CN1044977A - 摩托车及其它机动车双向可控超越离合器 - Google Patents

Abstract

摩托车及其它机动车双向可控超越离合器，由主体部分图1、自锁部分、传动及控制部分组成，使得行车随时自动脱、挂挡，完全、充分的利用惯性行驶，发动机及整个传动系统处于间歇怠速和间歇运转工作状态，而需要时又可将来自发动机的牵阻力立即传递至车轮，以控制车速。本发明的节油率达10～30％，延长有关零部件的使用寿命一倍以上。

Description

本发明涉及摩托车及其它机动车特别是无档位或无空档位的机动车辆在行驶中实现自动挂、脱档的装置。

一些无空档或根本无档位的摩托车及其它机动车辆在行驶中必须始终加着油门，而绝大多数有空档的机动车辆在行驶中也较少使用，其原因在于空档位的档位的转换需要油门、离合器、操纵杆三者的配合来实现，这样使得操作不便。另一重要因素是很多车辆的档位不清，这样在转换时容易打齿。从而下坡、顺风时的惯性力无法或很少利用，燃油白白浪费、对大气的污染加剧，同时因发动机及整个传动系统始终处于高速运转状态，因而使用寿命又受到严重影响。

由于充分利用惯性行驶后，仅节油率一项指标就高达百分之十几二十几甚至三十几，这是目前其它任何一种节油措施所不及的，同时大大延长有关零部件的使用寿命。因而在掀起节能热的当今世界受到人们的普遍关注，其中最典型的代表就是日本。近几年我国进口的日本产车辆特别是大型汽车在高档位（即高速）行驶时来自发动机的牵阻力被大幅度削减，但仍没有从根本上解决这个问题。目前在现有技术中从根本上解决了这个问题的典型代表就是自行车和人力三轮车等，这类车上由于使用了单向超越离合器（即飞轮），所以不仅实现自动脱、挂档还充份利用了惯性力。但这种装置何不应用于机动车辆，原因就在于下陡坡时车辆可能失控。

本发明的目的是要提供一种离合器，它不仅具有正向传递动力和正向超越的性能，即使得车辆在任何时速下都能完全、充份地利用惯性力行驶，同时在需要的任何时刻能迅速将来自发动机的牵阻力传递到车轮，从而不使用（或基本不使用）车闸就能控制车速。

发明是这样实现的：主体部份里的外轮和星轮之间有一系列圆柱滚子，由换向圈确定相互位置，同时每个滚子的活动范围对应着外轮内侧（或星轮外侧）上的一块小平面。当外轮和星轮之间不同步（但同轴）运转时，滚子的轴线到外轮（或星轮）轴线的距离就连续改变。根据设计需要限定该距离的变化范围，于是存在三个区域：滚子位于小平面中间区域时，外轮和星轮可以相对运动;而两边的极限区域为楔紧区，滚子位于这两个区域时，外轮与星轮楔紧并同步运转传递动力。通过外部的自锁部份。传动部份、控制部份或电控机构使得换向圈或其它件运动（单一径向旋转运动或径向旋转辅之以轴向位移的复合运动）使得本发明呈现三种功能。“第一功能”是滚子受控在小平面的中间区域到左极限区域之间游动时可以正向传递动力和正向超越;“第二功能”是滚子受控在小平面的中间区域和右极限区域内游动时可以逆向传递动力和逆向超越;“第三功能”是滚子受控在整张小平面上游动时，即可以双向传递动力。实际使用时，使外轮（或星轮）与末级轮（轴）或与某级中间轮（轴）联接并同步运转，而星轮（或外轮）则与较前级轮（轴）联接或啮合，于是非下陡坡时，使用本发明第一（或第二）功能就能控制车辆完全、充份地利用惯性力行驶;在下陡坡时人为控制本发明为第二（或第一）、三功能时，都可使得来自发动机的牵阻力迅速传递到车轮，从而控制车速。这以后又可人为控制回到第一（或第二）功能，如此周而复始。

本发明的优点在于：车辆安装上本发明以后操作极为方便，只要一加油门，发动机的动力立即传递到车轮（即自动挂档），一松油门，行车立即自动脱档并利用惯性力超越行驶，如此完全、充份地利用惯性力的结果使得在不同路面上的节油率高达10～30%左右，远远超出其它节油措施的效果，随之而来的优点便是排放的费气大大减少;当车辆滑行时由于发动机及整个传动系统的转速是连续加油门时转速的1/3-7，因此间断加油门的结果又使得车辆的使用寿命大大延长（一倍以上）。另外本发明的主体部份体积小、重量轻、传递扭矩大、结构简单紧凑、使用寿命长，因此各种机动车辆均可采用，并且安全可靠。

发明的具体结构由以下的实施例及其附图给出：

图1是原理图;图2、图3是结构直观示意图;图4、图5是结构示意图;图6是功能结构直观示意图;图7-17是窗口形状示意图;图18是直观示意图;图19是爪控圈结构直观示意图;图20～31是窗口形状示意图;图32～34为小平面构成示意图;图35、36是内向型主体部份结构示意图;图37、38是对应窗口形状对比示意图;图39是窗口、豁口、端面连通示意图;图40是实例示意图;图41是端面弹簧直观示意图;图42是实现外力构件示意图;图43是拨叉、杠杆组合示意图;图44、45是杠杆类型图;图46是爪控簧示意图。

下面结合各图详细说明依据本发明提出的具体装置的细节及工作情况：

图1主体部份中的外轮1和星轮2之间有一组滚子3和一个换向圈4，每个滚子3都对应着星轮2外侧上的一块小平面5，这些滚子3轴线间的距离取决于换向圈4上相邻两豁口6的间隔，图2。运动后有以下三种状态：

一、当外轮1逆转的速度大于星轮2的逆转速（或者是外轮1的顺转速小于星轮2的顺转速）即产生正向速差（人为规定该速差为正反之为反向速差，下同。）时，滚子3沿着小平面5向左滚动，则切线K-K到轴线O-O之间的距离连续变长，直至滚子3与外轮1内侧上的圆柱面7楔紧（此时滚子3在小平面5上的位置为左极限区域），于是外轮1和星轮2之间呈“正向动力传递”（人为规定，与之相反的为反向动力传递。下同。）状态。

二、同理，当外轮1和星轮2之间产生反向速差时，可使滚子3向右滚动而到达小平面5上的右极限区域时楔紧，呈“反向动力传递”状态。

三、当滚子3位于小平面5的中间区域时，无论有无速差，外轮1和星轮2之间都不传递动力，呈现“超越”（正向或反向）状态。

上述三种状态任意组合后具有下述三种功能：

一、三状态组合“第一功能”-正向动力传递和正向超越：

外轮1和星轮2之间产生正向速差，换向圈4随动，滚子3由小平面5的中间到达左极限区域后呈正向动力传递状态。当产生反向速差时，滚子3向右回位到小平面5的中间区域，呈“正向超越”（人为规定，下同。）状态。

二、三状态组合“第二功能”-反向动力传递和反向超越：

外轮1和星轮2之间产生反向速差，换向圈4随动，滚子3由小平面5的中间到达右极限区域后呈反向动力传递状态。当产生正向速差时，滚子3向左回位到小平面5的中间区域，“呈反向超越”（人为规定，下同。）状态。

一、二状态组合第三功能-正、反向动力传递：

外轮1和星轮2之间产生正或反向速差时，换向圈4随动，滚子3由右极限到左极限或由左极限到右极限时呈正向或反向动力传递状态。

图3中的销钉8固定在星轮2上，同时穿过换向圈4上的窗口9，随着窗口9长度A的变化及相对销钉8的位置不同即使得本主体部份可分别实现上述第一和第二功能。图4不采用销钉8和窗口9而增设凸块10，示意了第一功能的实现;图5示意的结构可实现第二功能。而第三功能的实现则无需增设销钉8、窗口9、凸块10。

实际使用时需要上述单一功能向另一功能转换成之为“组合功能”。其实现的关键取决于能够在旋转运动中准确控制换向圈4径向转角的大小。

图6示意了通过换向圈4（或星轮2）的复合运动（轴向和径向运动）来控制滚子3在小平面5上的游动范围，即为实现组合功能的途径之一。

设：星轮2无轴向移动;轴向弹力K（该力由拉簧或压簧实现，为描述方便起见，以下统称弹力K）自由顶着换向圈4;销钉8穿过窗口9起导柱作用;来自 K向的外力 K可以克服弹力K而推动换向圈4（与上设结果等同的条件是：换向圈4无轴向移动;轴向弹力J（由拉或压力弹簧实现，为描述方便以下统称弹力J）自由顶住星轮2;销钉8穿过窗口9起导柱作用;来自J向的外力 J可以克服弹力 J而推动星轮2）。

于是：在不施加外力 K（或 J）时，销钉8只能对应着窗口9的第一功能部份A1（对照图3的A）;当产生反向速差时，根据需要而施加的外力K（或J）克服了弹力 K（或 J）推动换向圈4（或星轮2）轴向进位，即使得销钉8对应着窗口9上的A2部份，随即呈现第二功能。换向圈4的复位，只需在正向速差出现时松脱外力 K（或 J）。上述为“第一、二组合功能”实现的全过程。按S投影方向得到图7所示窗口9的形状使得第一、二组合功能的转换与正、反向速差无关，即随时可行功能转换。当所设条件变动时，相应有实现第一、二组合功能的另外两种窗口9的图形，图8、9。

与上述类似，实现第一、三和第二、三组合功能时，窗口9的图形如图10～17所示。

图18示意了实现各组合功能的另一结构，它能够去除换向圈4和星轮2之间的轴向运动。爪控圈11（图19）上若干导爪12对应在星轮2外侧上的滑槽13内（可以滑动），而弯折后的爪头14通过换向圈4上的窗口9起导向作用。

设：星轮2和换向圈4之间及两者整体均无轴向位移;轴向弹力K自由附着于爪控圈11;外力 K可以克服弹力K而推动爪控圈11（与上设结果等同的条件是：星轮2和换向圈4之间及爪控圈11均无轴向位移;轴向弹力J自由附着于星轮2（或换向圈4，因为此时它们之间无轴向位移）;来自 J向的外力 J可以克服弹力J而使得星轮2和换向圈4整体同步轴向移动）。

于是：在不施加外力 K（或 L）时，爪头14只能对应着窗口9的A1部份呈第一功能;当根据需要而施加的外力 K（或 K）克服了弹力K（或J）时，爪控圈11沿轴进位，即使得爪头14对应着A2部份呈第三功能。当出现正向速差时，只要松脱外力 K（或 J）即爪控圈11复位。上述过程实现“第一、三组合功能”。按T投影，窗口9的形状如图20所示;图21所示窗口9的形状使得第一、三功能的转换与正、反向速差无关，即随时可行功能转换。当所设条件变动时，相应有实现第一、三组合功能的另外两种窗口9的图形如图22、23所示。

与此类似，实现第一、二和第二、三组合功能的窗口9图形如图24～31所示。

如果爪控圈11在星轮2上固定不动，而通过换向圈4与星轮2之间的相对运动来实现各组合功能，那么爪头14与销钉8的作用等同，这在前面已详细描述。

与小平面5作用相同的另三种形状例于图32～34，分别是圆柱面;平面与圆柱的组合面;对数螺旋柱状面和圆柱面的组合面。为方便起见以下统称“小平面5”。这些小平面5和星轮2上的圆柱面15（图18）以及构成滑槽13的台阶面（或由小平面5和圆柱面15，图6）共同形成“组合面”。至于滚子3、小平面5、豁口6、销钉8、窗口9、导爪12、滑槽13的个（张）数在2～30内选取。

综上所述，组合面位于星轮2外侧、销钉8或爪控圈11与星轮2同步运转时的主体部份结构类型为“外向型”;而图35、36示意了“内向型”主体部份的结构，其组合面位于外轮1内侧、销钉8或爪控圈11与外轮1同步。当主体结构为内向型时，用以实现各组合功能的窗口9，一一对应着外向型时各组合功能的窗口9，其形状的差异仅仅是图形绕轴线旋转180°。例图37和38示意的窗口9都是通过爪控圈11的运动来实现第一、三组合功能的，但前者对应着外向型结构，后者对应着内向型结构。

实际使用时，有时需要窗口9与豁口6（甚至端面16）连通，图39。

图40示意了本发明在嘉陵、建设、渭阳牌等50型系列摩托车上应用的实例。

末级轴17与外向型星轮2通过花键联接，参见图3（根据不同的应用场合，可任意选取外轮1或星轮2与末级的轴或轮联接，也可与中间的轴或轮联接，并且联接的形式不限，如键、销、螺纹等。），而外轮1的外侧直接做成齿轮（对于不同的应用场合，可任意将外轮1或星轮2做成或镶嵌上齿轮（图4）、链轮（图5）、皮带轮（图1）等），并与齿轮18啮合。端面弹簧19（图41）径向支承在导爪12上、轴向顶着爪控圈11和星轮2上的台阶20，其弹力K使得爪控圈11在不受外力 K时爪头14对应着A1部份（参见图18中的A1）呈第一功能。贴在爪控圈11外侧的拨叉21轴向定位在拨叉连杆22的一端，该拨叉连杆22的另一端伸出传动箱盖23，并套有弹簧24和垫圈25，由螺母26压紧。当施加外力 K时，螺母26（或拨叉连杆22）、拨叉20等沿轴进位并推动爪控圈11，使得爪头14对应着A2部份（图18），为第三功能。去除外力 K后由端面弹簧19和弹簧24控制复位。图40还示意了实现 K力的“电控机构”。在传动箱盖23外固定着继电器27，其上又固定着杠杆28，该杠杆28一端贴紧螺母26（或拨叉连杆22）另一端支撑在车身上。当继电器27工作时即可产生外力 K，同时锁住，断电后即复位。

用以控制螺母26（或拨叉连杆22）动作的另外具体结构采用专利号为86209623和申请号为88202272.5的文件中所述装置。

对于不同的车型，外力 K除由上述各种机构实现外，补充如下：图42中的“自锁部份”由杠杆29、销轴30、小杠杆31、销轴32、小弹簧33、支座34、缺口35构成。“传动部份”由传动杆36（或钢索、钢索外套、挡碗等软传动件）等件组成;“控制部份”由杠杆37、支座34、销轴38、拨叉连杆22、拨叉21等构成。杠杆29被施于力 F，即绕销轴30逆转，由于小弹簧33的作用，小杠杆31的右端嵌入缺口35内，传动杆36将动力传递给杠杆37，使之控制拨叉连杆22、拨叉21进位，同时向主体部份传递 K力，即图42所示位置。反之去除小弹簧33的弹力后，杠杆31的右端从缺口35内滑出，由于传动杆36的涨力及各级复位簧的作用使之复位。

根据需要杠杆37可以与拨叉连杆22和拨叉21做成整体，图43，也可以是多级杠杆的组合。上述各杠杆的具体类型如图44、45示意的任意一种。图44所示支点在杠杆的中部;而图45所示支点在杠杆的端部。

爪控圈11和端面弹簧19做成整体爪控簧39如图46所示。

Claims (10)

1、摩托车及其它机动车双向可控超越离合器，主体部份中的外轮1和星轮2之间的滚子3对应分布在换向圈4上的豁口6内，外力 K( J)除由电控机构实现外，由自锁部份、传动部份和控制部份共同实现，本发明的特征在于：

a、外轮1和星轮2其一设有组合面，或圆柱面7，

b、换向圈4上设有豁口6和窗口9，

c、该窗口9内对应有销钉8或爪控圈11上的爪头14，

d、电控机构由继电器27、杠杆28、拨叉21、拨叉连杆22等零件构成，

e、自锁部份包括杠杆29、销轴30、小杠杆31、销轴32、小弹簧33、支座34、缺口35，

f、传动部份由传动杆36和软传动件构成，

g、控制部份由拨叉21、拨叉连杆22及杠杆37、销轴38等零件构成，

h、爪控圈11的一侧是端面弹簧19。

2、根据权利要求1所述的装置，其特征是外轮1和星轮2两者之一是齿轮、链轮、皮带轮。

3、根据权利要求1所述的装置，其特征是外轮1和星轮2两者之一与车辆上的轴（轮）通过键、螺纹联接件联接。

4、根据权利要求1所述的装置，其特征是组合面由小平面5、构成滑槽13的台阶面和圆柱面15组合成。

5、根据权利要求1所述的装置，其特征是组合面由小平面5和圆柱面15构成。

6、根据权利要求1所述的装置，其特征是小平面5的形状为平面、圆柱面、平面和圆柱面的组合面、对数螺旋柱状面和圆柱面的组合面。

7、根据权利要求1所述的装置，其特征是滚子3、小平面5、豁口6、销钉8、窗口9、导爪12、滑槽13的个（张）数分别为2～30。

8、根据权利要求1所述的装置，其特征是控制部份的杠杆37与拨叉21成整体。

9、根据权利要求1所述的装置，其特征是控制部份的杠杆37为多级杠杆。

10、根据权利要求1所述的装置，其特征是爪控圈11和端面弹簧19共同组成爪控簧39。

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