CN103840604B - 电动车变速驱动轮毂 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电动车变速驱动轮毂，属于机械工程技术领域。它解决了现有的电动车变档驱动轮毂散热性差、噪声大和输出效率低的问题。本电动车变速驱动轮毂包括固定轴、轮毂钢圈、电机和减速箱，轮毂钢圈定位在固定轴上；减速箱位于轮毂钢圈内，所述电机位于减速箱的一侧且位于轮毂钢圈外；电机包括定子和转子，定子与固定轴固定连接，转子定位在固定轴上；减速箱包括箱体、输入齿轮轴、输出齿轮轴和超越离合器，箱体与固定轴固定连接，输入齿轮轴与转子相连接，输出齿轮轴与轮毂钢圈固定连接；转子与轮毂钢圈之间通过离心式离合器相连接。本电动车变速驱动轮毂具有散热效果好、通用性强和噪声小的优点。

Description

电动车变速驱动轮毂
技术领域
本发明属于机械工程技术领域，涉及一种电动车驱动轮毂，特别是一种电动车变速驱动轮毂。
背景技术
电动车简而言之就是用电力作为驱动的机车。如电动自行车和电动摩托车。
电动摩托车包括车身、驱动轮毂和电源等；其中驱动轮毂是驱动元件。
目前，驱动轮毂所用的变速装置主要有两种，一种是电子式无级控制器变速，另一种是机械式变速。电子式无级控制器变速能获得从0至电机的最高转速，有很好的变速曲线，但是它所输出的转矩大小直接与电机的输入电流大小变化相一致；在电压不变时，电机负载越大所需电流也就越大。机械式变速分为有级变速式和无级变速式。机械式变速能获得不同大小的输出转矩；即在输入电流不变时，通过机械式减速能使转矩增大，或者增速时使转矩减小。
在中国专利文献中记载有电动车变档驱动轮毂【申请号：201110217964.8；申请公布号：CN102410317A】，该驱动轮毂为机械式有级变速的驱动轮毂。它包括电机、超越离合器、离心式离合器和多个齿轮组等。该驱动轮毂的电机位于轮毂体内，因而存在着散热性差的问题，进而会导致变速箱温度升高，零部件使用寿命降低等一系列问题。电机为高速电机，驱动轮毂采用两级降速，进而存在着输出效率低的问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种电动车变速驱动轮毂，本发明要解决的技术问题是如何提高电机的散热性。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种电动车变速驱动轮毂，包括固定轴、轮毂钢圈、电机和减速箱，轮毂钢圈定位在固定轴上；其特征在于，所述减速箱位于轮毂钢圈内，所述电机位于减速箱的一侧且位于轮毂钢圈外；电机包括定子和转子，定子与固定轴固定连接，转子定位在固定轴上；减速箱包括箱体、输入齿轮轴、输出齿轮轴和超越离合器，箱体与固定轴固定连接，输入齿轮轴与转子相连接，输出齿轮轴与轮毂钢圈固定连接；转子与轮毂钢圈之间通过离心式离合器相连接。
本电动车变速驱动轮毂中的离心式离合器具有设定啮合转速。电机运行转速低于离心式离合器设定啮合转速时，离心式离合器处于分离状态，电机和轮毂钢圈之间通过减速箱传动，减速箱具有降速增扭的作用，在低速状态下提高输出扭矩，有利于电动车起步和爬坡。
电机运行转速高于离心式离合器设定啮合转速时，离心式离合器处于啮合状态，电机和轮毂钢圈之间通过离心式离合器传动，实现等速输出，有利于电动车高速行驶。
电机位于轮毂钢圈外侧，使电机与空气充分接触，有利于电机散热，即有效地提高电机的散热性；同时，电机与减速箱分离，杜绝电机热量传递至减速箱内，进而保证减速箱正常运行。
电机为低速电机；通过卸除减速箱、更换轮毂钢圈的侧盖和固定轴，便能使本电动车变速驱动轮毂成为普通的低速电机。换言之，能方便地从普通的电动车低速电机驱动轮毂改装成本电动车变速驱动轮毂，因此，本电动车变速驱动轮毂具有通用性高的优点。
在上述的电动车变速驱动轮毂中，所述减速箱中的输入齿轮轴和输出齿轮轴穿入箱体内；超越离合器包括星轮和第二外圈，第二外圈上固定有与输入齿轮轴的齿部相啮合的第一齿轮，星轮上固定有与输出齿轮轴的齿部相啮合的第二齿轮；第二齿轮定位在箱体上。当输入齿轮轴转速大于输出齿轮轴转速时，超越离合器处于啮合状态，此状态即为电动车变速驱动轮毂低速运行状态。当输出齿轮轴转速大于输入齿轮轴转速时，超越离合器处于分离状态，此状态即为电动车变速驱动轮毂高速运行状态或倒车状态。
在上述的电动车变速驱动轮毂中，所述减速箱中的输出齿轮轴与输入齿轮轴转速比值为0.7～0.8。上述数值即能保证减速增扭效果有助于低速行驶，又能避免电机和轮毂钢圈之间通过减速箱传动与通过离心式离合器传动速度差较大而影响行车舒适性；即能使减速箱传动与离心式离合器传动之间平稳过渡。
在上述的电动车变速驱动轮毂中，所述输入齿轮轴和输出齿轮轴之间设有固定板，所述固定板与固定轴固定连接，所述箱体与固定板固定连接。该结构使箱体与固定轴固定连接，该结构具有结构简单，固定牢固的优点。作为优选，固定板与固定轴通过花键连接，箱体与固定板通过螺栓相连接，这样使减速箱装配和拆卸方便。
在上述的电动车变速驱动轮毂中，所述转子包括一个套在定子上的第一外圈和两个分别位于定子两侧的侧盖，侧盖通过轴承与固定轴相连接，侧盖与第一外圈固定连接。上述结构实现转子定位在固定轴上。本转子的侧盖和第一外圈可根据实际情况更换，如将第一外圈更换为钢圈，则本电机即为普通低速电机。
在上述的电动车变速驱动轮毂中，所述侧盖和固定轴之间设有第一密封圈，第一密封圈位于轴承外侧。第一密封圈使侧盖和固定轴之间形成密封，进而避免雨水和灰尘等杂物进入电机内。
在上述的电动车变速驱动轮毂中，所述轮毂钢圈包括钢圈、位于钢圈一侧的鼓盖和位于钢圈另一侧的端盖，输入齿轮轴穿过端盖，所述输入齿轮轴套在固定轴上，所述输入齿轮轴与固定轴之间通过轴承相连接，输入齿轮轴与端盖之间通过轴承相连接，鼓盖与固定轴之间通过轴承相连接。上述结构实现轮毂钢圈定位在固定轴上。本轮毂钢圈可根据实际需要更换钢圈或鼓盖或端盖，使轮毂钢圈更加通用，进而能形成多种型号的电动车变速驱动轮毂。
在上述的电动车变速驱动轮毂中，所述轮毂钢圈的端盖和电机的侧盖之间设有第二密封圈。该密封圈避免雨水和灰尘等杂物进入端盖和侧盖之间，进而上述端盖与固定轴之间和侧盖与固定轴之间无需再设置密封圈。端盖与侧盖之间的最高转速远低于端盖与固定轴之间最高转速和侧盖与固定轴之间最高转速，因此，将密封圈设置在端盖与侧盖之间具有方便安装、简化结构、提高密封性和使用寿命的优点。
与现有技术相比，本电动车变速驱动轮毂的电机与轮毂钢圈左右设置，具有通用性强，改装方便以及拆装和维护方便的优点。电机与空气直接接触，具有散热效果好的优点。本电动车变速驱动轮毂采用低速电机，具有输出转速低，扭矩大的优点，驱动轮毂在低速运行时仅通过一次变速；高速运行时，等比例传动，因此具有传动效率高的优点；总之，本电动车变速驱动轮毂具有噪声小的优点。同时本电动车变速驱动轮毂还能提高电动车起步、爬坡和高速行驶的性能。
附图说明
图1是本电动车变速驱动轮毂的立体结构示意图。
图2是本电动车变速驱动轮毂另一视角的立体结构示意图。
图3是本电动车变速驱动轮毂隐除轮毂钢圈和减速箱后的立体结构示意图。
图4是图3的侧视结构示意图。
图5是本电动车变速驱动轮毂隐除轮毂钢圈和减速箱箱体后的立体结构示意图。
图6是本电动车变速驱动轮毂的剖视结构示意图。
图中，1、固定轴；2、轮毂钢圈；2a、钢圈；2b、鼓盖；2c、端盖；3、电机；3a、定子；3b、转子；3c、第一外圈；3d、侧盖；4、离心式离合器；4a、连接板；4b、棘轮；4c、棘爪；4d、弹簧；5、减速箱；5a、箱体；5b、输入齿轮轴；5c、输出齿轮轴；5d、超越离合器；5d1、星轮；5d2、第二外圈；5e、固定板；5f、第一齿轮；5g、第二齿轮；6、轴承；7、第一密封圈；8、第二密封圈；9、第三密封圈。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
如图1至图6所示，本电动车变速驱动轮毂包括固定轴1、轮毂钢圈2、电机3、离心式离合器4和减速箱5。
如图1、图2和图6所示，轮毂钢圈2、电机3和减速箱5均套在固定轴1上。电机3位于减速箱5的一侧，本实施例给出的电机3位于减速箱5的左侧。根据实际情况，电机3也可位于减速箱5的右侧。减速箱5位于轮毂钢圈2内，电机3位于轮毂钢圈2外。
电机3为低速电机3；电机3包括定子3a和转子3b。定子3a中含有线圈，定子3a与固定轴1固定连接。转子3b定位在固定轴1上，具体来说，转子3b包括一个套在定子3a上的第一外圈3c和两个分别位于定子3a两侧的侧盖3d，两个侧盖3d分别为左侧盖3d和右侧盖3d；侧盖3d通过轴承6与固定轴1相连接，侧盖3d与第一外圈3c固定连接。
减速箱5包括箱体5a、输入齿轮轴5b、输出齿轮轴5c和超越离合器5d，箱体5a与固定轴1固定连接；输入齿轮轴5b和输出齿轮轴5c穿出箱体5a。减速箱5中的输出齿轮轴5c与输入齿轮轴5b转速比值为0.7～0.8。具体来说，输入齿轮轴5b与输出齿轮轴5c均套在固定轴1上，输入齿轮轴5b与固定轴1之间和输出齿轮轴5c与固定轴1之间均通过轴承6相连接。
输入齿轮轴5b和输出齿轮轴5c之间设有固定板5e，固定轴1穿过固定板5e，固定板5e与固定轴1之间通过花键连接，固定板5e的两端与轴承6相抵靠，由此实现固定板5e与固定轴1的固定连接。箱体5a与固定板5e固定连接，由此实现箱体5a与固定轴1固定连接。箱体5a包括左箱体5a和右箱体5a，本实施例给出固定板5e与左箱体5a通过螺栓连接。
超越离合器5d包括星轮5d1和套在星轮5d1外的第二外圈5d2，第二外圈5d2上固定有与输入齿轮轴5b的齿部相啮合的第一齿轮5f；星轮5d1上固定有与输出齿轮轴5c的齿部相啮合的第二齿轮5g，第二齿轮5g通过轴承6定位在箱体5a上。
输入齿轮轴5b与箱体5a之间和输出齿轮轴5c与箱体5a之间均通过轴承6相连接，该结构有效地提高箱体5a固定的稳定性，进而提高超越离合器5d运行的稳定性。
轮毂钢圈2定位在固定轴1上；具体来说，轮毂钢圈2包括钢圈2a、位于钢圈2a一侧的鼓盖2b和位于钢圈2a另一侧的端盖2c。本实施例给出端盖2c位于钢圈2a的左侧，鼓盖2b位于钢圈2a的右侧；即端盖2c与上述的右侧盖3d相邻，两者之间具有间隙。输入齿轮轴5b穿过端盖2c；输入齿轮轴5b与端盖2c之间通过轴承6相连接，鼓盖2b与固定轴1之间通过轴承6相连接；由此，轮毂钢圈2能稳定地绕着固定轴1旋转。
在输入齿轮轴5b和固定轴1之间设有多个轴承6，本实施例给出的数量为三个，用于承载端盖2c对输入齿轮轴5b的压力，进而保证驱动轮毂的使用寿命。
减速箱5的输入齿轮轴5b与转子3b相连接，输出齿轮轴5c与轮毂钢圈2的鼓盖2b固定连接；转子3b与轮毂钢圈2之间通过离心式离合器4相连接。具体来说，离心式离合器4包括连接板4a和套设在连接板4a上的棘轮4b，棘轮4b上铰接有棘爪4c，棘爪4c和连接板4a之间还设有弹簧4d。连接板4a与右侧盖3d固定连接，输入齿轮轴5b与连接板4a通过花键连接，由此实现输入齿轮轴5b与转子3b之间的传动连接，同时具有拆装方便的优点。棘轮4b与端盖2c固定连接。
为了避免雨水和灰尘进入驱动轮毂内，电机3的左侧盖3d和固定轴1之间设有第一密封圈7，第一密封圈7位于轴承6外侧。轮毂钢圈2的端盖2c和电机3的右侧盖3d之间设有第二密封圈8，第二密封圈8位于离心式离合器4的外侧。轮毂钢圈2的鼓盖2b和固定轴1之间设有第三密封圈9，第三密封圈9位于轴承6外侧。
本电动车变速驱动轮毂中的离心式离合器4具有设定啮合转速，调节弹簧4d的弹力、弹簧4d与棘爪4c的连接点位置或配重量等，能改变设定啮合转速的大小。本实施例假设离心式离合器4的设定啮合转速为200转/分。
电动车起步或爬坡或低速行车时，电机3转子3b转速低于离心式离合器4设定啮合转速，离心式离合器4中的棘爪4c在弹簧4d弹力作用下，棘爪4c与棘轮4b处于分离状态，即离心式离合器4处于分离状态；此状态下，电机3和轮毂钢圈2之间通过减速箱5传动。具体来说，转子3b依次带动离心式离合器4的连接板4a、输入齿轮轴5b、超越离合器5d、输出齿轮轴5c和轮毂钢圈2。
电动车高速行车时，电机3转子3b转速高于离心式离合器4设定啮合转速；棘爪4c在离心力作用下克服弹簧4d弹力，棘爪4c与棘轮4b相啮合，即离心式离合器4处于啮合状态；此状态下，电机3和轮毂钢圈2之间通过离心式离合器4传动。具体来说，转子3b依次带动离心式离合器4的连接板4a、输入齿轮轴5b、超越离合器5d的星轮5d1；转子3b同时依次带动离心式离合器4的连接板4a、棘轮4b、轮毂钢圈2、输出齿轮轴5c、超越离合器5d的第二外圈5d2。超越离合器5d的第二外圈5d2转速大于星轮5d1转速，因此，超越离合器5d处于分离状态。

Claims (9)

1.一种电动车变速驱动轮毂，包括固定轴(1)、轮毂钢圈(2)、电机(3)、离心式离合器(4)和减速箱(5)，轮毂钢圈(2)定位在固定轴(1)上；其特征在于，所述减速箱(5)位于轮毂钢圈(2)内，所述电机(3)位于减速箱(5)的一侧且位于轮毂钢圈(2)外；电机(3)包括定子(3a)和转子(3b)，定子(3a)与固定轴(1)固定连接，转子(3b)定位在固定轴(1)上；减速箱(5)包括箱体(5a)、输入齿轮轴(5b)、输出齿轮轴(5c)和超越离合器(5d)，箱体(5a)与固定轴(1)固定连接，输入齿轮轴(5b)与转子(3b)相连接，输出齿轮轴(5c)与轮毂钢圈(2)固定连接；转子(3b)与轮毂钢圈(2)之间通过离心式离合器(4)相连接，所述转子(3b)包括两个分别位于定子(3a)两侧的侧盖(3d)，所述轮毂钢圈(2)包括钢圈(2a)、位于钢圈(2a)一侧的鼓盖(2b)和位于钢圈(2a)另一侧的端盖(2c)，所述离心式离合器(4)包括连接板(4a)和套设在连接板(4a)上的棘轮(4b)，棘轮(4b)上铰接有棘爪(4c)，棘爪(4c)和连接板(4a)之间还设有弹簧(4d)；连接板(4a)与侧盖(3d)固定连接，输入齿轮轴(5b)与连接板(4a)通过花键连接；棘轮(4b)与端盖(2c)固定连接。
2.根据权利要求1所述的电动车变速驱动轮毂，其特征在于，所述电机(3)为低速电机(3)。
3.根据权利要求1所述的电动车变速驱动轮毂，其特征在于，所述减速箱(5)中的输入齿轮轴(5b)和输出齿轮轴(5c)穿入箱体(5a)内；超越离合器(5d)包括星轮(5d1)和第二外圈(5d2)，第二外圈(5d2)上固定有与输入齿轮轴(5b)的齿部相啮合的第一齿轮(5f)，星轮(5d1)上固定有与输出齿轮轴(5c)的齿部相啮合的第二齿轮(5g)；第二齿轮(5g)定位在箱体(5a)上。
4.根据权利要求3所述的电动车变速驱动轮毂，其特征在于，所述减速箱(5)中的输出齿轮轴(5c)与输入齿轮轴(5b)转速比值为0.7～0.8。
5.根据权利要求3所述的电动车变速驱动轮毂，其特征在于，所述输入齿轮轴(5b)和输出齿轮轴(5c)之间设有固定板(5e)，所述固定板(5e)与固定轴(1)固定连接，所述箱体(5a)与固定板(5e)固定连接。
6.根据权利要求1至5中的任意一项所述的电动车变速驱动轮毂，其特征在于，所述转子(3b)包括一个套在定子(3a)上的第一外圈(3c)，侧盖(3d)通过轴承(6)与固定轴(1)相连接，侧盖(3d)与第一外圈(3c)固定连接。
7.根据权利要求6所述的电动车变速驱动轮毂，其特征在于，所述侧盖(3d)和固定轴(1)之间设有第一密封圈(7)，第一密封圈(7)位于轴承(6)外侧。
8.根据权利要求6所述的电动车变速驱动轮毂，其特征在于，输入齿轮轴(5b)穿过端盖(2c)，所述输入齿轮轴(5b)套在固定轴(1)上，所述输入齿轮轴(5b)与固定轴(1)之间通过轴承(6)相连接，输入齿轮轴(5b)与端盖(2c)之间通过轴承(6)相连接，鼓盖(2b)与固定轴(1)之间通过轴承(6)相连接。
9.根据权利要求8所述的电动车变速驱动轮毂，其特征在于，所述轮毂钢圈(2)的端盖(2c)和电机(3)的侧盖(3d)之间设有第二密封圈(8)。
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