专利名称：电动车变档驱动轮毂的离合式输出机构的制作方法
技术领域：
本发明属于电动车技术领域，涉及电动机正转或反转时分别能够实现同一方向低
速或高速变档动力输出的电动车变档驱动轮毂，尤其是涉及一种电动车变档驱动轮毂的离 合式输出机构。
背景技术：
电动车的轮毂是电动车动力系统中的重要组成部分，目前市场上的电动车轮毂动 力装置，大都采用无刷低速轮毂电机直接驱动。在电动车启动、爬坡及重载时只能加大电 流，令电机在过载情况下工作，以获得较大的转矩。此时，不仅电机的能耗大、效率低，也大 大地降低了电动车的续航距离。 目前，电机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
机械式变速方式。电子式无级控制器变速能获得从O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)也
就是电机负载越大电流就越大。机械式变速方式可以是有级变速式，也可以是无级变速式。
机械式变速方式最主要的一点是能获得不同大小的输出转矩，也就是在输入电流不变时，
通过机械式减速能使转矩增大，或者增速时使转矩减小。单一的由小齿轮带动大齿轮得到
大力矩，在不另外增加变档机构时这种结构只能获得一个档，而无法实现多档输出。 为此，本申请人曾经申请了名为一种电动车轮毂动力输出装置[申请号
CN200910305629. 6]，本装置设置在轮毂上且与固定在轮毂上的电动机相联接，它包括驱动
齿轮和输出齿轮，电动机与驱动齿轮相联且能带动驱动齿轮转动，在驱动齿轮和输出齿轮
之间设有当驱动齿轮转动时能单向带动输出齿轮转动的单向低速传动机构，在驱动齿轮和
输出齿轮之间还设有当驱动齿轮反向转动时能带动输出齿轮转动的单向高速传动机构，单
向低速传动机构和单向高速传动机构的传动方向相反，且单向低速传动机构与输出齿轮的
传动比小于单向高速传动机构与输出齿轮的传动比。它具有高、低速挡切换灵活，传动效率
高等优点。 然而，由于驱动齿轮和输出齿轮之间同时设有单向低速传动机构和单向高速传动 机构，两者的传动方向相反，因此当电动机不工作时，无法推动电动车后退。这就给实际使 用带来了不便，特别是增加了非行驶状态下对电动车控制的难度。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种能够方便地通过驱动电机的正反转实现 高低速变档，且能够方便地使轮毂处于自由状态的电动车变档驱动轮毂的离合式输出机 构。 为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案本电动车变档驱动轮毂的离合式 输出机构，该变档驱动轮毂包括设置在轮毂内的驱动电机、驱动齿轮和输出齿轮，驱动电机 与驱动齿轮相联且能带动驱动齿轮正转或反转，在驱动齿轮和输出齿轮之间设有当驱动齿
3轮正转时能带动输出齿轮转动的第一单向传动机构，在驱动齿轮和输出齿轮之间还设有当 驱动齿轮反转时能带动输出齿轮转动的第二单向传动机构，当驱动电机带动驱动齿轮正转 或反转时所述输出齿轮的转动方向相同且分别处于高速档位或低速档位，其特征在于，所 述的输出齿轮和轮毂之间设有当驱动电机工作时能使输出齿轮带动轮毂转动且当驱动电 机停止工作时能使输出齿轮与轮毂分离的离合组件。 当驱动电机处于工作状态时，由于离合组件使得输出齿轮和轮毂之间相联，因此 能够方便地将动力传递至轮毂。而当驱动电机停止工作时，当需要使轮毂能够后退时，只需 通过离合组件使输出齿轮与轮毂分离即可。此时，轮毂能够自由地转动，而不受其内部机构 的约束。 当电动车启动、爬坡及重载时，采用低速挡输出，此时转速低、转矩大，电机处于高 效率工作区，电流小、能耗低。当电动车在平路上正常行驶时，可采用高速挡输出，电机同样 处于高效率工作区。可见，本发明是一种较为理想的高效、节能型电动车轮毂动力输出装 置。当电动机带动驱动齿轮正转时，第一单向传动机构能使驱动齿轮带动输出齿轮转动； 而此时第二单向传动机构不会使驱动齿轮带动输出齿轮转动。当电动机带动驱动齿轮反转 时，第一单向传动机构不会使驱动齿轮带动输出齿轮转动，而此时第二单向传动机构能使 驱动齿轮带动输出齿轮转动。也就是说，第一单向传动机构和第二单向传动机构的单向传 动方向相反。不管电动机是正转还是反转，都能够使输出齿轮具有同一方向的动力输出。一 般地，第一单向传动机构和第二单向传动机构的传动比可以根据实际需要进行设计。本发 明中，低速档和高速档的变速幅度大，变档过程也非常方便，无需机械操纵。
在上述的电动车变档驱动轮毂的离合式输出机构中，所述的离合组件包括法兰齿 盘、与轮毂固连的内齿圈、拨叉和拨叉驱动器，所述的法兰齿盘分别与输出齿轮和内齿圈啮 合且轴向滑动联接，所述的拨叉驱动器与拨叉相联且能带动法兰齿盘轴向移动并使法兰齿 盘与输出齿轮和内齿圈中的至少一个脱离。 在电动机工作时，法兰齿盘同时与输出齿轮和内齿圈啮合，而内齿圈与轮毂固连， 这样当驱动齿轮带动输出齿轮转动时，能使输出齿轮通过法兰齿盘带动内齿圈转动，从而 使内齿圈带动轮毂转动。由于拨叉驱动器能够带动拨叉移动，而拨叉移动时又能带动法兰 齿盘轴向移动，这样就能够使法兰齿盘与输出齿轮和内齿圈中的至少一个脱离，从而使即 轮毂能够自由转动。 在上述的电动车变档驱动轮毂的离合式输出机构中，所述的拨叉驱动器包括固定 于拨叉一侧的电磁铁和活动穿设于电磁铁中的衔铁，所述的拨叉与衔铁相联，拨叉的一端 与固定在轮毂内的拨叉支撑架相铰接。当工作时，电磁铁接通电源，从而吸引衔铁移动，衔 铁在移动时带动拨叉移动，从而实现对拨叉的控制。 在上述的电动车变档驱动轮毂的离合式输出机构中，所述的法兰齿盘和输出齿轮
之间设有当电磁铁停止工作时能使法兰齿盘同时与输出齿轮和内齿圈啮合的复位结构。由
于设置了复位结构，能够非常方便地使拨叉和法兰齿盘复位，从而便于使用。 在上述的电动车变档驱动轮毂的离合式输出机构中，所述的复位结构为设置在法
兰齿盘和输出齿轮之间的复位弹簧，复位弹簧的一端作用在法兰齿盘上，另一端作用在输
出齿轮上。 在上述的电动车变档驱动轮毂的离合式输出机构中，所述的拨叉上设有能与输出齿轮端面滚动接触的滚珠。由于设置了滚珠，能够有效避免拨叉与输出齿轮之间摩擦。 在上述的电动车变档驱动轮毂的离合式输出机构中，所述的轮毂可转动地套于一
根固定轴上，在固定轴上安装有上述的驱动电机和位于驱动电机一侧的齿轮箱，上述的第
一单向传动机构、第二单向传动机构、电磁铁和拨叉支撑架均安装在齿轮箱内。 在上述的电动车变档驱动轮毂的离合式输出机构中，所述的轮毂包括具有辐条的
轮体和分别固定在轮体两端的两个边盖，所述的内齿圈与其中 一个边盖固连。
与现有的技术相比，本电动车变档驱动轮毂的离合式输出机构的优点在于1、由
于离合组件使得输出齿轮和轮毂之间相联，因此能够方便地将动力传递至轮毂；而当驱动
电机停止工作且需要使轮毂能够后退时，只需通过离合组件使输出齿轮与轮毂分离即可，
此时轮毂能够自由地转动。2、能够方便地通过驱动电机的正反转实现高低速变档，且高、低
速挡切换灵活，适用范围广，能够有效节约能源。3、自动化程度高，操作使用方便，高低速档
位之间的变速幅度大。
图1是本发明提供的电动车变档驱动轮毂的立体图。 图2是本发明提供的部分结构立体图。 图3是本发明提供的未安装边盖时的立体图。 图4是本发明提供的未安装边盖和内齿圈时的立体图。 图中，轮毂1、轮体10、辐条11、边盖12、驱动电机2、驱动齿轮3、输出齿轮4、法兰 齿盘51、内齿圈52、拨叉53、滚珠530、拨叉驱动器54、电磁铁541、衔铁542、拨叉支撑架55、 复位弹簧6、固定轴7、齿轮箱8、齿轮一 91、齿轮二 92、第一超越离合器93、换向齿轮94、第 一齿轮95、第二齿轮96、第二超越离合器97。
具体实施例方式
如图1和2所示，本电动车变档驱动轮毂的离合式输出机构设置在变档驱动轮毂 上。该变档驱动轮毂包括设置在轮毂l内的驱动电机2、驱动齿轮3和输出齿轮4。轮毂l 可转动地套于一根固定轴7上，在固定轴7上安装有上述的驱动电机2和位于驱动电机2 一侧的齿轮箱8。轮毂1包括具有辐条11的轮体10和分别固定在轮体10两端的两个边盖 12，内齿圈52与其中一个边盖12固连。 如图2-4所示，驱动电机2与驱动齿轮3相联且能带动驱动齿轮3正转或反转，在 驱动齿轮3和输出齿轮4之间设有当驱动齿轮3正转时能带动输出齿轮4转动的第一单向 传动机构，在驱动齿轮3和输出齿轮4之间还设有当驱动齿轮3反转时能带动输出齿轮4 转动的第二单向传动机构。当驱动电机2带动驱动齿轮3正转或反转时输出齿轮4的转动 方向相同且分别处于高速档位或低速档位。第一单向传动机构、第二单向传动机构安装在 齿轮箱8内。 本实施例中，第一单向传动机构包括同轴设置的齿轮一 91和齿轮二 92，在齿轮一 91和齿轮二 92之间设有第一超越离合器93，换向齿轮94分别与驱动齿轮3和齿轮一 91 相啮合，齿轮二 92与输出齿轮4相啮合。第二单向传动机构同轴设置的第一齿轮95和第 二齿轮96，在第一齿轮95和第二齿轮96之间设有第二超越离合器97，驱动齿轮3与第一齿轮95相啮合，输出齿轮4与第二齿轮96相啮合。这里的第一超越离合器93和第二超越 离合器97的传动方向相同。 如图2-4所示，在输出齿轮4和轮毂l之间设有当驱动电机2工作时能使输出齿轮 4带动轮毂1转动且当驱动电机2停止工作时能使输出齿轮4与轮毂1分离的离合组件。
本实施例中，离合组件包括法兰齿盘51、与轮毂2固连的内齿圈52、拨叉53和拨 叉驱动器54。法兰齿盘51分别与输出齿轮4和内齿圈52啮合且轴向滑动联接，拨叉驱动 器54与拨叉53相联且能带动法兰齿盘51轴向移动并使法兰齿盘51与输出齿轮4脱离。 当然也可以采用使法兰齿盘51与内齿圈52脱离或者法兰齿盘51同时与输出齿轮4和内 齿圈52脱离的方式。 拨叉驱动器54包括固定于拨叉53 —侧的电磁铁541和活动穿设于电磁铁541中 的衔铁542。拨叉53与衔铁542相联，拨叉53的一端与固定在轮毂1内的拨叉支撑架55 相铰接。在拨叉53上设有能与输出齿轮4端面滚动接触的滚珠530。更具体地说，电磁铁 541和拨叉支撑架55均安装在齿轮箱8内。 法兰齿盘51和输出齿轮4之间设有当电磁铁541停止工作时能使法兰齿盘51同 时与输出齿轮4和内齿圈52啮合的复位结构。本实施例中，复位结构为设置在法兰齿盘51 和输出齿轮4之间的复位弹簧6，复位弹簧6的一端作用在法兰齿盘51上，另一端作用在输 出齿轮4上。 工作时，法兰齿盘51同时与输出齿轮4和内齿圈52啮合，这样当输出齿轮4转动 时就能带动内齿圈52转动。由于内齿圈52与轮毂1的边盖12固连，因此能带动轮毂1转 动。第一单向传动机构和第二单向传动机构能够使驱动电机2不管正转还是反转都能带动 输出齿轮4同方向转动。所不同的是，通过第一单向传动机构或第二单向传动机构传动时， 电动车变档驱动轮毂工作的档位不同。即能够通过驱动电机2正反转的变化来改变档位。 当驱动电机2停止工作并需要使轮毂1能够后退时，只需通过离合组件使输出齿轮4与轮 毂分离即可。此时，轮毂能够自由地转动，而不受其内部机构的约束。 本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领
域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替
代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。 尽管本文较多地使用了轮毂1、轮体10、辐条11、边盖12、驱动电机2、驱动齿轮
3、输出齿轮4、法兰齿盘51、内齿圈52、拨叉53、滚珠530、拨叉驱动器54、电磁铁541、衔铁
542、拨叉支撑架55、复位弹簧6、固定轴7、齿轮箱8、齿轮一 91、齿轮二 92、第一超越离合器
93、换向齿轮94、第一齿轮95、第二齿轮96、第二超越离合器97等术语，但并不排除使用其
它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解
释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
权利要求
一种电动车变档驱动轮毂的离合式输出机构，该变档驱动轮毂包括设置在轮毂(1)内的驱动电机(2)、驱动齿轮(3)和输出齿轮(4)，驱动电机(2)与驱动齿轮(3)相联且能带动驱动齿轮(3)正转或反转，在驱动齿轮(3)和输出齿轮(4)之间设有当驱动齿轮(3)正转时能带动输出齿轮(4)转动的第一单向传动机构，在驱动齿轮(3)和输出齿轮(4)之间还设有当驱动齿轮(3)反转时能带动输出齿轮(4)转动的第二单向传动机构，当驱动电机(2)带动驱动齿轮(3)正转或反转时所述输出齿轮(4)的转动方向相同且分别处于高速档位或低速档位，其特征在于，所述的输出齿轮(4)和轮毂(1)之间设有当驱动电机(2)工作时能使输出齿轮(4)带动轮毂(1)转动且当驱动电机(2)停止工作时能使输出齿轮(4)与轮毂(1)分离的离合组件。
2. 根据权利要求1所述的电动车变档驱动轮毂的离合式输出机构，其特征在于，所述 的离合组件包括法兰齿盘(51)、与轮毂(2)固连的内齿圈(52)、拨叉(53)和拨叉驱动器 (54)，所述的法兰齿盘(51)分别与输出齿轮(4)和内齿圈(52)啮合且轴向滑动联接，所述 的拨叉驱动器(54)与拨叉(53)相联且能带动法兰齿盘(51)轴向移动并使法兰齿盘(51) 与输出齿轮(4)和内齿圈(52)中的至少一个脱离。
3. 根据权利要求2所述的电动车变档驱动轮毂的离合式输出机构，其特征在于，所述 的拨叉驱动器(54)包括固定于拨叉(53) —侧的电磁铁(541)和活动穿设于电磁铁(541) 中的衔铁(542)，所述的拨叉(53)与衔铁(542)相联，拨叉(53)的一端与固定在轮毂(1) 内的拨叉支撑架(55)相铰接。
4. 根据权利要求3所述的电动车变档驱动轮毂的离合式输出机构，其特征在于，所述 的法兰齿盘(51)和输出齿轮(4)之间设有当电磁铁(541)停止工作时能使法兰齿盘(51) 同时与输出齿轮(4)和内齿圈(52)啮合的复位结构。
5. 根据权利要求4所述的电动车变档驱动轮毂的离合式输出机构，其特征在于，所述 的复位结构为设置在法兰齿盘(51)和输出齿轮(4)之间的复位弹簧(6)，复位弹簧(6)的 一端作用在法兰齿盘(51)上，另一端作用在输出齿轮(4)上。
6. 根据权利要求2或3或4或5所述的电动车变档驱动轮毂的离合式输出机构，其特 征在于，所述的拨叉(53)上设有能与输出齿轮(4)端面滚动接触的滚珠(530)。
7. 根据权利要求5所述的电动车变档驱动轮毂的离合式输出机构，其特征在于，所述 的轮毂(1)可转动地套于一根固定轴(7)上，在固定轴(7)上安装有上述的驱动电机(2) 和位于驱动电机(2) —侧的齿轮箱(8)，上述的第一单向传动机构、第二单向传动机构、电 磁铁(541)和拨叉支撑架(55)均安装在齿轮箱(8)内。
8 根据权利要求7所述的电动车变档驱动轮毂的离合式输出机构，其特征在于，所述 的轮毂(1)包括具有辐条(11)的轮体(10)和分别固定在轮体(10)两端的两个边盖(12)， 所述的内齿圈(52)与其中一个边盖(12)固连。
全文摘要
本发明提供了一种电动车变档驱动轮毂的离合式输出机构，属于电动车技术领域。它解决了现有电动车轮毂动力输出装置在电动机不工作时，无法推动电动车后退的问题。该变档驱动轮毂包括设置在轮毂内的驱动电机、驱动齿轮和输出齿轮，驱动电机与驱动齿轮相联且能带动驱动齿轮正转或反转，在驱动齿轮和输出齿轮之间设有第一单向传动机构和第二单向传动机构，当驱动电机带动驱动齿轮正转或反转时输出齿轮的转动方向相同且分别处于高速档位或低速档位，输出齿轮和轮毂之间设有当驱动电机工作时能使输出齿轮带动轮毂转动且当驱动电机停止工作时能使输出齿轮与轮毂分离的离合组件。本发明具有自动化程度高、高低速档位之间的变速幅度大等优点。
文档编号B60K7/00GK101767529SQ20101013235
公开日2010年7月7日 申请日期2010年3月25日 优先权日2010年3月25日
发明者周嘉麟, 李跃岩 申请人:台州市黄岩华阳机电科技有限公司