專利名稱：自動(dòng)變速電動(dòng)輪轂的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種可變速的電動(dòng)輪轂，特別是應(yīng)用于電動(dòng)助力車上可自動(dòng)變速的電動(dòng)輪轂。
背景技術(shù)：
目前已知的電動(dòng)車使用的電動(dòng)輪轂，大體可分為兩類，一類為低速電動(dòng)輪轂，一類為齒輪減速輪轂，這兩類電動(dòng)輪轂的一個(gè)共同缺點(diǎn)負(fù)載加大時(shí)，電耗過大。
解決上述問題的辦法是使電動(dòng)輪轂具有變速功能，這樣將獲得不同的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩。專利95218887。2和97236021。2即是這種方法的體現(xiàn)。但是這兩種設(shè)計(jì)為了實(shí)現(xiàn)變速，均采用額外增加控制機(jī)構(gòu)，通過手動(dòng)選擇合適的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩，從而使其操作變得復(fù)雜。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種改進(jìn)的可自動(dòng)變速的電動(dòng)輪轂，并且不需要額外增加外控制機(jī)構(gòu)，使得操作容易、輕松。
解決上述技術(shù)問題所采用技術(shù)方案是它是由輪轂外殼、外轉(zhuǎn)子式電機(jī)以及行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和超越離合機(jī)構(gòu)組成，外轉(zhuǎn)子式電機(jī)中的電機(jī)外轉(zhuǎn)子經(jīng)電機(jī)軸安裝在輪轂外殼中；所述的行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括由不同齒數(shù)按順序排列的單級行星齒輪及傳動(dòng)輪連成一體的多聯(lián)行星輪、與該多聯(lián)行星輪中各單級行星齒輪分別相嚙合的內(nèi)齒輪，該多聯(lián)行星輪和內(nèi)齒輪可轉(zhuǎn)動(dòng)地分別安裝在行星架上，該行星架固定在電機(jī)軸上，多聯(lián)行星輪中的傳動(dòng)輪與同電機(jī)外轉(zhuǎn)子固定在一起的太陽輪相嚙合；所述的超越離合機(jī)構(gòu)包括分別對應(yīng)于上述內(nèi)齒輪的棘爪，該棘爪安在電動(dòng)輪轂上；相同齒數(shù)的單級行星齒輪為一組，齒數(shù)較少的行星齒輪即一級行星齒輪和與之相嚙合的內(nèi)齒輪即一級內(nèi)齒輪形成一級行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(這種機(jī)構(gòu)不少于兩級，同樣，組成的離合機(jī)構(gòu)也不少于兩級)，內(nèi)齒輪的外圈為棘齒，對應(yīng)于一級行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的棘爪為一級棘爪，一級棘爪與一級內(nèi)齒輪的棘齒始終保持接觸，而二級以后的棘爪和與其對應(yīng)的內(nèi)齒輪處于非接觸狀態(tài)。且隨著轉(zhuǎn)速的遞增逐級與其對應(yīng)的內(nèi)齒輪接觸、超越分離或處于非接觸狀態(tài)。
上述行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的行星齒輪為2～4個(gè)。
本實(shí)用新型中由于行星采用多聯(lián)行星輪結(jié)構(gòu)，使得它可以與多級內(nèi)齒輪同時(shí)相結(jié)合從而同時(shí)獲得不同的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩。而機(jī)構(gòu)也得到簡化，重要的是由于變速的自動(dòng)化使操作變得更容易、輕松。


圖1是本實(shí)用新型提出的一種自動(dòng)變速電動(dòng)輪轂具體實(shí)施例的剖面圖；
圖2是本實(shí)用新型采用的飛爪結(jié)構(gòu)及工作示意圖；圖3是單級行星齒輪與相嚙合的內(nèi)齒輪輪齒部分的軸向局部剖面放大圖。
圖中所示的構(gòu)件標(biāo)記含義如下1、外殼， 2、電機(jī)軸，3、電機(jī)外轉(zhuǎn)子，4、一級棘爪， 5、二級棘爪， 6、三級棘爪，7、一級行星齒輪， 8、二級行星齒輪， 9、三級行星齒輪，10、四級行星齒輪， 11、太陽輪， 12、行星架，13、四聯(lián)行星輪， 14、一級內(nèi)齒輪， 15、二級內(nèi)齒輪，16、三級內(nèi)齒輪， 17、棘爪架。
具體實(shí)施方式
參見圖1，該自動(dòng)變速電動(dòng)輪轂由輪轂外殼1、外轉(zhuǎn)子式電機(jī)以及行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和超越離合機(jī)構(gòu)組成，外轉(zhuǎn)子式電機(jī)中的電機(jī)外轉(zhuǎn)子3經(jīng)電機(jī)軸2安裝在輪轂外殼1中。該行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括由三個(gè)不同齒數(shù)按順序排列的單級行星齒輪(即一級行星齒輪7、二級行星齒輪8、三級行星齒輪9)及傳動(dòng)輪(即四級行星齒輪10)連成一體的四聯(lián)行星輪13，與該四聯(lián)行星輪13中的一級行星齒輪7、二級行星齒輪8、三級行星齒輪9分別相嚙合的一級內(nèi)齒輪14、二級內(nèi)齒輪15、三級內(nèi)齒輪16；該四聯(lián)行星輪13中的一級行星齒輪7、二級行星齒輪8、三級行星齒輪9及四級行星齒輪10通過軸可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在行星架12上，同樣一級內(nèi)齒輪14、二級內(nèi)齒輪15、三級內(nèi)齒輪16也通過其軸可轉(zhuǎn)動(dòng)地安在行星架12上，該行星架12固定在電機(jī)軸2上；四級行星齒輪10即傳動(dòng)輪與同電機(jī)外轉(zhuǎn)子3固定在一起的太陽輪11相嚙合。當(dāng)電動(dòng)輪轂輕載時(shí)，啟動(dòng)電源開關(guān)，電機(jī)外轉(zhuǎn)子3帶著與之固定在一起的太陽輪11一起繞電機(jī)軸2旋轉(zhuǎn)，由于行星架12固定在電機(jī)軸2上，太陽輪11通過四聯(lián)行星輪13的四級行星齒輪10，使處圈為棘齒的一級內(nèi)齒輪14、二級內(nèi)齒輪15和三級內(nèi)齒輪16一起反向減速旋轉(zhuǎn)，獲得不同的轉(zhuǎn)速。所述的超越離合機(jī)構(gòu)包括對應(yīng)于上述一級內(nèi)齒輪14、二級內(nèi)齒輪15、三級內(nèi)齒輪16的一級棘爪4、二級棘爪5、三級棘爪6，該一級棘爪4、二級棘爪5、三級棘爪6通過棘爪架17安在電動(dòng)輪轂1上。相同齒數(shù)的單級齒輪為一組，圖中所示上、下兩處的一級行星齒輪7為一組。齒數(shù)較少的一級行星齒輪7和與之相嚙合的一級內(nèi)齒輪14形成一級行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，一級內(nèi)齒輪14、二級內(nèi)齒輪15、三級內(nèi)齒輪16的外圈為棘齒，對應(yīng)于一級行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的棘爪為一級棘爪4，依次類推，一級棘爪4在彈簧力的作用下始終與一級內(nèi)齒輪14的棘齒保持接觸(起始狀態(tài))，而二級棘爪5、三級棘爪6與其對應(yīng)的二級內(nèi)齒輪15、三級內(nèi)齒輪16處于非接觸狀態(tài)，并隨著轉(zhuǎn)速的遞增逐級與其對應(yīng)的內(nèi)齒輪接觸、超越分離或處于非接觸狀態(tài)。
參見圖2，上述的棘爪是一個(gè)離心式飛爪。它通過鉸軸O安在電機(jī)輪轂上。所述的棘爪AO部分的重心矩大于BO部分，即棘爪的鉸軸O偏離其重心靠近棘爪的B端。在棘爪的A端被一彈簧壓住，以保持著與內(nèi)齒輪的棘齒處于接觸(一級)或非接觸狀態(tài)(二級、三級后的內(nèi)齒輪)，當(dāng)棘爪隨輪轂外殼旋轉(zhuǎn)時(shí)，棘爪兩部分AO和BO具有一不等的離心力，在該離心力的作用下，棘爪A端克服自身重力和彈簧力，通過鉸軸O使得B端與內(nèi)齒輪的棘齒接觸。并且在設(shè)計(jì)時(shí)，各棘爪自身重力和彈簧力的合力從二級開始逐漸增大。上述的一級棘爪4在彈簧力作用下，始終與一級內(nèi)齒輪14的棘齒接觸，因而首先受力，通過固定在輪轂外殼上的棘爪架17帶動(dòng)輪轂外殼1一起轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)輪轂外殼1的轉(zhuǎn)速達(dá)到第一級設(shè)定值時(shí)，二級棘爪開始工作。再結(jié)合圖1，二級棘爪5的A端在離心力的作用下，使B端張開，與二級內(nèi)齒輪15的棘齒接觸，完成一次自動(dòng)升級，同時(shí)，一級棘爪4與一級內(nèi)齒輪14的棘齒超越分離，當(dāng)輪轂外殼1轉(zhuǎn)速達(dá)到第二級設(shè)定值時(shí)，三級棘爪6開始工作，其B端接觸三級內(nèi)齒輪16的棘齒，完成二級升級，同時(shí)二級棘爪5與一級內(nèi)齒輪15的棘齒超越分離。當(dāng)電動(dòng)輪轂負(fù)載加大時(shí)，關(guān)閉電源開關(guān)，此時(shí)輪轂外殼1的轉(zhuǎn)速開始降低，在降低到一級設(shè)定值的過程中，三級棘爪6、二級棘爪5在彈簧力作用下依次復(fù)位，與棘齒脫離接觸。重新啟動(dòng)電源開關(guān)，此時(shí)，輪轂外殼1重新被一級棘爪4帶動(dòng)，獲得最低轉(zhuǎn)速，但轉(zhuǎn)矩最大。
參見圖3，為了使各級內(nèi)齒輪增加穩(wěn)定性，多聯(lián)行星輪的每個(gè)單級行星齒輪的外圓上均做有環(huán)狀“凹”槽，與之相嚙合的內(nèi)齒輪的相應(yīng)位置上做有環(huán)狀的“凸”槽。
以下進(jìn)一步說明其工作原理當(dāng)啟動(dòng)電機(jī)電源開關(guān)后，電機(jī)外轉(zhuǎn)子3轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)與之固定在一起的太陽輪11一同轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使太陽輪11相嚙合的四級行星齒輪10即傳動(dòng)輪以及與四級行星齒輪同軸的一級行星齒輪7、二級行星齒輪8、三級行星齒輪9轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而使與各級行星齒輪相嚙合的一級內(nèi)齒輪14、二級內(nèi)齒輪15、三級內(nèi)齒輪16轉(zhuǎn)動(dòng)。由于各級內(nèi)齒輪與之嚙合各級行星齒輪的齒數(shù)不同，各級內(nèi)齒輪將獲得不同的轉(zhuǎn)速，且一級內(nèi)齒輪14上棘齒始終與一級棘爪4相接觸，輪轂外殼1首先被一級棘爪4帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，此時(shí)，若電動(dòng)輪轂的負(fù)載為重載時(shí)，一級轉(zhuǎn)動(dòng)將保持，此時(shí)的轉(zhuǎn)矩最大，轉(zhuǎn)速最低。當(dāng)負(fù)載持續(xù)減輕時(shí)，轉(zhuǎn)速將會(huì)相應(yīng)增大，當(dāng)增大至一級設(shè)定值時(shí)，二級棘爪5在離心力作用下，與二級內(nèi)齒輪15上棘齒接觸，輪轂外殼的轉(zhuǎn)動(dòng)完成一次自動(dòng)升級，同時(shí)一級棘爪4與一級內(nèi)齒輪棘齒超越分離，隨著棘爪的依次超越分離，輪轂外殼的轉(zhuǎn)動(dòng)將達(dá)到最高級。若負(fù)載再加大，關(guān)閉電源開關(guān)，輪轂外殼轉(zhuǎn)速下降的過程中，棘爪從最高級開始依次與棘齒恢復(fù)非接觸狀態(tài)，到一級設(shè)定值以下時(shí)，重新啟動(dòng)電源開關(guān)即可。
權(quán)利要求1.自動(dòng)變速電動(dòng)輪轂，它是由輪轂外殼(1)、外轉(zhuǎn)子式電機(jī)以及行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和超越離合機(jī)構(gòu)組成，外轉(zhuǎn)子式電機(jī)中的電機(jī)外轉(zhuǎn)子(3)經(jīng)電機(jī)軸(2)安裝在輪轂外殼(1)中；其特征在于所述的行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括由不同齒數(shù)按順序排列的單級行星齒輪及傳動(dòng)輪連成一體的多聯(lián)行星輪、與該多聯(lián)行星輪中各單級行星齒輪分別相嚙合的內(nèi)齒輪，該多聯(lián)行星輪和內(nèi)齒輪可轉(zhuǎn)動(dòng)地分別安裝在行星架(12)上，該行星架固定在電機(jī)軸(2)上，多聯(lián)行星輪中的傳動(dòng)輪與同電機(jī)外轉(zhuǎn)子固定在一起的太陽輪(11)相嚙合；所述的超越離合機(jī)構(gòu)包括分別對應(yīng)于上述內(nèi)齒輪的棘爪，該棘爪安在電動(dòng)輪轂(1)上；相同齒數(shù)的單級行星齒輪為一組，齒數(shù)較少的行星齒輪即一級行星齒輪和與之相嚙合的內(nèi)齒輪即一級內(nèi)齒輪形成一級行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，內(nèi)齒輪的外圈為棘齒，對應(yīng)于一級行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的棘爪為一級棘爪，一級棘爪與一級內(nèi)齒輪的棘齒始終保持接觸，而二級以后的棘爪和與其對應(yīng)的內(nèi)齒輪處于非接觸狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)變速電動(dòng)輪轂，其特征在于上述行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的行星齒輪為2～4個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自動(dòng)變速電動(dòng)輪轂，其特征在于上述的棘爪是一個(gè)離心式飛爪，它通過鉸軸O安在電機(jī)輪轂上，棘爪的鉸軸O偏移其重心靠近棘爪的B端，在棘爪的A端被一彈簧壓住，保持著與內(nèi)齒輪的棘齒處于接觸或非接觸狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自動(dòng)變速電動(dòng)輪轂，其特征在于多聯(lián)行星輪的每個(gè)單級行星齒輪的外圓上均做有環(huán)狀“凹”槽，與之相嚙合的內(nèi)齒輪的相應(yīng)位置上做有環(huán)狀的“凸”槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自動(dòng)變速電動(dòng)輪轂，其特征在于多聯(lián)行星輪的每個(gè)單級行星齒輪的外圓上均做有環(huán)狀“凹”槽，與之相嚙合的內(nèi)齒輪的相應(yīng)位置上做有環(huán)狀的“凸”槽。
專利摘要本實(shí)用新型為可變速的電動(dòng)輪轂，特別是應(yīng)用于電動(dòng)助力車上可自動(dòng)變速的電動(dòng)輪轂。它是由輪轂外殼、外轉(zhuǎn)子式電機(jī)以及行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和超越離合機(jī)構(gòu)組成，電機(jī)中的電機(jī)外轉(zhuǎn)子安裝在輪轂外殼中；行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括多聯(lián)行星輪、內(nèi)齒輪，多聯(lián)行星齒輪中的傳動(dòng)輪與同電機(jī)外轉(zhuǎn)子固定在一起的太陽輪相嚙合；超越離合機(jī)構(gòu)包括棘爪，該棘爪安在電動(dòng)輪轂上。本實(shí)用新型中由于行星采用多聯(lián)行星輪結(jié)構(gòu)，它可以與多級內(nèi)齒輪同時(shí)相結(jié)合從而獲得不同的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩。且機(jī)構(gòu)簡化，操作更容易、輕松。
文檔編號B60B27/04GK2740439SQ0320595
公開日2005年11月16日 申請日期2003年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月9日
發(fā)明者林向日 申請人:林向日