一种内齿圈与单向离合器的连接结构的制作方法

本实用新型涉及电机技术领域，具体涉及一种应用在自行车小高速带齿轮毂电机上的内齿圈与单向离合器的连接结构。

背景技术：

现有自行车小高速带齿轮毂电机内齿圈单向功能现有结构为齿圈内孔安装有滚柱式单向离合器，且齿圈为金属件。然而，由于金属较重、滚柱单向离合器摩擦较大，导致金属齿圈及滚柱单向离合器重量大、噪音大、单向离合器易损坏，自行车骑行感差。

技术实现要素：

为解决现有技术中存在的技术问题，本实用新型提出一种内齿圈与单向离合器的连接结构，具体技术方案如下所述：

一种内齿圈与单向离合器的连接结构，包括内齿圈和单向离合器；

所述内齿圈包括同轴设置的塑料内齿圈本体和金属嵌件，所述单向离合器包括同轴设置的外圈、内圈和滚动支撑结构；

所述塑料内齿圈本体的内圆周面与所述金属嵌件的外圆周面连接，所述金属嵌件的内圆周面与所述外圈的外圆周面连接，所述外圈的内圆周面上设有多个沿周向均匀布设的曲面凹槽；可选地，所述内圈的内圆周面上设有沿轴向延伸的键槽，可以为与平键、花键等匹配的键槽；可选地，所述内圈的内圆周面上不设置键槽，内圆周面与主轴采用过盈连接等非键连接方式；所述滚动支撑结构设置在所述外圈与所述内圈之间。

进一步地，所述金属嵌件的外圆周面上设置有环槽和凹槽；

所述环槽用于防止所述塑料内齿圈本体沿所述金属嵌件的轴向窜动；

所述凹槽用于防止所述塑料内齿圈本体沿所述金属嵌件的周向窜动。

进一步地，所述环槽的侧壁沿径向凸出所述金属嵌件的外圆周面。

进一步地，所述环槽与所述凹槽设置在同一个圆周上，所述环槽与所述凹槽沿所述金属嵌件的周向依次交替设置；或者，所述环槽与所述凹槽设置在不同的圆周上。

进一步地，所述金属嵌件包括机加工件、粉末冶金件和冲压件中的一种或多种。

进一步地，所述曲面凹槽的径向截面形状为带坡度曲线，所述带坡度曲线的一侧的曲率大于所述带坡度曲线的另一侧的曲率。

进一步地，所述滚动支撑结构包括保持架、滚针和弹簧，所述保持架上设有多个沿周向均匀布设的保持槽，所述保持槽与所述曲面凹槽一一对应；

每个所述保持槽内均容置有一个所述滚针和一个所述弹簧，所述滚针与所述弹簧的长度方向均沿轴向延伸；

所述弹簧设置在所述滚针的一侧，且与所述滚针的一侧对应的所述曲面凹槽的截面曲线半径小于与所述滚针的另一侧对应的所述曲面凹槽的截面曲线半径。

进一步地，所述弹簧为V形弹簧，所述V形弹簧的开口端朝向所述滚针，所述V形弹簧的封闭端与保持架连接；

或者，所述弹簧为Z形弹簧，所述Z形弹簧的一端与所述滚针接触，所述Z形弹簧的另一端与所述保持架连接。

进一步地，所述外圈与所述金属嵌件的连接方式包括过盈连接、键连接和销连接中的一种或多种。

进一步地，所述外圈与所述内圈为不可分离的一体式结构，或者，所述外圈与所述内圈为分离式结构。

本实用新型具有以下有益效果：本实用新型采用金属嵌件形式内齿圈及滚针式单向离合器，整体重量轻、单向离合器摩擦小，自行车骑行感更好。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1是本实用新型实施例提供的内齿圈与单向离合器的连接结构的一个结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的内齿圈与单向离合器的连接结构的另一个结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的内齿圈与单向离合器的连接结构的剖视示意图；

图4是本实用新型实施例提供的金属嵌件的结构示意图；

图5是本实用新型实施例提供的单向离合器沿径向的剖面图；

图6是本实用新型实施例提供的单向离合器外圈的结构示意图；

图7是本实用新型实施例提供的带齿轮毂电机的剖视示意图。

其中，11-塑料内齿圈本体，12-金属嵌件，121-环槽，1211-环槽的侧壁，122-凹槽，21-外圈，211-曲面凹槽，22-内圈，221-键槽，23-保持架，24-滚针，25-弹簧。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以使固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以使直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例：

图1是本实用新型实施例提供的内齿圈与单向离合器的连接结构的一个结构示意图，图2是本实用新型实施例提供的内齿圈与单向离合器的连接结构的另一个结构示意图，图3是本实用新型实施例提供的内齿圈与单向离合器的连接结构的剖视示意图，请参照图1、图2和图3，本实施例提供的内齿圈与单向离合器的连接结构包括内齿圈和单向离合器。内齿圈包括同轴设置的塑料内齿圈本体1和金属嵌件12，单向离合器包括外圈21、内圈22和滚动支撑结构。

请继续参照图1和图2，塑料内齿圈本体1包括轮缘、幅板和多个轮齿，轮缘、幅板和金属嵌件12的形状均为圆环状且三者同轴设置。靠近轮缘的一侧设置有多个轮齿，多个轮齿沿周向均匀设置在轮缘的内圆周面上，根据具体需要轮齿可以是直齿或斜齿。轮缘的另一侧与幅板的一侧连接，幅板的内圆周面与金属嵌件12的外圆周面连接，金属嵌件12的内圆周面与外圈21的外圆周面连接，金属嵌件12与外圈21的连接方式包括过盈连接、键连接和销连接中的一种或多种。

具体地，金属嵌件12包括机加工件、粉末冶金件和冲压件中的一种或多种。

图4是本实用新型实施例提供的金属嵌件的结构示意图，请参照图4，金属嵌件12的外圆周面上设置有环槽121和凹槽122，环槽121用于防止塑料内齿圈本体1沿金属嵌件12的轴向窜动，环槽的侧壁1211沿径向凸出金属嵌件12的外圆周面。凹槽122用于防止塑料内齿圈本体1沿金属嵌件12的周向窜动，凹槽122的长度方向沿金属嵌件12的轴向延伸。

请继续参照图4，在本实施例的一种优选的实施方案中，环槽121的数量为多个，凹槽122的数量为多个，环槽121与凹槽122设置在同一个圆周上，环槽121与凹槽122沿金属嵌件12的周向依次交替设置。

在本实施例的一种可选的实施方案中，金属嵌件12的外圆周面上设有一个环槽121和若干个凹槽122，环槽121设置在第一圆周上，凹槽122设置在第二圆周上，第一圆周与第二圆周的圆心均位于金属嵌件12的轴线上且不重合。需要指出的是，环槽121的数量还可以是多个，凹槽122的数量也可以是多个，本实施例不以此为限。

需要指出的是，环槽121可以采用沿径向凸出金属嵌件12外圆周面的形式，也可以采用沿径向凹入金属嵌件12的外圆周面的形式；凹槽122可以采用沿径向凸出金属嵌件12外圆周面的形式，也可以采用沿径向凹入金属嵌件12的外圆周面的形式。根据实际需要对上述环槽121、凹槽122的数量、形式进行组合得到的方案均在本实施例的保护范围内。

请继续参照图1和图2，幅板的外径小于轮缘的半径，幅板上设有第一加强块和第二加强块，第一加强块的形状为圆环状，第一加强块与幅板同轴设置，第一加强块与幅板同轴，第二加强块沿幅板的径向设置，第二加强块在幅板的一侧呈条状，第二加强块在幅板的另一侧呈三角状。

图5是本实用新型实施例提供的单向离合器沿径向的剖面图，请参照图5，单向离合器的外圈21、内圈22和滚动支撑结构同轴设置。

图6是本实用新型实施例提供的单向离合器外圈的结构示意图，请参照图6，外圈21为冲压件或机加工件，外圈21的内圆周面上设有多个沿周向均匀布设的曲面凹槽211。

请继续参照图5，在本实施例的一种可选的实施方式中，内圈22的内圆周面上设有沿轴向延伸的键槽221，使得内圈2与轴能够采用键连接的形式，例如平键、花键等，固定连接在一起。在本实施例的另一种可选的实施方式中，内圈2与主轴采用非键连接的形式固定连接，例如过盈配合、销接等，此时，内圈2内壁上不设置槽(图中未示出)。外圈21与内圈22之间设置有滚动支撑结构。

滚动支撑结构包括保持架23、滚针24和弹簧25，保持架23上设有多个沿周向均匀布设的保持槽，保持槽与曲面凹槽211一一对应；每个保持槽内均容置有一个滚针24和一个弹簧25，滚针24与弹簧25的长度方向均沿轴向延伸；弹簧25设置在滚针24的一侧。需要指出的是，本实施例提供的单向离合器采用类似滚针轴承结构，与采用滚柱设计的传统单向离合器相比，滚针24数量多、直径小，在径向上更紧凑。

请继续参照图5，弹簧25为V形弹簧，V形弹簧的开口端朝向滚针24，V形弹簧的封闭端与保持架23连接。可替代地，弹簧25为Z形弹簧(图中未示出)，Z形弹簧的一端与滚针24接触，Z形弹簧的另一端与保持架23连接。V形弹簧25槽的最大宽度小于滚针24的直径。需要指出的是，本领域技术人员还可以根据实际需要采用其他形式的弹簧，本实施例不以此为限。

请继续参照图5，曲面凹槽211的径向截面形状为带坡度曲线，带坡度曲线的一侧靠近弹簧25，带坡度曲线的另一侧远离弹簧25，带坡度曲线的一侧的曲率大于带坡度曲线的另一侧的曲率。

单向离合器的工作原理如下：滚针24受弹簧25预紧力，保证与内圈22和外圈21持续接触。图示方向，当外圈21固定时，内圈22有逆时针旋转趋势时，离合器锁紧，此时内外圈21无法相对转动，反之有相对旋转；当内圈22固定时，外圈21有顺时针旋转趋势时，离合器锁紧，此时内外圈21无法相对转动，反之有相对旋转。

在本实施例的一种可选的实施方案中，外圈21与内圈22不可分离的一体式结构。单向离合器还包括沿轴向设置的左挡板和右挡板(图中未示出)，左挡板设置在内圈22一侧，右挡板设置在内圈22的另一侧，左挡板和右挡板用于夹住内圈22。由于滚针24直径的减小，外圈21的翻边与内圈22的端面摩擦比传统单向离合器也减少，有利于减小摩擦力矩，延长使用寿命。

在本实施例的一种优选的实施方式中，外圈21与内圈22为分离式结构，由于采用内外圈21分离形式的情况下，单向离合器无需设置挡板，因而能够完全避免挡板与内圈22的摩擦。

本实施例具有以下有益效果：

1、本实施例采用金属嵌件形式内齿圈，内齿圈本体为塑料材质，金属嵌件可为机加工件、粉末冶金件、冲压件等，与现有技术中采用金属件制成的内齿圈相比重量更轻，与现有技术中采用塑料件制成的内齿圈相比强度更好。

2、本实施例采用类似滚针轴承结构的滚针式单向离合器，滚针数量多、直径小，径向紧凑，有利于减小摩擦力矩，延长使用寿命。

3、本实施例采用金属嵌件形式的内齿圈与滚针式单向离合器连接，整体重量轻、单向离合器摩擦小，自行车骑行感更好。

实施例：

图7是本实用新型实施例提供的带齿轮毂电机的剖视示意图，请参照图7，本实施例提供的自行车小高速带齿轮毂电机，具有上述实施例公开的内齿圈与单向离合器的连接结构。

具体地，本实施例提供的自行车小高速带齿轮毂电机包括主轴、可转动地安装在该主轴上的轮毂外壳、设置在轮毂外壳内部的驱动机构以及齿轮减速机构。优选地，轮毂外壳的左侧设有出线孔，轮毂外壳的左侧与轮毂外壳是整体结构。

可替代地，轮毂外壳的左侧设置有端盖，端盖上设有出线孔，端盖与轮毂外壳连接(图中未示出)。

电机电源线通过该出线孔后进入轮毂外壳的内腔，并与内定子的绕组出线端连接。

驱动机构包括同轴设置的电机定子和电机转子，电机定子固定安装在主轴上，电机转子包括转子部和轴套部，转子部通过轴承支撑并安装在主轴上，轴套部的内圈与主轴间隙配合。其中，转子部与轴套部一体成型，有利于减少零部件数量，提高了转子轴承的位置与太阳轮的同心度，从而提高整体性能。

齿轮减速机构包括单向离合器、双联行星齿轮、行星架组件、齿圈组件和太阳轮，齿轮减速机构的各部件之间的连接关系简述如下：太阳轮套设在外转子的轴套部外圈，太阳轮与轴套部通过连接件固定连接。内齿圈与单向离合器同轴设置，内齿圈的塑料内齿圈本体11与金属嵌件12注塑成一体式结构，内齿圈的金属嵌件12与单向离合器的外圈21连接，可采用的连接方式包括键连接、过盈配合以及销连接等。采用上述实施例公开的内齿圈与单向离合器的连接结构，有利于减轻整体重量、减小单向离合器摩擦，从而获得良好的自行车骑行感。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改和变型。