一种中心轮双向离合控制机构及其应用的变速器的制作方法

本实用新型属于行星轮系机械技术领域，具体涉及一种中心轮双向离合控制机构及其应用的变速器。

背景技术：

现有的行星轮系变速器，行星轮系的动力传递方向单一，导致内变速挡位少，如果要增加变速其挡位，需要增加串联的多联行星轮系，导致变速器的结构复杂、臃肿。

现有的中心轮将棘爪直接安装于车轴上，导致车轴加工复杂，成本高，而且整体装配繁琐。

技术实现要素：

本实用新型解决的技术问题是：针对现有的行星轮系变速器存在的不足之处，提供一种新型的中心轮双向离合控制机构及其应用的变速器，通过切换同一行星轮系的动力传递方向，实现增加行星轮系变速器的挡位同时，避免变速器结构复杂化。

本实用新型采用如下技术方案实现：

中心轮双向离合控制机构，包括第一棘爪、第二棘爪、棘爪座和棘爪控制器；所述棘爪座周向定位装配在轴上，中心轮转动装配在棘爪座上，所述第一棘爪和第二棘爪对称安装在棘爪座与中心轮的装配圆周上，通过棘爪弹簧保持两个棘爪为弹出状态，分别限定中心轮的两个转动方向，所述中心轮的内圈设有对应两个弹出棘爪嵌合的棘槽；所述棘爪控制器转动套装在棘爪座上，其内圈具有压制棘爪的压制弧段和弹起棘爪的弹起缺槽；所述棘爪控制器与离合旋转控制系统连接。

进一步的，所述棘爪包括安装部、控制部和棘齿部，所述安装部用于将棘爪安装在棘齿座上的棘爪安装槽中，并通过棘爪弹簧保持棘爪为弹出状态，所述控制部与棘爪控制器内圈接触，约束棘爪成压制状态，所述棘齿部与中心轮内圈的棘槽嵌合。

进一步的，所述棘槽均匀布置在中心轮的内圈，所述棘槽的两侧面分别对应嵌合弹起状态的第一棘爪和弹起状态的第二棘爪。

进一步的，所述压制弧段和弹起缺槽在棘爪控制器的内圈连续交替布置。

进一步的，所述压制弧段的两端均设置过渡斜面连接至弹起缺槽。

本实用新型还公开了一种变速器，该变速器的传动机构采用行星轮系，所述行星轮系的中心轮设有上述中心轮双向离合控制机构；所述变速器的动力输入件通过第一离合组件和第二离合组件分别与行星轮系的行星架和内齿圈，同时所述行星轮系的行星架和内齿圈分别连接变速器的动力输出件。

优选的，所述行星轮系采用单组中心轮。

另一优选的，所述行星轮系采用至少两组中心轮，所述中心轮分别设置一组中心轮双向离合控制机构；所述中心轮双向离合控制机构的棘爪控制器分别通过控制旋件连接至轴上的同一控制端，靠近控制端的棘爪控制器与第二控制旋件直接周向定位连接，远离控制端的棘爪控制器与转动套装在轴上的第一控制旋件连接，其他中心轮的棘爪座与轴之间设有供第一旋转控制件穿过并转动的空间。

进一步的，所述第一控制旋件和第二控制旋件分别在轴上的同一控制端与旋转支撑件连接。

进一步的，所述第一控制旋件包括套装在轴上的旋转筒部以及从旋转筒部一端轴向延伸的控制杆，所述控制杆的延伸端部设有控制块，对应的棘爪控制器具有转动套装在轴上的轴面安装内圈，所述轴面安装内圈设有与控制块嵌合的棘爪控制槽。

本实用新型具有如下有益效果：

通过中心轮的双向离合控制，可实现内齿圈和行星架作为行星轮系的动力输入和动力输出路线的切换，在不串联增加额外的行星轮系的同时，提高了同一行星轮系的传动方案，提高行星轮系变速器的挡位同时，避免使变速器结构更加负责和臃肿。

本实用新型采用一种新型的中心轮双向离合控制机构，将双向控制棘爪整体装配于棘爪座上，整体部件再装入车轴，装配简单。

此外通过同一旋转控制件，可同时控制多个中心轮的棘爪双向离合控制，能大大减小变速器尺寸，提高传动效率，降低成本，控制更可靠。

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。

附图说明

图1为实施例一中的中心轮双向离合控制机构的结构示意图，去除中心轮及棘爪控制器，主要体现棘爪座、棘爪的安装示意。

图2为实施例一中的第一棘爪/第二棘爪示意图。

图3为实施例一中的第三棘爪/第四棘爪示意图。

图4为实施例一中的第一棘爪、第二棘爪和棘爪座之间的装配示意图。

图5为实施例一中的第一棘爪控制器示意图。

图6为实施例一中的中心轮双向离合控制机构的工作状态示意图一，主要表现第一中心轮的第一棘爪压制、第二棘爪弹起的工作状态。

图7为实施例一中的中心轮双向离合控制机构的工作状态示意图二，主要表现第一中心轮的第一棘爪弹起、第二棘爪压制的工作状态。

图8为实施例一中的第一棘爪控制器与第一棘爪/第二棘爪的控制过程示意图一，主要表现第一棘爪控制器逆时针转动将第一棘爪/第二棘爪压制的示意。

图9为实施例一中的第一棘爪控制器与第一棘爪/第二棘爪的控制过程示意图二，主要表现第一棘爪控制器顺时针转动将第一棘爪/第二棘爪压制的示意。

图10为实施例一中的第二中心轮上的第三棘爪、第四棘爪安装示意图。

图11为实施例二中的变速器的结构示意图。

图12为实施例二中的两组中心轮内部的双向离合控制机构的结构示意图，主要为中心轮双向离合控制机构机构的主剖视图。

图13为实施例二中的第一控制旋件示意图。

图14为实施例二中的第一控制旋件的安装示意图。

图中标号：1-第一棘爪、101-安装部、102-控制部，103-棘齿部，2-第二棘爪、1’-第三棘爪、2’-第四棘爪、11-第一棘爪座，111-棘爪安装槽、12--第一棘爪控制器，121-压制弧段，1211-过渡斜面，122-弹起缺槽，123-轴面安装内圈， 124-棘爪控制槽、13-第一控制旋件、131-旋转筒部，132-控制杆，133-控制块， 14-棘爪弹簧、21-第二棘爪座、22-第二棘爪控制器、23-第二控制旋件，3-第一中心轮，301-棘槽，4-第二中心轮，5-轴，61-行星架，62-内齿圈，63-第一离合组件，64-第二离合组件，65-飞轮座。

具体实施方式

实施例一

参见图1，本实施例中的中心轮双向离合机构为本实用新型的优选实施方案，用于实现图示中的第一中心轮3、第二中心轮4在正反转的过程中，分别实现与轴5之间的锁止和解锁。

本实施例中所指的锁止是指中心轮在一个转动方向上与轴之间周向定位，在行星轮系的传动过程中，中心轮随轴一同不转动。解锁是指中心轮在与轴之间没有周向定位，中心轮空套在轴上，在行星轮系传动过程中，中心轮可以自由转动。

本实施例中应用的两组中心轮，其中第一中心轮3和第二中心轮4分别设置一组中心轮双向离合控制机构，并通过第一控制旋件13和第二控制旋件23 控制离合动作。

以第一中心轮3为例详细说明中心轮双向离合控制机构的具体方案。

第一中心轮3装配的中心轮双向离合机构包括第一棘爪1、第二棘爪2、第一棘爪座11和第一棘爪控制器12。

关于棘爪的结构，结合参见图2，第一棘爪1和第二棘爪2为对称结构，包括安装部101、控制部102和棘齿部103，另一中心轮装配的第三棘爪1’和第四棘爪2’的结构与其相似，如图3所示。

第一棘爪座11用于安装第一棘爪1和第二棘爪2，同时还用于与第一中心轮3的内圈转动装配。

结合参见图4，第一棘爪座11内圈通过周向定位凸起嵌套在轴5上，与轴 5之间周向定位装配。第一棘爪1和第二棘爪2对称装配在第一棘爪座11用于与第一中心轮3装配的圆周上，第一棘爪座11上设有能够容纳棘爪解锁状态下的空间，对称设置的第一棘爪1和第二棘爪2通过棘爪弹簧14安装在第一棘爪座11上，保持两个棘爪的初始为弹出状态，即在没有第一棘爪控制器的约束下，第一棘爪1和第二棘爪2能够在棘爪弹簧14的作用下伸出第一棘爪座11的外圆周面，与第一中心轮3内圈对应的棘槽嵌合。关于棘爪通过棘爪弹簧装配并保持弹出状态的技术，可参照现有的自行车内变速器的中心轮棘爪控制技术，本实施例在此不做赘述。

第一棘爪1和第二棘爪2的安装部101为部分圆柱体，圆柱部分装配在第一棘爪座11的棘爪安装槽111中，并可实现棘爪的部分角度摆动；第一棘爪1 和第二棘爪2的控制部102则用于与第一棘爪控制器12接触，第一棘爪控制器 12通过棘爪的控制部102实现棘爪的约束限位；第一棘爪1和第二棘爪2的棘齿部103用于弹出后与第一中心轮3内圈的棘槽301嵌合，分别实现对中心轮两个转动方向上的锁止。

如图5所示，第一棘爪控制器12同样与第一棘爪座11转动装配，其转动装配的位置位于对应安装后的棘爪控制部102的周向区域，通过转动第一棘爪控制器12不会影响到第一棘爪座11和第一中心轮3之间的相互运动关系。

在第一棘爪控制器12与第一棘爪座11装配的内圈设有压制弧段121和弹起缺槽122，压制弧段121用于约束棘爪的控制部102，将第一棘爪1或第二棘爪2处于压制状态，弹起缺槽122用于解除对棘爪的控制部102的约束，将第一棘爪1或第二棘爪2处于弹起状态。

第一棘爪控制器12的另一端可转动套装在轴5上作为支撑，同时可通过在第一棘爪控制器12的轴面安装内圈设置棘爪控制槽124，通过棘爪控制槽124 与第一控制旋件13连接，进而通过离合旋转控制系统驱动第一棘爪控制器12 转动。

如图6和图7所示，第一中心轮3的内圈均匀设有若干棘槽301，棘槽301 的两侧面分别可以与弹起状态下的第一棘爪1和第二棘爪2的棘齿部嵌合。

第一棘爪控制器12的压制弧段121和弹起缺槽122依次交替沿第一棘爪控制器12的内圈分布成闭环，在压制弧段121的两端均设置过渡斜面1211用于推动棘爪的控制部，即第一棘爪控制器12在两个转动方向上均能完成对第一棘爪1和第二棘爪2的控制。

如图6中所示，第一棘爪控制器12逆时针转动，其上右侧的弹起缺槽122 将第二棘爪2设置为弹起状态，第二棘爪2上的棘齿部103与第一中心轮3内圈的棘槽301侧面嵌合，此时第二棘爪2限定了第一中心轮3逆时针方向转动，同时第一棘爪控制器12左侧的压制弧段121通过棘爪的控制部102将第一棘爪 1压制在第一棘爪座11内，此时第一棘爪1不对第一中心轮3的转动形成限制。

如图7中所示，第一棘爪控制器12顺指针转动(或者沿图7中的转动方向继续转动)，第一棘爪控制器12上左侧的弹起缺槽122解除对第一棘爪1的约束，使第一棘爪1为弹起状态，其上的棘齿部与第一中心轮3内圈的棘槽侧面嵌合，此时第一棘爪1限定了第一中心轮3的顺时针方向转动，同时第一棘爪控制器12右侧的压制弧段121通过棘爪的控制部将第二棘爪2压制在第一棘爪座11内，此时第二棘爪2不对第一中心轮3的转动形成限制。

本实施例中的第一棘爪控制器12的压制弧段121可同时将第一棘爪1和第二棘爪2处于压制状态，使第一中心轮3相对于第一棘爪座11处于空转状态。

如图8和图9所示，设置在压制弧段121两端的过渡斜面1211能够保证第一棘爪控制器12在任意一个转动方向上均能够通过棘爪的控制部102将棘齿部 103从第一中心轮3的棘槽301中推出，因而实现第一棘爪控制器12对第一棘爪1和第二棘爪2的连续控制。

结合参见图3和图10，本实施例中的第二中心轮4安装的第三棘爪1’和第四棘爪2’的结构与第一棘爪1和第二棘爪2相同，对应的第二棘爪座21、第二棘爪控制器22的设置方式与上述的第一中心轮3相同，第二棘爪控制器22通过第二控制旋件23连接至离合旋转控制系统，实现第二中心轮的双向离合控制，具体的旋转控制方案具体参见图2中的变速器。

实施例二

参见图11和图12，本实施例中的变速器应用了实施例一中的中心轮双向离合控制机构，该变速器以一双联行星轮系作为传动机构，分别通过两组中心轮的锁止和解锁，具备两组的传动速比，结合应用本实施例的中心轮双向离合机构后，在中心轮同向转动的过程中，传动方向从行星轮系的内齿圈到行星架的传动路线上具备两组速比的基础上，中心轮反向转动的时候，传动方向从行星轮系的行星架到中心轮还具备两组速比，实现了在不增加传动机构的基础上，提高行星轮系的传动速比。

本实施例中的变速器动力输入件为飞轮座65，通过飞轮座65将动力输入变速器的行星轮系，飞轮座56通过第一离合组件63与行星轮系的行星架61连接，通过第二离合组件64与行星轮系的内齿圈62连接，行星架61和内齿圈62均可输出动力至变速器的动力输出件。

由于本实施例在轴5上装配有两组中心轮，第一中心轮3和第二中心轮4 的轮双向离合控制结构分别通过第一控制旋件13和第二控制旋件23连接至轴5 的同一控制端，统一与离合旋转控制系统连接。

旋转支撑件与离合旋转控制系统连接，离合旋转控制系统可采用电机驱动或指拨、转拨带动旋转支撑件，实现第一中心轮和第二中心轮的统一离合控制。

如图12所示，在本实施例中，第二中心轮4靠近控制端设置，其第二棘爪控制器22的右端可直接与第二控制旋件23周向定位连接，通过第二控制旋件 23与控制端的旋转支撑件外周连接，同时该旋转支撑件的内端与控制第一中心轮3离合动作的第一控制旋件13连接，通过第一控制旋件13依次穿过第二棘爪座21和第一棘爪座11与第一棘爪控制器12连接。

结合参见图13和图14，第一控制旋件13分为旋转筒部131、控制杆132 和控制块133，旋转筒部131转动套装在轴5上，一端通过周向定位结构与旋转支撑件连接，控制杆132从旋转筒部131的筒壁沿沿轴向延伸，控制块133设置在控制杆132的延伸端部。在第二棘爪座21、第一棘爪座11与轴5的安装内圈上设有一段直径大于轴径的弧段，在将棘爪座装配在轴上后，该弧段与轴之间形成一段弧形空间，可供控制杆132和控制块133穿过，并且控制杆132在该弧形空间内具有一定的正反转动角度，足够实现控制第一棘爪控制器12的转动角度。

再次返回参见实施例一中的图5，在第一棘爪控制器12与轴5装配的轴面安装内圈123上，设有一端与控制块133嵌合的棘爪控制槽124，第一控制旋件 13的控制杆132穿过第二棘爪座21和第一棘爪座11后，端部的控制块133与第一棘爪控制器12的棘爪控制槽124嵌合，第一棘爪控制器12通过轴面安装内圈和嵌合后的控制块133转动装配在轴5上，在第一控制旋件13的转动下，带动第一棘爪控制器12转动。

由于双联行星轮的行星轮系特点，在控制第一中心轮3和第二中心轮4时，应当保持最多锁止其中一个中心轮，同时锁止两个中心轮会导致行星轮系锁死。

本实施例的变速器可应用在自行车的内变速器上，动力经过变速器传动后同一从内变速器连接的车轮花鼓输出，其中，行星架61和内齿圈62应当分别通过超越离合器与车轮花鼓连接，实现同一动力输入件和同一动力输出件之间的多级速比传动。

本实施例还可应用在分动变速输出的分动变速器上，动力经过变速器传动后分别从两个动力输出件输出，行星架61和内齿圈62分别与两个动力输出件直接动力连接。

本实用新型所涉及的内容不限定于上述实施例，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型精神和范围内，在其他场合对本实用新型所作出的各种应用，都属于本实用新型的保护范围。同时，任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本实用新型方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本实用新型技术方案保护的范围内。