专利名称：自动变速电动轮毂的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种可变速的电动轮毂，特别是应用于电动助力车上可自动变速的电动轮毂。
背景技术：
目前已知的电动车使用的电动轮毂，大体可分为两类，一类为低速电动轮毂，一类为齿轮减速轮毂，这两类电动轮毂的一个共同缺点负载加大时，电耗过大。
解决上述问题的办法是使电动轮毂具有变速功能，这样将获得不同的转速与转矩。专利95218887。2和97236021。2即是这种方法的体现。但是这两种设计为了实现变速，均采用额外增加控制机构，通过手动选择合适的转速与转矩，从而使其操作变得复杂。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种改进的可自动变速的电动轮毂，并且不需要额外增加外控制机构，使得操作容易、轻松。
解决上述技术问题所采用技术方案是它是由轮毂外壳、外转子式电机以及行星齿轮传动机构和超越离合机构组成，外转子式电机中的电机外转子经电机轴安装在轮毂外壳中；所述的行星齿轮传动机构包括由不同齿数按顺序排列的单级行星齿轮及传动轮连成一体的多联行星轮、与该多联行星轮中各单级行星齿轮分别相啮合的内齿轮，该多联行星轮和内齿轮可转动地分别安装在行星架上，该行星架固定在电机轴上，多联行星轮中的传动轮与同电机外转子固定在一起的太阳轮相啮合；所述的超越离合机构包括分别对应于上述内齿轮的棘爪，该棘爪安在电动轮毂上；相同齿数的单级行星齿轮为一组，齿数较少的行星齿轮即一级行星齿轮和与之相啮合的内齿轮即一级内齿轮形成一级行星齿轮传动机构(这种机构不少于两级，同样，组成的离合机构也不少于两级)，内齿轮的外圈为棘齿，对应于一级行星齿轮传动机构的棘爪为一级棘爪，一级棘爪与一级内齿轮的棘齿始终保持接触，而二级以后的棘爪和与其对应的内齿轮处于非接触状态。且随着转速的递增逐级与其对应的内齿轮接触、超越分离或处于非接触状态。
上述行星齿轮传动机构中的行星齿轮为2～4个。
本实用新型中由于行星采用多联行星轮结构，使得它可以与多级内齿轮同时相结合从而同时获得不同的转速、转矩。而机构也得到简化，重要的是由于变速的自动化使操作变得更容易、轻松。
图1是本实用新型提出的一种自动变速电动轮毂具体实施例的剖面图；
图2是本实用新型采用的飞爪结构及工作示意图；图3是单级行星齿轮与相啮合的内齿轮轮齿部分的轴向局部剖面放大图。
图中所示的构件标记含义如下1、外壳， 2、电机轴，3、电机外转子，4、一级棘爪， 5、二级棘爪， 6、三级棘爪，7、一级行星齿轮， 8、二级行星齿轮， 9、三级行星齿轮，10、四级行星齿轮， 11、太阳轮， 12、行星架，13、四联行星轮， 14、一级内齿轮， 15、二级内齿轮，16、三级内齿轮， 17、棘爪架。
具体实施方式
参见图1，该自动变速电动轮毂由轮毂外壳1、外转子式电机以及行星齿轮传动机构和超越离合机构组成，外转子式电机中的电机外转子3经电机轴2安装在轮毂外壳1中。该行星齿轮传动机构包括由三个不同齿数按顺序排列的单级行星齿轮(即一级行星齿轮7、二级行星齿轮8、三级行星齿轮9)及传动轮(即四级行星齿轮10)连成一体的四联行星轮13，与该四联行星轮13中的一级行星齿轮7、二级行星齿轮8、三级行星齿轮9分别相啮合的一级内齿轮14、二级内齿轮15、三级内齿轮16；该四联行星轮13中的一级行星齿轮7、二级行星齿轮8、三级行星齿轮9及四级行星齿轮10通过轴可转动地安装在行星架12上，同样一级内齿轮14、二级内齿轮15、三级内齿轮16也通过其轴可转动地安在行星架12上，该行星架12固定在电机轴2上；四级行星齿轮10即传动轮与同电机外转子3固定在一起的太阳轮11相啮合。当电动轮毂轻载时，启动电源开关，电机外转子3带着与之固定在一起的太阳轮11一起绕电机轴2旋转，由于行星架12固定在电机轴2上，太阳轮11通过四联行星轮13的四级行星齿轮10，使处圈为棘齿的一级内齿轮14、二级内齿轮15和三级内齿轮16一起反向减速旋转，获得不同的转速。所述的超越离合机构包括对应于上述一级内齿轮14、二级内齿轮15、三级内齿轮16的一级棘爪4、二级棘爪5、三级棘爪6，该一级棘爪4、二级棘爪5、三级棘爪6通过棘爪架17安在电动轮毂1上。相同齿数的单级齿轮为一组，图中所示上、下两处的一级行星齿轮7为一组。齿数较少的一级行星齿轮7和与之相啮合的一级内齿轮14形成一级行星齿轮传动机构，一级内齿轮14、二级内齿轮15、三级内齿轮16的外圈为棘齿，对应于一级行星齿轮传动机构的棘爪为一级棘爪4，依次类推，一级棘爪4在弹簧力的作用下始终与一级内齿轮14的棘齿保持接触(起始状态)，而二级棘爪5、三级棘爪6与其对应的二级内齿轮15、三级内齿轮16处于非接触状态，并随着转速的递增逐级与其对应的内齿轮接触、超越分离或处于非接触状态。
参见图2，上述的棘爪是一个离心式飞爪。它通过铰轴O安在电机轮毂上。所述的棘爪AO部分的重心矩大于BO部分，即棘爪的铰轴O偏离其重心靠近棘爪的B端。在棘爪的A端被一弹簧压住，以保持着与内齿轮的棘齿处于接触(一级)或非接触状态(二级、三级后的内齿轮)，当棘爪随轮毂外壳旋转时，棘爪两部分AO和BO具有一不等的离心力，在该离心力的作用下，棘爪A端克服自身重力和弹簧力，通过铰轴O使得B端与内齿轮的棘齿接触。并且在设计时，各棘爪自身重力和弹簧力的合力从二级开始逐渐增大。上述的一级棘爪4在弹簧力作用下，始终与一级内齿轮14的棘齿接触，因而首先受力，通过固定在轮毂外壳上的棘爪架17带动轮毂外壳1一起转动。当轮毂外壳1的转速达到第一级设定值时，二级棘爪开始工作。再结合图1，二级棘爪5的A端在离心力的作用下，使B端张开，与二级内齿轮15的棘齿接触，完成一次自动升级，同时，一级棘爪4与一级内齿轮14的棘齿超越分离，当轮毂外壳1转速达到第二级设定值时，三级棘爪6开始工作，其B端接触三级内齿轮16的棘齿，完成二级升级，同时二级棘爪5与一级内齿轮15的棘齿超越分离。当电动轮毂负载加大时，关闭电源开关，此时轮毂外壳1的转速开始降低，在降低到一级设定值的过程中，三级棘爪6、二级棘爪5在弹簧力作用下依次复位，与棘齿脱离接触。重新启动电源开关，此时，轮毂外壳1重新被一级棘爪4带动，获得最低转速，但转矩最大。
参见图3，为了使各级内齿轮增加稳定性，多联行星轮的每个单级行星齿轮的外圆上均做有环状“凹”槽，与之相啮合的内齿轮的相应位置上做有环状的“凸”槽。
以下进一步说明其工作原理当启动电机电源开关后，电机外转子3转动带动与之固定在一起的太阳轮11一同转动，从而使太阳轮11相啮合的四级行星齿轮10即传动轮以及与四级行星齿轮同轴的一级行星齿轮7、二级行星齿轮8、三级行星齿轮9转动，进而使与各级行星齿轮相啮合的一级内齿轮14、二级内齿轮15、三级内齿轮16转动。由于各级内齿轮与之啮合各级行星齿轮的齿数不同，各级内齿轮将获得不同的转速，且一级内齿轮14上棘齿始终与一级棘爪4相接触，轮毂外壳1首先被一级棘爪4带动旋转，此时，若电动轮毂的负载为重载时，一级转动将保持，此时的转矩最大，转速最低。当负载持续减轻时，转速将会相应增大，当增大至一级设定值时，二级棘爪5在离心力作用下，与二级内齿轮15上棘齿接触，轮毂外壳的转动完成一次自动升级，同时一级棘爪4与一级内齿轮棘齿超越分离，随着棘爪的依次超越分离，轮毂外壳的转动将达到最高级。若负载再加大，关闭电源开关，轮毂外壳转速下降的过程中，棘爪从最高级开始依次与棘齿恢复非接触状态，到一级设定值以下时，重新启动电源开关即可。
权利要求1.自动变速电动轮毂，它是由轮毂外壳(1)、外转子式电机以及行星齿轮传动机构和超越离合机构组成，外转子式电机中的电机外转子(3)经电机轴(2)安装在轮毂外壳(1)中；其特征在于所述的行星齿轮传动机构包括由不同齿数按顺序排列的单级行星齿轮及传动轮连成一体的多联行星轮、与该多联行星轮中各单级行星齿轮分别相啮合的内齿轮，该多联行星轮和内齿轮可转动地分别安装在行星架(12)上，该行星架固定在电机轴(2)上，多联行星轮中的传动轮与同电机外转子固定在一起的太阳轮(11)相啮合；所述的超越离合机构包括分别对应于上述内齿轮的棘爪，该棘爪安在电动轮毂(1)上；相同齿数的单级行星齿轮为一组，齿数较少的行星齿轮即一级行星齿轮和与之相啮合的内齿轮即一级内齿轮形成一级行星齿轮传动机构，内齿轮的外圈为棘齿，对应于一级行星齿轮传动机构的棘爪为一级棘爪，一级棘爪与一级内齿轮的棘齿始终保持接触，而二级以后的棘爪和与其对应的内齿轮处于非接触状态。
2.根据权利要求1所述的自动变速电动轮毂，其特征在于上述行星齿轮传动机构中的行星齿轮为2～4个。
3.根据权利要求1或2所述的自动变速电动轮毂，其特征在于上述的棘爪是一个离心式飞爪，它通过铰轴O安在电机轮毂上，棘爪的铰轴O偏移其重心靠近棘爪的B端，在棘爪的A端被一弹簧压住，保持着与内齿轮的棘齿处于接触或非接触状态。
4.根据权利要求1或2所述的自动变速电动轮毂，其特征在于多联行星轮的每个单级行星齿轮的外圆上均做有环状“凹”槽，与之相啮合的内齿轮的相应位置上做有环状的“凸”槽。
5.根据权利要求3所述的自动变速电动轮毂，其特征在于多联行星轮的每个单级行星齿轮的外圆上均做有环状“凹”槽，与之相啮合的内齿轮的相应位置上做有环状的“凸”槽。
专利摘要本实用新型为可变速的电动轮毂，特别是应用于电动助力车上可自动变速的电动轮毂。它是由轮毂外壳、外转子式电机以及行星齿轮传动机构和超越离合机构组成，电机中的电机外转子安装在轮毂外壳中；行星齿轮传动机构包括多联行星轮、内齿轮，多联行星齿轮中的传动轮与同电机外转子固定在一起的太阳轮相啮合；超越离合机构包括棘爪，该棘爪安在电动轮毂上。本实用新型中由于行星采用多联行星轮结构，它可以与多级内齿轮同时相结合从而获得不同的转速、转矩。且机构简化，操作更容易、轻松。
文档编号B60B27/04GK2740439SQ0320595
公开日2005年11月16日 申请日期2003年8月9日 优先权日2003年8月9日
发明者林向日 申请人:林向日