變速輪轂的製作方法

2023-05-29 07:31:31 3

專利名稱：變速輪轂的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於車輪技術領域。
背景技術：
公開號CN201406001公開了一種棘爪變速電動輪轂，其主要包括轂圈，轂圈內包 裹有電機和變速箱體，電機上固定有伸出轂圈兩個端面的空心支軸，其空心支軸設有導向 槽、調節杆孔和電源線孔。這種結構的輪轂其空心支軸因設有調節杆孔、導向槽和電源線孔 增加了加工難度也大大減弱了支軸的剛性和強度，使用時這樣支軸就會容易變形和斷裂， 會造成威脅行車的安全。此外，該電機因被轂圈包裹起來電機工作時發出的熱得不到有效 地散熱，因過熱造成電機及器件容易燒毀。

實用新型內容為解決上述不足本實用新型的目的在於提供一種支軸剛性強度高、支軸不易扭變 形和斷裂、本實用新型的支軸為一個實心整體，不設導向槽、調節杆孔和電源線孔，其容易 加工裝配、支軸強度高、剛性好、不易變形和折斷，解決了威脅行車安全的問題。可以在轂圈 外部直接調節來調節滑動件在軸孔的位置，其調節相對簡單直接，行車更安全，另外電機裸 露在轂圈的外面通風散熱好，其得到更好的散熱，使電機的工作效率更高的變速輪轂。為實現本實用新型的目的，本實用新型的一種技術方案為一種變速輪轂，包括 轂圈，所述的轂圈連接有一個端面，端面與空心輸出軸連接，空心輸出軸的軸孔中設有一根 實心支軸，支軸上套設有滑動件，滑動件與調節杆相連，所述的支軸上固定有電機，電機的 電源線直接從電機殼伸出來，所述的電機和變速箱體裸露在轂圈的外面；所述的電機上固 定設有變速箱體，所述的變速箱體內轉動設有空心輸出軸和輸入軸，所述的輸入軸與電機 軸傳動聯接，所述的空心輸出軸與轂圈傳動聯接；所述的空心輸出軸上設有至少兩個從動 齒輪，從動齒輪可在空心輸出軸上轉動，所述的輸入軸上對應固定有與從動齒輪嚙合傳動 的主動齒輪，所述的輸入軸和固定在該輸入軸上的主動齒輪組成一個齒輪組；所述的從動 齒輪設有內齒，空心輸出軸上設有棘爪活動槽，棘爪軸穿過設在棘爪活動槽中的棘爪，棘爪 可在棘爪活動槽中翹動，棘爪上設有作用在空心輸出軸上使其一端翹起並卡在內齒上的扭 簧；所述的空心輸出軸的軸孔內設有可頂起棘爪翹入端的滑動件，所述的滑動件上設有導 向孔，所述的支軸設在導向孔中。所述的軸孔中設有調節杆和支軸，調節杆與支軸平行。所述的支軸固定有兩個以上的電機，所述的所有電機的外殼為一個整體結構。所述的滑動件一端連接有使其回位的復位彈簧，復位彈簧套在支軸上。所述的調節杆連接有步進電機，步進電機旋轉時可以移動滑動件在軸孔的位置， 所述的步進電機與調節杆傳動聯接。所述的調節杆連接有電磁吸，電磁吸通電時可以移動滑動件在軸孔的位置，所述 的電磁吸與調節杆傳動聯接。[0010]支軸的兩端伸出至轂圈端面外部，固定支軸兩端後，由於支軸與電機固定在一起， 電機和箱體固定在一起，所以電機和箱體相對被固定，轂圈可以繞支軸轉動。電機接通電 源，電機軸產生旋轉，從而帶動輸入軸轉動，輸入軸的多個主動齒輪隨之旋轉，與之嚙合的 從動齒輪也隨之旋轉。初始狀態下，空心輸出軸的軸孔內的滑動件將高速檔的位置的棘爪 翹入端頂起，棘爪另一端翹入棘爪活動槽並與對應高速檔的從動齒輪的內齒脫離，高速檔 的從動齒輪只繞空心輸出軸轉動，此時為一檔。當滑動件離開空心輸出軸上高速檔的從動齒輪那段位置上的棘爪時，棘爪在扭簧 的作用下其翹入端往軸孔內翹入，其翹起端翹起並卡入對應的從動齒輪的內齒中，從動齒 輪帶動空心輸出軸轉動，空心輸出軸帶動轂圈繞支軸轉動此時為二檔。通過設置多組大小 各不相同的主動齒輪和從動齒輪，通過步進電機、電磁吸或拉索來調節滑動件在軸孔內的 位置，使空心輸出軸各段上的棘爪的翹起端卡入或脫離對應的從動齒輪9的內齒11，即可 使從動齒輪與空心輸出軸結合實現調速，實現多級變速調節從而調節轂圈的轉速。本實用新型的支軸為一個實心整體，不設調節杆孔、導向槽和電源線孔，其剛性好 強度高、不易斷裂變形，一解決了行車安全問題問題。可以直接從轂圈外部來調節滑動件 的位置，其調節相對簡單直接。二 電機沒有被轂圈包裹起來其散熱效果好，電機散熱好從 而提高電機效率電機也不易燒毀。此外，在支軸的側部設置多個電機，在一定的厚度條件下 可加大整個電動輪轂的功率，提高電動輪轂的動力性能；多個電機的電機軸齒輪的直徑不 同，各個電機分別單獨驅動轂圈，也可實現變檔操作，其中部分電機損壞，仍然可以工作。

圖1、圖12為本實用新型變速輪轂第一種實施方式的立體裝配後的剖視結構圖；圖2為圖1、圖12中的支軸、步進電機、空心輸出軸、棘爪、調節杆、滑動件、從動齒 輪、輸入軸、輸入軸齒輪、主動齒輪、電機軸的立體裝配分解結構圖；圖3為本實用新型變速輪轂空心輸出軸及其相關組件裝配後，滑動件離開棘爪時 棘爪與內齒結合工作原理的徑向剖視結構圖；圖4為本實用新型變速輪轂的空心輸出軸及其相關組件裝配後，滑動件頂到棘爪 翹入端時棘爪與內齒分離工作原理的徑向剖視結構圖；圖5為圖1中滑動件、調節杆、步進電機及其相關組件的立體裝配結構圖；圖6為圖5裝配後的剖視結構圖；圖7為本實用新型變速輪轂的第二種實施方式裝配後的剖視結構圖；圖8為圖7中的電磁吸、吸板、連接杆、滑動件、支軸、復位彈簧、空心輸出軸及其 相關組件裝配後電磁吸未通電時滑動件離開棘爪時的工作原理的軸向剖視結構圖；圖9為本實用新型變速輪轂的第二種實施方式的電磁吸、吸板、連接杆、滑動件、 支軸、復位彈簧、空心輸出軸及其相關組件裝配後電磁吸通電時滑動件頂到棘爪時的工作 原理軸向剖視結構圖；圖10為本實用新型變速輪轂的第二種實施方式的支軸、調節杆、復位彈簧、空心 輸出軸、棘爪、滑動件、從動齒輪、輸入軸、輸入軸齒輪、主動齒輪、電機軸的立體裝配分解結 構圖；圖11為本實用新型變速輪轂的第三種實施方式裝配後的剖視結構圖。
具體實施方式

以下結合附圖，對本實用新型變速輪轂的具體實施例作進一步詳述。如圖中所示，本實用新型變速輪轂的轂圈1、端面2、電機3、調節杆4、空心輸出軸 5、輸入軸6、剎車器7、支軸孔8、從動齒輪9、主動齒輪10、內齒11、棘爪活動槽12、棘爪13、 扭簧14、軸孔15、滑動件16、支軸20、變速箱體21、螺栓22、步進電機軸23、減速齒輪24、孔 25、螺紋孔沈、活動銷觀、螺紋軸30、步進電機31、單向軸承34、電磁吸39、吸板40、電機軸 軸承41、空心輸出軸軸承42、輸入軸軸承43、輸入軸齒輪45、電機軸46、電機軸齒輪47、支 軸軸承49、空心輸出軸軸孔52、棘爪軸55、卡簧56、棘爪軸孔57、扭簧孔58、電源線59、輸入 軸軸孔60、導向孔63、復位彈簧68。實施例1如圖1至圖6所示，所述的變速輪轂，包括轂圈1，轂圈1連接一個端面2，端面2 連接在空心輸出軸5上，空心輸出軸5的軸孔15中設有一根實心支軸20。所述的支軸20上固定有電機3，電機3的電源線59從電機殼伸出來。所述的電 機3固定在支軸20的側部，調節杆4與支軸20的軸心線錯開其兩者並且平行布置。所述 的電機3上設有電機軸軸承41，電機軸46設在電機軸軸承41中。電機軸46外端設有電機 軸齒輪47。所述的電機3上固定設有變速箱體21，所述的變速箱體21側壁上對應設有輸入軸 軸孔60和空心輸出軸軸孔52，輸入軸軸孔60的個數可根據所設輸入軸6的個數來設定。 所述的空心輸出軸軸孔52和輸入軸軸孔60內分別轉動設有空心輸出軸5和輸入軸6，支 軸20穿過空心輸出軸軸孔52，所述的空心輸出軸5同軸地套設在支軸20上。所述的輸入 軸軸孔60和空心輸出軸軸孔52內還分別設有空心輸出軸軸承42和輸入軸軸承43，以便 空心輸出軸5和輸入軸6可以分別在空心輸出軸軸孔52和輸入軸軸孔60內高速轉動。所 述的輸入軸6與電機軸46傳動聯接，輸入軸6伸出輸入軸軸孔60的一端設有輸入軸齒輪 45，輸入軸齒輪45與電機軸齒輪47嚙合，單個輸入軸6和固定在該輸入軸6上的主動齒 輪10組成一個齒輪組。所述的空心輸出軸5與轂圈1傳動聯接，所述的空心輸出軸5套設 在支軸20上，空心輸出軸5的軸心線與支軸20的軸心線處於同一軸線，空心輸出軸5伸出 空心輸出軸軸孔52的一端與所述的端面2連接。所述的空心輸出軸5上設有至少兩個從動齒輪9，從動齒輪9可在空心輸出軸5上 轉動，各個從動齒輪9直徑不同，在同一個輸入軸6上對應固定有與所述的各個從動齒輪9 嚙合的主動齒輪10。本實用新型在空心輸出軸5上設有兩個從動齒輪9，兩個從動齒輪9 通過卡簧56固定在空心輸出軸5上，空心輸出軸5上的各個從動齒輪9的直徑不相同。所述的從動齒輪9設有內齒11，在從動齒輪9套設的該段空心輸出軸5上對稱設 有一對棘爪活動槽12，棘爪活動槽12中設有棘爪13，棘爪13可在棘爪活動槽12中沿空心 輸出軸5徑向翹動，為使棘爪13便於安裝，所述的空心輸出軸5上設有棘爪軸孔57，在棘 爪軸孔57內設置有棘爪軸55，所述的棘爪13和扭簧14穿在棘爪軸55上，棘爪13可繞棘 爪軸陽轉動。棘爪13上設有作用在空心輸出軸5上使其一端翹起的扭簧14，所述的空心 輸出軸5上設有扭簧孔58，扭簧14穿在棘爪軸55上，扭簧14 一端設在扭簧孔58內，另一 端壓在棘爪13上。常態情況下，扭簧14使棘爪13翹起一端處在空心輸出軸5的外側，另一端處在軸孔15內。當棘爪13外端翹出棘爪活動槽12時，可卡在內齒11中並與內齒11 卡合，使從動齒輪9和空心輸出軸5 —起轉動。當棘爪13外端翹入棘爪活動槽12時，棘爪 13與內齒11分離，則從動齒輪9隻是繞空心輸出軸5轉動。這樣棘爪13與從動齒輪9形 成一個棘輪卡合結構，具有單向驅動性。所述的空心輸出軸5的軸孔內設有滑動件16，滑動 件16在軸孔15內軸向滑動時可頂起棘爪13翹入端。所述的滑動件16上設有導向孔63，所述的導向孔63的軸向與軸孔15的軸向平 行，支軸20設置在所述的導向孔63中，這樣滑動件16可在支軸20上軸向滑動。所述的滑 動件16與調節杆4連接。調節杆4另一端設有螺紋孔沈，螺紋孔沈與螺紋軸30配合。調 節杆4可以帶動滑動件16在軸孔15中滑動。調節杆4的另一端延伸到電機3外。在電機 3的外殼上固定有步進電機31，步進電機31設有步進電機軸23，步進電機軸23旋轉時嚙合 減速齒輪M轉動，螺紋軸30固定在減速齒輪M —起轉動，螺紋軸30旋轉時拉動或推動調 節杆4和滑動件16在軸孔15的位置。電機3通電轉動後，電機軸齒輪47旋轉時驅動輸入軸齒輪45轉動，從而帶動輸入 軸6轉動。輸入軸6的兩個主動齒輪10隨之旋轉，與主動齒輪10嚙合的從動齒輪9也隨 之旋轉。初始狀態下，如圖1、圖4中所示的滑動件16處在空心輸出軸5高速檔的從動齒輪 9的棘爪13翹入端位置，將棘爪13翹入端頂起，棘爪13另一端翹起端與對應的從動齒輪9 的內齒11脫離，高速檔的從動齒輪9即在繞空心輸出軸5空轉，因低速檔從動齒輪9的內 齒和棘爪13卡合，此時空心輸出軸5就由低速檔的從動齒輪9帶動旋轉，空心輸出軸5帶 動端面2和轂圈1繞支軸20轉動從而完成一檔的動力輸出，車輛的速度也是最慢反之扭 矩是最大的。如圖12、圖3所示，經過步進電機31調節滑動件16在軸孔15的位置，使滑動件16 離開空心輸出軸5上一段位置上的棘爪13即是高速檔的從動齒輪9，該段位置上的棘爪13 在扭簧14的壓力作用下其翹入端往軸孔15內翹入，由於棘爪13在棘爪軸55作為支點下 其翹起端翹起並卡入對應的高速檔的從動齒輪9的內齒11中，該從動齒輪9帶動空心輸出 軸5轉動，空心輸出軸5轉動時，帶動端面2轉動，使轂圈1繞空心20轉動，此時為二檔。如圖4中所示，當滑動件16離開空心輸出軸5上高速段從動齒輪9位置上的棘爪 13時，如上所述，該段位置上的從動齒輪9帶動空心輸出軸5轉動，由於棘爪13與從動齒輪 9形成的棘輪卡合結構結構具有單向驅動性，且該段位置上的從動齒輪9直徑較小，轉速也 比低速檔的從動齒輪9快，低速檔的從動齒輪9在空心輸出軸5轉速超越下，低速檔的從動 齒輪9的內齒11就與棘爪13打滑，此時空心輸出軸5就由該段位置上高速檔的從動齒輪 9帶動轉動，從而完成二檔的動力輸出。由此可知，通過調節滑動件16來控制從動齒輪9與空心輸出軸5之間的聯動，可 實現兩級變速調節。依此類推，設置多個主動齒輪10和從動齒輪9就可實現多級變速調 節。實施例2如圖7、8、9中所示，其與實施例1不同之外在於電機3的外殼不設步進電機31， 而設的是電磁吸39。初始狀態下，如圖4、圖8和圖10所示，設在支軸20上的復位彈簧68將滑動件16、調節杆4和吸板40往電機3方向推，此時滑動件16離開與高速檔的從動齒輪9配合的棘 爪13的翹入端，棘爪13的翹起端就與高速檔的從動齒輪9的內齒11卡合，高速檔的從動 齒輪9帶動空心輸出軸20轉動此時為二檔。如圖9、圖4所示，當電磁吸39通電時，電磁吸39產生磁力將吸板40吸過來，吸板 40移動時推動調節杆4和滑動件16往端面2方向移動，滑動件16將與高速檔的從動齒輪 9內齒11配合的棘爪13的翹入端頂起，棘爪13的翹起端就脫離內齒11，高速檔的從動齒 輪9隻繞空心輸出軸5空轉，高速檔的從動齒輪9就失去向空心輸出軸5傳動能力，此時就 有低速檔的從動齒輪9帶動空心輸出軸5轉動，空心輸出軸5連接端面2和轂圈1繞支軸 20轉動，從而完成一檔的動力輸出。實施例3如圖11中所示，有兩個電機3固定在支軸20的側部，該兩個電機3的電機軸46與 支軸20平行。所述的兩個電機3的外殼為連體結構，只要外殼被固定在支軸20上後，相應 的電機就被固定了，因此，電機3的安裝只與支軸20有關，與轂圈1無關，不需要考慮電機 軸與支軸20的同心度問題，便於根據需要選擇相同或者不同種類的電機，包括轉速不同， 尺寸不同或者功率不同等。而且電機與電機之間相對固定，整體剛性結構好。所述的兩個電 機軸46上的電機軸齒輪47直徑相同或者不相同，該實施例有兩個齒輪組，兩個電機的電機 軸齒輪47分別與輸入軸齒輪45嚙合。電機軸齒輪47與電機軸46之間設有單向軸承34， 單向軸承34隻能單向相對轉動，相當一個棘輪卡合結構。當電機軸齒輪47的轉速大於電 機軸46的的轉速時，電機軸46可以不隨著電機軸齒輪47的轉動而轉動，電機轉子就不會 被動轉動，這樣車輛不會因受到轉子和定子的磁場阻力的影響而速度變慢，車輛滑行時不 會受到電機的阻力。當使用多個電機時，其中一個電機損壞也不會阻礙其他的電機的轉動。 由於空心輸出軸5和從動齒輪9設置在支軸20上並可繞其轉動，處於轂圈1的中心位置， 電機3可以繞支軸20環形分布設置。因此在轂圈1厚度不變的條件下，可以在轂圈1內設 置多個電機3。當兩個電機3的轉速和功率相同，相應的齒輪組相同，並且設置在兩個電機 3上的電機軸齒輪47與相應的齒輪組中的輸入軸齒輪45直徑相同時，既傳動比相同，功率 比轂圈1內只有一個電機3的大一倍。當兩個電機軸齒輪47與其相嚙合的輸入軸齒輪45 的傳動比不相同，或者相應的齒輪組不相同時，兩個電機3分別單獨驅動轂圈1，也可實現 倍數變檔操作。
權利要求1.一種變速輪轂，包括轂圈(1)，其特徵是所述的轂圈(1)連接有一個端面O)，端面 (2)與空心輸出軸(5)連接，空心輸出軸(5)的軸孔(15)中設有一根實心支軸(20)，支軸 (20)上套設有滑動件(16)，滑動件(16)與調節杆(4)相連，所述的支軸00)上固定有電 機(3)，電機(3)的電源線(59)直接從電機殼伸出來，所述的電機C3)和變速箱體裸 露在轂圈⑴的外面；所述的電機C3)上固定設有變速箱體(21)，所述的變速箱體內轉動設有空心輸 出軸( 和輸入軸(6)，所述的輸入軸(6)與電機軸06)傳動聯接，所述的空心輸出軸(5) 與轂圈⑴傳動聯接；所述的空心輸出軸(5)上設有至少兩個從動齒輪(9)，從動齒輪(9)可在空心輸出軸 (5)上轉動，所述的輸入軸(6)上對應固定有與從動齒輪(9)嚙合傳動的主動齒輪(10)，所 述的輸入軸(6)和固定在該輸入軸(6)上的主動齒輪(10)組成一個齒輪組；所述的從動齒輪(9)設有內齒(11)，空心輸出軸( 上設有棘爪活動槽(12)，棘爪軸 (55)穿過設在棘爪活動槽(12)中的棘爪(13)，棘爪(1 可在棘爪活動槽(1 中翹動，棘 爪(13)上設有作用在空心輸出軸(5)上使其一端翹起並卡在內齒(11)上的扭簧(14)；所述的空心輸出軸(5)的軸孔(15)內設有可頂起棘爪(13)翹入端的滑動件(16)，所 述的滑動件(16)上設有導向孔(63)，所述的支軸OO)設在導向孔(63)中。
2.根據權利要求1所述的變速輪轂，其特徵是所述的軸孔(1 中設有調節杆(4)和 支軸(20)，調節杆(4)與支軸OO)平行。
3.根據權利要求1所述的變速輪轂，其特徵是所述的支軸OO)固定有兩個以上的電 機(3)，所述的所有電機(3)的外殼為一個整體結構。
4.根據權利要求1所述的變速輪轂，其特徵是所述的滑動件(16)—端連接有使其回 位的復位彈簧(68)，復位彈簧(68)套在支軸OO)上。
5.根據權利要求1所述的變速輪轂，其特徵是所述的調節杆(4)連接有步進電機 (31)，步進電機(31)旋轉時可以移動滑動件(16)在軸孔(1 的位置，所述的步進電機 (31)與調節杆(4)傳動聯接。
6.根據權利要求1所述的變速輪轂，其特徵是所述的調節杆(4)連接有電磁吸(39)， 電磁吸(39)通電時可以移動滑動件(16)在軸孔(15)的位置，所述的電磁吸(39)與調節 杆(4)傳動聯接。
專利摘要本實用新型屬於車輪技術領域。解決原支軸上設有導向槽、調節杆孔和電源線孔，從而減弱支軸的強度，造成支軸容易變形、斷裂，影響行車安全、電機被轂圈包裹在裡面得不到有效的散熱的問題。變速輪轂包括轂圈，端面與空心輸出軸連接，支軸固定有電機，電機和變速箱體裸露在轂圈的外面，電機外殼固定有步進電機，步進電機軸轉動時可以移動調節杆和與其連接的滑動件，箱體內有空心輸出軸和輸入軸，支軸在空心輸出軸的軸孔中，輸入軸與電機軸傳動聯接，空心輸出軸與轂圈傳動聯接，空心輸出軸上設有帶內齒的與主動齒輪嚙合的從動齒輪，空心輸出軸上棘爪活動槽，棘爪，軸孔內設有滑動件，滑動件上有導向孔。
文檔編號B60K7/00GK201841886SQ20102057075
公開日2011年5月25日 申請日期2010年10月8日 優先權日2010年10月8日
發明者蔡貴席 申請人:蔡旭陽