一種單向超越離合器結(jié)構(gòu)、兩擋變速系統(tǒng)及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種傳動結(jié)構(gòu)，特別涉及一種單向超越離合器結(jié)構(gòu)、兩擋變速系統(tǒng)及控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]單向超越離合器，是指主動件正轉(zhuǎn)與從動件嚙合，反轉(zhuǎn)與從動件分離的離合器。螺旋單向超越離合器是利用螺旋花鍵配合結(jié)構(gòu)，形成正反轉(zhuǎn)時按相反方向移動而實現(xiàn)離合器結(jié)合與分離的軸向運動，螺旋單向離合器通常采單向端面齒的嚙合結(jié)構(gòu)形成離合結(jié)構(gòu)。由于螺旋單向離合器具有結(jié)構(gòu)簡單、加工方便和制造成本低、使用壽命長的優(yōu)點目前已得到越來越廣泛的應(yīng)用。但現(xiàn)有螺旋單向離合器結(jié)構(gòu)在用于變速系統(tǒng)時，由于端面齒咬合后，在具有扭矩傳遞狀態(tài)下不能脫開的缺陷，其在應(yīng)用于自動變速系統(tǒng)中受到較大制約。為此，需要利用相關(guān)件轉(zhuǎn)速信息或位置信息進行變速系統(tǒng)控制。因此，需要對現(xiàn)有具有單向超越離合器結(jié)構(gòu)進行進一步的改進。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明目的第一目的就是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種單向超越離合器結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)通過設(shè)置一磁鋼和霍爾元件，以獲得位置信息或轉(zhuǎn)速信息，用以變速控制。本發(fā)明的第二目的是提供一種包括前述單向超越離合器結(jié)構(gòu)的兩擋變速系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用相關(guān)件位置信息或轉(zhuǎn)速信息進行變速控制而形成兩擋自動變速。本發(fā)明再一個的目的是提供一種控制方法，該方法利用利用相關(guān)件位置信息或轉(zhuǎn)速信息形成兩擋變速系統(tǒng)的自動控制。
[0004]為實現(xiàn)第一目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。
[0005]—種單向超越離合器結(jié)構(gòu)，包括分別構(gòu)成輸入端和輸出端的主動盤和動力軸，主動盤可轉(zhuǎn)動的套裝在動力軸上，主動盤與動力軸之間通過主動端和從動端相互嚙合的單向端面齒形成單向離合器；主動端一體形成或連接在主動盤上，從動端通過花鍵結(jié)構(gòu)可軸向移動的配合在動力軸上；動力軸的軸端設(shè)有磁鋼，磁鋼用于通過霍爾元件獲得動力軸的轉(zhuǎn)速信息；或者，從動端呈同步移動的連接有推桿，該推桿滑動配合在動力軸的中孔內(nèi)，并在伸出動力軸的外端設(shè)有磁鋼，磁鋼用于通過霍爾元件獲得從動端的位置信息和轉(zhuǎn)速信息。
[0006]采用前述技術(shù)方案的本發(fā)明，通過從動軸或推桿上的磁鋼，以及設(shè)在靜止構(gòu)件上的霍爾元件，利用磁感應(yīng)原理獲得從動端位置信息，或者從動軸的轉(zhuǎn)速信息，以便利用該信息進行變速控制，實現(xiàn)單向超越離合器的離合狀態(tài)自動控制，而形成可控單向超越離合器。其結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低，故障率低。
[0007]優(yōu)選的，所述主動端通過花鍵結(jié)構(gòu)配合在主動盤一側(cè)，以在主動盤按設(shè)定方向轉(zhuǎn)動時，帶動主動端朝從動端方向移動至設(shè)定位置，且主動端與主動盤之間設(shè)有加載彈簧。以通過加載彈簧使離合器的主動端處于嚙合狀態(tài)位置，待從動端移動到嚙合位置時，且主動盤按設(shè)定方向轉(zhuǎn)動；在主動盤反向旋轉(zhuǎn)時，即使從動端移動到嚙合位置時，單向端面齒不能結(jié)合而推動主動端后退并壓縮加載彈簧，從而實現(xiàn)單向超越離合器目的。其結(jié)構(gòu)簡單、布局緊湊，且功能可靠，使用壽命長。
[0008]進一步優(yōu)選的，所述主動端與主動盤之間配合花鍵結(jié)構(gòu)為螺旋花鍵結(jié)構(gòu)。以利用現(xiàn)有技術(shù)中螺旋花鍵配合結(jié)構(gòu)的基本特性形成螺旋單向可控超越離合器，螺旋花鍵配合結(jié)構(gòu)主要用于傳遞扭矩，同時具有小角度轉(zhuǎn)動對應(yīng)大距離移動的特性，因此，用于螺旋花鍵的螺旋升角都必然較大，可通過推動配合在花鍵軸上的花鍵套移動實現(xiàn)花鍵套或花鍵軸轉(zhuǎn)動，或者花鍵套在外部摩擦阻力作用下，由花鍵軸帶動轉(zhuǎn)動和軸向移動，且花鍵套在軸向阻力足夠大時，僅隨花鍵軸轉(zhuǎn)動。本方案中的螺旋花鍵結(jié)構(gòu)可使單向超越離合器的單向端面齒保持穩(wěn)定、可靠的結(jié)合狀態(tài)；同時，在主動盤反轉(zhuǎn)時，對主動端的后退形成一定的助力作用。
[0009]優(yōu)選的，所述從動端與動力軸之間配合花鍵結(jié)構(gòu)為螺旋花鍵結(jié)構(gòu)。通過合理選擇螺旋方向可獲得端面齒結(jié)合的響應(yīng)時間；或者，延緩結(jié)合時間而減緩結(jié)合沖擊。
[0010]優(yōu)選的，所述從動端通過橫貫的銷軸與所述推桿連接，推桿底端與中孔底部之間設(shè)有復(fù)位彈簧；所述動力軸上形成有推桿移動用貫穿槽。以形成推桿與銷軸的同步移動，并具有自復(fù)位功能。其結(jié)構(gòu)簡單，運動靈活。
[0011 ] 進一步優(yōu)選的，所述銷軸固定連接在所述推桿上，銷軸由側(cè)部抵接在從動端內(nèi)側(cè)；所述從動端外側(cè)設(shè)有離心頂推機構(gòu)，離心頂推機構(gòu)用于通過L形離心甩塊推動從動端至離合器結(jié)構(gòu)的結(jié)合位置；所述離心甩塊與所述從動端之間設(shè)有平面軸承。以形成依靠設(shè)定轉(zhuǎn)速由離心運動控制的離合器結(jié)構(gòu)，可通過合理的參數(shù)設(shè)置，以便設(shè)定轉(zhuǎn)速條件下實現(xiàn)自動離合器的自動結(jié)合；在從動端向結(jié)合位置移動時，推桿隨從動端移動，以便使推桿位置信息還代表設(shè)定轉(zhuǎn)速信息，便于通過轉(zhuǎn)速信息控制的控制系統(tǒng)利用。在主動盤無動力狀態(tài)下，復(fù)位彈簧推動推桿外伸，從而帶動從動端遠離結(jié)合狀態(tài)位置。其推桿與從動端不形成剛性連接，其結(jié)構(gòu)簡單、裝拆方便。平面軸承用以降低離心甩塊與從動端接觸面間的摩擦磨損，延長使用壽命。
[0012]更進一步優(yōu)選的，所述L形離心甩塊可轉(zhuǎn)動的連接在增速從動齒輪上，該增速從動齒輪僅可轉(zhuǎn)動的套裝在所述動力軸上。以通過第三旋轉(zhuǎn)構(gòu)件上的增速主動齒輪帶動增速從動齒輪以高于動力軸轉(zhuǎn)速高速旋轉(zhuǎn)，從而使質(zhì)量較小的離心塊獲得較大的離心動力。
[0013]優(yōu)選的，所述銷軸固定連接在所述推桿上，銷軸由側(cè)部抵接在從動端內(nèi)側(cè)；推桿或從動端通過電磁線圈構(gòu)成電磁鐵的活動鐵芯。以通過推桿獲得從動軸轉(zhuǎn)速信息，通過該轉(zhuǎn)速信息啟動電磁鐵實現(xiàn)由低速向高速的換擋變速控制，適用于電磁鐵控制的具有該單向超越離合器結(jié)合的離合器或變速系統(tǒng)；進一步可利用推桿與從動端一致的位置信息，進行由高速向低速的變速控制。
[0014]優(yōu)選的，所述銷軸同時固定連接在所述推桿和從動端上；推桿或從動端通過電磁線圈構(gòu)成電磁鐵的活動鐵芯；或者，推桿通過外端連接有用于推動推桿的推桿電磁鐵或撥叉機構(gòu)。通過推桿或從動端與電磁線圈形成電磁鐵結(jié)構(gòu)，或者，通過外接推桿電磁鐵、電動撥叉機構(gòu)，離合器形成自動結(jié)合結(jié)構(gòu)，均可通過推桿獲得從動軸轉(zhuǎn)速信息，通過該轉(zhuǎn)速信息啟動電磁鐵實現(xiàn)由低速向高速的換擋變速控制；進一步可利用推桿與從動端一致的位置信息，進行由高速向低速的變速控制，達到自動變速的目的。同時，在采用手動撥叉方案時，可人工操作離合器的結(jié)合，實現(xiàn)人工操作的低變高變速控制，并利用位置信息形成由高變低的自動控制。
[0015]優(yōu)選的，所述從動端通過電磁線圈構(gòu)成電磁鐵的活動鐵芯；從動端與所述主動端之間設(shè)有分離彈簧。其轉(zhuǎn)速信息由霍爾元件通過直接設(shè)在從動軸上的磁鋼獲得，通過該轉(zhuǎn)速信息啟動電磁鐵實現(xiàn)由低速向高速的換擋變速控制，適用于電磁鐵控制的具有該單向超越離合器結(jié)合的離合器或變速系統(tǒng)。
[0016]為實現(xiàn)第二目的的一種兩擋變系統(tǒng)，本發(fā)明采用如下兩種技術(shù)方案。
[0017]方案一、一種兩擋變系統(tǒng)，包括實現(xiàn)第一目的的技術(shù)方案中由離心運動控制的具有螺旋花鍵結(jié)構(gòu)的單向超越離合器結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)通過磁鋼和霍爾元件獲得從動端的位置信息；該結(jié)構(gòu)的動力軸上固定連接有輸出齒輪，動力軸上的主動盤構(gòu)成高速擋從動齒輪，動力軸上還設(shè)有低速擋從動齒輪，低速擋從動齒輪與動力軸之間形成有雙向超越離合器結(jié)構(gòu)；動力軸的動力輸入前端還設(shè)有輸入軸，該輸入軸上設(shè)有可隨輸入軸同步主動的低速擋主動齒輪和高速擋主動齒輪，低速擋主動齒輪和高速擋主動齒輪分別對應(yīng)與所述低速擋從動齒輪和構(gòu)成高速擋從動齒輪的主動盤常嚙合；所述增速從動齒輪與動力軸以外的一旋轉(zhuǎn)軸上的增速主動齒輪嚙合，旋轉(zhuǎn)軸與輸入軸形成正相關(guān)的轉(zhuǎn)速關(guān)系。
[0018]本方案中，用于電機驅(qū)動變速系統(tǒng)，在啟動主電機后，電機動力通過齒輪、鏈輪或皮帶輪由輸入軸輸入，在低速正轉(zhuǎn)條件下，低速擋主動齒輪帶動低速擋從動齒輪正向轉(zhuǎn)動，高速擋主動齒輪帶動構(gòu)成高速擋從動齒輪的主動盤正向轉(zhuǎn)動；低速擋從動齒輪通過雙向超越離合器結(jié)構(gòu)帶動動力軸正向轉(zhuǎn)動，此時，動力軸轉(zhuǎn)速低于主動盤轉(zhuǎn)速，利用主動盤空套在動力軸上的結(jié)構(gòu)關(guān)系，二者形成相對轉(zhuǎn)動的超越關(guān)系。當輸入動力軸轉(zhuǎn)速增大到設(shè)定值時，設(shè)置增速主動齒輪的旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速對應(yīng)增大，增速從動齒輪使離心甩塊推動從動端至單向超越離合器結(jié)構(gòu)結(jié)合的位置，形成與主動端的結(jié)合，動力軸與主動盤同步正向轉(zhuǎn)動，動力軸與低于其轉(zhuǎn)速且轉(zhuǎn)向相同的低速擋從動齒輪通過超越雙向離合器形成超越關(guān)系。在輸入軸反向旋轉(zhuǎn)時，動力軸通過雙向超越離合器與低速擋從動齒輪形成同步轉(zhuǎn)動；低速時，單向超越離合器結(jié)構(gòu)的從動端在復(fù)位彈簧作用下，由推桿上的銷軸推送在遠離主動端的位置，二者呈分離狀態(tài)，從動端隨動力軸同步轉(zhuǎn)動；主動盤由高速擋主動齒輪帶動并通過空套在動力軸上的結(jié)構(gòu)與動力軸形成相對轉(zhuǎn)動。在輸入軸反向轉(zhuǎn)速達到設(shè)定值時，從動端在離心甩塊作用下被推送至結(jié)合位置，但由于主動端與從動端呈單向齒的嚙合關(guān)系，此時，二者不嚙合，主動端被從動端推壓克服加載彈簧的彈性力而后退，二者形成打滑且具有相對轉(zhuǎn)動的超越狀態(tài)。本方案中的雙向超越離合器結(jié)構(gòu)，是利用現(xiàn)有技術(shù)中雙向超越離合器如下特性形成雙向超越功能，即雙向超越離合器的主動件可帶動從動件正反向轉(zhuǎn)動，而從動件卻不能帶動主動件轉(zhuǎn)動。同時，本方案通過霍爾元件和推桿上的磁鋼獲得離合器從動端位置信息，以便控制系統(tǒng)利用該信號進行由高速向低速的變速控制，利于實現(xiàn)系統(tǒng)的自動控制。如在高速擋條件下，切斷主驅(qū)動電機數(shù)秒，使輸入軸失去動力，單向離合器的從動端在復(fù)位彈簧作用下回位而與主動端分離，再復(fù)電啟動時，自然形成低速傳動而實現(xiàn)