專利名稱：機械智能化自適應兩檔多凸輪自動變速輪轂的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種機動車輪轂，特別涉及一種機械智能化自適應兩檔多凸輪自動變速輪轂。
背景技術：
現(xiàn)有技術中，汽車、摩托 車、電動自行車基本上都是通過調速手柄或加速踏板直接控制節(jié)氣門或電流控制速度，或采用手控機械自動變速機構方式實現(xiàn)變速。手柄或加速踏板的操作完全取決于駕駛人員的操作，常常會造成操作與車行狀況不匹配，致使電機或發(fā)動機運行不穩(wěn)定，出現(xiàn)堵轉現(xiàn)象。機動車在由乘騎者在不知曉行駛阻力的情況下，僅根據(jù)經(jīng)驗操作控制的變速裝置，難免存在以下問題1.在啟動、上坡和大負載時、由于行駛阻力增加，迫使電機或發(fā)動機轉速下降在低效率區(qū)工作。2.由于沒有機械變速器調整扭矩和速度，只能在平原地區(qū)推廣使用，不能滿足山區(qū)、丘陵和重負荷條件下使用，縮小了使用范圍；3.驅動輪處安裝空間小，安裝了發(fā)動機或電機后很難再容納自動變速器和其它新技術；4.不具備自適應的功能，不能自動檢測、修正和排除駕駛員的操作錯誤；5.在車速變化突然時，必然造成電機或發(fā)動機功率與行駛阻力難以匹配。6.續(xù)行距離短、爬坡能力差，適應范圍小。為了解決以上問題，本申請發(fā)明人發(fā)明了一系列的凸輪自適應自動變速裝置，利用行駛阻力驅動凸輪，達到自動換擋和根據(jù)行駛阻力自適應匹配車速輸出扭矩的目的，具有較好的應用效果；前述的凸輪自適應自動變速器雖然具有上述優(yōu)點，穩(wěn)定性和高效性較現(xiàn)有技術有較大提高，但是部分零部件結構較為復雜，變速器體積較大，同時，由于采用了多個凸輪(同一圓周)結構，穩(wěn)定性依然不夠理想；且通過凸輪離合過程中會有卡澀，影響自動換擋過程的順暢性；在使用壽命上雖然較現(xiàn)有技術有所提高，但根據(jù)結構上的分析，使用壽命仍有改進空間。因此，需要一種對上述凸輪自適應自動變速裝置進行改進，不但能夠自適應隨行駛阻力變化不切斷驅動力的情況下自動進行換擋變速，解決扭矩一轉速變化小不能滿足復雜條件下道路使用的問題，平穩(wěn)性好，進一步提高工作效率，具有更好的節(jié)能降耗效果，并減小體積；同時，換擋過程順暢無卡澀，反應靈敏，節(jié)約驅動能源，降低能耗，并進一步提高使用壽命，適用于機動車輛使用。

發(fā)明內容
有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種機械智能化自適應兩檔多凸輪自動變速輪轂，不但能夠自適應隨行駛阻力變化不切斷驅動力的情況下自動進行換擋變速，解決扭矩一轉速變化小不能滿足復雜條件下道路使用的問題，平穩(wěn)性好，進一步提高工作效率，具有更好的節(jié)能降耗效果，并減小體積；同時，換擋過程順暢無卡澀，反應靈敏，節(jié)約驅動能源，降低能耗，并進一步提高使用壽命，適用于機動車輛使用。本發(fā)明的機械智能化自適應兩檔多凸輪自動變速輪轂，包括動力裝置、箱體、傳動軸和車輪，所述傳動軸設置在箱體內與其轉動配合，傳動軸將動力輸出并與車輪傳動配合，還包括慢擋傳動機構和設置在傳動軸上的機械智能化自適應變速總成；機械智能化自適應變速總成包括圓環(huán)體軸向外錐套、圓環(huán)體軸向內錐套和變速彈性元件；所述圓環(huán)體軸向內錐套與動力裝置的轉動動力輸出部件在圓周方向傳動配合，圓環(huán)體軸向內錐套設有軸向內錐面且外套于圓環(huán)體軸向外錐套，圓環(huán)體軸向外錐套設有與圓環(huán)體軸向內錐套的軸向內錐面相配合的軸向外錐面；所述圓環(huán)體軸向外錐套外套于傳動軸且與其通過主傳動凸輪副傳動配合；變速彈性元件對圓環(huán)體軸向外錐套施加使其外錐面與圓環(huán)體軸向內錐套的內錐面貼合傳動的預緊力；所述傳動軸動力輸出時，主傳動凸輪副對圓環(huán)體軸向外錐套施加與變速彈性元件預緊力相反的軸向分力；
所述慢擋傳動機構包括帶有超越離合器的中間減速傳動機構，圓環(huán)體軸向內錐套與中間減速傳動機構的動力輸入端傳動配合；轉動配合外套于傳動軸至少設有一個中間凸輪套，所述中間凸輪套軸向兩端分別設有對應通過凸輪嚙合副與圓環(huán)體軸向外錐套以及中間減速傳動機構配合并將慢擋動力由中間減速傳動機構的動力輸出端傳遞至圓環(huán)體軸向外錐套。進一步，圓環(huán)體軸向內錐套的軸向內錐面或\和圓環(huán)體軸向外錐套的軸向外錐面設有潤滑油槽，該潤滑油槽設有與箱體內腔相通的端口 ；進一步，所述圓環(huán)體軸向外錐套的軸向外錐面設有潤滑油槽，所述潤滑油槽呈左旋和右旋螺旋形交錯盤繞于軸向外錐面且其端口由潤滑油槽左旋和右旋螺旋盤繞在軸向外錐面兩端自然形成；進一步，超越離合器的內圈轉動配合外套于傳動軸，中間減速傳動機構還包括用于將動力由圓環(huán)體軸向內錐套傳遞至超越離合器的減速齒輪組，所述超越離合器的內圈在傳動軸的動力輸出旋轉方向與外圈之間超越，所述圓環(huán)體軸向內錐套通過減速齒輪組與超越離合器的外圈傳動配合，所述超越離合器的內圈和圓環(huán)體軸向外錐套之間通過中間凸輪套將慢擋動力由超越離合器的內圈傳遞至圓環(huán)體軸向外錐套；中間凸輪套兩端的凸輪嚙合副均為端面凸輪嚙合副，且其端面凸輪的形線升角均小于等于45°且中間凸輪套兩端端面凸輪的形線升角大小不同；進一步，所述超越離合器為彈片式超越離合器，包括滾柱和保持架，超越離合器的外圈和內圈之間形成用于與滾柱嚙合或分離的嚙合槽；所述保持架包括支撐片、支撐柱和簧片，所述支撐柱與滾柱一一對應，所述支撐片在圓周方向固定配合設置于支撐柱且于支撐片和支撐柱外表面之間形成插槽，所述簧片設有嵌入插槽的嵌合部，簧片延伸出插槽沿嚙合槽的嚙合方向對滾柱施加預緊力，所述插槽設有簧片由于對滾柱施加預緊力所產(chǎn)生彈性變形的變形余量；進一步，所述嵌合部設有承壓部，所述支撐片設有對承壓部施加使嵌合部嵌入插槽的壓力并限制嵌合部從插槽脫出的壓合部；進一步，所述承壓部為一體成型于嵌合部并向外延伸的彈片結構，承壓部向壓合部折彎形成承壓段，壓合部向承壓部折彎形成疊合于承壓段外表面并對承壓段施加壓力的壓合段；
進一步，所述減速齒輪組包括慢擋中間軸、設置于慢擋中間軸與其傳動配合的第一慢擋齒輪和第二慢擋齒輪，所述圓環(huán)體軸向內錐套通過慢擋主動齒輪與第一慢擋齒輪嚙合傳動，第二慢擋齒輪與超越離合器的外圈嚙合傳動；進一步，所述變速彈性元件為外套于傳動軸的變速蝶簧，所述變速蝶簧與超越離合器分列于圓環(huán)體軸向外錐套的軸向兩側，變速蝶簧依次通過滑動配合外套于傳動軸的變速軸套和變速平面軸承頂住圓環(huán)體軸向外錐套一軸向端部，圓環(huán)體軸向外錐套另一軸向端部與中間凸輪套通過對應的端面凸輪副傳動配合；圓環(huán)體軸向外錐套內圓設有內螺旋凸輪，傳動軸設有與內螺旋凸輪相配合的外螺旋凸輪共同形成螺旋凸輪副；進一步，所述變速蝶簧設置在圓環(huán)體軸向外錐套的右側，超越離合器位于圓環(huán)體軸向外錐套左側；所述圓環(huán)體軸向外錐套的內螺旋凸輪和傳動軸的外螺旋凸輪的展開方向由左向右與傳動軸動力輸出旋轉方向相同；所述中間凸輪套兩端以及超越離合器的內圈和圓環(huán)體軸向外錐套分別設置端面凸輪并通過端面凸輪互相嚙合形成端面凸輪嚙合副；中間凸輪套兩端以及超越離合器的內圈和圓環(huán)體軸向外錐套的端面凸輪嚙合線展開方向由左向右與傳動軸動力輸出旋轉方向相反；所述動力裝置為電機，電機的轉子通過傳動架與圓環(huán)體軸向內錐套傳動配合，所述傳動架通過一徑向滾動軸承支撐于傳動軸，所述變速蝶簧 位于傳動架與傳動軸外圓之間的空腔內。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明的機械智能化自適應兩檔多凸輪自動變速輪轂，具有現(xiàn)有凸輪自適應自動變速裝置的全部優(yōu)點，如能根據(jù)行駛阻力檢測驅動扭矩一轉速以及行駛阻力一車速信號，使電機或發(fā)動機輸出功率與車輛行駛狀況始終處于最佳匹配狀態(tài)，實現(xiàn)車輛驅動力矩與綜合行駛阻力的平衡控制，在不切斷驅動力的情況下自適應隨行駛阻力變化自動進行換擋變速；可以滿足山區(qū)、丘陵和重負荷條件下使用，使電機或發(fā)動機負荷變化平緩，機動車輛運行平穩(wěn)，提高安全性；同時，本發(fā)明采用多端面凸輪的慢擋傳動結構，能夠保證在換擋過程中的靈敏性，消除換擋頓挫感和卡澀感，提高駕乘舒適性，進一步節(jié)能降耗，大大提高車輛的動力性、經(jīng)濟性、駕駛安全性和舒適性。


下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步描述。圖I為本發(fā)明的軸向剖面結構示意圖；圖2為圓環(huán)體軸向外錐套結構示意圖；圖3為超越離合器的內圈結構示意圖；圖4圓環(huán)體軸向外錐套錐面上油道結構示意圖；圖5為中間凸輪套結構示意圖；圖6為中間凸輪套兩端的凸輪展開示意圖；圖7為超越離合器結構示意圖；圖8為支撐柱、支撐片和簧片配合示意圖；圖9為簧片結構示意圖；圖10為超越離合器軸向局部剖視結構示意圖。
具體實施例方式圖I為本發(fā)明的軸向剖面結構示意圖，圖2為圓環(huán)體軸向外錐套結構示意圖，圖3為超越離合器的內圈結構示意圖，圖4圓環(huán)體軸向外錐套錐面上油道結構示意圖；圖5為中間凸輪套結構示意圖；圖6為中間凸輪套兩端的凸輪展開示意圖；圖7為超越離合器結構示意圖；圖8為支撐柱、支撐片和簧片配合示意圖，圖9為簧片結構示意圖，圖10為超越離合器軸向局部剖視結構示意圖，如圖所示本實施例的動力裝置為電機，工作時由左向右看逆時針旋轉，電機為內轉子電機，如圖所示，定子26固定于箱體，轉子27將動力輸出；本發(fā)明的機械智能化自適應兩檔多凸輪自動變速輪轂，包括動力裝置、箱體3、傳動軸I和車輪5，所述傳動軸I設置在箱體3內與其轉動配合，如圖所示，傳動軸兩端分別通過徑向滾動軸承30和徑向滾動軸承13轉動配合支撐于箱體；傳動軸I將動力輸出并與車輪5傳動配合,傳動軸I將動力輸出并與車輪5傳動配合,如圖所示,傳動軸I延伸出箱體 與車輪5的傳動結構可采用現(xiàn)有技術的任何傳動配合方式，可直接在圓周方向固定連接等等，如圖所示，車輪5通過中間件38傳動連接于傳動軸I，中間件38與傳動軸I通過花鍵配合；傳動軸I延伸出箱體3的端部通過徑向滾動軸承2與剎車機構的支架轉動配合,還設有平叉4，平叉4的左腿管和右腿管分列車輪5左右兩側，剎車機構的支架與平叉4的左腿管連接，均采用現(xiàn)有技術的連接結構，在此不再贅述；還包括慢擋傳動機構和設置在傳動軸上的機械智能化自適應變速總成；機械智能化自適應變速總成包括圓環(huán)體軸向外錐套14、圓環(huán)體軸向內錐套17和變速彈性元件28 ；所述圓環(huán)體軸向內錐套17與動力裝置的轉動動力輸出部件在圓周方向傳動配合，圓環(huán)體軸向內錐套17設有軸向內錐面且外套于圓環(huán)體軸向外錐套14，圓環(huán)體軸向外錐套14設有與圓環(huán)體軸向內錐套的軸向內錐面相配合的軸向外錐面,通過錐套結構進行配合傳動，內錐面和外錐面至少之一需具有一定的粗糙度，屬于本領域技術人員根據(jù)本記載能夠知道的，在此不再贅述；所述圓環(huán)體軸向外錐套14外套于傳動軸I且內圓設有內螺旋凸輪14a，傳動軸I設有與內螺旋凸輪相配合的外螺旋凸輪Ia共同形成螺旋凸輪副；螺旋凸輪副即為相互配合的螺紋結構，圓環(huán)體軸向外錐套14轉動時,通過螺旋凸輪副對傳動軸I產(chǎn)生軸向和圓周方向兩個分力，其中圓周方向分力驅動傳動軸I轉動并輸出動力，軸向分力被傳動軸I的安裝結構抵消，其反作用力作用于圓環(huán)體軸向外錐套14并施加于變速彈性元件28 ;當然，螺旋凸輪副是本實施例的優(yōu)選結構，也可采用現(xiàn)有的其它凸輪副驅動，比如端面凸輪等等，但螺旋凸輪副能夠使本結構更為緊湊，制造、安裝以及維修更為方便，并且螺旋結構傳動平穩(wěn)，受力均勻，具有無可比擬的穩(wěn)定性和順滑性，進一步提高工作效率，具有更好的節(jié)能降耗效果，較大的控制車輛排放，更適用于輕便的兩輪車等輕便車輛使用；變速彈性元件28對圓環(huán)體軸向外錐套14施加使其外錐面與圓環(huán)體軸向內錐套17的內錐面貼合傳動的預緊力；所述傳動軸I動力輸出時，螺旋凸輪副對圓環(huán)體軸向外錐套14施加與變速彈性元件28預緊力相反的軸向分力；也就是說，螺旋凸輪副的螺旋凸輪的旋向與傳動軸的動力輸出轉動方向有關，本領域技術人員根據(jù)上述記載，在得知傳動軸動力輸出方向的前提下，能夠得知螺旋凸輪何種旋向能夠施加何種方向的軸向分力，在此不再贅述；所述慢擋傳動機構包括帶有超越離合器的中間減速傳動機構，圓環(huán)體軸向內錐套17與中間減速傳動機構的動力輸入端傳動配合；轉動配合外套于傳動軸至少設有一個中間凸輪套6，所述中間凸輪套6軸向兩端分別設有對應通過凸輪嚙合副與圓環(huán)體軸向外錐套14以及中間減速傳動機構配合并將慢擋動力由中間減速傳動機構的動力輸出端傳遞至圓環(huán)體軸向外錐套14 ;凸輪嚙合副可以是端面凸輪嚙合副也可以是螺旋凸輪嚙合副，均能實現(xiàn)發(fā)明目的；中間減速傳動機構的超越離合器可設置于該機構的傳動鏈的任何位置，均能實現(xiàn)目的，中間減速傳動機構可以是一級齒輪減速傳動或者其他減速傳動結構，該中間減速傳動機構能夠保證圓環(huán)體軸向內錐套17傳遞至超越離合器的外圈15的轉速低于圓環(huán)體軸向內錐套17的轉速；同時，中間凸輪套6在進行慢擋傳動的同時還對圓環(huán)體軸向外錐套14施加軸向力使變速彈性元件28壓縮，保持圓環(huán)體軸向外錐套14和圓環(huán)體軸向內錐套17的分離,保證慢擋傳動不受干涉。本實施例中，圓環(huán)體軸向內錐套17的軸向內錐面或\和圓環(huán)體軸向外錐套14的軸向外錐面設有潤滑油槽，該潤滑油槽設有與箱體內腔相通的端口 ；該潤滑油槽不需另外供油，直接利用箱體內的潤滑油即能實現(xiàn)潤滑；端口一般設置于圓環(huán)體軸向內錐套的軸向內錐面或\和圓環(huán)體軸向外錐套的軸向外錐面的軸向端部，利于形成循環(huán)潤滑。 本實施例中，所述圓環(huán)體軸向外錐套14的軸向外錐面設有潤滑油槽9，所述潤滑油槽9呈左旋和右旋螺旋形交錯盤繞于軸向外錐面且其端口由潤滑油槽9左旋和右旋螺旋盤繞在軸向外錐面兩端自然形成；如圖4所示，潤滑油槽9呈左旋和右旋螺旋形交錯盤繞，呈迂回盤繞狀態(tài)，而潤滑油槽9的端口在軸向外錐面的兩端自然截斷形成，由于形成螺旋盤繞結構，且端口位于軸向兩端，在圓環(huán)體軸向外錐套14高速轉動時，一端口利用離心力在潤滑油槽9內產(chǎn)生真空，另一端口則利用旋轉迎向潤滑油并通過真空將潤滑油引入潤滑油槽9從端口流出，形成潤滑油的循環(huán)，從而形成沖洗效應，利于帶走雜質和熱量；也就是該循環(huán)不但使圓環(huán)體軸向內錐套17和圓環(huán)體軸向外錐套14之間保持潔凈，還利于二者在慢擋傳動時分離時迅速脫開并保持良好的相對運動，減少摩擦熱的產(chǎn)生，利于保持整個機構的良好運行狀態(tài)。本實施例中，超越離合器的內圈31轉動配合外套于傳動軸1，如圖所示，傳動軸I與內圈31配合的表面設有潤滑油槽7，保證轉動的靈活性；中間減速傳動機構還包括用于將動力由圓環(huán)體軸向內錐套17傳遞至超越離合器的減速齒輪組，所述超越離合器的內圈31在傳動軸I的動力輸出旋轉方向與外圈15之間超越，以保證高度擋位時，慢擋傳動機構被超越；所述圓環(huán)體軸向內錐套17通過減速齒輪組與超越離合器的外圈15傳動配合，所述超越離合器的內圈31和圓環(huán)體軸向外錐套14之間通過中間凸輪套6將慢擋動力由超越離合器的內圈31傳遞至圓環(huán)體軸向外錐套14;中間凸輪套6兩端的凸輪嚙合副為端面凸輪嚙合副，且中間凸輪套6兩端的凸輪嚙合副的端面凸輪的形線升角均小于等于45°且中間凸輪套6兩端端面凸輪的形線升角大小不同，如圖所示，中間凸輪套6兩端的端面凸輪分別為端面凸輪6a和端面凸輪6b，分別與超越離合器的內圈31的端面凸輪31a和圓環(huán)體軸向外錐套14的端面凸輪14b嚙合形成端面凸輪嚙合副；端面凸輪利于減小徑向尺寸，適用于小型車輛使用；端面凸輪形線升角小于45°利于形成足夠大的軸向分力和周向驅動力，并能避免卡澀；中間凸輪套6兩端端面凸輪的形線升角大小不同，也就是說，一個升角大另一個升角小，如圖所示，與超越離合器的內圈31的端面凸輪嚙合的端面凸輪6a的升角a小于與圓環(huán)體軸向外錐套14的端面凸輪嚙合的端面凸輪6a的升角P，升角P的保證周向驅動力，而升角a的保證周向錯位并實現(xiàn)對圓環(huán)體軸向外錐套14的靈敏軸向驅動。本實施例中，所述超越離合器為彈片式超越離合器，包括滾柱33和保持架，超越離合器的外圈15和內圈31之間形成用于與滾柱嚙合或分離的嚙合槽；所述保持架包括支撐片36、支撐柱35和簧片34,所述支撐柱35與滾柱33 對應,所述支撐片36在圓周方向固定配合設置于支撐柱35且于支撐片36和支撐柱35外表面之間形成插槽37，所述簧片34設有嵌入插槽37的嵌合部34a,簧片34延伸出插槽37沿哨合槽的哨合方向對滾柱33施加預緊力，所述插槽37設有簧片34由于對滾柱33施加預緊力所產(chǎn)生彈性變形的變形余量；本結構的超越離合器避免在外圈15上直接加工限位座，簡化加工過程，提高工作效率，降低加工成本，保證加工及裝配精度，并且區(qū)別于現(xiàn)有技術中集中固定點的結構，不采用點焊的固定結構，不會發(fā)生金相組織改變的后果，消除了由于超越離合器的嚙合和分離簧片彈性變形導致的應力集中，并且使簧片34具有較好的活動自由度，因而可以提高簧片34以致整個超越離合器的運行壽命，簧片可達到500萬次以上的帶有預緊力的彈性變形，大大降低使用和維修成本；本發(fā)明相關部件損壞后容易更換，外圈15不需整體報廢，降低維修 和使用成本；由于采用外圈15以外的保持架結構，可以理論上無限延長超越離合器和滾柱33的軸向長度，增加嚙合長度，也就是說，能夠根據(jù)承重需要增加超越離合器的軸向長度，從而增加超越離合器的承載能力，并減小在較高承載能力下的超越離合器徑向尺寸，延長超越離合器的使用壽命；同時，由于簧片為沿軸向分布，因而可根據(jù)需要對滾柱進行多點施加預緊力，保證在較長軸向尺寸的前提下對滾柱的限位平衡性，使其不偏離與內圈軸線的平行，從而保證超越離合器的穩(wěn)定運行，避免機械故障；如圖所示，所述支撐片36沿周向包于支撐柱35并設定抱緊預緊力，所述支撐柱35的橫截面為可限定支撐片36周向相對轉動的非圓形，支撐片36的一側邊與支撐柱35 —側表面之間形成插槽37 ;支撐柱35的橫截面采用異形結構，支撐片36包于支撐柱35后可限制其沿周向轉動，結構簡單，實施、拆裝方便，利用非圓形結構限制支撐片36的周向運動，形成較為穩(wěn)定的插槽37結構，為簧片34的安裝提供了條件，不需另外的機械固定結構，避免由于點焊等結構形成對簧片的機械力，保證其使用壽命；如圖所示，支撐柱35橫截面為由圓弧和直線構成的異形結構，且支撐片36包裹于異形結構外周，使其不具有相對轉動的條件。本實施例中，所述嵌合部34a設有承壓部34b，所述支撐片36設有對承壓部34a施加使嵌合部34a嵌入插槽37的壓力并限制嵌合部34a從插槽脫出的壓合部36a ;避免嵌合部34a脫出的同時保證簧片34具有較好的自由度擺動，延長其使用壽命。本實施例中，所述承壓部34b為一體成型于嵌合部34a并向外延伸的彈片結構，承壓部34b向壓合部36a折彎形成承壓段34c，壓合部36a向承壓部34b折彎形成疊合于承壓段34c外表面并對承壓段34c施加壓力的壓合段36b ;該壓力使嵌合部嵌合于插槽37，形成穩(wěn)定嵌合結構；如圖所示，折彎采用圓滑過渡結構，避免應力集中，安裝時通過外力直接潛入并將承壓段疊合于壓合段，利用承壓段自身彈性形成嵌入力，結構簡單，安裝方便，并不會產(chǎn)生較大的變形以及應力集中。如圖所示，所述保持架還包括撐環(huán)I 32和撐環(huán)II 24，所述撐環(huán)I 32和撐環(huán)II 24分列外圈15軸向兩端并與外圈15在圓周方向固定配合,所述支撐柱4兩端分別對應支撐于撐環(huán)I 32和撐環(huán)II 24，支撐柱35在自身圓周方向與撐環(huán)I 32或/和撐環(huán)II 24固定配合；裝配后，撐環(huán)I 32和撐環(huán)II 24可通過螺釘、鉚接固定于外圈15，也可通過其它部件對其軸向限位固定于外圈15 ;如圖所示，支撐柱35平行于滾柱33;嚙合槽嚙合方向即為嚙合槽逐漸變淺的方向，也就是嚙合槽與內圈31外圓形成的嚙合空間逐漸變窄的方向；簧片34的彈性在超越離合器超越時足夠避免滾柱反向嚙合；如圖所示，所述支撐柱35軸向一端形成扁軸并通過扁軸對應穿入撐環(huán)I 32的扁孔以形成圓周方向固定配合的結構，結構簡單，實現(xiàn)容易，并且由于扁軸與支撐柱35本體之間形成軸肩，因而有較好的定位效果，利于裝配且保持較好的運行狀態(tài)；支撐柱35軸向另一端穿過撐環(huán)II 24上的圓孔，支撐柱穿過撐環(huán)II上的圓孔的端部形成錐形頭，錐頭結構具有較好的適應性，利于穿入裝配，提高工作效率。
所述撐環(huán)I 32和撐環(huán)II 24均制成滑動軸承結構；如圖所示，所述外圈15軸向兩端分別形成沉槽(如圖所示的沉槽15a和沉槽15b)，所述外圈15軸向兩端的徑向凹槽(徑向凹槽15a和徑向凹槽15b)分別設置于對應的沉槽槽壁內圓，所述撐環(huán)I 32和撐環(huán)II 24分別對應嵌入沉槽，撐環(huán)I 32和撐環(huán)II 24分別設有用于對應嵌入徑向凹槽(徑向凹槽15a和徑向凹槽15b)的徑向凸起(徑向凸起32a和徑向凸起24a)，撐環(huán)I 32和撐環(huán)II 24的徑向凸起(徑向凸起32a和徑向凸起24a)與對應徑向凹槽(徑向凹槽15a和徑向凹槽15b)正對，沿軸向推入即可；在外圈15和內圈31之間形成支撐并利于保持保持架的結構緊湊和裝配穩(wěn)定，不會因外力干擾發(fā)生脫落；同時，利于外圈和內圈之間的穩(wěn)定運行。本實施例中，所述中間減速傳動機構包括慢擋中間軸18、設置于慢擋中間軸18與其傳動配合的第一慢擋齒輪20和第二慢擋齒輪19，如圖所示，慢擋中間軸18通過徑向滾動軸承22和徑向滾動軸承16轉動配合于箱體3 ;所述圓環(huán)體軸向內錐套17通過慢擋主動齒輪10與第一慢擋齒輪20嚙合傳動，如圖所示，圓環(huán)體軸向內錐套17通過端面花鍵或者現(xiàn)有技術的其他傳動方式傳動連接于慢擋主動齒輪10，第二慢擋齒輪19與超越離合器的外圈15嚙合傳動；結構簡單緊湊，實現(xiàn)慢擋的動力傳遞。本實施例中，所述變速彈性元件28為外套于傳動軸I的變速蝶簧，所述變速蝶簧與超越離合器的內圈31分列于圓環(huán)體軸向外錐套14的軸向兩側，變速蝶簧通過滑動配合外套于傳動軸I的變速軸套21頂住圓環(huán)體軸向外錐套14 一軸向端部，圓環(huán)體軸向外錐套14另一軸向端部與中間凸輪套6通過對應的端面凸輪副傳動配合；結構簡單，布置空間小，利用動力的傳遞路線合理布置部件，使得本發(fā)明更適用于較小空間使用。本實施例中，所述變速蝶簧設置在圓環(huán)體軸向外錐套14的右側，超越離合器位于圓環(huán)體軸向外錐套14左側；所述圓環(huán)體軸向外錐套14的內螺旋凸輪和傳動軸I的外螺旋凸輪的展開方向由左向右與傳動軸動力輸出旋轉方向相同；所述中間凸輪套6兩端以及超越離合器的內圈31和圓環(huán)體軸向外錐套14分別設置端面凸輪并通過端面凸輪互相嚙合形成端面凸輪嚙合副,如圖所示,慢擋主動齒輪10轉動配合外套于中間凸輪套6,圓環(huán)體軸向內錐套17外圓通過徑向滾動軸承23于箱體3 ;超越離合器的內圈31的端面凸輪31a，圓環(huán)體軸向外錐套14的端面凸輪14b，端面凸輪14b和端面凸輪31a與中間凸輪套6之間配合形成端面凸輪副，用于傳動；如圖所示，超越離合器的內圈31外圓位于超越離合器右側設有環(huán)形凸臺，該環(huán)形凸臺與慢擋主動齒輪10依次設有平面軸承8和限位環(huán)11，對其進行軸向限位，超越離合器的內圈31左端設有平面軸承11，并通過機械安裝實現(xiàn)定位，達到其較穩(wěn)定的軸向限位；中間凸輪套6兩端以及超越離合器的內圈31和圓環(huán)體軸向外錐套14的端面凸輪嚙合線展開方向由左向右與傳動軸動力輸出旋轉方向相反；所述動力裝置為電機，電機的轉子27通過傳動架25與圓環(huán)體軸向內錐套17傳動配合，一般采用固定連接的方式；所述傳動架25通過一徑向滾動軸承29支撐于傳動軸I，所述變速蝶簧位于傳動架25與傳動軸I外圓之間的空腔內。以上實施例只是本發(fā)明的最佳結構，并不是對本發(fā)明保護范圍的限定；比如，電機也不局限于內轉子電機，也可以是外轉子電機，只是在連接方式上有所調整，等等一些技術特征都可做相應改變，而不影響本發(fā)發(fā)明目的的實現(xiàn)。本實施例的快擋動力傳遞路線轉子27 —圓環(huán)體軸向內錐套17—圓環(huán)體軸向外錐套14—圓環(huán)體軸向外錐套的內螺旋凸輪14a —傳動軸I的外螺旋凸輪Ia —車輪5 ；此時超越離合器超越，且阻力傳遞路線傳動軸I —傳動軸I的外螺旋凸輪Ia —圓環(huán)體軸向外錐套的內螺旋凸輪14a —圓環(huán)體軸向外錐套14 —壓縮變速蝶簧；傳動軸通過傳動軸I的外螺旋凸輪Ia對圓環(huán)體軸向外錐套的內螺旋凸輪14a及圓環(huán)體軸向外錐套14 施加軸向力并壓縮變速蝶簧，當行駛阻力加大到一定時，該軸向力變速蝶簧，使圓環(huán)體軸向內錐套17和圓環(huán)體軸向外錐套14分離，動力通過下述路線傳遞，即慢擋動力傳遞路線轉子27 —圓環(huán)體軸向內錐套17 —慢擋主動齒輪10 —第一慢擋齒輪20 —慢擋中間軸18 —第二慢擋齒輪19 —超越離合器的外圈15 —超越離合器內圈31 —中間凸輪套6 —圓環(huán)體軸向外錐套14 —圓環(huán)體軸向外錐套的內螺旋凸輪14a —傳動軸I的外螺旋凸輪la—車輪5。慢擋動力傳遞路線同時還經(jīng)過下列路線中間凸輪套6—圓環(huán)體軸向外錐套14 —壓縮變速蝶簧，防止慢擋傳動過程中出現(xiàn)壓縮變速蝶簧往復壓縮，從而防止圓環(huán)體軸向內錐套17和圓環(huán)體軸向外錐套14貼合。有上述傳遞路線可以看出，本發(fā)明在運行時，圓環(huán)體軸向內錐套17的內錐面與圓環(huán)體軸向外錐套14的外錐面在變速蝶簧作用下緊密貼合，形成一個保持一定壓力的自動變速機構，并且可以通過增加變速軸套21的軸向厚度來調整離合器嚙合所需壓力，達到傳動目的，此時，轉子帶動圓環(huán)體軸向內錐套17、圓環(huán)體軸向外錐套14、傳動軸1，使車輪5逆時針旋轉；此時慢擋超越離合器處于超越狀態(tài)。機動車啟動時阻力大于驅動力，阻力迫使傳動軸I順時針轉動一定角度,在傳動軸I的外螺旋凸輪Ia的作用下，圓環(huán)體軸向外錐套14壓縮變速蝶簧；圓環(huán)體軸向外錐套14和圓環(huán)體軸向內錐套17分離，同步，慢擋超越離合器嚙合，傳動轉子帶動圓環(huán)體軸向內錐套17、第一慢擋齒輪20、慢擋中間軸18、第二慢擋齒輪19、超越離合器的外圈15、內圈31、中間凸輪套6、圓環(huán)體軸向外錐套14、傳動軸1，使車輪5以慢擋速度轉動；因此，自動實現(xiàn)了低速擋起動，縮短了起動時間，減少了起動力。與此同時，變速蝶簧吸收運動阻力矩能量，為恢復快擋擋位傳遞動力蓄備勢能。啟動成功后，行駛阻力減少，當分力減少到小于變速蝶簧所產(chǎn)生的壓力時，因被運動阻力壓縮而產(chǎn)生變速蝶簧壓力迅速釋放推動下，完成圓環(huán)體軸向外錐套14的外錐面和圓環(huán)體軸向內錐套17的內錐面恢復緊密貼合狀態(tài)，慢擋超越離合器處于超越狀態(tài)。行駛過程中，隨著運動阻力的變化自動換擋原理同上，在不需要剪斷驅動力的情況下實現(xiàn)變擋，使整個機車運行平穩(wěn)，安全低耗，而且傳遞路線簡單化，提高傳動效率。
最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的 技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術方案的精神和范圍，其均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍當中。
權利要求
1.一種機械智能化自適應兩檔多凸輪自動變速輪轂，包括動力裝置、箱體、傳動軸和車輪，所述傳動軸設置在箱體內與其轉動配合，傳動軸將動力輸出并與車輪傳動配合，其特征在于還包括慢擋傳動機構和設置在傳動軸上的機械智能化自適應變速總成； 機械智能化自適應變速總成包括圓環(huán)體軸向外錐套、圓環(huán)體軸向內錐套和變速彈性元件； 所述圓環(huán)體軸向內錐套與動力裝置的轉動動力輸出部件在圓周方向傳動配合，圓環(huán)體軸向內錐套設有軸向內錐面且外套于圓環(huán)體軸向外錐套，圓環(huán)體軸向外錐套設有與圓環(huán)體軸向內錐套的軸向內錐面相配合的軸向外錐面；所述圓環(huán)體軸向外錐套外套于傳動軸且與其通過主傳動凸輪副傳動配合； 變速彈性元件對圓環(huán)體軸向外錐套施加使其外錐面與圓環(huán)體軸向內錐套的內錐面貼合傳動的預緊力；所述傳動軸動力輸出時，主傳動凸輪副對圓環(huán)體軸向外錐套施加與變速彈性元件預緊力相反的軸向分力； 所述慢擋傳動機構包括帶有超越離合器的中間減速傳動機構，圓環(huán)體軸向內錐套與中間減速傳動機構的動力輸入端傳動配合；轉動配合外套于傳動軸至少設有一個中間凸輪套，所述中間凸輪套軸向兩端分別設有對應通過凸輪嚙合副與圓環(huán)體軸向外錐套以及中間減速傳動機構配合并將慢擋動力由中間減速傳動機構的動力輸出端傳遞至圓環(huán)體軸向外錐套。
2.根據(jù)權利要求I所述的機械智能化自適應兩檔多凸輪自動變速輪轂，其特征在于圓環(huán)體軸向內錐套的軸向內錐面或\和圓環(huán)體軸向外錐套的軸向外錐面設有潤滑油槽，該潤滑油槽設有與箱體內腔相通的端口。
3.根據(jù)權利要求2所述的機械智能化自適應兩檔多凸輪自動變速輪轂，其特征在于所述圓環(huán)體軸向外錐套的軸向外錐面設有潤滑油槽，所述潤滑油槽呈左旋和右旋螺旋形交錯盤繞于軸向外錐面且其端口由潤滑油槽左旋和右旋螺旋盤繞在軸向外錐面兩端自然形成。
4.根據(jù)權利要求3所述的機械智能化自適應兩檔多凸輪自動變速輪轂，其特征在于超越離合器的內圈轉動配合外套于傳動軸，中間減速傳動機構還包括用于將動力由圓環(huán)體軸向內錐套傳遞至超越離合器的減速齒輪組，所述超越離合器的內圈在傳動軸的動力輸出旋轉方向與外圈之間超越，所述圓環(huán)體軸向內錐套通過減速齒輪組與超越離合器的外圈傳動配合，所述超越離合器的內圈和圓環(huán)體軸向外錐套之間通過中間凸輪套將慢擋動力由超越離合器的內圈傳遞至圓環(huán)體軸向外錐套；中間凸輪套兩端的凸輪嚙合副均為端面凸輪嚙合副，且其端面凸輪的形線升角均小于等于45°且中間凸輪套兩端端面凸輪的形線升角大小不同。
5.根據(jù)權利要求4所述的機械智能化自適應兩檔多凸輪自動變速輪轂，其特征在于所述超越離合器為彈片式超越離合器，包括滾柱和保持架，超越離合器的外圈和內圈之間形成用于與滾柱嚙合或分離的嚙合槽；所述保持架包括支撐片、支撐柱和簧片，所述支撐柱與滾柱一一對應，所述支撐片在圓周方向固定配合設置于支撐柱且于支撐片和支撐柱外表面之間形成插槽，所述簧片設有嵌入插槽的嵌合部，簧片延伸出插槽沿嚙合槽的嚙合方向對滾柱施加預緊力，所述插槽設有簧片由于對滾柱施加預緊力所產(chǎn)生彈性變形的變形余量。
6.根據(jù)權利要求5所述的機械智能化自適應兩檔多凸輪自動變速輪轂，其特征在于所述嵌合部設有承壓部，所述支撐片設有對承壓部施加使嵌合部嵌入插槽的壓力并限制嵌合部從插槽脫出的壓合部。
7.根據(jù)權利要求6所述的機械智能化自適應兩檔多凸輪自動變速輪轂，其特征在于所述承壓部為一體成型于嵌合部并向外延伸的彈片結構，承壓部向壓合部折彎形成承壓段，壓合部向承壓部折彎形成疊合于承壓段外表面并對承壓段施加壓力的壓合段。
8.根據(jù)權利要求7所述的機械智能化自適應兩檔多凸輪自動變速輪轂，其特征在于所述減速齒輪組包括慢擋中間軸、設置于慢擋中間軸與其傳動配合的第一慢擋齒輪和第二慢擋齒輪，所述圓環(huán)體軸向內錐套通過慢擋主動齒輪與第一慢擋齒輪嚙合傳動，第二慢擋齒輪與超越離合器的外圈哨合傳動。
9.根據(jù)權利要求8所述的機械智能化自適應兩檔多凸輪自動變速輪轂，其特征在于所述變速彈性元件為外套于傳動軸的變速蝶簧，所述變速蝶簧與超越離合器分列于圓環(huán)體軸向外錐套的軸向兩側，變速蝶簧依次通過滑動配合外套于傳動軸的變速軸套和變速平面軸承頂住圓環(huán)體軸向外錐套一軸向端部，圓環(huán)體軸向外錐套另一軸向端部與中間凸輪套通過對應的端面凸輪副傳動配合；圓環(huán)體軸向外錐套內圓設有內螺旋凸輪，傳動軸設有與內螺旋凸輪相配合的外螺旋凸輪共同形成螺旋凸輪副。
10.根據(jù)權利要求9所述的機械智能化自適應兩檔多凸輪自動變速輪轂，其特征在于所述變速蝶簧設置在圓環(huán)體軸向外錐套的右側，超越離合器位于圓環(huán)體軸向外錐套左側；所述圓環(huán)體軸向外錐套的內螺旋凸輪和傳動軸的外螺旋凸輪的展開方向由左向右與傳動軸動力輸出旋轉方向相同；所述中間凸輪套兩端以及超越離合器的內圈和圓環(huán)體軸向外錐套分別設置端面凸輪并通過端面凸輪互相嚙合形成端面凸輪嚙合副；中間凸輪套兩端以及超越離合器的內圈和圓環(huán)體軸向外錐套的端面凸輪嚙合線展開方向由左向右與傳動軸動力輸出旋轉方向相反；所述動力裝置為電機，電機的轉子通過傳動架與圓環(huán)體軸向內錐套傳動配合，所述傳動架通過一徑向滾動軸承支撐于傳動軸，所述變速蝶簧位于傳動架與傳動軸外圓之間的空腔內。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種機械智能化自適應兩檔多凸輪自動變速輪轂，包括動力裝置、箱體、傳動軸和車輪，還包括慢擋傳動機構、圓環(huán)體軸向外錐套和圓環(huán)體軸向內錐套，圓環(huán)體軸向外錐套外套于傳動軸且通過螺旋凸輪副傳動，慢擋傳動機構采用多端面凸輪的傳動結構，本發(fā)明具有現(xiàn)有凸輪自適應自動變速裝置的全部優(yōu)點，且采用采用多端面凸輪的慢擋傳動結構，能夠保證在換擋過程中的靈敏性，消除換擋頓挫感和卡澀感，提高駕乘舒適性，進一步節(jié)能降耗，大大提高車輛的動力性、經(jīng)濟性、駕駛安全性和舒適性。
文檔編號B60K17/08GK102717705SQ20121020126
公開日2012年10月10日 申請日期2012年6月18日 優(yōu)先權日2012年6月18日
發(fā)明者薛榮生 申請人:西南大學