CN102529572A - 机械智能化自适应两档自动变速轮毂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机械智能化自适应两档自动变速轮毂，包括动力装置、箱体、传动轴和车轮，还包括慢挡传动机构、圆环体轴向外锥套和圆环体轴向内锥套，圆环体轴向外锥套外套于传动轴且通过螺旋凸轮副传动，本发明具有现有凸轮自适应自动变速装置的全部优点，且采用螺旋凸轮副的传动结构，进一步减小机构的径向尺寸从而减小体积，使用寿命具有较大提高；并且螺旋结构传动平稳，受力均匀，具有无可比拟的稳定性和顺滑性，进一步提高工作效率，具有更好的节能降耗效果，较大的控制车辆排放，更适用于轻便的两轮车等轻便车辆使用，大大提高车辆的动力性、经济性、驾驶安全性和舒适性。

Description

机械智能化自适应两档自动变速轮毂

技术领域

本发明涉及一种机动车轮毂，特别涉及一种机械智能化自适应两档自动变速轮毂。

背景技术

现有技术中，汽车、摩托车、电动自行车基本上都是通过调速手柄或加速踏板直接控制节气门或电流控制速度，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，致使电机或发动机运行不稳定，出现堵转现象。

机动车在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，迫使电机或发动机转速下降在低效率区工作。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，安装了发动机或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，必然造成电机或发动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。

为了解决以上问题，本申请发明人发明了一系列的凸轮自适应自动变速装置，利用行驶阻力驱动凸轮，达到自动换挡和根据行驶阻力自适应匹配车速输出扭矩的目的，具有较好的应用效果；前述的凸轮自适应自动变速器虽然具有上述优点，稳定性和高效性较现有技术有较大提高，但是部分零部件结构较为复杂，变速器体积较大，同时，由于采用了多个凸轮结构，稳定性依然不够理想；在使用寿命上虽然较现有技术有所提高，但根据结构上的分析，使用寿命仍有改进空间。

因此，需要一种对上述凸轮自适应自动变速装置进行改进，不但能够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，解决电动机扭矩一转速变化小不能满足复杂条件下道路使用的问题，平稳性好，进一步提高工作效率，具有更好的节能降耗效果，并减小体积，并进一步提高使用寿命，更适用于轻便的两轮车等轻便车辆使用。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种机械智能化自适应两档自动变速轮毂，不但能够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，解决电动机扭矩一转速变化小不能满足复杂条件下道路使用的问题，平稳性好，进一步提高工作效率，具有更好的节能降耗效果，并减小体积，并进一步提高使用寿命，更适用于轻便的两轮车等轻便车辆使用。

本发明的机械智能化自适应两档自动变速轮毂，包括动力装置、箱体、传动轴和车轮，所述传动轴设置在箱体内与其转动配合，传动轴将动力输出并与车轮传动配合，还包括慢挡传动机构和设置在传动轴上的机械智能化自适应变速总成；

机械智能化自适应变速总成包括圆环体轴向外锥套、圆环体轴向内锥套和变速弹性元件；

所述圆环体轴向内锥套与动力装置的转动动力输出部件在圆周方向传动配合，圆环体轴向内锥套内圆为轴向锥面，圆环体轴向外锥套外圆为轴向锥面，圆环体轴向内锥套以锥面互相配合的方式套在圆环体轴向外锥套外圆周；所述圆环体轴向外锥套外套于传动轴且内圆设有内螺旋凸轮，传动轴设有与内螺旋凸轮相配合的外螺旋凸轮形成螺旋凸轮副；

变速弹性元件对圆环体轴向外锥套施加使其外锥面与圆环体轴向内锥套的内锥面贴合传动的预紧力；所述传动轴动力输出时，螺旋凸轮副对圆环体轴向外锥套施加与弹性元件预紧力相反的轴向分力；

所述慢挡传动机构包括超越离合器和中间减速传动机构，所述超越离合器的内圈在传动轴的动力输出旋转方向与外圈之间超越，所述圆环体轴向内锥套通过中间减速传动机构与超越离合器的外圈传动配合，所述超越离合器的内圈转动配合外套于传动轴，所述超越离合器的内圈和圆环体轴向外锥套之间通过慢挡凸轮啮合副将慢挡动力由超越离合器的内圈传递至圆环体轴向外锥套。

进一步，所述超越离合器为弹片式超越离合器，包括滚柱和保持架，超越离合器的外圈和内圈之间形成用于与滚柱啮合或分离的啮合槽；所述保持架包括支撑片、支撑柱和簧片，所述支撑柱与滚柱一一对应，所述支撑片在圆周方向固定配合设置于支撑柱且于支撑片和支撑柱外表面之间形成插槽，所述簧片设有嵌入插槽的嵌合部，簧片延伸出插槽沿啮合槽的啮合方向对滚柱施加预紧力，所述插槽设有簧片由于对滚柱施加预紧力所产生弹性变形的变形余量；

进一步，所述嵌合部设有承压部，所述支撑片设有对承压部施加使嵌合部嵌入插槽的压力并限制嵌合部从插槽脱出的压合部；

进一步，所述承压部为一体成型于嵌合部并向外延伸的弹片结构，承压部向压合部折弯形成承压段，压合部向承压部折弯形成叠合于承压段外表面并对承压段施加压力的压合段；

进一步，所述中间减速传动机构包括慢挡中间轴、设置于慢挡中间轴与其传动配合的第一慢挡齿轮和第二慢挡齿轮，所述圆环体轴向内锥套设有外齿圈并与第一慢挡齿轮啮合传动，第二慢挡齿轮与超越离合器的外圈啮合传动；

进一步，所述变速弹性元件为外套于传动轴的变速蝶簧，所述变速蝶簧与超越离合器的内圈分列于圆环体轴向外锥套的轴向两侧，变速蝶簧通过滑动配合外套于传动轴的变速轴套顶住圆环体轴向外锥套一轴向端部，圆环体轴向外锥套另一轴向端部与超越离合器的内圈通过端面凸轮副传动配合；

进一步，所述动力装置为无刷直流电机，所述无刷直流电机设有用于检测电机转子位置的位置传感器总成，所述位置传感器总成包括安装于定子上的位置传感器、固定设置于箱体的传感器支架和位于箱体上与位置传感器安装位置相对应的检查维修孔，所述位置传感器固定安装于传感器支架并嵌入安装于定子，所述检查维修孔可拆卸式设有密封盖，所述位置传感器的数据线或/和无刷直流电机的电源线密封穿过密封盖；

进一步，所述传感器支架包括与箱体可拆卸式固定连接的主支架和与主支架可拆卸式固定连接且非导磁的副支架，所述位置传感器为固定连接于副支架的霍尔元件；

进一步，所述变速蝶簧设置在圆环体轴向外锥套的左侧，超越离合器位于圆环体轴向外锥套右侧；所述圆环体轴向外锥套的内螺旋凸轮和传动轴的外螺旋凸轮的展开方向由左向右与传动轴动力输出旋转方向相反；所述超越离合器的内圈和圆环体轴向外锥套分别设置端面凸轮并通过端面凸轮互相啮合形成慢挡凸轮啮合副；超越离合器的内圈和圆环体轴向外锥套的端面凸轮啮合线展开方向由左向右与传动轴动力输出旋转方向相同；

进一步，所述直流无刷电机的转子通过传动架与圆环体轴向内锥套传动配合，所述传动架左端通过第一径向滚动轴承支撑于传动轴，右端通过第二径向滚动轴承支撑于变速轴套，所述变速蝶簧位于传动架与传动轴外圆之间的空腔内。

本发明的有益效果是：本发明的机械智能化自适应两档自动变速轮毂，具有现有凸轮自适应自动变速装置的全部优点，如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，使电机或发动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；可以满足山区、丘陵和重负荷条件下使用，使电机或发动机负荷变化平缓，机动车辆运行平稳，提高安全性；

同时，本发明采用螺旋凸轮副的传动结构，进一步减小机构的径向尺寸从而减小体积，使用寿命具有较大提高；并且螺旋结构传动平稳，受力均匀，具有无可比拟的稳定性和顺滑性，进一步提高工作效率，具有更好的节能降耗效果，较大的控制车辆排放，更适用于轻便的两轮车等轻便车辆使用，大大提高车辆的动力性、经济性、驾驶安全性和舒适性。

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为本发明的轴向剖面结构示意图；

图2为圆环体轴向外锥套结构示意图；

图3为超越离合器的内圈结构示意图；

图4为超越离合器结构示意图；

图5为支撑柱、支撑片和簧片配合示意图；

图6为簧片结构示意图；

图7为超越离合器轴向局部剖视结构示意图。

具体实施方式

图1为本发明的轴向剖面结构示意图，图2为圆环体轴向外锥套结构示意图，图3为超越离合器的内圈结构示意图，图4为超越离合器结构示意图；图5为支撑柱、支撑片和簧片配合示意图，图6为簧片结构示意图，图7为超越离合器轴向局部剖视结构示意图，如图所示：本实施例的动力装置为电机，工作时由左向右看逆时针旋转，电机为内转子电机。

本发明的机械智能化自适应两档自动变速轮毂，包括动力装置、箱体3、传动轴1和车轮5，所述传动轴1设置在箱体3内与其转动配合，如图所示，传动轴两端分别通过径向滚动轴承30和径向滚动轴承13转动配合支撑于箱体；传动轴1将动力输出并与车轮5传动配合，如图所示，传动轴1延伸出箱体与车轮5的传动结构可采用现有技术的任何传动配合方式，可直接在圆周方向固定连接等等，如图所示，车轮5通过中间件38传动连接于传动轴1，中间件38与传动轴1通过花键配合；传动轴1延伸出箱体的端部通过径向滚动轴承2与刹车机构的支架转动配合，还设有平叉4，平叉4的左腿管和右腿管分列车轮5左右两侧，刹车机构的支架与平叉4的左腿管连接，均采用现有技术的连接结构，在此不再赘述；还包括慢挡传动机构和设置在传动轴1上的机械智能化自适应变速总成；

机械智能化自适应变速总成包括圆环体轴向外锥套14、圆环体轴向内锥套17和变速弹性元件28；

所述圆环体轴向内锥套17与动力装置的转动动力输出部件在圆周方向传动配合，圆环体轴向内锥套17内圆为轴向锥面，圆环体轴向外锥套14外圆为轴向锥面，圆环体轴向内锥套17以锥面互相配合的方式套在圆环体轴向外锥套14外圆周，通过锥套结构进行配合传动，内锥面和外锥面至少之一需具有一定的粗糙度，属于本领域技术人员根据本记载能够知道的，在此不再赘述；所述圆环体轴向外锥套14外套于传动轴1且内圆设有内螺旋凸轮14a，传动轴1设有与内螺旋凸轮14a相配合的外螺旋凸轮1a形成螺旋凸轮副；螺旋凸轮副即为相互配合的螺纹结构，圆环体轴向外锥套14转动时，通过螺旋凸轮副对传动轴1产生轴向和圆周方向两个分力，其中圆周方向分力驱动传动轴1转动并输出动力，轴向分力被传动轴1的安装结构抵消，其反作用力作用于圆环体轴向外锥套14并施加于变速弹性元件28；

变速弹性元件28对圆环体轴向外锥套14施加使其外锥面与圆环体轴向内锥套17的内锥面贴合传动的预紧力；所述传动轴1动力输出时，螺旋凸轮副对圆环体轴向外锥套14施加与弹性元件28预紧力相反的轴向分力；也就是说，螺旋凸轮副的螺旋凸轮的旋向与传动轴的动力输出转动方向有关，本领域技术人员根据上述记载，在得知传动轴动力输出方向的前提下，能够得知螺旋凸轮的旋向，在此不再赘述；

所述慢挡传动机构包括超越离合器和中间减速传动机构，所述超越离合器的内圈31在传动轴1的动力输出旋转方向与外圈15之间超越，所述圆环体轴向内锥套17通过中间减速传动机构与超越离合器的外圈15传动配合，所述超越离合器的内圈31转动配合外套于传动轴1，所述超越离合器的内圈31和圆环体轴向外锥套14之间通过慢挡凸轮啮合副将慢挡动力由超越离合器的内圈31传递至圆环体轴向外锥套14，该慢挡凸轮啮合副可以是互相啮合的端面凸轮，也可以是螺旋凸轮等等；中间减速传动机构可以是一级齿轮减速传动或者其他减速传动结构，该中间减速传动机构能够保证圆环体轴向内锥套17传递至超越离合器的外圈15的转速低于圆环体轴向内锥套17的转速。

本实施例中，所述超越离合器为弹片式超越离合器，包括滚柱33和保持架，超越离合器的外圈15和内圈31之间形成用于与滚柱啮合或分离的啮合槽；所述保持架包括支撑片36、支撑柱35和簧片34，所述支撑柱35与滚柱33一一对应，所述支撑片36在圆周方向固定配合设置于支撑柱35且于支撑片36和支撑柱35外表面之间形成插槽37，所述簧片34设有嵌入插槽37的嵌合部34a，簧片34延伸出插槽37沿啮合槽的啮合方向对滚柱33施加预紧力，所述插槽37设有簧片34由于对滚柱33施加预紧力所产生弹性变形的变形余量；本结构的超越离合器避免在外圈15上直接加工限位座，简化加工过程，提高工作效率，降低加工成本，保证加工及装配精度，并且区别于现有技术中集中固定点的结构，不采用点焊的固定结构，不会发生金相组织改变的后果，消除了由于超越离合器的啮合和分离簧片弹性变形导致的应力集中，并且使簧片34具有较好的活动自由度，因而可以提高簧片34以致整个超越离合器的运行寿命，簧片可达到500万次以上的带有预紧力的弹性变形，大大降低使用和维修成本；本发明相关部件损坏后容易更换，外圈15不需整体报废，降低维修和使用成本；由于采用外圈15以外的保持架结构，可以理论上无限延长超越离合器和滚柱33的轴向长度，增加啮合长度，也就是说，能够根据承重需要增加超越离合器的轴向长度，从而增加超越离合器的承载能力，并减小在较高承载能力下的超越离合器径向尺寸，延长超越离合器的使用寿命；同时，由于簧片为沿轴向分布，因而可根据需要对滚柱进行多点施加预紧力，保证在较长轴向尺寸的前提下对滚柱的限位平衡性，使其不偏离与内圈轴线的平行，从而保证超越离合器的稳定运行，避免机械故障；

如图所示，所述支撑片36沿周向包于支撑柱35并设定抱紧预紧力，所述支撑柱35的横截面为可限定支撑片36周向相对转动的非圆形，支撑片36的一侧边与支撑柱35一侧表面之间形成插槽37；支撑柱35的横截面采用异形结构，支撑片36包于支撑柱35后可限制其沿周向转动，结构简单，实施、拆装方便，利用非圆形结构限制支撑片36的周向运动，形成较为稳定的插槽37结构，为簧片34的安装提供了条件，不需另外的机械固定结构，避免由于点焊等结构形成对簧片的机械力，保证其使用寿命；如图所示，支撑柱35横截面为由圆弧和直线构成的异形结构，且支撑片36包裹于异形结构外周，使其不具有相对转动的条件。

本实施例中，所述嵌合部34a设有承压部34b，所述支撑片36设有对承压部34a施加使嵌合部34a嵌入插槽37的压力并限制嵌合部34a从插槽脱出的压合部36a；避免嵌合部34a脱出的同时保证簧片34具有较好的自由度摆动，延长其使用寿命。

本实施例中，所述承压部34b为一体成型于嵌合部34a并向外延伸的弹片结构，承压部34b向压合部36a折弯形成承压段34c，压合部36a向承压部34b折弯形成叠合于承压段34c外表面并对承压段34c施加压力的压合段36b；该压力使嵌合部嵌合于插槽37，形成稳定嵌合结构；如图所示，折弯采用圆滑过渡结构，避免应力集中，安装时通过外力直接潜入并将承压段叠合于压合段，利用承压段自身弹性形成嵌入力，结构简单，安装方便，并不会产生较大的变形以及应力集中。

如图所示，所述保持架还包括撑环I 32和撑环II 24，所述撑环I 32和撑环II 24分列外圈15轴向两端并与外圈15在圆周方向固定配合，所述支撑柱4两端分别对应支撑于撑环I 32和撑环II 24，支撑柱35在自身圆周方向与撑环I 32或/和撑环II 24固定配合；装配后，撑环I 32和撑环II 24可通过螺钉、铆接固定于外圈15，也可通过其它部件对其轴向限位固定于外圈15；如图所示，支撑柱35平行于滚柱33；啮合槽啮合方向即为啮合槽逐渐变浅的方向，也就是啮合槽与内圈31外圆形成的啮合空间逐渐变窄的方向；簧片34的弹性在超越离合器超越时足够避免滚柱反向啮合；如图所示，所述支撑柱35轴向一端形成扁轴并通过扁轴对应穿入撑环I 32的扁孔以形成圆周方向固定配合的结构，结构简单，实现容易，并且由于扁轴与支撑柱35本体之间形成轴肩，因而有较好的定位效果，利于装配且保持较好的运行状态；支撑柱35轴向另一端穿过撑环II 24上的圆孔，支撑柱穿过撑环II上的圆孔的端部形成锥形头，锥头结构具有较好的适应性，利于穿入装配，提高工作效率。

所述撑环I 32和撑环II 24均制成滑动轴承结构；如图所示，所述外圈15轴向两端分别形成沉槽(如图所示的沉槽15a和沉槽15b)，所述外圈15轴向两端的径向凹槽(径向凹槽15a和径向凹槽15b)分别设置于对应的沉槽槽壁内圆，所述撑环I 32和撑环II 24分别对应嵌入沉槽，撑环I 32和撑环II 24分别设有用于对应嵌入径向凹槽(径向凹槽15a和径向凹槽15b)的径向凸起(径向凸起32a和径向凸起24a)，撑环I 32和撑环II 24的径向凸起(径向凸起32a和径向凸起24a)与对应径向凹槽(径向凹槽15a和径向凹槽15b)正对，沿轴向推入即可；在外圈15和内圈31之间形成支撑并利于保持保持架的结构紧凑和装配稳定，不会因外力干扰发生脱落；同时，利于外圈和内圈之间的稳定运行。

本实施例中，所述中间减速传动机构包括慢挡中间轴18、设置于慢挡中间轴18与其传动配合的第一慢挡齿轮20和第二慢挡齿轮19，如图所示，慢挡中间轴18通过径向滚动轴承22和径向滚动轴承16转动配合于箱体3；所述圆环体轴向内锥套17设有外齿圈10并与第一慢挡齿轮20啮合传动，第二慢挡齿轮19与超越离合器的外圈15啮合传动；结构简单紧凑，实现慢挡的动力传递。

本实施例中，所述变速弹性元件28为外套于传动轴1的变速蝶簧，所述变速蝶簧与超越离合器的内圈31分列于圆环体轴向外锥套14的轴向两侧，变速蝶簧通过滑动配合外套于传动轴1的变速轴套21顶住圆环体轴向外锥套14一轴向端部，圆环体轴向外锥套14另一轴向端部与超越离合器的内圈31通过端面凸轮副传动配合；结构简单，布置空间小，利用动力的传递路线合理布置部件，使得本发明更适用于较小空间使用。

本实施例中，所述动力装置为无刷直流电机，所述无刷直流电机设有用于检测电机转子位置的位置传感器总成，所述位置传感器总成包括安装于定子上的位置传感器6、固定设置于箱体3的传感器支架和位于箱体3上与位置传感器安装位置相对应的检查维修孔，所述位置传感器6固定安装于传感器支架并嵌入安装于定子26，所述检查维修孔可拆卸式设有密封盖9，所述位置传感器6的数据线或/和无刷直流电机的电源线密封穿过密封盖9；本实施例中，避免了现有技术中无刷直流电机传感器检修困难的弊端，检查和维修时，打开密封盖，直接通过检查维修孔即可更换或者维修传感器；同时传感器支架对传感器形成硬性支撑，避免了现有技术中由于振动等外界影响导致的传感器故障或者脱落等问题。

本实施例中，所述传感器支架包括与箱体3可拆卸式固定连接的主支架8和与主支架8可拆卸式固定连接且非导磁的副支架7，所述位置传感器6为固定连接于副支架7的霍尔元件；维修或者检查更换时，直接拆除副支架取出即可，不需拆除箱体，大大提高工作效率。

本实施例中，所述变速蝶簧设置在圆环体轴向外锥套14的左侧，超越离合器位于圆环体轴向外锥套14右侧；所述圆环体轴向外锥套14的内螺旋凸轮14a和传动轴1的外螺旋凸轮1a的展开方向由左向右与传动轴1动力输出旋转方向相反；所述超越离合器的内圈31和圆环体轴向外锥套14分别设置端面凸轮并通过端面凸轮互相啮合形成慢挡凸轮啮合副；超越离合器的内圈31和圆环体轴向外锥套14的端面凸轮啮合线展开方向由左向右与传动轴动力输出旋转方向相同；如图所示，超越离合器的内圈31的端面凸轮31a，圆环体轴向外锥套14的端面凸轮14b，端面凸轮14b与端面凸轮31a之间配合形成端面凸轮副，用于传动；如图所示，超越离合器的内圈31右端通过平面轴承12轴向限位，左端与圆环体轴向内锥套17右端之间设有平面轴承11，实现较稳定的轴向限位。

本实施例中，所述直流无刷电机的转子27通过传动架25与圆环体轴向内锥套17传动配合，所述传动架25左端通过第一径向滚动轴承29支撑于传动轴1，右端通过第二径向滚动轴承23支撑于变速轴套21，所述变速蝶簧位于传动架25与传动轴1外圆之间的空腔内。

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，电机也不局限于内转子电机，也可以是外转子电机，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。

本实施例的快挡动力传递路线：

转子27→圆环体轴向内锥套17→圆环体轴向外锥套14→圆环体轴向外锥套的内螺旋凸轮14a→传动轴1的外螺旋凸轮1a→车轮5；

此时超越离合器超越，且阻力传递路线：传动轴1→传动轴1的外螺旋凸轮1a→圆环体轴向外锥套的内螺旋凸轮14a→圆环体轴向外锥套14→压缩变速蝶簧28；传动轴通过传动轴1的外螺旋凸轮1a对圆环体轴向外锥套的内螺旋凸轮14a及圆环体轴向外锥套14施加轴向力并压缩变速蝶簧28，当行驶阻力加大到一定时，该轴向力变速蝶簧28，使圆环体轴向内锥套17和圆环体轴向外锥套14分离，动力通过下述路线传递，即慢挡动力传递路线：

转子27→圆环体轴向内锥套17→第一慢挡齿轮20→慢挡中间轴18→第二慢挡齿轮19→超越离合器的外圈15→超越离合器内圈31→慢挡凸轮啮合副→圆环体轴向外锥套14→圆环体轴向外锥套的内螺旋凸轮14a→传动轴1的外螺旋凸轮1a→车轮5。

慢挡动力传递路线同时还经过下列路线：慢挡凸轮啮合副→圆环体轴向外锥套14→压缩变速蝶簧28，防止慢挡传动过程中出现压缩变速蝶簧28往复压缩，从而防止圆环体轴向内锥套17和圆环体轴向外锥套14贴合。

有上述传递路线可以看出，本发明在运行时，圆环体轴向内锥套17的内锥面与圆环体轴向外锥套14的外锥面在变速蝶簧28作用下紧密贴合，形成一个保持一定压力的自动变速机构，并且可以通过增加变速轴套21的轴向厚度来调整离合器啮合所需压力，达到传动目的，此时，电机转子带动圆环体轴向内锥套17、圆环体轴向外锥套14、传动轴1，使车轮5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顺时针转动一定角度，在传动轴1的外螺旋凸轮1a的作用下，圆环体轴向外锥套14压缩变速蝶簧28；圆环体轴向外锥套14和圆环体轴向内锥套17分离，同步，慢挡超越离合器啮合，传动电机转子带动圆环体轴向内锥套17、第一慢挡齿轮20、慢挡中间轴18、第二慢挡齿轮19、超越离合器的外圈15、内圈31、慢挡凸轮啮合副、圆环体轴向外锥套14、传动轴1，使车轮5以慢挡速度转动；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。与此同时，变速蝶簧28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28所产生的压力时，因被运动阻力压缩而产生变速蝶簧28压力迅速释放推动下，完成圆环体轴向外锥套14的外锥面和圆环体轴向内锥套17的内锥面恢复紧密贴合状态，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，而且传递路线简单化，提高传动效率。

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 (10)

1.一种机械智能化自适应两档自动变速轮毂，包括动力装置、箱体、传动轴和车轮，所述传动轴设置在箱体内与其转动配合，传动轴将动力输出并与车轮传动配合，其特征在于：还包括慢挡传动机构和设置在传动轴上的机械智能化自适应变速总成；

机械智能化自适应变速总成包括圆环体轴向外锥套、圆环体轴向内锥套和变速弹性元件；

所述圆环体轴向内锥套与动力装置的转动动力输出部件在圆周方向传动配合，圆环体轴向内锥套内圆为轴向锥面，圆环体轴向外锥套外圆为轴向锥面，圆环体轴向内锥套以锥面互相配合的方式套在圆环体轴向外锥套外圆周；所述圆环体轴向外锥套外套于传动轴且内圆设有内螺旋凸轮，传动轴设有与内螺旋凸轮相配合的外螺旋凸轮形成螺旋凸轮副；

变速弹性元件对圆环体轴向外锥套施加使其外锥面与圆环体轴向内锥套的内锥面贴合传动的预紧力；所述传动轴动力输出时，螺旋凸轮副对圆环体轴向外锥套施加与弹性元件预紧力相反的轴向分力；

所述慢挡传动机构包括超越离合器和中间减速传动机构，所述超越离合器的内圈在传动轴的动力输出旋转方向与外圈之间超越，所述圆环体轴向内锥套通过中间减速传动机构与超越离合器的外圈传动配合，所述超越离合器的内圈转动配合外套于传动轴，所述超越离合器的内圈和圆环体轴向外锥套之间通过慢挡凸轮啮合副将慢挡动力由超越离合器的内圈传递至圆环体轴向外锥套。

2.根据权利要求1所述的机械智能化自适应两档自动变速轮毂，其特征在于：所述超越离合器为弹片式超越离合器，包括滚柱和保持架，超越离合器的外圈和内圈之间形成用于与滚柱啮合或分离的啮合槽；所述保持架包括支撑片、支撑柱和簧片，所述支撑柱与滚柱一一对应，所述支撑片在圆周方向固定配合设置于支撑柱且于支撑片和支撑柱外表面之间形成插槽，所述簧片设有嵌入插槽的嵌合部，簧片延伸出插槽沿啮合槽的啮合方向对滚柱施加预紧力，所述插槽设有簧片由于对滚柱施加预紧力所产生弹性变形的变形余量。

3.根据权利要求2所述的机械智能化自适应两档自动变速轮毂，其特征在于：所述嵌合部设有承压部，所述支撑片设有对承压部施加使嵌合部嵌入插槽的压力并限制嵌合部从插槽脱出的压合部。

4.根据权利要求3所述的机械智能化自适应两档自动变速轮毂，其特征在于：所述承压部为一体成型于嵌合部并向外延伸的弹片结构，承压部向压合部折弯形成承压段，压合部向承压部折弯形成叠合于承压段外表面并对承压段施加压力的压合段。

5.根据权利要求4所述的机械智能化自适应两档自动变速轮毂，其特征在于：所述中间减速传动机构包括慢挡中间轴、设置于慢挡中间轴与其传动配合的第一慢挡齿轮和第二慢挡齿轮，所述圆环体轴向内锥套设有外齿圈并与第一慢挡齿轮啮合传动，第二慢挡齿轮与超越离合器的外圈啮合传动。

6.根据权利要求5所述的机械智能化自适应两档自动变速轮毂，其特征在于：所述变速弹性元件为外套于传动轴的变速蝶簧，所述变速蝶簧与超越离合器的内圈分列于圆环体轴向外锥套的轴向两侧，变速蝶簧通过滑动配合外套于传动轴的变速轴套顶住圆环体轴向外锥套一轴向端部，圆环体轴向外锥套另一轴向端部与超越离合器的内圈通过端面凸轮副传动配合。

7.根据权利要求6所述的机械智能化自适应两档自动变速轮毂，其特征在于：所述动力装置为无刷直流电机，所述无刷直流电机设有用于检测电机转子位置的位置传感器总成，所述位置传感器总成包括安装于定子上的位置传感器、固定设置于箱体的传感器支架和位于箱体上与位置传感器安装位置相对应的检查维修孔，所述位置传感器固定安装于传感器支架并嵌入安装于定子，所述检查维修孔可拆卸式设有密封盖，所述位置传感器的数据线或/和无刷直流电机的电源线密封穿过密封盖。

8.根据权利要求7所述的机械智能化自适应两档自动变速轮毂，其特征在于：所述传感器支架包括与箱体可拆卸式固定连接的主支架和与主支架可拆卸式固定连接且非导磁的副支架，所述位置传感器为固定连接于副支架的霍尔元件。

9.根据权利要求8所述的机械智能化自适应两档自动变速轮毂，其特征在于：所述变速蝶簧设置在圆环体轴向外锥套的左侧，超越离合器位于圆环体轴向外锥套右侧；所述圆环体轴向外锥套的内螺旋凸轮和传动轴的外螺旋凸轮的展开方向由左向右与传动轴动力输出旋转方向相反；所述超越离合器的内圈和圆环体轴向外锥套分别设置端面凸轮并通过端面凸轮互相啮合形成慢挡凸轮啮合副；超越离合器的内圈和圆环体轴向外锥套的端面凸轮啮合线展开方向由左向右与传动轴动力输出旋转方向相同。

10.根据权利要求9所述的机械智能化自适应两档自动变速轮毂，其特征在于：所述直流无刷电机的转子通过传动架与圆环体轴向内锥套传动配合，所述传动架左端通过第一径向滚动轴承支撑于传动轴，右端通过第二径向滚动轴承支撑于变速轴套，所述变速蝶簧位于传动架与传动轴外圆之间的空腔内。

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