专利名称：自动可变速比主动车轮的制作方法
技术领域：
本发明涉及电动车领域，特别是涉及一种自动可变速比主动车轮。
背景技术：
现有电动车轮毂电动机，一般都是由线圈、转子、定子、霍尔、主轴、电动机外壳组成。经过多年的实际使用情况下来，轮毂电动机具有低噪音、无污染、使用方便等优势。传统的轮毂电动机为固有输比，无变速、永磁无刷有霍尔电动机。由于电动机是固有输比，使用具有局限性，只适合在平原地区使用，面对较大坡道完全无能为力。然而面对科技飞速发展的今天，由于城市高架、自家地下室的普遍性，电动车存放位置从1楼的车库变换到地下室，以前的平原地区现如今也出现了少数的坡道，城市立交一般都是8°的缓坡，传统的轮毂电动机勉勉强强在一个人行驶的情况下还是能够通过的。在通过的过程中，电动机会自动过载，大电流输出，而这所要付出的代价就是缩短电动机、电池及控制器的使用寿命；面对地下室，即使电动机过载也无能为力。有霍尔电动机在过载的过程中及容易对霍尔照成伤害，如果霍尔损坏电动机就不能正常运转，霍尔的开路和短路是电动机的主要原因，要占电动机故障率的90%左右。为爬角度较大的坡，需要大电流产生大转矩，这将会引起以下严重后果1)大电流将对蓄电池产生冲击，影响其循环寿命，严重者电池使用1-2个月后性能已大大下降，达不到使用要求。这表面看来似乎是电池的问题，但其根源在电动机和控制器。目前这一现象已在业界出现，务必引起注意；幻大电流对控制器的要求提高，若不增加功率管的电流裕量，则控制器易被烧坏，造成故障，降低了可靠性，若增加电流裕量，控制器成本增加；3)减小了充电一次续驶里程；4)电动机内损耗增加，易引起永磁体的热退磁和电流冲击退磁， 进而使电动机的工作效率降低，更耗电。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种重量轻、成本低、使用寿命长、无霍尔启动，能够防止电动机电池大电流放电电动机过载，自适应自动换挡实现可变速比输出，下坡滑行可以倍速自充电的自动可变速比主动车轮。为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是提供一种自动可变速比主动车轮，包括轮胎本体，轮胎本体内设置有电动机主轴、转子、定子及至少一根变速副轴，所述定子与电动机主轴固定连接，所述电动机主轴和变速副轴之间设置有至少两组不同速比的由主动齿轮和从动齿轮组成的齿轮组，所述主动齿轮设置在电动机主轴上，所述从动齿轮设置在变速副轴上，所述主动齿轮中的低速主动齿轮与转子固定连接，高速主动齿轮与转子之间连接有自动换挡离合器，所述从动齿轮中的高速从动齿轮与变速副轴固定连接， 低速从动齿轮与变速副轴之间连接有单项超越离合器，所述变速副轴上还设置有能量回收低速充电强制齿合器及减速齿轮，所述减速齿轮与输出齿轮连接，所述输出齿轮与固定在轮胎本体内的可控单项滑行离合器连接。
在本发明一个较佳实施例中，所述齿轮组之间的连接形式为平行轴布置连接或行星齿轮连接。在本发明一个较佳实施例中，所述轮胎本体包括轮毂、轮毂上的内胎、外胎及设置在轮毂两侧的左端盖、右端盖。在本发明一个较佳实施例中，所述可控单项滑行离合器固定在右端盖内侧。在本发明一个较佳实施例中，所述右端盖一端连接有碟刹刹车盘。在本发明一个较佳实施例中，所述自动换挡离合器为甩块、甩球、甩柱、铰链增离力离合器中的一种。在本发明一个较佳实施例中，所述单项超越离合器为滚柱式、楔块式、可控式单项超越离合器中的一种。在本发明一个较佳实施例中，驱动电动机转速为2000转/分以上。本发明的有益效果是1、通过去除传电动车上的机械部件，自动可变速比主动车轮极大地简化了设计流程，减小整车的重量和空间，大大降低整车成本；2、由于本车轮是靠齿轮传递动力又加上缓冲器所以有传动间隙，正好弥补了无刷电动机无霍尔起步的相位零界点，所以实现了无霍尔启动。3、可以防止电动机电池大电流放电电动机过载，没有了过载，电动机就不会脱磁， 不脱磁，电动机的可靠性就提升了 ；4、动力不间断无冲击柔性自动可变速比，节约能量，动力损失小；5、自适应自动换挡实现可变速比输出；6、制动和减速能量回收，下坡滑行可以倍速自充电；7、生产成本低、可靠性高、使用寿命长。
图1是本发明自动可变速比主动车轮一较佳实施例的立体结构示意图；图2是本发明自动可变速比主动车轮的齿轮组之间采用行星轮连接的立体结构示意图；图3是本发明自动可变速比主动车轮的左端盖的结构示意图；附图中各部件的标记如下1、电动机主轴，2、外胎，3、轮毂，4、左端盖，5、定子，6、 转子，7、自动换挡离合器内转子，8、自动换挡离合器外转子，9、变速副轴，10、高速主动齿轮，11、高速从动齿轮，12、低速主动齿轮，13、低速从动齿轮，14、单项超越离合器，15、能量回收低速充电强制齿合器，16、减速齿轮，17、输出齿轮，18、可控单项滑行离合器，19、右端盖，20、碟刹刹车盘。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。本发明实施例包括如图1所示，一种自动可变速比主动车轮，包括轮胎本体，轮胎本体内设置有电动机主轴1、转子6、定子5及至少一根变速副轴9，所述定子5与电动机主轴1固定连接，所述电动机主轴1和变速副轴9之间设置有至少两组不同速比的由主动齿轮和从动齿轮组成的齿轮组，所述主动齿轮设置在电动机主轴1上，所述从动齿轮设置在变速副轴9上，所述主动齿轮中的低速主动齿轮12与转子6固定连接，高速主动齿轮10与转子6之间连接有自动换挡离合器，所述从动齿轮中的高速从动齿轮11与变速副轴9固定连接，低速从动齿轮 13与变速副轴9之间连接有单项超越离合器14，所述变速副轴9上还设置有能量回收低速充电强制齿合器15及减速齿轮16，所述减速齿轮16与输出齿轮17连接，所述输出齿轮17 与固定在轮胎本体内的可控单项滑行离合器18连接。本发明所述齿轮组之间的连接形式为平行轴布置连接(如图1所示)，也可采用行星齿轮连接(如图2所示)。所述轮胎本体包括轮毂3、轮毂上3的内胎、外胎2及设置在轮毂3两侧的左端盖 4、右端盖19 (如图3所示)，所述可控单项滑行离合器18固定在右端盖19内侧，控制车轮和电动机的滑行及制动减速、下坡滑行时锁止带动电动机运转充电，右端盖19 一端还连接有碟刹刹车盘20，可以有效地控制车轮的刹车，安全可靠。其中，所述自动换挡离合器为甩块、甩球、甩柱、铰链增离力离合器中的一种，自动换挡离合器是利用转速的升高和降低所产生的离心力的大小不同来实现结合和分离，所述单项超越离合器14为滚柱式、楔块式、可控式单项超越离合器中的一种。本发明自动可变速比主动车轮工作原理如下动力源为电动机定子5与电动机转子6所组成的电动机，电动机转速为20000转/ 分以上。动力传递到固定在电动机主轴1上的低速主动齿轮12上，低速主动齿轮12开始同步转动，动力传递到低速从动齿轮13，当电动机转速升高离心力增大，达到自动换挡离合器内转子7和自动换挡离合器外转子8 —定结合值并能克服车轮阻力达到它的拖动扭矩情况下，由自动换挡离合器的内转子7与自动换挡离合器的外转子8所组成的自动换挡离合器开始工作，从而使得变速副轴9上的高速主动齿轮10开始工作，随之高速被动齿轮传11 传递动力，同时，单项超越离合器14也开始工作，对低速档齿轮组进行超越，能量回收低速充电强制齿合器15在减速、下坡、滑行、制动的情况下自动工作，进行能量回收，最后由输出齿轮17将动力传递到轮毂3上驱动车轮。同时，可以利用多个自动换挡离合器、单项超越离合器14和齿轮主轴组成自适应变速器，形成多档变速。每个档一个自动换挡离合器和一个主动齿轮，一个从动齿轮，从动齿轮和输出轴的结合部靠一个单项超越离合器14连接。每个自动换挡离合器的结合转速都不同，齿轮组的速比也不同。低速档的结合转速低，齿轮组速比大，车辆在起步和爬坡、低速的时候与低速档的自动换挡离合器结合，高速档的结合转速高，齿轮组速比小，随着起步后行驶阻力的减小，可以提供大的扭矩驱动车轮。随着动力机输入轴的转速的升高，二档自动换挡离合器由于离心力的作用开始工作，二档比一档速比小的齿轮结合给输出轴传递动力，同时输出轴的转速高于一档从动齿的转速，由于一档从动齿和输出轴的动力结合是靠一个单项超越离合器14连接，因此被超越。随着行驶阻力的减小驾驶员主观的提高主力机的转速，三档的自动换挡离合器达到结合转速开始工作，二档的从动齿被超越，三档比二档速比小的齿轮组开始对输出轴传递动力使车速增加。如果再次提高主力机转速，由于转速的提高达到四档自动换挡离合器的结合转速，三档的从动齿轮和输出轴的结合也是单项超越离合器14，因此被超越。动力由四档齿轮组传递，从而获得更高的车速。如果还要提高动力机的转速五档的自动换挡离合器达到结合转速，五档齿轮组开始给输出轴传递动力，同时，四档的从动齿被超越。因此，在行驶中感到行驶阻力增大时或减小时，自动换挡离合器会适时的结合达到合适的档位来驱动，实现根据驾驶员的主观意图达到最佳速比自适应行驶。本发明具有如下优点1、减小整车重量和空间，大大降低整车成本通过去除传电动车上的机械部件， 自动可变速比主动车轮极大地简化了设计流程，由于自动可变速比主动车轮驱动的车不再需要变速箱、传动轴、差速器，并让车辆变得更轻、更节能，因此，车辆可以实现更长续驶里程；2、无霍尔电动机由于本车轮是靠齿轮传递动力又加上缓冲器所以有传动间隙， 正好弥补了无刷电动机无霍尔起步的相位零界点，所以实现了无霍尔启动。3、防止电动机池大电流放电电动机过载需要高速行驶时，自动把速比切换到较小的那一级上，机械式自动可变速比，真正的做到了小电流大扭矩起步，高速行驶的时候仍然保持着低电流，自动切换速比，当电动机感知到过载的时候，自动切换到速比较大的那一级，这样一来电动机时刻保持在高效率区，没有过载，没有了深度放电，电池、电动机、控制器的寿命也就延长了，没有了过载，电动机就不会脱磁，不脱磁，电动机的可靠性就提升了 ；4、节约能量车轮的质量越大所需的转动能量就越大，因为普通的轮毂都是转动的永磁体和铁芯，质量大耗能也大，本发明用的高速电动机转子6的重量只有相同功率传统电动机的五分之一，所以节能，动力损失小，动力不间断无冲击柔性自动可变速比；本技术是靠转速的高低产生离心力大小不同离合器的结合转速不同来实现自动可变速比的动力输出，由于自动换挡离合器是柔性结合，同时都是靠离心力来实现结合传递动力，所以相邻的两个档在换入高一级的档位的时候，上一级的档位还在传递动力，直到高一级的档位完全结合可以传递动力的时候低一级档位才被超越，从而实现了动力不间断；5、自适应自动换挡实现可变速比输出当行驶阻力和速度不同，自动换挡离合器又可以根据转速的不同适时的结合输出合适的转速和扭矩，从而实现自适应自动可变速比；6、制动和减速能量回收，下坡滑行可以倍速自充电在车辆下坡滑行减速制动的时候车轮可以低档反拖着电动机实现倍速自充电达到能量回收；7、生产成本低由于用的是高速电动机所以体积更小，用的稀土永磁材料只是相同功率的轮毂电动机六分之一左右，虽然本发明加了自动变速机构但是成本还是比普通电动机低，因为稀土永磁材料现在占到整个电动机成本的很大部分；8、可靠性、高寿命电动机采用无霍尔，就排除了霍尔故障，线圈和轴承就不会有故障，同时采用了密封机油润滑，进而对个执行机构齿轮组进行保护，降低了噪音，整体可靠性得到提高。自动换挡离合器的柔性结合是根据驾驶员主观控制的车速和车轮所需的转动扭矩来实现相应的结合分离的，是电控装置难以控制的，即使能控制也是成本极高。现有的自动换挡变速器，电控自动换挡的达不到这个效果，液压变扭器的成本又太高，传动效率又太低，也有换挡冲击力，行驶中换挡顿挫感强。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
权利要求
1.一种自动可变速比主动车轮，包括轮胎本体，轮胎本体内设置有电动机主轴(1)、转子(6)、定子( 及至少一根变速副轴(9)，所述定子( 与电动机主轴(1)固定连接，其特征在于所述电动机主轴(1)和变速副轴(9)之间设置有至少两组不同速比的由主动齿轮和从动齿轮组成的齿轮组，所述主动齿轮设置在电动机主轴(1)上，所述从动齿轮设置在变速副轴(9)上，所述主动齿轮中的低速主动齿轮(1 与转子(6)固定连接，高速主动齿轮(10)与转子(6)之间连接有自动换挡离合器，所述从动齿轮中的高速从动齿轮(11)与变速副轴(9)固定连接，低速从动齿轮(1 与变速副轴(9)之间连接有单项超越离合器 (14)，所述变速副轴(9)上还设置有能量回收低速充电强制齿合器(1 及减速齿轮(16)， 所述减速齿轮(16)与输出齿轮(17)连接，所述输出齿轮(17)与固定在轮胎本体内的可控单项滑行离合器(18)连接。
2.根据权利要求1所述的自动可变速比主动车轮，其特征在于所述齿轮组之间的连接形式为平行轴布置连接或行星齿轮连接。
3.根据权利要求1所述的自动可变速比主动车轮，其特征在于所述轮胎本体包括轮毂(3)、轮毂(3)上的内胎、外胎(2)及设置在轮毂两侧的左端盖(4)、右端盖(19)。
4.根据权利要求1、3所述的自动可变速比主动车轮，其特征在于所述可控单项滑行离合器(18)固定在右端盖(19)内侧。
5.根据权利要求2所述的自动可变速比主动车轮，其特征在于所述右端盖(19)一端连接有碟刹刹车盘00)。
6.根据权利要求1所述的自动可变速比主动车轮，其特征在于所述自动换挡离合器为甩块、甩球、甩柱、铰链增离力离合器中的一种。
7.根据权利要求1所述的自动可变速比主动车轮，其特征在于所述单项超越离合器 (14)为滚柱式、楔块式、可控式单项超越离合器中的一种。
8.根据权利要求1所述的自动可变速比主动车轮，其特征在于驱动电动机转速为 2000转/分以上。
全文摘要
本发明公开了一种自动可变速比主动车轮，包括轮胎本体，轮胎本体内设置有电动机主轴、转子、定子及至少一根变速副轴，所述电动机主轴和变速副轴之间设置有至少两组不同速比的由主动齿轮和从动齿轮组成的齿轮组，所述主动齿轮中的低速主动齿轮与转子固定连接，高速主动齿轮与转子之间连接有自动换挡离合器，低速从动齿轮与变速副轴之间连接有单项超越离合器，所述变速副轴上还设置有能量回收低速充电强制齿合器及减速齿轮，所述减速齿轮与输出齿轮连接，所述输出齿轮与固定在轮胎本体内的可控单项滑行离合器连接。该自动可变速比主动车轮重量轻、成本低、使用寿命长，能够防止电动机电池大电流放电电动机过载，下坡滑行可以倍速自充电。
文档编号H02K7/116GK102424000SQ201110308720
公开日2012年4月25日 申请日期2011年10月13日 优先权日2011年10月13日
发明者李卫, 李明阳 申请人:李卫