离合器和变速驱动轮毂的制作方法与工艺

本发明属于工程元件技术领域，涉及一种传动元件，特别是一种离合器。本发明属于电学技术领域，涉及一种电机，特别是一种变速驱动轮毂。

背景技术：
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。关于机械式变档驱动轮毂的相关文献较多，如中国专利文献记载的电机换向增矩轮毂(授权公告号：CN2738458Y)、电动车轮毂动力输出装置(申请公布号：CN101618685A)、电动车变档驱动轮毂(申请公布号：CN102410317A)、电动车变速驱动轮毂(申请公布号：CN103840604A)。其中申请人申请的电动车变速驱动轮毂(申请公布号：CN103840604A)中的电机与轮毂钢圈之间通过减速箱减速传动或通过离合器同速传动。该结构的变速驱动轮毂仅能在14km/h以下进行变档，若变档速度设定值超过14km/h，如市场需求的18km/h时，导致离合器无法结合，并发出刺耳的噪声。

技术实现要素：
本发明提出了一种离合器，本发明要解决的技术问题是如何提出另一种结构的离合器。本发明提出了一种变速驱动轮毂，本发明要解决的技术问题是如何实现在14km/h以上进行变档。本发明的要解决的技术问题可通过下列技术方案来实现：本离合器包括内连板、套设在内连板外的摩擦圈和至少两组一端与内连板相铰接的摆臂，摆臂沿内连板周向均匀分布，摆臂和内连板之间设有能使离心旋转的摆臂复位的第一弹性件；内连板和摩擦圈之间设有与摆臂数量相同的摩擦块，摩擦块与摆臂一一对应地设置且摩擦块与摆臂通过能使摩擦块相对于内连板能周向滑动的连接结构相连接；摩擦块与摆臂或内连板之间设有能使周向滑动的摩擦块复位的第二弹性件，摩擦块与内连板之间设有当摩擦块与摩擦圈接触后能使摩擦块与内连板实现传动的传动机构。第一弹性件的弹力决定本离合器结合或分离时内连板的转速。本离合器中内连板转动，摆臂和摩擦块在离心力的作用下，摆臂的另一端部和摩擦块绕着摆臂与内连板的铰接点向外摆动。当内连板转速低于本离合器结合或分离转速时，摩擦块无法与摩擦圈发生接触，即内连板无法带动摩擦圈同步旋转，本离合器处于分离状态。当内连板转动方向与离合器结合设定旋转方向相同且内连板转速达到本离合器结合或分离转速后，摩擦块先与摩擦圈发生接触，在两者之间摩擦力和内连板持续转动共同作用下，摩擦块相对于内连板周向滑动，第二弹性件被压缩，内连板与摩擦圈之间通过传动机构和摩擦块传动，实现内连板同步带动摩擦圈转动，即本离合器处于结合状态。当本离合器处于结合状态时，内连板转速下降且低于本离合器结合或分离转速后，摩擦块在第一弹性件和第二弹性件复位弹力作用下，摆臂和摩擦块绕着摆臂与内连板的铰接点向内复位摆动，摩擦块相对于内连板周向复位滑动，摩擦块与内连板之间通过传动机构传动被解除；即本离合器切换至分离状态。在上述的离合器中，所述摩擦块与摆臂的另一端相连，或摆臂的另一端部固定有第一配重块，摩擦块与摆臂的中部相连。在上述的离合器中，所述第一弹性件为拉簧，拉簧的一端与内连接板相连，另一端与摆臂相连；或所述第一弹性件为扭簧，扭簧具有筒状缠绕部和两根杆状着力部，摆臂与内连板通过铰接轴相铰接，筒状缠绕部套设在铰接轴上，一根杆状着力部与内连板相连，另一根杆状着力部与摆臂相连。在上述的离合器中，所述连接结构包括固定在摩擦块上的第一连接杆和开设在摆板上呈条形的第一连接孔，第一连接杆穿入第一连接孔内；或所述连接结构包括固定在摆臂上的第二连接杆和开设在摩擦块上呈条形的第二连接孔，第二连接杆穿过第二连接孔。在上述的离合器中，所述第二弹性件设置在第一连接孔内，第二弹性件的一端与第一连接孔的孔壁相抵靠，另一端与第一连接杆相抵靠；或所述第二弹性件设置在第二连接孔内，第二弹性件的一端与第二连接孔的孔壁相抵靠，另一端与第二连接杆相抵靠；或所述第二弹性件的一端与摩擦块的端面相抵靠，另一端与内连板相抵靠。在上述的离合器中，所述传动机构包括定位在内连板中的传动滚子，摩擦块的背面上具有与传动滚子相对应的传动斜面；或传动机构包括定位在摩擦块的背面上的传动滚子，内连板上具有与传动滚子相对应的传动斜面。显然本传动机构除实现摩擦块与内连板之间传动之外，还具有提高摩擦块与摩擦圈之间摩擦力的作用，进而保证本离合器处于结合状态时内连板与摩擦圈同步运动且保证传动效率。在上述的离合器中，所述摩擦圈上固定有棘轮圈，所述摆臂上固连有棘齿，所述摆臂开有与第一连接孔的让位槽。当摩擦块与摩擦圈相抵靠且摩擦块沿着内连板周向滑动后，由于让位槽为第一连接杆移动提供空间，进而摆臂能继续向外摆动，棘齿嵌入棘轮圈的棘齿内，因而进一步保证内连板与摩擦圈同步运动性及保证传动效率。为了进一步保证内连板与摩擦圈同步运动性及保证传动效率，还可采用下述方案：在上述的离合器中，所述摩擦圈上固定有棘轮圈，棘轮圈内设有至少两组棘爪，棘爪沿着棘轮圈周向均匀分布，棘爪的一端与内连板相铰接，另一端固定有第二配重块；棘爪与内连板之间设有第三弹性件。本变速驱动轮毂包括电机、具有端盖的轮毂钢圈和上述的离合器，轮毂钢圈内设有减速箱，离合器的内连板与电机的转子固定连接，摩擦圈与轮毂钢圈的端盖传动连接；离合器的内连板与减速箱的输入轴传动连接。与现有技术相比，本离合器处于结合状态时摩擦块与摩擦圈之间接触面积大的优点；摩擦块磨损后可通过传动斜面与传动滚子的配合补偿且具有补偿量大的优点；因而本离合器具有使用寿命长和性能稳定的优点。变速驱动轮毂中应用上述离合器，则变速驱动轮毂具有离合器所具有的优点，由于本离合器通过调节第一配重块的重量和第一弹性件的弹力，可在10km/h以上任意转速下实现结合或分离；因而本变速驱动轮毂可实现在14km/h以上(如18km/h)进行变档，符合市场需求。换言之，本变速驱动轮毂根据市场对变档速度的需求可灵活地进行调整。附图说明图1是本离合器的主视结构示意图。图2是图1中A-A的剖视结构示意图。图3是本离合器隐去部分部件后的主视结构示意图。图4是本离合器的爆炸结构示意图。图5是本离合器中摩擦块的立体结构示意图。图6是本离合器中摩擦块另一视角的立体结构示意图。图7是本变速驱动轮毂的立体结构示意图。图8是本变速驱动轮毂的后视结构示意图。图9是图8中A-A的剖视结构示意图。图10是实施例二中离合器的主视结构示意图。图11是实施例二中离合器的立体结构示意图。图12是实施例二中离合器的主视结构示意图。图13是实施例二中离合器的立体结构示意图。图中，A、离合器；1、内连板；1a、安装槽；1b、弹簧定位槽；1c、滚子定位槽；2、摩擦圈；3、摆臂；3a、摆板；3b、第一连接孔；3c、让位槽；4、摩擦块；4a、弧形摩擦面；4b、传动斜面；4c、弹簧定位柱；4d、配重块让位凹槽；5、第一弹性件；6、第二弹性件；7、第一配重块；8、铰接轴；9、第一连接杆；10、传动滚子；11、电机；11a、转子；12、轮毂钢圈；12a、端盖；13、减速箱；13a、输入轴；14、棘轮圈；15、棘齿；16、棘爪；17、第二配重块；18、第三弹性件。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。实施例一如图1至图4所示，本离合器包括内连板1、摩擦圈2、摆臂3、摩擦块4、第一弹性件5和第二弹性件6。内连板1呈圆形，摩擦圈2套设在内连板1外，内连板1与摩擦圈2同轴设置。摆臂3的数量为至少两组，摆臂3沿内连板1周向均匀分布；本说明书附图给出的摆臂3数量为两组；摆臂3的一端与内连板1相铰接。摆臂3的另一端固定连接有第一配重块7。具体来说，每组摆臂3包括两片呈条状的摆板3a，两片摆板3a分别位于内连板1的两侧；内连板1上固定有一根铰接轴8，两片摆板3a的一端均与铰接轴8相连接，即摆板3a通过铰接轴8与内连板1相铰接。两片摆板3a的另一端均与第一配重块7固定连接。摆臂3和内连板1之间设有能使离心旋转的摆臂3复位的第一弹性件5；第一弹性件5为拉簧，拉簧的数量为两根且分别位于内连板1的两侧，两根拉簧的一端与两片摆板3a一一对应地相联接，拉簧与摆板3a的连接点位于摆板3a的中部。拉簧的另一端与内连板1相连。如图5和图6所示，摩擦块4呈条形块状，摩擦块4上具有与摩擦圈2内侧面相对应的弧形摩擦面4a；摩擦块4的背面上具有传动斜面4b；摩擦块4的一端面上具有凸出的弹簧定位柱4c，摩擦块4的另一端面上具有配重块让位凹槽4d。摩擦块4的数量与摆臂3的数量相同且摩擦块4与摆臂3一一对应地设置，摩擦块4与摆臂3通过能使摩擦块4相对于内连板1能周向滑动的连接结构相连接。具体来说，摩擦块4与摆臂3的中部相连，摩擦块4位于两片摆板3a之间；连接结构包括固定在摩擦块4上的第一连接杆9和开设在摆板3a上呈条形的第一连接孔3b，第一连接杆9的数量为两根，第一连接孔3b的数量为两个。第一连接杆9与第一连接孔3b一一对应设置且第一连接杆9穿入第一连接孔3b内。作为优选，摩擦块4的厚度与两片摆板3a之间间距相适应，因而摩擦块4仅能稳定地沿着第一连接孔3b纵向移动。在内连板1的外缘部开有安装槽1a，摆臂3、第一配重块7和摩擦块4等部件位于安装槽1a内；该结构能使本离合器结构更紧凑，尤其是能缩小摩擦圈2的尺寸，进而使本离合器适应范围更广，如使用与电动车驱动轮毂中。摩擦块4与内连板1之间设有能使周向滑动的摩擦块4复位的第二弹性件6，第二弹性件6为压簧，内连板1中安装槽1a的端面上开有弹簧定位槽1b，压簧的一端嵌入弹簧定位槽1b内，另一端套设在弹簧定位柱4c上。内连板1中安装槽1a的底面上开有滚子定位槽1c，滚子定位槽1c内定位有传动滚子10，传动滚子10为圆柱滚子或螺旋滚子。传动滚子10位于两片摆板3a之间且传动滚子10的长度与两片摆板3a之间间距相适应，因而传动滚子10仅能周向稳定地在滚子定位槽1c内旋转。如图1至图3所示，图中一块摩擦块4与摩擦圈2处于相抵靠状态，另一块处于分离状态，是为了更清楚地表达本离合器所能呈现的状态。本离合器壳通过调节拉簧的弹力改变本离合器结合或分离时内连板1所需的转速，该转速称为设定结合转速。本离合器中内连板1转动，摆臂3、第一配重块7和摩擦块4在离心力的作用下，摆臂3会绕着铰接轴8摆动且摆臂3的另一端向外摆动，转速越高摆动角度越大，转速越低摆动角度越小。当内连板1转速低于设定结合转速时，无论内连板1正传还是反转，摩擦块4均无法与摩擦圈2发生接触即内连板1无法带动摩擦圈2同步旋转，此时本离合器处于分离状态。当内连板1沿图3中箭头方向转动且内连板1转速达到设定结合转速后，摩擦块4的弧形摩擦面4a先与摩擦圈2发生接触如图3中下方的摩擦块4，摩擦块4会减速，内连板1持续转动，因而摩擦块4相对于内连板1周向滑动；由于内连板1带动传动滚子10同步旋转，因而传动滚子10与摩擦块4的传动斜面4b相抵靠且内连板1通过传动滚子10进一步地推动摩擦块4向外运动，提高摩擦块4与摩擦圈2之间的摩擦力，同时使摩擦力保持，由此本离合器处于结合状态。在此状态中，第一弹性件5被拉伸，第二弹性件6被压缩。当本离合器处于结合状态，内连板1转速下降且低于设定结合转速后摩擦块4在第一弹性件5和第二弹性件6复位弹力作用下，摆臂3和摩擦块4绕着摆臂3与内连板1的铰接点向内复位摆动，摩擦块4相对于内连板1周向复位滑动，摩擦块4与摩擦圈2重新分离，即本离合器切换至分离状态。如图7至图9所示，本变速驱动轮毂包括电机11、具有端盖12a的轮毂钢圈12和上述的离合器A，轮毂钢圈12内设有减速箱13，离合器A的内连板1与电机11的转子11a固定连接，摩擦圈2与轮毂钢圈12的端盖12a传动连接；离合器A的内连板1与减速箱13的输入轴13a传动连接。实施例二本实施例同实施例一的结构及原理基本相同，基本相同之处不再累赘描述，仅描述不一样的地方，不一样的地方在于：摆臂3的另一端部没有固定第一配重块7，则摩擦块4与摆臂3的另一端部相连。实施例三本实施例同实施例一的结构及原理基本相同，基本相同之处不再累赘描述，仅描述不一样的地方，不一样的地方在于：第一弹性件5为扭簧，扭簧具有筒状缠绕部和两根杆状着力部，筒状缠绕部套设在铰接轴8上，一根杆状着力部与内连板1相连，另一根杆状着力部与摆臂3相连。实施例四本实施例同实施例一的结构及原理基本相同，基本相同之处不再累赘描述，仅描述不一样的地方，不一样的地方在于采用的连接结构不同：本连接结构包括固定在摆臂3上的第二连接杆和开设在摩擦块4上呈条形的第二连接孔，第二连接杆穿过第二连接孔。第二弹性件6设置在第二连接孔内，第二弹性件6的一端与第二连接孔的孔壁相抵靠，另一端与第二连接杆相抵靠。实施例五本实施例同实施例一的结构及原理基本相同，基本相同之处不再累赘描述，仅描述不一样的地方，不一样的地方在于第二弹性件6设置的位置不同：第二弹性件6设置在第一连接孔3b内，第二弹性件6的一端与第一连接孔3b的孔壁相抵靠，另一端与第一连接杆9相抵靠。实施例六本实施例同实施例一的结构及原理基本相同，基本相同之处不再累赘描述，仅描述不一样的地方，不一样的地方在于采用的传动机构结构不同：本传动机构包括定位在摩擦块4的背面上的传动滚子10，内连板1上具有与传动滚子10相对应的传动斜面4b。实施例七本实施例同实施例一至六的结构及原理基本相同，基本相同之处不再累赘描述，仅描述不一样的地方，不一样的地方在于：如图10和图11所示，摩擦圈2上固定有棘轮圈14，棘轮圈14的数量为两片，两片棘轮圈14分布位于摩擦圈2的两侧面；两片棘轮圈14与两片摆板3a的位置一一对应。摆臂3中每片摆板3a上固连有一组棘齿15。摆臂3的每片摆板3a上均开有两个让位槽3c，两个让位槽3c与两个第一连接孔3b的一端部一一对应地相连通。本离合器A处于分离状态时，第一连接杆9无法滑入让位槽3c内；本离合器A处于结合状态时，第一连接杆9才能滑入让位槽3c内，进而摆臂3才能继续摆动，棘齿15嵌入棘轮圈14的齿槽内。实施例八本实施例同实施例一至六的结构及原理基本相同，基本相同之处不再累赘描述，仅描述不一样的地方，不一样的地方在于：如图12和图13所示，摩擦圈2上固定有棘轮圈14，棘轮圈14的数量为两片，两片棘轮圈14分布位于摩擦圈2的两侧面。棘轮圈14内设有至少两组棘爪16，本说明书附图给出的棘爪16数量为两组；棘爪16沿着棘轮圈14周向均匀分布，棘爪16的一端与内连板1相铰接，另一端固定有第二配重块17。棘爪16与内连板1之间设有第三弹性件18，第三弹性件18为拉簧，拉簧的一端与内连板1相连，另一端与棘爪16的中部相连。