本發(fā)明屬于電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種變矩電機(jī)。

背景技術(shù)：

電機(jī)是最為常用的動(dòng)力輸出設(shè)備，然而，一般而言，一個(gè)電機(jī)只能對(duì)于一個(gè)轉(zhuǎn)速和一個(gè)扭矩，通過電流的控制雖然可以至其扭矩的變化，由于是通過動(dòng)力輸出的變化實(shí)現(xiàn)的變速或者變矩，都不能減速增扭、提速降扭。

傳統(tǒng)的變速器等設(shè)備，與電機(jī)配合后也能夠?qū)崿F(xiàn)減速增扭、提速降扭，但是其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本極高，而且對(duì)傳動(dòng)部件的制造工藝的要求也極為嚴(yán)苛，不利于工業(yè)生產(chǎn)和市場(chǎng)推廣。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)存在的上述問題，提供一種變矩電機(jī)，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是如何實(shí)現(xiàn)變矩變速。

本發(fā)明的目的可通過下列技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：一種變矩電機(jī)，其特征在于，電機(jī)包括機(jī)芯、機(jī)殼、輸出軸和傳動(dòng)軸，所述輸出軸上固定設(shè)置有直徑不同的一檔內(nèi)齒圈、二檔內(nèi)齒圈和三檔內(nèi)齒圈，所述傳動(dòng)軸上轉(zhuǎn)動(dòng)連接有與一檔內(nèi)齒圈、二檔內(nèi)齒圈和三檔內(nèi)齒圈對(duì)應(yīng)的齒輪一、齒輪二和齒輪三，所述齒輪一和一檔內(nèi)齒圈嚙合，所述齒輪二與二檔內(nèi)齒圈嚙合，所述齒輪三與三檔內(nèi)齒圈嚙合，所述傳動(dòng)軸內(nèi)具有一個(gè)中空的通孔，所述通孔內(nèi)插設(shè)有一換檔軸，所述換檔軸上固定設(shè)置有與一檔內(nèi)齒圈、二檔內(nèi)齒圈和三檔內(nèi)齒圈對(duì)應(yīng)的凸輪一、凸輪二和凸輪三，所述通孔內(nèi)設(shè)置有與凸輪一、凸輪二和凸輪三一一對(duì)應(yīng)的離合結(jié)構(gòu)，所述離合結(jié)構(gòu)能夠通過凸輪一、凸輪二和凸輪三選擇性的驅(qū)使齒輪一或齒輪二或齒輪三與傳動(dòng)軸鎖止。

電機(jī)帶動(dòng)輸出軸旋轉(zhuǎn)，輸出軸上的一檔內(nèi)齒圈、二檔內(nèi)齒圈和三檔內(nèi)齒圈分別與齒輪一、齒輪二和齒輪三處于常嚙合狀態(tài)，齒輪一、齒輪二和齒輪三滑動(dòng)連接在傳動(dòng)軸上，傳動(dòng)軸上設(shè)置的離合結(jié)構(gòu)能夠通過控制換檔軸，從而通過凸輪一、凸輪二和凸輪三分別使齒輪一或齒輪二或齒輪三與傳動(dòng)軸鎖止，即，將輸出軸的扭矩傳遞至傳動(dòng)軸，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的輸出。

由于齒輪一、齒輪二和齒輪三直徑不一，從輸出軸通過不同直徑的齒輪傳遞至傳動(dòng)軸上的扭矩就不一樣，對(duì)應(yīng)的，其傳動(dòng)的轉(zhuǎn)速也不相同，從而實(shí)現(xiàn)變矩變速。

在上述的一種變矩電機(jī)中，所述離合結(jié)構(gòu)包括若兩個(gè)開設(shè)在傳動(dòng)軸上的導(dǎo)向孔，兩個(gè)所述導(dǎo)向孔處于與通孔的軸線垂直的直線上，所述導(dǎo)向孔內(nèi)設(shè)置有一導(dǎo)向柱，所述齒輪一、齒輪二和齒輪三的內(nèi)壁上設(shè)置有與導(dǎo)向柱對(duì)應(yīng)的凹口；所述導(dǎo)向柱與通孔的內(nèi)壁之間連接有處于壓縮狀態(tài)下的復(fù)位彈簧；所述凸輪一的兩個(gè)凸點(diǎn)的連線與凸輪二的兩個(gè)凸點(diǎn)的連線之間呈120°夾角，所述凸輪一的兩個(gè)凸點(diǎn)的連線與凸輪三的兩個(gè)凸點(diǎn)的連線之間呈240°夾角。

凸輪一的兩個(gè)凸點(diǎn)能夠驅(qū)使對(duì)應(yīng)的導(dǎo)向柱在導(dǎo)向孔內(nèi)移動(dòng)，從而插入對(duì)應(yīng)的凹口內(nèi)，即，齒輪一和傳動(dòng)軸鎖止，實(shí)現(xiàn)一檔動(dòng)力傳輸；旋轉(zhuǎn)換檔軸120°，使凸輪二的兩個(gè)凸點(diǎn)能夠驅(qū)使對(duì)應(yīng)的導(dǎo)向柱在導(dǎo)向孔內(nèi)移動(dòng)，從而插入對(duì)應(yīng)的凹口內(nèi)，即，齒輪二和傳動(dòng)軸鎖止，實(shí)現(xiàn)二檔動(dòng)力傳輸；再次同向旋轉(zhuǎn)換檔軸120°，凸輪三的兩個(gè)凸點(diǎn)能夠驅(qū)使對(duì)應(yīng)的導(dǎo)向柱在導(dǎo)向孔內(nèi)移動(dòng)，從而插入對(duì)應(yīng)的凹口內(nèi)，即，齒輪三和傳動(dòng)軸鎖止，實(shí)現(xiàn)三檔動(dòng)力傳輸。

在復(fù)位彈簧的作用下，離開凸點(diǎn)的導(dǎo)向柱能夠退出對(duì)應(yīng)的凹口，使對(duì)應(yīng)的齒輪與傳動(dòng)軸之間實(shí)現(xiàn)分離。

在上述的一種變矩電機(jī)中，所述一檔內(nèi)齒圈的直徑大于二檔內(nèi)齒圈的直徑，所述二檔內(nèi)齒圈的直徑大于三檔內(nèi)齒圈的直徑，所述一檔內(nèi)齒圈和二檔內(nèi)齒圈分別有兩個(gè)，所述三檔內(nèi)齒圈有一個(gè)，所述一檔內(nèi)齒圈和二檔內(nèi)齒圈對(duì)應(yīng)設(shè)置在三檔內(nèi)齒圈的兩側(cè)。

齒輪一、齒輪二和齒輪三的對(duì)稱設(shè)置，能夠提高傳動(dòng)的穩(wěn)定性，一檔和二檔屬于高速檔，其扭矩較小，但是轉(zhuǎn)動(dòng)速度較快，為了提高其平穩(wěn)性，同時(shí)保障各部件的強(qiáng)度，設(shè)置有兩個(gè)一檔內(nèi)齒圈和兩個(gè)二檔內(nèi)齒圈。

在上述的一種變矩電機(jī)中，所述齒輪一、齒輪二和齒輪三的內(nèi)壁上均均勻設(shè)置有若干內(nèi)壁呈球面的滑槽一，所述傳動(dòng)軸上設(shè)置有一滑槽一對(duì)應(yīng)的滑槽二，所述滑槽二的內(nèi)壁呈球面，所述滑槽二與對(duì)應(yīng)的滑槽一之間設(shè)置有一滾珠。

齒輪一、齒輪二和齒輪三與傳動(dòng)軸之間的滑動(dòng)連接，采用類似滾動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)，與之不同的是，本結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，而且能夠適應(yīng)導(dǎo)向孔的設(shè)置，同時(shí)能夠簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)軸與齒輪一、齒輪二和齒輪三的鎖止。

在上述的一種變矩電機(jī)中，所述齒輪一、齒輪二和齒輪三上的滑槽一均有兩圈。轉(zhuǎn)動(dòng)的平穩(wěn)性更好，將導(dǎo)向孔設(shè)置在兩圈滑槽一之間，使結(jié)構(gòu)更加緊湊、可靠。

在上述的一種變矩電機(jī)中，所述凸輪一、凸輪二和凸輪三的外廓呈橢圓狀。

在上述的一種變矩電機(jī)中，所述傳動(dòng)軸的內(nèi)壁上開設(shè)有一環(huán)形的限位槽，所述限位槽的側(cè)壁上均勻設(shè)置有三個(gè)定位孔，所述傳動(dòng)軸上套設(shè)有一軸套，所述軸套上固定設(shè)置有一擋圈，所述擋圈能夠在所述限位槽內(nèi)沿?fù)Q檔軸的軸線移動(dòng)，所述擋圈上設(shè)置有與定位孔一一對(duì)應(yīng)的定位銷；所述換檔軸與所述軸承之間通過花鍵連接。

旋轉(zhuǎn)軸承，在花鍵一和花鍵二的嚙合作用下，軸套帶動(dòng)換檔軸旋轉(zhuǎn)，使換檔軸相對(duì)傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，選擇對(duì)應(yīng)的檔位的定位孔，使定位銷插入定位孔內(nèi)，回拉軸套，將換檔軸與傳動(dòng)軸定位，實(shí)現(xiàn)換檔。

在上述的一種變矩電機(jī)中，所述軸套上具有一環(huán)形的避讓槽，所述傳動(dòng)軸上固定設(shè)置有一支撐套，所述支撐套與所述避讓槽的底部之間設(shè)置有處于拉伸狀態(tài)下的防脫彈簧。

在換檔完成后，防脫彈簧回拉軸套，使定位銷插入定位孔內(nèi)，保障換檔軸與傳動(dòng)軸鎖止。

在上述的一種變矩電機(jī)中，所述傳動(dòng)軸與換檔軸的一端之間通過一平面軸承相連。平面軸承一方面將換檔軸的軸向位置固定，另一方面提高了換檔的輕便性。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、由于齒輪一、齒輪二和齒輪三直徑不一，從輸出軸通過不同直徑的齒輪傳遞至傳動(dòng)軸上的扭矩就不一樣，對(duì)應(yīng)的，其傳動(dòng)的轉(zhuǎn)速也不相同，從而實(shí)現(xiàn)變矩變速。

2、齒輪一、齒輪二和齒輪三與傳動(dòng)軸之間的滑動(dòng)連接，采用類似滾動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)，與之不同的是，本結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，而且能夠適應(yīng)導(dǎo)向孔的設(shè)置，同時(shí)能夠簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)軸與齒輪一、齒輪二和齒輪三的鎖止。

3、旋轉(zhuǎn)軸承，在花鍵一和花鍵二的嚙合作用下，軸套帶動(dòng)換檔軸旋轉(zhuǎn)，使換檔軸相對(duì)傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，選擇對(duì)應(yīng)的檔位的定位孔，使定位銷插入定位孔內(nèi)，回拉軸套，將換檔軸與傳動(dòng)軸定位，實(shí)現(xiàn)換檔。

附圖說明

圖1是本變矩電機(jī)的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是變矩電機(jī)中輸出軸與傳動(dòng)軸之間的連接結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是圖2中a方向上的截面圖。

圖4是換檔軸的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是圖2中局部b的放大圖。

圖6是圖2中局部c的放大圖。

圖7是圖3中局部d的放大圖。

圖8是圖6中e方向上的截面圖。

圖中，11、機(jī)殼；12、輸出軸；13、傳動(dòng)軸；14、通孔；15、換檔軸；21、一檔內(nèi)齒圈；22、二檔內(nèi)齒圈；23、三檔內(nèi)齒圈；31、齒輪一；32、齒輪二；33、齒輪三；41、凸輪一；42、凸輪二；43、凸輪三；51、導(dǎo)向孔；52、導(dǎo)向柱；53、凹口；54、復(fù)位彈簧；61、滑槽一；62、滑槽二；63、滾珠；71、限位槽；72、定位孔；73、軸套；74、擋圈；75、定位銷；76、避讓槽；77、支撐套；78、防脫彈簧；8、平面軸承。

具體實(shí)施方式

以下是本發(fā)明的具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例。

如圖1和圖2所示，變矩電機(jī)包括機(jī)芯、機(jī)殼11、輸出軸12和傳動(dòng)軸13，輸出軸12上固定設(shè)置有直徑不同的一檔內(nèi)齒圈21、二檔內(nèi)齒圈22和三檔內(nèi)齒圈23，傳動(dòng)軸13上轉(zhuǎn)動(dòng)連接有與一檔內(nèi)齒圈21、二檔內(nèi)齒圈22和三檔內(nèi)齒圈23對(duì)應(yīng)的齒輪一31、齒輪二32和齒輪三33，齒輪一31和一檔內(nèi)齒圈21嚙合，齒輪二32與二檔內(nèi)齒圈22嚙合，齒輪三33與三檔內(nèi)齒圈23嚙合，傳動(dòng)軸13內(nèi)具有一個(gè)中空的通孔14，通孔14內(nèi)插設(shè)有一換檔軸15，換檔軸15上固定設(shè)置有與一檔內(nèi)齒圈21、二檔內(nèi)齒圈22和三檔內(nèi)齒圈23對(duì)應(yīng)的凸輪一41、凸輪二42和凸輪三43，通孔14內(nèi)設(shè)置有與凸輪一41、凸輪二42和凸輪三43一一對(duì)應(yīng)的離合結(jié)構(gòu)，離合結(jié)構(gòu)能夠通過凸輪一41、凸輪二42和凸輪三43選擇性的驅(qū)使齒輪一31或齒輪二32或齒輪三33與傳動(dòng)軸13鎖止。

電機(jī)帶動(dòng)輸出軸12旋轉(zhuǎn)，輸出軸12上的一檔內(nèi)齒圈21、二檔內(nèi)齒圈22和三檔內(nèi)齒圈23分別與齒輪一31、齒輪二32和齒輪三33處于常嚙合狀態(tài)，齒輪一31、齒輪二32和齒輪三33滑動(dòng)連接在傳動(dòng)軸13上，傳動(dòng)軸13上設(shè)置的離合結(jié)構(gòu)能夠通過控制換檔軸15，從而通過凸輪一41、凸輪二42和凸輪三43分別使齒輪一31或齒輪二32或齒輪三33與傳動(dòng)軸13鎖止，即，將輸出軸12的扭矩傳遞至傳動(dòng)軸13，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的輸出。

由于齒輪一31、齒輪二32和齒輪三33直徑不一，從輸出軸12通過不同直徑的齒輪傳遞至傳動(dòng)軸13上的扭矩就不一樣，對(duì)應(yīng)的，其傳動(dòng)的轉(zhuǎn)速也不相同，從而實(shí)現(xiàn)變矩變速。

如圖2、圖3、圖4、圖5和圖7所示，離合結(jié)構(gòu)包括若兩個(gè)開設(shè)在傳動(dòng)軸13上的導(dǎo)向孔51，兩個(gè)導(dǎo)向孔51處于與通孔14的軸線垂直的直線上，導(dǎo)向孔51內(nèi)設(shè)置有一導(dǎo)向柱52，齒輪一31、齒輪二32和齒輪三33的內(nèi)壁上設(shè)置有與導(dǎo)向柱52對(duì)應(yīng)的凹口53；導(dǎo)向柱52與通孔14的內(nèi)壁之間連接有處于壓縮狀態(tài)下的復(fù)位彈簧54；凸輪一41的兩個(gè)凸點(diǎn)的連線與凸輪二42的兩個(gè)凸點(diǎn)的連線之間呈120°夾角，凸輪一41的兩個(gè)凸點(diǎn)的連線與凸輪三43的兩個(gè)凸點(diǎn)的連線之間呈240°夾角；凸輪一41的兩個(gè)凸點(diǎn)能夠驅(qū)使對(duì)應(yīng)的導(dǎo)向柱52在導(dǎo)向孔51內(nèi)移動(dòng)，從而插入對(duì)應(yīng)的凹口53內(nèi)，即，齒輪一31和傳動(dòng)軸13鎖止，實(shí)現(xiàn)一檔動(dòng)力傳輸；旋轉(zhuǎn)換檔軸15120°，使凸輪二42的兩個(gè)凸點(diǎn)能夠驅(qū)使對(duì)應(yīng)的導(dǎo)向柱52在導(dǎo)向孔51內(nèi)移動(dòng)，從而插入對(duì)應(yīng)的凹口53內(nèi)，即，齒輪二32和傳動(dòng)軸13鎖止，實(shí)現(xiàn)二檔動(dòng)力傳輸；再次同向旋轉(zhuǎn)換檔軸15120°，凸輪三43的兩個(gè)凸點(diǎn)能夠驅(qū)使對(duì)應(yīng)的導(dǎo)向柱52在導(dǎo)向孔51內(nèi)移動(dòng)，從而插入對(duì)應(yīng)的凹口53內(nèi)，即，齒輪三33和傳動(dòng)軸13鎖止，實(shí)現(xiàn)三檔動(dòng)力傳輸；在復(fù)位彈簧54的作用下，離開凸點(diǎn)的導(dǎo)向柱52能夠退出對(duì)應(yīng)的凹口53，使對(duì)應(yīng)的齒輪與傳動(dòng)軸13之間實(shí)現(xiàn)分離。

一檔內(nèi)齒圈21的直徑大于二檔內(nèi)齒圈22的直徑，二檔內(nèi)齒圈22的直徑大于三檔內(nèi)齒圈23的直徑，一檔內(nèi)齒圈21和二檔內(nèi)齒圈22分別有兩個(gè)，三檔內(nèi)齒圈23有一個(gè)，一檔內(nèi)齒圈21和二檔內(nèi)齒圈22對(duì)應(yīng)設(shè)置在三檔內(nèi)齒圈23的兩側(cè)；齒輪一31、齒輪二32和齒輪三33的對(duì)稱設(shè)置，能夠提高傳動(dòng)的穩(wěn)定性，一檔和二檔屬于高速檔，其扭矩較小，但是轉(zhuǎn)動(dòng)速度較快，為了提高其平穩(wěn)性，同時(shí)保障各部件的強(qiáng)度，設(shè)置有兩個(gè)一檔內(nèi)齒圈21和兩個(gè)二檔內(nèi)齒圈22；齒輪一31、齒輪二32和齒輪三33的內(nèi)壁上均均勻設(shè)置有若干內(nèi)壁呈球面的滑槽一61，傳動(dòng)軸13上設(shè)置有一滑槽一61對(duì)應(yīng)的滑槽二62，滑槽二62的內(nèi)壁呈球面，滑槽二62與對(duì)應(yīng)的滑槽一61之間設(shè)置有一滾珠63；齒輪一31、齒輪二32和齒輪三33與傳動(dòng)軸13之間的滑動(dòng)連接，采用類似滾動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)，與之不同的是，本結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，而且能夠適應(yīng)導(dǎo)向孔51的設(shè)置，同時(shí)能夠簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)軸13與齒輪一31、齒輪二32和齒輪三33的鎖止。

齒輪一31、齒輪二32和齒輪三33上的滑槽一61均有兩圈；轉(zhuǎn)動(dòng)的平穩(wěn)性更好，將導(dǎo)向孔51設(shè)置在兩圈滑槽一61之間，使結(jié)構(gòu)更加緊湊、可靠；凸輪一41、凸輪二42和凸輪三43的外廓呈橢圓狀。

如圖2、圖6和圖8所示，傳動(dòng)軸13的內(nèi)壁上開設(shè)有一環(huán)形的限位槽71，限位槽71的側(cè)壁上均勻設(shè)置有三個(gè)定位孔72，傳動(dòng)軸13上套設(shè)有一軸套73，軸套73上固定設(shè)置有一擋圈74，擋圈74能夠在限位槽71內(nèi)沿?fù)Q檔軸15的軸線移動(dòng)，擋圈74上設(shè)置有與定位孔72一一對(duì)應(yīng)的定位銷75；換檔軸15與軸承之間通過花鍵連接；旋轉(zhuǎn)軸承，在花鍵一和花鍵二的嚙合作用下，軸套73帶動(dòng)換檔軸15旋轉(zhuǎn)，使換檔軸15相對(duì)傳動(dòng)軸13轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，選擇對(duì)應(yīng)的檔位的定位孔72，使定位銷75插入定位孔72內(nèi)，回拉軸套73，將換檔軸15與傳動(dòng)軸13定位，實(shí)現(xiàn)換檔。

軸套73上具有一環(huán)形的避讓槽76，傳動(dòng)軸13上固定設(shè)置有一支撐套77，支撐套77與避讓槽76的底部之間設(shè)置有處于拉伸狀態(tài)下的防脫彈簧78；在換檔完成后，防脫彈簧78回拉軸套73，使定位銷75插入定位孔72內(nèi)，保障換檔軸15與傳動(dòng)軸13鎖止。

傳動(dòng)軸13與換檔軸15的一端之間通過一平面軸承8相連；平面軸承8一方面將換檔軸15的軸向位置固定，另一方面提高了換檔的輕便性。

本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會(huì)偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。