一种新型自动变速装置及电动车的制作方法

1.本发明涉及变速装置和电动车技术领域，尤其涉及一种新型自动变速装置及电动车。


背景技术：

2.现有的电动车如电动自行车和电动滑板车等，其变速原理多是通过控制器改变输出电流和输出功率，以改变电机的转速从而实现变速调节，然而这种传统的变速方式功耗大，动力损耗大，电机的功率利用率或动力利用效率低下。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于针对现有技术的不足提供一种新型自动变速装置，旨在降低电动车的耗能，减小动力损耗，提高电机输出效率。
4.本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种新型自动变速装置，包括齿轮变速箱和测速装置；所述齿轮变速箱包括有箱体，所述箱体设置有输入轴、输出轴、低档齿轮、高档齿轮和离合装置；所述低档齿轮包括有相互啮合的第一齿轮和第二齿轮，所述高档齿轮包括有相互啮合的第三齿轮和第四齿轮；所述第一齿轮和所述第三齿轮分别同轴心设置于所述输入轴，且所述第一齿轮和所述第三齿轮均与所述输入轴同步转动；所述第二齿轮和所述第四齿轮分别设置于所述输出轴，所述第二齿轮和所述输出轴的连接处设置有单向轴承，所述第四齿轮和所述输出轴的连接处设置有第四轴承；所述离合装置用于控制所述输出轴和所述第四齿轮同步转动；所述测速装置用于采集所述输入轴的转速值，并根据该转速值驱动所述离合装置，以控制所述输出轴的转速。
5.作为本发明进一步的方案：所述第一齿轮与所述第二齿轮的传动比大于所述第三齿轮与所述第四齿轮的传动比。
6.作为本发明进一步的方案：所述离合装置包括有钢片、离合片和推动件，所述钢片、所述离合片和所述推动件均设置于所述输出轴，所述离合片位于所述钢片和所述推动件之间，且所述钢片远离所述离合片的一端靠近于所述第四齿轮；所述离合片设置有摩擦部，所述输出轴设置有第一外花键，所述钢片设置有与所述外花键相配的第一内花键。
7.作为本发明进一步的方案：所述箱体设置有动力输出口，所述输出轴部分伸出于所述动力输出口，所述第四齿轮包括有齿轮连接部和离合容置部，所述齿轮连接部与所述第三齿轮啮合，所述离合连接部呈管状结构并伸出于所述动力输出口，所述离合容置部可容置所述钢片和所述离合片，所述离合容置部设置有第二内花键，所述离合片设置有与所述第二内花键相配的第二外花键。
8.作为本发明进一步的方案：所述箱体设置有动力输入口，所述输入轴部分伸出于所述动力输入口。
9.作为本发明进一步的方案：所述动力输入口和所述动力输出口分别设置有油封。
10.作为本发明进一步的方案：所述测速装置包括有：转速采集电路，用于采集所述转速值；单片机mcu，与所述转速采集电路电连接，用于根据所述转速值判断是否输出变档信号；拨动装置，与所述单片机mcu电连接，用于根据所述变档信号驱动所述离合装置开启。
11.作为本发明进一步的方案：所述拨动装置包括有舵机和手动变速开关，所述手动变速开关电连接于所述舵机，所述转速采集电路为霍尔转速传感器采集电路或磁电机式转速采集电路。
12.作为本发明进一步的方案：所述箱体外侧设置有滑轨，所述滑轨包括有导轨和滑块，所述滑块设置有推杆，所述推杆与所述推动件连接，所述舵机用于推动所述滑块。
13.本发明还提供了另一技术方案：电动车，包括有电机，还包括有如前述中任一项所述的一种新型自动变速装置，其中，所述电机的主轴与所述输入轴连接。
14.本发明的有益效果：本发明的技术方案，通过设置低档齿轮和高档齿轮以实现高低两档变速，通过设置测速装置以自动检测输入轴或电机的转速，并根据该转速判断和控制齿轮变速箱实现高低档切换，改变输出轴的转速，从而实现自动变速，以减小动力损耗，提高电机输出效率，从而有效降低电动车的耗能。具体地：低档时，电机的主轴带动输入轴转动，第一齿轮和第三齿轮与输入轴同步转动，第一齿轮带动第二齿轮转动，第三齿轮带动第四齿轮转动，由于第四齿轮设置有第四轴承，使第四齿轮的转动无法传至输出轴，因此第三齿轮和第四齿轮之间的传动为无效传动，又由于第二齿轮设置有单向轴承，因此第二齿轮转动带动输出轴转动，即此时输出轴与第二齿轮同步转动，第一齿轮和第二齿轮之间的传动为有效传动；高档时，测速装置中预设有转速阈值，当检测到电机或输入轴的转速值大于该转速阈值时，测速装置控制离合装置开启，使离合装置控制第四齿轮和输出轴之间实现同步转动，即此时第四齿轮带动输出轴转动，由于机械设计中，高档齿轮的传动比小于低档的传动比，因此第四齿轮的转速与输出轴的转速大于第二齿轮的转速，又由于第二齿轮与输出轴之间设置有单向轴承，因此当输出轴的转速大于第二齿轮的转速时，单向轴承自由转动，此时第二齿轮的转动无法传动至输出轴，即第一齿轮与第二齿轮之间的传动为无效传动，从而实现高档切换；当检测到电机或输入轴的转速值小于该转速阈值时，测速装置控制离合装置关闭，第四齿轮由于通过第四轴承与输出轴连接，此时第三齿轮和第四齿轮之间的转动回到无效传动状态，而第一齿轮与第二齿轮之间的传动为有效传动，即完成低档切换。
附图说明
15.图1为本发明的结构分解示意图。
16.图2为本发明的另一结构示意图。
17.图3为本发明中所述齿轮变速箱的部分结构分解示意图。
18.图4为本发明中所述齿轮变速箱的另一结构分解示意图，其中a处为所述离合装置在开启状态下的结构示意图。
19.图5为图4中a处的结构放大示意图。
20.图6为本发明中所述离合片置入所述第四齿轮的结构示意图。
21.图7为本发明中所述离合装置的部分结构示意图。
22.图8为本发明中所述测速装置在自动变速时的方框示意图。
23.图9为本发明中采用手动变速时的方框示意图。
24.附图标记包括：1—齿轮变速箱，11—输入轴，12—输出轴，13—低档齿轮，14—高档齿轮，15—箱体，16—滑轨，111—第三内花键，121—第一外花键，131—第一齿轮，132—第二齿轮，133—单向轴承，141—第三齿轮，142—第四齿轮，143—第四轴承，151—动力输出口，152—动力输入口，153—油封，161—导轨，162—滑块，163—推杆，1421—齿轮连接部，1422—离合容置部，1423—第二内花键；2—离合装置，21—钢片，22—离合片，23—推动件，211—第一钢片，212—第二钢片，213—第一内花键，221—第一离合片，222—第二离合片，223—摩擦部，224—第二外花键，231—内花键部，232—轴承部；3—测速装置，31—转速采集电路，32—单片机mcu，33—拨动装置，331—舵机；4—电机。
具体实施方式
25.以下结合附图对本发明进行详细的描述。
26.如图1~9所示，在本发明实施例中提供了一种新型自动变速装置，包括齿轮变速箱1和测速装置3；所述齿轮变速箱1包括有箱体15，所述箱体15设置有输入轴11、输出轴12、低档齿轮13、高档齿轮14和离合装置2；所述低档齿轮13包括有相互啮合的第一齿轮131和第二齿轮132，所述高档齿轮14包括有相互啮合的第三齿轮141和第四齿轮142；所述第一齿轮131和所述第三齿轮141分别同轴心设置于所述输入轴11，且所述第一齿轮131和所述第三齿轮141均与所述输入轴11同步转动，即所述第一齿轮131和所述第三齿轮141均与所述输入轴11的转速相同；所述第二齿轮132和所述第四齿轮142分别设置于所述输出轴12，所述第二齿轮132和所述输出轴12的连接处设置有单向轴承133，所述第四齿轮142和所述输出轴12的连接处设置有第四轴承143；
所述离合装置2用于控制所述输出轴12和所述第四齿轮142同步转动；所述测速装置3用于采集所述输入轴11的转速值，并根据该转速值控制所述离合装置2开启或关闭，以控制所述输出轴12的转速。
27.其中，电机4的主轴与所述输入轴11的转速相同，所述测速装置3可通过采集电机4的主轴转速以实现对所述输入轴11的转速采集。单向轴承133是在一个方向上可以自由转动，而在另一个方向上锁死的一种轴承。单向轴承133也叫超越离合器。
28.本发明的技术方案，通过设置低档齿轮13和高档齿轮14以实现高低两档变速，通过设置测速装置3以自动检测输入轴11或电机4的转速，并根据该转速判断和控制齿轮变速箱1实现高低档切换，改变输出轴12的转速，从而实现自动变速，以减小动力损耗，提高电机4输出效率，从而有效降低电动车的耗能。具体地：低档时，电机4的主轴带动输入轴11转动，第一齿轮131和第三齿轮141与输入轴11同步转动，第一齿轮131带动第二齿轮132转动，第三齿轮141带动第四齿轮142转动，由于第四齿轮142设置有第四轴承143，使第四齿轮142的转动无法传至输出轴12，因此第三齿轮141和第四齿轮142之间的传动为无效传动，又由于第二齿轮132设置有单向轴承133，因此第二齿轮132转动带动输出轴12转动，即此时输出轴12与第二齿轮132同步转动，第一齿轮131和第二齿轮132之间的传动为有效传动；高档时，测速装置3中预设有转速阈值，当检测到电机4或输入轴11的转速值大于该转速阈值时，测速装置3控制离合装置2开启，使离合装置2控制第四齿轮142和输出轴12之间实现同步转动，即此时第四齿轮142带动输出轴12转动，由于机械设计中，高档齿轮14的传动比小于低档的传动比，因此第四齿轮142的转速与输出轴12的转速大于第二齿轮132的转速，又由于第二齿轮132与输出轴12之间设置有单向轴承133，因此当输出轴12的转速大于第二齿轮132的转速时，单向轴承133自由转动，此时第二齿轮132的转动无法传动至输出轴12，即第一齿轮131与第二齿轮132之间的传动为无效传动，从而实现高档切换；当检测到电机4或输入轴11的转速值小于该转速阈值时，测速装置3控制离合装置2关闭，第四齿轮142由于通过第四轴承143与输出轴12连接，此时第三齿轮141和第四齿轮142之间的转动回到无效传动状态，而第一齿轮131与第二齿轮132之间的传动为有效传动，即完成低档切换。
29.进一步方案，所述第一齿轮131与所述第二齿轮132的传动比大于所述第三齿轮141与所述第四齿轮142的传动比。具体地，传动比越大输入的速度越快，输出的速度越慢；传动比越小输入速度越慢，输出速度越快。优选地，所述第一齿轮131的齿数为14齿，所述第二齿轮132为44齿，所述第三齿轮141为21齿，所述第四齿轮142为39齿。
30.进一步方案，所述离合装置2包括有钢片21、离合片22和推动件23，所述钢片21、所述离合片22和所述推动件23均设置于所述输出轴12，所述离合片22位于所述钢片21和所述推动件23之间，且所述钢片21远离所述离合片22的一端靠近于所述第四齿轮142；所述离合片22设置有摩擦部223，所述输出轴12设置有第一外花键121，所述钢片21设置有与所述外花键相配的第一内花键213。具体地，所述钢片21和所述输出轴12采用花键连接，使所述钢片21与所述输出轴12实现同步转动。测速装置3中预设有转速阈值，当测速装置3检测到电机4或输入轴11的转速值大于该转速阈值时，所述测速装置3控制所述推动件23沿所述输出轴12的长度方向滑动，并使所述推动件23推动所述离合片22紧贴于所述钢片21，从而使所
述钢片21紧贴于所述第四齿轮142的一端，由于所述钢片21与所述输出轴12的转速一致，因此实现所述输出轴12和所述第四齿轮142同步转动。其中优选地，如图4和图5所示，所述钢片21包括有第一钢片211和第二钢片212，所述离合片22包括有第一离合片221和第二离合片222，位置分布从左至右依次为第一钢片211、第一离合片221、第二钢片212、第二离合片222、所述推动件23，其中所述推动件23设置有内花键部231和轴承部232，内花键部231用于沿所述输出轴12轴向滑动，轴承部232用于使所述推动件23的外环免于和所述输出轴12同步转动，以便于所述测速装置3易于控制和推动，防止所述测速装置3推动所述推动件23时出现扭力干涉。
31.进一步方案，所述箱体15设置有动力输出口151，所述输出轴12部分伸出于所述动力输出口151，所述第四齿轮142包括有齿轮连接部1421和离合容置部1422，所述齿轮连接部1421与所述第三齿轮141啮合，所述离合连接部呈管状结构并伸出于所述动力输出口151，所述离合容置部1422可容置所述钢片21和所述离合片22，所述离合容置部1422设置有第二内花键1423，所述离合片22设置有与所述第二内花键1423相配的第二外花键224。具体地，所述测速装置3控制所述推动件23沿所述输出轴12的长度方向滑动，并使所述推动件23推动所述离合片22紧贴并挤压于所述钢片21，所述离合片22的第二外花键224卡入第四齿轮142的第二内花键1423，使得所述离合片22的转速与所述第四齿轮142同步，由于所述钢片21的转速与所述输出轴12同步，因此所述离合片22贴紧于所述钢片21时，使所述第四齿轮142的转速与所述输出轴12同步。
32.进一步方案，所述箱体15设置有动力输入口152，所述输入轴11部分伸出于所述动力输入口152。具体地，电机4的主轴连接于所述输入轴11伸出于所述动力输入口152的一端，并使所述输入轴11的转速与所述电机4的主轴同步。
33.进一步方案，所述动力输入口152和所述动力输出口151分别设置有油封153。具体地，所述油封153采用动密封结构，所述箱体15内部填充润滑油，采用所述油封153以防止油的渗漏。其中油封153结构和连接方式为现有技术，具体使用方式及进一步的描述本发明不再赘述。
34.进一步方案，所述测速装置3包括有：转速采集电路31，用于采集所述转速值；单片机mcu32，与所述转速采集电路31电连接，用于根据所述转速值判断是否输出变档信号；拨动装置33，与所述单片机mcu32电连接，用于根据所述变档信号驱动所述离合装置2开启。具体地，所述单片机mcu32内置预设有转速阈值，所述单片机mcu32接收所述转速值，并判断所述转速值是否大于所述转速阈值，若所述转速值大于所述转速阈值，则所述单片机mcu32输出所述变档信号并发送给所述拨动装置33，所述拨动装置33根据所述变档信号驱动所述推动件23推动所述离合片22，使所述离合片22紧贴于所述钢片21（即所述离合装置2开启），从而实现所述输出轴12和所述第四齿轮142同步转动，完成高挡切换；若所述转速值小于或未大于所述转速阈值，则所述拨动装置33驱动所述推动件23复位，所述离合片22未受到推力，从而使所述第四齿轮142的转速无法通过所述离合片22和所述钢片21的紧贴传动至所述输出轴12（即所述离合装置2关闭），因此所述第四齿轮142的转速为无效传动，所述输出轴12的转速下降，当所述输出轴12的转速降至与所述第二齿轮132相同时，所
述单向轴承133咬合，使所述第二齿轮132的转速为有效传动 ，实现所述输出轴12和所述第二齿轮132的同步转动，完成低档切换。
35.进一步方案，参考图8和图9，所述拨动装置33包括有舵机331和手动变速开关，所述手动变速开关电连接于所述舵机331，所述手动变速开关通过手动控制所述舵机331的通断，以驱动所述推动件23控制所述钢片21和所述离合片22之间相互咬合或分离，从而实现手动变档，所述转速采集电路31为霍尔转速传感器采集电路或磁电机4式转速采集电路31。具体地，采用霍尔元件即所述霍尔转速传感器采集电路或所述磁电机4式转速采集电路31，以采集所述输入轴11的转速或电动车中电机4的主轴的转速。其中，所述霍尔转速传感器采集电路或所述磁电机4式转速采集电路31均为现有技术，具体电路连接方式本发明不再赘述。
36.进一步方案，所述箱体15外侧设置有滑轨16，所述滑轨16包括有导轨161和滑块162，所述滑块162设置有推杆163，所述推杆163与所述推动件23连接，所述舵机331用于推动所述滑块162。具体地，所述舵机331推动所述滑轨16沿所述导轨161滑动，所述滑块162带动所述推杆163移动，使所述推杆163推动所述推动件23沿所述输出轴12的轴向移动，从而使所述推动件23推动所述离合片22紧贴并挤压所述钢片21，实现所述第四齿轮142和所述输出轴12的同步转动，完成换挡。另外值得注意的是，参考图4，当所述推动件23完全挤压所述离合片22时，所述推动件23远离所述第四齿轮142的一端仍部分伸出于所述离合容置部1422，以保证此时所述推杆163依然置于第四齿轮142的所述离合容置部1422的外侧，从而防止所述推杆163与所述第四齿轮142的转动造成干涉。
37.另一种方案，电动机，包括有电机4，还包括有如前述中任一项所述的一种新型自动变速装置，其中，所述电机4的主轴与所述输入轴11连接。具体地，所述输入轴11靠近所述电机4的一端设有第三内花键111，电机4的主轴与所述输入轴11通过第三内花键111相连接，使所述电机4的转速与所述输入轴11的转速实现同步。需要提及的是，该电动车包括有电动自行车、电动摩托车、电动独轮车、电动四轮车、电动三轮车及电动滑板车中的任一种。
38.综上所述可知本发明乃具有以上所述的优良特性，得以令其在使用上，增进以往技术中所未有的效能而具有实用性，成为一极具实用价值的产品。
39.以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。