专利名称：自动变速电动轮毂的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种机动车或机械动力设备的轮毂，特别涉及一种自动变速电 动轮毂。背景^支术现有技术中，电动摩托车、电动自行车等电动车的轮毂均设计有安装电机 的位置，并且设计有一系列复杂的传动系统，因此，箱体体积较大，增加了制造 箱体的材料，同时也增加了轮毂的重量，因此也增加了轮毂的制造成本，也增 加了动力消耗。再有就是由于布电源线和信号线时考虑到减少线的折弯以保护 导线，需要箱体内部有较大的空间，也增大了箱体体积，增加了制造成本和重 量。现有的电动摩托车、电动自行车等电动车基本上都是通过调速手柄或加速 踏板直接控制电流控制速度，或采用手控机械自动变速机构方式实现变速。手 柄或加速踏板的操作完全权决于驾驶人员的操作，常常会造成操作与车行状况 不匹配，致使动力装置运行不稳定。机动车需要实现对电流的智能化控制控制，而负荷、扭矩或转速是重要的 参数。对这个指标的测量普遍采用多种传感器分别获得相关参数，再进行判断。专利号为ZL200510009329. 0、名称为"摩托车霍尔差动式自适应传动传感装置" 的实用新型专利公开了一种自适应传动传感装置，该装置能在直接参与传动的 同时，同步检测扭矩和速度信号，为摩托车控制器提供数据，使控制系统具备 了自适应的功能。但是，这种装置不具备自动换挡功能。由乘骑者在不知晓行:使阻力的情况下，仅根据经验操作控制的变速装置， 难免存在以下问题l.在启动、上坡和大负载时、由于行驶阻力增力口，迫使电机转速下降在低效率区工作，造成电池增大供电电流工况下，电机堵转、发热、甚至停止转动。2.由于没有机械变速器调整扭矩和速度，只能在平原地区推广使 用，不能满足山区、丘陵和重负荷条件下使用，缩小了使用范围；3.驱动轮处安 装空间小，安装了电机后很难再容纳自动变速器和其它新技术；4.不具备自适 应的功能，不能自动检测、修正和排除驾驶员的操作错误；5.在车速变化突然 时，会使电机处于非稳态工况下运转，必然造成电机功率与行驶阻力难以匹配。 6.续行距离短、爬坡能力差，适应范围小。因此，需要对电动车轮毂进行改造，能减小体积和重量，安装所需空间较 小，节约制造成本，较少动力消耗，并且可有效保护导线并提高导线使用寿命， 自适应随行驶阻力变化不切断驱动力的情况下自动进行换挡变速，解决扭矩一 转速变化小不能满足复杂条件下道路使用的问题。发明内容有鉴于此，本发明的目的是提供一种自动变速电动轮毂，能减小体积和重 量，安装所需空间较小，节约制造成本，较少动力消耗，并且可有效保护导线 并提高导线使用寿命，可以根据行驶阻力检测驱动扭矩 一 转速以及行驶阻力一 车速信号，使动力设备输出功率与车辆行驶状况始终处于最佳匹配状态，实现 车辆驱动力矩与综合行驶阻力的平衡控制；能够在不需要切断驱动力的情况下 自适应随行驶阻力变化自动进行换挡变速，能满足山区、丘陵和重负荷条件下 使用，车速变化稳緩；同时，本发明的变速器体积小、重量轻、结构紧凑，适 合于轮毂处安装。本发明的自动变速电动轮毂，包括左轮毂架、右轮毂架、箱体、电机、传 动轴、车轮和设置在传动轴上的刹车装置，所述左轮毂架和右轮毂架与箱体固 定连接，传动轴设置在箱体内与其转动配合，传动轴的一部分伸出箱体与车轮 固定配合，左轮毂架和右轮毂架分列车轮左右两侧，还包括设置在传动轴上的 自适应两挡自动变速总成，所述自适应两挡自动变速总成通过传动装置由电机转子进行驱动，所述传动装置包括主动传动套和从动传动套，所述主动传动套 与电机转子固定连接，从动传动套套在传动轴外圆周与其转动配合并驱动自适应两挡自动变速总成，主动传动套套在从动传动套外圆周并与其固定配合；所 述箱体内纵向设置有电机定子固定桶，电机定子套在电机定子固定桶外圆周与 其固定配合，所述主动传动套与从动传动套设置在电机定子固定桶内腔。进一步，所述箱体与电机定子相对应端面设置有与电源线位置相对应的电 源线孔和与信号线引出位置相对应的信号线孔，与电源线孔和信号线孔相对应 在箱体端面外侧设置空腔，所述空腔侧壁与箱体一体设置，空腔设置有可拆卸端盖，端盖上设置有综合引线孔，所述电源线和信号线均由综合引线孔引出；进一步，还包括变速齿轮轴，所述变速齿轮轴与传动轴平行设置；所述变 速齿轮轴上设置齿轮变速机构，所述自适应两挡自动变速总成为锥盘式自适应 两挡自动变速总成；a. 齿轮变速机构包括变速齿轮轴、设置在变速齿轮轴上的一级变速齿轮和 二级变速齿轮；所述一级变速齿轮和二级变速齿轮之间通过离合传动装置进行 传动；b. 锥盘式自适应两挡自动变速总成包括变速弹簧锥盘式自适应离合器和慢 挡超越离合器；I .变速弹簧锥盘式自适应离合器包括与一级变速齿轮啮合的内锥面离合 齿圈、外锥面传动套、传动轴和变速弹簧；所述传动轴为外圓周上均布加工有至少一个螺旋凸轮槽的凸轮轴，螺旋凸 轮槽的展开方向从左向右看与凸轮轴旋转方向相反；外锥面传动套圆周上均布 加工有与螺旋凸轮槽数量相同的径向通孔，外锥面传动套间隙配合套在凸轮轴 外圓周，柱销通过径向通孔插入凸轮轴的螺旋凸轮槽；内锥面离合齿圈套在外锥面传动套外圆周，内锥面离合齿圈的内锥面与外锥面传动套的外锥面在变速 弹簧作用下紧密贴合；所述电机转子通过主动传动套与从动传动套固定连接，主动传动套套在从动传动套外圓周并与其固定配合，主动传动套和从动传动套设置在电机定子固定桶内腔；所述主动传动套与从动传动套相配合部位为内锥面，从动传动套与 主动传动套相配合部位为外锥面，所述主动传动套和从动传动套圓周方向通过 平键固定配合，轴向通过锥面和旋在从动传动套上的压紧螺栓固定配合；从动 传动套与内锥面离合齿圏相对固定连接；II.慢挡超越离合器与变速弹簧锥盘式自适应离合器并列设置，包括与二 级变速齿轮啮合的慢挡超越离合齿圈、与慢挡超越离合齿圈保持超越啮合接触 状态的慢挡超越离合滚柱和慢挡超越离合器内圈；慢挡超越离合器内圈间隙配合套在传动轴外圆周，慢挡超越离合器内圈外 圆顶住慢挡超越离合滚柱；外锥面传动套与慢挡超越离合器内圏径向固定配合；进一步，所述离合传动装置包括压紧弹簧、传动棘轮、分离拨叉、拨叉轴、 回位扭簧和固定设置在二级变速齿轮端面上的从动棘轮，所述变速齿轮轴与箱 体转动配合，所述一级变速齿轮径向固定配合套在变速齿轮轴上，二级变速齿轮间隙配合配合套在变速齿轮轴上，二级变速齿轮公称直径小于一级变速齿轮； 传动棘轮径向固定配合套在变速齿轮轴上在压紧弹簧的作用下与从动棘轮啮 合；所述传动棘轮外圆周设置周向环槽，分离拨叉一端伸入从径向周向环槽， 另一端与拨叉轴固定配合，拨叉轴可相对箱体转动并垂直于变速齿轮轴，回位 扭簧设置在变速齿轮轴上作用于分离拨叉使其做分离动作后回位；所述分离拨 叉设置防止分离拨叉与周向环槽摩擦的限位块；进一步，所述变速弹簧为蝶簧组，位于从动传动套与凸轮轴之间形成的空 腔内，右端面紧靠外锥面传动套左端面，左端面紧靠旋在凸轮轴上的定位螺母 上；进一步，所述慢挡超越离合器还包括轴向截面为T形的左慢挡轴承托环和 右慢挡轴承托环；慢挡超越离合器内圈外圓周设置慢挡内圏环形凸台，内圈环 形凸台外圆顶住慢挡超越离合滚柱；慢挡超越离合器为外星轮超越离合器，慢挡超越离合齿圏内圆嵌有楔块的凹槽，慢挡超越离合滚柱的弹簧紧靠楔块；左慢挡轴承托环和右慢挡轴承托环以T形端面向内的方式分别设置于慢挡 超越离合器内圏的内圈环形凸台、慢挡超越离合滚柱和慢挡超越离合齿圈左右 两侧，慢挡超越离合齿圈、左慢挡轴承托环和右慢挡轴承托环分别设置径向位 置相对的销孔，销孔内插入固定销；左慢挡轴承托环和右慢挡轴承托环内圓与慢挡超越离合器内圈外圆之间位 于内圈环形凸台左右两侧分别设置左慢挡变速滚柱和右慢挡变速滚柱；进一步，所述螺旋凸轮槽为六个在凸轮轴的圆周上均布，横截面为矩形；进一步，所述箱体与左轮毂架固定连接，刹车装置设置有外部支架，外部 支架与右轮毂架固定连接，凸轮轴伸出箱体部分与车轮固定配合，并与刹车装 置的外部支架内圆转动配合；进一步，所述车轮内圈与凸轮轴外圆之间通过花键或平健啮合；外锥面传 动套与慢挡超越离合器内圏之间， 一级变速齿轮以及传动棘轮与变速齿轮轴之 间均通过花键啮合；从动传动套与内锥面离合齿圈分别设置有位置相对的柱销 孔，二者之间通过径向传动柱销连接；进一步，所述从动传动套左端通过第二径向轴承与凸轮轴转动配合，右端 与外锥面传动套外圆周之间通过第七径向轴承转动配合；所述凸轮轴左右两端 外圆别通过第一径向轴承和第五径向轴承与箱体左右端面配合；变速齿轮轴左 右两端外圆与箱体之间通过第三径向轴承和第四径向轴承配合；剎车装置支架 内圆与凸轮轴右端通过第六径向轴承配合；凸轮轴上位于慢挡超越离合器右侧 轴向固定设置定位块，慢挡超越离合器内圏与定位块之间设置平面轴承。本发明的有益效果是本发明的自动变速电动轮毂传动装置设置在电机定 子内腔，本发明电机传动装置设置合理，节约箱体制造材料的消耗，整个轮毂 体积小、重量轻，节约制造成本；与信号线和电源线引出位置相对应处设置引 出孔，并通过空腔同时引出，使线路布置规则紧凑，有效保护并防止电源线发 生折弯，大大延长电源线使用寿命，同时，减小箱体端面与电机定子的间隙，节约制造材料，减轻重量的同时进一步节约整车成本；本发明能根据行驶阻力 检测驱动扭矩一转速以及行驶阻力一车速信号，使动力装置输出功率与车辆行 驶状况始终处于最佳匹配状态，实现车辆驱动力矩与综合行驶阻力的平衡控制； 能够在不切断驱动力的情况下自适应随行驶阻力变化自动进行换挡变速，不但 有利于车辆和机械动力设务高效节能，还能控制车辆减少排放，大大提高车辆的动力性、经济性、驾驶安全性和舒适性；采用锥盘式自适应两挡自动变速器， 结构简单紧凑，体积小，节约制造成本；由于能够在不切断驱动力的情况下自 适应随行驶阻力变化自动进行换挡变速，可以满足山区、丘陵和重负荷条件下 使用，使动力装置负荷变化平緩，机动车辆运行平稳，提高安全性；本发明的 变速器体积小、重量轻、结构紧凑，适合于轮毂处安装，较适合电动自行车体 积小轻便的特点。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。图1为本发明的轴向剖面结构示意图；图2为图1沿A-A向剖;f见图；图3为图1沿B-B向剖视图；图4为图1沿C-C向剖视图；图5为图1沿D-D向剖视图；图6为本发明凸轮轴结构示意图；图7为图6沿E-E向剖i见图；图8为本发明外锥面传动套结构示意图；图9为本发明内锥面离合齿圈结构示意图；图IO为本发明传动棘轮结构示意图；图11为本发明二级变速齿轮结构示意图。
具体实施方式
图1为本发明的轴向剖面结构示意图，如图所示本实施例的传动轴1工 作时由左向右看逆时针旋转，电机为外转子电机。自动变速电动轮毂，包括左轮毂架22、右轮毂架18、箱体14、电机、传动 轴l、车轮20和设置在传动轴上的刹车装置23，车轮20内圈与凸轮轴1外圆 之间通过花键固定配合，左轮毂架22和右轮毂架18与箱体14通过固定螺栓固 定连接；箱体14与左轮毂架22固定连接，刹车装置23设置有外部支架，外部 支架与右轮毂架18通过花键固定连接，凸轮轴1伸出箱体14部分与车轮20通 过花键固定配合，并与刹车装置23的外部支架内圆通过第六径向轴承24转动 配合；传动轴1设置在箱体14内，左右两端外圓别通过第一径向轴承3和第五 径向轴承25与箱体14左端面2和右端面2a转动配合，传动轴1的一部分伸出 箱体14右端面与车轮20通过花键固定配合，左轮毂架22和右轮毂架18分列 车轮20左右两侧。还包括变速齿轮轴15,变速齿轮轴15与传动轴1平行设置；变速齿轮轴 15上设置齿轮变速机构，传动轴1上设置锥盘式自适应两挡自动变速总成，通 过传动装置由电机转子13进行驱动；传动装置包括主动传动套11和从动传动 套7,所述主动传动套ll与电机转子13固定连接，从动传动套7套在传动轴1 外圆周与其转动配合并驱动自适应两挡自动变速总成，主动传动套11套在从动传动套7外圆周并与其固定配合；所述箱体14内纵向设置有电机定子固定桶8, 电机定子12套在电机定子固定桶8外圆周与其固定配合，主动传动套11与从 动传动套7设置在电机定子固定桶8内腔。箱体14与电机定子1.2相对应端面设置有与三根电源线40位置相对应的三 个电源线孔41和与信号线43引出位置相对应的信号线孔42，与电源线孔41和 信号线孔42相对应在箱体14端面外侧设置空腔50，空腔50侧壁与箱体14 一 体设置，空腔50通过螺钉设置有可拆卸端盖53，端盖53上设置有综合引线孔 33，电源线40和信号线43均由综合引线孔33引出。齿轮变速机构包括变速齿轮轴15、设置在变速齿轮轴15上的一级变速齿轮 17和二级变速齿轮19, 二级变速齿轮19公称直径小于一级变速齿轮17;所述 一级变速齿轮17和二级变速齿轮19之间通过离合传动装置39进行传动，所述 变速齿轮轴15左右两端外圆与箱体14之间通过第三径向轴承16和第四径向轴 承21转动配合；离合传动装置39包括压紧弹簧43、传动棘轮44、分离拨叉45、拨叉轴46、 回位扭簧47和与二级变速齿轮19制成一体设置在左端面上的从动棘轮19a， 一 级变速齿轮17径向通过花键固定配合套在变速齿轮轴15上，二级变速齿轮19 间隙配合配合套在变速齿轮轴15上，二级变速齿轮19公称直径小于一级变速 齿轮17;传动棘轮44通过花键径向固定配合套在变速齿轮轴15上，左侧在压 紧弹簧43的作用下与从动棘轮19a啮合，压紧弹簧43左端紧靠一级变速齿轮 17;传动棘轮44外圆周设置周向环槽44a,分离拨叉45—端伸入从径向周向环 槽44a,另一端与拨叉轴46固定配合，拨叉轴46可相对箱体转动并垂直于变速 齿轮轴15，回位扭簧47设置在变速齿轮轴15上作用于分离拨叉45使其做分离 动作后回位；分离拨叉45设置防止分离拨叉45与周向环槽44a摩擦的限位块 48。锥盘式自适应两挡自动变速总成包括变速弹簧锥盘式自适应离合器和慢挡 超越离合器；I .变速弹簧锥盘式自适应离合器包括与一级变速齿轮17啮合的内锥面离 合齿圈34、外锥面传动套36、传动轴1和变速蝶簧组5;传动轴1为外圆周上均布加工有六个横截面为矩形的螺旋凸轮槽la的凸轮 轴，螺旋凸轮槽la的展开方向从左向右看与凸轮轴l旋转方向相反，为顺时针 方向展开；外锥面传动套36圆周上均布加工有与螺旋凸轮槽l a数量相同的也 就是六个径向通孔36a，外锥面传动套36间隙配合套在凸轮轴1外圆周，柱销 35通过径向通孔36a插入凸轮轴1的螺旋凸轮槽la;内锥面离合齿圈34套在外锥面传动套36外圆周，内锥面离合齿圈34的内锥面与外锥面传动套36的外 锥面在变速蝶簧组5作用下紧密贴合；主动传动套11与从动传动套7相配合部位为内锥面，/人动传动套7与主动 传动套11相配合部位为外锥面，主动传动套11和从动传动套7圓周方向通过 平键10固定配合，轴向通过锥面和旋在从动传动套7上的压紧螺栓6固定配合； 从动传动套7与内锥面离合齿圏34相对固定连接；从动传动套7左端内圆通过第二径向轴承4与凸轮轴1转动配合，右端内 圆与外锥面传动套36外圆周之间通过第七径向轴承9转动配合；其转动配合， 从动齿轮6与从动传动套7左端通过花键相对固定配合，从动传动套7右侧和 内锥面离合齿圏34左侧分别设置有位置相对的柱销孔，二者之间通过径向传动 柱销49连接；蝶簧组5位于从动传动套7与凸轮轴1之间形成的空腔内，右端 面紧靠外锥面传动套36左端面，左端面紧靠旋在凸轮轴1上的定位螺母37上。II.慢挡超越离合器与变速弹簧锥盘式自适应离合器并列设置，包括与二 级变速齿轮19啮合的慢挡超越离合齿圈31、与慢挡超越离合齿圈31保持超越 喷合接触状态的慢挡超越离合滚柱30和慢挡超越离合器内圈28;慢挡超越离合器内圏28间隙配合套在传动轴1外圓周，外锥面传动套36 与慢挡M离合器内圏28通过花键径向固定配合；慢挡超越离合器还包括轴向截面为T形的左慢挡轴承托环32和右慢挡轴承 托环29;慢挡超越离合器内圏28外圓周设置慢挡内圏环形凸台28a,内圏环形 凸台28a外圆顶住慢挡超越离合滚柱30;慢挡超越离合器为外星轮超越离合器， 慢挡超越离合齿圈31内圆嵌有楔块51的凹槽，慢挡超越离合滚柱30的弹簧紧 靠楔块51;左慢挡轴承托环32和右慢挡轴承托环29以T形端面向内的方式分别设置 于慢挡超越离合器内圏28的内圈环形凸台28a、慢挡超越离合滚柱30和慢挡超 越离合齿圈31左右两侧，慢挡超越离合齿圏31、左慢挡轴承托环32和右慢挡 轴承托环29分别设置径向位置相对的销孔，销孔内插入固定销52;左慢挡轴承托环32 ，右慢挡轴承托环29内圆与慢挡超越离合器内圈28外 圆之间位于内圈环形凸台28a左右两侧分别设置左慢挡变速滚柱33和右慢挡变 速滚柱27;凸轮轴1上位于慢挡超越离合器右侧轴向固定设置定位块38，慢挡超越离 合器内圏28与定位块38之间设置平面轴承26。本实施例中，第二径向轴承4和第七径向轴承9为滑动含油轴承，第一径 向轴承3、第三径向轴承16、第四径向轴承21、第五径向轴承25、第六径向轴 承24均为滚动轴承，平面轴承26为平面滚动轴承。本实施例的快挡动力传递路线电机转子13 —主动传动套11—从动传动套7—内锥面离合齿圈34 —外锥面 传动套36 —柱销35 —凸轮轴1 —车轮20。 慢挡动力传递路线电机转子13 —主动传动套11 —从动传动套7—内锥面离合齿圈34 ——级变 速齿轮17 —变速齿轮轴15 —传动棘轮44 —从动棘轮19a — 二级变速齿轮19 —慢 挡超越离合齿圏31 —慢挡超越离合滚柱30 —慢挡超越离合器内圈28 —外锥面传 动套36 —柱销35 —凸轮轴1 —车轮20。本发明的快挡传递阻力传递路线车轮20 —凸轮轴1 —螺旋凸轮槽la —柱销35 —外锥面传动套36 —内锥面离 合齿圈34 —从动传动套7 —主动传动套11 —电机转子13。 慢挡传递阻力传递路线车轮20—凸轮轴1 —螺旋凸轮槽la —柱销35 —外锥面传动套36 —慢挡超越 离合器内圈28 —慢挡超越离合滚柱30-慢挡超越离合器内圈28 —慢挡超越离合 滚柱30 —慢挡超越离合齿圈31 —二级变速齿轮19 —从动棘轮19a —传动棘轮44 —变速齿轮轴15 ——级变速齿轮17—内锥面离合齿圈34 —从动传动套7 —主动 传动套11 —电机转子13 .同时，阻力还经过下列路线车轮20—凸轮轴1 —螺旋凸轮槽la —柱销35—外锥面传动套36 —压缩蝶簧组5。本变速器在运行时，蝶簧组5使外锥面传动套36沿着凸轮轴1轴向向右直 线运动，外锥面传动套36和内锥面离合齿圈34紧密贴合，此时，根据快挡动 力传递路线电机转子带动和车轮20行进。此时慢挡超越离合器处于超越状态。机动车启动时阻力大于驱动力，阻力迫使凸轮轴1向与行进方向相反转动， 螺旋凸轮槽la迫^f吏柱销35向左移动，带动外锥面传动套36向左移动，外锥面 传动套36和内锥面离合齿圏34分离，同步，慢挡超越离合器啮合传动，根据 慢动力传递路线电机转子带动和车轮20行进。因此，自动实现了低速挡起动，缩短了起动时间，减少了起动力。与此同 时，阻力通过外锥面传动套36压缩蝶簧组5，吸收运动阻力矩能量，为恢复快 挡挡位传递动力蓄备势能。启动成功后，行驶阻力减少，当分力减少到小于变速蝶簧组5所产生的变 速蝶簧自动变速机构中压力时，因被运动阻力压缩而产生蝶簧组5压力迅速释 放推动下，完成外锥面传动套36和内锥面离合齿圈34恢复紧密贴合状态，慢 挡超越离合器处于超越状态。行驶过程中，随着运动阻力的变化自动换挡原理同上，在不需要剪断驱动 力的情况下实现变挡，使整个机车运行平稳，安全低耗。图2为图1沿A-A向.剖视图，即内锥面离合齿圈34与一级变速齿轮17的 啮合结构图，如图所示箱体14内 一级变速齿轮17与变速齿轮轴15通过花 键径向固定配合，并与内锥面离合齿圏34啮合，外锥面传动套36套在凸轮轴1 上和内锥面离合齿圈34紧密贴合；箱体14与电机定子12相对应端面设置有与 三根电源线40位置相对应的三个电源线孔41和与信号线43引出位置相对应的 信号线孔42，与电源线孔41和信号线孔42相对应在箱体14端面外侧设置空腔 50,空腔50侧壁与箱体14一体设置。图3为图1沿B-B向剖视图；为慢挡超越离合器与二级变速齿轮19啮合结 构图，如图所示二级变速齿轮19与变速齿轮轴1通过花键径向固定配合，并与慢挡超越离合齿圈31啮合，挡超越离合器为外星轮超越离合器，包括慢挡超 越离合齿圈31、与慢挡超越离合齿圏31保持超越啮合接触状态的慢挡超越离合 滚柱30和慢挡超越离合器内圈28;慢挡超越离合器内圏28间隙配合套在传动 轴l外圆，慢挡超越离合器内圈28外圆周设置慢挡内圏环形凸台28a,内圈环 形凸台28a外圆顶住慢挡超越离合滚柱30。图4为图1沿C-C向剖^L图，为离合传动装置结构示意图，如图所示结 合图1，离合传动装置39包括压紧弹簧43、传动棘轮44、分离拨叉45、拨叉 轴46和回位扭簧47;传动棘轮44通过花键径向固定配合套在变速齿轮轴15上， 左侧在压紧弹簧43的作用下与从动棘轮19a啮合，压紧弹簧43左端紧靠一级 变速齿轮17;传动棘轮44外圓周设置周向环槽44a，分离拨叉45—端伸入从 径向周向环槽44a,另一端与拨叉轴46固定配合，拨叉轴46可相对箱体转动并 垂直于变速齿轮轴15,回位扭簧47设置在变速齿轮轴15上作用于分离拨叉45 使其做分离动作后回位；分离拨叉45设置防止分离拨叉45与周向环槽44a摩 擦的限位块48。图5为图1沿D-D向剖视图，如图所示凸轮轴1外圆周上均布加工有六 个横截面为矩形的螺旋凸4仑槽la，外锥面传动套36圆周上均布加工有六个径向 通孔36a，外锥面传动套36间隙配合套在凸轮轴1外圓周，柱销35通过径向通 孔36a插入凸轮轴1的螺旋凸轮槽1 a;从动传动套7套在从动传动套36外圆 周通过第七径向轴承9与其转动配合。图6为本发明凸轮轴结构示意图，图7为图6沿E-E向剖视图，如图所示 传动轴1为外圆周上均布加工有六个横截面为矩形的螺旋凸轮槽la的凸轮轴， 螺旋凸轮槽la的展开方向从左向右看与凸轮轴1旋转方向相反，为顺时针方向 展开。图8为本发明外锥面传动套结构示意图，如图所示外锥面传动套36圓周 上均布加工有六个径向通孔36a，锥面位于右端外圆，右端加工有用于与慢挡超 越离合器内圈28啮合的花键。图9为本发明内锥面离合齿圈结构示意图，如图所示内锥面离合齿圏34 外圆周加工有齿圏，左端设置有用于与从动传动套7固定连接的销孔。图10为本发明传动棘轮结构示意图，如图所示传动棘轮44内圆设置花 键，左侧端面设置花键，外圓周设置周向环槽44a。图11为本发明二级变速齿轮结构示意图，如图所示从动棘轮19a与二级 变速齿轮19制成一体，设置在二级变速齿轮19的左端面上。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管 参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解， 可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的 精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.一种自动变速电动轮毂，包括左轮毂架(22)、右轮毂架(18)、箱体(14)、电机、传动轴(1)、车轮(20)和设置在传动轴(1)上的刹车装置(23)，所述左轮毂架(22)和右轮毂架(18)与箱体(14)固定连接，传动轴(1)设置在箱体(14)内与其转动配合，传动轴(1)的一部分伸出箱体(14)与车轮(20)固定配合，左轮毂架(22)和右轮毂架(18)分列车轮(20)左右两侧，其特征在于还包括设置在传动轴(1)上的自适应两挡自动变速总成，所述自适应两挡自动变速总成通过从动传动套(7)由电机转子(13)进行驱动，从动传动套(7)套在传动轴(1)外圆周与其转动配合；所述箱体(14)内纵向设置有电机定子固定桶(8)，电机定子(12)套在电机定子固定桶(8)外圆周与其固定配合，从动传动套(7)设置在电机定子固定桶(8)内腔。
2. 根据权利要求1所述的自动变速电动轮毂，其特征在于所述箱体(14 ) 与电机定子(12 )相对应端面设置有与电源线(40 )位置相对应的电源线孔(41) 和与信号线(43)引出位置相对应的信号线孔(42)，与电源线孔(41)和信号 线孔(42 )相对应在箱体(14 )端面外侧i殳置空腔(50 ),所述空腔(50 )侧壁 与箱体(14)一体设置，空腔(50)设置有可拆卸端盖(53)，端盖(53)上设 置有综合引线孔(33)，所述电源线(40)和信号线(43)均由综合引线孔(33) 引出。
3. 根据权利要求1或2所述的自动变速电动轮毂，其特征在于还包括变 速齿轮轴(15),所述变速齿轮轴(15)与传动轴(1)平行设置；所述变速齿轮轴 (15)上设置齿轮变速机构，所述自适应两挡自动变速总成为锥盘式自适应两挡 自动变速总成；a.齿轮变速机构包括变速齿轮轴(15)、设置在变速齿轮轴(15)上的一级变 速齿轮(17)和二级变速齿轮(19);所述一级变速齿轮(17)和二级变速齿轮(19) 之间通过离合传动装置(39)进行传动；b.锥盘式自适应两挡自动变速总成包括变速弹簧锥盘式自适应离合器和慢 挡超越离合器；I. 变速弹簧锥盘式自适应离合器包括与一级变速齿轮(17)啮合的内锥 面离合齿圏(34)、外锥面传动套(36)、传动轴(1)和变速弹簧(5);所述传动轴(1)为外圓周上均布加工有至少一个螺旋凸轮槽(la)的凸4仑 轴，螺旋凸轮槽(la)的展开方向从左向右看与凸轮轴(1)旋转方向相反；外 锥面传动套(36)圆周上均布加工有与螺旋凸轮槽(la)数量相同的径向通孔 (36a )，外锥面传动套(36)间隙配合套在凸轮轴(1)外圆周，柱销(35)通 过径向通孔(36a )插入凸轮轴(1)的螺旋凸轮槽(la);内锥面离合齿圏(34 ) 套在外锥面传动套(36)外圓周，内锥面离合齿圈(34)的内锥面与外锥面传 动套(36)的外锥面在变速弹簧(5)作用下紧密贴合；所述电机转子通过主动传动套(11)与从动传动套(7)固定连接，主动传 动套(11 )套在从动传动套(7 )外圆周并与其固定配合，主动传动套(11)和 从动传动套(7)设置在电机定子固定桶(8)内腔；所述主动传动套(11)与 从动传动套(7)相配合部位为内锥面，从动传动套(7)与主动传动套(11) 相配合部位为外锥面，所述主动传动套(11)和从动传动套(7)圆周方向通过 平键(10)固定配合，轴向通过锥面和旋在从动传动套(7)上的压紧螺栓(6) 固定配合；从动传动套(7)与内锥面离合齿圈(34)相对固定连接；II. 慢挡超越离合器与变速弹簧锥盘式自适应离合器并列设置，包括与二 级变速齿轮(19)啮合的慢挡超越离合齿圏(31)、与慢挡超越离合齿圈(31) 保持超越啮合接触状态的慢挡超越离合滚柱(30 )和慢挡超越离合器内圏(28 );慢挡超越离合器内圏(28)间隙配合套在传动轴(1)外圓周，慢挡超越离合器内圈(28)外圆顶住慢挡超越离合滚柱(30);外锥面传动套(36)与慢挡超越离合器内圈(28)径向固定配合。
4.根据权利要求3所述的自动变速电动轮毂，其特征在于所述离合传动装置(39)包括压紧弹簧(43)、传动棘轮(44)、分离拨叉(45)、拨叉轴(46)、回位扭簧(47)和固定设置在二级变速齿轮(19)端面上的从动棘轮(19a),所 述变速齿轮轴(15)与箱体(14)转动配合，所述一级变速齿轮(17)径向固定配 合套在变速齿轮轴(15)上，二级变速齿轮(19)间隙配合配合套在变速齿轮轴(15) 上，二级变速齿轮(19)公称直径小于一级变速齿轮(17);传动棘轮(44)径向 固定配合套在变速齿轮轴(15)上在压紧弹簧(43)的作用下与从动棘轮(19a) 啮合；所述传动棘轮(44)外圆周设置周向环槽(44a)，分离拨叉(45 ) —端 伸入从径向周向环槽(44a),另一端与拨叉轴(46)固定配合，拨叉轴(46) 可相对箱体转动并垂直于变速齿轮轴(15)，回位扭簧(47)设置在变速齿轮轴 (15)上作用于分离拨叉(45)使其做分离动作后回位；所述分离拨叉(45)设 置防止分离拨叉(45)与周向环槽(44a)摩擦的限位块(48)。
5. 根据权利要求4所述的自动变速电动轮毂，其特征在于所述变速弹簧 (5)为蝶簧組，位于从动传动套(7)与凸轮轴(1)之间形成的空腔内，右端面紧靠外锥面传动套(36)左端面，左端面紧靠旋在凸轮轴(1)上的定位螺母 (37 )上。
6. 根据权利要求5所述的自动变速电动轮毂，其特征在于所述慢挡超越 离合器还包括轴向截面为T形的左慢挡轴承托环(32 )和右慢挡轴承托环(29 ); 慢挡超越离合器内圏(28)外圓周设置慢挡内圈环形凸台(28a),内圈环形凸 台(28a)外圆顶住慢挡超越离合滚柱(30);慢挡超越离合器为外星轮超越离 合器，慢挡超越离合齿圈(31)内圆嵌有楔块(51)的凹槽，慢挡超越离合滚 柱(30)的弹簧紧靠楔块(51);左慢挡轴承托环(32)和右慢挡轴承托环(29)以T形端面向内的方式分 别设置于慢挡超越离合器内圏(28)的内圈环形凸台(28a)、慢挡超越离合滚 柱(30)和慢挡超越离合齿圈(31)左右两侧，慢挡超越离合齿圏(31)、左慢 挡轴承托环(32)和右慢挡轴承托环(29)分别设置径向位置相对的销孔，销 孔内插入固定销(52);左慢挡轴承托环(32)和右慢挡轴承托环(29)内圆与慢挡超越离合器内圈(28)外圆之间位于内圈环形凸台(28a)左右两侧分别设置左慢挡变速滚柱 (33)和右慢挡变速滚柱(27)。
7. 根据权利要求6所述的自动变速电动轮毂，其特征在于所述螺旋凸轮 槽(la)为六个在凸轮轴(1)的圆周上均布，横截面为矩形。
8. 根据权利要求7所述的自动变速电动轮毂，其特征在于所述箱体(14) 与左轮毂架(22)固定连接，刹车装置(23)设置有外部支架，外部支架与右轮 毂架(18)固定连接，凸轮轴(1)伸出箱体(14)部分与车轮(20)固定配合， 并与刹车装置(23)的外部支架内圆转动配合。
9. 根据权利要求8所述的自动变速电动轮毂，其特征在于所述车轮(20 ) 内圈与凸轮轴(1)外圆之间通过花键或平健啮合；外锥面传动套(36 )与慢挡 超越离合器内圈(28)之间， 一级变速齿轮(17)以及传动棘轮(44)与变速齿 轮轴(15)之间均通过花键啮合；从动传动套(7)与内锥面离合齿圈(34)分别 设置有位置相对的柱销孔，二者之间通过径向传动柱销(49)连接。
10. 根据权利要求9所述的自动变速电动轮毂，其特征在于所述从动传 动套(7 )左端通过第二径向轴承(4 )与凸轮轴(1)转动配合，右端与外锥面 传动套(36 )外圆周之间通过第七径向轴承(9 )转动配合；所述凸轮轴(1) 左右两端外圆别通过第一径向轴承(3)和第五径向轴承(25)与箱体(14)左右 端面配合；变速齿轮轴(15)左右两端外圆与箱体(14)之间通过第三径向轴承(16)和第四径向轴承(n)配合；刹车装置(23)支架内圆与凸轮轴(1)右 端通过第六径向轴承(24)配合；凸轮轴(1)上位于慢挡超越离合器右侧轴向 固定设置定位块(38)，慢挡超越离合器内圈(28)与定位块(38)之间设置平 面轴承(26)。
全文摘要
本发明公开了一种自动变速电动轮毂，包括左轮毂架、右轮毂架、箱体、电机、传动轴、车轮和设置在传动轴上的刹车装置，还包括由电机转子通过传动装置驱动的自适应两挡自动变速总成，传动装置设置在电机定子内腔，本发明电机传动装置设置合理，节约箱体制造材料的消耗，整个轮毂体积小、重量轻，节约制造成本，并且本发明能使电机输出功率与车辆行驶状况始终处于最佳匹配状态，实现车辆驱动力矩与综合行驶阻力的平衡控制；在不切断驱动力的情况下自适应随行驶阻力变化自动进行换挡变速，有利于车辆和机械动力设备高效节能，可以满足山区、丘陵和重负荷条件下使用；本发明的变速器重量轻、结构紧凑。
文档编号H02K7/14GK101244747SQ200810069420
公开日2008年8月20日 申请日期2008年3月3日 优先权日2008年3月3日
发明者林毓培, 薛荣生, 郝允志 申请人:西南大学