专利名称：变速轮毂的制作方法
技术领域：
本实用新型属于车轮技术领域。
背景技术：
公开号CN201406001公开了一种棘爪变速电动轮毂，其主要包括毂圈，毂圈内包 裹有电机和变速箱体，电机上固定有伸出毂圈两个端面的空心支轴，其空心支轴设有导向 槽、调节杆孔和电源线孔。这种结构的轮毂其空心支轴因设有调节杆孔、导向槽和电源线孔 增加了加工难度也大大减弱了支轴的刚性和强度，使用时这样支轴就会容易变形和断裂， 会造成威胁行车的安全。此外，该电机因被毂圈包裹起来电机工作时发出的热得不到有效 地散热，因过热造成电机及器件容易烧毁。
实用新型内容为解决上述不足本实用新型的目的在于提供一种支轴刚性强度高、支轴不易扭变 形和断裂、本实用新型的支轴为一个实心整体，不设导向槽、调节杆孔和电源线孔，其容易 加工装配、支轴强度高、刚性好、不易变形和折断，解决了威胁行车安全的问题。可以在毂圈 外部直接调节来调节滑动件在轴孔的位置，其调节相对简单直接，行车更安全，另外电机裸 露在毂圈的外面通风散热好，其得到更好的散热，使电机的工作效率更高的变速轮毂。为实现本实用新型的目的，本实用新型的一种技术方案为一种变速轮毂，包括 毂圈，所述的毂圈连接有一个端面，端面与空心输出轴连接，空心输出轴的轴孔中设有一根 实心支轴，支轴上套设有滑动件，滑动件与调节杆相连，所述的支轴上固定有电机，电机的 电源线直接从电机壳伸出来，所述的电机和变速箱体裸露在毂圈的外面；所述的电机上固 定设有变速箱体，所述的变速箱体内转动设有空心输出轴和输入轴，所述的输入轴与电机 轴传动联接，所述的空心输出轴与毂圈传动联接；所述的空心输出轴上设有至少两个从动 齿轮，从动齿轮可在空心输出轴上转动，所述的输入轴上对应固定有与从动齿轮啮合传动 的主动齿轮，所述的输入轴和固定在该输入轴上的主动齿轮组成一个齿轮组；所述的从动 齿轮设有内齿，空心输出轴上设有棘爪活动槽，棘爪轴穿过设在棘爪活动槽中的棘爪，棘爪 可在棘爪活动槽中翘动，棘爪上设有作用在空心输出轴上使其一端翘起并卡在内齿上的扭 簧；所述的空心输出轴的轴孔内设有可顶起棘爪翘入端的滑动件，所述的滑动件上设有导 向孔，所述的支轴设在导向孔中。所述的轴孔中设有调节杆和支轴，调节杆与支轴平行。所述的支轴固定有两个以上的电机，所述的所有电机的外壳为一个整体结构。所述的滑动件一端连接有使其回位的复位弹簧，复位弹簧套在支轴上。所述的调节杆连接有步进电机，步进电机旋转时可以移动滑动件在轴孔的位置， 所述的步进电机与调节杆传动联接。所述的调节杆连接有电磁吸，电磁吸通电时可以移动滑动件在轴孔的位置，所述 的电磁吸与调节杆传动联接。[0010]支轴的两端伸出至毂圈端面外部，固定支轴两端后，由于支轴与电机固定在一起， 电机和箱体固定在一起，所以电机和箱体相对被固定，毂圈可以绕支轴转动。电机接通电 源，电机轴产生旋转，从而带动输入轴转动，输入轴的多个主动齿轮随之旋转，与之啮合的 从动齿轮也随之旋转。初始状态下，空心输出轴的轴孔内的滑动件将高速档的位置的棘爪 翘入端顶起，棘爪另一端翘入棘爪活动槽并与对应高速档的从动齿轮的内齿脱离，高速档 的从动齿轮只绕空心输出轴转动，此时为一档。当滑动件离开空心输出轴上高速档的从动齿轮那段位置上的棘爪时，棘爪在扭簧 的作用下其翘入端往轴孔内翘入，其翘起端翘起并卡入对应的从动齿轮的内齿中，从动齿 轮带动空心输出轴转动，空心输出轴带动毂圈绕支轴转动此时为二档。通过设置多组大小 各不相同的主动齿轮和从动齿轮，通过步进电机、电磁吸或拉索来调节滑动件在轴孔内的 位置，使空心输出轴各段上的棘爪的翘起端卡入或脱离对应的从动齿轮9的内齿11，即可 使从动齿轮与空心输出轴结合实现调速，实现多级变速调节从而调节毂圈的转速。本实用新型的支轴为一个实心整体，不设调节杆孔、导向槽和电源线孔，其刚性好 强度高、不易断裂变形，一解决了行车安全问题问题。可以直接从毂圈外部来调节滑动件 的位置，其调节相对简单直接。二 电机没有被毂圈包裹起来其散热效果好，电机散热好从 而提高电机效率电机也不易烧毁。此外，在支轴的侧部设置多个电机，在一定的厚度条件下 可加大整个电动轮毂的功率，提高电动轮毂的动力性能；多个电机的电机轴齿轮的直径不 同，各个电机分别单独驱动毂圈，也可实现变档操作，其中部分电机损坏，仍然可以工作。
图1、图12为本实用新型变速轮毂第一种实施方式的立体装配后的剖视结构图；图2为图1、图12中的支轴、步进电机、空心输出轴、棘爪、调节杆、滑动件、从动齿 轮、输入轴、输入轴齿轮、主动齿轮、电机轴的立体装配分解结构图；图3为本实用新型变速轮毂空心输出轴及其相关组件装配后，滑动件离开棘爪时 棘爪与内齿结合工作原理的径向剖视结构图；图4为本实用新型变速轮毂的空心输出轴及其相关组件装配后，滑动件顶到棘爪 翘入端时棘爪与内齿分离工作原理的径向剖视结构图；图5为图1中滑动件、调节杆、步进电机及其相关组件的立体装配结构图；图6为图5装配后的剖视结构图；图7为本实用新型变速轮毂的第二种实施方式装配后的剖视结构图；图8为图7中的电磁吸、吸板、连接杆、滑动件、支轴、复位弹簧、空心输出轴及其 相关组件装配后电磁吸未通电时滑动件离开棘爪时的工作原理的轴向剖视结构图；图9为本实用新型变速轮毂的第二种实施方式的电磁吸、吸板、连接杆、滑动件、 支轴、复位弹簧、空心输出轴及其相关组件装配后电磁吸通电时滑动件顶到棘爪时的工作 原理轴向剖视结构图；图10为本实用新型变速轮毂的第二种实施方式的支轴、调节杆、复位弹簧、空心 输出轴、棘爪、滑动件、从动齿轮、输入轴、输入轴齿轮、主动齿轮、电机轴的立体装配分解结 构图；图11为本实用新型变速轮毂的第三种实施方式装配后的剖视结构图。
具体实施方式
以下结合附图，对本实用新型变速轮毂的具体实施例作进一步详述。如图中所示，本实用新型变速轮毂的毂圈1、端面2、电机3、调节杆4、空心输出轴 5、输入轴6、刹车器7、支轴孔8、从动齿轮9、主动齿轮10、内齿11、棘爪活动槽12、棘爪13、 扭簧14、轴孔15、滑动件16、支轴20、变速箱体21、螺栓22、步进电机轴23、减速齿轮24、孔 25、螺纹孔沈、活动销观、螺纹轴30、步进电机31、单向轴承34、电磁吸39、吸板40、电机轴 轴承41、空心输出轴轴承42、输入轴轴承43、输入轴齿轮45、电机轴46、电机轴齿轮47、支 轴轴承49、空心输出轴轴孔52、棘爪轴55、卡簧56、棘爪轴孔57、扭簧孔58、电源线59、输入 轴轴孔60、导向孔63、复位弹簧68。实施例1如图1至图6所示，所述的变速轮毂，包括毂圈1，毂圈1连接一个端面2，端面2 连接在空心输出轴5上，空心输出轴5的轴孔15中设有一根实心支轴20。所述的支轴20上固定有电机3，电机3的电源线59从电机壳伸出来。所述的电 机3固定在支轴20的侧部，调节杆4与支轴20的轴心线错开其两者并且平行布置。所述 的电机3上设有电机轴轴承41，电机轴46设在电机轴轴承41中。电机轴46外端设有电机 轴齿轮47。所述的电机3上固定设有变速箱体21，所述的变速箱体21侧壁上对应设有输入轴 轴孔60和空心输出轴轴孔52，输入轴轴孔60的个数可根据所设输入轴6的个数来设定。 所述的空心输出轴轴孔52和输入轴轴孔60内分别转动设有空心输出轴5和输入轴6，支 轴20穿过空心输出轴轴孔52，所述的空心输出轴5同轴地套设在支轴20上。所述的输入 轴轴孔60和空心输出轴轴孔52内还分别设有空心输出轴轴承42和输入轴轴承43，以便 空心输出轴5和输入轴6可以分别在空心输出轴轴孔52和输入轴轴孔60内高速转动。所 述的输入轴6与电机轴46传动联接，输入轴6伸出输入轴轴孔60的一端设有输入轴齿轮 45，输入轴齿轮45与电机轴齿轮47啮合，单个输入轴6和固定在该输入轴6上的主动齿 轮10组成一个齿轮组。所述的空心输出轴5与毂圈1传动联接，所述的空心输出轴5套设 在支轴20上，空心输出轴5的轴心线与支轴20的轴心线处于同一轴线，空心输出轴5伸出 空心输出轴轴孔52的一端与所述的端面2连接。所述的空心输出轴5上设有至少两个从动齿轮9，从动齿轮9可在空心输出轴5上 转动，各个从动齿轮9直径不同，在同一个输入轴6上对应固定有与所述的各个从动齿轮9 啮合的主动齿轮10。本实用新型在空心输出轴5上设有两个从动齿轮9，两个从动齿轮9 通过卡簧56固定在空心输出轴5上，空心输出轴5上的各个从动齿轮9的直径不相同。所述的从动齿轮9设有内齿11，在从动齿轮9套设的该段空心输出轴5上对称设 有一对棘爪活动槽12，棘爪活动槽12中设有棘爪13，棘爪13可在棘爪活动槽12中沿空心 输出轴5径向翘动，为使棘爪13便于安装，所述的空心输出轴5上设有棘爪轴孔57，在棘 爪轴孔57内设置有棘爪轴55，所述的棘爪13和扭簧14穿在棘爪轴55上，棘爪13可绕棘 爪轴阳转动。棘爪13上设有作用在空心输出轴5上使其一端翘起的扭簧14，所述的空心 输出轴5上设有扭簧孔58，扭簧14穿在棘爪轴55上，扭簧14 一端设在扭簧孔58内，另一 端压在棘爪13上。常态情况下，扭簧14使棘爪13翘起一端处在空心输出轴5的外侧，另一端处在轴孔15内。当棘爪13外端翘出棘爪活动槽12时，可卡在内齿11中并与内齿11 卡合，使从动齿轮9和空心输出轴5 —起转动。当棘爪13外端翘入棘爪活动槽12时，棘爪 13与内齿11分离，则从动齿轮9只是绕空心输出轴5转动。这样棘爪13与从动齿轮9形 成一个棘轮卡合结构，具有单向驱动性。所述的空心输出轴5的轴孔内设有滑动件16，滑动 件16在轴孔15内轴向滑动时可顶起棘爪13翘入端。所述的滑动件16上设有导向孔63，所述的导向孔63的轴向与轴孔15的轴向平 行，支轴20设置在所述的导向孔63中，这样滑动件16可在支轴20上轴向滑动。所述的滑 动件16与调节杆4连接。调节杆4另一端设有螺纹孔沈，螺纹孔沈与螺纹轴30配合。调 节杆4可以带动滑动件16在轴孔15中滑动。调节杆4的另一端延伸到电机3外。在电机 3的外壳上固定有步进电机31，步进电机31设有步进电机轴23，步进电机轴23旋转时啮合 减速齿轮M转动，螺纹轴30固定在减速齿轮M —起转动，螺纹轴30旋转时拉动或推动调 节杆4和滑动件16在轴孔15的位置。电机3通电转动后，电机轴齿轮47旋转时驱动输入轴齿轮45转动，从而带动输入 轴6转动。输入轴6的两个主动齿轮10随之旋转，与主动齿轮10啮合的从动齿轮9也随 之旋转。初始状态下，如图1、图4中所示的滑动件16处在空心输出轴5高速档的从动齿轮 9的棘爪13翘入端位置，将棘爪13翘入端顶起，棘爪13另一端翘起端与对应的从动齿轮9 的内齿11脱离，高速档的从动齿轮9即在绕空心输出轴5空转，因低速档从动齿轮9的内 齿和棘爪13卡合，此时空心输出轴5就由低速档的从动齿轮9带动旋转，空心输出轴5带 动端面2和毂圈1绕支轴20转动从而完成一档的动力输出，车辆的速度也是最慢反之扭 矩是最大的。如图12、图3所示，经过步进电机31调节滑动件16在轴孔15的位置，使滑动件16 离开空心输出轴5上一段位置上的棘爪13即是高速档的从动齿轮9，该段位置上的棘爪13 在扭簧14的压力作用下其翘入端往轴孔15内翘入，由于棘爪13在棘爪轴55作为支点下 其翘起端翘起并卡入对应的高速档的从动齿轮9的内齿11中，该从动齿轮9带动空心输出 轴5转动，空心输出轴5转动时，带动端面2转动，使毂圈1绕空心20转动，此时为二档。如图4中所示，当滑动件16离开空心输出轴5上高速段从动齿轮9位置上的棘爪 13时，如上所述，该段位置上的从动齿轮9带动空心输出轴5转动，由于棘爪13与从动齿轮 9形成的棘轮卡合结构结构具有单向驱动性，且该段位置上的从动齿轮9直径较小，转速也 比低速档的从动齿轮9快，低速档的从动齿轮9在空心输出轴5转速超越下，低速档的从动 齿轮9的内齿11就与棘爪13打滑，此时空心输出轴5就由该段位置上高速档的从动齿轮 9带动转动，从而完成二档的动力输出。由此可知，通过调节滑动件16来控制从动齿轮9与空心输出轴5之间的联动，可 实现两级变速调节。依此类推，设置多个主动齿轮10和从动齿轮9就可实现多级变速调 节。实施例2如图7、8、9中所示，其与实施例1不同之外在于电机3的外壳不设步进电机31， 而设的是电磁吸39。初始状态下，如图4、图8和图10所示，设在支轴20上的复位弹簧68将滑动件16、调节杆4和吸板40往电机3方向推，此时滑动件16离开与高速档的从动齿轮9配合的棘 爪13的翘入端，棘爪13的翘起端就与高速档的从动齿轮9的内齿11卡合，高速档的从动 齿轮9带动空心输出轴20转动此时为二档。如图9、图4所示，当电磁吸39通电时，电磁吸39产生磁力将吸板40吸过来，吸板 40移动时推动调节杆4和滑动件16往端面2方向移动，滑动件16将与高速档的从动齿轮 9内齿11配合的棘爪13的翘入端顶起，棘爪13的翘起端就脱离内齿11，高速档的从动齿 轮9只绕空心输出轴5空转，高速档的从动齿轮9就失去向空心输出轴5传动能力，此时就 有低速档的从动齿轮9带动空心输出轴5转动，空心输出轴5连接端面2和毂圈1绕支轴 20转动，从而完成一档的动力输出。实施例3如图11中所示，有两个电机3固定在支轴20的侧部，该两个电机3的电机轴46与 支轴20平行。所述的两个电机3的外壳为连体结构，只要外壳被固定在支轴20上后，相应 的电机就被固定了，因此，电机3的安装只与支轴20有关，与毂圈1无关，不需要考虑电机 轴与支轴20的同心度问题，便于根据需要选择相同或者不同种类的电机，包括转速不同， 尺寸不同或者功率不同等。而且电机与电机之间相对固定，整体刚性结构好。所述的两个电 机轴46上的电机轴齿轮47直径相同或者不相同，该实施例有两个齿轮组，两个电机的电机 轴齿轮47分别与输入轴齿轮45啮合。电机轴齿轮47与电机轴46之间设有单向轴承34， 单向轴承34只能单向相对转动，相当一个棘轮卡合结构。当电机轴齿轮47的转速大于电 机轴46的的转速时，电机轴46可以不随着电机轴齿轮47的转动而转动，电机转子就不会 被动转动，这样车辆不会因受到转子和定子的磁场阻力的影响而速度变慢，车辆滑行时不 会受到电机的阻力。当使用多个电机时，其中一个电机损坏也不会阻碍其他的电机的转动。 由于空心输出轴5和从动齿轮9设置在支轴20上并可绕其转动，处于毂圈1的中心位置， 电机3可以绕支轴20环形分布设置。因此在毂圈1厚度不变的条件下，可以在毂圈1内设 置多个电机3。当两个电机3的转速和功率相同，相应的齿轮组相同，并且设置在两个电机 3上的电机轴齿轮47与相应的齿轮组中的输入轴齿轮45直径相同时，既传动比相同，功率 比毂圈1内只有一个电机3的大一倍。当两个电机轴齿轮47与其相啮合的输入轴齿轮45 的传动比不相同，或者相应的齿轮组不相同时，两个电机3分别单独驱动毂圈1，也可实现 倍数变档操作。
权利要求1.一种变速轮毂，包括毂圈(1)，其特征是所述的毂圈(1)连接有一个端面O)，端面 (2)与空心输出轴(5)连接，空心输出轴(5)的轴孔(15)中设有一根实心支轴(20)，支轴 (20)上套设有滑动件(16)，滑动件(16)与调节杆(4)相连，所述的支轴00)上固定有电 机(3)，电机(3)的电源线(59)直接从电机壳伸出来，所述的电机C3)和变速箱体裸 露在毂圈⑴的外面；所述的电机C3)上固定设有变速箱体(21)，所述的变速箱体内转动设有空心输 出轴( 和输入轴(6)，所述的输入轴(6)与电机轴06)传动联接，所述的空心输出轴(5) 与毂圈⑴传动联接；所述的空心输出轴(5)上设有至少两个从动齿轮(9)，从动齿轮(9)可在空心输出轴 (5)上转动，所述的输入轴(6)上对应固定有与从动齿轮(9)啮合传动的主动齿轮(10)，所 述的输入轴(6)和固定在该输入轴(6)上的主动齿轮(10)组成一个齿轮组；所述的从动齿轮(9)设有内齿(11)，空心输出轴( 上设有棘爪活动槽(12)，棘爪轴 (55)穿过设在棘爪活动槽(12)中的棘爪(13)，棘爪(1 可在棘爪活动槽(1 中翘动，棘 爪(13)上设有作用在空心输出轴(5)上使其一端翘起并卡在内齿(11)上的扭簧(14)；所述的空心输出轴(5)的轴孔(15)内设有可顶起棘爪(13)翘入端的滑动件(16)，所 述的滑动件(16)上设有导向孔(63)，所述的支轴OO)设在导向孔(63)中。
2.根据权利要求1所述的变速轮毂，其特征是所述的轴孔(1 中设有调节杆(4)和 支轴(20)，调节杆(4)与支轴OO)平行。
3.根据权利要求1所述的变速轮毂，其特征是所述的支轴OO)固定有两个以上的电 机(3)，所述的所有电机(3)的外壳为一个整体结构。
4.根据权利要求1所述的变速轮毂，其特征是所述的滑动件(16)—端连接有使其回 位的复位弹簧(68)，复位弹簧(68)套在支轴OO)上。
5.根据权利要求1所述的变速轮毂，其特征是所述的调节杆(4)连接有步进电机 (31)，步进电机(31)旋转时可以移动滑动件(16)在轴孔(1 的位置，所述的步进电机 (31)与调节杆(4)传动联接。
6.根据权利要求1所述的变速轮毂，其特征是所述的调节杆(4)连接有电磁吸(39)， 电磁吸(39)通电时可以移动滑动件(16)在轴孔(15)的位置，所述的电磁吸(39)与调节 杆(4)传动联接。
专利摘要本实用新型属于车轮技术领域。解决原支轴上设有导向槽、调节杆孔和电源线孔，从而减弱支轴的强度，造成支轴容易变形、断裂，影响行车安全、电机被毂圈包裹在里面得不到有效的散热的问题。变速轮毂包括毂圈，端面与空心输出轴连接，支轴固定有电机，电机和变速箱体裸露在毂圈的外面，电机外壳固定有步进电机，步进电机轴转动时可以移动调节杆和与其连接的滑动件，箱体内有空心输出轴和输入轴，支轴在空心输出轴的轴孔中，输入轴与电机轴传动联接，空心输出轴与毂圈传动联接，空心输出轴上设有带内齿的与主动齿轮啮合的从动齿轮，空心输出轴上棘爪活动槽，棘爪，轴孔内设有滑动件，滑动件上有导向孔。
文档编号B60K7/00GK201841886SQ20102057075
公开日2011年5月25日 申请日期2010年10月8日 优先权日2010年10月8日
发明者蔡贵席 申请人:蔡旭阳