CN202424399U - 一种带双离合的机械变档轮毂电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种带双离合的机械变档轮毂电机，包括电机、与电机连接的主轴、设置在主轴上的轮毂，还包括设置在所述主轴上、将电机动力传递至轮毂并使轮毂以不同转速转动的齿轮变速装置，所述齿轮变速装置包括第一档变速齿轮组、第二档变速齿轮组以及可在主轴上移动以实现与第一档变速齿轮组结合的变档联结件，第一档变速齿轮组靠近轮毂设置，第二档变速齿轮组靠近电机设置，第一档变速齿轮组中设有第一超越离合器，第二档变速齿轮组设有第二超越离合器。本实用新型在倒车时，通过两个离合器发挥作用，而使得两组齿轮组不会干涉，使得倒车能够实现，而且快慢档都可以倒车，同时对离合的润滑和保护更好，成本更低。

Description

一种带双离合的机械变档轮毂电机

技术领域

本实用新型涉及机械动力设备的轮毂技术领域，尤其涉及一种带双离合的机械变档轮毂电机。

背景技术

在现今社会，电动摩托车、电动自行车等电动车因使用方便、快速、省力，得到广泛的应用。现有电动车的轮毂均设有电机安装位，其上设置电机，通过电机驱动轮毂的转动。电机在运转时，其负载变化时，其工作点效率随之变化，而每台电机都有一个最大效率区间；电动车辆在行进中，随载重及路况变化，负载转矩必然发生变化，此负载转矩的变化影响电机工作效率，并最终影响续航里程，在爬坡或大负载的情况下，电机输出转矩不足，电机会出现堵转、发热甚至停止转动。现有的电动车由于没有设置机械变速器调整扭矩和速度，故而仅可在平原地区推广使用，不能在山区、丘陵或重负载情况下使用，因此，续行距离短、使用范围小。而如果加设机械变速器，又会导致体积加大，使用不便。

为了解决以上技术问题，有人研发出机械变档轮毂电机，通过设置两对变速齿轮组以及其他辅助结构，使得能够以紧凑的结构实现机械变速，使得电机在不同的工况下均能高效运行。但由于电动车在使用中经常需要退车，上述结构的机械变档轮毂在退车时两组齿轮组会互相干涉，无法实现倒车。

实用新型内容

本实用新型目的在于，提供一种带双离合的机械变档轮毂电机，能够实现倒车。

为解决上述技术问题，本实用新型的带双离合的机械变档轮毂电机，包括电机、与电机连接的主轴、设置在主轴上的轮毂，还包括设置在所述主轴上、将电机动力传递至轮毂并使轮毂以不同转速转动的齿轮变速装置，所述齿轮变速装置包括第一档变速齿轮组、第二档变速齿轮组以及可在主轴上移动以实现与第一档变速齿轮组结合的变档联结件，第一档变速齿轮组靠近轮毂设置，第二档变速齿轮组靠近电机设置，第一档变速齿轮组中设有第一超越离合器，第二档变速齿轮组设有第二超越离合器。

优选地，所述变档联结件包括一具有轴孔的主体以及设置在主体外侧壁上的若干凸起，所述凸起沿所述主体的轴线方向设置，所述凸起的一端突出于所述主体的一端面并延伸至该端面上，形成一连接台，所述变档联结件的连接台与第一档变速齿轮组结合或分离。

优选地，第二档变速齿轮组中的第二变速从动变速齿轮沿轴孔侧壁延伸出一支撑部，所述支撑部伸入与之相邻的第一档变速齿轮组的第一变速从动齿轮的轴孔中，所述支撑部上设有连接槽，所述连接台与连接槽相适配。

优选地，所述齿轮变速装置还包括输出轴套、变档组件，所述输出轴套一端与轮毂连接，另一端通过第一超越离合器与第一档变速齿轮组中的第一变速从动齿轮连接，所述变档组件设置在所述主轴上并可推动变档联结件移动，导通或切断第一档变速齿轮组或第二档变速齿轮组向输出轴套的动力传递。

优选地，所述变档组件包括变速顶针、档键，所述主轴沿其轴线方向设有通道，所述主轴的侧壁上设有与所述通道导通的开槽，所述档键一端伸入通道中，另一端从开槽中伸出；所述变档联结件套设在所述主轴上，其内壁上设有凸圈，所述变档顶针伸入通道中并可推动档键移动，所述档键接触凸圈进而推动变档联结件移动。

优选地，所述变档组件还包括设置在所述主轴上的回位弹性件，位于电机与变档联结件之间。

优选地，第一档变速齿轮组的第一变速主动齿轮以及第二档变速齿轮组中的第二变速主动齿轮均通过同一副轴与电机固联，第一档变速齿轮组的第一变速从动齿轮以及第二档变速齿轮组中的第二变速从动齿轮均通过轴承与主轴连接。

优选地，所述齿轮变速装置还包括相互啮合的减速齿轮及小齿轮，所述减速齿轮固定地设置在副轴上；所述小齿轮与电机转子的空心轴为一体结构。

优选地，所述第二档变速齿轮组包括相啮合的第二变速主动齿轮、第二变速从动齿轮，第二变速主动齿轮中套设有空心齿轴，所述空心齿轴外周设有棘爪、卡簧，卡簧将棘爪的一端卡住；棘爪在卡簧弹力的作用下，一端会自由张开，张开一端在外力作用下会向内缩到原位，第二变速主动齿轮的轴孔上设有沿同一方向倾斜的单向齿，棘爪及单向齿构成第二超越离合器。

优选地，输出轴套一端与第一档变速齿轮组中的第一变速从动齿轮通过第一超越离合器连接，另一端通过花键与轮毂连接，所述输出轴套的外壁一端设有棘爪、卡簧，卡簧将棘爪的一端卡住；棘爪在卡簧的弹力作用下，一端会自由张开，张开一端在外力作用下会向内缩回原位，输出轴套设有棘爪的一端伸入第一变速从动齿轮中，与第一变速从动齿轮轴孔中的单向齿构成第一超越离合器。

与现有技术相比，本实用新型的带双离合的机械变档轮毂电机具有如下优点：

由于齿轮变速装置中设有第一档变速齿轮组、第二档变速齿轮组，这两档变速齿轮组中均设有超越离合器，因而在倒车时，通过两个超越离合器发挥作用，而使得两档变速齿轮组不会干涉，使得倒车能够实现，而且快慢档都可以倒车，同时对离合的润滑和保护更好，成本更低。

附图说明

图1是本实用新型带双离合的机械变档轮毂电机一优选实施例的的分解结构示意图；

图2是图1中的组合示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的技术方案更加清楚，以下结合附图，通过具体的实施例对本实用新型的带双离合的机械变档轮毂电机进行详细说明。

参见图1、图2，本实施例中的带双离合的机械变档轮毂电机包括电机1、主轴2、轮毂3、设置在电机1与轮毂3之间的齿轮变速装置。

本实施例中，轮毂3为单片式的，相比于现有技术中双片对称结合而将电机包围在内的轮毂，散热更好，使用寿命长，同时，单片式的轮毂便于安装、拆卸、维修。本实施例中的轮毂3采用强度高的材料制成，而且由于内部的齿轮变速装置设置的不同，即使为单片式的，也同样能够满足使用要求。

其中，齿轮变速装置包括外壳4、设置在外壳4中的减速齿轮、小齿轮及第一档变速齿轮组、第二档变速齿轮组、变档组件、变档联结件、输出轴套。其中：

减速齿轮5与小齿轮6相互啮合，小齿轮6与电机的空心轴为一体结构，减速齿轮5通过一副轴7与电机1固联，电机1上设有轴承座1a，副轴7通过轴承与电机1固定；

第一档变速齿轮组包括相互啮合的第一变速主动齿轮8、第一变速从动齿轮9；第二档变速齿轮组包括相互啮合的第二变速主动齿轮10、第二变速从动齿轮11；减速齿轮5、第一变速主动齿轮8及空心齿轴27与副轴7固联，空心齿轴27的外周设有棘爪槽、卡簧槽，棘爪槽中设有棘爪26，相应的卡簧槽中设有卡簧28，卡簧28将棘爪26的一端卡住；棘爪26在卡簧28弹力作用下，一端会自由张开，张开一端在外力作用下会向内缩回原位。

第二变速主动齿轮10的轴孔上设有沿同一方向倾斜的单向齿10a，并套入空心齿轴27，在棘爪26及空心齿轴27的转动下构成第二超越离合器，第二变速从动齿轮11通过轴承与主轴2联结，在第二变速主动齿轮10带动下，可绕主轴2转动；

第一变速从动齿轮9的轴孔上设有沿同一方向倾斜的单向齿9a，第一变速从动齿轮9的直径大于第二变速从动齿轮11的直径。第二变速从动齿轮11的轴孔处沿轴线方向延伸出一支撑部，该支撑部伸入第一变速从动齿轮9中，其上设置轴承，用于支撑输出轴套16伸入第一变速从动齿轮9中的端部。此种设置方式，可以使主轴的长度减小，从而减小了整体体积。该支撑部的端部上设有多个凸起11a，相邻凸起11a之间形成连接槽11b。

其中，变档组件包括变档顶针12、档键13、复位弹簧14。主轴2上设有一通道2a，供变档顶针12伸入，主轴2的侧壁上设有开槽2b，该开槽2b与通道2a连通，档键13处于通道2a中并从开槽2b中向外伸出，在变档顶针12的推动下，档键13可沿通道2a及开槽2b移动；复位弹簧14套设在主轴2上，设置在第二变速从动齿轮11与档键13之间。

变档联结件15包括主体以及设置在主体外侧壁上的四个凸起，每个凸起沿主体的轴线方向设置，四个凸起沿主体的轴向分布。每个凸起一端突出于主体的端面并延伸至该端面上，形成一连接台15a、另一端与主体的另一端平齐，形成花键15b，设有连接台15a的一端可以伸入第二变速从动齿轮11支撑部侧面上的连接槽11b，连接台15a伸入第二变速从动齿轮11轴孔中的连接槽11b中后与凸块11a接触并结合，可在第二变速从动齿轮11的带动下转动；变档联结件15的内壁上设有凸圈，档键13从开槽2b中伸出，在其沿主轴2轴线方向移动时能够与此凸圈接触，从而推动变档联结件15移动。

输出轴套16一端与第一变速从动齿轮9通过第一超越离合器连接，另一端通过花键与轮毂3连接。输出轴套16的外壁一端设有棘爪槽、卡簧槽，棘爪槽中设有棘爪18，相应的卡簧槽中设有卡簧17，卡簧17将棘爪18的一端卡住；另一端设有花键16a；棘爪18在卡簧17弹力作用下，一端会自由张开，张开一端在外力作用下会向内缩回原位。输出轴套16设有棘爪18的一端伸入第一变速从动齿轮9中，与第一变速从动齿轮9轴孔中的单向齿9a构成第一超越离合器，这使得当第一变速从动齿轮9的转速大于输出轴套16的转速时，第一变速从动齿轮9可通过棘爪18带动输出轴套16转动；当第一变速从动齿轮9的转速小于输出轴套16的转速时，第一变速从动齿轮9无法带动输出轴套16转动；输出轴套16伸入第一变速从动齿轮9轴孔中的一端，其轴孔通过轴承结合在第二变速从动齿轮11的支撑部上。

轮毂3的轴孔中设有内花键，输出轴套16设有外花键的一端伸入轮毂3的内花键3a中，使得当轮毂3在输出轴套16的带动下转动。输出轴套16的内壁设有若干花键；变档联结件15设有花键15b的一端伸入输出轴套16中，花键15b与输出轴套中的花键结合，使得输出轴套16可被变档联结件15带动并随之转动。

以下对本实施例中的机械变速电动轮毂的工作过程及原理进行说明。

本实施例中的机械变速电动轮毂可实现两档变速：即慢速档及快速档。常态下为慢速档，通过变速，可以调整到快速档。

1、以慢速档工作：

常态下，变档联结件15的花键15b与输出轴套16中的花键接合，变档联结件15的一端连接台15a与第二变速从动齿轮11支撑部侧面上凹槽11a分离。当电机1转动时，小齿轮6带动减速齿轮5转动，减速齿轮5对电机1进行减速。由于减速齿轮5、第一变速主动齿轮8及空心齿轴27均与副轴7固联，因此，减速齿轮5转动时带动第一变速主动齿轮8及空心齿轴27同时转动。第一变速主动齿轮8带动第一变速从动齿轮9转动，第一变速从动齿轮9单向齿9a与输出轴套16的棘爪18结合，被第一变速主动齿轮8带动的第一变速从动齿轮9带动输出轴套16转动，输出轴套16带动轮毂3转动，从而实现慢速档的动力输出。此时空心齿轴27通过棘爪26带动第二变速主动齿轮10、同样带动第一变速从动齿轮11转动，由于变档联结件15的一端连接15a与第二变速从动齿轮11的支撑部侧面上连接槽11b分离，第二变速从动齿轮11没有输出转速。

2、以快速档工作：

当车速达到一定程度不需要太大扭力时，此时，推动变档顶针12，变档顶针12向前移动，进而推动档键13移动，档键13作用于变档联结件15内部的凸圈上，变档联结件15被向前推动，使变档联结件15中的连接台15a与第二变速从动齿轮11支撑部侧面上凹槽11a结合，第二变速从动齿轮11转动带动变档联结件15转动，变档联结件15转动带动带动输出轴套16转动，输出轴套16带动轮毂3转动，从而实现快速档的动力输出，实现由慢速档向快速档的切换。此时第一变速主动齿轮8同样带动第一变速从动齿轮9转动，由于齿轮传动比的关系，第一变速从动齿轮9的转速慢于输出轴套16的转速，第一变速从动齿轮9对输出轴套16没有带动作用。

当处于爬坡或载重较大时，需要增加扭力，此时，撤销对变档顶针12的推力，在复位弹簧14作用下，变档联结件15回到常态位置，其上的连接台15a与第二变速从动齿轮11支撑部侧面上连接槽11b分离，第一变速从动齿轮9恢复对输出轴套16传递动力，重新回到慢速档。

3.在慢速档退车

电动车在使用中经常需要退车。退车时轮毂3倒转带动输出轴套16，经棘爪18、第一变速从动齿轮9、第一变速主动齿轮8、减速齿轮5、小齿轮6，从而带动电机倒转。此时变档联结件15与第二变速从动齿轮11处于分离状态，第二变速从动齿轮11同样在第二变速主动齿轮10带动下空转。

4.在快速档退车

快速档状态下变档联结件15与第二变速从动齿轮11处连接状态。此时轮毂3倒转带动输出轴套16，经棘爪18、第一变速从动齿轮9、第一变速主动齿轮8、减速齿轮5、小齿轮6，从而带动电机倒转。此时输出轴套16同样经变档联结件15带动第二变速从动齿轮11倒转，第二变速从动齿轮11带动第二变速主动齿轮10倒转。此时第一变速主动齿轮8经棘爪26的带动空心齿轴27倒转，其转速大于第二变速主动齿轮10，第二超越离合器发生作用，避免第一档变速齿轮组及第二档变速齿轮组互相干涉。

5.在慢速档滑行

当电机无电供给时，电机停转，此时轮毂3还有惯性继续转动，轮毂3带动输出轴套16，第一超越离合器发生作用，不会带动第一变速从动齿轮9转动，变档联结件15与第二变速从动齿轮11处分离状态，同样不会带动第二变速从动齿轮11转动，从而实现与电机分离达到滑行目的。

6.在快速档滑行

快速档状态下变档联结件15与第二变速从动齿轮11处连接状态。当电机无电供给时，电机停转，此时轮毂3还有惯性继续转动，轮毂3带动输出轴套16，第一超越离合器发生作用，不会带动第一变速从动齿轮9转动，输出轴套16带动变档联结件15，变档联结件15带动第二变速从动齿轮11，第二变速从动齿轮11带动第二变速主动齿轮10转动，由于第二超越离合器发生作用，第二变速主动齿轮10不会带动空心齿轴27转动，从而实现与电机分离达到滑行目的。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应当以权利要求所确定的范围为准。对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种带双离合的机械变档轮毂电机，包括电机、与电机连接的主轴、设置在主轴上的轮毂，其特征在于，还包括设置在所述主轴上、将电机动力传递至轮毂并使轮毂以不同转速转动的齿轮变速装置，所述齿轮变速装置包括第一档变速齿轮组、第二档变速齿轮组以及可在主轴上移动以实现与第一档变速齿轮组结合的变档联结件，第一档变速齿轮组靠近轮毂设置，第二档变速齿轮组靠近电机设置，第一档变速齿轮组中设有第一超越离合器，第二档变速齿轮组设有第二超越离合器。

2.如权利要求1所述的带双离合的机械变档轮毂电机，其特征在于，所述变档联结件包括一具有轴孔的主体以及设置在主体外侧壁上的若干凸起，所述凸起沿所述主体的轴线方向设置，所述凸起的一端突出于所述主体的一端面并延伸至该端面上，形成一连接台，所述变档联结件的连接台与第一档变速齿轮组结合或分离。

3.如权利要求1所述的带双离合的机械变档轮毂电机，其特征在于，第二档变速齿轮组中的第二变速从动变速齿轮沿轴孔侧壁延伸出一支撑部，所述支撑部伸入与之相邻的第一档变速齿轮组的第一变速从动齿轮的轴孔中，所述支撑部上设有连接槽，所述连接台与连接槽相适配。

4.如权利要求1所述的带双离合的机械变档轮毂电机，其特征在于，所述齿轮变速装置还包括输出轴套、变档组件，所述输出轴套一端与轮毂连接，另一端通过第一超越离合器与第一档变速齿轮组中的第一变速从动齿轮连接，所述变档组件设置在所述主轴上并可推动变档联结件移动，导通或切断第一档变速齿轮组或第二档变速齿轮组向输出轴套的动力传递。

5.如权利要求4所述的带双离合的机械变档轮毂电机，其特征在于，所述变档组件包括变速顶针、档键，所述主轴沿其轴线方向设有通道，所述主轴的侧壁上设有与所述通道导通的开槽，所述档键一端伸入通道中，另一端从开槽中伸出；所述变档联结件套设在所述主轴上，其内壁上设有凸圈，所述变档顶针伸入通道中并可推动档键移动，所述档键接触凸圈进而推动变档联结件移动。

6.如权利要求4所述的带双离合的机械变档轮毂电机，其特征在于，所述变档组件还包括设置在所述主轴上的回位弹性件，位于电机与变档联结件之间。

7.如权利要求4所述的带双离合的机械变档轮毂电机，其特征在于，第一档变速齿轮组的第一变速主动齿轮以及第二档变速齿轮组中的第二变速主动齿轮均通过同一副轴与电机固联，第一档变速齿轮组的第一变速从动齿轮以及第二档变速齿轮组中的第二变速从动齿轮均通过轴承与主轴连接。

8.如权利要求7所述的带双离合的机械变档轮毂电机，其特征在于，所述齿轮变速装置还包括相互啮合的减速齿轮及小齿轮，所述减速齿轮固定地设置在副轴上；所述小齿轮与电机转子的空心轴为一体结构。

9.如权利要求1所述的带双离合的机械变档轮毂电机，其特征在于，所述第二档变速齿轮组包括相啮合的第二变速主动齿轮、第二变速从动齿轮，第二变速主动齿轮中套设有空心齿轴，所述空心齿轴外周设有棘爪、卡簧，卡簧将棘爪的一端卡住；棘爪在卡簧弹力的作用下，一端会自由张开，张开一端在外力作用下会向内缩到原位，第二变速主动齿轮的轴孔上设有沿同一方向倾斜的单向齿，棘爪及单向齿构成第二超越离合器。

10.如权利要求4所述的带双离合的机械变档轮毂电机，其特征在于，输出轴套一端与第一档变速齿轮组中的第一变速从动齿轮通过第一超越离合器连接，另一端通过花键与轮毂连接，所述输出轴套的外壁一端设有棘爪、卡簧，卡簧将棘爪的一端卡住；棘爪在卡簧的弹力作用下，一端会自由张开，张开一端在外力作用下会向内缩回原位，输出轴套设有棘爪的一端伸入第一变速从动齿轮中，与第一变速从动齿轮轴孔中的单向齿构成第一超越离合器。

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