CN117043052A - 换挡装置和相关的机动交通工具 - Google Patents

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J·凯拉德
J·布莱特
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Abstract

本发明涉及一种用于机动交通工具(1)的换挡装置(20)，包括：‑选择轴(40)，其中布置有梭(41)和蜗杆(21)，‑至少两个输入齿轮(50、Fri)，布置为围绕选择轴(40)自由地旋转，至少两个输出齿轮(60、Fi)，与中空轴(80)旋转联接，‑换挡致动器(70)，布置为沿蜗杆(21)在至少两个位置之间移动梭(41)，并接合选定的传动比；至少两个棘爪(42)布置在选择轴(40)上，每个棘爪(42)与提升装置(43)相关联，用于通过梭(41)提升棘爪，并接合通过输入和输出齿轮选择的传动比，装置包括径向阻挡系统(44)，其形成为一体，用于将所有棘爪(42)保持在选择轴(40)上的适当位置。

Description

换挡装置和相关的机动交通工具
技术领域
本发明涉及换挡装置的领域，更具体地，涉及一种用于至少使用电力推进的机动交通工具的换挡装置，并且例如涉及一种电动助力自行车。
背景技术
当机动交通工具运行时，动力通过曲柄系统(通常通过链条)传递到车轮，曲柄系统围绕驱动后轮的曲柄组的轴线转动。
用于机动交通工具的变速箱在现有技术中是已知的。例如，专利申请FR2975367A1公开了一种用于自行车的换挡装置，其具有变速箱和用于选择挡位的滑动梭。梭的轴向位移通过连接到位于自行车把手上的旋转手柄的两根缆线来控制。这个系统需要很多部件。制造和维护是复杂的。特别地，线缆控制需要精确和有规律的调节。需要简化和自动化自行车的变速箱。
发明内容
为此，本发明提出了一种用于机动交通工具的换挡装置，包括：
-其中容纳有梭和蜗杆的选择轴，
-至少两个输入齿轮，其被配置为围绕选择轴自由地转动，
-至少两个与空心轴一起旋转的输出齿轮，
-换挡致动器，其被布置为沿蜗杆在至少两个位置之间移动所述梭，并接合选定的挡位，
-至少两个定位在选择轴处的棘爪，每个棘爪与升降装置相关联，升降装置允许棘爪被梭提升并通过输入和输出齿轮接合所选择的挡位，
该装置还包括形成为一体的径向阻挡系统，以将所有棘爪保持在选择轴上的适当位置。
这样形成为一体的径向阻挡系统更容易制造和安装，并且也降低了其成本。
根据本发明的一个实施例，阻挡系统由纵向平坦部分形成，从该部分延伸出至少两个凸片，每个凸片位于其中一个棘爪的上方。
根据本发明的一个实施例，凸片从平坦部分的平行于阻挡系统的轴线的第一边缘开始形成，并且垂直于阻挡系统的轴线定向。
根据本发明的一个实施例，平坦部分经由与凸片所处的边缘相对的第二边缘插入到形成在选择轴中的纵向槽中。
根据本发明的一个实施例，第二边缘朝向轴弯曲，以便插入到槽中。
根据本发明的一个实施例，每个棘爪包括凹部，凹部的形状与凸片的形状互补，使得凸片容纳在凹部中。
根据本发明的一个实施例，换挡装置包括七个输入齿轮和输出齿轮、七个棘爪和七个凸片。
根据本发明的一个实施例，阻挡系统包括定位凸片。
本发明还涉及一种机动交通工具，特别是电动辅助机动交通工具，其具有根据本发明的换挡装置。
根据本发明的一个实施例，交通工具是电动助力自行车。
附图说明
通过参考附图阅读下面给出的描述，本发明的进一步的目的、特征和优点将被更好地理解，并且将变得更加清楚明白，附图以示例的方式给出，其中：
-图1是根据本发明的一个方面的机动交通工具的视图，
-图2示出了图1的机动交通工具的传动组件，
-图3a和3b示出了传动组件a)和传动组件b)的一部分的截面图，
-图4是根据本发明的换挡装置的截面图，
-图5是根据本发明的具有阻挡系统的换挡装置的部分的截面图，
-图6是具有根据本发明的阻挡系统的换挡装置的部分的截面图，
-图7是结合了根据本发明的传动组件的部分的壳体内部的截面图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明一个方面的机动交通工具1。这里的交通工具1是包括电动机2的电动助力自行车。电动机2被设计为提供交通工具的一些推进力。
自行车包括至少两个车轮3、3’，在其使用期间，通过围绕轴线Xp的曲柄组的轴线转动的两个踏板向车轮3、3’供应动力，例如通过链条或任何其它传动器件来驱动后轮。
交通工具1还包括控制单元4和多个传感器5、5’、5”，传感器5、5’、5”例如位于曲柄组处、自行车的框架上或车轮3、3’处。
这里所示的交通工具1还包括电池6形式的能量存储装置、照明系统7、轴线Xp的曲柄组8、定位和/或导航系统90以及人机接口系统91，人机接口系统91尤其包括触摸屏，触摸屏能够为用户显示信息和/或考虑所述用户的需求。人机接口系统91特别地连接到定位系统90，并用作导航接口。本发明不限于特定的人机接口系统，并且可以包括本领域技术人员已知的任何系统。
车轮3、3’设有制动系统31，尤其包括盘式制动器32。
如图2所示，交通工具1具有传动组件10。传动组件10具有根据本发明的换挡装置20和电动机2，电动机2用于供应一些动力来推进交通工具1。
根据本发明的一个实施例，传动组件10至少部分地容纳在壳体30中(如图7所示)，壳体30在这里位于曲柄组8处，曲柄组8的轴线Xp与换挡装置20的输出轴线Xv重合。
根据本发明的一个实施例，图3a和3b所示的换挡装置20具有至少两个传动比，例如在称为第一档的第一传动比和称为第七档的较高传动比之间的7个传动比。
根据本发明的一个实施例，换挡装置20包括轴线Xv的一系列七个输出齿轮60，即与中空轴80一起旋转的标记为F1至F7的齿轮，以及一系列七个输入齿轮50，即设计为围绕选择轴40自由转动的标记为Fr1至Fr7的齿轮。
根据本发明的一个实施例，图3和图4所示的选择轴40容纳了包围换挡装置20的蜗杆21的梭41。
根据本发明的一个变型，换挡装置20包括行星齿轮组。
根据本发明的交通工具1包括换挡致动器70，所述换挡致动器70设计为通过螺旋运动连接而在至少两个位置之间(例如在从P1到P7的七个位置之间)沿蜗杆21移动梭41，并接合选定的传动比。
根据本发明的一个实施例，选择轴40是中空的。
根据本发明的一个实施例，换挡致动器70包括减速齿轮组形式的用于移动梭41的电气器件。该减速齿轮组包括电机81和减速器82。
根据本发明的一个实施例，减速齿轮组还包括在蜗杆21的轴线上的齿轮22、中间齿轮22’和在电机81的轴线上的齿轮22”。齿轮22、22’、22”的齿组可以是如图所示的直齿，或者是未示出的变型中的螺旋齿。
蜗杆21的旋转导向例如通过在其每一端的滚动轴承来确保。
根据本发明的一个实施例，梭41被配置为使得在其移动期间，梭41被定位在选定传动比的齿轮下方并接合该传动比。
根据本发明的一个实施例，梭41被配置为类似于申请FR2975367中描述的梭。
根据本发明的一个实施例，减速齿轮组包括具有如图3所示的平行轴线或垂直轴线的齿轮。
根据本发明的一个实施例，换挡致动器70包括锥齿轮组、直齿圆柱齿轮组或螺旋齿轮组和/或具有一个或多个传动级。
根据本发明的一个变型实施例，换挡致动器70具有带或链条或万向节。
根据本发明的一个实施例，如图5和图6所示，换挡装置20在选择轴40处包括至少两个棘爪42，并且例如对于1至7速度挡位的交通工具，包括七个棘爪42。
根据本发明的一个实施例，换挡装置20包括沿选择轴40的纵向轴线X2一个接一个定位的一系列七个棘爪。
根据本发明的一个实施例，换挡装置20包括至少一个系列的至少七个棘爪，棘爪沿选择轴40的纵向轴线X2一个接一个地定位。
根据本发明的一个实施例，换挡装置20包括三个系列的至少七个棘爪，棘爪沿选择轴40的纵向轴线X2一个接一个地定位。该系列围绕选择轴40彼此间隔120度。
棘爪42具有配置为与输入齿轮Fri配合的形状。棘爪42容纳在形成于选择轴40上的凹部420中。每个棘爪42与提升装置相关联，例如图4和图6中可见的球体43，球体43容纳在内轴中的钻孔430中，并且突出到内轴的内部，并且定位在每个棘爪42的下方，以便能够通过梭41提升棘爪。
当选择挡位时，梭41位于对应于所选传动比i的输入齿轮Fri的下方，然后通过棘爪42之一防止输入齿轮Fri旋转，并与相应的输出齿轮啮合。
在本发明的上下文中，为了将棘爪42保持在其壳体420中的适当位置，换挡系统包括至少一个形成为一体的径向阻挡系统44。也就是说，系统44保持棘爪42被压入它们的壳体中，同时允许它们被球体43和梭41提升。径向阻挡系统44形成一体。这使得它更容易安装和制造，并限制了成本。
根据本发明的一个实施例，阻挡系统44包括纵向平坦部分440。
根据本发明的一个实施例，系统44包括至少两个凸片441，并且例如在七个速度挡位的交通工具的情况下包括七个凸片441。
根据本发明的一个实施例，凸片441从平坦部分440的平行于阻挡系统44的轴线Xb的第一边缘442开始形成，并且垂直于阻挡系统44的轴线Xb定向。旋转阻挡系统44因此形成了具有平坦且分离的齿的梳状部。
根据本发明的一个实施例，平坦部分440经由与凸片441所在的边缘442相对的第二边缘443插入到形成在选择轴40中的平行于轴的轴线的纵向槽45中。
根据本发明的一个实施例，第二边缘443朝向轴40弯曲，以便插入到槽45中。
阻挡系统44以这样的方式布置在选择轴40上，使得每个凸片441定位在棘爪42上。
根据本发明的一个实施例，每个棘爪42包括凹部421，凹部421的形状与凸片441的形状互补，使得凸片441容纳在凹部421中，并且当棘爪被固定时凸片不移动。
根据本发明的一个实施例，旋转阻挡系统44包括定位凸片446。该定位凸片446位于插入到槽45中的第二边缘443上。该凸片444与额外的壳体445配合，所述壳体的形状与定位凸片446的形状互补并且形成在选择轴40中。该定位凸片446允许装置的凸片441在棘爪42上居中。
因此，旋转阻挡系统44向每个棘爪42施加压力或挤压力，压力或挤压力足以将棘爪42阻挡在壳体421中，同时允许棘爪42被梭41提升。
根据本发明的一个实施例，换挡系统包括至少三个旋转阻挡系统44，其定位成阻挡三个系列的棘爪。
梭41能够选择选定的传动比，这将通过棘爪42接合输入齿轮Fri，并通过旋转所述阻挡系统44阻止旋转。
输入齿轮Fri然后与输出齿轮Fi啮合。
如果交通工具1以传动比i行驶，在没有换挡的情况下，蜗杆21不转动。
在传动比改变期间，蜗杆21由换挡致动器70驱动旋转，导致蜗杆21的螺母210的轴向移动，这驱动梭41并因此允许换挡。如此实现的枢转连接将蜗杆21的旋转移动转换成梭41的平移移动。
根据本发明的一个实施例，限制阻挡件211、211’在每一端处限制梭41的移动。根据本发明的另一个实施例，梭的移动由位置传感器控制。
在未示出的实施例中，梭41可以采用称为空挡位置P0的位置，在该位置没有啮合任何传动比。
图7更详细地示出了图1的机动交通工具1的外壳30。
外壳30具有界定第一壳体311的外壳310，第一壳体311布置成容纳换挡装置20的齿轮组。外壳310还界定了至少两个彼此分离的第二壳体312、313、314、315。这些壳体一起被配置为分别容纳机动交通工具的电动机2、减速齿轮组11、换挡致动器70和控制单元4。根据本发明的一个实施例，至少第二壳体是流体密封的，并且例如是旨在包含控制单元4的壳体。
根据本发明的一个实施例，容纳换挡装置20的外壳310由两个侧向凸缘317封闭，图4中仅示出了其中一个。第一壳体311在侧向凸缘317中具有两个面对的孔，用于接收机动交通工具1的曲柄组轴。
本发明的范围不限于以上给出的细节，并且在不脱离本发明的应用领域的情况下，允许许多其他特定形式的实施例。因此，本实施例应该被认为是示例性的，并且可以在不脱离权利要求所限定的范围的情况下进行修改。

Claims (10)

1.一种用于机动交通工具(1)的换挡装置(20)，包括：
-选择轴(40)，其中容纳有梭(41)和蜗杆(21)，
-至少两个输入齿轮(50、Fri)，被配置为围绕所述选择轴(40)自由地转动，
-至少两个输出齿轮(60、Fi)，与空心轴(80)一起旋转，
-换挡致动器(70)，其布置成沿着所述蜗杆(21)在至少两个位置之间移动所述梭(41)并接合选定的挡位，
-至少两个棘爪(42)，位于所述选择轴(40)处，每个棘爪(42)与升降装置(43)相关联，所述升降装置(43)允许所述棘爪被所述梭(41)提升并通过所述输入齿轮和所述输出齿轮接合所选择的挡位，
其特征在于，所述换挡装置还包括形成为一体的径向阻挡系统(44)，以将所有所述棘爪(42)保持在所述选择轴(40)上的适当位置。
2.根据权利要求1所述的换挡装置(20)，其中所述阻挡系统(44)由纵向平坦部分(440)形成，至少两个凸片(441)从所述纵向平坦部分延伸，每个所述凸片(441)位于所述棘爪(42)之一的上方。
3.根据权利要求2所述的换挡装置(20)，其中所述凸片(441)从所述平坦部分(440)的平行于所述阻挡系统(44)的轴线Xb的第一边缘(442)开始形成，并且垂直于所述阻挡系统(44)的轴线(Xb)定向。
4.根据权利要求2或3所述的换挡装置(20)，其中所述平坦部分(440)经由第二边缘(443)插入到纵向槽(45)中，所述第二边缘(443)与所述凸片(441)所处的边缘(442)相对，所述纵向槽(45)形成在所述选择轴(40)中。
5.根据权利要求4所述的换挡装置(20)，其中所述第二边缘(443)朝向所述轴(40)弯曲，以便插入所述槽(45)中。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的换挡装置(20)，其中每个棘爪(42)包括凹部(421)，所述凹部的形状与所述凸片(441)的形状互补，使得所述凸片(441)容纳在所述凹部(421)中。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的换挡装置(20)，包括七个输入齿轮(50)和输出齿轮(70)、七个棘爪(42)和七个凸片(441)。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的换挡装置(20)，其中所述径向阻挡系统(44)包括定位凸片(446)。
9.一种机动交通工具(1)，尤其是电动辅助机动交通工具，具有根据前述权利要求中任一项所述的换挡装置(20)。
10.根据权利要求9所述的机动交通工具，其中所述交通工具(1)是电动辅助自行车。
CN202280023506.7A 2021-03-21 2022-02-17 换挡装置和相关的机动交通工具 Pending CN117043052A (zh)

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