一种三档全自动变速器的制作方法

本发明涉及自行车技术领域，具体涉及一种三档全自动变速器。

背景技术：

自行车变速器分为内变速器和外变速器两种，外变速器是采用开放式链条机构为传动系统，通过拨动安装于自行车前方的换档器使链条变换到不同的飞轮上实现不同的链条传动比，由于外变速器裸露在外，因此比较容易生锈，而且容易受到外力的干扰，所以经常需要定期维护保养，内变速器主要是以行星齿轮机构作为传动主体，被密封在花鼓内部，经过多层特殊密封材料保护，所以雨水、灰尘、油垢等无法进入，故无需定期保养，实现了免保养的优点。现在技术中的内变速器普遍存在以下缺陷：1、需要手动换档，无法实现自动换档；2、当内变速器换档到中高速档时，踏频如果在降低，那么变速器很难保持在高速档。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种可降低对踏频要求的三档全自动变速器。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种三档全自动变速器，包括：中心轴、动力输入件及轮毂，所述轮毂为动力输出件，所述中心轴与轮毂之间设置有变速机构，所述变速机构包括：行星变速器、第一自动离心换档机构及第二自动离心换档机构，所述行星变速器包括：齿圈、中心轮、行星架及行星轮，所述中心轮与中心轴一体成型或固定连接，所述中心轴与车架相固定，所述齿圈与动力输入件之间设有第一超越离合器，所述行星架与轮毂之间设有第二超越离合器，所述第一自动离心换档机构包括第一棘爪件架、第一棘轮及至少一个第一棘爪件，所述第一棘爪件安装于第一棘爪件架上，所述第一棘爪件架设置于行星架上，所述第一棘轮设置于动力输入件的内壁处，所述第二自动离心换档机构包括第二棘爪件架、第二棘轮及至少一个第二棘爪件，所述第二棘爪安装于第二棘爪件架上，所述第二棘爪件架设置于轮毂内，所述第二棘轮设置于齿圈上。

优选地，在上述的一种三档全自动变速器中，所述第一自动离心换档机构还包括至少一个第一联动件,所述第一棘爪件通过第一连接件安装于第一棘爪件架上，所述第一联动件通过第二连接件安装于第一棘爪件架上，所述第一棘爪件及第一联动件在圆周方向上呈间隔设置，所述第一棘爪件包括第一端部、第二端部及设置于第一端部与第二端部之间的第一安装部，至少一个第一棘爪件的第二端部的外壁处设有与第一棘轮相配合的棘爪部，所述第一棘爪件的第一安装部设有用于安装第一连接件的第一安装孔，所述第一联动件包括第三端部、第四端部及设置于第三端部与第四端部之间的第二安装部，所述第一联动件的第二安装部设有用于安装第二连接件的第二安装孔，所述第一棘爪件的第二端部和/或第一联动件的第三端部设有配重块，所述第一棘爪件架上或第一联动件上或第一棘爪件上安装有用于控制第一棘爪件初始位置的弹性件，沿半径方向所述第一联动件的第三端部限位于第一棘爪件第二端部的内侧、沿半径方向所述第一联动件的第四端部限位于第一棘爪件第一端部的内侧或沿半径方向所述第一棘爪件的第一端部限位于第一联动件的第四端部的内侧、所述第一棘爪件的的第二端部限位于第一联动件第三端部的内侧。

优选地，在上述的一种三档全自动变速器中，所述第二自动离心换档机构还包括至少一个第二联动件，所述第二棘爪件通过第三连接件安装于第二棘爪固定架上，所述第二联动件通过第四连接件安装于第二棘爪固定架上，所述第二棘爪件及第二联动件在圆周方向上呈间隔设置，所述第二棘爪件包括：第五端部、第六端部及设置于第五端部与第六端部之间的第三安装部，至少一个第二棘爪件的第六端部的内壁处设有与第二棘轮相配合的棘爪部，所述第二棘爪件的第三安装部设有用于安装第三连接件的第三安装孔，所述第二联动件包括第七端部、第八端部及设置于第七端部与第八端部之间的第四安装部，所述第二联动件的第四安装部设有用于安装第四连接件的第四安装孔，所述第二棘爪件的第五端部和/或第二联动件的第八端部设有配重块，沿半径方向所述第二棘爪件的第五端部限位于第二联动件的第八端部的内侧、所述第二棘爪件的第六端部限位于第二联动件第七端部的内侧或沿半径方向所述第二联动件的第八端部限位于第二棘爪件第五端部的内侧、所述第二联动件的第七端部限位于第二棘爪件的第六端部的内侧，所述第二棘爪固定架上或第二联动件上或第二棘爪件上安装有用于控制第二棘爪件初始位置的弹性件。

优选地，在上述的一种三档全自动变速器中，所述第一自动离心换档机构还包括至少一个第一联动件,所述第一棘爪件通过第一连接件安装于第一棘爪件架上，所述第一联动件的一端与相邻的其中一个第一棘爪件活动连接，所述第一联动件的另一端与相邻的另外一个第一棘爪件活动连接，所述第一棘爪件及第一联动件在圆周方向上呈间隔设置，所述第一棘爪件包括第一端部、第二端部及设置于第一端部与第二端部之间的第一安装部，所述第一棘爪件的第二端部设有配重块，至少一个第一棘爪件的第二端部的外壁处设有与第一棘轮相配合的棘爪部，所述第一棘爪件的第一安装部设有用于安装第一连接件的第一安装孔，所述第一棘爪件架上安装有用于控制棘爪件初始位置的弹性件。

优选地，在上述的一种三档全自动变速器中，所述第二自动离心换档机构还包括至少一个第二联动件,所述第二棘爪件通过第三连接件安装于第二棘爪件架上，所述第二联动件的一端与相邻的其中一个第二棘爪件活动连接，所述第二联动件的另一端与相邻的另外一个第二棘爪件活动连接，所述第二棘爪件及第二联动件在圆周方向上呈间隔设置，所述第二棘爪件包括第五端部、第六端部及设置于第五端部与第六端部之间的第三安装部，至少一个第二棘爪件的第六端部的内壁处设有与第二棘轮相配合的棘爪部，所述第二棘爪件的第三安装部设有用于安装第三连接件的第三安装孔，所述第二棘爪件的第五端部设有配重块，所述第二棘爪件架上安装有用于控制棘爪件初始位置的弹性件。

优选地，在上述的一种三档全自动变速器中，所述第一棘爪件架包括：圆环状基部及自圆环状基部的外壁向外延伸的数个安装座，所述第一棘爪件安装于安装座上。

优选地，在上述的一种三档全自动变速器中，所述第二棘爪件架包括：圆环状基部及自圆环状基部的内壁向内延伸的数个安装座，所述第二棘爪件安装于安装座上。

优选地，在上述的一种三档全自动变速器中，所述第一棘爪件与第一联动件的配合面呈渐开线状或弧线状设置，

优选地，在上述的一种三档全自动变速器中，所述第二棘爪件与第二联动件的配合面呈渐开线状或弧线状设置。

优选地，在上述的一种三档全自动变速器中，所述中心轴的一端设有第一并紧件，所述中心轴的另一端设有第二并紧件，所述第一并紧件与动力输入件之间设有轴承或滚轮，所述动力输入件与轮毂之间设有轴承或滚轮，所述轮毂与第二并紧件之间设有轴承或滚轮

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明中的三档全自动变速器结构紧凑、安装方便、传动效率高、换档牢靠、变速稳定，另外本发明中的变速器在中高档时可降低对踏频的要求，从而使得骑行更加轻松。

【附图说明】

图1是本发明中三档全自动变速器的主视结构示意图。

图2是本发明中三档全自动变速器的分解结构示意图。

图3是沿图1所示A-A线的剖视结构示意图。

图4是本发明第一自动离心换档机构的结构示意图。

图5是本发明第二自动离心换档机构的结构示意图。

图中：1、中心轴，10、第一并紧件，11、第二并紧件，2、动力输入件，3、轮毂，4、行星变速器，40、行星架，41、齿圈，42、行星轮，43、中心轮，5、第一自动离心换档机构，50、第一棘爪件架，500、圆环状基部，51、第一棘爪件，510、第一端部，511、第二端部，512、第一安装部，513、棘爪部，514、第一安装孔，515、配重块，52、第一联动件，520、第三端部，521、第四端部，522、第二安装部，523、第二安装孔，524、配重块，53、第一棘轮，54、弹性件，6、第二自动离心换档机构，60、第二棘爪件架，600、圆环状基部，61、第二棘爪件，610、第五端部，611、第六端部，612、第三安装部，613、棘爪部，614、第三安装孔，615、配重块，62、第二联动件，620、第七端部，621、第八端部，622、第四安装部，623、第四安装孔，624、配重块，63、第二棘轮，64、弹性件，7、第一超越离合器，8、第二超越离合器。

【具体实施方式】

下面通过具体实施例对本发明所述的一种三档后驱全自动变速器作进一步的详细描述。

参图1至图5所示，一种三档全自动变速器，包括：中心轴1、动力输入件2及轮毂3，所述轮毂3为动力输出件，所述中心轴1与轮毂3之间设有变速机构，所述变速机构包括一套行星变速器4及两套自动离心换档机构(第一自动离心换档机构5及第二自动离心换档机构6)。

所述行星变速器4包括行星架40、齿圈41、行星轮42及中心轮43，所述中心轮43与中心轴1一体成型，所述中心轴1与车架固定连接，所述齿圈41与动力输入件2之间设有第一超越离合器7，在本实施方式中，所述第一超越离合器7的棘爪设置于齿圈41的外圆周面上，所述第一超越离合器7的棘轮设置于动力输入件2的内壁处，当然在其他的实施方式中，所述第一超越离合器7的棘爪也可设置于动力输入件2的内壁处，第一超越离合器7的棘轮也可设置于齿圈41的外圆周面上，同样可以实现本发明。所述行星架与轮毂之间设有第二超越离合器8，在本实施方式中，所述第二超越离合器8的棘爪设置于行星架40的外圆周面上，所述第二超越离合器8的棘轮设置于轮毂3的内壁处，当然在其他的实施方式中，所述第二超越离合器8的棘爪也可设置于轮毂3的内壁处，所述第二超越离合器8的棘轮也可设置于行星架40的外圆周面上，同样可以实现本发明。

所述第一自动离心换档机构5包括：第一棘爪件架50、三个第一棘爪件51、三个第一联动件52及第一棘轮53，所述第一棘爪件架50包括：圆环状基部500及自圆环状基部500的外壁向外延伸的数个安装座，所述第一联动件52及第一棘爪件51分别安装于安装座上。当然在其他实施方式中，不设置第一联动件52或只设置一个第一联动件52或只设置一个第一棘爪件51，同样可以实现本发明。所述第一棘爪件架50与行星架40一体成型，所述第一棘轮53设置于动力输入件2的内壁处并与动力输入件2一体成型，所述第一棘爪件51通过销安装于第一棘爪件架50上，所述第一联动件52通过销安装于第一棘爪件架50上，所述三个第一棘爪件51及三个第一联动件52在圆周方向上呈间隔设置，所述第一棘爪件51包括第一端部510、第二端部511及设置于第一端部510与第二端部511之间的第一安装部512，所述第一棘爪件51的第一安装部512设有用于安装销的第一安装孔514，在本实施方式中，每个第一棘爪件51的第二端部511的外壁处均设有与第一棘轮53相配合的棘爪部513，当然在其他实施方式中，也可以只有一个第一棘爪件51的第二端部511的外壁处设有与第一棘轮53相配合的棘爪部513，或者只有两个第一棘爪件51的第二端部511的外壁处设有与第一棘轮53相配合的棘爪部513，同样可以实现本发明。所述第一联动件52包括第三端部520、第四端部521及设置于第三端部520与第四端部521之间的第二安装部522，所述第一联动件52的第二安装部522设有用于安装销的第二安装孔523，所述第一棘爪件51的第二端部511设有配重块515，所述第一联动件52的第三端部520设有配重块524，沿半径方向所述第一棘爪件51第二端部511限位于第一联动件52的第三端部520的内侧，沿半径方向所述第一棘爪件51第一端部510限位于所述第一联动件52的第四端部521的内侧，这样设置的好处在于不但棘爪件可产生离心力，联动件也可产生离心力，从而大大提高了离心机构的离心力，使得整个离心机构可以设置的更加小型化，同时该种结构的离心机构可以设置较多的离心棘爪数量，从而使整个离心机构工作时稳定性更高。所述第一棘爪件架50上安装有用于控制第一棘爪件51初始位置的弹性件54，所述弹性件54可以为扭簧、弹簧或弹簧片，当然在其他的实施方式中，所述弹性件54可以安装在第一棘爪件51上或第一联动件52上，同样可以实现本发明。所述第一棘爪件51与第一联动件52的配合面呈渐开线状或弧线状设置，这样设置的好处在于：可使棘爪件的摆动角度与联动件的摆动角度保持一致。

所述第二自动离心换档机构6包括第二棘爪件架60、数个第二棘爪件61、数个第二联动件62及第二棘轮63，所述第二棘爪件架60包括：圆环状基部600及自圆环状基部600的内壁向内延伸的数个安装座，所述第二联动件62及第二棘爪件61分别安装于安装座上。当然在其他实施方式中，不设置第二联动件62或只设置一个第二联动件62或只设置一个第二棘爪件61，同样可以实现本发明。所述第二棘爪件架60设置于轮毂3内，所述第二棘轮63设置于齿圈41的外圆周处并与齿圈41一体成型。所述第二棘爪件架60上安装有用于控制第二棘爪件61初始位置的弹性件64，所述弹性件64可以为扭簧、弹簧或弹簧片，当然在其他的实施方式中，所述弹性件64可以安装在第二棘爪件61上或第二联动件62上，同样可以实现本发明。所述第二棘爪件61及第二联动件62均通过销安装于第二棘爪件架60上，所述三个第二棘爪件61及三个第二联动件62在圆周方向上呈间隔设置，所述第二棘爪件61包括：第五端部610、第六端部611及设置于第五端部610与第六端部611之间的第三安装部612，所述第二棘爪件61的第三安装部612设有用于安装销的第三安装孔614，在本实施方式中，每个第二棘爪件61的第二端部611的内壁处均设有与第二棘轮63相配合的棘爪部613，当然在其他实施方式中，也可以只有一个第二棘爪件61的第二端部611的内壁处设有与第二棘轮63相配合的棘爪部613，或者只有两个第二棘爪件61的第二端部611的内壁处设有与第二棘轮63相配合的棘爪部613，同样可以实现本发明。所述第二联动件62包括第七端部620、第八端部621及设置于第七端部620与第八端部621之间的第四安装部622，所述第二联动件62的第四安装部设有用于安装销的第四安装孔623，所述第二棘爪件61的第五端部610设有配重块615，所述第二联动件62的第八端部621设有配重块624，沿半径方向所述第二棘爪件61的第五端部610限位于第二联动件62第八端部621的内侧，沿半径方向所述第二棘爪件61的第六端部611限位于第二联动件62第七端部620的内侧，这样设置的好处在于不但棘爪件可产生离心力，联动件也可产生离心力，从而大大提高了离心机构的离心力，使得整个离心机构可以设置的更加小型化，同时该种结构的离心机构可以设置较多的离心棘爪数量，从而使整个离心机构工作时稳定性更高。所述第二棘爪件61与第二联动件62的配合面呈渐开线状或弧线状设置，从而可使第二棘爪件61的摆角与第二联动件62的摆角保持一致。当然在其他的实施方式中，自动离心换挡机构也可以是这样的结构，所述联动件的一端与相邻的其中一个棘爪件活动连接，所述联动件的另一端与相邻的另外一个棘爪件活动连接，即联动件可通过两端折弯的方式分别与两个相邻的棘爪件构成活动连接或者联动件直接通过销与两个相邻的棘爪件构成活动连接，此时联动件相当于平衡拉杆起联动作用，同样可以实现本发明。

所述中心轴1的一端设有第一并紧件10，所述中心轴1的另一端设有第二并紧件11，所述第一并紧件10与动力输入件2之间设有轴承或滚轮，所述动力输入件2与轮毂3之间设有轴承或滚轮，所述轮毂3与第二并紧件11之间设有轴承或滚轮。

本发明中三档全自动变速器的工作原理为：第一超越离合器7及第二超越离合器8均为常开状态，即动力输入件2与齿圈41始终保持啮合状态，行星架40与轮毂3始终保持啮合状态，轮毂3为动力输出件，本发明中的变速器共实现三档变速，一档低速时，动力由动力输入件2输入，由于动力输入件2与齿圈41相啮合，因此动力传输给齿圈41，通过行星轮42的传动，齿圈41将动力传输给行星架40，由于行星架40与轮毂3相啮合，因此动力最终传输给轮毂3并由轮毂3进行动力输出，二档中速时，随着动力输入件2速度的提升，轮毂3的速度也随着加快，当加快到一定程度时，轮毂3内的第二自动离心换档机构6工作，第二自动离心换档机构6的第二棘爪件61的配重块端在离心力的作用下沿远离轴心的方向运动，由于第二棘爪件61的配重块及棘爪部分别设置于第二棘爪件61的两端，基于杠杆原理，第二棘爪件61的棘爪部端向轴心方向运动，从而与齿圈41上的第二棘轮63相啮合，第二自动离心机构6工作时，第二超越离合器8处于随动状态，动力由动力输入件2进入，由于动力输入件2与齿圈41相啮合，因此动力传输给齿圈41，由于齿圈41通过第二自动离心机构6与轮毂3相啮合，因此动力最终传递给轮毂3并由轮毂3进行动力输出，当然二档中速时除了上述的传动路径外还可以采用以下路径：二档中速时，第一自动离心机构5工作，第一自动离心换档机构5中第一棘爪件51的配重块产生离心力沿远离轴心的方向运动，由于第一棘爪件51的棘爪部与配重块安装于同一端，因此，棘爪部也沿远离轴心的方向运动，从而与动力输入件2内的第一棘轮53相啮合，第一自动离心机构工作时，第一超越离合器7处于随动状态，动力由动力输入件2输入，由于动力输入件2与行星架40相啮合，因此动力由动力输入件2传输给行星架40，由于行星架40与轮毂3相啮合，因此动力最终传递给轮毂3并由轮毂3进行动力输出，三档高速时，当动力输入件2的速度再次提升时，第一自动离心机构5及第二自动离心换档机构6同时工作，第一自动离心换档机构5中第一棘爪件51的配重块产生离心力沿远离轴心的方向运动，由于第一棘爪件51的棘爪部与配重块安装于同一端，因此，棘爪部也沿远离轴心的方向运动，从而与动力输入件2内的第一棘轮53相啮合，第二自动离心换档机构6的第二棘爪件61的配重块端在离心力的作用下沿远离轴心的方向运动，由于第二棘爪件61的配重块及棘爪部分别设置于第二棘爪件61的两端，基于杠杆原理，第二棘爪件61的棘爪部端向轴心方向运动，从而与齿圈41上的第二棘轮63相啮合，动力由动力输入件2进入，通过第一自动离心机构的传动，所述动力输入件2与行星架40相啮合，因此动力由动力输入件2传递给行星架40，通过行星轮42的传动，行星架40将动力传递给齿圈41，通过第二自动离心机构的传动，所述齿圈41与轮毂3相啮合，因此动力由齿圈41传输给轮毂3并由轮毂3进行动力输出。本发明中的三档全自动变速器在中高档时可降低对踏频的要求，例如：在本实施方式中，假设将本实施例中的最大速比设置为2.25:1，相邻两档间的速比均为1.5:1。第一自动离心机构的棘爪打开的工作转速为135转/分钟,第二自动离心机构的棘爪打开的工作转速为202.5转/分钟,那么一级低速档时当输入件输入速度为135转/分钟时，第二自动离心棘爪及第一自动离心棘爪的速度均为90转/分钟，均小于自动离心机构的棘爪打开的工作转速135转/分钟，自动离心机构的棘爪无法打开，此时输出转速为90转/分钟。当输入件的输入速度提到202.5转/分钟时，第二自动离心棘爪及第一自动离心棘爪的速度均为135转/分钟，此时第一自动离心棘爪打开，第二自动离心棘爪仍处于关闭状态，实现二级中速档，此时的输出转速为135转/分钟。此时的输入件直接与第一自动离心机构的棘爪啮合，输入件的输入转速202.5转/分钟，远大于第一自动离心机构的棘爪打开的工作转速135转/分钟，所以可以降低输入件的输入转速，也就是可以降低踩踏频率。在第一自动离心机构的棘爪打开的工作状态下，当输入转速再次提高到202.5转/分钟，第二自动离心棘爪及第一自动离心棘爪的速度均为202.5转/分钟，此时第二自动离心棘爪打开，第一自动离心棘爪仍处于打开状态，实现三档高速换档。此时的输出转速为202.5转/分钟。此时的输入件直接与第一自动离心机构的棘爪啮合，第一自动离心机构通过行星架带动齿圈运转，输入件的输入转速202.5转/分钟，齿圈的运转速度为303.75转/分钟，远大于第二自动离心机构的棘爪打开的工作转速202.5转/分钟，所以可以降低输入件的输入转速，也就是可以降低踩踏频率。

综上所述，本发明中的三档全自动变速器结构紧凑、安装方便、传动效率高、换档牢靠、变速稳定，另外本发明中的变速器在中高档时可降低对踏频的要求，从而使得骑行更加轻松。

上述的实施例仅例示性说明本发明创造的原理及其功效，以及部分运用的实施例，而非用于限制本发明；应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。