专利名称：一种自变速系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种能够自动调节转速的变速系统，属于机械传动领域。
背景技术：
变速系统广泛应用于交通车辆中，如汽车、电机等。现有的变速系统基本上分为两 种，一种是有极变速，即在固定的几个传动比之间按照需要进行变换，另一种是无极变速， 就是在一定范围内选取任何一个传动比，但是无论哪一种变速系统都必须依靠手动或者电 动来实现。为了使车辆启动平稳，并在下坡或者在惯性作用下能够无电或无燃油行驶从而达 到节能的目的，通常在变速系统的输出端连接一超越离合器，超越离合器的种类较多，按照 工作原理的不同，可分为啮合式超越离合器(即利用接合元件的啮合来传递转矩)和摩擦 式超越离合器(即利用接合元件的工件表面的摩擦力来传递转矩)两大类，当启动车辆及 正常负载时，超越离合器接合而带动电动车或者汽车行驶；当车辆在下坡或者依靠惯性前 进时，超越离合器处于分离状态，从而起到节能的目的。但是当车辆遇到突如其来的重载 (如爬坡)时，现有的变速系统无法自动减速以增加扭矩，导致发动机熄火或者电机堵转； 并且在正常负载时，通过超越离合器使减速后的速度传递至执行元件(如车轮)，使得车辆 不能高速行驶，效率低，在生产、生活中遇到类似问题时会带来很多不便。
发明内容本实用新型提供了一种能够根据负载情况自动变换转速、且当遇到重载时能够防 止动力源突然停止工作的自变速系统。本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现一种自变速系统，包括一减速箱 及设于该减速箱内的减速器，所述减速器的输入端用于连接能使其转动的动力源，所述减 速器的输出端与减速箱之间还连接有能使减速器输出端的动力传递到减速箱上的超越离 合器，其特征在于，所述减速器的输入端还连接有能够直接带动减速箱转动的离心离合器。本自变速系统主要应用于电动车、汽车等交通领域中，还可应用到生产机械中，如 拖拉机、收割机等。本系统主要由安装在减速箱内的减速器、离心离合器和超越离合器构 成，其中，离心离合器连接在减速器的输入端，超越离合器连接在减速器的输出端，超越离 合器和离心离合器均能自动控制离合，其结构均属现有技术，其种类很多，如棘轮式、楔块 式和滚柱式等。实际安装时，将整个减速箱固定到靠近发动机或者电机等动力源处，使减速 器的输入端与动力源相连接，使减速箱与执行元件(如车辆的轮毂)相连接。当启动或重载时，动力源的转速低，离心离合器处于分离状态，转拒通过减速器减 速后再经超越离合器传递给减速箱输出，此时扭矩大、转速低；当启动完成或轻载时，动力 转速达到一定值，使离心离合器接合，离心离合器将未减速前的转速直接传递给减速箱，同 时超越离合器处于分离状态，减速传递被分离，从而为减速箱提供两挡转速，并使其在这两 挡之间自动切换，但是在下坡或者依靠惯性滑行时，两个离合器均处于分离状态，从而实现无油或者无电工作，达到节能的目的。在上述的自变速系统中，所述的减速箱内横向穿设有一主轴，所述的减速箱和减 速器分别轴向固定在该主轴上并能相对主轴周向转动。通过一根主轴来承载整个减速箱 (包括减速箱内的减速器、超越离合器和离心离合器等)，使得承载平稳，机械强度高，实际 安装时，可将主轴的两端固定在靠近动力源的地方。在上述的自变速系统中，所述的减速箱包括相固连的箱体和箱盖，所述主轴的两 端分别穿出箱体和箱盖。安装时，先将主轴的一端穿过箱体，再将超越离合器、减速器和离 心离合器依次装入箱体内，再用箱盖将箱体的开口端封闭起来，安装方便，此外在箱体和箱 盖的作用下，还能防止各部件遭到损坏，并使减速箱内保持清洁的工作环境。在上述的自变速系统中，所述的离心离合器包括固定在箱体内壁上的从动件和与 减速器的输入端相固定的主动件，在所述的主动件与从动件之间还设有离心件，且该离心 件能在其受到的离心力作用下与从动件相连接。当动力源开启时，主动件的转速低，使得离 心件受到的离心力小，而无法与从动件连接，此时，离心离合器处于分离状态；当使主动件 旋转加速时，离心件受到的离心力也跟着增加，直至离心件在离心力作用下被径向甩出至 从动件上并与从动件相接合，此时，离心离合器就处于工作状态了，从而使箱体高速工作。在上述的自变速系统中，所述的从动件为具有内齿的棘轮一，所述的离心件呈条 形，其一端偏心铰接在主动件上，另一端通过弹簧一与主动件相连接，且该端具有能与棘轮 一相连接的卡子。只有当离心件所受的离心力克服弹簧一的拉力时，离心件的卡子就能以 其铰接处为旋转中心而摆动到与棘轮一相连接，否则，离心件就无法将主动件的扭矩传递 到棘轮一，工作可靠。在上述的自变速系统中，所述的主动件上设有两个或者两个以上上述的离心件， 且各离心件呈径向对称分布。通过多个径向对称分布的离心件，使得从动件受力均勻、转动平稳。在上述的自变速系统中，所述的超越离合器包括一个呈环形的从动圈、套接于该 从动圈内的主动圈和设于从动圈与主动圈之间、且当主动圈的转速大于从动圈的转速时能 使主动圈带动从动圈的单向离合结构，所述的从动圈与箱体相固定，所述的主动圈由减速 器的输出端带动。当动力源(如发动机或者电机)刚刚开启时，主动圈被带动而旋转，从动 圈处于静止状态，其速度为零，因此，主动圈的转速大于从动圈的转速，这时，单向离合结构 将主动圈的动力传递到从动圈，使从动圈带动箱体输出扭矩，此时，超越离合器即处于接合 状态，从而带动执行元件低速工作；当主动圈的转速小于从动圈的转速时，单向离合结构断 开主动圈与从动圈的连接，使超越离合器处于分离状态。在上述的自变速系统中，所述的主动圈与减速器的输出端制成一体。一体式结构 可防止主动圈轴向移动，提高传递精度，并简化超越离合器的安装。在上述的自变速系统中，所述的从动圈为内啮式棘轮二，所述的主动圈为呈盘形 的棘爪座，所述的单向离合结构包括若干个按圆周分布且设于棘轮二与棘爪座之间的棘 爪，棘爪的一端通过弹簧二压顶于棘爪座上，当所述的棘爪座相对棘轮二作顺时针转动时， 所述棘爪的另一端与棘轮相啮合，当所述的棘爪座相对棘轮二作逆时针转动时，所述棘爪 的另一端脱离棘轮二。本超越离合器是一种啮合式单向离合器，当动力源启动使棘爪座作 顺时针转动时，棘爪就会卡住棘轮二，使棘爪座与棘轮二连为一体，两者之间不能相对运动，超越离合器处于接合状态；当棘轮二的转速高于棘爪座的转速时，棘爪脱开棘轮二，棘 爪座和棘轮二均成为自由轮，超越离合器处于分离状态，这时，箱体依靠惯性转动。在上述的自变速系统中，所述的减速器包括一级主动齿轮、一级从动齿轮、二级主 动齿轮和二级从动齿轮，所述的一级主动齿轮轴向固定在主轴上并能相对主轴转动，其外 端用于与动力源相连接，其内端与所述的一级从动齿轮外啮合，所述二级主动齿轮的外端 与一级从动齿轮紧配合，其内端与二级从动齿轮外啮合。本减速器为二级减速器，当二级 从动齿轮与超越离合器的主动圈制成一体时，其一级主动齿轮即与二级从动齿轮同轴安装 (均安装在主轴上)，可提高传递精度。与现有技术相比，本自变速系统在减速器后设置有一个超越离合器，并在减速器 前增设了一个离心离合器，离心离合器可使减速箱高速工作(即未减速前的高转速)，超越 离合器可使减速箱低速工作(即经过减速器减速后的低转速)，由此为减速箱提供两个挡 位的转速，在传动过程中，当遇到突如其来的重载时，本系统能从高速挡自动变为低速挡， 增加扭矩，使动力源不至于熄火或者堵转；当负载恢复到一定值时又能从低速挡自动变为 高速挡，增加转速，提高效率；本系统以低速挡启动，当达到一定转速后自动变为高速挡正 常运转，但是当箱体依靠惯性作用转动时，两个离合器均处于分离状态，从而实现无油或者 无电工作，达到节能的目的。
图1是本自变速系统的剖视结构示意图。图2是本自变速系统中离心离合器的结构示意图。图3是本自变速系统中超越离合器的结构示意图。图中，la箱体；lb箱盖；2主轴；3a从动件；3b主动件；3c离心件；3d弹簧一 ；3e卡 子；4a从动圈；4b主动圈；4c棘爪；4d弹簧二 ；4e弧形槽；4f卡槽；5a —级主动齿轮；5b — 级从动齿轮；5c 二级主动齿轮；5d 二级从动齿轮；6油封；7、8轴承。
具体实施方式
以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步 的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。如图1所示，本自变速系统主要由减速箱、安装在减速箱内的超越离合器、减速器 和离心离合器构成。其中，减速箱通过主轴2固定在靠近动力源(如发动机、电机等)的地方，减速箱 由通过紧固件相固定的箱体la和箱盖lb构成一个腔体，箱体la和箱盖lb套接在主轴2 上且轴向位置固定，在箱体la与主轴2以及箱盖lb与主轴2之间分别设置轴承7、8，使箱 体la和箱盖lb能够相对主轴2周向转动，还可在减速箱的两端与主轴2之间分别安装油 封6，从而防止灰尘、杂质等进入减速箱内，并限制轴承中的润滑油溢出；在实际装配时，先 将主轴2的一端穿出箱体la，再将超越离合器、减速器和离心离合器依次从箱体la的开口 端置于箱体la内，并将减速器安装到主轴2上，将超越离合器与减速器的输出端相连接，将 离心离合器与减速器的输入端相连接，最后通过箱盖lb封闭起来。本减速器由安装在箱体la内的4个齿轮实现二级减速，依次为一级主动齿轮5a、一级从动齿轮5b、二级主动齿轮5c和二级从动齿轮5d，其中，一级主动齿轮5a为本减速器 的输入端，二级从动齿轮5d为本减速器的输出端，具体的连接结构为一级主动齿轮5a轴 向固定在主轴2上并能相对主轴2转动，其外端连接能使其转动的动力源，其内端与一级从 动齿轮5b外啮合，二级主动齿轮5c的外端与一级从动齿轮5b键连接，其内端与二级从动 齿轮5d外啮合。超越离合器连接在减速器的输出端(即二级从动齿轮5d)，其结构属现有技术，其 种类很多，如棘轮式、楔块式和滚柱式等，本实施例中的超越离合器就是一种棘轮式超越离 合器，具体包括一个呈盘形的从动圈4a、套接于该从动圈4a内的主动圈4b和设于从动圈 4a与主动圈4b之间的单向离合结构，从动圈4a与箱体la相固定，为了防止主动圈4b与减 速器的输出端——二级从动齿轮5d产生轴向位移，可将主动圈4b与二级从动齿轮5d制成 一体，从而提高传递精度。具体如图3所示，其从动圈4a采用内啮式棘轮，主动圈4b采用棘爪座，单向离合 结构包括设于棘轮二与棘爪座之间的棘爪4c，在棘爪座的周边按圆周均勻开有个弧形槽 4e，各个弧形槽4e内均设有一个棘爪4c，棘爪4c通过圆弧形的端部与相应的弧形槽4e相 配合，并在各个棘爪4c的中部沿着棘爪座的同心圆周方向开制有一卡槽4f，在卡槽4f内安 装一环形的弹簧二 4d，通过该弹簧二 4d将各个棘爪4c紧箍在棘爪座上，棘爪4c的另一端 能与棘轮一相啮合，棘轮一通过紧固件与箱体la相固定，棘爪座与二级从动齿轮5d制成一 体。离心离合器连接在减速器的输入端(即一级主动齿轮5a)，其具体构造也属于现 有技术，本实施例中的离心离合器由从动件3a、主动件3b和离心件3c构成，具体如图2所 示，从动件3a为具有内齿的棘轮一并固定在箱体la的内壁上，主动件3b呈盘形并与减速 器的输入端相固定，离心件3c呈条形，其一端偏心铰接在主动件3b上，另一端通过弹簧一 3d与主动件3b相连接，且该端具有能与棘轮一相连接的卡子3e，为了使棘轮一受力均勻、 转动平稳，可在主动件3b上设置两个离心件3c，并使两离心件3c呈径向对称分布。本系统的工作原理如下当动力源(如发动机或者电机)刚刚开启时，超越离合 器中的主动圈4b(棘爪座)开始转动，而从动圈4a(棘轮二)处于静止状态，其速度为零， 因此，主动圈4b的转速大于从动圈4a的转速，这时，棘爪4c就会卡住从动圈4a，使主动圈 4b与从动圈4a连为一体，超越离合器处于接合状态，同时，由于动力源刚启动，离心离合器 的主动件3b的转速较低，使得离心件3c受到的离心力小，而无法与从动件3a (棘轮一)连 接，此时，离心离合器处于分离状态，从而使箱体la输出大扭矩、低转速；当启动完成且为 轻载时，动力源使离心离合器的主动件3b旋转加速，离心件3c受到的离心力也跟着增加， 直至离心件3c在离心力作用下被径向甩出至从动件3a上并与从动件3a相接合，此时，离 心离合器就处于工作状态了，并由摩擦力强制从动件3a转换至高速工作，而从动件3a是与 箱体la固连为一体的，于是，箱体la带动从动圈4a作高速转动，使从动圈4a的转速高于 主动圈4b的转速，这样，超越离合器处于分离状态，减速传递被分离，从而使箱体la输出小 扭矩、高转速；当遇到突如其来的重载时，动力源的转速急剧下降，使离心离合器分离，同时 使超越离合器接合，箱体la以低速转动，而输出扭矩增大，防止动力源突然停止工作；当执 行元件依靠惯性转动(即执行元件的转速高于动力源的转速)时，超越离合器和离心离合 器均处于分离状态，从而实现无油或者无电工作，达到节能的目的。[0030]本系统的应用场合很多，现列举两个当应用在机动车上时，可将本系统安装于发动机与变速挡之间，若变速挡的挡位 为6挡，而本系统提供2个挡位，两者相连后可增加到12个挡位，当汽车碰到重载时，本系 统自动切换至低速挡，使车辆在原变速挡挡位所对应的速度下降一倍(假设本系统的传动 比为2 1)，从而使输出扭矩增大一倍，使该输出扭矩大于发动机的额定扭矩，从而防止发 动机熄火。当应用在电动车上时，可将本系统安装在电动车的减速系统之前或者之后，正常 行驶时，电动车以本系统的高速挡(即电动车的减速系统的输出转速)进行行驶，当遇到 重载时，本系统自动切换到低速挡，使电动车的车速下降一倍(假设本系统的传动比为 2 1)，输出扭矩相应地增大一倍，进而防止电机堵转。除了应用于机动车、电动车等交通工具外，还可应用到收割机、粉碎机、拖拉机等 生产设备中。
权利要求一种自变速系统，包括一减速箱及设于该减速箱内的减速器，所述减速器的输入端用于连接能使其转动的动力源，所述减速器的输出端与减速箱之间还连接有能使减速器输出端的动力传递到减速箱上的超越离合器，其特征在于，所述减速器的输入端还连接有能够直接带动减速箱转动的离心离合器。
2.根据权利要求1所述的自变速系统，其特征在于，所述的减速箱内横向穿设有一主 轴(2)，所述的减速箱和减速器分别轴向固定在该主轴(2)上并能相对主轴(2)周向转动。
3.根据权利要求2所述的自变速系统，其特征在于，所述的减速箱包括相固连的箱体 (Ia)和箱盖(Ib)，所述主轴(2)的两端分别穿出箱体(Ia)和箱盖(Ib)0
4.根据权利要求3所述的自变速系统，其特征在于，所述的离心离合器包括固定在箱 体(Ia)内壁上的从动件(3a)和与减速器的输入端相固定的主动件(3b)，在所述的主动件 (3b)与从动件(3a)之间还设有离心件(3c)，且该离心件(3c)能在其受到的离心力作用下 与从动件(3a)相接合。
5.根据权利要求4所述的自变速系统，其特征在于，所述的从动件(3a)为具有内齿的 棘轮一，所述的离心件(3c)呈条形，其一端偏心铰接在主动件(3b)上，另一端通过弹簧一 (3d)与主动件(3b)相连接，且该端具有能与棘轮一相连接的卡子(3e)。
6.根据权利要求5所述的自变速系统，其特征在于，所述的主动件(3b)上设有两个或 者两个以上上述的离心件(3c)，且各离心件(3c)呈径向对称分布。
7.根据权利要求1至6任一条所述的自变速系统，其特征在于，所述的超越离合器包括 一个呈环形的从动圈(4a)、套接于该从动圈(4a)内的主动圈(4b)和设于从动圈(4a)与主 动圈(4b)之间、且当主动圈(4b)的转速大于从动圈(4a)的转速时能使主动圈(4b)带动 从动圈(4a)的单向离合结构，所述的从动圈(4a)与箱体(Ia)相固定，所述的主动圈(4b) 由减速器的输出端带动。
8.根据权利要求7所述的自变速系统，其特征在于，所述的主动圈(4b)与减速器的输 出端制成一体。
9.根据权利要求7所述的自变速系统，其特征在于，所述的从动圈(4a)为内啮式棘轮 二，所述的主动圈(4b)为呈盘形的棘爪座，所述的单向离合结构包括若干个按圆周分布且 设于棘轮二与棘爪座之间的棘爪(4c)，棘爪(4c)的一端通过弹簧二(4d)压顶于棘爪座上， 当所述的棘爪座相对棘轮二作顺时针转动时，所述棘爪(4c)的另一端与棘轮相啮合，当所 述的棘爪座相对棘轮二作逆时针转动时，所述棘爪(4c)的另一端脱离棘轮二。
10.根据权利要求7所述的自变速系统，其特征在于，所述的减速器包括一级主动齿轮 (5a)、一级从动齿轮(5b)、二级主动齿轮(5c)和二级从动齿轮(5d)，所述的一级主动齿轮 (5a)轴向固定在主轴(2)上并能相对主轴(2)转动，其外端用于与动力源相连接，其内端与 所述的一级从动齿轮(5b)外啮合，所述二级主动齿轮(5c)的外端与一级从动齿轮(5b)紧 配合，其内端与二级从动齿轮(5d)外啮合。
专利摘要本实用新型提供了一种自变速系统，属于机械传动领域。它解决了现有的变速系统在遇到重载时易导致动力源停止工作，并在正常负载时转速低等问题。本自变速系统，包括一减速箱及减速器，减速器的输入端用于连接动力源，减速器的输出端与减速箱之间连接有能使减速器输出端的动力传递到减速箱上的超越离合器，减速器的输入端还连接有能够带动减速箱转动的离心离合器。本实用新型为减速箱提供两个挡位，一个是由离心离合器提供的未减速前的高速挡，另一个是由超越离合器提供的减速后的低速挡，当遇到重载时，本系统能从高速挡自动变为低速挡增加扭矩，使动力源不至于熄火或者堵转；当负载恢复到正常值时又从低速挡变为高速挡，增加转速，提高效率。
文档编号B60K17/06GK201712467SQ20102024398
公开日2011年1月19日 申请日期2010年7月1日 优先权日2010年7月1日
发明者章征凯 申请人:章征凯