CN113007295A - 一种利用输出速度实现自动换挡的变速机构及车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用输出速度实现自动换挡的变速机构及车辆，其涉及变速装置领域。其技术方案要点包括动力输出单元；动力输入单元，动力输入单元包括第一输入件和第二输入件，第二输入件的转速高于第一输入件；第二离合组件；动力输出单元上设置有用于控制第二离合组件的离心驱动组件；动力输出单元的转速低于设定值时，离心驱动组件对第二离合组件进行限制，使第二输入件的转速无法通过第二离合组件传递至动力输出单元；动力输出单元的转速达到设置值后，离心驱动组件对第二离合组件进行释放，使第二输入件的转速通过第二离合组件传递至动力输出单元。本发明利用输出速度来实现自动换挡，能够提高骑行体验，减少换挡频率，延长使用寿命。

Description

一种利用输出速度实现自动换挡的变速机构及车辆
技术领域
本发明涉及变速装置领域，更具体地说，它涉及一种利用输出速度实现自动换挡的变速机构及车辆。
背景技术
一般的内变速机构是利用离心力来实现自动变速，当达到一定踏频速度后离心块甩开实现自动升挡，当踏频速度降低到变速点以下时，离心块就会收缩实现自动降挡，例如授权公告号为CN208882034U的中国专利中所示。
但是，对于采用上述变速机构的车辆，当车辆在高速（大于变速点）行驶时，如果骑行者不想踩踏，或者下坡中不需要踩踏，变速机构会因为骑行者踏频速度的降低而自动降挡；车辆滑行一段距离后仍然保持在高速（大于变速点）时，骑行者再次踩踏后需要短时间内使踏频速度达到变速点，来使变速机构自动升挡。这种情况下变速机构的自动降挡会影响骑行体验，而且换挡频率的增加容易导致变速机构的故障，影响其使用寿命。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的之一在于提供一种利用输出速度实现自动换挡的变速机构，其利用输出速度来实现自动换挡，能够提高骑行体验，减少换挡频率，延长使用寿命。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种利用输出速度实现自动换挡的变速机构，包括：
动力输出单元；
动力输入单元，所述动力输入单元包括第一输入件和第二输入件，所述第二输入件的转速高于所述第一输入件的转速；
承载于所述第一输入件与动力输出单元之间的第一离合组件；
承载于所述第二输入件与动力输出单元之间的第二离合组件；
所述动力输出单元上设置有用于控制所述第二离合组件的离心驱动组件；
其中，所述动力输出单元的转速低于设定值时，所述离心驱动组件对第二离合组件进行限制，使所述第二输入件的转速无法通过所述第二离合组件传递至动力输出单元；所述动力输出单元的转速达到设置值后，所述离心驱动组件对第二离合组件进行释放，使所述第二输入件的转速通过所述第二离合组件传递至动力输出单元。
进一步地，所述动力输入单元包括一组行星齿轮组件，或者多组连接传动的行星齿轮组件。
采用一组行星齿轮组件，可以实现两个挡位的变换，而设置多组连接传动的行星齿轮组件，可以提高变速机构的挡位数量。
进一步地，所述第二离合组件包括棘爪和棘轮；所述离心驱动组件包括离心块和限位板，所述离心块上穿设有与所述动力输出单元连接的轴杆，所述限位板上开设有与所述棘爪配合的释放槽；所述离心块能够带动所述限位板转动，使所述棘爪嵌入所述释放槽内，并与所述棘轮啮合。
进一步地，所述离心块上设置有摆臂，所述摆臂上设置有驱动杆，所述限位板上开设有与所述驱动杆配合的驱动孔。
进一步地，所述离心块与摆臂之间通过柱销连接，且所述柱销相对于所述离心块和摆臂沿圆周方向的位置均固定不变。
进一步地，所述离心驱动组件包括多个沿圆周方向均布的所述离心块，且仅其中一个所述离心块上设置有与所述动力输出单元连接的弹性复位件。
考虑到原料和加工工艺的影响，即使相同规格的弹性复位件之间也会不可避免的存在差异，如果采用多个弹性复位件则可能会影响限位板的复位，而仅设置一个弹性复位件则能够避免出现上述问题，从而保证限位板的顺利复位。
进一步地，所述动力输出单元包括壳体，以及与所述壳体固定连接的定位板；所述第二离合组件还包括与所述定位板固定连接的棘爪座。
进一步地，所述轴杆两端分别与所述壳体和定位板连接。
进一步地，所述离心块沿径向设置于所述第二离合组件外侧。
通过采用上述方案，将离心块沿径向设置于第二离合组件外侧，能够减小变速机构的轴向尺寸。
本发明的另一目的在于提供一种车辆，其包括上述变速机构。
上述变速机构可以应用于自行车、电动助力自行车或者其它需要变速的车辆。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、利用输出速度来实现自动换挡，能够提高骑行体验，减少换挡频率，延长使用寿命；
2、多个离心块仅采用一个弹性复位件，能够保证限位板的顺利复位。
附图说明
图1为实施例1中利用输出速度实现自动换挡的变速机构的整体结构示意图；
图2为实施例1中利用输出速度实现自动换挡的变速机构的剖视图；
图3为实施例1中离心驱动组件的结构示意图；
图4为实施例1中棘轮与齿圈的结构示意图。
图中：1、主轴；2、壳体；31、行星架；311、齿片；32、行星轮；33、太阳轮；34、齿圈；341、第二凸起；4、第一离合组件；51、棘爪座；52、棘爪；53、棘轮；531、第一凸起；6、定位板；61、让位沉槽；71、离心块；72、轴杆；73、扭簧；74、柱销；75、摆臂；751、驱动杆；76、限位板；761、释放槽；762、驱动孔；81、第一轴承；82、第二轴承；83、第三轴承。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
实施例：
一种利用输出速度实现自动换挡的变速机构，参照图1和图2，其包括动力输出单元和动力输出单元；动力输入单元包括第一输入件和第二输入件，第二输入件的转速高于第一输入件的转速；第一输入件与动力输出单元之间设置有第一离合组件，第二输入件与动力输出单元之间设置有第二离合组件，动力输出单元上设置有用于控制第二离合组件的离心驱动组件；其中，动力输出单元的转速低于设定值时，离心驱动组件对第二离合组件进行限制，使第二输入件的转速无法通过第二离合组件传递至动力输出单元，此时第一输入件的转速通过第一离合组件传递至动力输出单元；动力输出单元的转速达到设置值后，离心驱动组件对第二离合组件进行释放，使第二输入件的转速通过第二离合组件传递至动力输出单元，此时动力输出单元的转速大于第一输入件的转速，使得第一离合组件处于超越状态。
参照图1和图2，具体地，本实施例中动力输入单元包括主轴1，以及套设在主轴1上的行星齿轮组件；第一输入件为行星齿轮组件中的行星架31，第二输入件为行星齿轮组件中的齿圈34，主轴1上固定设置有太阳轮33，行星架31上设置有行星轮32；行星架31上设置有齿片311，齿片311用于输入转速，则齿片311带动行星架31转动，太阳轮33固定不动，通过行星轮32带动齿圈34转动，所以齿圈34的转速大于行星架31的转速；本实施例中采用一组行星齿轮组件能够实现两个挡位的变换，若要实现更多挡位的变换，则可以采用多组行星齿轮组件连接传动的方式来实现；当然，在其他可选的实施例中，行星齿轮组件也可以用其它结构来代替，在此不做限制。
参照图1和图2，本实施例中动力输出单元包括壳体2，且行星架31与壳体2之间设置有第二轴承82，齿圈34与壳体2之间设置有第三轴承83，而主轴1与行星架31之间设置有两个第一轴承81；本实施例中第一离合组件4为棘轮棘爪组件，行星架31可以通过棘轮棘爪组件带动壳体2转动，当壳体2的转速大于行星架31时，棘轮棘爪组件则处于超越状态；当然，在其他可选的实施例中，第一离合组件4也可以采用单向轴承等其它超越离合器来代替，在此不做限制。
参照图1至图4，本实施例中第二离合组件同样为棘轮棘爪组件，具体包括棘爪座51、棘爪52、弹簧圈和棘轮53；壳体2固定连接有定位板6，棘爪座51与定位板6端面固定连接；棘轮53与齿圈34能够沿周向联动，则第二离合组件处于啮合状态时，齿圈34能够通过第二离合组件和定位板6带动壳体2转动；本实施例中定位板6与壳体2配合，在内部形成用于容纳各个组件的腔室；在其他可选的实施例中，第二离合组件也可以采用其它离合结构来代替，在此不做限制。
参照图2和图3，离心驱动组件包括离心块71和限位板76，离心块71上穿设有与动力输出单元连接的轴杆72，限位板76上开设有与棘爪52配合的释放槽761；离心块71在收缩状态下时，限位板76内侧壁与棘爪52接触，使棘爪52的啮合端无法弹起与棘轮53啮合，则第二离合组件在离心驱动组件的限制作用下无法实现传动；离心块71甩开后带动限位板76转动，使释放槽761与棘爪52相对，然后棘爪52的啮合端弹起后嵌入释放槽761内，并与棘轮53啮合，则第二离合组件被离心驱动组件释放后能够实现传动。
参照图2和图3，本实施例中离心块71沿径向设置于第二离合组件外侧，从而能够减小轴向尺寸；具体地，轴杆72一端嵌于壳体2内端壁，另一端嵌入定位板6内；离心块71上设置有摆臂75，摆臂75上设置有驱动杆751，限位板76上开设有与驱动杆751配合的驱动孔762，驱动孔762为腰孔；定位板6上开设有与摆臂75配合的让位沉槽61，从而能够减小轴向尺寸；离心块71与摆臂75之间通过柱销74连接，且柱销74相对于离心块71和摆臂75沿圆周方向的位置均固定不变，则离心块71能够通过柱销74带动摆臂75偏转；摆臂75偏转后，驱动杆751与驱动孔762内壁接触，带动限位板76转动。
参照图2和图3，离心驱动组件包括多个沿圆周方向均布的离心块71，且仅其中一个离心块71上设置有与动力输出单元连接的弹性复位件；本实施例中离心块71的数量为两个，弹性复位件为扭簧73；扭簧73套设在轴杆72上，其一端与离心块71连接，另一端嵌入定位板6内；扭簧73的弹性力能够使离心块71复位至收缩状态，而仅设置一个扭簧73能够保证限位板76的顺利复位；本实施例中壳体2内侧壁对离心块71起到径向限位作用，在其他可选的实施例中，也可以设置单独的环板来对离心块71进行径向限位，在此不做限制。
参照图2和图4，本实施例中齿圈34包括两个内径不同的内圆周侧壁，其一内圆周侧壁上设置有与行星轮32配合的内齿，另一内圆周侧壁上均布设置有多个第二凸起341；棘轮53外圆周侧壁均布设置有多个第一凸起531，第一凸起531与第二凸起341接触能够实现棘轮53与齿圈34的周向联动，而棘轮53与齿圈34通过第一凸起531与第二凸起341实现联动能够在变挡时提供缓冲，提高骑行体验。
工作原理如下：
脚踏动力的转速传递至齿片311，齿片311带动行星架31转动，太阳轮33固定不动，行星架31通过行星轮32带动齿圈34转动，且齿圈34的转速大于行星架31的转速。
低挡时：离心块71在收缩状态，第二离合组件中的棘爪52在限位板76的限制下无法与棘轮53啮合传动，则齿圈34的转速无法通过第二离合组件传递至壳体2；此时，行星架31通过第一离合组件4带动壳体2转动，实现动力输出。
高挡时：壳体2的转速达到变速点后，离心块71在离心力作用下转动至甩开状态，并通过摆臂75带动限位板76转动，使第二离合组件中的棘爪52与释放槽761相对；棘爪52的啮合端弹起后嵌入释放槽761内，并与棘轮53啮合，此时第二离合组件可以实现传动，则齿圈34的转速通过第二离合组件传递至壳体2，实现动力输出；此时壳体2的转速大于行星架31的转速，第一离合组件4处于超越状态。
采用作为动力输出单元的壳体2来控制离心驱动组件，如果壳体2的转速大于变速点，而骑行者不想踩踏，或者下坡中不需要踩踏，变速机构会仍然保持在高挡状态，当骑行者再次踩踏时不需要通过改变踏频来变挡，从而提高骑行体验，而且这个过程中变速机构的挡位不会变化，能够减少换挡频率，延长变速机构的使用寿命。
实施例2：
一种车辆，其包括实施例1中的变速机构。
本实施例中的车辆可以是自行车、电动助力自行车或者其它需要变速的车辆。

Claims (10)

1.一种利用输出速度实现自动换挡的变速机构，包括：
动力输出单元；
动力输入单元，所述动力输入单元包括第一输入件和第二输入件，所述第二输入件的转速高于所述第一输入件的转速；
承载于所述第一输入件与动力输出单元之间的第一离合组件；
承载于所述第二输入件与动力输出单元之间的第二离合组件；
其特征在于：
所述动力输出单元上设置有用于控制所述第二离合组件的离心驱动组件；
其中，所述动力输出单元的转速低于设定值时，所述离心驱动组件对第二离合组件进行限制，使所述第二输入件的转速无法通过所述第二离合组件传递至动力输出单元；所述动力输出单元的转速达到设置值后，所述离心驱动组件对第二离合组件进行释放，使所述第二输入件的转速通过所述第二离合组件传递至动力输出单元。
2.根据权利要求1所述的利用输出速度实现自动换挡的变速机构，其特征在于：所述动力输入单元包括一组行星齿轮组件，或者多组连接传动的行星齿轮组件。
3.根据权利要求1所述的利用输出速度实现自动换挡的变速机构，其特征在于：所述第二离合组件包括棘爪和棘轮；所述离心驱动组件包括离心块和限位板，所述离心块上穿设有与所述动力输出单元连接的轴杆，所述限位板上开设有与所述棘爪配合的释放槽；所述离心块能够带动所述限位板转动，使所述棘爪嵌入所述释放槽内，并与所述棘轮啮合。
4.根据权利要求3所述的利用输出速度实现自动换挡的变速机构，其特征在于：所述离心块上设置有摆臂，所述摆臂上设置有驱动杆，所述限位板上开设有与所述驱动杆配合的驱动孔。
5.根据权利要求4所述的利用输出速度实现自动换挡的变速机构，其特征在于：所述离心块与摆臂之间通过柱销连接，且所述柱销相对于所述离心块和摆臂沿圆周方向的位置均固定不变。
6.根据权利要求3所述的利用输出速度实现自动换挡的变速机构，其特征在于：所述离心驱动组件包括多个沿圆周方向均布的所述离心块，且仅其中一个所述离心块上设置有与所述动力输出单元连接的弹性复位件。
7.根据权利要求3所述的利用输出速度实现自动换挡的变速机构，其特征在于：所述动力输出单元包括壳体，以及与所述壳体固定连接的定位板；所述第二离合组件还包括与所述定位板固定连接的棘爪座。
8.根据权利要求7所述的利用输出速度实现自动换挡的变速机构，其特征在于：所述轴杆两端分别与所述壳体和定位板连接。
9.根据权利要求3所述的利用输出速度实现自动换挡的变速机构，其特征在于：所述离心块沿径向设置于所述第二离合组件外侧。
10.一种车辆，其特征在于：包括权利要求1-9中任一项所述的变速机构。
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