离合器装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种离合器装置，它包括主轴，所述主轴上通过轴承旋转装配有一个转套，转套上还套设有至少两个能够绕转套周向转动而不能轴向移动的转套齿轮，每个转套齿轮的直径各不相同，转套和转套齿轮之间上还设置能够将二者周向固定在一起的锁紧机构。本发明这种离合器装置具有直径各不相同的多个离合器齿轮，实际应用时，可以根据使用者的需要，选择不同转套齿轮与转套周向固定，以获得使用者想要的减速比和输出力矩。
【专利说明】南么哭驻苦
向口 口口 目
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种离合器，尤其适用于自行车、电动自行车中。
【背景技术】
[0002]现有的普通离合器如楔块式单向离合器一般由离合器内圈以及与该离合器内圈单向锁紧的离合器外圈构成，离合器外圈上套设有与之固定或连为一体的离合器齿轮。实际使用时，离合器外圈上的离合器齿轮需要与外界齿轮啮合，以传递转矩。
[0003]然而，现有的离合器，由于其离合器外圈上设置的离合器齿轮仅有一个，因此离合器与外界齿轮之间的减速比就是固定不变的，传动力矩不可调。
【发明内容】
[0004]本发明目的是:针对上述问题，提供一种新型离合器装置。
[0005]本发明的技术方案是:所述的离合器装置，包括主轴，所述主轴上通过轴承旋转装配有一个转套，转套上还套设有至少两个能够绕转套周向转动而不能轴向移动的转套齿轮，每个转套齿轮的直径各不相同，转套和转套齿轮之间上还设置能够将二者周向固定在一起的锁紧机构。
[0006]所述锁紧机构包括可轴向滑动地套设在所述主轴上的滑套、以及用于带动所述滑套在主轴上轴向滑动并能将滑套轴向定位在主轴上的滑移定位装置，所述滑套位于转套内，在所述转套上、对应于每个转套齿轮的部位均开设有相应的径向通孔，所述径向通孔处设置有卡在转套上的弹簧片，所述弹簧片上卡合固定有位于该弹簧片外侧的滚柱，所述弹簧片的内侧布置有位于所述径向通孔中的且能够沿径向通孔径向移动的滚珠，转套齿轮上制有与所述滚柱相对应的契合槽，所述滑套上成型有当滑套在主轴上轴向滑动时能够抵触所述滚珠沿所述径向通孔向外移动、进而压迫所述弹簧片使其发生形变、从而使固定在弹簧片上的滚柱移动至所述契合槽中、而使所述转套齿轮与所述转套周向固定在一起的凸环。
[0007]所述滑移定位装置包括套在主轴上且夹在主轴和滑套之间的压簧、主轴(I)上开设的中心轴孔、布置在所述中心轴孔中且与滑套相连的顶针、以及与所述顶针接触配合用于拨动顶针在所述中心轴孔中轴向移动的拨片，所述拨片通过变速线与变速手柄传动连接。
[0008]所述滑移定位装置是一个电磁阀。
[0009]所述滑套与主轴之间设置有支撑轴承，所述支撑轴承具有可相对转动的轴承内圈和轴承外圈，所述滑套固定在轴承外圈上，而轴承内圈可轴向滑动地套设在所述主轴上。
[0010]所述滑套与所述主轴之间设置有支撑轴承，所述支撑轴承具有可相对转动的轴承内圈和轴承外圈，所述滑套可轴向滑动地套设在轴承外圈上，而轴承内圈固定在所述主轴上。
[0011]所述转套齿轮共有两个。[0012]所述转套和主轴之间设置有单向离合器，该单向离合器具有离合器内圈以及与该离合器内圈单向锁紧的离合器外圈，所述离合器外圈与转套固定，所述离合器内圈与主轴固定。
[0013]本发明的优点是:本发明这种离合器装置具有直径各不相同的多个离合器齿轮(转套齿轮)，实际应用时，可以根据使用者的需要，调节锁紧机构选择所需的那个转套齿轮与转套周向固定，以获得使用者想要的减速比和输出力矩。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述:
[0015]图1为具有本发明这种离合器装置的电动自行车轮毂电机的结构示意图(局部剖视)，也即本发明这种离合器装置的实际应用图；
图2为本发明这种离合器装置的局部结构示意图之一；
图3为本发明这种离合器装置的局部结构示意图之二；
[0016]其中:1-主轴，2-轮毂外壳，2a_外壳本体，2b_外壳端盖，3-定子，4-转子，5-转子齿轮，6-行星架,7-行星轴,8-左行星齿轮，9-右行星齿轮，10-太阳齿轮，1a-尚合器内圈，1b-离合器外圈，1c-轮齿，11-转套，12-牙盘，13-转套齿轮，14-滑套，14a-凸起，15-卡销，16-顶针，17-压簧，18-中心轴孔,19-滚珠,20-助力行星齿轮,21-行星轮单向尚合器。
【具体实施方式】
[0017]图1出示了一款具有本发明这种离合器装置的电动自行车轮毂电机的结构，该电动自行车轮毂电机包括水平布置的主轴1，该主轴I上通过轴承(图中未标注)安装有可以围绕该主轴旋转的轮毂外壳2，该轮毂外壳2由相互固定的外壳本体2a和外壳端盖2b共同构成。所述轮毂外壳2内设置有定子3、转子4和齿轮减速机构，其中定子固定在主轴I上，本例采用的外转子内定子结构。
[0018]本实施例这种电动自行车轮毂电机第一大关键改进点在于所述齿轮减速机构与传统齿轮减速机构的结构完全不同，具体如下:
[0019]本例中的齿轮减速机构主要由转子齿轮5、行星架6、行星轴7、左行星齿轮8、右行星齿轮9和太阳齿轮10这些部件构成。其中转子齿轮5可旋转地同轴套设在所述主轴I上，且转子齿轮5与转子4固定，转子齿轮5与主轴I之间还设置有轴承(图中未标注)进行支撑。行星架6固定在主轴I上，行星轴7通过轴承(图中未标注)可转动地穿设在行星架6上，且行星轴7与主轴I平行布置。所述行星轴7可以有一根或多根，本例为三根(图中仅一根可视)。左行星齿轮8和右行星齿轮9的数量与行星轴7的数量相同，为了增大减速比，提高输出力矩，左行星齿轮8的直径一般要大于右行星齿轮9，左行星齿轮8和右行星齿轮9均固定(包括一体连接的固定方式)在行星轴7上。太阳齿轮10可旋转地同轴套设在所述主轴I上，且太阳齿轮10与所述轮毂外壳2固定。左行星齿轮8与转子齿轮5啮合，右行星齿轮9与太阳齿轮10啮合。
[0020]工作时，电机通电使转子在图1的右视方向作顺时针转动，转子4带动转子齿轮5围绕主轴I顺时针转动，转子齿轮5再带动与之啮合的左行星齿轮8作逆时针转动，左行星齿轮8又带动行星轴7和右行星齿轮9逆时针转动，右行星齿轮9又带动与之啮合的太阳齿轮10作顺时针转动，太阳齿轮10进而带动与之固定的轮毂外壳2顺时针转动，从而实现电动自行车轮毂的顺时针转动前行。
[0021]不难看出，本实施例中的这种齿轮减速机构，可以实现转子齿轮一左行星齿轮、左行星齿轮——右行星齿轮、以及右行星齿轮——太阳齿轮的多级减速，使得该齿轮减速机构具有很大的减速比，大大提高了电机对自行车轮毂的输出力矩。
[0022]本实施例中，所述太阳齿轮10是一个单向离合器，该单向离合器采用现有常规结构，其包括离合器内圈1a和与该离合器内圈单向锁紧的离合器外圈10b，其中，离合器内圈1a与所述轮毂外壳2固定(而离合器外圈1b与轮毂外壳2不直接连接)，离合器外圈1b上成型有与所述右行星齿轮9啮合的轮齿10c。只有当所述离合器外圈1b在图1的右视方向作顺时针转动时，才能带动离合器内圈1a与之同步作顺时针方向的转动,而离合器内圈1a在图1右视方向的顺时针转动并不会带动离合器外圈1b转动。太阳齿轮10采用这一结构的好处是:当电动自行车向前滑行时(此时轮毂外壳2在图1右视方向顺时针转动)，轮毂外壳2并不会带动转子4转动，减小了自行车的滑行阻力。
[0023]为了进一步减弱电动自行车向前滑行的阻力，本实施例还采用了如下结构:所述左行星齿轮8是通过一个行星齿轮单向离合器21安装在所述行星轴7上的，所述行星齿轮单向离合器21也采用现有常规结构，其包括行星齿轮离合器内圈(图中未标注)以及与该行星齿轮离合器内圈单向锁紧的行星齿轮离合器外圈(图中未标注)，其中行星齿轮离合器内圈与行星轴7固定，而行星齿轮离合器外圈与左行星齿轮8固定。只有当所述行星齿轮离合器外圈在图1右视方向作逆时针转动时，才能带动所述行星齿轮离合器内圈与之同步作逆时针方向的转动，而行星齿轮离合器内圈在图1右视方向的逆时针转动并不会带动行星齿轮离合器外圈 动。
[0024]本实施例这种电动自行车轮毂电机的第二大关键改进点在于该轮毂电机还具有多档助力功能和多档内变速功能，具体是这样实现的:
[0025]所述主轴I上通过轴承(图中未标注)旋转装配有一个介于所述离合器内圈1a和主轴I之间的转套11，该转套11的右端伸出所述轮毂外壳2外且安装有一牙盘12，转套11上还套设有两个能够绕转套周向转动而不能轴向移动的转套齿轮13，这两个转套齿轮13的直径不同，且转套11和转套齿轮13之间上还设置能够将二者周向固定在一起的锁紧机构，所述行星轴7上还固定有与所述转套齿轮13啮合的助力行星齿轮20。需要说明的是，所述转套齿轮13的个数并不局限为两个，也可以为一个、三个、四个……。
[0026]具有上述功能的所述锁紧机构可以采用机械领域所熟知的各种结构，在本实施例中，所述锁紧机构采用了如下结构:参照图1、图2和图3所示，它包括可轴向滑动地套设在所述主轴I上的滑套14、以及用于带动所述滑套在主轴上轴向滑动并能将滑套轴向定位在主轴上的滑移定位装置。所述滑套14位于转套11内，在转套11上、对应于所述离合器内圈1a以及每个转套齿轮13的部位均开设有相应的径向通孔。所述径向通孔处设置有卡在转套11上的弹簧片22，所述弹簧片22上卡合固定有位于该弹簧片外侧的滚柱15，所述弹簧片22的内侧布置有位于所述径向通孔中的且能够沿径向通孔径向移动的滚珠23。所述转套齿轮13和离合器内圈1a上都制有与所述滚柱15相对应的契合槽。所述滑套14上成型有当滑套在主轴I上轴向滑动时能够抵触所述滚珠23沿所述径向通孔向外移动、进而压迫所述弹簧片22使其发生形变、从而使固定在弹簧片22上的滚柱15移动至所述契合槽中、而使所述转套齿轮或离合器内圈与所述转套周向固定在一起的凸环14a。
[0027]具有上述功能的所述滑移定位装置可以采用机械领域所熟知的各种结构，如电磁阀，而在本实施例中，所述滑移定位装置采用了如下结构:它包括套在主轴I上且夹在主轴I和滑套14之间的压簧17、主轴I上开设的中心轴孔18、布置在所述中心轴孔18中且与滑套14相连的顶针22、以及与所述顶针接触配合用于拨动顶针在所述中心轴孔18中轴向移动的拨片(图中未画出)，所述拨片通过变速线(图中未画出)与电动自行车车把上的变速手柄(图中未画出)传动连接。
[0028]当电机通电带动轮毂顺时针转动带动自行车前行时，骑行者可以调动车把上的变速手柄，通过变速线带动拨片动作，拨片再推动顶针22沿主轴I的中心轴孔18在图1中向左移动，从而推动滑套14沿主轴I定量移动；或者，在压簧17的弹力作用下，推动滑套14和顶针16沿主轴I的中心轴孔18在图1中向右移动。通过滑套14及其上的凸环14a在多个位置的定量移动使得转套11上任一位置(骑行者可通过对变速手柄的控制自行选择)的滚珠23向外径向移动，进而压迫所述弹簧片22使弹簧片发生形变。弹簧片22发生形变后具有带动固定在其上的滚柱15向外移动的趋势，一旦转套11转动到相应的角度位置后，滚柱15在弹簧片22的形变弹力作用下就会部分进入所述契合槽中而另一部分任然处于转套
11中，这样就使得相应的离合器内圈1a或某一个转套齿轮13与转套11周向锁紧固定在一起，当然我们还可以特别设置所述契合槽的槽型，以让外齿圈与离合器外圈1b只能单向锁紧在一起，其结构原理类似楔块式单向离合器，在此不再赘述。而那些没有与凸环14a相接触的滚珠23则保持原位而不会向外移动，相应的滚柱15也就不会伸入契合槽中，不具有周向锁紧功能。此时骑行者踩踏自行车的脚蹬而带动所述牙盘12在图1右视方向作顺时针旋转，牙盘再带动转套11以及与该转套11周向锁紧固定的那个转套齿轮13或离合器内圈1a作顺时针旋转。其中，转套齿轮13能够通过与之相啮合的那个助力行星齿轮20向轮毂外壳2施加除电机转子以外的额外顺时针扭矩,而离合器内圈1a直接向轮毂外壳2施加除电机转子以外的额外顺时针扭矩。可见，无论是骑行者通过变速手柄选择转套11与离合器内圈1a周向固定，还是选择转套11与某一个转套齿轮13周向固定，都能够协助电机转子4带动轮毂外壳2顺时针转动，对电机进行人工助力。由于每个转套齿轮13的直径都不相同，所以当骑行者选择转套11与离合器内圈1a或不同的转套齿轮13周向固定时，骑行者对该轮毂电机的人工助力大小也就不同，也即实现了该轮毂电机的多档助力功能。
[0029]当该轮毂电机断电而使自行车处于断电骑行模式时，同样的道理，骑行者也可以调动车把上的变速手柄，使得离合器内圈1a或某一个转套齿轮13择一与转套11周向锁紧固定。此时骑行者踩踏自行车的脚蹬而带动所述牙盘12在图1右视方向作顺时针旋转，牙盘再带动转套11以及与该转套11周向固定的那个转套齿轮13或离合器内圈1a作顺时针旋转，进而带动轮毂外壳2顺时针转动，实现自行车的前行。可见，无论是骑行者通过变速手柄选择转套11与离合器内圈1a周向固定，还是选择转套11与某一个转套齿轮13周向固定，都能够带动轮毂外壳2顺时针前行。如果骑行者踩踏脚蹬的转速不变，由于每个转套齿轮13的直径各不相同，所以当骑行者选择转套11与离合器内圈1a或不同的转套齿轮13周向固定时，轮毂外壳2的转速也就不同，也即实现了该轮毂电机的多档内变速功能。一般来说，如果骑行者追求自行车的前行速度，可选择变速器内圈1a与转套11周向固定的档位；如果骑行者追求自行车的爬坡能力，可选择直径最小的那个转套齿轮13与转套11周向固定的档位。
[0030]可见，所述的主轴1、转套11、转套齿轮13和锁紧机构即构成了本发明所说的离合器装置，该离合器装置具有直径各不相同的多个离合器齿轮(即所述的转套齿轮)，实际应用时，可以根据使用者的需要，调节所述锁紧机构选择所需的那个转套齿轮与转套周向固定，以获得使用者想要的减速比和输出力矩。如果想让转套11只能围绕主轴I单向旋转(顺时针或逆时针)而非双向旋转，还可以在转套11和主轴I之间额外加设另外一个单向离合器，转套11和主轴I分别与该另外一个单向离合器的离合器外圈和离合器内圈固定。
[0031]为了避免转套11以及转套上的卡销15在作旋转运动时，卡销15与滑套14之间因直接接触和相对运动而产生的高速滑动摩擦，本例还采用了以下结构:所述滑套14与主轴I之间设置有支撑轴承(图中未画出)，所述支撑轴承具有可相对转动的轴承内圈和轴承外圈(轴承的常规结构)，所述滑套14固定在轴承外圈上，而轴承内圈可轴向滑动地套设在所述主轴I上。当然，我们也可以将所述滑套14轴向滑动地套设在轴承外圈上，而将轴承内圈固定在所述主轴I上，同样能达到上述效果。
[0032]为了保证所述太阳齿轮10与轮毂外壳2间的连接强度，防止单向离合器内圈1a变形，本例在所述单向离合器的内圈1a与转套11之间还安装有支撑滚珠19。
[0033]本例中，所述右行星齿轮9和助力行星齿轮20的直径均小于所述左行星齿轮8的直径。
[0034]本实施例所说的“径向”和“轴向”是以主轴I为参照的。
[0035]当然，上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让人们能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种离合器装置，其特征在于:包括主轴(I )，所述主轴(I)上通过轴承旋转装配有一个转套(11)，转套(11)上还套设有至少两个能够绕转套周向转动而不能轴向移动的转套齿轮(13)，每个转套齿轮(13)的直径各不相同，转套(11)和转套齿轮(13)之间上还设置能够将二者周向固定在一起的锁紧机构。
2.根据权利要求1所述的离合器装置，其特征在于:所述锁紧机构包括可轴向滑动地套设在所述主轴(I)上的滑套(14)、以及用于带动所述滑套在主轴上轴向滑动并能将滑套轴向定位在主轴上的滑移定位装置，所述滑套(14)位于转套(11)内，在所述转套(11)上、对应于每个转套齿轮的部位均开设有相应的径向通孔，所述径向通孔处设置有卡在转套(11)上的弹簧片(22)，所述弹簧片(22)上卡合固定有位于该弹簧片外侧的滚柱(15)，所述弹簧片(22)的内侧布置有位于所述径向通孔中的且能够沿径向通孔径向移动的滚珠(23)，转套齿轮(13)上制有与所述滚柱(15)相对应的契合槽，所述滑套(14)上成型有当滑套在主轴(I)上轴向滑动时能够抵触所述滚珠(23)沿所述径向通孔向外移动、进而压迫所述弹簧片(22 )使其发生形变、从而使固定在弹簧片(22 )上的滚柱(15 )移动至所述契合槽中、而使所述转套齿轮(13)与所述转套(11)周向固定在一起的凸环(14a)。
3.根据权利要求2所述的离合器装置，其特征在于:所述滑移定位装置包括套在主轴(I)上且夹在主轴(I)和滑套(14)之间的压簧(17 )、主轴(I)上开设的中心轴孔(18 )、布置在所述中心轴孔(18)中且与滑套(14)相连的顶针、以及与所述顶针接触配合用于拨动顶针在所述中心轴孔(18)中轴向移动的拨片，所述拨片通过变速线与变速手柄传动连接。
4.根据权利要求2所述的离合器装置，其特征在于:所述滑移定位装置为电磁阀。
5.根据权利要求2或3或4所述的离合器装置，其特征在于:所述滑套(14)与主轴(I)之间设置有支撑轴承，所述支撑轴承具有可相对转动的轴承内圈和轴承外圈，所述滑套(14)固定在轴承外圈上，而轴承内圈可轴向滑动地套设在所述主轴(I)上。
6.根据权利要求2或3或4所述的离合器装置，其特征在于:所述滑套(14)与所述主轴之间设置有支撑轴承，所述支撑轴承具有可相对转动的轴承内圈和轴承外圈，所述滑套(14 )可轴向滑动地套设在轴承外圈上，而轴承内圈固定在所述主轴(I)上。
7.根据权利要求1或2或3或4所述的离合器装置，其特征在于:所述转套齿轮(13)共有两个。
8.根据权利要求1或2或3或4所述的离合器装置，其特征在于:所述转套(11)和主轴(I)之间设置有单向离合器，该单向离合器具有离合器内圈以及与该离合器内圈单向锁紧的离合器外圈，所述离合器外圈与转套(11)固定，所述离合器内圈与主轴(I)固定。
【文档编号】F16D41/24GK104033510SQ201410148970
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年4月11日 优先权日:2014年4月11日
【发明者】贺先兵, 王海华, 周奇, 丁俊, 徐大军 申请人:苏州八方电机科技有限公司