从对应于第5档位的一对链轮传送到对应于第6档位的一对链轮的。图10b显示了两个可锁定滚柱轴承的行为：偶数轴较慢，因此扭矩被传送到偶数滚柱，输入被减慢到偶数轴速度(第6档位比率)。如图11a所示，奇数轴超出并拖动保持架和滚柱。偶数轿厢由滚轮锁定到位，防止奇数轿厢旋转回到坡道。图11b显示了从第5档位升档到第6档位时的保持架对准。
以类似于第5档位接合和驱动(图9a和9b)的方式，图12a示出了通过对应于第6档位的一对链轮的接合(一个在输入轴上，一个在输出轴上)从输入轴(在这种情况下是偶数输入轴)到输出轴的扭矩传送。图12b显示了可锁定滚柱轴承的行为，此时滚柱与偶数轴接触并传送扭矩，而奇数轴空转并将减速至偶数轴速度。

Claims (10)

1.一种用于选择档位的摩托车无缝变速箱系统，包括:
-用于奇数档位的第一输入轴(101)，与第一多个链轮相关联；
-用于偶数档位的第二输入轴(103)，平行于第一输入轴，第二轴与第二多个链轮相关联；
-具有多个输出链轮的输出轴(117)，多个输出链轮中的每一个对应于第一输入轴上或第二输入轴上的一个链轮；
-扭矩管理系统，适于将扭矩交替地且排他地传送到第一和第二输入轴之一，其中扭矩管理系统包括第一(105)和第二(107)可锁定滚柱轴承和输入轮毂(109)，其中用于奇数档的第一输入轴(101)在第一可锁定滚柱轴承锁定时从第一可锁定滚柱轴承(105)接收扭矩，并且用于偶数档的第二输入轴(103)在第二可锁定滚柱轴承锁定时从第二可锁定滚柱轴承(107)接收扭矩，第一和第二滚柱轴承根据两个输入轴的相对转速有选择地和排他地被锁定。
2.根据权利要求1所述的摩托车变速箱系统，其中所述扭矩管理系统通过输入轮毂(109)从主离合器接收扭矩。
3.根据权利要求1所述的摩托车变速箱系统，其中所述第一和第二输入轴同轴放置。
4.根据权利要求3所述的摩托车变速箱系统，其中所述第一输入轴(101)位于所述第二输入轴(103)的内部。
5.根据任一前述权利要求所述的摩托车变速箱系统，其中，第一输入轴(101)可以接合奇数档位链轮，而第二输入轴(103)可以接合偶数档位链轮，第一和第二输入轴中的每个链轮与输出轴中的相应链轮相关联。
6.根据权利要求5所述的摩托车变速箱系统，其中，所述第一输入轴(101)能够接合第1档位链轮(111)、第3档位链轮(113)和第5档位链轮(115)，而所述第二输入轴(103)能够接合第2档位链轮(112)、第4档位链轮(114)和第6档位链轮(116)，在所述第一和第二输入轴中的每个链轮与输出轴(117)中的对应链轮相关联：(111b)用于第1档，(113b)用于第3档，(115b)用于第5档，(112b)用于第2档，(114b)用于第4档，(116b)用于第6档。
7.根据任一前述权利要求所述的摩托车变速箱系统，其中档位的选择由选择筒和多个换档拨叉机械控制。
8.根据任一前述权利要求所述的摩托车变速箱系统，其中档位的选择由杠杆和齿环系统机械控制。
9.一种用于选择档位的摩托车无缝变速箱系统，包括:
-用于奇数档位的第一输入轴(101)，与第一多个链轮相关联；
-用于偶数档位的第二输入轴(103)，平行于第一输入轴，第二轴与第二多个链轮相关联；
-具有多个输出链轮的输出轴(117)，多个输出链轮中的每一个对应于第一输入轴上或第二输入轴上的一个链轮；
-扭矩管理系统，适于将扭矩交替地且排他地传送到第一和第二输入轴之一，其中扭矩管理系统包括第一(105)和第二(107)可锁定滚动轴承和输入轮毂(109)，其中用于奇数档的第一输入轴(101)在第一可锁定滚柱轴承(105)被锁定时从第一可锁定滚柱轴承(105)接收扭矩，并且用于偶数档的第二输入轴(103)在第二可锁定滚柱轴承(107)被锁定时从第二可锁定滚柱轴承(107)接收扭矩，第一和第二滚柱轴承根据两个输入轴的相对转速有选择地和排他地被锁定。
10.一种摩托车，包括任何前述权利要求的摩托车变速箱系统。
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