具有腎形牽引元件的牽引元件傳動裝置的制作方法

專利名稱：具有腎形牽引元件的牽引元件傳動裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于車輛或用于應用在傳動技術中的牽引元件傳 動裝置，其具有支承在機架上的輸入軸和輸出軸，其中輸入軸和輸出
軸從機架中引導出來，具有以下特征
a )在輸入軸與輸出軸之間設有多個帶有傳動齒輪的傳動部，所述 傳動部構造成牽引元件傳動裝置；
b)所有傳動齒輪在運行期間持續旋轉；
c )位于輸入軸與輸出軸之間的傳動部構造成帶有作為牽引元件的 齒形帶和帶有作為傳動齒輪的齒形帶盤的牽引元件傳動裝置；
d)牽引元件通過芳族聚酰胺、凱夫拉爾(Kevlar)、碳纖維或其 它纖維材料加強。
背景技術：
近百年以來，可換檔的傳動裝置在機動車領域內是不可或缺的。 同樣，它們在大量機器的驅動技術中得到應用。經常涉及這樣的傳動 結構，它們借助于齒輪作為圓柱齒輪傳動裝置或行星齒輪傳動機構(行 星齒輪傳動裝置)工作。但這種傳動裝置的制造技術通常非常復雜和 昂貴。因為這些傳遞力的傳動構件通常由鋼制成，因此重量目前總是 作為批評的焦點并且被視為缺陷。較輕的傳動裝置會降低例如能耗。 下面要描述的本發明可以在所有可設想的產品分支中應用并且鑒于輕
的重量特別適合于在車輛中應用，因為將纖維加強的塑料用作傳遞力 的構件。例如在這里可考慮農用車輛、飛機和輪船，它們可以裝備有 內燃機、電機或其它機組。同樣可設想在通過肌肉力驅動的車輛中應 用。為了保證輕松的推進，車輛必須特別輕。因此，對傳動裝置的功 能描述要示例地以自行車進行。在過去的四十年中，在自行車中在后軸上推廣使用具有換檔可能 性的鏈驅動裝置。為此，在框架上裝配具有一個或多個鏈盤的能旋轉
的腳踏支承(Tretlager)，該框架形成自行車的承載的組成部分，具有 其所有的用于前輪叉、鞍座支撐以及后輪的安裝點。由直到十個不同 大小的小齒輪組成的塔輪(Kassette)位于后輪的輪轂上。在直接位 于后軸上的終端部(Ausfallende )處安裝換檔機構，該換檔機構的任 務是，將鏈條引導到塔輪的各小齒輪上并實現換檔過程。通過通常安 裝在座管上的翻轉器可以在腳踏支承上在不同的鏈盤之間變換。
通過換檔的可能性，駕駛員可以使其傳動裝置的傳動比與相應的 行駛狀況相匹配。如上所述，具有換檔系統的自行車通常稱為具有鏈 換檔裝置的自行車。
因為在具有鏈換檔裝置的自行車中由于結構的原因各部件在外面 裝配在框架上，所以它們特別強烈地受到環境影響。因此，污物和水 無阻礙地進入換檔機構、鏈條、塔輪和其它構件。由此鏈換檔裝置的 原本非常好的效率急劇降低，使得為了克服換檔裝置內部的阻力必須 消費大部分力。為了保證功能，需要定期地維護鏈換檔裝置的部件； 它包括清潔和潤滑部件以及非常細致的調整。該調整可以例如在跌倒 或與物體(石頭、樹枝等)接觸時容易改變。因為即使在最徹底的維 護時極小的污物顆粒也總是滯留在換檔裝置中和尤其是在軸承中，所 以必須定期更換一些部件。正是易磨損的部件如鏈盤和鏈條需要每年 更換，這也造成附加的成本。
在鏈換檔裝置中的換檔只可以在旋轉的小齒輪中實現，因為否則 鏈條不能翻轉。因此被視為另一缺陷的是，由于設計結構在靜止時不 能換檔。此外，部件可能在跌倒或與石頭或樹枝接觸時被損壞或與框 架斷裂。所述的情況被視為鏈換檔裝置的缺陷。
替代于"鏈換檔裝置"，已經開發出所謂的"輪轂換檔裝置"，其 中換檔過程在后輪轂內的傳動裝置中進行。由此省去在鏈換檔裝置中 必需的部件一一換檔機構、翻轉器和塔輪。這樣的自行車一般稱為具 有輪轂換檔裝置的自行車。輪轂換檔裝置因而避免鏈換檔裝置的缺陷。但通過集成到后輪轂中的傳動裝置增加了后輪的重量。尤其是在所謂 的、越野騎行的山地車中，后輪上重量的增加可以非常明顯地感覺到。 這主要適用于具有后輪懸架的那些自行車。對于彈簧懸掛的輪的行駛 性能，簧載質量與非簧載質量的比例具有決定性的意義。非簧載重量 與簧載重量相比越大，輪的行駛性能就越臨界。由于行駛道路不平度 引起的沖擊在大的非簧載質量(重的后輪)時不能最佳地由行駛機構 承受。
在已知的自行車(參見DE 103 39 207 )中，傳動裝置位于自行車 框架內部。傳統自行車框架的腳踏支承殼體被省去并由傳動裝置殼體 代替。傳動裝置殼體在這里是指用于傳動裝置和腳踏支承的共同的殼 體。與具有傳動輪轂的自行車類似，在傳動齒輪中通過鏈條或齒形帶 將力傳遞到后輪。鏈條和后輪轂在該系統中沒有換檔功能。因此后輪 轂可以構造得非常輕，這導致更有效的后輪懸架。此外，重心位于車 輪的中心、直接位于騎車人下面。結果是更敏捷的和受控的行駛性能。 此外，借助于集成在框架中傳動裝置能夠應用所謂的"平臺策略"。此 前在構造自行車時通常首先構造框架，然后事后為該框架配備其部件， 則通過集成在框架內的傳動裝置的方案首次可以使來自汽車構造的平 臺策略應用在自行車制造中。在作為平臺的傳動裝置殼體內，例如固 定地安裝部件如換檔裝置、懸架、完整的傳力裝置、但也包括制動器、 發電機和照明裝置。然后在這樣裝備的傳動裝置上裝配客戶特定的部 件，它們使自行車根據客戶或制造者的愿望完備。按照DE 103 39 207 的傳動裝置由行星齒輪傳動裝置和初級驅動裝置組成。初級驅動裝置 是必需的，因為為應用在傳動裝置輪轂中開發的行星齒輪傳動裝置承 受不住在腳踏支承中作用的高力矩。行星齒輪傳動裝置由初級驅動裝 置帶到較高的轉速，以便承受作用力。但通過這種結構使驅動裝置的 效率下降。這與本發明相比被視為是缺陷。例如由US5，553，510、 US 4,955,247、 US 5,924,950、 DE 20 201 787 Ul、 WO 2006/039880 Al、 US 2004/0067804 Al和US 2004/0066017 Al同樣已知類似的傳動裝 置。其結構通常非常重并且復雜。通過本發明為所述的傳動裝置類型提供一種輕且簡單地構造的解決方案。所有這些傳動裝置在兩個平行 軸之間建立不同的傳動部。在此，其中一個軸通常是主動軸，而另一 軸通常是從動軸。主動軸在下面也稱為輸入軸。從動軸在下面也稱為 輸出軸。如果在下面只使用軸的概念，則指的是輸入軸或輸出軸。
因此，本發明改善具有輸入軸和輸出軸的多級傳動裝置，其中輸 入軸構造成用于接收輸入轉矩，而輸出軸通常從傳動裝置殼體中引導 出來并且在該端部上構造成用于將轉矩繼續傳導至車輪。在殼體中， 牽引元件輪平行地例如安裝在輸入軸和輸出軸上并且與牽引元件成對 地連接。借助于換檔控制裝置可以使牽引元件輪與輸出軸聯接。車輛 例如可以是自行車，其中在那里輸入軸構造成用于容納腳踏曲柄并且 以其兩個端部從傳動裝置殼體中引導出來。輸出軸在其端部上具有用 于將轉矩傳遞到后輪的小齒輪。車輛同樣可以是摩托車，其中傳動裝 置有利地位于曲軸箱后面。輸入軸以適合的方式與曲軸連接。輸出軸 通過另一機械元件(例如鏈條、齒形帶、萬向節)將轉矩傳遞到后輪。 也可以設想以有利的方式應用在機動車輛中。
例如由US4，158，316已知這樣的牽引元件傳動裝置。在該傳動裝 置中，多個不同直徑的鏈輪能旋轉地支承在軸上。通過離合器可以使 各鏈輪與軸抗旋轉地連接并因此傳遞轉矩。該發明的缺陷一方面在于 大的重量，尤其是由于使用鋼鏈，另一方面在于大的空間需求、離合 器以及離合器控制裝置的復雜性。
例如由US 2004/0067804 Al和US 2004/0066017 Al已知類似的牽 引元件傳動裝置。在這些自行車傳動裝置中，在主動軸和從動軸上安 裝不同的牽引元件輪，它們成對地與牽引元件連接。不同的傳動比這 樣實現，即，使換檔元件在從動軸內部借助于牽引繩索軸向移動。在 換檔元件上的連接元件接合到所期望的牽引元件輪中并且在從動軸與 牽引元件輪之間產生抗旋轉的連接。但所述結構存在下面將詳細描述 的缺陷。
兩個專利在其主權利要求中指出，各牽引元件輪并排地安裝，使 得它們形成錐形包絡的形狀。當各牽引元件輪的直徑從小到大地在軸
9上增加時，便形成錐形包絡的形狀。正是US 2004/0067804 Al和US 2004/0066017 Al的這種特征被^見為是不利的
自行車上的傳動比應該在0.7-4.0的范圍內增速。如果在US 2004/0067804 Al和US 2004/0066017 Al中考察鏈輪的尺寸及其齒數， 則該傳動比帶寬度與本發明相比難以實現。此外，由運動生物學方面 觀察，僅小于15%的檔位跳躍能通過機械機構很好地完成。
所謂的次級傳動通過兩個另外的牽引元件輪形成，它們將轉矩從 傳動裝置傳遞到后輪。有利的是，這些牽引元件輪通過其比例不對腳 踏曲柄和后輪轂的功能產生不利影響。如果要在次級傳動、總傳動和 檔位跳躍方面實現邊界條件，按照US 2004/0067804 Al和US 2004/0066017 Al的結構將非常大和體積大地構成。本發明與上述結構 相比小得多地構造。
各牽引元件傳動裝置通常具有離散的軸距，該軸距僅僅取決于牽 引元件的節距和長度、以及所使用的牽引元件輪的直徑或齒數。
該軸距可通過下面的公式可以描述
a = p/4 Z - (z, + z2)/2 + # - (z' + z2)/2]2 - 8[(z2 - a )/(2;r)f
a =軸距
p二鏈條的鏈節距 X-鏈條的鏈節數 Zl =小鏈輪的齒數 z2=大鏈輪的齒數
如果將該z^式應用于US 2004/0067804 Al和US 2004/0066017 Al，則發現不是每個單個的牽引元件輪都具有正確的軸距。因此按照 US 2004/0067804 Al和US 2004/0066017 Al的結構是有缺陷的，因為 某些鏈條是張緊的而另一些太松。這與本發明相比可看作是大的缺陷， 因為錯誤張緊的牽引元件具有過大的磨損。
該缺陷在下面稱為"僅離散的軸距是可能的"。在US 4,158,316 中，由于使用的牽引元件也僅僅離散的軸距是可能的。這也可被視為 缺陷。另外要注意，在齒輪傳動裝置中也出現這種離散軸距的缺陷。
10在US 4,158,316、 US 2004/0067804 Al和US 2004/0066017 Al中，
另一大的缺陷能在換檔控制裝置內部發現。如果要執行換檔，則首先 將牽引元件輪與從動軸去聯接，接著才將另 一牽引元件輪與軸聯接。 結果，在這些驅動裝置中不保證在軸與齒輪之間的持續的抗旋轉的連 接。在換檔期間可能出現空轉位置。對于騎車人來說，這意味著突然 腳踏"蹬空"。由此可能出現傷害、尤其是在膝蓋部位。本發明構成為， 使得在換檔期間在各個檔位之間不會出現空轉。這可看作大的優點。
在過去，總是能找到帶有平行運行的牽引元件的牽引元件傳動裝 置，其中各牽引元件輪與一軸聯接(也參見CH 167367、 US 6,146,296 和US 5，871，412 )。但所有這些結構都存在這樣的缺陷，即在兩個被聯 接的傳動部之間總是可能產生小的具有空轉的時間窗口。尤其是在負 載下不能保證在該時間窗口期間可能發生短時間的滑轉。同樣，這樣 的滑轉導致在離合器上的巨大磨損。長久下去或許不能排除損壞。本 發明的優點是，在兩個檔位之間在換檔期間傳遞轉矩的構件始終接合。
總而言之，按照現有技術的許多傳動裝置在重量、制造成本、負 載作用下的能換檔性、空轉和靜止時的能換檔性方面存在問題。

發明內容
從這些問題出發，要改善開頭所述的多級傳動裝置。 為了解決問題，同類型的多級傳動裝置的特征在于
e) 至少一個構件在離合機構內部具有帶有磁性北極和南極的永久 磁鐵的特性，
f) 離合機構的狀態通過在離合機構內部或緊鄰附近的附加磁場的 改變而改變，
g )在至少 一 個換檔過程期間同時改變至少兩個離合機構的狀態，
以及
h)至少一個離合機構只能在一個旋轉方向上傳遞轉矩。 至少一個構件在離合機構內部具有帶有磁性北極和南極的永久磁 鐵的特性，離合機構的狀態通過在離合機構內部或緊鄰附近的附加磁場的改變而改變，在至少一個換檔過程期間同時改變至少兩個離合機 構的狀態，以及至少一個離合機構只能在一個旋轉方向上傳遞轉矩， 由此排除由于換檔錯誤而無意地轉換到傳動裝置的空轉位置，由此可 能出現對傳動裝置的損壞以及可能對騎車人的傷害。因為為了換檔只 改變磁場，因此可以在負載下和也在靜止時換檔。
如果在兩個相同極性的磁場相向運動之后，至少一個構件相對于 離合機構的嚙合齒部隔開距離地占據一位置，則可以保證，換檔力與 現有技術相比減小。
因為形鎖合的離合機構通過能嚙合到嚙合齒部中的各單向離合齒
(Freilaufzahn )形成，所以可以使整個結構保持非常簡單。
當嚙合齒部在離合機構內部構造成內嚙合齒部時，得到非常節省 空間的結構。
優選地，各單向離合齒對稱于嚙合齒部地設置在離合機構內部，
以便均勻地傳遞力。
如果單向離合齒能翻轉地支承在離合機構所在的軸內部的鋼軸
上，則以有利的方式繼續傳導轉矩。
當至少一個離合機構由永久磁鐵和鋼構件組成時，由此還實現低 的制造成本。當軸向移動的各永久磁鐵為此插入到控制滑閥構件中時， 就得到同樣的優點。
當磁場的改變通過各永久磁鐵沿離合機構所在的軸的旋轉軸線的 軸向移動而實現時，就實現對傳動裝置的有利的控制。
當各永久磁鐵的軸向移動在空心的從動軸內部進行時，就避免過 度的重量。
如果各永久磁鐵的軸向移動在輸入軸外部進行，按照本發明也可 以構造受結構空間限制而不能接近軸內部的傳動裝置。
當軸向移動的各永久磁鐵為此插入到控制滑閥構件中時，由此還 實現低的制造成本。
優選地，各永久磁鐵以不同的極性插入到控制滑閥構件中，以便 通過使用很多相同的部件可以使制造成本保持得低。當支承結構位于控制滑閥構件內部，以將換檔信號從旋轉的構件 傳遞到靜止的構件時，則有利地給出簡單的換檔控制裝置。
當控制滑閥構件與一牽引元件處于連接時，就實現用于使控制滑 閥構件軸向運動的非常經濟的解決方案。
控制滑閥構件優選在其相對于軸的軸向運動之內占據各鎖定點， 以按能重復的相同的方式改變在離合機構內部或緊鄰附近的磁場。由 此改善換檔精度。
如果通過永久磁鐵保持單向離合齒在鋼軸上的翻轉的位置，則實 現在來自外部的振動時的無干擾性。
當該永久磁鐵插入到離合機構所在的軸中時，該永久磁鐵的安裝 特別簡單。
當在軸與傳動齒輪之間的形鎖合的抗旋轉的連接能借助于在時間 上在去聯接之前存儲在磁場中的能量取消時，使必需的換檔力保持得 小。
如果在離合機構內部或緊鄰附近的附加磁場的改變通過電磁鐵進 行，則可以實現離合機構的狀態的完全電子式的控制。這在傳動裝置 的某些應用領域中可能是有利的。
如果傳動裝置的機架構造成封閉的殼體，則保護傳動裝置免受外 界污染。
當位于輸入軸與輸出軸之間的傳動部構造成帶有作為牽引元件的 齒形帶和作為傳動齒輪的齒形帶盤的牽引元件傳動裝置時，則明顯減 輕自重。
當牽引元件通過芳族聚酰胺、凱夫拉爾或碳纖維加強時，可以傳 遞特別高的功率和轉矩。
如果齒形帶的纖維材料通過聚氨酯包圍，則可以得到牽引元件的 特別小的磨損。
如果牽引元件在無負載地在齒形帶輪上旋轉期間被至少 一個構件 壓成類似腎的形狀，而在負載作用下該構件不接觸牽引元件，則可以 得到小的摩擦。另外最佳的是，牽引元件的類似腎的形狀在無負載旋轉期間通過工作分支的凸形拱曲和通過空載分支的凹形拱曲形成。
如果牽引元件的類似腎的形狀在負載作用下通過工作分支的直的
形狀和通過空載分支的增強的凹形拱曲形成，則可以以有利的方式由
此實現齒形帶在齒形帶盤上的跳躍。
另外，如果牽引元件在換檔過程期間改變它們的帶張力，則可以
降低齒形帶的摩擦。
如果牽引元件在換檔過程期間改變它們在齒形帶輪上的纏繞角，
則實現防止齒形帶在齒形帶盤上跳躍的更高的安全性。
如果將牽引元件壓成腎形形狀的至少一個構件構成為滾輪，則可
以附加地降低摩擦。
如果在空載分支側附加的導向裝置無接觸地設置在齒形帶緊鄰附 近，所述導向裝置類似于齒形帶外輪廓地成形，則通過這種方式實現 防止在來自外部的負載沖撞和擾動時齒形帶在齒形帶盤上跳躍的更高 的安全性，而不附加地增加摩擦。
全部內容地參考專利申請DE 10 2007 013 443.8。


下面要借助于附圖詳細解釋本發明的實施例。附圖中
圖l以側視圖示出摩托車，具有集成在框架內的牽引元件傳動裝
置，
圖2以側視圖示出機動車輛，具有集成在框架內的牽引元件傳動 裝置，
圖3以側視圖示出自行車，具有集成在框架內的牽引元件傳動裝
置，
圖4a以分解圖示出牽引元件傳動裝置， 圖4b以透視圖示出牽引元件傳動裝置，
圖5a示出牽引元件傳動裝置，沒有換檔控制裝置、殼體、牽引元 件和牽引元件盤，
圖5b以分解圖示出牽引元件傳動裝置，沒有換檔控制裝置、殼體、牽引元件和牽引元件盤，
圖6a以分解圖示出從動軸組件的結構，
圖6b以透視圖示出從動軸組件的結構，
圖7a以分解圖示出牽引元件盤在主動軸和從動軸上的結構，
圖7b以透視圖示出牽引元件盤在主動軸和從動軸上的結構，
圖8a以分解圖示出牽引元件組件，
圖8b以透視圖示出牽引元件組件，
圖9a以分解圖示出換檔裝置，
圖9b以透視圖示出換檔裝置，
圖10a示出在從動軸內部的換檔過程一一第一位置，
圖10b示出在從動軸內部的換檔過程——第二位置，
圖10c示出在從動軸內部的換檔過程——第三位置，
圖lla示出單向離合齒的位置一一去接合，
圖llb示出單向離合齒的位置一一接合，
圖llc示出單向離合齒的位置_—初始位置，
圖12a示出傳動裝置在負載下的視圖，
圖12b示出傳動裝置無負載時的視圖。
具體實施例方式
下面描述的實施方式例如使用牽引元件傳動裝置作為級傳動。但 所述的機構同樣可以用于齒輪傳動裝置。
圖1以側視圖示出具有新型的傳動裝置的摩托車。可看到內燃機 44以傳統的位置安裝在油箱45下方并且由管框架46包圍。在管框架 46上支承平衡桿2。后輪12位于平衡桿2的端部上。在簡圖中可看到 所有常見的摩托車部件，但是不再進一步詳細描述這些部件。在傳動 裝置殼體43內部的新型傳動裝置在行駛方向上位于曲軸后面。輸入軸 7通過未示出的初級傳動與平行的曲軸連接。輸出軸8具有未示出的 從動小齒輪4,該從動小齒輪將轉矩通過鏈條11傳遞到后輪12。
圖2示出本發明在機動車輛內的實施。示意示出各驅動部件。在
15該俯視圖中存在橫向于行駛方向安裝的傳統的發動機44。在傳動裝置 殼體43內部的新型傳動裝置以輸入軸7直接連接至曲軸。輸出軸8 將轉矩傳到差動傳動裝置47。由此驅動兩個前輪48。輔助機組49如 發電機、用于伺服轉向的液壓泵、冷卻風機和類似設備可以通過該新 型的牽引元件傳動裝置驅動。所有這些應用領域在過去難以實施為可 控的牽引元件傳動裝置，因為沒有適合的牽引元件供使用。通過引入 新型的牽引元件、尤其是引入新型的齒形帶，現在可以制造具有功率 重量比的傳動裝置，該傳動裝置等同于、甚至優于傳統地由鋼構成的 圓柱齒輪傳動裝置或行星齒輪傳動裝置。下面借助于自行車描述詳細 的技術設計。
圖3以側視圖示出自行車，在該自行車的框架l內，新型的牽引 元件傳動裝置設置在具有腳踏曲柄5的傳動裝置殼體43內部。后輪平 衡桿2固定在鉸鏈上，而減振元件3固定在框架或在傳動裝置殼體上。 輸入軸7和輸出軸8由傳動裝置殼體43引導出來。輸入軸7與腳踏曲 柄5連接。在殼體部件43外部，從動小齒輪4固定在輸出軸8上，通 過該從動小齒輪經由鏈條11驅動后輪12。殼體部件43在這里例如安 裝在鞍座管10與下部管9之間。后輪12以常見的方式和方法支承在 平衡桿2的終端部中。
下面借助于圖4至12詳細描述新型牽引元件傳動裝置的示例性實 施例。新型牽引元件傳動裝置18安裝在多件式的殼體43內，如圖4a 和4b所示，該殼體由右側和左側的殼體蓋13和14以及殼體中間部件 15組成。在殼體蓋13和14中設置有平衡桿支承容納部20和19，它 們構成與后輪平衡桿2 (不可見)的連接。在其上面能旋轉地支承從 動小齒輪組件6。兩個換檔控制裝置16和17位于從動小齒輪組件6 外部。在殼體部件13和14中并與輸入軸7同軸地支承腳踏支承偏心 件21和22。腳踏曲柄5位于腳踏支承偏心件21和22的左側和右側， 這兩個腳踏曲柄通過六角容納部抗旋轉地與牽引元件傳動裝置18固 定并因此可以傳遞轉矩。
圖5詳細示出新型牽引元件傳動裝置的殼體支承結構。在輸入軸7上設置有球軸承26，其中該球軸承又設置在腳踏支承偏心件殼體50 和51中。壓緊環27和28位于偏心件殼體50和51內部，這些壓緊環 用作球軸承26的間隔墊。此外，固定環37位于左側，它防止球軸承 側向滑動。在兩側，在腳踏支承螺母36上安裝有密封件40和密封套 圏39，它們保護牽引元件傳動裝置18免受環境影響。偏心件殼體50、 51通過五個螺釘29固定在殼體蓋13和14(不可見)上。通過腳踏支 承偏心件21和22的能旋轉的固定可以改變輸入軸7與輸出軸8的軸 距。在兩側，驅動曲柄5通過六角容納部固定在軸上并且還通過長螺 母35和位于軸內的拉桿24固定。
從動軸8位于新型牽引元件傳動裝置18內部并且在兩側通過深溝 球軸承25和軸承止推環55支承在平衡桿支承容納殼體52和53內部。 五個螺釘38將這兩個平衡桿支承容納部19和20固定在未示出的殼體 蓋13和14上。
免受外部環境影響(如污物和水)的保護通過同樣位于平衡桿支 承容納殼體52和53內的密封件40和密封套圏39實現。三個在圖5a 中只局部可見的多齒軸23位于從動軸8內部，這些多齒軸將轉矩通過 小齒輪法蘭31繼續傳導到從動小齒輪4上。通過三個螺釘30實現從 動小齒輪4與小齒輪法蘭31的連接。為了使從動軸8軸向固定在殼體 43中，借助于旋到上述的多齒軸23上的三個螺母32，終端罩54在左 側將深溝球軸承25以及軸承止推環41固定至平衡桿支承容納殼體52 和53。
在圖6a和圖6b中示出各牽引元件盤60和61在主動軸7和從動 軸8上的結構。腳踏支承軸7通過花鍵軸輪廓抗旋轉地與主動牽引元 件盤60相連接并因此被防止徑向移動。平擋圏59用作間隔墊并且在 運行期間確保主動牽引元件盤60相對于牽引元件66的軸向位置。從 動牽引元件盤61與主動牽引元件盤60疊合地支承在輸出軸8上。牽 引元件組件56包圍相應所屬的牽引元件盤60和61。
牽引元件盤60和61在尺寸和布置方面選擇成，使得各個檔位可 以均勻分級。各主動牽引元件盤60分別以下面的順序和齒數34、 31、41、 38、 40、 45和49相應地位于腳踏支承軸7上。各從動牽引元件 盤61以下面的順序和齒數34、 27、 31、 25、 23和22固定。這些齒 數只示例性地被選擇用于為了解釋結構，并且同樣可以不同地選擇。 根據哪個從動牽引元件盤與從動軸通過還要描述的機構聯接，得到在 主動軸與從動軸之間的不同的傳動比。在有利的實施方式中，牽引元 件構造成纖維加強的齒形帶。
在圖7a和圖7b中示出從動軸組件65的結構。在這三個多齒軸 23上，分別在各從動牽引元件盤61之間支承單向離合齒(飛輪齒) 58。單向離合齒58在多齒軸23上的運動通過在該圖中不可見的換檔 部件87控制。軸向花鍵96被裝入在從動軸8中，用于軸向確保各深 溝球軸承62的內圏并且將它們間隔地保持在軸的確定位置上。在各球 軸承的內圏之間，從動軸8具有凹陷部，單向離合齒58可以在這些凹 陷部中執行翻轉運動。通過該翻轉運動可以在單向離合齒與單向離合 體63的內嚙合齒部之間建立形鎖合的連接。這些單向離合體63與球 軸承62的外圏連接并且以這種方式能旋轉地支承在軸上。單向離合體 63本身又抗旋轉地并與從動牽引元件盤61連接。通過這種方式將主 動軸7的轉矩能選擇地通過不同的牽引元件66繼續傳導到從動軸8。
在圖8a和圖8b中可看到牽引元件組件56的詳圖。牽引元件導向 裝置68例如借助于壓緊支承69將牽引元件66壓向牽引元件盤60和 61的方向。嵌入盤69確保至固定裝置68的距離并且螺釘67將壓緊 支承69固定在牽引元件導向裝置68上。在有利的實施方式中，牽引 元件在其結構方面設計成，只需一個壓緊支承用于將牽引元件壓成腎 形輪廓。
在圖9a和圖9b中詳細解釋換檔控制裝置16、 17的結構。兩個牽 引殼體86在外面旋緊在傳動裝置殼體43上并且通過牽引蓋80封閉， 并通過一牽引繩索76處于連接。換檔部件87在中間與牽引繩索76 軸向連接，并且為了保證換檔部件的能旋轉性而借助兩個徑向球軸承 89支承。牽引繩索76通過支承在銷78上的轉向輪90在未示出的從 動軸8內部在兩側導引至牽引巻軸72。牽引巻軸72支承地位于兩個
18牽引殼體86內部。另兩個牽引繩索77和76同樣被導入到牽引殼體86中并且用于控制導桿的轉換。兩個牽引繩索76和77在牽引巻軸72的圓周上的兩個平行槽內延伸并且通過夾緊螺釘88或通過圓柱形的端部體固定。通過牽引巻軸的旋轉以這種方式巻繞或退巻牽引繩索，并且在這里換檔部件87在未示出的從動軸8內部軸向運動。為了使換檔部件87可以在從動軸8內部僅占據確定的、能重復的位置，用于鎖定桿73的鎖定凹陷部位于牽引巻軸72的圓周面上。螺旋扭力彈簧74將在鎖定桿73上的徑向球軸承75壓靠到牽引巻軸72的波形表面上。通過牽引巻軸72上的凹處，該牽引巻軸可以僅在確定的角位置上占據靜止位置。螺旋扭力彈簧74位于銷81上的滑動軸承83上。嵌入盤84確保徑向球軸承75到牽引蓋80的距離，該牽引蓋用螺釘82固定在牽引殼體86上。要注意，徑向球軸承70在牽引巻軸72的內部能實現巻軸的旋轉運動并且一固定環71確保該軸承不移動。因為牽引繩索76也必須被引導通過未示出的從動小齒輪組件6，所以空心的專用螺栓34是必需的，該專用螺栓位于密封環85內部并且通過螺母33固定。因此，通過該整體結構，使用者可以借助于牽引繩索77使換檔部件87在未示出的從動軸8內部在軸向上運動到七個能重復的位置上。如果注意到這種情況，即在換檔部件87上附加地在三側分別設置五個磁鐵79，則使用者可以在從動軸8內部調節七個能重復的磁場。換檔部件87包括位于其上的磁鐵79在下面也稱為控制滑閥100。
在圖7b內示出剖切平面A。圖10a示出在兩個牽引元件盤61之間的、從動軸在該平面A中的剖面圖。為每個齒形帶盤61裝配一個帶有內嚙合齒部的單向離合體63。可看到三個單向離合齒58對稱地設置在單向離合體63內部并且能翻轉地支承在多齒軸23上。各單向離合齒58在該圖10a中以未接合的狀態示出。單向離合齒58的接觸面B"去聯接地"與單向離合體63的內嚙合齒部隔開一定距離。剖切的從動軸8在從動軸8與單向離合齒58之間的止擋面上支承小的吸持磁鐵92，這些吸持磁鐵使各單向離合齒本身在來自外部的干擾時(振動等)時持續地保持在去聯接的狀態。在這里前提當然是，單向離合齒51由磁性材料制成。換檔部件87在該圖中在中間可以看到并且沒有示出牽引繩索76。同樣與中心點對稱地，在換檔部件87內部設置有矩形的磁鐵79。其磁場在該構型中向外推三個單向離合齒磁鐵91。因為單向離合齒磁鐵91固定地嵌入到單向離合齒58中，所以通過這種方式控制這三個單向離合齒58的翻轉運動。各多齒軸優選由鋼制成并且將轉矩直接傳遞到從動小齒輪組件6。由此使過度的材料應力遠離從動軸。單向離合齒磁鐵91和磁鐵79的兩側的負極在圖10a內通過負號示出。因此，圖10a的該狀態可稱為"磁性去接合"。
圖10b同樣示出在兩個牽引元件盤61之間的、從動軸在平面A內的剖面圖。在這里也可看到三個單向離合齒58對稱地設置在單向離合體63內部并且能翻轉地支承在多齒軸23上。但單向離合齒58在該圖10b中以接合的狀態示出。單向離合齒58的接觸面B "聯接地"與單向離合體63的內嚙合齒部處于形鎖合的連接。設置在從動軸8內部的吸持磁鐵92在該位置不接觸單向離合齒。轉換部件87在該圖中在中間可以看到并且沒有示出牽引繩索76。同樣與中心點對稱地，在換檔部件87內部設置有矩形磁鐵79。其磁場在該構型中向內吸引這三個單向離合齒磁鐵91。因為單向離合齒磁鐵91固定地嵌入到單向離合齒58中，所以通過這種方式控制所述三個單向離合齒58的翻轉運動。單向離合體63的內嚙合齒部設計成，使得只有當牽引元件盤61在順時針方向上旋轉時，單向離合齒才能傳遞轉矩。在逆時針方向旋轉時，該結構空轉運行。在圖10b中通過正號和負號示出磁鐵相互吸引的情況。因此，圖10b的該狀態可以稱為"磁性聯接"。
圖10c同樣示出在兩個牽引元件盤61之間的、從動軸在平面A中的剖面圖。在這里也可看出三個單向離合齒58對稱地設置在單向離合體63內部并且能翻轉地支承在多齒軸23上。但各單向離合齒58在該圖10c中與在圖10a —樣以去接合的狀態示出。單向離合齒58的接觸面B"去聯接地"與單向離合體63的內嚙合齒部隔開一定距離。
向離合齒58，并將它們固定地保持就位。在這里，換檔部件不是位于
20單向離合齒58下方，而是軸向偏移地位于另一牽引元件盤內部。因此， 圖10c的該狀態可稱為"自由去接合"。要注意，該離合機構原則上可 以設置在傳動裝置的每個軸上。在這里示例地示出在輸出軸上的離合 機構。
換檔過程例如在圖lla、 llb和llc中詳細示出。圖lla縱向截切 地示出從動軸8，包括七個離合機構，沒有單向離合體63并且沒有牽 引元件盤61。已經在圖9中描述的換檔控制裝置限于對換檔部件87 的闡述，在該換檔部件中插入有磁鐵79。這些磁鐵的極性通過正號和 負號示出。同樣可看出三個多齒軸23中的兩個，它們在下面通常也稱 為鋼軸。在這些多齒軸23上，單向離合齒58可以執行翻轉運動。一 般而言，在這里在內部至少一個構件相對于嚙合齒部能旋轉或能移動 地支承。
中間的磁鐵97以其正的一側對準單向離合齒地固定地插入到換 檔部件87中。換檔部件87在該圖示中正好居中地位于接合的單向離 合齒93下方。單向離合齒磁鐵91以其負極指向換檔部件97，并由此 被吸引。由此通過單向離合齒的搖桿形式將在圖10a中所示的接觸面 B壓到未示出的單向離合體的內嚙合齒部中。通過這種方式，在輸入 軸與輸出軸之間通過該形鎖合的離合機構建立抗旋轉的連接。或者一 般而言，在離合機構內部至少一個構件可以在嚙合齒部中占據形鎖合 的位置。在換檔部件87的兩個外棱邊上同樣插有磁鐵98，但它們以 其負的一側在單向離合齒93方向上定向。通過該定向使單向離合齒磁 鐵91以其負極被換檔部件97排斥并且通過這種方式有效地去聯接。 所謂的相交磁鐵(tberschneidungsmagnet) 99緊靠負極的磁鐵98旁 邊，這些相交磁鐵以其正的一側對準單向離合齒地牢固地插入到換檔 部件87中。相交磁鐵99在該圖lla中對單向離合齒58、 93和94沒 有影響。因此，在該圖lla中第二檔位從左側掛上。另外要注意，換 檔部件在該圖lla中位于一鎖定點上，并且因此第二檔處于嚙合的狀 態。
圖lib示出從該二檔到三檔的換檔過程。如果從左側觀察第三單向離合齒94,則三檔的接合過程與該單向離合齒94的翻轉運動意義 相同。同樣在圖lib中可看到在其向右運動期間的換檔部件87。 一旦 換檔部件87已經走過一定的行程，相交磁鐵99已經引起單向離合齒 94的接合過程。但是在這種狀況下，單向離合齒93總還是處于嚙合。 因為由于在各個級傳動內部的不同的傳動比兩個單向離合齒不能傳遞 力，在該瞬間這兩個單向離合齒93和94中的一個以其空程功能工作 并且對于用戶無感覺地在內嚙合齒部中跳躍。但在此重要地表明，傳 動裝置由于此原因不能占據空轉位置。另外要注意，換檔部件在該圖 lib中不位于鎖定點上并且通過在圖9中所述的機構被強制占據在圖 lie中所示的位置。
圖lie示出從二檔到三檔的結束的換檔過程。如果從左側觀察第 二單向離合齒93，則它被在換檔部件上的負極的磁鐵從單向離合體的 形鎖合中壓出來。 一般而言，在這里在離合機構內部至少一個構件可 以相對于嚙合齒部隔開距離地占據一位置。在圖llc中同樣可看到換 檔部件87再次正好居中地在其在第三單向離合齒94下方的鎖定位置 中。因此結束換檔過程。在此示例地以七檔多級傳動裝置為例示出， 通過本發明可以實現在負載下的能換檔性以及在靜止時的能換檔性。 同樣清楚的是，無意的掛上空轉同樣是不可能的。因此，圖ll示例地 示出，本發明的特征有利地還在于，在兩個相同極性的磁場相向運動 之后，至少一個構件相對于嚙合齒部隔開距離地占據一位置。
圖12示出傳動部，具有牽引元件66和驅動用牽引元件盤60以及 從動用牽引元件盤61。優選地，牽引元件66構成為齒形帶以及牽引 元件盤60和61構成為齒形帶盤。但該情況在該圖中未示出。圖12a 示出處于受載狀態的傳動部。
可看出，壓緊支承9在該負載狀態下不接觸牽引元件。這防止齒 形帶在齒形帶輪上的跳躍，因為負載的加大導致纏繞角的增大并且也 導致空載分支的增強的凹形拱曲。但是沒有負載時，如在圖12b中所 示，齒形帶試圖通過其固有張力在工作分支和空載分支中引起形成凸 形形狀。但這在空載分支側通過壓緊支承被防止。一般而言，在無負載旋轉期間通過至少一個構件將牽引元件壓成
類似腎的形狀。在工作分支側，在圖12b中可清楚地看出，帶實現其 凸起形狀。
以有利的方式這樣來防止齒形帶在齒形帶盤上的跳躍，即，牽引 元件的類似腎的形狀在負載作用下通過工作分支的直的形狀和通過空 載分支的增強的凹形拱曲形成。當負載沖擊和擾動從外部作用到傳動 裝置上時，這可能導致齒形帶從齒形帶輪上抬起。在圖12a和12b中 用陰影示出這樣的區域，這些區域在空載分支側上無接觸地在齒形帶 緊鄰附近形成附加的導向裝置并且類似于齒形帶外輪廓地成形。這些 導向裝置防止齒形帶完全從齒形帶盤中脫出，并且因此防止由于壓緊 滾輪與齒形帶盤之間的擠壓作用損害帶。
附圖標記清單
1主框架
2后輪平衡桿
3減振元件
4從動小齒輪
5腳踏曲柄
6從動小齒輪組件
7主動軸/輸入軸
8從動軸/輸出軸
9下部管
10鞍座管
11鏈條
12后輪
13殼體蓋，右側
14殼體蓋，左側
15殼體中間部件
16換檔控制裝置，右側
2317換檔控制裝置，左側
18牽引元件傳動裝置
19平衡桿支承容納部，左側
20平衡桿支承容納部，右側
21腳踏支承偏心件，右側
22腳踏支承偏心件，左側
23多齒軸
24拉桿
25深溝球軸承
26深溝球軸承
27壓緊環，右側
28壓緊環，左側
29螺釘
30螺釘
31小齒輪法蘭
32螺母
33螺母(換檔裝置)
34專用螺栓(換檔裝置)
35長螺母
36腳踏支承螺母
37固定環
38螺釘
39密封套圏
40密封件
41軸承止推環
42深溝球軸承
43牽引元件/傳動裝置殼體部件
44內燃機
45油箱
2446管框架
47差動傳動裝置
48前輪
49輔助機組
50腳踏支承偏心件殼體，右側
51腳踏支承偏心件殼體，左側
52平衡桿支承容納殼體，右側
53平衡桿支承容納殼體，左側
54終端罩
55軸承止推環
56牽引元件組件
57螺釘
58單向離合齒
59平擋圏
60牽引元件盤(主動)
61牽引元件盤(從動)
62深溝球軸承
63單向離合體
64從動軸組件
65主動軸組件
66牽引元件
67螺釘
68牽引元件導向裝置
69壓緊支承
70徑向球軸承
71固定環
72牽引巻軸
73鎖定桿
74螺旋扭力彈簧75徑向球軸承(小) 76牽引繩索(傳動裝置) 77牽引繩索(換檔桿) 78銷
79磁鐵(轉換部件)
80牽引導向蓋
81銷
82 螺釘
83滑動軸承
84 嵌入盤
85 密封環
86 牽引殼體 87轉換部件
88 夾緊螺釘
89 徑向球軸承
90 轉向輪
91 單向離合齒磁鐵
92 吸持磁鐵 93單向離合齒 94單向離合齒
95 磁鐵
96 軸向花鍵
97 具有正極的磁鐵 98具有負極的磁鐵 99相交磁鐵
100控制滑閥
權利要求
1.用于車輛或用于應用在傳動技術中的牽引元件傳動裝置，具有支承在機架上的輸入軸和輸出軸，其中輸入軸和輸出軸從機架中引導出來，具有以下特征a)在輸入軸與輸出軸之間設有多個帶有傳動齒輪的傳動部，所述傳動部構造成牽引元件傳動裝置；b)所有傳動齒輪在運行期間持續旋轉；c)位于輸入軸與輸出軸之間的傳動部構造成帶有作為牽引元件的齒形帶和帶有作為傳動齒輪的齒形帶盤的牽引元件傳動裝置；d)牽引元件通過芳族聚酰胺、凱夫拉爾、碳纖維或其它纖維材料加強；其特征在于，e)牽引元件在無負載地在齒形帶輪上旋轉期間被至少一個構件壓成類似腎的形狀，而在負載作用下該構件不接觸牽引元件；f)牽引元件的類似腎的形狀在無負載旋轉期間通過工作分支的凸形拱曲和通過空載分支的凹形拱曲形成；以及g)牽引元件的類似腎的形狀在負載作用下通過工作分支的直的形狀和通過空載分支的增強的凹形拱曲形成。
2. 如權利要求1所述的多級傳動裝置，其特征在于，所述傳動齒 輪能旋轉支承地位于輸入軸或輸出軸上，所述傳動齒輪能通過適合的 機構抗旋轉地與軸連接。
3. 如權利要求2所述的多級傳動裝置，其特征在于，在離合機構 內部至少一個構件相對于嚙合齒部能旋轉或能移動地支承。
4. 如權利要求3所述的多級傳動裝置，其特征在于，在離合機構 內部至少一個構件能在嚙合齒部中占據形鎖合的位置。
5. 如權利要求3所述的多級傳動裝置，其特征在于，在離合機構 內部至少一個構件能相對于嚙合齒部隔開距離地占據一位置。
6. 如權利要求1所述的多級傳動裝置，其特征在于，至少一個構件在離合機構內部具有帶有磁性北極和南極的永久磁鐵的特性。
7. 如權利要求1所述的多級傳動裝置，其特征在于，所述離合機 構的狀態通過在離合機構內部或緊鄰附近的附加磁場的改變而改變。
8. 如權利要求l所述的多級傳動裝置，其特征在于，在至少一個 換檔過程期間同時改變至少兩個離合機構的狀態。
9. 如權利要求l所述的多級傳動裝置，其特征在于，至少一個離 合機構只能在一個旋轉方向上傳遞轉矩。
10. 如權利要求3所述的多級傳動裝置，其特征在于，在兩個相 同極性的磁場相向運動之后，至少一個構件相對于嚙合齒部隔開距離 地占據一位置。
11. 如權利要求3所述的多級傳動裝置，其特征在于，所述形鎖 合的離合機構通過能嚙合到嚙合齒部中的各單向離合齒形成。
12. 如權利要求11所述的多級傳動裝置，其特征在于，所述嚙合 齒部構造成內嚙合齒部。
13. 如權利要求11所述的多級傳動裝置，其特征在于，所述單向 離合齒對稱于嚙合齒部地設置。
14. 如權利要求11所述的多級傳動裝置，其特征在于，所述單向 離合齒能翻轉地支承在離合機構所在的軸內部的鋼軸上。
15. 如權利要求3所述的多級傳動裝置，其特征在于，至少一個 離合機構由永久磁鐵和鋼構件組成。
16. 如權利要求7所述的多級傳動裝置，其特征在于，所述磁場 的改變通過永久磁鐵沿著離合機構所在的軸的旋轉軸線的軸向移動實 現。
17. 如權利要求16所述的多級傳動裝置，其特征在于，永久磁鐵 的所述軸向移動在空心的從動軸內部進行。
18. 如權利要求16所述的多級傳動裝置，其特征在于，永久磁鐵 的所述軸向移動在輸入軸外部進行。
19. 如權利要求16所述的多級傳動裝置，其特征在于，軸向移動 的所述永久磁鐵為此插入到控制滑閥構件中。
20. 如權利要求19所述的多級傳動裝置，其特征在于，所述永久 磁鐵以不同的極性插入到控制滑閥構件中。
21. 如權利要求19所述的多級傳動裝置，其特征在于，支承結構 位于所述控制滑閥構件內部。
22. 如權利要求19所述的多級傳動裝置，其特征在于，所述控制 滑閥構件為了軸向運動而與一牽引元件處于連接。
23. 如權利要求19所述的多級傳動裝置，其特征在于，所述控制 滑閥構件在它的相對于軸的軸向運動之內占據各鎖定點。
24. 如權利要求14所述的多級傳動裝置，其特征在于，通過永久 磁鐵保持所述單向離合齒在鋼軸上的翻轉的位置。
25. 如權利要求24所述的多級傳動裝置，其特征在于，所述永久 磁鐵插入到離合機構所在的軸中。
26. 如權利要求2所述的多級傳動裝置，其特征在于，在軸與傳 動齒輪之間的形鎖合的抗旋轉的連接能借助于在時間上在去聯接之前 儲存在磁場中的能量取消。
27. 如權利要求7所述的多級傳動裝置，其特征在于，在離合機 構內部或緊鄰附近的附加/P茲場的改變通過電》茲4失進行。
28. 如權利要求1所述的多級傳動裝置，其特征在于，所述傳動 裝置的機架構造成封閉的殼體。
29. 如權利要求1所述的多級傳動裝置，其特征在于，所述纖維 材料用聚氨酯包圍。
30. 如權利要求1所述的多級傳動裝置，其特征在于，所述牽引 元件在換檔過程期間改變它們的帶張力。
31. 如權利要求1所述的多級傳動裝置，其特征在于，所述牽引 元件在換檔過程期間改變它們在齒形帶輪上的纏繞角。
32. 如權利要求1所述的多級傳動裝置，其特征在于，將牽引元 件壓成腎形形狀的至少一個構件構成為滾輪。
33.如權利要求1所述的多級傳動裝置，其特征在于，在空載分支側，附加的導向裝置無接觸地位于齒形帶的緊鄰附近并且類似于齒 形帶外輪廓地成形。
全文摘要
一種用于車輛或用于應用在傳動技術中的牽引元件傳動裝置，具有支承在機架(43)上的輸入軸(7)和輸出軸(8)，其中輸入軸和輸出軸從支架中引導出來，具有以下特征a)在輸入軸與輸出軸之間設有帶有傳動齒輪(60，61)的傳動裝置，該傳動裝置構造成牽引元件傳動裝置；b)所有傳動齒輪在運行期間持續旋轉；c)位于輸入軸與輸出軸之間的傳動裝置構造成帶有作為牽引元件的齒形帶(66)和帶有作為傳動齒輪的齒形帶盤的牽引元件傳動裝置；d)牽引元件通過芳族聚酰胺、凱夫拉爾、碳纖維或其它纖維材料加強；其特征在于e)牽引元件在無負載地在齒形帶輪上旋轉期間被至少一個構件(68)壓成類似腎的形狀，而在負載作用下該構件不接觸牽引元件；f)牽引元件的類似腎的形狀在無負載旋轉期間通過工作分支的凸形拱曲和通過空載分支的凹形拱曲形成；以及g)牽引元件的類似腎的形狀在負載作用下通過工作分支的直的形狀和通過空載分支的增強的凹形拱曲形成。
文檔編號B62M1/36GK101668676SQ200880012752
公開日2010年3月10日 申請日期2008年3月20日 優先權日2007年3月21日
發明者卡爾海因茨·尼古拉, 阿瑟·杰克·克拉克 申請人:蓋茨公司