摩托车自动换挡执行机构的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种摩托车自动换挡执行机构，它包括设置在摩托车上的输入轴、换挡轴和离合器，输入轴与换挡电机连接；输入轴与换挡轴之间设有第一齿轮传动副；输入轴通过第一棘轮机构与第一棘轮轴相连接，换向轴通过第二棘轮机构与第二棘轮相连接，执行换挡时，第一棘轮机构或第二棘轮机构起作用；在换向轴上设置有扇形齿轮，扇形齿轮与设置在换挡轴上的换挡轴从动齿轮啮合，带动换挡轴转动，产生换挡动作。本实用新型采用一个电机对离合器与换挡轴同时进行控制，通过在传动系统的凸轮型线及扇形齿轮安装位置来保证换挡过程中所需要的延时（离合分离-换挡动作-离合结合），简化了控制过程，同时也能保证整个换挡过程的正确执行。
【专利说明】摩托车自动换挡执行机构
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型涉及摩托车换挡装置，尤其涉及一种摩托车自动换挡执行机构。
【背景技术】
[0002]为了实现摩托车的自动换挡以降低驾驶摩托车的难度和达到节能减排的目的，目前总体上有两种技术方案用于实现摩托车的自动换挡。1、胶带式CVT自动变速器，这种技术方案一般应用于踏板式摩托车；2、基于齿轮的自动变速器,这种技术方案一般应用于输出功率较大的重型摩托车，这种技术方案目前也有两个技术分支，第一个分支是传统的单离合器和换挡系统相互配合实现自动换挡，第二个分支是双离合器与换挡系统相互配合实现自动换挡。
[0003]关于基于齿轮的自动变速器中第一个技术分支，在摩托车上应用较为广泛的齿轮变速器均采用手动换挡，即通过手动控制离合器与换挡轴，使两者相互配合实现换挡(主要是手脚的配合)，而将汽车自动换挡技术应用于摩托车变速器，成本、体积/重量、布局等将是难以克服的问题，现有的摩托车自动换挡技术基本都是通过两个动力部件分别控制离合器与换挡轴，这种自动换挡技术的缺点在于:当通过两个动力部件分别控制离合器与换挡轴时，系统需要去检测离合器是否完全分离、换挡轴动作是否完成等信号并加以分析判断，然后通过对相关动力部件的控制以达到离合器与换挡轴动作配合的目的，这种方案需要用到两个原动机，一般为电机，并且要进行离合器与换挡轴的时序配合控制，系统较复杂且成本较高。
实用新型内容
[0004]针对现有技术存在的上述问题，本实用新型要解决的技术问题是:如何提供一种自动换挡执行机构，在简化控制过程的同时保证离合器和换挡轴的恰当配合。
[0005]为解决该技术问题，本实用新型采用如下技术方案:摩托车自动换挡执行机构，包括设置在摩托车上的输入轴、换挡轴和离合器，输入轴与换挡电机连接；其特征在于:所述输入轴设置有主动齿轮，主动齿轮与设置在换向轴上的换向齿轮哨合形成第一齿轮传动副；输入轴通过第一棘轮机构与第一棘轮轴相连接，换向轴通过第二棘轮机构与第二棘轮轴相连接，执行换挡时，第一棘轮机构或第二棘轮机构起作用；在第一棘轮轴与第二棘轮轴上，分别设置有第一主动锥齿轮和第二主动锥齿轮，第一主动锥齿轮与第二主动锥齿轮分别与设置在中间轴上的第一被动锥齿轮、第二被动锥齿轮相啮合，第一被动锥齿轮、第二被动锥齿轮分别带动中间轴转动；在中间轴上还设置有第三锥齿轮，第三锥齿轮与设置在离合器凸轮轴上的离合锥齿轮哨合，带动设置在离合器凸轮轴上的离合器凸轮转动，离合器凸轮作用在所述离合器上，产生离合动作；在换向轴上还设置有扇形齿轮，扇形齿轮与设置在换挡轴上的换挡轴从动齿轮啮合，带动换挡轴转动，产生换挡动作。
[0006]作为优化,所述主动齿轮和换向齿轮为直齿轮。
[0007]作为优化,所述换挡轴从动齿轮为直齿轮。[0008]相对于现有技术，本实用新型具有如下优点:
[0009]1、本实用新型提供的摩托车自动换挡执行机构中，只有一个电机对离合器与换挡轴同时进行控制，即采用单动力源设计，通过在传动系统的凸轮型线及扇形齿轮安装位置来保证换挡过程中所需要的延时(离合分离-换挡动作-离合结合)，这样既简化了控制过程，同时也能保证整个换挡过程的正确执行，同时利用扇形齿轮与离合器凸轮轴相互配合在结构上对换挡过程进行配时，还确保系统工作的可靠性。
[0010]2、本实用新型提供的摩托车自动换挡执行机构对原变速器系统改动相对较小，从而实用性更强。
[0011]3、本实用新型提供的摩托车自动换挡执行机构由于只使用了一个电机，因此生产成本更低。
[0012]4、本实用新型中离合器凸轮采用全周期凸轮，可根据不同车辆的特性对离合器的推程角、远停角、回程角进行调整以适应其工作特性。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为实用新型的结构示意图。
[0014]图2为不对称离合器凸轮的凸轮型线。
[0015]图中，输入轴10，主动齿轮11，摇杆I 121，棘轮I 122，第一棘轮轴123，第一主动锥齿轮13，第二主动锥齿轮14;换向轴20，换向齿轮21，摇杆II 221，棘轮II 222，第二棘轮轴223，扇形齿轮23，锥齿轮II 24 ;换挡轴30，换挡轴从动齿轮33，中间轴40，第一被动锥齿轮43，第二被动锥齿轮44，第三锥齿轮45，离合器凸轮50，离合器凸轮轴51，离合锥齿轮55。
【具体实施方式】
[0016]下面对本实用新型作进一步详细说明。
[0017]参见图1，从图上可以看出，本实用新型摩托车自动换挡执行机构，包括设置在摩托车上的输入轴10、换挡轴30和离合器，输入轴10的一端与换挡电机的输出轴连接；所述输入轴10设置有主动齿轮11，主动齿轮11与设置在换向轴20上的换向齿轮21啮合形成第一齿轮传动副；为了加工简单，便于安装和啮合，主动齿轮11和换向齿轮21最好为直齿轮。
[0018]输入轴10通过第一棘轮机构与第一棘轮轴123相连接，换向轴20通过第二棘轮机构与第二棘轮轴223相连接，执行换挡时，第一棘轮机构或第二棘轮机构起作用；第一棘轮机构与第二棘轮机构安装方向相同，但是，当输入轴10转动时，主动齿轮11与其啮合的换向齿轮21的转动方向正好相反，因此，主动齿轮11传输给第一棘轮机构的运动方向与换向齿轮21传输给第二棘轮机构的转动方向正好相反，从而保证了，输入轴10无论是顺时针转动还是逆时针转动，第一棘轮机构和第二棘轮机构中只有一个参与运动的传递，而另一个则由于输入的运动方向与其自身的运动方向相反而打滑，不参与运动的传递；
[0019]具体实施时，在第一棘轮机构可以包括棘轮I 122，摇杆I 121和棘爪I，棘爪I的一端与摇杆I 121活动连接，另一端与棘轮I 122啮合，还包括一端与棘爪I 122抵接，另一端固定在摇杆I 121上的复位弹簧I ;摇杆I 121与输入轴10的另一端固定连接，也就是说输入轴10—端与换挡电机的输出轴连接，另一端与摇杆I 121固定连接，棘轮I 122与第一棘轮轴123固定连接,摇杆I 121为第一棘轮机构的动力输入,棘轮I 122则为第一棘轮机构的动力输出。当输入轴10带动摇杆I 121，摇杆I 121则带动棘轮I 122转动，从而带动与棘轮I 122连接的第一棘轮轴123转动，同时，棘轮I 122的转动角度与其啮合的棘爪I来控制，从而棘轮I 122带动与其连接的第一棘轮轴123转动，实现动力输出。
[0020]在第二棘轮机构可以包括棘轮II 222，摇杆II 221，棘爪II，棘爪II的一端与摇杆II 221活动连接，另一端与棘轮II 222啮合，还包括一端与棘爪II抵接，另一端固定在摇杆II 221上的复位弹簧II，摇杆II 221与换向轴20固定连接，棘轮II 222与第二棘轮轴223固定连接，摇杆II 221为第二棘轮机构的动力输入，棘轮II 222则为第二棘轮机构的动力输出。当
[0021]输入轴10转动，安装在其上的主动齿轮11与安装在换向轴20上的换向齿轮21啮合，从而带动换向轴20转动，换向轴20带动摇杆II 221转动，且当摇杆II 221的转动方向与棘轮II 222的转动方向相同时，摇杆II 221带棘轮II 222转动，棘轮II 222的转动角度与其啮合的棘爪II来控制，从而实现棘轮II 222带动与其连接的第二棘轮轴223转动，实现动力输出。
[0022]第一棘轮轴123与第二棘轮轴223上分别设置有第一主动锥齿轮13和第二主动锥齿轮14，第一主动锥齿轮13与第二主动锥齿轮14分别与设置在中间轴40上的第一被动锥齿轮43、第二被动锥齿轮44相啮合，当第一棘轮机构参与运动的传递时，第一被动锥齿轮43、带动中间轴40转动，当第二棘轮机构参与运动的传递时，第二被动锥齿轮44带动中间轴40转动；在中间轴40上还设置有第三锥齿轮45，第三锥齿轮45与设置在离合器凸轮轴51上的离合锥齿轮55啮合，带动设置在离合器凸轮轴51上的离合器凸轮50转动，离合器凸轮50作用在所述离合器上，产生离合动作；
[0023]在换向轴20上还设置有扇形齿轮23，扇形齿轮23与设置在换挡轴30上的换挡轴从动齿轮33啮合，带动换挡轴30转动，产生换挡动作。换挡轴从动齿轮33最好为直齿轮。
[0024]工作过程具体如下:自动换挡系统的两种运转方式:换挡轴逆时针旋转为加挡，顺时针旋转为减挡。
[0025]1.、加档过程
[0026]当控制系统发出加档指令后，输入轴10所连接的换挡电机开始逆时针旋转，这时装配
[0027]在输入轴10上的第一棘轮机构参与传动，安装在其上的主动齿轮11逆时针旋转，与主动齿轮11啮合的安装在换向轴20上换向齿轮21顺时针旋转，作为第二棘轮机构动力输入的换向轴20为顺时针旋转，由于第一棘轮机构与第二棘轮是同向安装的，输入轴10逆时针旋转与第一棘轮机构的运动方向相同时，则此时装配在换向轴20上的第二棘轮机构的运动方向与输入的运动方向相反而打滑，不参与传动。第一棘轮轴123通过安装在其上的第一主动锥齿轮13与安装在中间轴40上的第一被动锥齿轮43啮合带动中间轴40转动，安装在中间轴40上的第三锥齿轮45与安装在离合器凸轮轴51上的离合锥齿轮55啮合，带动凸轮轴凸轮50将离合器顶开；此时安装在换向轴20上的扇形齿轮23进入啮合区域，扇形齿轮23与安装在换挡轴30上的换挡轴从动齿轮33进行啮合，换向轴20顺时针转动，安装在其上的扇形齿轮23顺时针旋转，与该扇形齿轮23啮合的换挡轴从动齿轮33逆时针旋转，从而换挡轴30逆时针旋转直到换挡动作完成，扇形齿轮23啮合结束，换挡轴30由于回位弹簧的作用回到中间位置。这时离合器凸轮轴51上的凸轮远停结束，离合器开始结合直至离合器完全结合。整个加档过程完成。
[0028]2、减挡过程
[0029]当控制系统发出加档指令后，输入轴10所连接的换挡电机开始顺时针旋转，此时，作
[0030]为第一棘轮机构动力输入的输入轴10为顺时针旋转，输入轴10的旋转方向与第一棘轮机构的运动方向相反，因此装配在输入轴10上的第一棘轮机构打滑不参与传动，安装在输入轴10上的主动齿轮11顺时针旋转，与主动齿轮11啮合的安装在换向轴20上换向齿轮21逆时针旋转，从而作为第二棘轮机构动力输入的换向轴20为逆时针旋转，装配在换向轴20上的第二棘轮机构由于运动方向与动力输入方向相同参与传动,第二棘轮轴223通过安装在其上的第二主动锥齿轮14与安装在中间轴40上的第二被动锥齿轮44啮合带动中间轴40转动，安装在中间轴40上的第三锥齿轮45与安装在离合器凸轮轴51上的离合锥齿轮55啮合，带动凸轮轴凸轮50将离合器顶开；此时安装在换向轴20上的扇形齿轮23进入啮合区域与安装在换挡轴30上的换挡轴从动齿轮33进行啮合，换向轴20逆时针转动，安装在其上的扇形齿轮23逆时针旋转，与该扇形齿轮23啮合的换挡轴从动齿轮33顺时针旋转，从而换挡轴30顺时针旋转直到换挡动作完成，扇形齿轮23啮合结束，换挡轴30由于回位弹簧的作用回到中间位置。这时凸轮轴上的凸轮远停结束，离合器开始结合直至离合器完全结合。整个减档过程完成。
[0031]本实用新型机构的特点在于能使用单一原动机对换挡系统中的离合器与换挡轴同时进行控制。无论输入轴的是正向或是反向旋转，由于双棘轮装置与设置在中间轴上的第一被动锥齿轮，第二被动锥齿轮，第三锥齿轮的作用，可以保证与离合器凸轮轴啮合的中间轴始终延单一方向旋转，加档过程和减档过程中间轴旋转方向相反。
[0032]如图2所示的不对称离合器凸轮的凸轮型线，离合器凸轮为全周期凸轮，可根据不同车辆发动机与变速器的工作特性而对凸轮的推程角与回程角进行调整；可具体测算变速器换挡时的大致同步时间而确定凸轮的远停角，最后以近停角作为封闭环。且在离合器凸轮轴、离合器凸轮与扇形齿轮进行正确的配时之后，就能在系统运行时正确的做出换挡轴延后旋转和换挡完成后(换挡轴由回位弹簧推回原位)离合器缓慢结合，从而达到自动换挡的目的。
[0033]还可以将动力从离合器凸轮轴输入，即离合器凸轮轴与换挡电机连接，离合器凸轮采用推程角、回程角对称设计(推程回程角相同)。
[0034]最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
【权利要求】
1.摩托车自动换挡执行机构，包括设置在摩托车上的输入轴(10)、换挡轴(30)和离合器，输入轴(10)与换挡电机连接；其特征在于:所述输入轴(10)设置有主动齿轮(11)，主动齿轮(11)与设置在换向轴(20)上的换向齿轮(21)啮合形成第一齿轮传动副； 输入轴(IO )通过第一棘轮机构与第一棘轮轴(123 )相连接，换向轴(20 )通过第二棘轮机构与第二棘轮轴(223)相连接，执行换挡时，第一棘轮机构或第二棘轮机构起作用； 在第一棘轮轴(123)与第二棘轮轴(223)上，分别设置有第一主动锥齿轮(13)和第二主动锥齿轮(14)，第一主动锥齿轮(13)与第二主动锥齿轮(14)分别与设置在中间轴(40)上的第一被动锥齿轮(43)、第二被动锥齿轮(44)相啮合，第一被动锥齿轮(43)、第二被动锥齿轮(44)分别带动中间轴(40)转动；在中间轴(40)上还设置有第三锥齿轮(45)，第三锥齿轮(45)与设置在离合器凸轮轴(51)上的离合锥齿轮(55)哨合,带动设置在离合器凸轮轴(51)上的离合器凸轮(50)转动，离合器凸轮(50)作用在所述离合器上，产生离合动作； 在换向轴(20 )上还设置有扇形齿轮(23 )，扇形齿轮(23 )与设置在换挡轴(30 )上的换挡轴从动齿轮(33)啮合，带动换挡轴(30)转动，产生换挡动作。
2.如权利要求1所述的摩托车自动换挡执行机构，其特征在于:所述主动齿轮(11)和换向齿轮(21)为直齿轮。
3.如权利要求1所述的摩托车自动换挡执行机构，其特征在于:所述换挡轴从动齿轮(33)为直齿轮。
【文档编号】B62M11/00GK203450313SQ201320518467
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年8月23日 优先权日:2013年8月23日
【发明者】张君, 王伟, 屈翔, 廖林清, 刘维 申请人:重庆理工大学