CN101618685B - 电动车轮毂动力输出装置 - Google Patents

电动车轮毂动力输出装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种电动车轮毂动力输出装置，属于电动车技术领域。它解决了现有电动车轮毂动力输出装置使用不方便、变速幅度不大等问题。本装置设置在轮毂上且与固定在轮毂上的电动机相联接，它包括驱动齿轮和输出齿轮，电动机与驱动齿轮相联且能带动驱动齿轮转动，在驱动齿轮和输出齿轮之间设有当驱动齿轮转动时能单向带动输出齿轮转动的单向低速传动机构，在驱动齿轮和输出齿轮之间还设有当驱动齿轮反向转动时能带动输出齿轮转动的单向高速传动机构，单向低速传动机构和单向高速传动机构的传动方向相反，且单向低速传动机构与输出齿轮的传动比小于单向高速传动机构与输出齿轮的传动比。它具有高、低速挡切换灵活，传动效率高等优点。

Description

电动车轮毂动力输出装置
技术领域
本发明涉及电动车技术领域，涉及电动车的轮毂，尤其是涉及一种电动机正转或反转时分别能够实现同一方向低速或高速动力输出的电动车轮毂动力输出装置。
背景技术
电动车的轮毂是电动车动力系统中的重要组成部分，目前市场上的动车轮毂动力装置，大都采用无刷低速轮毂电机直接驱动。在电动车启动、爬坡及重载时只能加大电流，令电机在过载情况下工作，以获得较大的转矩。此时，不仅电机的能耗大、效率低，也大大地降低了电动车的续航距离。
目前，电机所用的变速装置主要有两种，一种是电子式无级控制器变速，另一种是机械式变速方式。电子式无级控制器变速能获得从0至电机的最高转速，有很好的变速曲线，但是它所输出的转矩大小直接与电机的输入电流大小变化相一致，(在电压不变时)也就是电机负载越大电流就越大。机械式变速方式可以是有级变速式，也可以是无级变速式。机械式变速方式最主要的一点是能获得不同大小的输出转矩，也就是在输入电流不变时，通过机械式减速能使转矩增大，或者增速时使转矩减小。单一的由小齿轮带动大齿轮得到大力矩，在不另外增加变档机构时这种结构只能获得一个档，而无法实现多档输出。例如，中国专利文献公开了一种电动车用变档电机[申请号：200720035462.2]，它具有电机和齿轮减速箱，齿轮减速箱内有两内齿圈及两级行星齿轮，在需要上坡时选择变档，通过两级行星齿轮的运行，使得电动车在原来正常行驶的基础上减小速度，增加了扭矩，满足了电动车载重上坡的任务，从而减少了因载重可能出现的一系列问题。但是，机械变速仍然存在着下述问题：首先，普通的机械式变速通常需要机械操纵才能实现变速，使用起来不够方便。另一方面，机械变速的各个档位之间的传动比一般相差不大，即变速幅度不大，难以满足实际应用所需。
显然，上述方案在一定程度提高了电动车轮毂的工作性能，但是仍无法克服上述缺陷。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种电动机正转或反转时分别能够实现同一方向低速或高速的动力输出，有效节省电能，延长续航时间的电动车轮毂动力输出装置。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：本电动车轮毂动力输出装置，设置在轮毂上且与固定在轮毂上的电动机相联接，其特征在于，本装置包括驱动齿轮和输出齿轮，所述的电动机与驱动齿轮相联且能带动驱动齿轮转动，在驱动齿轮和输出齿轮之间设有当驱动齿轮转动时能单向带动输出齿轮转动的单向低速传动机构，在驱动齿轮和输出齿轮之间还设有当驱动齿轮反向转动时能带动输出齿轮转动的单向高速传动机构，上述的单向低速传动机构和单向高速传动机构的传动方向相反，且单向低速传动机构与输出齿轮的传动比小于单向高速传动机构与输出齿轮的传动比。
当电动车启动、爬坡及重载时，采用低速挡输出，此时转速低、转矩大，电机处于高效率工作区，电流小、能耗低。当电动车在平路上正常行驶时，可采用高速挡输出，电机同样处于高效率工作区。可见，本发明是一种较为理想的高效、节能型电动车轮毂动力输出装置。当电动机带动驱动件正转时，第一单向传动机构能使驱动齿轮带动输出齿轮转动；而此时第二单向传动机构不会使驱动齿轮带动输出齿轮转动。当电动机带动驱动齿轮反转时，第一单向传动机构不会使驱动齿轮带动输出齿轮转动，而此时第二单向传动机构能使驱动齿轮带动输出齿轮转动。也就是说，第一单向传动机构和第二单向传动机构的单向传动方向相反。不管电动机是正转还是反转，都能够使输出齿轮具有同一方向的动力输出。一般地，单向低速传动机构与输出齿轮的传动比为4.6；单向高速传动机构与输出齿轮的传动比为9.92。当然，传动比可以根据实际需要进行设计。本发明中，低速档和高速档的变速幅度大，变档过程也非常方便，无需机械操纵。
在上述的电动车轮毂动力输出装置中，所述的轮毂上还设有能检测输出齿轮转动速度的速度传感器，所述的速度传感器与中央控制器相连，且当输出齿轮的转动速度达到设定值时中央控制器能控制电动机反转。
速度传感器和中央控制器等控制电路是为了实现自动换挡，提高使用的便利性和可控性。当速度低于设定值时，电动机正向转动；当速度超过设定值时，电动机反向转动；当电动机再次低于设定值是电动机重新正向转动。一般地，速度设定值为18km/小时。因此，通过这种结构在实际应用过程中能够实现自动换挡，操作使用非常方便。
在上述的电动车轮毂动力输出装置中，所述的单向高速传动机构包括相互联接的单向传动结构和换向结构，所述的驱动齿轮与换向结构相联接，所述的输出齿轮与单向传动结构相联接。单向传动结构用于实现单向传动，换向结构用于使动力反向以便于在电动机反转时也能同电动机正转一样在同一方向输出动力。
在上述的电动车轮毂动力输出装置中，所述的单向传动结构包括同轴设置的齿轮一和齿轮二，所述的换向结构为换向齿轮，在齿轮一和齿轮二之间设有第二超越离合器，所述的换向齿轮分别与驱动齿轮和齿轮一相啮合，所述的齿轮二与输出齿轮相啮合。这种结构先实现换向，然后实现单向传动。
作为单向高速传动机构的另一种方案，在上述的电动车轮毂动力输出装置中，所述的单向高速传动机构包括相互联接的单向传动结构和换向结构，所述的驱动齿轮与单向传动结构相联接，所述的输出齿轮与换向结构相联接。
在上述的电动车轮毂动力输出装置中，所述的单向传动结构包括同轴设置的齿轮一和齿轮二，所述的换向结构为换向齿轮，在齿轮一和齿轮二之间设有第二超越离合器，所述的驱动齿轮与齿轮一相啮合，所述的换向齿轮分别与齿轮二和输出齿轮相啮合。这种结构先实现单向传动，然后实现换向。
在上述的电动车轮毂动力输出装置中，所述的单向低速传动机构包括同轴设置的第一齿轮和第二齿轮，在第一齿轮和第二齿轮之间设有第一超越离合器，所述的驱动齿轮与第一齿轮相啮合，所述的输出齿轮与第二齿轮相啮合。
作为另一种单向低速传动机构，在上述的电动车轮毂动力输出装置中，所述的单向低速传动机构为设置在驱动齿轮和输出齿轮之间的第一超越离合器。
在上述的电动车轮毂动力输出装置中，所述的第一超越离合器和第二超越离合器的传动方向相同。
与现有的技术相比，本电动车轮毂动力输出装置的优点在于：1、电动机正转时能输出低速运动；电动机反转时能输出高速运动，高、低速挡切换灵活，适用范围广，能够有效节约能源。2、整体结构简单、紧凑，布局合理，传动效率高，工作噪音小。3、工作稳定性好，使用寿命长，生产成本较低。4、自动化程度高，操作使用方便，此外档位之间的变速幅度大。
附图说明
图1是本发明提供的电动车轮毂工作原理图。
图2是本发明提供的电动车轮毂剖视图。
图3是本发明提供的电结构框图。
图4是本发明提供的立体图。
图5是本发明提供的另一视角的立体图。
图6是本发明提供的侧视图。
图7是本发明提供的俯视图。
图8是本发明提供的仰视图。
图中，轮毂1、电动机2、驱动齿轮3、输出齿轮4、齿轮一51、齿轮二52、换向齿轮53、第二超越离合器54、第一齿轮61、第二齿轮62、第一超越离合器63、速度传感器7、中央控制器8、输出法兰9、固定轴10。
具体实施方式
实施例1：
如图1和图2所示，本电动车轮毂动力输出装置设置在轮毂1上且与固定在轮毂1上的电动机2相联接。轮毂1上设有固定轴10，以便于与车体固连。电动机2的输出轴与驱动齿轮3固连，且能带动驱动齿轮3转动，输出齿轮4与输出法兰9固连。在驱动齿轮3和输出齿轮4之间设有当驱动齿轮3转动时能单向带动输出齿轮4转动的单向低速传动机构，在驱动齿轮3和输出齿轮4之间还设有当驱动齿轮3反向转动时能带动输出齿轮4转动的单向高速传动机构，上述的单向低速传动机构和单向高速传动机构的传动方向相反，且单向低速传动机构与输出齿轮4的传动比小于单向高速传动机构与输出齿轮4的传动比。
如图3所示，轮毂1上还设有能检测输出齿轮4转动速度的速度传感器7，该速度传感器7与中央控制器8相连，且当输出齿轮4的转动速度达到设定值时中央控制器8能控制电动机2反转。
如图4-8所示，本实施例中单向高速传动机构包括相互联接的单向传动结构和换向结构，驱动齿轮3与换向结构相联接，输出齿轮4与单向传动结构相联接。更具体地说，单向传动结构包括同轴设置的齿轮一51和齿轮二52，换向结构为换向齿轮53，在齿轮一51和齿轮二52之间设有第二超越离合器54。换向齿轮53分别与驱动齿轮3和齿轮一51相啮合，齿轮二52与输出齿轮4相啮合。单向低速传动机构包括同轴设置的第一齿轮61和第二齿轮62，在第一齿轮61和第二齿轮62之间设有第一超越离合器63，所述的驱动齿轮3与第一齿轮61相啮合，所述的输出齿轮4与第二齿轮62相啮合。这里的第一超越离合器63和第二超越离合器54的传动方向相同。
本实施例中，速度设定值为18km/小时。单向低速传动机构与输出齿轮4的传动比为4.6；单向高速传动机构与输出齿轮4的传动比为9.92。当然，传动比可以根据实际需要进行设计。
工作时，在低速行驶阶段，电动机2带动驱动齿轮3转动，驱动齿轮3又带动第一齿轮61转动。由于在第一齿轮61和第二齿轮62之间设有第一超越离合器63，第一齿轮61又能带动第二齿轮62转动，从而带动输出齿轮4转动。此时，驱动齿轮3也能带动换向齿轮53转动，但是由于此时在齿轮一51和齿轮二52的第二超越离合器54的作用，齿轮一51不能带动齿轮二52转动。当速度达到设定值，处于高速行驶阶段，电动机2反向转动带动驱动齿轮3转动，驱动齿轮3带动换向齿轮53转动，而换向齿轮53又带动齿轮一51转动。由于齿轮一51和齿轮二52之间的第二超越离合器54的作用，齿轮一51能够带动齿轮二52转动，从而带动输出齿轮4转动。此时，驱动齿轮3也能带动第一齿轮61转动，但是由于第一齿轮61和第二齿轮62之间设有第一超越离合器63，第一齿轮61在该转动方向不能带动第二齿轮62转动。通过上述结构，当电动车启动、爬坡及重载时，采用低速挡输出，此时转速低、转矩大，电机处于高效率工作区，电流小、能耗低。当电动车在平路上正常行驶时，可采用高速挡输出，电机同样处于高效率工作区。
实施例2：
本实施例中，单向高速传动机构包括相互联接的单向传动结构和换向结构，驱动齿轮3与单向传动结构相联接，输出齿轮4与换向结构相联接。单向传动结构包括同轴设置的齿轮一51和齿轮二52，换向结构为换向齿轮53，在齿轮一51和齿轮二52之间设有第二超越离合器54，驱动齿轮3与齿轮一51相啮合，换向齿轮53分别与齿轮二52和输出齿轮4相啮合。其余均与实施例1类同，本文不做赘述。
实施例3：
本实施例中，单向低速传动机构为设置在驱动齿轮3和输出齿轮4之间的第一超越离合器63。本实施例具有结构更为简单、紧凑的特点，其余均与实施例1或2类同，本文不做赘述。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了轮毂1、电动机2、驱动齿轮3、输出齿轮4、齿轮一51、齿轮二52、换向齿轮53、第二超越离合器54、第一齿轮61、第二齿轮62、第一超越离合器63、速度传感器7、中央控制器8、输出法兰9、固定轴10等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (4)

1.一种电动车轮毂动力输出装置，设置在轮毂(1)上且与固定在轮毂(1)上的电动机(2)相联接，其特征在于，本装置包括驱动齿轮(3)和输出齿轮(4)，所述的电动机(2)与驱动齿轮(3)相联且能带动驱动齿轮(3)转动，在驱动齿轮(3)和输出齿轮(4)之间设有当驱动齿轮(3)转动时能单向带动输出齿轮(4)转动的单向低速传动机构，在驱动齿轮(3)和输出齿轮(4)之间还设有当驱动齿轮(3)反向转动时能带动输出齿轮(4)转动的单向高速传动机构，上述的单向低速传动机构和单向高速传动机构的传动方向相反，且单向低速传动机构与输出齿轮(4)的传动比小于单向高速传动机构与输出齿轮(4)的传动比；
单向低速传动机构包括同轴设置的第一齿轮(61)和第二齿轮(62)，在第一齿轮(61)和第二齿轮(62)之间设有第一超越离合器(63)，所述的驱动齿轮(3)与第一齿轮(61)相啮合，所述的输出齿轮(4)与第二齿轮(62)相啮合；
单向高速传动机构包括换向齿轮(53)、同轴设置的齿轮一(51)和齿轮二(52)，在齿轮一(51)和齿轮二(52)之间设有第二超越离合器(54)；换向齿轮(53)分别与驱动齿轮(3)和齿轮一(51)相啮合，所述的齿轮二(52)与输出齿轮(4)相啮合或所述的驱动齿轮(3)与齿轮一(51)相啮合，所述的换向齿轮(53)分别与齿轮二(52)和输出齿轮(4)相啮合；
所述的第一超越离合器(63)和第二超越离合器(54)的传动方向相同。
2.根据权利要求1所述的电动车轮毂动力输出装置，其特征在于，所述的轮毂(1)上还设有能检测输出齿轮(4)转动速度的速度传感器(7)，所述的速度传感器(7)与中央控制器(8)相连，且当输出齿轮(4)的转动速度达到设定值时中央控制器(8)能控制电动机(2)反转。
3.一种电动车轮毂动力输出装置，设置在轮毂(1)上且与固定在轮毂(1)上的电动机(2)相联接，其特征在于，本装置包括驱动齿轮(3)和输出齿轮(4)，所述的电动机(2)与驱动齿轮(3)相联且能带动驱动齿轮(3)转动，在驱动齿轮(3)和输出齿轮(4)之间设有当驱动齿轮(3)转动时能单向带动输出齿轮(4)转动的单向低速传动机构，在驱动齿轮(3)和输出齿轮(4)之间还设有当驱动齿轮(3)反向转动时能带动输出齿轮(4)转动的单向高速传动机构，上述的单向低速传动机构和单向高速传动机构的传动方向相反，且单向低速传动机构与输出齿轮(4)的传动比小于单向高速传动机构与输出齿轮(4)的传动比；
所述的单向低速传动机构为设置在驱动齿轮(3)和输出齿轮(4)之间的第一超越离合器(63)；
单向高速传动机构包括换向齿轮(53)、同轴设置的齿轮一(51)和齿轮二(52)，在齿轮一(51)和齿轮二(52)之间设有第二超越离合器(54)；换向齿轮(53)分别与驱动齿轮(3)和齿轮一(51)相啮合，所述的齿轮二(52)与输出齿轮(4)相啮合或所述的驱动齿轮(3)与齿轮一(51)相啮合，所述的换向齿轮(53)分别与齿轮二(52)和输出齿轮(4)相啮合；
所述的第一超越离合器(63)和第二超越离合器(54)的传动方向相同。
4.根据权利要求3所述的电动车轮毂动力输出装置，其特征在于，所述的轮毂(1)上还设有能检测输出齿轮(4)转动速度的速度传感器(7)，所述的速度传感器(7)与中央控制器(8)相连，且当输出齿轮(4)的转动速度达到设定值时中央控制器(8)能控制电动机(2)反转。
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Legal Events

Date Code Title Description
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PB01 Publication
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C53 Correction of patent of invention or patent application
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Zhou Jialin

Inventor after: Li Yueyan

Inventor before: Ruan Yuefeng

Inventor before: Li Yueyan

COR Change of bibliographic data

Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: RUAN YUEFENG LI YUEYAN TO: ZHOU JIALIN LI YUEYAN

ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: LI YUEYAN

Free format text: FORMER OWNER: TAIZHOU HUANGYAN HUAYANG ELECTRICAL TECHNOLOGY CO., LTD.

Effective date: 20130509

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20130509

Address after: 318020 No. 76, Xintang garden, Huangyan District, Zhejiang, Taizhou

Applicant after: Li Yueyan

Address before: 318020 Zhejiang Province Economic Development Zone Huangyan Industrial Zone West Park Jin Road No. 8

Applicant before: TAIZHOU HUANGYAN HUAYANG ELECTROMECHANICAL TECHNOLOGY CO.,LTD.

ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: TAIZHOU HUANGYAN HUAYANG ELECTRICAL TECHNOLOGY CO.

Free format text: FORMER OWNER: LI YUEYAN

Effective date: 20130724

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20130724

Address after: Taizhou City, Zhejiang province 318020 West Industrial Park of Huangyan Economic Development Zone Jin Road No. 8

Applicant after: TAIZHOU HUANGYAN HUAYANG ELECTROMECHANICAL TECHNOLOGY CO.,LTD.

Address before: 318020 No. 76, Xintang garden, Huangyan District, Zhejiang, Taizhou

Applicant before: Li Yueyan

EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Application publication date: 20100106

Assignee: Li Yueyan

Assignor: TAIZHOU HUANGYAN HUAYANG ELECTROMECHANICAL TECHNOLOGY CO.,LTD.

Contract record no.: 2013330000251

Denomination of invention: Power output device of wheel hubs of electric vehicles

License type: Common License

Record date: 20130731

LICC Enforcement, change and cancellation of record of contracts on the licence for exploitation of a patent or utility model
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20180713

Address after: 318020 5 Huangyan Road, Jiangkou street, Huangyan District, Taizhou, China

Patentee after: Taizhou ad Intelligent Equipment Co.,Ltd.

Address before: 318020 Jinchuan Road, West Industrial Park, Huangyan Economic Development Zone, Taizhou, Zhejiang 8

Patentee before: TAIZHOU HUANGYAN HUAYANG ELECTROMECHANICAL TECHNOLOGY CO.,LTD.

TR01 Transfer of patent right
CP03 Change of name, title or address

Address after: 318020 No. 328, Yin Shan Road, Fangshan village, Nancheng street, Huangyan District, Taizhou, Zhejiang

Patentee after: ZHEJIANG YUANBANG INTELLIGENT EQUIPMENT Co.,Ltd.

Address before: 318020 5 Huangyan Road, Jiangkou street, Huangyan District, Taizhou, China

Patentee before: Taizhou ad Intelligent Equipment Co.,Ltd.

CP03 Change of name, title or address
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
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Granted publication date: 20141029