专利名称：多级传动车轮轮毂的制作方法
技术领域：
本发明涉及如权利要求1前序所述的用于控制多个变速器樑位的多级传动车轮轮毂。
EP803430A1公开了一种变速轮毂，它具有一个用于棘爪控制的装置，所述装置是这样的，一个可以绕轴线转动、抗转动但可轴向移动地与驱动装置相连的档圈具有一个轴向起作用的异形部，这个异形部与滑动块配合工作，所述滑动块可以在一个缝隙中来回移动以便控制几个变速器档位。轮毂轴上的缝隙不象往常那样对称于轴线地平行延伸，而是成螺线形，从而滑动块在其沿轴向移动时还必须转动。档圈除了具有断开牙嵌离合器连接的任务外，它还具有在受力情况下升高棘爪并在升高后分开棘爪并保持升高状态的任务。为了升高棘爪，必须用力地使档圈轴向移动，这个力要明显大于可由外界作用在滑动块上的换档力。因此，档圈异形部配有斜面，所述斜面如此与滑动块的外端配合工作，即在换档时先插入异形部中的滑动块因确定了滑动块在轴线上的螺距而通过档圈异形部斜面停留在该位置上，档圈通过驾驶员发生的转动力并通过档圈斜面离开滑动块并移到棘爪下面。各螺距角度和斜面角度是如此相对确定的，即在换档的情况下，滑动块通过力的摩擦传递而被夹紧在各位置上。把滑动块夹紧在轮毂轴缝隙的各位置上，这实现了在轮毂的各离合器件上挂上各档位。由于要区别是控制着棘轮离合器还是控制着牙嵌离合器，所以给斜面角度配属螺距只能被视为是折中方案。
本发明的换档装置只限于牙嵌离合器的控制，它在所有承载状态下都是能被控制住的。在这里，提出了一种得到伺服支持的换档装置，它由一个可通过换档装置控制的换档件构成。换档件被安装在轮毂轴的一个缝隙内并且所述换档装置可以沿轴向离开换档件。突出于轮毂轴外圆柱面上的换档件端部藏在一个环的凹口内，所述环同时具有一个用于操作件的轴向止动部，所述操作件又在轴向上贴靠着一个转动件，所述转动件可以通过牙嵌离合器与一个转动件相连。牙嵌离合器可以通过轴向移动转件件而断开，转动件具有一个曲线轨道，所述曲线轨道在换档时与具有突起的操作件配合工作，所述突起与转动件的曲线轨道配合工作。尤其是当操作件被换档件固定住并且又通过传动件驱动转动件时，如果操作件相对转动件被带入不同的转速中，则突起在曲线轨道上移动并且转动件由此轴向移动。在这种情况下，牙嵌离合器被脱开，这种分开在承极极高负载的情况也可以进行。当没有装入呈超载离合器形式的负载限制装置时，这样的换档装置结构也可能在承受负荷的情况下通过突然改变变速器档位而损坏转动件。当车轮在山路上行驶或越野驾驶时，在任何情况下都必须进行相邻变速器档位的换档操作。当整个体重和支承力都作用在传动件上时，明显在踏板臂水平时达到了最大转矩。超载离合器也考虑到了这样的情况，即当转矩峰值在驱动过程中又逐渐降低时，马上进行换档。这样的超载离合器可以按照摩擦离合器的形式设置子操作件或转动件中，当超过先前所调转矩时，所述超载离合器空转。另一方面，制动棘爪的凸缘在轴向上可以分别具有一个斜面，由此可以把轴向作用在换档装置上的分力传递给换档件，当在换档过程中超过预定转矩时，所述换档件使換档装置回撤。作用在变速器部件上的转矩越强，能够使牙嵌离合器的再棘爪相反移动力就越大。
因此，本发明的任务是提供这样一种换档装置。即使在高转矩下，也可以在驾驶中利用该换档装置接通离合器，而不需要提驾驶员增大换档力。在这里，驾驶员从轮毂驱动中所得到的伺服力发挥了作用。
在权利要求1的特征部分中描述了本发明任务的解决方案。从从属权利要求中得到了其它设计方案。
根据截面图来详细描述产生断开牙嵌离合器的伺服力的换档装置，其中
图1是换档件在轮毂轴缝隙内的多级转动轮毂的局部截面图，所述换档件与操作件的制动棘爪配合工作，该操作件又可以轴向移动一个转动件；图2表示带有朝向转动件的突起的操作件以及在相对侧上的且用于啮合换档件的制动棘爪；图3示出了一个转动件，它作为牙嵌离合器组成部件地通过曲线轨道与操作件上的突起配合工作；图4表示得到伺服支持的换档装置的另一个实施例，其超过极限换档力矩的断开功能是通过把一个承受弹簧力的摩擦离合器用于伺服装置驱动而实现的；图5表示得到伺服支持的换档装置的另一个实施例，其超过极限换档力矩的断开功能是通过把一个压缩弹簧用在得到伺服支持的换档力的力作用路线内而实现的；图6表示得到伺服支持的换档装置的另一个实施例，其超过极限换档力矩的断开功能是通过把一个压缩弹簧用在得到伺服支特的换档力的力作用路线的另一个位置上而实现的。
1表示多级传动轮毂的轮毂轴，在轮毂轴上安装了一个环2，它在轴向上贴靠在环形凸起3上，所述环形凸起与轮毂轴1相连。环2在与环形凸起3相对的那一侧上具有一个止动部13，一个操作件8通过其端面支承在该止档部上，所述端面由制动棘爪14形成。环2在止动部13那一侧还具有一个凹面17，换档件16可以插入其中，从而它可以不再接触操作件8的制动棘爪14。换档件16与一个换档装置5相连，可以借助所述换档装置使换档件16轴向移动。最好在轮毂轴1的一个同轴孔内引导换档装置5并且在轮毂轴1的一个端部上引出换档装置，所述换档装置与用于控制各变速器档位的车轮上的操作杆相连。换档件16最好可以被设计成滑动块形状，它设置在轮毂轴1的一个缝隙18内，由此可以使换档件16端部与制动棘爪14移动相连。转动件6与一个传动作10形成了牙嵌离合器，离合器的动力啮合通过所述传动件从驱动装置到达在多级传动轮毂变速器4中的一个轮毂套，转动件6具有第一棘爪11，传动件10具有第二棘爪12。如果第一棘爪11与第二棘爪12有效连接，则转动件6贴靠在操作件8上，其中制动棘爪14的端面贴靠在环2的止动部13上并且它支承在环形凸起3上并保持其轴向位置不变。
如图2所示，操作件8具有突起15，所述突起与在转动件6端面上的曲线轨道7配合工作，其中曲线轨道7最好具有斜面9，突起15在转动件6转动时就滑向斜面9并且造成这两个部件6、8彼此轴向分开。因此，转动件6的轴向移动造成第一棘爪11脱离与在传动件10上的第二棘爪12的离合连接，其中变速器4的换档在这两个棘爪11、12分开以后马上进行。
在功能方面要注意的是，从理论上讲，换档过程是在换档件16刚超过环止动部13线进入操作件8上的制动棘爪14之间的间隙内而开始的，但实际上，换档件16的移动是通过一个弹簧加载的换档装置5实现的，当制动棘爪14相对具有一段足够大的间距时，换档装置16可以无阻力地把换档件16接入制动棘爪14之间。给换档装置5加载弹簧是为未必真实的情况拟定的，从而换档件16撞击制动棘爪14的端面并且它可以在经过制动棘爪14时马上插入间隙中。要换档件16插入制动棘爪14之间后，突然阻止了操作件8与转动件6同步转动，在这里，开始了上述的轴向分开。一直保持新的变速器档位，直到第一棘爪11不与第二棘爪12啮合为止。只要换档件16保持在制动棘爪14之间，则始终保持这个状态。在这个状态下，换档件16与操作件8上的制动棘爪14之间的传递始终是没有力的，这就是可以毫无困难地使换档件16脱离其连接状态并且返回其初始位置即环2的凹面17中。在这种情况下，又形成了第一棘爪11与第二棘爪12之间的连接，在这里，当在棘爪11、12之间有足够的空间时，就能够成功地实现这样的连接。
如上所述，装入象超载离合器这样的过载保护对某些应用场合可能是很重要的，所述超载离合器会被安装在制动棘爪14与第一棘爪11之间的离合器动力啮合路线内。由此可想象到，把转动件一分为二并且其具有曲线轨道7的第一部分与具有第一棘爪11的第二部分通过承受弹簧力的摩擦件分开。承受弹簧力的摩擦件由公差环构成，它可以传递比较高的转矩并且可以通过其尺寸设计而不会在操作变速器时超过最大转矩。同样地，在制动棘爪14和突起15之间的操作件8内设置了摩擦件。同样可以如上所述地通过在制动棘爪和/或换档件16上的斜面避免齿轮的转矩超载。这样的情况导致了，在超过最大转矩时，换档件在进入制动棘爪14之间的间隙后脱离了其在制动棘爪14之间的连接状态并再移向换档装置。
在图4中可以看到这样的伺服机械的结构，当在转动件6与传动件10之间的驱动力矩路线内的转矩很高时，其摩擦离合器位于上述用于压制换档功能的机构中，其中只示意地示出了摩擦离合器。
伺服机械与上述没有伺服机械断开功能的实施例一样地发挥作用，传动件10相对操作件8具有一个相对转速。通过附加的摩擦离合器23，不使这个作用机械起作用。
带斜面9的曲线轨道7设置在操作件8与呈套19结构的转动件第一部分之间。套19通常与转动件6一起转动。但如果摩擦离合器23上的离合力矩超过极限值时，离合器就空转并且套相对操作件8保持静止。因此，即使在转动件6和传动件10之间存在相对转动，伺服机械也不起作用。
在摩擦离合器中，径向接触力通过一个设置在内外部分之间的弹性件的弹性成型部而在转动件6和套7之间起作用，在这里没有示出该弹性件。在周向上产生了相应的摩擦力。
摩擦力大小决定了从什么样的牙嵌离合器11/12上的极限负载换档转矩起造成摩擦离合器空转并且伺服机械不起作用，由此丧失了棘爪11相对棘爪12的轴向移机。
具有同样工作方式和设计任务的摩擦离合器在另一个可行实施例中可以被设置在换档件16和制动棘爪14之间。它在过载情况用于使操作件8继续和转动件6一起转动，从而阻止牙嵌离合器11/12的输出耦合。
以上已经描述了如何可以通过中断伺服机械的驱动来阻止换档。过载保护还通过可以限制由伺服机械产生的轴向换档力来实现。为此，在由伺服机械产生的轴向力的路线内插入了一个限力件。它适当地是一个弹性件，例如设置了一个可以轴向压缩的弹簧，它处于某个预应力下。
在图5中示出了弹簧20，它在其中一个可行实施例中被设置在其结构为环形凸起3的轴向止挡与伺服机械之间。它处于预应力下，其中一个轭架21防止了它延长超过一段最大长度。
如果外界作用在弹簧片上的压力经计算小于弹簧预应力时，弹簧片组象固定件一样保持其确定的有效轴向长度并且把所加压力传递给作用链的另一端。但如果作用在弹簧片组上的轴向压力增大而超过弹簧预应力值，则弹簧片组受压缩并且缩短了有效长度。 因而，由伺服机械产生的力的且由弹簧片组传递的那一部分不再足以是棘爪11、12分开，这是因为因转矩作用而产生在棘爪11、12上的摩擦力变大。
在图6中，弹簧片组设置在伺服机械与要接通转动件6之间的离合器动力啮合路线上。
如果现在接入伺服机械并且在转动件6上的转矩超过极限负荷换档力矩，则虽然伺服机械被挂上了档，但牙嵌离合器没有起作用，这是因为弹簧片组接受了由伺服机械产生的轴向移动。在超过极限负荷换档力矩时，转动件6起到了用于轴向压缩弹簧20的轴向挡座的作用，这是因为棘爪11因而不再能够相对棘爪12移动。
由此一来，传动件10因这种作用而必须不能轴向移动，这也是在极限负荷换档力矩以上时没有断开功能的图1所示原版机械发挥作用的前提。
还必须确保，在图5所示的变形例子中，换档件16可以如此深地插入操作件的制动棘爪14中并且存在一个相应的自由空间，因而操作件8可以进行移向止动部3的轴向移动，而不会跑到制动棘爪外。否则的话，将会在换档装置上设置相应的附件，因为换档装置必须能够在该方向上让开。
利用这种伺服机械，输出耦合而不是输入耦合一个牙嵌离合器。这看上去与转动件6相对传动件10的相对位置是无关的。因此，产生了对换档时刻的限制，在所述换档时刻，通过移动换档件而引起输出耦合。
在得到伺服支持的上述牙嵌离合器设计方案中，优点在于可以成本低廉地进行制造并且可以配备许多个这样的得到伺服支持的换档装置以及可以无需更大空间地实现过载保护。
权利要求
1.一种车轮的多级传动轮毂，它包括一个轮毂轴(1)、一个可转动地支承在该轮毂轴上的驱动装置、一个具有至少两个变速档位的变速器(4)、一个用于与一个轮辋一起形成一个主动轮的轮毂套、一个用于在变速器(4)中变换变速器档位的换档装置(5)，其中一个在转动件(6)和操作件(8)之间起作用的曲线轨道(7)配备有至少一个斜面(9)，通过在曲线轨道(7)的斜面(9)上滑动，转动件(6)和操作件(8)被相对地带入一个比较大的轴向间距中，其特征在于，一个操作件(8)可以在换档时通过换档装置(5)形成一个与转动件(6)的转速不同的转速以便引起所述滑动。
2.如权利要求1所述的多级传动轮毂，其特征在于，换档装置(5)主要在驾驶操作中作用于一个换档件(16)上，由此造成转动件(6)和操作件(8)的相对转速的改变。
3.如权利要求1或2所述的多级传动轮毂，其特征在于，转矩连接结构由一个可轴向脱开的离合器构成。
4.如权利要求3所述的多级传动轮毂，其特征在于，离合器由在转动件(6)上的第一棘爪(11)构成。第一棘爪与在传动件(10)上的第二棘爪(12)啮合。
5.如权利要求1-4之一所述的多级传动轮毂，其特征在于，操作件(8)设置在转动件(6)的曲线轨道(7)与一个止动部(13)之间。
6.如权利要求5所述的多级传动轮毂，其特征在于，止动部(13)在轴向上与轮毂轴(1)固定连接。
7.如权利要求1-6之一所述的多级传动轮毂，其特征在于，止动部(13)具有一个朝着操作件(8)的凹口(17)，换档件(16)可以到达止动部(13)平面的后面插入所述凹口中。
8.如权利要求5-7之一所述的多级传动轮毂，其特征在于，止动部(13)是一个在一个环(2)上的端侧环形面，它被环形凸起(3)保持在其位置上。
9.如权利要求1-8之一所述的多级传动轮毂，其特征在于，操作件在其远离曲线轨道(7)的那一侧上具有制动棘爪(14)，所述制动棘爪可以与换档件(16)配合工作。
10.如权利要求1-9之一所述的多级传动轮毂，其特征在于，对于转动件(6)和传动件(10)运转并且通过其棘爪(11，12)传递转矩的情况来说，可以通过换档件(16)使操作件(8)在轮毂轴(1)上不可以转动，由此突起(15)在曲线轨道(7)的斜面(9)上滑动并且产生了一个轴向作用的伺服力，所述伺服力与所传递的转矩无关地使转动件(6)轴向移动并且使第一棘爪(11)脱离其与第二棘爪(12)的连接。
11.如权利要求1-10之一所述的多级传动轮毂，其特征在于，在由第一棘爪(11)和第二棘爪(12)构成的离合器与换档件(16)之间设置了一个超载离合器。
12.如权利要求11所述的多级传动轮毂，其特征在于，超载离合器具有一个承受弹簧力的摩擦件。
13.如权利要求11或12所述的多级传动轮毂，其特征在于，超载离合器由在制动棘爪(14)与换档件(16)之间的转向斜面构成。
14.如权利要求1所述的多级传动轮毂，其特征在于，曲线轨道(7)通过其斜面(9)设置在转动件(6)的一个端面上，突起(15)设置在操作件(8)的一个偏向曲线轨道(7)的端面上。
15.如权利要求1-10所述的多级传动轮毂，其特征在于，在由伺服机械产生的轴向移动力的作用路线内，在一个轴向轴承座和要断开的且包括棘爪(11，12)的牙嵌离合器之间设置了一个弹性弹簧件，以便当在牙嵌离合器上超过极限负载换档力矩时采取轴向移动。
16.如权利要求15所述的多级传动轮毂，其特征在于，弹簧(20)构成了弹性弹簧件并且它设置在作为轴向止动块的环形凸起(3)与操作件之间的力作用路线内。
17.如权利要求16所述的多级传动轮毂，其特征在于，一个弹簧(20)构成了弹性弹簧件并且它设置在传动件(10)与转动件(6)之间的力作用路线内。
18.如权利要求15或16所述的多级传动轮毂，其特征在于，弹簧(20)承受轴向压缩预应力，其中它不能超过一段有效的最大长度。
全文摘要
一种多级传动车轮轮毂,它包括一个轮毂轴、一个可转动地支承在该轮毂轴上的驱动装置、一个具有至少两个变速器档位的变速器、一个轮毂套、一个用于在变速器中变换变速器档位的换档装置,一个转动件(6)配备有一个曲线轨道,该曲线轨道在换档时与一个操作件配合工作以便改变其原来位置,其中操作件为了换档而通过换档装置被带入一个与转动件的转速不同的转速中,由此转动件的曲线轨道在操作件突起上滑动并且通过转动件的轴向位移而解除其与传动件的离合连接。在得到伺服支持的上述牙嵌离合器设计方案中,其优点在于可以成本低廉地进行制造并且可以配备许多个这样的得到伺服支持的换档装置以及可以无需更大空间地实现过载保护。
文档编号B62M11/00GK1307980SQ0013765
公开日2001年8月15日 申请日期2000年12月24日 优先权日1999年12月24日
发明者W·斯托伊尔, M·科豪普特 申请人:Sram德国有限公司