[发明专利]变速直驱传动器

说明书

技术领域

本发明涉及适合于直驱应用的传动系统，其尤其适用于小轮摩托车(scooter)、推车(go-cart)、摩托车等。本发明设想利用摩擦元件，其可在马达驱动轴的主轴方向上移动并用作转换器(shift)来改变施加到轮周上的扭矩，从而使骑乘者能够以需要的速度骑行车辆。根据本发明的传动系统使骑乘者能够在马达运行和骑行过程中变速。

背景技术

最近，提出将燃料推进发动机用于日常生活中使用的小轮摩托车、摩托车和推车。这些是典型的质量轻、易使用且廉价的车辆，通常在有利的天气条件下使用。而被提议用来驱动这些车辆的简单的燃料推进发动机的系统并不复杂，只不过具有用于改变马达rpm(每分钟转数)的基本节流阀机构。大多数情况下，如果没有对传输到驱动轮的rpm进行改变的变速器，则基本节流阀机构对车辆速度加以调节的能力有限。作为可选动力源的电动马达同样也具有会增加车辆的价格且仅在有限范围内改变车辆速度的驱动电路。此外，它们受马达的性质、当然也受车载电池性质的限制。这些限制背后的目的在于限制车辆的重量以及降低与两类发动机中的复杂变速系统相关的价格。然而，使用者仍感觉需要在不同时间改变车辆的速度或施加到驱动轮上的扭矩。如果车辆路线通常是光滑的并给车辆通过带来低的阻力，则骑乘者通常抱怨车速相对低，并且期望以更高速度骑行。在另外的例子中，车辆路线给车辆通过带来高的阻力或包括小山，使用者通常抱怨车辆不能舒适地爬过倾斜角变化的山坡。在这点上，需要这样一种机械变速系统，其只稍微地增加车辆的重量，并有效服务于两种需要(光滑表面上的高速度和爬山时的高扭矩)，而不增加马达的安装，也不额外提高车辆的价格。

小轮摩托车、推车或摩托车的传动系统的另一限制为车辆上一般只有非常有限的空间。理想的系统是在驱动轮和推动系统之间占有最小体积的系统。而且，应该注意的是，如果传动系统包括多个运动或转动的部件，则特别是在变速的过程中，它们的惯性就会不利地影响车辆的动态稳定性，这是此类传动系统的不利作用。

迄今为止，针对由马达(通常为电动马达或燃料推进的发动机)直接或间接驱动的小轮摩托车、推车或摩托车，提出了各种传动系统。在这些传动系统中，链传动、齿轮传动或流体运行传动为传统的传动，并且已经已知了长达几十年。另外，开发了直驱传动系统来减少包括多个运动部件的传动机构存在而引起的机械损失。直驱传动系统包括致动器，其直接地与车辆的驱动轮相接触并缺少由皮带或齿轮驱动的、通常会因为摩擦损失而导致动能损失的传动元件。由于本发明的传动系统涉及直驱系统，从而认为下列文献是相关的。

BE 1002860A(Meulebroecke，1989)公开了一种装备有由电池运行的电动机驱动的辅助传动系统的自行车。Meulebroecke提出的该辅助传动系统包括直接与驱动轮接触并使使用者能够连续地改变自行车的速度的锥形致动元件。该电池运行的电动机和锥形致动元件在杆上被导向，该杆被固定地附连到自行车底盘上并允许整个驱动单元(即，电池运行的电动机和锥形致动元件)轴向移动。一旦驱动单元在其导向件上轴向移动，则锥形致动元件会在其外周上的不同位置处接触轮胎，并改变传送到驱动轮的rpm。这类驱动系统相关的主要问题在于需要前后移动包括马达和传动元件(即，锥形致动件)、还有可能包括电池在内的整个驱动机构。这些部件的较高质量带来的不利是，可能防碍驱动单元的有效工作并有可能使施加在驱动轮上的速度有差别。另外，整个驱动系统的惯性和在驱动中改变其位置的需要意外影响到安装有所提出的这种驱动系统的车辆的运动稳定性。这种传动系统的另一缺点表现为，难以借助于简单的突出缆线移动相对重的发动机、传动元件和它们的联接件，在该突出缆线中设有容易滑动的线来前后移动整个驱动单元。

US 3,891,044(Tiede，1973)公开了一种类似于Meulebroecke的驱动系统，其中驱动轮被从轮胎的侧表面接触轮胎的一个或两个锥形辊驱动。同样地，提出骑乘期间过渡地移动整个驱动单元来改变驱动轮的rpm。另一个缺点基于这样的事实，即，骑乘者必须从车辆的把手上移开他的一只手来操控传动系统，其对于骑乘安全可能是个威胁。Tiede提出的传动系统的复杂结构和多轴运动要求可能产生频繁的故障和高的维修费用。如在上一段Meulebroecke所提出的传动系统的大部分缺点同样也适用于Tiede传动系统。