一種含有限扭離合器的自動變速裝置及變速軸的製作方法

2023-05-14 00:57:26

一種含有限扭離合器的自動變速裝置及變速軸的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種含有限扭離合器的自動變速裝置及變速軸，變速裝置包括分別主動軸和從動軸上對應常嚙合的高低速主動齒輪和從動齒輪，主動軸上設有常閉的限扭離合器，該離合器用於高速擋主動齒輪與主動軸之間的動力連接；低速擋主動齒輪與主動軸形成可同步轉動的連接結構；高速擋和低速擋從動齒輪與從動軸之間分別設有單向或雙向超越離合器。變速軸包括主動軸和設在主動軸上的高速擋主動齒輪、低速擋主動齒輪，以及用於高速擋齒輪與主動軸之間的動力傳遞的常閉限扭離合器，離合器的主動端通過螺旋花鍵結構與主動軸連接。本發明的有益效果是，變速裝置可實現正向傳動的兩擋自動換擋和反向傳動功能，其結構簡單，換擋快捷；變速軸的高速反向輸出扭矩大於正向輸出扭矩。
【專利說明】一種含有限扭離合器的自動變速裝置及變速軸
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用於電動車傳動箱的變速裝置，特別涉及一種用於電動車傳動箱的含限扭離合器的自動變速裝置及變速軸。
【背景技術】
[0002]電動車在本申請中指由電機驅動的摩託車，包括兩輪、三輪和四輪，其主要是通過控制器控制電機轉速的方式實現變速。隨著電動車技術的發展，目前一些電動車還配置有機械結構的擋位變速箱，其主要通過電磁鐵等提供變速執行動力，由電磁鐵帶動執行元件實現換擋變速，換擋變速通常由騎行人員操作。現有電動車的機械式換擋變速或電控換擋變速大多都是通過駕駛員操作實現的，當變速箱具有自動變速結構時，可實現自動變速。現有的汽車自動變速器結構複雜，不能方便地用於電動車。雖然，本領域的技術人員也開發了用於電動車的自動變速器，但通常都是通過轉速變化實現的換擋變速。這種通過轉速控制一是控制電機轉速，二是負載增減造成的轉速發生變化，動力增減造成的轉速變化是主動的，但主動增減轉速顯然直接導致能耗的變化，其主動增減的時間點由駕駛員控制，顯然會導致部分動力被白白損耗掉，或增減不及時影響行駛速度。而負載變化引起的轉速變化是被動的，再通過轉速的變化結果實施變速，其在時間點上是滯後的。
[0003]在自動換擋變速系統或裝置中，常用單向超越離合器亦稱單向器、雙向超越離合器、可控超越離合器和摩擦式限扭離合器等。超越離合器屬於同軸傳動的離合器結構，單向超越離合器的主動件可帶動從動件朝設定方向單向轉動，同理，從動件可帶動主動件反向轉動；雙向超越離合器的主動件可帶動從動件正反向轉動，而從動件卻不能帶動主動件轉動。可控超越離合器中設有控制元件，通過控元件控制離合器的摩擦結合元件與主從動件分離與結合的方式實現離合器的結合與脫開。現有電動車的機械變速裝置中就是通過電磁鐵控制可控超越離合器的控制盤實現換擋變速控制的。限扭離合器又稱安全離合器，其是指負載扭矩在限定圍內時，離合器的主動錐盤帶動從動錐盤同步轉動；當負載扭矩達到或超過限定值時，主動錐盤與從動錐盤形成相對轉動。限扭離合器的結構形式較多，較長用的是摩擦離合結構。摩擦離合器結構的限扭離合器，在負載扭矩達到或超過限限定值時，主動錐盤在不能帶動從動錐盤同步轉動，但主動錐盤和從動錐盤的摩擦面仍然接觸形成相對轉動的摩擦磨損。因此，需要一種在此時將主動錐盤和從動錐盤分離的結構，以使主動錐盤和從動錐盤相互分離。
[0004]現有技術中，雖然也出現了一些通過限扭離合器和單向離合器實現自動換擋的變速裝置，但通常都存在結構複雜，製造成本高的不足；另外還不能實現反向輸出。為此，需要繼續改進。

【發明內容】

[0005]本發明的目的就是針對現有技術的不足，提供一種具有正轉兩擋自動變速和反轉輸出的變速裝置，該裝置在主動軸正轉時，根據負載扭矩大小變化自動實現換擋變速；其構思巧妙，結構簡單且形式多樣。
[0006]為實現上述目的，本發明採用如下技術方案。
[0007]一種含有限扭離合器的自動變速裝置，包括主動軸和從動軸，主動軸和從動軸上分別設有對應常嚙合的高速擋齒輪對和低速擋齒輪對，所述高速擋齒輪對的高速擋主動齒輪可轉動地連接在所述主動軸上，高速擋主動齒輪與主動軸之間設有常閉的錐盤摩擦限扭離合器，摩擦限扭離合器的加載彈簧連接在主動軸與摩擦限扭離合器的主動錐盤之間，主動錐盤與所述主動軸之間還設有用於動力傳動的扭矩傳遞結構，該扭矩傳遞結構用於至少在主動軸正轉且從動軸的負載扭矩達到設定值時，主動錐盤形成與從動錐盤脫開的軸向移動，摩擦限扭離合器的從動錐盤與高速擋主動齒輪形成一體或同軸固定連接；所述低速擋齒輪對的低速擋主動齒輪與所述主動錐盤之間形成有二者可同步轉動的連接結構，或者低速擋主動齒輪同軸固定連接在主動軸上；所述高速擋從動齒輪通過第一單向超越離合器或第一雙向超越離合器同軸連接在從動軸上，或者高速擋從動齒輪同軸固定連接在從動軸上，該第一單向超越離合器用於高速擋從動齒輪帶動所述從動軸正向同步轉動，該第一雙向超越離合器用於高速擋從動齒輪帶動所述從動軸正反向同步轉動；所述低速擋齒輪對的低速擋從動齒輪與從動軸之間設有第二雙向超越離合器或者第二單向離合器，該第二雙向超越離合器用於低速擋從動齒輪帶動從動軸正反向同步轉動，或者，該第二單向離合器用於低速擋從動齒輪帶動從動軸正向同步轉動。
[0008]採用前述技術方案的本發明，在低速擋從動齒輪與從動軸之間設有第二雙向超越離合器的方案中，主動軸在電機驅動下正向旋轉或反向旋轉。主動軸正向旋轉時，負載首先通過從動軸、高速擋從動齒輪及高速擋主動齒輪加載到摩擦限扭離合器的從動錐盤上，當負載力矩小於設定值時，主動軸通過摩擦限扭離合器帶動高速擋齒輪對按高速擋正向旋轉，高速擋從動齒輪通過第一單向超越離合器、第一雙向超越離合器或者直接帶動從動軸按高速擋正向旋轉；此時，雖然低速擋從動齒輪在低速擋主動齒輪帶動下轉動正向轉動，但其轉動速度低於從動軸的轉動速度，二者轉動方向相同，低速擋從動齒輪通過雙向超越離合器與從動軸形成超越；當負載力矩達到或超過設定值時，從動軸轉速下降，摩擦限扭離合器的主動錐盤與從動錐盤形成相對轉動，主動錐盤與從動錐盤之間的摩擦力矩通過主動錐盤與主動軸之間的扭矩傳遞結構，使主動錐盤形成與從動錐盤脫開軸向移動而遠離從動盤。當從動軸轉速下降至低速擋轉速時，負載力矩通過第二雙向超越離合器和低速擋從動齒輪加載到低速擋主動齒輪上，從動軸由低速擋齒輪對和第二雙向超越離合器帶動按低速擋正向旋轉，此時，高速擋主動齒輪無動力輸出；在高速擋從動齒輪和從動軸之間設有第一單向超越離合器和第一雙向超越離合器的情形，高速擋從動齒輪對在結構自身的摩擦阻力作用下轉速逐漸下降並低於從動軸轉速，直至停轉，高速擋從動齒輪通過第一單向超越離合器和第一雙向超越離合器與從動軸形成超越；在高速擋從動齒輪與從動軸形成同軸固定連接的情形，高速擋從動齒輪與從動軸同步轉動，此時，高速擋從動齒輪帶動高速擋主動齒輪以低於主動軸的轉速與主動軸形成同向空轉，以此實現由高速擋到低速擋的自動變速。在從動軸處於低速擋運行過程中，負載變化至小於設定值時，主動軸通過摩擦限扭離合器帶動高速擋主動齒輪正向旋轉，從動軸由高速擋從動齒輪直接帶動，或者，通過第一單向超越離合器或第一第一雙向超越離合器帶動按高速擋正向高速旋轉，從動軸由低速自動轉換為高速轉動。此時，低速擋從動齒輪轉速低於從動軸轉速，低速擋從動齒輪與從動軸通過雙向超越離合器形成超越。當主動軸正向轉動作為車輛前進方式動力輸入方式時，本方案可方便地適用於車輛前進的兩擋自動變速，無需進行人為控制，避免了人工控制變速的時機不當問題；且換擋是通過負載大小變化而直接導致速度變化，相對於現有技術中由於負載大小變化導致速度變化，再由速度變化而進行變速的方式更加直接，其變速響應時間縮短，變速更加快捷，消除了電動車因換擋不及時而燒壞電機的隱患。當主動軸反向旋轉時，高速擋主動齒輪與主動軸同步轉動，在高速擋從動齒輪與從動軸固定連接或通過第一雙向超越離合器與從動軸連接時，高速擋從動齒輪直接帶動從動軸同步反向高速轉動，低速擋主動齒輪帶動低速擋從動齒輪同步反向低速轉動，此時，低速擋從動齒輪與從動軸第二雙向超越離合器形成超越，此種情形的電動車只具有高速倒車功能，而無低速倒車功能，用於僅需快速倒車的情形；在高速擋從動齒輪通過第一雙向超越離合器與從動軸連接時，車輛具有倒車滑行功能；在高速擋從動齒輪與從動軸通過第一單向超越離合器時，高速擋主動齒輪與主動軸同步反向高速轉動，低速擋主動齒輪帶動低速擋從動齒輪同步反向低速轉動，高速擋從動齒輪通過第一單向超越離合器與從動軸形成超越；此種情形的電動車，車輛只具有低速重載倒車功能，而無快速倒車功能，可確保倒車安全。當主動錐盤與主動軸之間設置的扭矩傳遞結構具有主動軸反轉，且從動軸的負載扭矩達到設定值，摩擦限扭離合器的主動錐盤通過該扭矩傳遞結構形成與從動錐盤脫開的軸向移動功能的情形下。在主動錐盤與從動錐盤脫開後，低速擋主動齒輪通過第二雙向離合器帶動低速擋從動齒輪同步反向低速轉動，在高速擋從動齒輪與從動軸固定連接或通過第一單向超越離合器與從動軸連接時，高速擋從動齒輪在從動軸帶動下反向旋轉，或者通過單向超越離合器帶動反向低速轉動，相應高速擋主動齒輪以低於主動軸的轉速與主動軸同向相對空轉轉動，或者，低速擋主動齒輪通過第二雙向離合器帶動低速擋從動齒輪同步反向低速轉動，高速擋從動齒輪通過第一雙向離合器與從動軸形成超越，此種情形的電動車具有低速重載倒車功能。因此，在高速擋從動齒輪與從動軸之間設有單向超越離合器時，無論主動錐盤與從動錐盤是否結合，可確保車輛只具備低速擋倒車功能，而無快速倒車功能，確保倒車安全；同時，在從動軸上與高速從動齒輪之間第一單向超越離合器或第一雙向離合器時，在從動軸上與低速從動齒輪之間第二雙向超越離合器時，電動車具有前行滑行功能；在從動軸上與高速從動齒輪之間第一單雙向離合器時，在從動軸上與低速從動齒輪之間第二雙向超越離合器時，電動車具有後退滑行功能。該方案適用於三輪車或四輪車。
[0009]在低速擋從動齒輪與從動軸之間設有第二單向超越離合器的方案中，高速擋齒輪對通過第一單向超越離合器、第一雙向超越離合器或直接帶動從動軸正向旋轉時，低速擋從動齒輪通過第二單向離合器或第二雙向超越離合器與從動軸形成超越；當低速擋從動齒輪通過第二單向超越離合器或第二雙向超越離合器帶動從動軸轉動時，常閉摩擦盤離合器斷開，高速擋齒輪對之間無動力傳動，但輸入軸不能反轉。用於電動車時，車輛具有兩擋自動換擋和前進滑行功能，而無倒擋功能。該方案適用於兩輪電動車。
[0010]本方案中，低速擋主動齒輪與主動錐盤之間形成的二者可同步轉動的連接結構包括，低速擋主動齒輪與主動錐盤形成一體或同軸固定連接，或者低速擋主動齒輪與主動錐盤之間設置花鍵配合結構，在花鍵配合結構中，包括直花鍵和螺旋花鍵，在採用螺旋花鍵結構時，二者之間還需設置軸向限位結構，以確保在二者相對轉動到設定位置時，低速擋主動齒輪與主動錐盤形成同步轉動。[0011]本方案中的單向和雙向超越離合器均包括滾珠式、滾柱式和楔塊式。
[0012]本方案中的摩擦限扭離合器中，可根據需要在主動盤或從動盤的摩擦結合面部位鑲嵌摩擦材料；同時，也可根據將主動盤設置為內錐盤或外錐盤，相應從動盤設置為與主動盤相對應的結構。
[0013]因此，本方案通過將對現有技術中的限扭離合器、單向超離合器和雙向超越離合器等進行巧妙組合，實現了換擋變速與負載扭矩自適應的換擋變速方式，且具有倒車功能，同時，其結構簡單、構思巧妙，製造成本低。
[0014]優選的，所述扭矩傳遞結構為設在主動軸與主動錐盤之間的第一螺旋花鍵配合結構，該第一螺旋花鍵配合結構用於在主動軸正轉且從動軸的負載扭矩達到設定值時，摩擦限扭離合器的主動錐盤通過該扭矩傳遞結構形成與從動錐盤脫開的軸向移動。使在負載扭矩達到設定值時，摩擦限扭離合器的主動錐盤快速脫從動錐盤，以實現換擋變速的快捷性。當然，第一螺旋花鍵的螺旋升角應當大於主動軸與主動錐盤二者相對擦係數對應的自鎖角，屬於本領域技術人員的基本常識。
[0015]進一步優選的，所述低速擋主動齒輪與所述主動錐盤之間形成的二者可同步轉動的連接結構為二者之間形成的第二螺旋花鍵配合結構，低速擋主動齒輪通過該第二螺旋花鍵配合結構套裝在所述主動錐盤上，該第二螺旋花鍵結構的螺旋花鍵與第一螺旋花鍵結構的螺旋花鍵具有相同的導程和旋向；低速擋主動齒輪通過軸向限位結構被限制在所述主動軸的軸向設定位置。在主動盤產生軸向位移時，低速擋主動齒輪不出現軸向竄動，以確保在主動錐盤帶動從動錐盤正反向摩擦接觸及反向脫開的狀態下和過程中，低速擋主動齒輪不滑動，減少無功損耗，提高傳動效率。同樣，第二螺旋花鍵的螺旋升角應當大於低速擋主動齒輪與主動錐盤二者相對擦係數對應的自鎖角，屬於本領域技術人員的基本常識。
[0016]優選的，所述扭矩傳遞結構為端面凸輪副結構，包括固定連接在主動軸上凸輪副主動件，固定連接或一體形成在摩擦限扭離合器主動錐盤上的凸輪副被動件，該凸輪副的主動件和被動件中之一的端面上形成有V形槽凸輪面，另一件上形成有與伸入該V形槽凸輪面凹陷部分的端面突出部分。凸輪副的主動件和被動件之間形成高副，在負載扭矩變化過程中，當負載扭矩達到一定設定值時，主動件和被動件之間形成軸向的相互移動和徑向錯位，以確保主動錐盤脫離動錐盤；當負載扭矩達到更大設定值時，主動件和被動件之間的軸線位移距離使二者脫離扭矩傳遞狀態而形成打滑，可實現載荷限制的目的，消除車輛超載行駛的安全隱患。
[0017]進一步優選的，所述凸輪副主動件和凸輪副被動件的相向端面上均設有V形槽凸輪面，凸輪副的主動件和被動件的端面凸出部分和對應V形槽的凹陷形成互補，且V形槽的兩側斜面對稱。確保正反向載荷限制，進一步確保車輛行駛安全。
[0018]優選的，所述摩擦限扭離合器的加載彈簧通過端面軸承與所述主動錐盤連接。減少換擋時主動錐盤相對於主動軸旋轉的摩擦阻力，提高換擋快捷性，同時，減少無功損耗，提高傳動效率。
[0019]優選的，所述雙向超越離合器包括外星輪、內星輪和多個圓周均布滾柱，滾柱位於外星輪的內凸輪面和內星輪的外圓柱面之間，滾柱上連接有用於使其遠離內星輪外圓柱面的第一彈性元件，兩相鄰滾柱之間設有撥爪，多個撥爪形成在同一撥盤上，該撥盤與所述內星輪形成同軸轉動連接，撥盤上連接有彈性阻力部件，該彈性阻力部件用於向撥盤施加一阻力轉矩；所述外星輪由設有內凸輪面的低速擋從動齒輪構成；所述內星輪與從動軸形成一體或者通過花鍵配合結構與所述從動軸固定連接。通過將外星輪與低速擋從動齒輪形成一體，確保結構簡單，低速擋從動齒輪帶動從動軸正反向旋轉功能可靠。
[0020]進一步優選的，所述彈性阻力部件包括位於撥盤一端外部的兩相向設置的月牙板，月牙板與撥盤之間形成有凸凹配合的連接結構，月牙板與撥盤通過該凸凹配合的連接結構滑動連接，兩月牙板通過兩拉簧連接並抱夾在所述從動軸上或者支架的軸頸上，該支架固定連接在箱體上，且支架通過軸頸設有的通孔空套在所述從動軸上。確保兩月牙板向撥盤施加的阻力轉矩可靠，該阻力轉矩使撥盤在低速擋從動齒輪轉速略高於從動軸時，使撥盤形成相對停頓，以改變滾柱與低速擋從動齒輪上的內凸輪面之間的周向位置，從而使滾柱與低速擋從動齒輪和內星輪形成摩擦連接，實現該雙向超越離合器結合快捷，達到從動軸隨低速擋從動齒輪同步轉動的目的。
[0021]進一步優選的，所述滾柱外周中部設有環形凹槽；所述第一彈性元件為C形環，該C形環通過所述滾柱的環形凹槽與所述滾柱連接，且滾柱位於C形環外側。利用C形的開口環形彈性結構，使滾柱保持脫離雙向超越離合器內星輪的趨勢。
[0022]進一步優選的，所述單向超越離合器包括單向外星輪、單向內星輪、楔塊和復位彈簧，單向外星輪由高速擋從動齒輪構成，高速擋從動齒輪上設有內凸輪面，單向內星輪與從動軸形成一體或者通過花鍵結構固定連接；所述楔塊設有兩個，兩個楔塊滑動配合在所述單向內星輪上設有的橫向通孔內，該橫向通孔貫穿所述從動軸，兩個楔塊之間連接有壓縮彈簧。以使楔塊具有足夠大的幾何尺寸，確保傳遞扭矩和使用壽命。
[0023]基於相同的發明思想，本發明還提供了一種自動變速軸，該變速軸的高速擋反向扭矩輸出大於正向扭矩輸出。
[0024]一種自動變速軸，包括設在主動軸上的低速擋主動齒輪和高速擋主動齒輪，所述高速擋主動齒輪空套在所述主動軸上，高速擋主動齒輪與主動軸之間設有常閉的錐盤摩擦限扭離合器，摩擦限扭離合器的加載彈簧套裝在主動軸上，並位於主動軸的軸肩與摩擦限扭離合器的主動錐盤尾端之間，主動錐盤與所述主動軸之間設有第一螺旋花鍵的扭矩傳遞結構，該扭矩傳遞結構用於在主動軸正轉且摩擦限扭離合器的從動錐盤的負載扭矩達到設定值時，主動錐盤形成與從動錐盤脫開的軸向移動，該從動錐盤與所述高速擋主動齒輪形成一體；所述低速擋主動齒輪與所述主動錐盤的尾部形成第二螺旋花鍵配合結構，低速擋主動齒輪通過該第二螺旋花鍵結構配合套裝在所述主動錐盤上，該第二螺旋花鍵結構的螺旋花鍵與第一螺旋花鍵結構的螺旋花鍵具有相同的導程和旋向；低速擋主動齒輪通過軸向限位結構被限制在所述主動軸的軸向設定位置；軸向限位結構用於在主動錐盤產生軸向位移時，防止低速擋主動齒輪軸向竄動。
[0025]採用本方案的自動變速軸，在負載作用在從動盤的扭矩小於設定值時，高低速當主動齒輪同步轉動，在負載作用在從動盤的扭矩大於或等於設定值時，離合器的主動盤與從動盤形成相對轉動，並使主動盤具有脫開從動盤的趨勢，低速擋主動齒輪與主動錐盤之間以及低速擋主動齒輪與所述主動軸之間形的軸向限位結構，使低速擋主動齒輪處於軸向靜止狀態，而不竄動。用於傳動裝置時，在從動軸具有相適應的配置情形下，可實現兩擋自動變速。同時，當主動軸反轉時，第一螺旋花鍵使主動錐盤具有向從動盤移動的趨勢，從而提高從動盤的反向扭矩輸出。[0026]本自動變速軸還具有另一個技術方案。
[0027]一種自動變速軸，包括設在主動軸上的低速擋主動齒輪和高速擋主動齒輪，所述高速擋主動齒輪空套在所述主動軸上，高速擋主動齒輪與主動軸之間設有常閉的錐盤摩擦限扭離合器，摩擦限扭離合器的加載彈簧套裝在主動軸上，並位於主動軸的軸肩與摩擦限扭離合器的主動錐盤尾端之間，主動錐盤與所述主動軸之間設有第一螺旋花鍵的扭矩傳遞結構，該扭矩傳遞結構用於在主動軸正轉且摩擦限扭離合器的從動錐盤的負載扭矩達到設定值時，主動錐盤形成與從動錐盤脫開的軸向移動，該從動錐盤與所述高速擋主動齒輪形成一體；所述低速擋主動齒輪一體形成在所述主動錐盤尾端。
[0028]採用本方案的自動變速軸，在負載作用在從動盤的扭矩小於設定值時，高低速當主動齒輪同步轉動，在負載作用在從動盤的扭矩大於或等於設定值時，離合器的主動盤與從動盤形成相對轉動，並使主動盤具有脫開從動盤的趨勢，低速擋主動齒輪與主動錐盤形成一體，使變速軸結構顯得十分緊湊。同時，當主動軸反轉時，第一螺旋花鍵使主動錐盤具有向從動盤移動的趨勢，從而提高從動盤的反向扭矩輸出。
[0029]本發明與現有技術相比的有益效果是，變速裝置正向傳動的兩擋自動換擋變速，還具有反向傳動功能，用於電動車時，可實現前進的自動換擋和倒車功能及限載功能；變速軸的高速擋反向扭矩輸出大於正向扭矩輸出；其結構簡單，換擋快捷，製造成本低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1是本發明實施例1的結構示意圖。
[0031]圖2是本發明中雙向超越離合器的結構示意軸測圖。
[0032]圖3是本發明中雙向超越離合器的斷面結構示意圖。
[0033]圖4是本發明中雙向超越離合器的分解結構示意軸測圖。
[0034]圖5是本發明中單向超越離合器的結構示意圖。
[0035]圖6是本發明實施例2中主動軸I上安裝有摩擦限扭離合器等結構示意圖。
[0036]圖7是本發明實施例2中的低速擋主動齒輪3與主動軸I之間設置的端面凸輪副結構的扭矩傳遞結構結構示意圖。
[0037]圖8是本發明實施例3中主動軸I上安裝有摩擦限扭離合器等結構示意圖。
[0038]圖9是本發明實施例4中主動軸I上安裝有摩擦限扭離合器等結構示意圖。
[0039]圖10是本發明實施例5的結構示意圖。
[0040]圖11是本發明實施例6的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0041]下面結合附圖對本發明作進一步的說明，但並不因此將本發明限制在所述的實施例範圍之中。
[0042]實施例1參見圖1、圖2、圖3、圖4、圖5，一種含有限扭離合器的自動變速裝置，包括主動軸I和從動軸2，主動軸I和從動軸2上分別設有對應常嚙合的高速擋齒輪對和低速擋齒輪對，所述高速擋齒輪對的高速擋主動齒輪4可轉動地連接在所述主動軸I上，高速擋主動齒輪4與主動軸I之間設有常閉的錐盤摩擦限扭離合器，摩擦限扭離合器的加載彈簧63連接在主動軸I的一軸頸端面與摩擦限扭離合器的主動錐盤61的一端面之間，該主動錐盤61與加載彈簧63之間設有端面軸承64 ;主動錐盤61與所述主動軸I之間還設有用於動力傳動的扭矩傳遞結構，該扭矩傳遞結構為第一螺旋花鍵配合結構，該扭矩傳遞結構用於在主動軸I正轉且從動軸2的負載扭矩達到設定值時，主動錐盤61形成與從動錐盤62脫開的軸向移動；所述低速擋主動齒輪3與所述主動錐盤61之間形成有二者可同步轉動的連接結構；該可同步轉動的連接結構為低速擋主動齒輪3與主動錐盤61之間形成的第二螺旋花鍵配合結構，低速擋主動齒輪3通過該第二螺旋花鍵結構配合套裝在所述主動錐盤61上，該第二螺旋花鍵結構的螺旋花鍵與第一螺旋花鍵結構的螺旋花鍵具有相同的導程和旋向，兩螺旋花鍵的螺旋升角大於對應的自鎖角；低速擋主動齒輪3與主動錐盤61之間形成有軸向限位結構用於限制二者相互靠近的距離；該軸向限位結構包括設在第二螺旋花鍵尾部的臺階面61a，該臺階面61a用於頂持在低速擋主動齒輪3的相應端面上；摩擦限扭離合器的從動錐盤62與高速擋主動齒輪4形成一體；所述高速擋從動齒輪8通過第一單向超越離合器連接在從動軸2上，該第一單向超越離合器用於高速擋從動齒輪8帶動所述從動軸2正向同步轉動；該第一單向超越離合器包括單向外星輪、單向內星輪91、楔塊92和復位彈簧93，單向外星輪由高速擋從動齒輪8構成，高速擋從動齒輪8上設有內凸輪面，單向內星輪91與從動軸2通過花鍵結構固定連接；所述楔塊92設有兩個，兩個楔塊92滑動配合在所述單向內星輪91上設有的橫向通孔內，該通孔還貫穿所述從動軸2，兩個楔塊92之間連接有壓縮彈簧93 ;所述低速擋主動齒輪3通過另一軸向限位結構被限制在所述主動軸I的軸向設定位置，該軸向限位結構包括主動軸I上同軸固定連接有動力輸入齒輪12，主動軸I通過該動力輸入齒輪12形成所述低速擋主動齒輪3遠離從動錐盤62的端面的軸向限位，低速擋主動齒輪3靠近從動錐盤62的端面與從動錐盤62之間設有限位套64，該限位套64形成低速擋主動齒輪3靠近從動錐盤62端面的限位；所述從動軸2設有輸出齒輪21 ;所述低速擋齒輪對的低速擋從動齒輪5與從動軸2之間設有第二雙向超越離合器，該第二雙向超越離合器用於低速擋從動齒輪5帶動從動軸2正反向同步轉動；該第二雙向超越離合器包括外星輪、內星輪71和多個圓周均布滾柱72，滾柱72位於外星輪的內凸輪面和內星輪71的外圓柱面之間，滾柱72外周中部設有環形凹槽，滾柱72上連接有用於使其遠離內星輪71外圓柱面的第一彈性元件73，該第一彈性元件73為C形環，該C形環通過所述滾柱72的環形凹槽與所述滾柱72連接，且滾柱72位於C形環外側；兩相鄰滾柱72之間設有撥爪，多個撥爪形成在同一撥盤74上，該撥盤74與所述內星輪71形成同軸轉動連接，撥盤74上連接有彈性阻力部件，該彈性阻力部件包括位於撥盤74 一端外部的兩相向設置的月牙板75，月牙板75與撥盤74之間形成有凸凹配合的連接結構，月牙板75與撥盤74通過該凸凹配合的連接結構滑動連接，兩月牙板75通過兩拉簧76連接並抱夾在支架77的軸頸上，該支架77固定連接在箱體78上，且支架77通過軸頸設有的通孔空套在所述從動軸2上，該彈性阻力部件通過兩月牙板75與支架77軸頸形成的摩擦阻力向撥盤74施加一阻力轉矩；所述外星輪由設有內凸輪面的低速擋從動齒輪5構成；所述內星輪71與從動軸2通過花鍵配合結構與所述從動軸2固定連接。
[0043]本實施例中，單向內星輪91與從動軸2可形成一體用以取代二者通過花鍵結構固定連接的方案，可減少構件數量，增強主動軸I強度。
[0044]本實施例中，當主動軸I與電機軸同軸連接或者電機軸上的主動齒輪與主動軸I上的動力輸入齒輪12嚙合時，形成電動車的換擋變速裝置，其具有前進的兩擋自動變速和低速重載倒車功能，以及前進的滑行功能。
[0045]在本實施例中，當所述高速擋從動齒輪8同軸固定連接在從動軸2上或者通過第一雙向超越離合器同軸連接在從動軸2上時，電動車具有快速倒車功能，而無低速重載倒車功能，重載倒車時會出現重載打滑；高速擋從動齒輪8同軸固定連接從動軸2，車輛無滑行功能。高速擋從動齒輪8通過第一雙向超越離合器同軸連接在從動軸2上，車輛具有前進和後退的滑行功能。
[0046]本實施例中的從動軸2可作為輸出軸與負載連接,也可採用輸出齒輪21與負載連接的方式，其結構形式多樣。
[0047]本實施例中，所述高速擋從動齒輪8與從動軸2之間設置的第一單向超越離合器連的內星輪71可一體形成在從動軸2上，以進一步確保該單向超越離合器的強度。
[0048]本實施例中，所述第二雙向超越離合器的兩月牙板75還可抱夾在所述從動軸2上以取代抱持在支架77上的方案。
[0049]本實施例中，參見圖11，還可採用低速擋主動齒輪3位於從動錐盤62的端面與主動錐盤61前端的臺階端面61a之間設置壓縮彈簧65的方案代替低速擋主動齒輪3位於從動錐盤62的端面與從動錐盤62之間設有限位套64的方案。
[0050]本實施例中，所述摩擦限扭離合器的外錐面設在主動錐盤61上，其內錐面設在從動錐盤62上；其加載彈簧63為碟簧，也可採用圓柱壓縮彈簧。
[0051]實施例的前述自動變速裝置適用於三輪或四輪電動車，其具有前進兩擋自動變速和倒車功能。
[0052]本實施例中，低速擋從動齒輪5與從動軸2之間可採用第二單向超越離合器的方案取代第二雙向向超越離合器的方案。該變速箱適用於兩輪電動車，其具有前進的兩擋自動變速。
[0053]實施例2參見圖6、圖7,所述低速擋主動齒輪3與所述主動錐盤61形成為一體；所述端面軸承64連接在加載彈簧63與低速擋主動齒輪3之間；所述主動錐盤61與所述主動軸I之間設有的用於動力傳動的扭矩傳遞結構，該扭矩傳遞結構為端面凸輪副結構，包括固定連接在主動軸I上凸輪副主動件11，一體形成在摩擦限扭離合器主動錐盤61上的凸輪副被動件41，該凸輪副主動件11和凸輪副被動件41的相向端面上均設有V形槽凸輪面，凸輪副的主動件11和被動件41的端面凸出部分和對應V形槽的凹陷形成互補，且V形槽的兩側斜面對稱。該扭矩傳遞結構用於在主動軸I正反轉，且從動軸2的負載扭矩達到一設定值時，主動錐盤61形成與從動錐盤62脫開的軸向移動；當負載扭矩達到另一更大的設定值時，凸輪副主動件11和凸輪副被動件41形成相對空轉的打滑，用於車輛時，可限制車輛的極限負載。
[0054]本實施例的其餘結構與實施例1相同，在此不再贅述。
[0055]在本實施例中，也可將凸輪副主動件11或凸輪副被動件41的端面設置成具有V形槽的凸輪面，對應另一件上設置橫向的圓柱銷，通過該圓柱銷與V形槽的凸輪面形成高副無圖示出。
[0056]實施例3參見圖8，所述低速擋主動齒輪3同軸固定連接在主動軸I上；所述動力輸入齒輪12與所述摩擦限扭離合器的主動錐盤61固定連接；主動錐盤61與所述主動軸I之間還設有的螺旋花鍵配合結構的扭矩傳遞結構設在動力輸入齒輪12與主動軸I之間；所述加載彈簧63連接在主動錐盤61與主動軸I的軸肩之間。
[0057]本實施例的其餘結構與實施例1相同，在此不再贅述。
[0058]實施例4參見圖9，所述低速擋主動齒輪3與所述主動錐盤61形成為一體；所述端面軸承64連接在加載彈簧63與低速擋主動齒輪3之間；所述主動錐盤61與所述主動軸I之間設有螺旋花鍵配合結構的扭矩傳遞結構；所述動力輸入齒輪12位於高速擋主動齒輪4外側；所述加載彈簧63連接在低速擋主動齒輪3與主動軸I的軸肩之間。
[0059]本實施例的其餘結構與實施例3相同，在此不再贅述。
[0060]實施例5參見圖10，一種自動變速軸，包括設在主動軸I上的低速擋主動齒輪3、高速擋主動齒輪4和動力輸入齒輪12，其特徵在於，所述高速擋主動齒輪4空套在所述主動軸I上，高速擋主動齒輪4與主動軸I之間設有常閉的錐盤摩擦限扭離合器，摩擦限扭離合器的加載彈簧63套裝在主動軸I上，並位於主動軸I的軸肩與摩擦限扭離合器的主動錐盤61尾端之間，主動錐盤61與所述主動軸I之間設有第一螺旋花鍵的扭矩傳遞結構，該扭矩傳遞結構用於在主動軸I正轉且摩擦限扭離合器的從動錐盤62的負載扭矩達到設定值時，主動錐盤61形成與從動錐盤62脫開的軸向移動，該從動錐盤62與所述高速擋主動齒輪4形成一體；所述低速擋主動齒輪3 —體形成在所述主動錐盤61尾端。所述動力輸入齒輪12固定連接在主動軸I且位於低速擋主動齒輪3外側。
[0061]實施例6參見圖11，一種自動變速軸，包括設在主動軸I上的低速擋主動齒輪3和高速擋主動齒輪4，所述高速擋主動齒輪4空套在所述主動軸I上，高速擋主動齒輪4與主動軸I之間設有常閉的錐盤摩擦限扭離合器，摩擦限扭離合器的加載彈簧63套裝在主動軸I上,並位於主動軸I的軸肩與摩擦限扭離合器的主動錐盤61尾端之間，主動錐盤61與所述主動軸I之間設有第一螺旋花鍵的扭矩傳遞結構，該扭矩傳遞結構用於在主動軸I正轉且摩擦限扭離合器的從動錐盤62的負載扭矩達到設定值時，主動錐盤61形成與從動錐盤62脫開的軸向移動，該從動錐盤62與所述高速擋主動齒輪4形成一體；所述低速擋主動齒輪3與所述主動錐盤61的尾部形成第二螺旋花鍵配合結構，低速擋主動齒輪3通過該第二螺旋花鍵結構配合套裝在所述主動錐盤61上，該第二螺旋花鍵結構的螺旋花鍵與第一螺旋花鍵結構的螺旋花鍵具有相同的導程和旋向；低速擋主動齒輪3與主動錐盤61之間形成有限制二者相互靠近距離的軸向限位結構，該軸向限位結構包括設在第二螺旋花鍵尾部的臺階面61a，該臺階面61a用於牴觸在低速擋主動齒輪3的相應端面上；低速擋主動齒輪3通過另一軸向限位結構被限制在所述主動軸I的軸向設定位置；該軸向限位結構包括主動軸I上同軸固定連接的動力輸入齒輪12，主動軸I通過該動力輸入齒輪12形成所述低速擋主動齒輪3遠離從動錐盤62側的端面的軸向限位；低速擋主動齒輪3靠近從動錐盤62側的端面與主動錐盤61前端的臺階端面61a之間設有壓縮彈簧65。
[0062]本實施例中，還可採用低速擋主動齒輪3位於從動錐盤62的端面與從動錐盤62之間設有限位套64的方案代替低速擋主動齒輪3靠近從動錐盤62側的端面與主動錐盤61前端的臺階端面61a之間設有壓縮彈簧65。
[0063]以上雖然結合附圖描述了本發明的實施方式，但本領域的普通技術人員也可以意識到對所附權利要求的範圍內作出各種變化或修改，如將本發明中的推桿的楔形工作面做成由外向內逐漸增大的方式，通過拉動推桿實現離合器脫離超越狀態的目的，相應推桿的內端面底部可以設置拉伸彈簧等。這些修改和變化應理解為是在本發明的範圍和意圖之內的
【權利要求】
1.一種含有限扭離合器的自動變速裝置，包括主動軸(1)和從動軸(2)，主動軸(1)和從動軸(2)上分別設有對應常嚙合的高速擋齒輪對和低速擋齒輪對，其特徵在於，所述高速擋齒輪對的高速擋主動齒輪(4)可轉動地連接在所述主動軸(1)上，高速擋主動齒輪(4)與主動軸(1)之間設有常閉的錐盤摩擦限扭離合器，摩擦限扭離合器的加載彈簧(63)連接在主動軸(1)與摩擦限扭離合器的主動錐盤(61)之間，主動錐盤(61)與所述主動軸(1)之間還設有用於動力傳動的扭矩傳遞結構，該扭矩傳遞結構用於至少在主動軸(1)正轉且從動軸(2)的負載扭矩達到設定值時，主動錐盤(61)形成與從動錐盤(62)脫開的軸向移動，摩擦限扭離合器的從動錐盤(62)與高速擋主動齒輪(4)形成一體或同軸固定連接；所述低速擋齒輪對的低速擋主動齒輪(3)與所述主動錐盤(61)之間形成有二者可同步轉動的連接結構，或者低速擋主動齒輪(3)同軸固定連接在主動軸(1)上；所述高速擋從動齒輪(8)通過第一單向超越離合器或第一雙向超越離合器同軸連接在從動軸(2)上，或者高速擋從動齒輪(8)同軸固定連接在從動軸(2)上，該第一單向超越離合器用於高速擋從動齒輪(8)帶動所述從動軸(2)正向同步轉動，該第一雙向超越離合器用於高速擋從動齒輪 (8)帶動所述從動軸(2)正反向同步轉動；所述低速擋齒輪對的低速擋從動齒輪(5)與從動軸(2)之間設有第二雙向超越離合器或者第二單向離合器，該第二雙向超越離合器用於低速擋從動齒輪(5)帶動從動軸(2)正反向同步轉動；該第二單向離合器用於低速擋從動齒輪(5)帶動從動軸(2)正向同步轉動。
2.根據權利要求1所述的含有限扭離合器的自動變速裝置，其特徵在於，所述扭矩傳遞結構為設在主動軸與主動錐盤(61)之間的螺旋花鍵配合結構，該螺旋花鍵配合結構用於在主動軸(I)正轉且從動軸(2)的負載扭矩達到設定值時，摩擦限扭離合器的主動錐盤(61)通過該扭矩傳遞結構形成與從動錐盤(62)脫開的軸向移動。
3.根據權利要求2所述的含有限扭離合器的自動變速裝置，其特徵在於，所述低速擋主動齒輪(3)與所述主動錐盤(61)之間形成的二者可同步轉動的連接結構為二者之間形成的第二螺旋花鍵配合結構，低速擋主動齒輪(3)通過該第二螺旋花鍵結構配合套裝在所述主動錐盤(61)上，該第二螺旋花鍵結構的螺旋花鍵與第一螺旋花鍵結構的螺旋花鍵具有相同的導程和旋向；低速擋主動齒輪(3)通過軸向限位結構被限制在所述主動軸(I)的軸向設定位置。
4.根據權利要求1所述的含有限扭離合器的自動變速裝置，其特徵在於，所述扭矩傳遞結構為端面凸輪副結構，包括固定連接在主動軸(I)上凸輪副主動件(11)，固定連接或一體形成在摩擦限扭離合器主動錐盤(61)上的凸輪副被動件(41)，該凸輪副的主動件(11)和被動件(41)中之一端面上形成有V形槽凸輪面，另一件上形成有與伸入該V形槽凸輪面凹陷部分的端面突出部分。
5.根據權利要求4所述的含有限扭離合器的自動變速裝置，其特徵在於，所述凸輪副主動件(11)和凸輪副被動件(41)的相向端面上均設有V形槽凸輪面，凸輪副的主動件(11)和被動件(41)的端面凸出部分和對應V形槽的凹陷形成互補，且V形槽的兩側斜面對稱。
6.根據權利要求1~5中任意一項權利要求所述的含有限扭離合器的自動變速裝置，其特徵在於，所述摩擦限扭離合器的加載彈簧(63)通過端面軸承(64)與所述主動錐盤(61)連接。
7.根據權利要求1~5中任意一項權利要求所述的含有限扭離合器的自動變速裝置，其特徵在於，所述雙向超越離合器包括外星輪、內星輪(71)和多個圓周均布滾柱(72)，滾柱(72)位於外星輪的內凸輪面和內星輪(71)的外圓柱面之間，滾柱(72)上連接有用於使其遠離內星輪(71)外圓柱面的第一彈性元件(73)，兩相鄰滾柱(72)之間設有撥爪，多個撥爪形成在同一撥盤(74)上，該撥盤(74)與所述內星輪(71)形成同軸轉動連接，撥盤(74)上連接有彈性阻力部件，該彈性阻力部件用於向撥盤(74)施加一阻力轉矩；所述外星輪由設有內凸輪面的低速擋從動齒輪(5)構成；所述內星輪(71)與從動軸(2)形成一體或者通過花鍵配合結構與所述從動軸(2)固定連接。
8.根據權利要求7所述的含有限扭離合器的自動變速裝置，其特徵在於，所述彈性阻力部件包括位於撥盤(74) —端外部的兩相向設置的月牙板(75)，月牙板(75)與撥盤(74)之間形成有凸凹配合的連接結構，月牙板(75)與撥盤(74)通過該凸凹配合的連接結構滑動連接，兩月牙板(75)通過兩拉簧(76)連接並抱夾在所述從動軸(2)上或者支架(77)的軸頸上，該支架(77)固定連接在箱體(78)上，且支架(77)通過軸頸上設有的通孔空套在所述從動軸(2)上。
9.根據權利要求7所述的含有限扭離合器的自動變速裝置，其特徵在於，所述滾柱(72)外周中部設有環形凹槽；所述第一彈性元件(73)為C形環，該C形環通過所述滾柱(72)的環形凹槽與 所述滾柱(72)連接，且滾柱(72)位於C形環外側。
10.根據權利要求1~5中任意一項權利要求所述的含有限扭離合器的自動變速裝置，其特徵在於，所述單向超越離合器包括單向外星輪、單向內星輪(91)、楔塊(92)和復位彈簧(93)，單向外星輪由高速擋從動齒輪(8)構成，高速擋從動齒輪(8)上設有內凸輪面，單向內星輪(91)與從動軸(2)形成一體或者通過花鍵結構固定連接；所述楔塊(92)設有兩個，兩個楔塊(92)滑動配合在所述單向內星輪(91)上設有的橫向通孔內，該通孔還貫穿所述從動軸(2)，兩個楔塊(92)之間連接有壓縮彈簧(93)。
11.一種自動變速軸，包括設在主動軸(I)上的低速擋主動齒輪(3)和高速擋主動齒輪(4)，其特徵在於，所述高速擋主動齒輪(4)空套在所述主動軸(I)上，高速擋主動齒輪(4)與主動軸(I)之間設有常閉的錐盤摩擦限扭離合器，摩擦限扭離合器的加載彈簧(63)套裝在主動軸(I)上，並位於主動軸(I)的軸肩與摩擦限扭離合器的主動錐盤(61)尾端之間，主動錐盤(61)與所述主動軸(I)之間設有第一螺旋花鍵的扭矩傳遞結構，該扭矩傳遞結構用於在主動軸(I)正轉且摩擦限扭離合器的從動錐盤(62)的負載扭矩達到設定值時，主動錐盤(61)形成與從動錐盤(62)脫開的軸向移動，該從動錐盤(62)與所述高速擋主動齒輪(4)形成一體；所述低速擋主動齒輪(3)與所述主動錐盤(61)的尾部形成第二螺旋花鍵配合結構，低速擋主動齒輪(3)通過該第二螺旋花鍵結構配合套裝在所述主動錐盤(61)上，該第二螺旋花鍵結構的螺旋花鍵與第一螺旋花鍵結構的螺旋花鍵具有相同的導程和旋向；低速擋主動齒輪(3)通過軸向限位結構被限制在所述主動軸(I)的軸向設定位置。
12.—種自動變速軸，包括設在主動軸(I)上的低速擋主動齒輪(3)和高速擋主動齒輪(4)，其特徵在於，所述高速擋主動齒輪(4)空套在所述主動軸(I)上，高速擋主動齒輪(4)與主動軸(I)之間設有常閉的錐盤摩擦限扭離合器，摩擦限扭離合器的加載彈簧(63)套裝在主動軸(I)上，並位於主動軸(I)的軸肩與摩擦限扭離合器的主動錐盤(61)尾端之間，主動錐盤(61)與所述主動軸(I)之間設有第一螺旋花鍵的扭矩傳遞結構，該扭矩傳遞結構用於在主動軸(1)正轉且摩擦限扭離合器的從動錐盤(62)的負載扭矩達到設定值時，主動錐盤(61)形成與從動錐盤(62)脫開的軸向移動，該從動錐盤(62)與所述高速擋主動齒輪(4)形成一體； 所述低速擋主動齒輪(3) —體形成在所述主動錐盤(61)尾端。
【文檔編號】F16D43/20GK103982602SQ201410238462
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月30日 優先權日:2014年5月30日
【發明者】傅元才, 劉洪
申請人:傅元才