一種帶扭矩控制機構的變速器的制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種帶扭矩控制機構的變速器。現有變速器不能根據扭矩來實施換檔，容易造成動力源損壞。本發明包括與動力源聯動的輸入軸、輸出軸、離合機構和齒輪組，所述變速器設有扭矩控制機構，扭矩控制機構包括內傳動套、彈性元件以及離合控制組件，內傳動套外套裝外傳動套，內傳動套通過離合機構實現與外傳動套在聯動狀態和斷開狀態之間切換，輸入軸與內傳動套間因扭矩差值驅使彈性元件形變并通過觸發離合控制組件來控制所述離合機構。在原有離合機構結構上增設彈性元件，使得彈性元件形變，進而觸發離合控制組件干涉離合組件動作，依據轉速和扭矩來調整檔位，將動力限定在設定的范圍內，以避免因動力不足而引發的各種失效或性能的下降，確保動力源安全。
【專利說明】
一種帶扭矩控制機構的變速器
技術領域
[0001 ]本發明涉及車輛傳動領域，具體涉及一種變速器。
【背景技術】
[0002]隨著綠色能源車逐漸進入人們生活，對于能源車的行駛能耗、行駛舒適性、行駛穩定性等性能均提出了更高的要求，其中，變速器是關鍵環節。現有變速器包括兩種:一種是不帶控制器的變速器，直接通過轉速來自動調整變速器的數比，在結構上，利用輸入軸轉速提供的離心力來驅動離合器片與傳動轂間離合并在低速檔和高速檔間切換，當輸入軸為低轉速時變速器處于低速檔，能提供較大扭矩，輸入軸為高轉速時為高速檔，只能提供較低的扭矩，在高速情況下，容易因動力不足而引發的各種失效或性能的下降，存在安全隱患；第二種為帶電子控制器的變速器，采作電子元件給變速箱相關部位增設各種傳感器，通過處理器根據工況進行自動變速，制造成本高，結構復雜，價格昂貴。
【發明內容】
[0003]為了解決現有技術的不足，本發明提供一種帶扭矩控制機構的變速器，利用機械結構實現依據扭矩需求進行換檔，既確保離合機構使用穩定性，還有效簡化生產工藝，降低成本。
[0004]本發明通過以下方式實現:一種帶扭矩控制機構的變速器，包括輸入軸、輸出軸、控制輸入軸和輸出軸聯斷的離合機構，所述輸入軸通過匹配嚙合的齒輪組與所述輸出軸聯動，所述變速器設有一扭矩控制機構，所述扭矩控制機構包括可轉動地套裝在所述輸入軸上的內傳動套、套裝在所述輸入軸上的彈性元件以及設于所述內傳動套上的離合控制組件，所述內傳動套外可轉動地套裝一外傳動套，所述內傳動套通過所述離合機構實現與所述外傳動套在聯動狀態和斷開狀態之間切換，輸入軸與內傳動套間因扭矩差值驅使彈性元件形變并通過觸發離合控制組件來控制所述離合機構。在原有變速器結構上增設扭矩控制機構，通過彈性元件和內傳動套配合，使得輸入軸與內傳動套間能因扭矩插置而驅使彈性元件形變，進而觸發離合控制組件干涉離合組件動作，使得離合機構能依據轉速和扭矩來調整檔位，將動力限定在設定的范圍內，以避免因動力不足而引發的各種失效或性能的下降，確保動力源安全。當輸入軸與輸出軸間扭矩相近時，彈性元件變形較小，不會觸發離合控制組件，反之，則觸發離合控制組件，離合機構通過換檔來提高扭矩輸出，滿足高速狀態下輸出軸對扭矩的要求。
[0005]作為優選，所述彈性元件一端固接在輸入軸上，另一端固接在內傳動套上，使得所述輸入軸通過彈性元件驅動內傳動套轉動。彈性元件既在輸入軸和內傳動套間起到傳動作用，還起到感知扭矩差值的作用，彈性元件的形變大小作為換檔依據。彈性元件兩端分別于輸入軸和內傳動套固接，確保彈性元件傳動效率。
[0006]作為優選，所述離合控制組件包括徑向貫穿內傳動套的頂桿，所述輸入軸上設有與所述頂桿匹配且沿輸入軸周向變徑的驅動段，頂桿內端抵觸在所述驅動段表面上，外端與離合機構搭接匹配，所述頂桿隨著輸入軸轉動作伸縮運動。頂桿內端抵觸在驅動段表面，由于驅動端表面沿周向變徑設置，當輸入軸與內傳動套間因扭矩差值而克服彈性元件阻力發生相對轉動時，頂桿會因與其抵觸的驅動段局部半徑變化進行徑向外伸運動，進而通過頂桿外端干涉離合機構動作。沿輸入軸周向變徑是指輸入軸周向各區段的半徑數值會變化，從徑向截面上看，輸入軸周緣呈非圓的弧形，頂桿內端抵觸區域的半徑數值由小變大時，頂桿會在輸入軸外壁驅動下，被推離輸入軸軸線。
[0007]作為優選，所述離合機構包括固接在所述外傳動套上的傳動轂、固接在所述內傳動套上的環狀底座以及可擺動地連接在所述底座上的離合片，所述傳動轂設有一沿所述底座外緣間隔設置的包邊，所述離合片通過底座轉動形成的離心力實現與所述包邊在貼合狀態和分離狀態之間切換。傳動轂與外傳動套聯動，當輸入軸轉速較大時，離合片在離心力作用下向外擺動，進而與傳動轂包邊抵觸貼合，使得外傳動套與內傳動套聯動，當輸入軸轉速較小時，離合片不會外擺或者與包邊的貼合力度不足以驅使外傳動套與內傳動套聯動。
[0008]作為優選，所述離合片至少為兩片，且沿所述底座周向布置，所述離合片通過設于其首部的銷軸可擺動地連接在底座上，相鄰離合片的首端和尾部間通過拉簧實現所述離合片在貼合狀態以及分離狀態間往復切換。離合片沿底座周向布置，能獲得多個分布均勻的驅動傳動轂的貼合區段，既有效提高傳動效率，還能均化傳動轂各區段磨損，延遲使用壽命。離合片在離心力作用下擺動至與傳動轂貼合的貼合工位，當離心力減小或消失后，離合片會在拉簧作用下與傳動轂脫離，并回復至分離工位。離合片以銷軸為中心進行擺動，由于銷軸位于離合片首部，使得離合片尾部能在離心力作用下克服首部離心力并外擺。
[0009]作為優選，所述離合片呈弧形，其首端設有一體成形且沿底座徑向設置的抵觸柱，所述抵觸柱的外延端可活動地抵觸所述頂桿一端，所述抵觸柱中段形成所述拉簧固接工位。弧形離合片相互圍合設置在包邊內，離合片處于分離狀態時，離合片首尾抵觸，且與包邊間隔設置，當輸入軸與內傳動軸間扭矩差值較大并驅使彈性元件形變時，頂桿向外伸出并頂在抵觸柱的外延端上，由于抵觸柱受力，使得離合片從貼合工位擺動至分離工位，使得離合片與傳動轂分離，使得內傳動套與外傳動套間互不聯動，輸入軸上的驅動力只能通過內傳動套外輸。
[0010]作為優選，所述齒輪組包括高速齒組件和低速齒組件，所述高速齒組件包括套裝在外傳動套上且與外傳動套聯動的高速小齒以及套裝在輸出軸上且與輸出軸聯動的高速大齒，所述低速齒組件包括套裝在內傳動套上且與內傳動套聯動的低速小齒以及套裝在輸出軸上的低速大齒，所述低速大齒與輸出軸間夾設一單向軸承，使得輸出軸與輸入軸通過高速齒組件傳動時低速大齒與輸出軸間斷連。由于動力源輸出功率為定值，當輸出轉速較高時，扭矩較小，反之則輸出轉速較小，扭矩較大。單向軸承是指向軸承只能向一個方向潤滑轉動，向另一個方向轉動時，軸承起到卡死傳動的作用，也就是說，當輸入軸和輸出軸間通過低速齒組件進行傳動時，低速大齒向正向轉動，單向軸承能將低速大齒受到的作用力傳遞至輸出軸上，使得輸出軸進行轉動。當輸入軸和輸出軸間通過高速齒組件進行傳動時，雖然低速小齒仍舊會跟隨內傳動套轉動，但輸出軸會在高速大齒作用下作高速轉動，使得低速大齒相對輸出軸是作反向轉動，此時單向軸承使得低速大齒與輸出軸間獨立轉動且互不干涉，確保高速齒組件正常工作。
[0011]作為優選，所述低速大齒半徑與低速小齒半徑間比值大于所述高速大齒半徑與高速小齒半徑間比值。高速齒組件具有較小的減速比，低速齒組件具有較大的減速比。
[0012]作為優選，所述彈性元件為扭簧。
[0013]本發明的突出有益效果:在原有變速器結構上增設扭矩控制機構，通過彈性元件和內傳動套配合，使得輸入軸與內傳動套間能因扭矩插置而驅使彈性元件形變，進而觸發離合控制組件干涉離合組件動作，使得離合機構能依據轉速和扭矩來調整檔位，將動力限定在設定的范圍內，以避免因動力不足而引發的各種失效或性能的下降，確保動力源安全。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發明結構不意圖；
圖2為本發明剖視結構示意圖；
圖3為離合機構處于分離狀態且頂桿未被觸發時的剖視結構示意圖；
圖4為離合機構處于貼合狀態且頂桿未被觸發時的剖視結構示意圖；
圖5為圖4狀態時頂桿與驅動段間配合關系剖視結構示意圖；
圖6為離合機構處于分離狀態且頂桿被觸發時的剖視結構示意圖；
圖7為圖6狀態時頂桿與驅動段間配合關系剖視結構示意圖；
圖中:1、輸入軸，2、內傳動套，3、彈性元件，4、外傳動套，5、傳動轂，6、底座，7、包邊，8、離合片，9、頂桿，10、驅動段，11、銷軸，12、拉簧，13、抵觸柱，14、高速小齒，15、輸出軸，16、高速大齒，17、低速小齒，18、低速大齒，19、單向軸承。
【具體實施方式】
[0015]下面結合說明書附圖和【具體實施方式】對本發明的實質性特點作進一步的說明。
[0016]如圖1、2所示的一種帶扭矩控制機構的變速器，包括輸入軸1、輸出軸15、控制輸入軸I和輸出軸15聯斷的離合機構，所述輸入軸I通過匹配嚙合的齒輪組與所述輸出軸15聯動，所述變速器設有一扭矩控制機構，所述扭矩控制機構包括可轉動地套裝在所述輸入軸I上的內傳動套2、套裝在所述輸入軸I上的彈性元件3以及設于所述內傳動套2上的離合控制組件，所述內傳動套2外可轉動地套裝一外傳動套4，所述內傳動套2通過所述離合機構實現與所述外傳動套4在聯動狀態和斷開狀態之間切換，輸入軸I與內傳動套2間因扭矩差值驅使彈性元件3形變并通過觸發離合控制組件來控制所述離合機構;所述彈性元件3—端固接在輸入軸I上，另一端固接在內傳動套2上，使得所述輸入軸I通過彈性元件3驅動內傳動套2轉動。
[0017]在實際操作中，所述離合片8呈弧形，其首端設有一體成形且沿底座6徑向設置的抵觸柱13，所述抵觸柱13的外延端可活動地抵觸所述頂桿9外端，所述抵觸柱13中段形成所述拉簧12固接工位。抵觸柱13與離合片8—體形成，且抵觸柱13的外延端為徑向向內朝向頂桿9設置，并與頂桿9抵觸傳遞作用力。
[0018]在實際操作中，所述內傳動套2和外傳動套4均通過齒輪組與輸出軸15聯動，所述齒輪組包括高速齒組件和低速齒組件，所述高速齒組件包括套裝在外傳動套4上且與外傳動套4聯動的高速小齒14以及套裝在輸出軸15上且與輸出軸15聯動的高速大齒16，所述低速齒組件包括套裝在內傳動套2上且與內傳動套2聯動的低速小齒17以及套裝在輸出軸15上的低速大齒18，所述低速大齒18與輸出軸15間夾設一單向軸承19，使得輸出軸15與輸入軸I通過高速齒組件傳動時低速大齒18與輸出軸15間斷連。所述低速大齒18半徑與低速小齒17半徑間比值大于所述高速大齒16半徑與高速小齒14半徑間比值。
[0019]當輸入軸I處于靜止狀態時，動力源沒有向離合機構輸送動力，此時，內傳動套2與輸入軸I間沒有相對運動，驅動段10利用其上的小徑區域抵觸所述頂桿9內端，使得頂桿9沒有向外伸的驅動力，頂桿9會根據自身重力選擇搭接在驅動段10表面或者抵觸柱13外延端上，但不會干涉離合機構動作;離合片8由于沒有離心力作用而在拉簧12作用下處于分離狀態，離合片8與傳動轂5包邊7間存在間隙。
[0020]當輸入軸I處于低速轉動時，由于動力源的輸出功率保持一致，使得輸入軸I具有較大的扭矩，能滿足輸出軸15對扭矩的要求，在傳動過程中，如圖3所示，一方面，輸入軸I通過彈性元件3帶動內傳動套2轉動，由于內傳動套2轉速較低，離合片8產生的離心力小于拉簧12的拉力，離合機構仍舊處于分離狀態，另一方面，旋轉的內傳動套2帶動套裝其上的低速小齒17轉動，進而通過低速大齒18帶動輸出軸15轉動，輸出軸15具有較小的轉速以及較大的扭矩，單向軸承19在此過程中為正向轉動，低速大齒18不會相對于輸出軸15作相對轉動，單向軸承19會將低速大齒18上的驅動力完整傳送至輸出軸15上。由于輸入軸I轉速較小，離合機構始終處于分離狀態，無論頂桿9是否被觸發，離合機構始終處于分離狀態。
[0021]當輸入軸I處于高速轉動且對扭矩要求較小時，在傳動過程中，如圖4所示，一方面，輸入軸I通過彈性元件3帶動內傳動套2轉動，由于兩者間扭矩差值較小，彈性元件3發生形變較小，不會促使頂桿9外伸(如圖5所示)，內傳動套2通過底座6帶動離合片8以輸入軸I為中心進行旋轉，由于轉速較高，使得離合片8形成的離心力能抵消拉簧12作用力后以銷軸11為中心向外擺動，使得離合片8外緣壁面抵觸在包邊7上，進而使得與傳動轂5固接的外傳動套4與離合片8—起轉動，旋轉的外傳動套4帶動套裝其上的高速小齒14轉動，進而通過高速大齒16帶動輸出軸15轉動，輸出軸15具有較高轉速以及較小的扭矩，另一方面，雖然內傳動套2會通過低速小齒17帶動低速大齒18配合，但由于高速大齒16在高速小齒14帶動下使得輸出軸15具有更大的轉速，使得低速大齒18相對于輸出軸15是作反向轉動，此時，單向軸承19能起到低速大齒18和輸出軸15作相對獨立地轉動，且互不干涉，確保高速齒組件順利運轉。
[0022]當輸入軸I處于高速轉動且輸出軸15突然出現大扭矩需求時，輸入軸I與內傳動套2間的扭矩差值因輸出軸15對扭矩需求提高而增加，彈性元件3會因扭矩差值變大而發生扭曲形變(如圖6所示)，輸入軸I與內傳動套2間會發生相對轉動，使得與頂桿9對應的驅動段10由小徑區段轉向大徑區段(如圖7所示)，頂桿9在驅動段10表面的抵觸驅動下徑向向外移動并抵觸在抵觸柱13的外延端上，處于貼合工位的離合片8會因抵觸柱13被頂起而恢復至分離工位，使得輸入軸I與輸出軸15間的傳動由原先的高速齒組件切換為低速齒組件，以此使得輸出軸15具有較高的扭矩以滿足其對扭矩的需求，起到保護動力源的作用，在此過程中，單向軸承19由反向轉動切換為正向傳動。
[0023]當輸出軸15對扭矩需求變小后，錯位的輸入軸I和內傳動套2會在彈性元件3驅動下恢復至原有狀態，使得頂桿9失去大徑區段支撐，頂桿9會根據自身重力選擇搭接在驅動段10表面或者抵觸柱13外延端上，不再干涉離合機構動作。
[0024]當輸出軸15由高轉速轉為低轉速時，由于離心力減弱，使得離合片8會在拉簧12作用下切換至分離工位，并由低速齒組件實現輸入軸I與輸出軸15間傳動。
[0025]在實際操作中，所述輸入軸I由靜止經低速向高速變化，在變速器傳動由低速齒組件向高速齒組件切換時，離合片8轉動形成的離心力要同時滿足以下條件:1、由于離合片8是以銷軸11為中心擺動，以銷軸11為中心將離合片8劃分為前部和尾部，離合片8尾部形成的離心力要大于離合片8首部形成的離心力；2、前部離心力與尾部離心力間差值還大于拉簧12作用力;3、尾部離心力在抵消首部離心力和拉簧12作用力后，抵觸在包邊7內側壁上的作用力形成的摩擦力能滿足外傳動套4旋轉的要求。同時滿足上述三個條件，才能使得變速器傳動由低速齒組件向高速齒組件切換。
[0026]在實際操作中，所述離合控制組件包括徑向貫穿內傳動套2的頂桿9，所述輸入軸I上設有與所述頂桿9匹配且沿輸入軸I周向變徑的驅動段10，頂桿9內端抵觸在所述驅動段10表面上，外端與離合機構搭接匹配，所述頂桿9隨著輸入軸I轉動作伸縮運動。所述內傳動套2—側設有供頂桿9外傳的穿孔，當彈性元件3沒有發生形變時，穿孔位置與驅動段10周向上的小徑區段對應。所述離合片8至少為兩片，且沿所述底座6周向布置，所述離合片8通過設于其首部的銷軸11可擺動地連接在底座6上，相鄰離合片8的首端和尾部間通過拉簧12實現所述離合片8在貼合狀態以及分離狀態間往復切換。所述驅動段10的徑向截面上看，小徑區段和大徑區段間隔設置，且數量與頂桿9數量對應，頂桿9數量與離合片8數量對應，使得各頂桿9能在對應的小徑區段和大徑區段間移動而實現伸縮功能，例如離合片8為三片，頂桿9數量也為三根，所述驅動段10截面為類正三角形，其中，三邊為弧形，三個角為圓角過渡，三個角形成大徑區段，三邊形成小徑區段，通過選擇合適的彈性元件3參數使得內傳動套2與輸入軸I間相對轉動角度限制在60°內，所述頂桿9數量以及驅動段10截面輪廓可以根據實際情況而變化，均應視為本發明的具體實施例。
[0027]在實際操作中，所述離合機構包括可轉動地套裝在所述內傳動套2上的外傳動套
4、固接在所述外傳動套4上的傳動轂5、固接在所述內傳動套2上的環狀底座6以及可擺動地連接在所述底座6上的離合片8，所述傳動轂5設有一沿所述底座6外緣間隔設置的包邊7，所述離合片8通過底座6轉動形成的離心力實現與所述包邊7在貼合狀態和分離狀態之間切換。離合片8與包邊7處于貼合狀態時，離合片8處于貼合工位時，離合片8的尾部外緣與包邊7內側壁貼合，實現摩擦傳動;離合片8與包邊7處于分離狀態時，離合片8處于分離工位時，離合片8的尾部外緣與包邊7內側壁間存在間隙，兩者互不干涉。
[0028]在實際操作中，為了使得低速小齒17與內傳動套2聯動以及高速小齒14與外傳動套4聯動，所述內傳動套2—端穿過外傳動套4并固接所述低速小齒17，輸入軸I 一端穿過內傳動套2并與動力源連接。
[0029]在實際操作中，所述低速小齒17與內傳動套2間、高速小齒14與外傳動套4間、高速大齒16與輸出軸15間、低速大齒18與單向軸承19間以及單向軸承19與輸出軸15間均可以通過鍵連接，實現有效傳動。
[0030]在實際操作中，所述彈性元件3為扭簧，也可以為其它具有彈性回復力的部件，均應視為本發明的具體實施例。
【主權項】
1.一種帶扭矩控制機構的變速器，包括輸入軸(I)、輸出軸(15 )、控制輸入軸(I)和輸出軸(15)聯斷的離合機構，所述輸入軸(I)通過匹配嚙合的齒輪組與所述輸出軸聯動，其特征在于，所述變速器設有一扭矩控制機構，所述扭矩控制機構包括可轉動地套裝在所述輸入軸(I)上的內傳動套(2)、套裝在所述輸入軸(I)上的彈性元件(3)以及設于所述內傳動套(2)上的離合控制組件，所述內傳動套(2)外可轉動地套裝一外傳動套(4)，所述內傳動套(2)通過所述離合機構實現與所述外傳動套(4)在聯動狀態和斷開狀態之間切換，輸入軸(I)與內傳動套(2)間因扭矩差值驅使彈性元件(3)形變并通過觸發離合控制組件來控制所述離合機構。2.根據權利要求1所述的一種帶扭矩控制機構的變速器，其特征在于，所述彈性元件(3)—端固接在輸入軸(I)上，另一端固接在內傳動套(2)上，使得所述輸入軸(I)通過彈性元件(3)驅動內傳動套(2)轉動。3.根據權利要求1所述的一種帶扭矩控制機構的變速器，其特征在于，所述離合機構包括固接在所述外傳動套(4)上的傳動轂(5)、固接在所述內傳動套(2)上的環狀底座(6)以及可擺動地連接在所述底座(6)上的離合片(8)，所述傳動轂(5)設有一沿所述底座(6)外緣間隔設置的包邊(7)，所述離合片(8)通過底座(6)轉動形成的離心力實現與所述包邊(7)在貼合狀態和分離狀態之間切換。4.根據權利要求3所述的一種帶扭矩控制機構的變速器，其特征在于，所述離合控制組件包括徑向貫穿內傳動套(2)的頂桿(9)，所述輸入軸(I)上設有與所述頂桿(9)匹配且沿輸入軸(I)周向變徑的驅動段(10)，頂桿(9)的內端抵觸在所述驅動段(10)表面上，外端與離合機構搭接匹配，所述頂桿(9)隨著輸入軸(I)轉動作伸縮運動。5.根據權利要求4所述的一種帶扭矩控制機構的變速器，其特征在于，所述離合片(8)至少為兩片，且沿所述底座(6)周向布置，所述離合片(8)通過設于其首部的銷軸(11)可擺動地連接在底座(6)上，相鄰離合片(8)的首端和尾部間通過拉簧(12)實現所述離合片(8)在貼合狀態以及分離狀態間往復切換。6.根據權利要求5所述的一種帶扭矩控制機構的變速器，其特征在于，所述離合片(8)呈弧形，其首端設有一體成形且沿底座(6)徑向設置的抵觸柱(13)，所述抵觸柱(13)的外延端可活動地抵觸所述頂桿(9) 一端，所述抵觸柱(13)中段形成所述拉簧(12)固接工位。7.根據權利要求2所述的一種帶扭矩控制機構的變速器，其特征在于，所述彈性元件(3)為扭簧。8.根據權利要求1-7任一所述的一種帶扭矩控制機構的變速器，其特征在于，所述齒輪組包括高速齒組件和低速齒組件，所述高速齒組件包括套裝在外傳動套(4)上且與外傳動套(4)聯動的高速小齒(14)以及套裝在輸出軸(15)上且與輸出軸(15)聯動的高速大齒(16)，所述低速齒組件包括套裝在內傳動套(2)上且與內傳動套(2)聯動的低速小齒(17)以及套裝在輸出軸(15)上的低速大齒(18)，所述低速大齒(18)與輸出軸(15)間夾設一單向軸承(19)，使得輸出軸(15)與輸入軸(I)通過高速齒組件傳動時低速大齒(18)與輸出軸(15)間斷連。9.根據權利要求7所述的一種帶扭矩控制機構的變速器，其特征在于，所述低速大齒(18)半徑與低速小齒(17)半徑間比值大于所述高速大齒(16)半徑與高速小齒(14)半徑間比值。
【文檔編號】F16D43/21GK105909693SQ201610353491
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年5月24日
【發明人】吳慶淼, 周驕, 王汝彪
【申請人】浙江尤奈特電機有限公司