CN101456439A - 智能化自动变速混合动力摩托车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能化自动变速混合动力摩托车，在车架上的燃油/燃气发电机、ECU控制系统、蓄电池、蓄电池充电器、带有电动机的两挡自动变速电动轮毂和电机转速传感机构以及阻力传感机构；本发明传感机构将驱动扭矩—转速以及行驶阻力—车速信号转换成电子信号输给ECU，根据电机输出功率与车辆行驶状况，完成发电机和蓄电池之间做为动力能源的切换，减少排放并避免使用者频繁充电的麻烦；采用两挡自动变速电动轮毂，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备高效节能，还能进一步控制车辆减少排放，大大提高车辆的动力性、经济性、驾驶安全性和舒适性。

Description

智能化自动变速混合动力摩托车

技术领域

本发明涉及一种机动车或机械动力设备的变速器，特别涉及一种智能化自动变速混合动力摩托车。

背景技术

现有技术中，摩托车、电动自行车基本上都是通过燃油/燃气发动机或蓄电池提供动力或能源，完成行驶。采用发动机的摩托车经过多年发展，技术日趋成熟，但燃料消耗大，废气排放量大的问题一直无法解决。在能源日趋紧缺的现今，需要对单一使用发动机为动力的摩托车进行改进。使用蓄电池提供动力能源的电动摩托车虽然解决了废气排放的问题，但是由于储存电量有限，充电一次很难达到行使100公里的数量级，充电频繁，给使用者造成麻烦。为解决以上问题，现有技术中出现一种带有燃油发电机的摩托车，同时使用发电机和蓄电池，由发电机完成对蓄电池的充电，可以减少排放，并避免了使用者充电的麻烦。但是，这种摩托车根据使用者的经验在发电机驱动还是蓄电池驱动之间进行切换，并且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取决于驾驶人员的操作，常常会造成操作与车行状况不匹配，致使电机运行不稳定，出现堵转现象。

电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。

由乘骑者在不知晓行驶阻力的情况下，仅根据经验操作控制的变速装置，难免存在以下问题：1.在启动、上坡和大负载时、由于行驶阻力增加，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，需要对摩托车进行改造，能够根据阻力与转速信号，自动进行发电机与蓄电池之间的切换，达到动力输出与车辆行驶状况之间的最佳匹配，减少排放并避免使用者频繁充电的麻烦，并能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，解决电动机扭矩—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智能化自动变速混合动力摩托车，能根据行驶阻力检测驱动扭矩—转速以及行驶阻力—车速信号，自动进行发电机与蓄电池之间的切换，达到动力输出与车辆行驶状况之间的最佳匹配，减少排放并避免使用者频繁充电的麻烦；并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，车速变化稳缓。

本发明的智能化自动变速混合动力摩托车，包括车架、安装在车架上的前轮和后轮，其特征在于：还包括设置在车架上的燃油/燃气发电机、ECU控制系统、蓄电池、蓄电池充电器、带有电动机的两挡自动变速电动轮毂和电机电机转速传感机构以及阻力传感机构；所述燃油/燃气发电机通过控制开关I与电动轮毂的电动机相联；蓄电池通过控制开关II与电动轮毂的电动机相联；电机转速传感机构和阻力传感机构设置于两挡自动变速电动轮毂上并将速度和阻力信号传送到ECU控制系统，由ECU控制系统根据速度和阻力信号控制控制开关I和控制开关II完成燃油/燃气发电机与蓄电池之间的切换；蓄电池充电器与燃油/燃气发电机相联并设置开关。

进一步，两挡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，所述左轮毂架或右轮毂架与箱体固定连接，电机位于箱体内设置在传动轴外圆周，定子与箱体相对固定，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，还包括设置在齿轮轴上的齿轮变速机构和设置在传动轴上的自适应自动换挡变速总成，齿轮轴设置于箱体内并与传动轴平行；

a.齿轮变速机构包括设置在箱体内与其转动配合的齿轮轴、并列套在齿轮轴上与齿轮轴径向固定配合的一级变速齿轮和二级变速齿轮，所述二级变速齿轮公称直径小于一级变速齿轮；

b.自适应自动换挡变速总成包括快挡凸轮顶杆式离合器、慢挡超越离合器和变速弹簧自适应圆环体端面波轮机构；

I.快挡凸轮顶杆式离合器包括与一级变速齿轮啮合的快挡离合齿圈、传动轴、至少一个快挡顶杆、与顶杆数量相同的快挡啮合滚柱和间隙配合套在传动轴上的快挡啮合滚柱拨环；

所述传动轴外圆周上均布加工有与快挡顶杆数量相同的圆周方向由高到低的快挡径向凸轮槽，快挡径向凸轮槽由高到低的方向与传动轴旋转方向相同；快挡啮合滚柱拨环圆周上均布加工有与快挡顶杆数量相同的快挡啮合通孔，快挡啮合滚柱通过快挡啮合通孔放入传动轴的快挡径向凸轮槽中，快挡顶杆穿入快挡啮合滚柱拨环上的快挡啮合通孔，顶住快挡啮合滚柱，快挡顶杆外端面和快挡离合齿圈内圆保证一定的粗糙度，快挡顶杆外端面和快挡离合齿圈内圆保持分开或紧密贴合状态；快挡离合齿圈与电机转子径向固定配合；

II.慢挡超越离合器与快挡凸轮顶杆式离合器并列设置，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，慢挡超越离合器内圈外圆顶住慢挡超越离合滚柱；

快挡啮合滚柱拨环与慢挡超越离合器内圈径向固定配合；

III.变速弹簧自适应圆环体端面波轮机构包括传动轴、变速圆环体轴向端面波轮、变速弹簧和变速滚动体；

变速圆环体轴向端面波轮端部加工有展开形状为梯形的端面波轮，与快挡啮合滚柱拨环或慢挡超越离合器内圈端面加工的展开形状为梯形的端面波轮啮合，变速圆环体轴向端面波轮与快挡啮合滚柱拨环或慢挡超越离合器内圈啮合后端面波轮的波峰和波谷存在轴向间隙；变速圆环体轴向端面波轮内圆设置至少一个与变速滚动体相配合的轴向直槽，传动轴外圆设置至少一个与变速滚动体相配合的轴向直槽；变速圆环体轴向端面波轮与传动轴之间通过变速滚动体以径向啮合轴向可移动的方式配合；变速弹簧紧压变速圆环体轴向端面波轮端面；变速圆环体轴向端面波轮波峰与传动轴旋转方向相反一侧紧靠快挡啮合滚柱拨环或慢挡超越离合器内圈的端面波轮波峰与传动轴套旋转方向相同一侧，在变速弹簧作用下使快挡顶杆外端面与快挡离合齿圈内圆保持紧密贴合状态；

进一步，所述变速弹簧自适应圆环体端面波轮机构设置在电机定子与传动轴之间的空腔内，位于快挡凸轮顶杆式离合器左侧，慢挡超越离合器位于快挡凸轮顶杆式离合器右侧；变速圆环体轴向端面波轮右端面加工有展开形状为等腰梯形的端面波轮，与快挡啮合滚柱拨环左端面加工的端面波轮啮合；

进一步，所述阻力传感机构为设置在轮毂上的位移传感机构，包括传感器座、位移传感器、位移座、位移传感元件和传感圆环体；

传感圆环体左侧与传动轴转动配合，右侧与电机转子径向固定配合，变速弹簧设置在传感圆环体与传动轴之间形成的空腔内；

传感器座左侧与电机定子相对固定，右端面固定设置位移传感器；

传感圆环体外圆设置回位弹簧，回位弹簧右侧紧靠位移座，左侧紧靠轴向固定设置在传感圆环体外圆上的定位环；传感圆环体外圆间隙配合设置位移座固定环，传感圆环体上设置具有一定轴向长度的径向通槽，位移座径向穿过传感圆环体上的径向通槽固定设置在位移座固定环上，位移传感元件固定设置在位移座左侧端面与位移传感器相对应，位移座右侧紧靠变速圆环体轴向端面波轮左端面并与其转动配合；

电机转速传感机构包括传感器座、电机转速传感器、传感圆环体和电机转速传感元件；

传感器座内圆固定设置电机转速传感器，传感圆环体外圆周与电机转速传感器轴向位置相对应固定设置电机转速传感元件；传感器座内圆固定设置电机转速传感器，传感圆环体外圆周与电机转速传感器轴向位置相对应固定设置电机转速传感元件；

速度传感机构包括速度传感器和速度传感元件，所述速度传感器固定设置在箱体内侧，速度传感元件固定设置于传动轴外圆周，速度传感器和速度传感元件轴向位置相对应。

进一步，所述快挡凸轮顶杆式离合器的快挡顶杆和快挡啮合滚柱拨环与快挡离合齿圈内圈接触的工作面沿圆周方向设置弹簧槽，O型弹簧以一定的预紧力设置在弹簧槽内；

进一步，慢挡超越离合器为外星轮超越离合器，慢挡超越离合齿圈内圆设置嵌有楔块的凹槽，慢挡超越离合滚柱的弹簧紧靠楔块；

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圆周设置慢挡内圈环形凸台，内圈环形凸台外圆顶住慢挡超越离合滚柱；

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圈的内圈环形凸台、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圆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，所述变速弹簧左侧紧靠与传动轴螺纹配合的定位环，变速弹簧与变速圆环体轴向端面波轮之间设置有间隙配合套在传动轴上的调整推环；所述变速弹簧为蝶簧组；

进一步，所述变速滚动体为滚珠，相应的变速圆环体轴向端面波轮和传动轴的轴向直槽的径向截面为圆弧形，变速滚珠之间设置有保持架；

所述快挡顶杆的径向截面为T形，快挡啮合滚柱拨环外圆设置有快挡拨环环形凸台，快挡啮合通孔设置在快挡拨环环形凸台上，快挡啮合通孔形状与快挡顶杆相适应径向截面为T形；T形快挡顶杆顶住快挡啮合滚柱一端设置与快挡啮合滚柱相配合的圆弧凹槽；

进一步，所述箱体与左轮毂架固定连接，刹车装置设置外部支架，外部支架与右轮毂架固定连接，传动轴伸出箱体部分与车轮固定配合后与刹车装置设置外部支架内圆转动配合。

进一步，所述燃油/燃气发电机输出端设置调压整流器，调压整流器输出端分别通过控制开关I与电动轮毂的电动机相联和通过开关与蓄电池充电器相联；所述控制开关I和控制开关II组合为一双向控制开关。

本发明的有益效果是：本发明的智能化自动变速混合动力摩托车，传感机构将驱动扭矩—转速以及行驶阻力—车速信号转换成电子信号输给ECU，不但为优化控制车辆驱动扭矩-阻力矩和机械动力设备牵引力-负荷的智能平衡控制提供了计算和控制依据，还能根据行驶阻力检测驱动扭矩—转速以及行驶阻力—车速信号，完成发电机和蓄电池之间做为动力能源的切换，使电机输出功率与车辆行驶状况始终处于最佳匹配状态，减少排放并避免使用者频繁充电的麻烦；采用两挡自动变速电动轮毂，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备高效节能，还能进一步控制车辆减少排放，大大提高车辆的动力性、经济性、驾驶安全性和舒适性；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，使电机负荷变化平缓，机动车辆运行平稳，提高安全性；同时，本发明摩托车上的动力系统，重量轻、结构紧凑，不但适合于摩托车，还可使用于其他场合，比如农用机械、水利机械、船舶等动力机械上应用。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明发电机与蓄电池驱动切换原理方框图；

图3为两挡自动变速电动轮毂轴向剖面结构示意图；

图4为本两挡自动变速电动轮毂慢挡传动轴向剖面结构示意图；

图5为图3沿A-A向剖视图；

图6为图3沿B-B向剖视图；

图7为两挡自动变速电动轮毂变速圆环体轴向端面波轮轴向剖面结构示意图；

图8为两挡自动变速电动轮毂啮合滚柱拨环轴向剖面结构示意图。

具体实施方式

图1为本发明结构示意图，图2为本发明发电机与蓄电池驱动切换原理方框图，如图所示：本实施例的智能化自动变速混合动力摩托车，包括车架63、安装在车架上的前轮51和后轮52，还包括设置在车架63上的燃油/燃气发电机53、ECU控制系统54、蓄电池55、蓄电池充电器56、带有电动机的两挡自动变速电动轮毂57和电机电机转速传感机构60、阻力传感机构61以及速度传感机构64；所述燃油/燃气发电机53输出端联接有调压整流器62，调压整流器62输出端通过控制开关I60与电动轮毂57的电动机相联；蓄电池55通过控制开关II61与电动轮毂57的电动机相联；电机转速传感机构60、阻力传感机构61和速度传感机构64设置于两挡自动变速电动轮毂57上并将电机转速、速度和阻力信号传送到ECU控制系统54，由ECU控制系统54根据电机转速、速度和阻力信号控制控制开关I 60和控制开关II 61完成燃油/燃气发电机53与蓄电池55之间的切换，当然，控制开关I 60和控制开关II 61也可以组合为一双向控制开关；蓄电池充电器56与调压整流器62输出端相联并设置开关。

本发明运行时，当阻力较大并且需要较高速度时，传感机构将信号传送至ECU控制系统，ECU控制系统接通控制开关I，由燃油/燃气发电机直接对轮毂电机供电，完成驱动，同时，对充电器对蓄电池进行充电；当阻力较小高速或低速正常行驶状态下，传感机构将信号传送至ECU控制系统，ECU控制系统接通控制开关II并断开控制开关I，由蓄电池直接对轮毂电机供电，完成驱动。因此，本发明可根据行驶阻力检测驱动扭矩—转速以及行驶阻力—车速信号，完成发电机和蓄电池之间做为动力能源的切换，使电机输出功率与车辆行驶状况始终处于最佳匹配状态，减少排放并避免使用者频繁充电的麻烦；采用两挡自动变速电动轮毂，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备高效节能，还能进一步控制车辆减少排放，大大提高车辆的动力性、经济性、驾驶安全性和舒适性，还可以满足山区、丘陵和重负荷条件下使用，使电机负荷变化平缓，机动车辆运行平稳，提高安全性。

图3为两挡自动变速电动轮毂轴向剖面结构示意图，如图所示：本实施例的电机工作时由左向右看逆时针旋转，电机为外转子电机。

两挡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和设置在传动轴上的刹车装置23；所述左轮毂架22与箱体14固定连接；电机位于箱体14内设置在传动轴1外圆周，电机定子12与箱体14相对固定；传动轴1设置在箱体14内通过第一径向滚动轴承3和第五径向滚动轴承25与其转动配合；传动轴1的一部分伸出箱体14与车轮20通过花键啮合固定配合；刹车装置23设置外部支架，外部支架与右轮毂架18固定连接，传动轴1伸出箱体14部分与车轮20固定配合后与刹车装置23设置外部支架内圆转动配合；左轮毂架22和右轮毂架18分列车轮20左右两侧；箱体14左端盖2与电机定子固定连接，间隙配合设置在传动轴1左端；智能化自动变速混合动力摩托车还包括设置在齿轮轴15上的齿轮变速机构和设置在传动轴1上的自适应自动换挡变速总成，齿轮轴15设置于箱体内与传动轴1平行；

齿轮变速机构包括通过第三径向滚动轴承16和第四径向滚动轴承21与箱体14转动配合的齿轮轴15、并列套在齿轮轴15上与齿轮轴1固定配合的一级变速齿轮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；

自适应自动换挡变速总成包括快挡凸轮顶杆式离合器、慢挡超越离合器和变速弹簧自适应圆环体端面波轮机构；

快挡凸轮顶杆式离合器包括与一级变速齿轮17啮合的快挡离合齿圈34、传动轴1、六个快挡顶杆36、与顶杆数量相同的快挡啮合滚柱37和间隙配合套在传动轴1上的快挡啮合滚柱拨环38；

传动轴1外圆周上均布加工有与快挡顶杆36数量相同的圆周方向由高到低的快挡径向凸轮槽1a，快挡径向凸轮槽1a由高到低的方向与传动轴1旋转方向相同，由左向右看为逆时针方向；快挡顶杆36的径向截面为T形，快挡啮合滚柱拨环38外圆设置有快挡拨环环形凸台38a，快挡拨环环形凸台38a圆周上均布加工有与快挡顶杆36数量相同的快挡啮合通孔38b，快挡啮合通孔38b形状与快挡顶杆36相适应径向截面为T形；快挡啮合滚柱37通过快挡啮合通孔38b放入传动轴1的快挡径向凸轮槽1a中，快挡顶杆36穿入快挡啮合滚柱拨环38上的快挡啮合通孔38b，顶住快挡啮合滚柱37，T形快挡顶杆36顶住快挡啮合滚柱37一端设置与快挡啮合滚柱37，以保证T形快挡顶杆36与快挡啮合滚柱37之间配合的稳定性；相配合的圆弧凹槽快挡顶杆36外端面和快挡离合齿圈34内圆保证一定的粗糙度，快挡顶杆36外端面和快挡离合齿圈34内圆保持分开或紧密贴合状态；快挡离合齿圈34与电机转子径向通过花键啮合；

快挡凸轮顶杆式离合器的快挡顶杆36和快挡啮合滚柱拨环38的快挡拨环环形凸台38a与快挡离合齿圈34内圈接触的工作面沿圆周方向设置弹簧槽，O型弹簧35以一定的预紧力设置在弹簧槽内。

慢挡超越离合器为外星轮超越离合器，与快挡凸轮顶杆式离合器并列设置在其右侧，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；慢挡超越离合器内圈28间隙配合套在传动轴1外圆；慢挡超越离合齿圈31内圆设置嵌有硬质塑料楔块49的凹槽，慢挡超越离合滚柱30的弹簧紧靠硬质塑料楔块49，这种结构有利于节约加工材料，从而节约制造成本并减轻重量；

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；慢挡超越离合器内圈28外圆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；

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圈28的内圈环形凸台28a、慢挡超越离合滚柱38和慢挡超越离合齿圈31左右两侧，慢挡超越离合齿圈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50，这种结构有利于保证左慢挡轴承托环32和右慢挡轴承托环29不向两侧分开，并使整个慢挡超越离合器结构紧凑；

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；传动轴1上位于慢挡超越离合器右侧轴向固定设置定位块46，慢挡超越离合器内圈28与定位块46之间设置第二平面滚动轴承26；

快挡啮合滚柱拨环38与慢挡超越离合器内圈28径向通过花键啮合。

变速弹簧自适应圆环体端面波轮机构包括传动轴1、变速圆环体轴向端面波轮39、变速弹簧4和变速滚动体40；所述变速滚动体40为滚珠，变速弹簧4为蝶簧组；

变速弹簧自适应圆环体端面波轮机构设置在电机定子与传动轴1之间的空腔内，位于快挡凸轮顶杆式离合器左侧；变速圆环体轴向端面波轮39右端面加工有展开形状为等腰梯形的端面波轮，与快挡啮合滚柱拨环38右端面加工的端面波轮啮合；变速圆环体轴向端面波轮39与快挡啮合滚柱拨环39啮合后端面波轮的波峰和波谷存在轴向间隙；变速圆环体轴向端面波轮39内圆圆周上均布设置三个与变速滚动体40相配合的轴向直槽39a，传动轴1外圆设置圆周上均布设置三个与变速滚动体40相配合的轴向直槽1b；由于变速滚动体40为滚珠，相应的变速圆环体轴向端面波轮39和传动轴1的轴向直槽的径向截面为圆弧形，变速滚珠40之间设置有保持架；变速圆环体轴向端面波轮39与传动轴1之间通过变速滚动体40以径向啮合轴向可移动的方式配合；

变速弹簧5也就是蝶簧组左侧紧靠与传动轴1螺纹配合的定位环44，变速蝶簧组5右侧通过调整推环6紧压变速圆环体轴向端面波轮39端面，调整推环6间隙配合套在传动轴1上；变速圆环体轴向端面波轮39波峰与传动轴1旋转方向相反也就是从左向右看顺时针一侧紧靠快挡啮合滚柱拨环38端面加工的端面波轮波峰与传动轴旋转方向相同也就是从左向右看逆时针一侧，在变速弹簧5作用下使快挡顶杆36与快挡离合齿圈34内圆保持紧密贴合状态。

本实施例还包括还包括位移传感机构和电机转速传感机构；

位移传感机构包括传感器座43、位移传感器9、位移座42、位移传感元件11和传感圆环体41；

传感圆环体41左侧与传动轴1转动配合，右侧与电机转子径向固定配合，变速弹簧5设置在传感圆环体41与传动轴1之间形成的空腔内；

传感器座43左侧与电机定子相对固定，右端面固定设置位移传感器9；

传感圆环体41外圆设置回位弹簧10，回位弹簧10右侧紧靠位移座42，左侧紧靠轴向固定设置在传感圆环体41外圆上的定位环48；传感圆环体41外圆间隙配合设置位移座固定环47，传感圆环体41上设置具有一定轴向长度的径向通槽，位移座42径向穿过传感圆环体41上的径向通槽固定设置在位移座固定环47上，位移传感元件11固定设置在位移座42左侧端面与位移传感器9相对应，位移座42右侧紧靠变速圆环体轴向端面波轮39左端面并通过第一平面滚动轴承45与其转动配合；

电机转速传感机构包括传感器座43、电机转速传感器8、传感圆环体41和电机转速传感元件7；

传感器座43内圆固定设置电机转速传感器7，传感圆环体9外圆周与电机转速传感器7轴向位置相对应固定设置电机转速传感元件8；传感器座43内圆固定设置电机转速传感器8，传感圆环体41外圆周与电机转速传感器8轴向位置相对应固定设置电机转速传感元件7；

速度传感机构64包括速度传感器65和速度传感元件66，所述速度传感器65固定设置在箱体14内侧，速度传感元件66固定设置于传动轴1外圆周，速度传感器51和速度传感元件52轴向位置相对应。

以上实施例只是本发明的最佳结构，并不是对本发明保护范围的限定；比如，顶杆的径向截面不局限于T形；电机也不局限于外转子电机，也可以是内转子电机，只是在连接方式上有所调整，等等一些技术特征都可做相应改变，而不影响本发发明目的的实现。

图4为两挡自动变速电动轮毂慢挡传动轴向剖面结构示意图，如图所示：变速圆环体轴向端面波轮39向左压缩变速蝶簧组5，同时，快挡啮合滚柱拨环38相对于传动轴1逆时针转动一定角度，由于传动轴1中凸轮槽呈逆时针由高向低下降，因此快挡啮合滚柱37顺着径向凸轮槽1a下降，快挡顶杆37失去支撑，快挡顶杆37外端面和快挡离合齿圈34内圆分开，实现快挡离合器的分离；快挡离合齿圈34通过齿轮变速机构将动力传递给慢挡超越离合器，完成慢挡传动。变速圆环体轴向端面波轮39还推动位移座42以及位移传感元件11向左移动，压缩回位弹簧24，由位移传感器22将位移信号导出。

本实施例的快挡动力传递路线：

电机转子→快挡离合齿圈34→快挡顶杆36→快挡啮合滚柱37→快挡啮合滚柱拨环38→变速圆环体轴向端面波轮39→变速滚动体40→传动轴1→车轮20。

慢挡动力传递路线：

电机转子→快挡离合齿圈34→一级变速齿轮17→齿轮轴15→二级变速齿轮19→慢挡超越离合齿圈31→慢挡超越离合滚柱30→慢挡超越离合器内圈28→快挡啮合滚柱拨环38→变速圆环体轴向端面波轮39→变速滚动体40→传动轴1→车轮20。

本发明的快挡传递阻力传递路线：

车轮20→传动轴1→变速滚动体40→变速圆环体轴向端面波轮39→快挡啮合滚柱拨环38→快挡啮合滚柱37→快挡顶杆36→快挡离合齿圈34→电机转子。

慢挡传递阻力传递路线：

车轮20→传动轴1→变速滚动体40→变速圆环体轴向端面波轮39→快挡啮合滚柱拨环38→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→齿轮轴15→一级变速齿轮17→快挡离合齿圈34→电机转子

同时，阻力还经过下列路线：轴向直槽1b→变速滚动体40→变速圆环体轴向端面波轮39→快挡啮合滚柱拨环38→变速圆环体轴向端面波轮39→压缩蝶簧组5。

本变速器在运行时，蝶簧组5使变速圆环体轴向端面波轮39沿着传动轴1轴向直槽向右直线运动，由于圆环体轴向端面波轮39的端面波轮与快挡啮合滚柱拨环38端面波轮为梯形，因此不在一个运动轨迹上，因此迫使快挡啮合滚柱拨环38顺时针旋转一定角度，使快挡啮合滚柱37沿着传动轴1中凸轮凹槽1a中凸轮上升，支撑快挡T型顶杆36外端面与快挡离合齿圈34内圆保持紧密贴合状态(如图3所示)，形成一个保持一定压力的自动变速机构，并且可以通过增加调整推环6厚度来调整离合器啮合所需压力，达到传动目的，此时，电机转子带动快挡离合齿圈34、快挡顶杆36、快挡啮合滚柱37、快挡啮合滚柱拨环38、变速圆环体轴向端面波轮39、变速滚动体40、传动轴1和车轮20逆时针旋转。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，阻力迫使传动轴1带动变速滚动体40、变速圆环体轴向端面波轮39和快挡啮合滚柱拨环38转动一定角度，快挡啮合滚柱拨环38反作用于变速圆环体轴向端面波轮39，由于圆环体轴向端面波轮39的端面波轮与快挡啮合滚柱拨环38端面波轮为梯形，因此不在一个运动轨迹上，因此，迫使变速圆环体轴向端面波轮39向左压缩蝶簧组5。同时，快挡啮合滚柱拨环38相对于传动轴1逆时针转动一定角度，由于传动轴1中凸轮槽呈逆时针由高向低下降，因此快挡啮合滚柱37顺着快挡径向凸轮槽1a下降，快挡T型顶杆36失去支撑，快挡顶杆36外端面和快挡离合齿圈34内圆保持分开(如图2所示；同步，慢挡超越离合器啮合传动。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。变速圆环体轴向端面波轮39还推动位移座42以及位移传感元件11向左移动，压缩回位弹簧24，由位移传感器22将位移信号导出。与此同时，阻力迫使传动轴1带动变速滚动体40、变速圆环体轴向端面波轮39和快挡啮合滚柱拨环38转动一定角度，快挡啮合滚柱拨环38反作用于变速圆环体轴向端面波轮39，迫使变速圆环体轴向端面波轮39向左压缩蝶簧组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，完成快档T型顶杆36上升，快挡T型顶杆36外端面与快挡离合齿圈34内圆恢复紧密贴合状态，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5为图3沿A-A向剖视图，即快挡凸轮顶杆式离合器与一级变速齿轮17的啮合结构图，如图所示：一级变速齿轮17与齿轮轴1通过花键径向固定配合，并与快挡离合齿圈34啮合，传动轴1外圆周上均布加工有六个圆周方向由高到低的快挡径向凸轮槽1a，快挡径向凸轮槽1a由高到低的方向为从左向右看逆时针方向，与传动轴1旋转方向相同；快挡顶杆36为六个，径向截面为T形，快挡啮合滚柱拨环38外圆设置有快挡拨环环形凸台38a，快挡拨环环形凸台38a圆周上均布加工有与快挡顶杆36数量相同的快挡啮合通孔38b，快挡啮合通孔38b形状与快挡顶杆36相适应径向截面为T形；快挡啮合滚柱37通过快挡啮合通孔38b放入传动轴1的快挡径向凸轮槽1a中，快挡顶杆36穿入快挡啮合滚柱拨环38上的快挡啮合通孔38b，顶住快挡啮合滚柱37，T形快挡顶杆36顶住快挡啮合滚柱37一端设置与快挡啮合滚柱37相配合的圆弧凹槽，以保证T形快挡顶杆36与快挡啮合滚柱37之间配合的稳定性；快挡顶杆36外端面和快挡离合齿圈34内圆保证一定的粗糙度，快挡顶杆36外端面和快挡离合齿圈34内圆保持分开或紧密贴合状态。

图6为图3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圈28；慢挡超越离合器内圈28间隙配合套在传动轴1外圆，慢挡超越离合器内圈28外圆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；慢挡超越离合齿圈31内圆设置嵌有硬质塑料楔块49的凹槽，慢挡超越离合滚柱30的弹簧紧靠硬质塑料楔块49，这种结构有利于节约加工材料，从而节约制造成本并减轻重量；慢挡超越离合齿圈31设置销孔，销孔内插入固定销50，这种结构有利于保证左慢挡轴承托环32和石慢挡轴承托环29不向两侧分开，并使整个慢挡超越离合器结构紧凑。

图7为两挡自动变速电动轮毂变速圆环体轴向端面波轮轴向剖面结构示意图，如图所示：变速圆环体轴向端面波轮39右端面加工有展开形状为等腰梯形的端面波轮，内圆加工有轴向直槽39a。

图8两挡自动变速电动轮毂啮合滚柱拨环轴向剖面结构示意图，如图所示：啮合滚柱拨环38左端面加工有展开形状为等腰梯形的端面波轮，外圆加工有快挡拨环环形凸台38b。

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。

Claims (11)

1.一种智能化自动变速混合动力摩托车，包括车架(63)、安装在车架(63)上的前轮(51)和后轮(52)，其特征在于：还包括设置在车架(63)上的燃油/燃气发电机(53)、ECU控制系统(54)、蓄电池(55)、蓄电池充电器(56)、带有电动机的两挡自动变速电动轮毂(57)和电机电机转速传感机构(58)、阻力传感机构(59)以及速度传感机构(64)；所述燃油/燃气发电机(53)通过控制开关I(60)与电动轮毂(57)的电动机相联；蓄电池(55)通过控制开关II(61)与电动轮毂(57)的电动机相联；电机转速传感机构(58)、阻力传感机构(59)和速度传感机构(64)设置于两挡自动变速电动轮毂(57)上并将电机转速、速度和阻力信号传送到ECU控制系统(54)，由ECU控制系统(54)根据电机转速、速度和阻力信号控制控制开关I(60)和控制开关II(61)完成燃油/燃气发电机(53)与蓄电池(55)之间的切换；蓄电池充电器(56)与燃油/燃气发电机(53)相联并设置开关。

2.所述两挡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)和设置在传动轴上的刹车装置(23)，所述左轮毂架(22)或右轮毂架(18)与箱体(14)固定连接，电机位于箱体(14)内设置在传动轴(1)外圆周，定子(12)与箱体(14)相对固定，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：还包括设置在齿轮轴(15)上的齿轮变速机构和设置在传动轴(1)上的自适应自动换挡变速总成，所述齿轮轴(15)设置于箱体(14)内并与传动轴(1)平行；

a.齿轮变速机构包括设置在箱体(14)内与其转动配合的齿轮轴(15)、并列套在齿轮轴(15)上与齿轮轴(1)径向固定配合的一级变速齿轮(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)；

b.自适应自动换挡变速总成包括快挡凸轮顶杆式离合器、慢挡超越离合器和变速弹簧自适应圆环体端面波轮机构；

I.快挡凸轮顶杆式离合器包括与一级变速齿轮(17)啮合的快挡离合齿圈(34)、传动轴(1)、至少一个快挡顶杆(36)、与顶杆数量相同的快挡啮合滚柱(37)和间隙配合套在传动轴(1)上的快挡啮合滚柱拨环(38)；

所述传动轴(1)外圆周上均布加工有与快挡顶杆(36)数量相同的圆周方向由高到低的快挡径向凸轮槽(1a)，快挡径向凸轮槽(1a)由高到低的方向与传动轴(1)旋转方向相同；快挡啮合滚柱拨环(38)圆周上均布加工有与快挡顶杆(36)数量相同的快挡啮合通孔(38b)，快挡啮合滚柱(37)通过快挡啮合通孔(38b)放入传动轴(1)的快挡径向凸轮槽(1a)中，快挡顶杆(36)穿入快挡啮合滚柱拨环(38)上的快挡啮合通孔(38b)，顶住快挡啮合滚柱(37)，快挡顶杆(36)外端面和快挡离合齿圈(34)内圆保证一定的粗糙度，快挡顶杆(36)外端面和快挡离合齿圈(34)内圆保持分开或紧密贴合状态；快挡离合齿圈(34)与电机转子径向固定配合；

II.慢挡超越离合器与快挡凸轮顶杆式离合器并列设置，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)；

慢挡超越离合器内圈(28)间隙配合套在传动轴(1)外圆，慢挡超越离合器内圈(28)外圆顶住慢挡超越离合滚柱(30)；

快挡啮合滚柱拨环(38)与慢挡超越离合器内圈(28)径向固定配合；

III.变速弹簧自适应圆环体端面波轮机构包括传动轴(1)、变速圆环体轴向端面波轮(39)、变速弹簧(4)和变速滚动体(40))；

变速圆环体轴向端面波轮(39)端部加工有展开形状为梯形的端面波轮，与快挡啮合滚柱拨环(38)或慢挡超越离合器内圈(28)端面加工的展开形状为梯形的端面波轮啮合，变速圆环体轴向端面波轮(39)与快挡啮合滚柱拨环(39)或慢挡超越离合器内圈(28)啮合后端面波轮的波峰和波谷存在轴向间隙；变速圆环体轴向端面波轮(39)内圆设置至少一个与变速滚动体(40)相配合的轴向直槽(39a)，传动轴(1)外圆设置至少一个与变速滚动体(40)相配合的轴向直槽(1b)；变速圆环体轴向端面波轮(39)与传动轴(1)之间通过变速滚动体(40)以径向啮合轴向可移动的方式配合；变速弹簧(5)紧压变速圆环体轴向端面波轮(39)端面；变速圆环体轴向端面波轮(39)波峰与传动轴旋转方向相反一侧紧靠快挡啮合滚柱拨环(38)或慢挡超越离合器内圈(28)的端面波轮波峰与传动轴套旋转方向相同一侧，在变速弹簧(5)作用下使快挡顶杆(36)外端面与快挡离合齿圈(34)内圆保持紧密贴合状态。

3.根据权利要求2所述的智能化自动变速混合动力摩托车，其特征在于：所述变速弹簧自适应圆环体端面波轮机构设置在电机定子与传动轴(1)之间的空腔内，位于快挡凸轮顶杆式离合器左侧，慢挡超越离合器位于快挡凸轮顶杆式离合器右侧；变速圆环体轴向端面波轮(39)右端面加工有展开形状为等腰梯形的端面波轮，与快挡啮合滚柱拨环(38)左端面加工的端面波轮啮合。

4.根据权利要求3所述的智能化自动变速混合动力摩托车，其特征在于：所述阻力传感机构为位移传感机构，包括传感器座(43)、位移传感器(9)、位移座(42)、位移传感元件(11)和传感圆环体(41)；

传感圆环体(41)左侧与传动轴(1)转动配合，右侧与电机转子径向固定配合，变速弹簧(5)设置在传感圆环体(41)与传动轴(1)之间形成的空腔内；

传感器座(43)左侧与电机定子相对固定，右端面固定设置位移传感器(9)；

传感圆环体(41)外圆设置回位弹簧(10)，回位弹簧(10)右侧紧靠位移座(42)，左侧紧靠轴向固定设置在传感圆环体(41)外圆上的定位环(48)；传感圆环体(41)外圆间隙配合设置位移座固定环(47)，传感圆环体(41)上设置具有一定轴向长度的径向通槽，位移座(42)径向穿过传感圆环体(41)上的径向通槽固定设置在位移座固定环(47)上，位移传感元件(11)固定设置在位移座(42)左侧端面与位移传感器(9)相对应，位移座(42)右侧紧靠变速圆环体轴向端面波轮(39)左端面并与其转动配合；

所述电机转速传感机构包括传感器座(43)、电机转速传感器(8)、传感圆环体(41)和电机转速传感元件(7)；

传感器座(43)内圆固定设置电机转速传感器(7)，传感圆环体(9)外圆周与电机转速传感器(7)轴向位置相对应固定设置电机转速传感元件(8)；传感器座(43)内圆固定设置电机转速传感器(8)，传感圆环体(41)外圆周与电机转速传感器(8)轴向位置相对应固定设置电机转速传感元件(7)；

速度传感机构(64)包括速度传感器(65)和速度传感元件(66)，所述速度传感器(65)固定设置在箱体(14)内侧，速度传感元件(66)固定设置于传动轴(1)外圆周，速度传感器(51)和速度传感元件(52)轴向位置相对应。

5.根据权利要求4所述的智能化自动变速混合动力摩托车，其特征在于：所述快挡凸轮顶杆式离合器的快挡顶杆(36)和快挡啮合滚柱拨环(38)与快挡离合齿圈(34)内圈接触的工作面沿圆周方向设置弹簧槽，0型弹簧(35)以一定的预紧力设置在弹簧槽内。

6.根据权利要求5所述的智能化自动变速混合动力摩托车，其特征在于：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)内圆设置嵌有楔块(49)的凹槽，慢挡超越离合滚柱(30)的弹簧紧靠楔块(49)。

7.根据权利要求6所述的智能化自动变速混合动力摩托车，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)；慢挡超越离合器内圈(28)外圆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)；

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圈(28)的内圈环形凸台(28a)、慢挡超越离合滚柱(38)和慢挡超越离合齿圈(31)左右两侧，慢挡超越离合齿圈(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(50)；

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)。

8.根据权利要求7所述的智能化自动变速混合动力摩托车，其特征在于：所述变速弹簧(5)左侧紧靠与传动轴(1)螺纹配合的定位环(44)，变速弹簧(5)与变速圆环体轴向端面波轮(39)之间设置有间隙配合套在传动轴(1)上的调整推环(6)；所述变速弹簧(20)为蝶簧组。

9.根据权利要求8所述的智能化自动变速混合动力摩托车，其特征在于：所述变速滚动体(40)为滚珠，相应的变速圆环体轴向端面波轮(39)和传动轴(1)的轴向直槽的径向截面为圆弧形，变速滚珠(40)之间设置有保持架；

所述快挡顶杆(36)的径向截面为T形，快挡啮合滚柱拨环(38)外圆设置有快挡拨环环形凸台(38a)，快挡啮合通孔(38b)设置在快挡拨环环形凸台(38a)上，快挡啮合通孔(38b)形状与快挡顶杆(36)相适应径向截面为T形；T形快挡顶杆(36)顶住快挡啮合滚柱(37)一端设置与快挡啮合滚柱(37)相配合的圆弧凹槽。

10.根据权利要求9所述的智能化自动变速混合动力摩托车，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)设置外部支架，外部支架与右轮毂架(18)固定连接，传动轴(1)伸出箱体(14)部分与车轮(20)固定配合后与刹车装置(23)设置外部支架内圆转动配合。

11.根据权利要求10所述的智能化自动变速混合动力摩托车，其特征在于：所述燃油/燃气发电机(53)输出端设置调压整流器(62)，调压整流器(62)输出端分别通过控制开关I(60)与电动轮毂(57)的电动机相联和通过开关与蓄电池充电器(56)相联；所述控制开关I(60)和控制开关II(61)组合为一双向控制开关。

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