CN101377236B - 压力可调式凸轮离合机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压力可调式凸轮离合机构，包括传动轴和自适应自动变速机构和压力调节装置，自适应自动变速机构包括离合装置和变速弹簧；压力调节装置包括调节杆和调压块，通过旋转调节杆带动调压块轴向移动调节变速弹簧的压缩量，达到调节自动变速所需预紧力的目的，本发明可以根据车辆的行驶状况和所处行驶环境，可根据阻力情况调节自动变速所需的压力，充分利用车辆动力，利于使行驶状况与动力输出能够达到最佳匹配，利于高效节能；能使输出功率与车辆行驶状况始终处于最佳匹配状态，自适应随行驶阻力变化自动进行换挡变速，本发明重量轻、结构简单紧凑、制造成本低，适合电动自行车体积小轻便的特点。

Description

压力可调式凸轮离合机构

技术领域

本发明涉及一种电动或燃油车轮毂，特别涉及一种压力可调式凸轮离合机构。

背景技术

现有技术中，电动汽车、电动摩托车、电动自行车和燃油车轮毂基本上都是通过调速手柄或加速踏板直接控制电流控制速度或控制油量控制速度，或采用手控机械自动变速机构方式实现变速。手柄或加速踏板的操作完全取决于驾驶人员的操作，常常会造成操作与车行状况不匹配，致使电机运行不稳定，出现堵转现象。

为解决以上问题，出现了一系列自动变速轮毂，但现有技术的自动变速车辆，没有有效的调节装置，无法根据车辆的行驶状况和所处行驶环境，根据阻力情况调节自动变速所需的压力，不能根据行驶环境的阻力情况随时调节与变速所需阻力适应，不能充分节能和体现自动变速的优点，因此，会造成能量的浪费。

因此，需要一种可调的自动变速离合机构，可以根据车辆的行驶状况和所处行驶环境，根据阻力情况调节自动变速所需的压力，并且变速机构能自适应随行驶阻力变化，在不切断驱动力的情况下自动进行换挡变速，解决电动机扭矩—转速变化小不能满足复杂条件下道路使用的问题，并且结构简单、体积小、重量轻，机构安装所需空间小。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种压力可调式凸轮离合机构，可以根据车辆的行驶状况和所处行驶环境，根据阻力情况调节自动变速离合所需的压力，利于充分利用动力，使行驶状况与动力输出能够达到最佳匹配，提高效率；同时，本发明结构简单、体积小、重量轻、结构紧凑、制造成本低。

本发明的压力可调式凸轮离合机构，包括传动轴和自适应自动变速机构，自适应自动变速机构包括离合装置和变速弹簧；所述离合装置分为主动传动部分和从动传动部分；所述传动轴圆周上设置有一个以上螺旋展开的凸轮槽，凸轮槽内***凸轮销，离合装置根据行驶阻力在变速弹簧、凸轮槽和凸轮销的配合下完成离合；

还包括压力调节装置，包括调节杆和调压块，所述传动轴与变速弹簧配合的端部设置轴向内螺纹，传动轴设置径向通槽，内螺纹与径向通槽贯通，调压块嵌入径向通槽设置在变速弹簧的端部，调节杆一端通过外螺纹旋入并穿过轴向内螺纹与调压块轴向固定连接，所述调压块紧靠变速弹簧，通过旋转调节杆带动调压块轴向移动调节变速弹簧的压缩量。

进一步，所述主动传动部分为圆环体轴向内锥盘，从动传动部分为圆环体轴向外锥盘，还包括间隙配合套在传动轴上的传动齿轮；

使用时圆环体轴向内锥盘与动力输入装置在圆周方向固定配合；圆环体轴向外锥盘外圆周为轴向锥面，圆环体轴向内锥盘以锥面互相配合的方式套在圆环体轴向外锥盘外圆周；所述圆环体轴向外锥盘圆周上加工有与凸轮槽数量相同的径向销孔，圆环体轴向外锥盘间隙配合套在传动轴上，凸轮销穿过径向销孔***凸轮槽；变速弹簧间隙配合套在传动轴上，紧靠圆环体轴向外锥盘，圆环体轴向内锥盘的内锥面与圆环体轴向外锥盘的外锥面在变速弹簧作用下紧密贴合；所述传动齿轮端部与圆环体轴向外锥盘的端部啮合。

进一步，所述调压块上固定设置调压环，所述调压块通过调压环紧靠变速弹簧；

进一步，所述凸轮销通过与其间隙配合的凸轮销套***凸轮槽；

进一步，所述变速弹簧为蝶簧组；

进一步，所述变速弹簧端部与圆环体轴向外锥盘之间设置平面轴承；

进一步，所述凸轮销通过圆周方向设置的固定圈径向固定；

进一步，圆环体轴向内锥盘设置花键和外齿圈。

本发明的有益效果是：本发明的压力可调式凸轮离合机构，可以根据车辆的行驶状况和所处行驶环境，根据阻力情况调节自动变速所需的压力，充分利用车辆动力，使行驶状况与动力输出能够达到最佳匹配，提高效率；能根据行驶阻力检测驱动扭矩—转速以及行驶阻力—车速信号，使输出功率与车辆行驶状况始终处于最佳匹配状态，实现车辆驱动力矩与综合行驶阻力的平衡控制；能够在不切断驱动力的情况下自适应随行驶阻力变化自动进行换挡变速，不但有利于车辆和机械动力设备高效节能，还能控制车辆减少排放，大大提高车辆的动力性、经济性、驾驶安全性和舒适性；由于能够在不切断驱动力的情况下自适应随行驶阻力变化自动进行换挡变速，可以满足山区、丘陵和重负荷条件下使用，使电机负荷变化平缓，机动车辆运行平稳，提高安全性；和其它自动变速器相比，本发明具有体积小、重量轻、结构简单、结构紧凑、制造成本低等优点，更符合于电动自行车体积小轻便的特点。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

图1为本发明轴向剖面结构示意图；

图2为图1沿A-A向剖视图，为圆环体轴向外锥盘和圆环体轴向内锥盘配合径向剖视图；

图3为传动轴上设置凸轮槽结构示意图；

图4为图1沿B-B向剖视图；

图5为圆环体轴向外锥盘结构剖视图；

图6为圆环体轴向内锥盘结构剖视图。

具体实施方式

图1为本发明轴向剖面结构示意图，如图所示：本发明的压力可调式凸轮离合机构，包括传动轴1和自适应自动变速机构，自适应自动变速机构包括压力调节装置、离合装置、变速弹簧5和间隙配合套在传动轴1上的传动齿轮10，本实施例中变速弹簧5为蝶簧组；离合装置分为主动传动部分和从动传动部分；传动轴1圆周上设置有三个螺旋展开的凸轮槽1a，主动传动部分为圆环体轴向内锥盘8，本实施例中圆环体轴向内锥盘8设置花键和外齿圈，从动传动部分为圆环体轴向外锥盘7；

本装置在使用时，圆环体轴向内锥盘8通过花键与动力输入装置在圆周方向固定配合，慢挡传动时，通过外齿圈将动力传递到慢挡传动机构；圆环体轴向外锥盘7外圆周为轴向锥面，圆环体轴向内锥盘8以锥面互相配合的方式套在圆环体轴向外锥盘7外圆周；圆环体轴向外锥盘7圆周上加工有与凸轮槽1a数量相同的径向销孔7a，圆环体轴向外锥盘7间隙配合套在传动轴1上，凸轮销14穿过径向销孔7a***凸轮槽1a，凸轮销14通过与其间隙配合的凸轮销套12***凸轮槽1a，减少凸轮槽1a与凸轮销14之间的摩擦力，提高传动的精确性，三个凸轮销14通过圆周方向设置的固定圈13径向固定；

变速弹簧5间隙配合套在传动轴1上，紧靠圆环体轴向外锥盘7，变速弹簧5端部与圆环体轴向外锥盘7之间设置平面轴承6，防止圆环体轴向外锥盘7转动带动变速弹簧5，降低变速传动精度；圆环体轴向内锥盘8的内锥面与圆环体轴向外锥盘7的外锥面在变速弹簧5作用下紧密贴合；传动齿轮10端部与圆环体轴向外锥盘7的端部通过花键啮合，慢挡传动时，慢挡传动机构将动力传至传动齿轮10并传至圆环体轴向外锥盘7；圆环体轴向内锥盘8端部与传动齿轮10之间通过设置第二平面轴承9转动配合，传动齿轮10另一侧设置第三平面轴承11；

还包括调节杆2和调压块3，传动轴1与变速弹簧5配合的端部设置轴向内螺纹，传动轴1设置径向通槽1b，内螺纹与径向通槽1b贯通，调压块3嵌入径向通槽1b设置在变速弹簧5端部，调节杆2一端通过外螺纹旋入并穿过轴向内螺纹与调压块3轴向固定连接，调压块3上固定设置调压环4，调压块3通过调压环4设置在变速弹簧5的端部，紧靠变速弹簧5，通过旋转调节杆2带动调压块3从而带动调压环4调节变速弹簧5的压缩量，达到调节变速弹簧5预紧力的作用，本实施例中，调压环4为环形结构，调整过程中使变速弹簧5受力均匀，利于调节，保证调整精度；通过调整变速弹簧5的预紧力，可以调整自适应变速机构在不同阻力下进行变速，应用简单方便。

本实施例的快挡动力传递路线：

动力→圆环体轴向内锥盘8→圆环体轴向外锥盘7→凸轮销14→传动轴1→输出。

慢挡动力传递路线：

动力→圆环体轴向内锥盘8→圆环体轴向内锥盘8外齿圈输出→慢挡传动机构→传动齿轮10→圆环体轴向外锥盘7→凸轮销14→传动轴1→输出。

本发明的快挡传递阻力传递路线和慢挡传递阻力传递路线与动力传递路线相反。

同时，阻力还经过下列路线：传动轴1→凸轮槽1a→凸轮销14→圆环体轴向外锥盘7→压缩变速弹簧5。

本发明在运行过程中，驾驶者根据行车环境，通过旋转调节杆2，带动调节块3和调压环4，从而调整变速弹簧5的压缩量，达到调整变速压力的目的。

本变速器在运行时，设定动力输入转动从左向右看为逆时针；圆环体轴向内锥盘8的内锥面与圆环体轴向外锥盘7的外锥面在变速弹簧5作用下紧密贴合，形成一个保持一定压力的自动变速机构，并且可以通过压力调节装置来调整离合器啮合所需压力，达到传动目的，此时，动力带动圆环体轴向内锥盘8、圆环体轴向外锥盘7、凸轮销14、传动轴1逆时针旋转输出。

机动车启动时阻力大于驱动力，阻力迫使传动轴1顺时针转动一定角度，在凸轮槽1a的作用下，凸轮销14向压缩变速弹簧5的方向运动，带动圆环体轴向外锥盘7压缩变速弹簧5；圆环体轴向外锥盘7和圆环体轴向内锥盘8分离，同步，慢挡传动机构啮合传动，动力带动圆环体轴向内锥盘8、慢挡传动机构、传动齿轮10、圆环体轴向外锥盘7、凸轮销14、传动轴1输出；因此，自动实现了低速挡起动，缩短了起动时间，减少了起动力；与此同时，变速弹簧5吸收运动阻力矩能量，为恢复快挡挡位传递动力蓄备势能。

启动成功后，行驶阻力减少，当分力减少到小于变速弹簧5所产生的变速蝶簧自动变速机构中压力时，因被运动阻力压缩而产生变速弹簧5压力迅速释放推动下，完成圆环体轴向外锥盘7的外锥面和圆环体轴向内锥盘8的内锥面恢复紧密贴合状态，慢挡超越离合器处于超越状态。

行驶过程中，随着运动阻力的变化自动换挡原理同上，在不需要剪断驱动力的情况下实现变挡，使整个机车运行平稳，安全低耗，而且传递路线简单化，提高传动效率；

图2为图1沿A-A向剖视图，为圆环体轴向外锥盘和圆环体轴向内锥盘配合径向剖视图，如图所示：圆环体轴向内锥盘8以锥面互相配合的方式套在圆环体轴向外锥盘7外圆周；传动轴1圆周上均布三个螺旋展开的凸轮槽1a，圆环体轴向外锥盘7圆周上加工有与凸轮槽1a数量相同的销孔7a，圆环体轴向外锥盘7间隙配合套在传动轴1上，凸轮销14通过与其间隙配合的凸轮销套14a穿过销孔7a***凸轮槽1a，圆环体轴向内锥盘8的内锥面与圆环体轴向外锥盘7的外锥面紧密贴合。

图3为传动轴上设置凸轮槽结构示意图，如图所示：传动轴1圆周上均布加工三个螺旋展开的凸轮槽1a，本实施例中，由左向右看凸轮槽1a按顺时针展开。

图4为图1沿B-B向剖视图，如图所示：压力调节装置包括调节杆2和调压块3，传动轴1与变速弹簧5配合的端部设置轴向内螺纹，传动轴1设置径向通槽1b，调压块3嵌入径向通槽1b，调节杆2与调压块3轴向固定连接，调压块3上固定设置调压环4。

图5为圆环体轴向外锥盘结构剖视图，图6为圆环体轴向内锥盘结构剖视图，如图所示：圆环体轴向内锥盘8外圆周设置外齿圈和与动力输入装置啮合的花键，内圆为轴向锥面；圆环体轴向外锥盘7外圆周为轴向锥面，圆环体轴向外锥盘7圆周上均布加工有销孔7a，端部加工有用于与传动齿轮10啮合的花键。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种压力可调式凸轮离合机构，包括传动轴(1)和自适应自动变速机构，其特征在于：自适应自动变速机构包括离合装置和变速弹簧(5)；所述离合装置分为主动传动部分和从动传动部分；所述传动轴(1)圆周上设置有一个以上螺旋展开的凸轮槽(1a)，凸轮槽(1a)内***凸轮销(14)，离合装置根据行驶阻力在变速弹簧(5)、凸轮槽(1a)和凸轮销(14)的配合下完成离合；

还包括压力调节装置，包括调节杆(2)和调压块(3)，所述传动轴(1)与变速弹簧(5)配合的端部设置轴向内螺纹，传动轴(1)设置径向通槽(1b)，内螺纹与径向通槽(1b)贯通，调压块(3)嵌入径向通槽(1b)设置在变速弹簧(5)的端部，调节杆(2)一端通过外螺纹旋入并穿过轴向内螺纹与调压块(3)轴向固定连接，所述调压块(3)紧靠变速弹簧(5)，通过旋转调节杆(2)带动调压块(3)轴向移动调节变速弹簧(5)的压缩量。

2.根据权利要求1所述的压力可调式凸轮离合机构，其特征在于：所述主动传动部分为圆环体轴向内锥盘(8)，从动传动部分为圆环体轴向外锥盘(7)，还包括间隙配合套在传动轴(1)上的传动齿轮(10)；

使用时圆环体轴向内锥盘(8)与动力输入装置在圆周方向固定配合；圆环体轴向外锥盘(7)外圆周为轴向锥面，圆环体轴向内锥盘(8)以锥面互相配合的方式套在圆环体轴向外锥盘(7)外圆周；所述圆环体轴向外锥盘(7)圆周上加工有与凸轮槽(1a)数量相同的径向销孔(7a)，圆环体轴向外锥盘(7)间隙配合套在传动轴(1)上，凸轮销(14)穿过径向销孔(7a)***凸轮槽(1a)；变速弹簧(5)间隙配合套在传动轴(1)上，紧靠圆环体轴向外锥盘(7)，圆环体轴向内锥盘(8)的内锥面与圆环体轴向外锥盘(7)的外锥面在变速弹簧(5)作用下紧密贴合；所述传动齿轮(10)端部与圆环体轴向外锥盘(7)的端部啮合。

3.根据权利要求2所述的压力可调式凸轮离合机构，其特征在于：所述调压块(3)上固定设置调压环(4)，所述调压块(3)通过调压环(4)紧靠变速弹簧(5)。

4.根据权利要求3所述的压力可调式凸轮离合机构，其特征在于：所述凸轮销(14)通过与其间隙配合的凸轮销套(12)***凸轮槽(1a)。

5.根据权利要求4所述的压力可调式凸轮离合机构，其特征在于：所述变速弹簧(5)为蝶簧组。

6.根据权利要求5所述的压力可调式凸轮离合机构，其特征在于：所述变速弹簧(5)端部与圆环体轴向外锥盘(7)之间设置平面轴承(6)。

7.根据权利要求6所述的压力可调式凸轮离合机构，其特征在于：所述凸轮销(14)通过圆周方向设置的固定圈(13)径向固定。

8.根据权利要求7所述的压力可调式凸轮离合机构，其特征在于：圆环体轴向内锥盘(8)设置花键和外齿圈。 

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