CN103192941B - 减少电动自行车高速电机噪声的悬浮内齿轮结构 - Google Patents

Abstract

减少电动自行车高速电机噪声的悬浮内齿轮结构，由太阳轮、行星架和内齿轮互相啮合组成行星齿轮二级减速机构，太阳轮轴与高速电机的主轴耦合；内齿轮与高速电机带幅条法兰的外壳耦合，特征是内齿轮与高速电机外壳采用弹性耦合：电机外壳一端的耦合盘上设有若干传递扭矩的突台，每个突台上各安装一弹性体；弹性体由配合孔以及弹性体翼边构成；配合孔套装在突台上；内齿轮上对应设有若干传递扭矩的安装孔，每个安装孔分别与一弹性体配合安装，与电动自行车高速电机外壳上的带幅条法兰固定联接；构成悬浮内齿轮结构。本发明可明显降低噪声20分贝左右，还能降低齿轮加工精度的等级，吸收传动中的冲击力，缓冲冲击波，进而达到降低成本的效果。

Description

减少电动自行车高速电机噪声的悬浮内齿轮结构

技术领域

本发明涉及一种行星齿轮传动机构，具体涉及一种用于电动自行车高速电机的低噪声减速机构。

背景技术

现有技术中的大多数电动自行车上，大都是采用一级减速或无齿的慢速电机，与高速电机相比，其特点是在输出同样的转矩下，电机的体积较大，重量也很重，但内部结构相对简单一些。由于转速较慢，电机的转动噪声也较小，除此之外，这种电机配置的技术方案的缺点也很明显：很重的车体和不易人力骑行，是一种很大的不足。

为此人们期待能有一种更轻更省电、方便的电动自行车来作为新的代步工具，因此体积更小，重量更轻，更节能的高速电机就应运而生。

高速电机的高速低扭矩的转子要把转动惯量转化成低速高扭矩的未级，则需要二级以上的减速，才能达到这个目的。现有技术一般是采用行星齿轮传动机构方式。然而体积紧凑的高速电机在试验中其所产生的传动噪声非常大，达85-90多分贝，主要原因是二级减速时的齿轮数量更多，特别是未级内齿圈是通过一定的连接依附在外壳件上，即使十分精密的加工也难以保持与其他零件的轴承支点精确同心，零件愈多，积累的加工误差愈大，这样齿圈运转时偏摆就难免发生，加上金属齿轮啮合时的撞击，所有的噪声则会通过系列的连接耦合到很薄的电机外壳，经过腔体的声学放大向周围传播，进一步扩大了噪声的声级，制造精度及安装愈差，噪声就越大。高分贝的噪声，影响了轻量化电动车节能电机的应用。

在现有技术中，尚未有能够较好解决以上问题的方案。

发明内容

 本发明的目的是提供一种用于电动自行车高速电机的低噪声传动机构，通过本发明的这种传动机构，可以明显地降低噪声20分贝左右，还可减轻对电流的冲击。同时本发明还能降低本传动机构中齿轮加工精度的等级，吸收传动中的冲击力，缓冲冲击波，进而达到降低成本的效果。用了弹性体悬浮齿轮，隔离振动波通过连接装置向壳体传导，并吸收振动的能量。同时，本发明能够弥补金加工和安装中的几何中心的偏差，补偿齿圈因热处理变形及加工过程中的形位公差。

完成上述发明任务的技术方案是：一种减少电动自行车高速电机噪声的悬浮内齿轮结构，该结构是由太阳轮、行星架和内齿轮（内齿圈）互相啮合组成行星齿轮二级减速机构，其中的太阳轮轴与电动自行车高速电机的主轴耦合；其中的内齿轮与电动自行车高速电机带幅条法兰的外壳耦合，其特征在于，所述的内齿轮与电动自行车高速电机外壳的耦合采用弹性耦合，该弹性耦合结构如下：在电动自行车高速电机外壳一端的耦合盘上各设有若干个（例如三组，每组三个）传递扭矩的突台，在每个传递扭矩的突台上，各安装有一个弹性体（亦称为缓冲补偿体或弹性减震阻尼支架）；所述弹性体由配合孔（或称为定位孔）以及弹性体翼边构成；所述弹性体的配合孔套装在所述传递扭矩的突台上；所述行星齿轮二级减速机构的内齿轮上，对应地设有若干个传递扭矩的安装孔，每个传递扭矩的安装孔分别与一个弹性体配合安装，与电动自行车高速电机外壳上的带幅条法兰固定联接；以上装置构成悬浮内齿轮结构。

所述“内齿轮上的每个安装孔分别与一个弹性体配合安装”是指：弹性体套装在内齿轮上的安装孔内，并利用弹性体翼边使该安装更可靠。

以上技术方案的进一步改进，有以下优化方案：

1、在电动自行车高速电机外壳上每间隔120度设有一个缺口（全圆周共三个缺口），用以安装所述行星齿轮二级减速机构的行星架。

所述的若干个传递扭矩的突台，可以分别设置在该三个缺口之间（例如三组，每组三个）。

进一步优化，该三个缺口采用弧形的缺口。

2、行星齿轮二级减速机构的行星齿轮，采用同轴同相位的双联齿轮结构：在同一轮上有大小不同、材料不同、相位相同的的二个齿轮，对应咬合不同的其他变速齿轮。

3、行星齿轮二级减速机构的行星齿轮，采用同轴同相位的双联齿轮结构：在同一轮上有大小不同、材料不同、相位相同的的二个齿轮，对应咬合不同的其他变速齿轮。

3、所述所述行星齿轮二级减速机构的太阳轮、行星齿轮和内齿轮，均采用套装复层结构：每个齿轮本体由钢材制造，每个齿轮的外面套装有一个减噪层，该减噪层的硬度小于齿轮本体钢材的硬度。即：行星齿轮二级减速机构的双联齿轮内层由钢材制造，其外面套有用低噪声非金属材料齿轮，该齿轮硬度小于钢材的材料现采用尼龙66塑料。经过试验，若全部用尼龙66作原料，噪声虽小但小齿轮强度不够，若采用钢结构，噪音又大大超标。于是本发明采用了钢齿轮上套尼龙齿轮，结合齿圈悬浮传动的方法，较好地解决了强度和噪音问题。

4、所述的弹性体由耐高温又耐低温的弹性材料构成。本发明推荐：所述耐高温的弹性材料是采用硅橡胶材料。

5、所述的弹性体上还设有吸收横向变形量的小孔。

6、所述的内齿圈上，另附有O型阻尼圈，以保障齿圈与壳体能够平稳地运转。

7、所述的弹性体上，在配合孔的一侧设有横向变形部分。所述的吸收横向变形量的小孔，可以设置在该横向变形部分上。

本发明是经过很多次的试验实践得到的方案，其设计原理是：

1．用了弹性体悬浮齿轮，可隔离振动波通过连接装置向壳体传导，并吸收振动的能量。

2．通过弹性体扼制二个相贯零件的自身振动频率，起到阻尼作用。

3．用弹性连接代刚性连接弥补金加工和安装中的几何中心的偏差，补偿齿圈因热处理变形及加工过程中的形位公差。

4．通过了弹性体传递扭矩动力，可以吸收传动中的冲击力，缓冲冲击波，除减小噪声外，还可减轻对电池的电流冲击。

通过这一装置，可直接降低噪声20分贝左右，并能降低齿轮的加工精度等级，用较低的齿轮加工成本获取较好的效果。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明中的弹性体结构示意图；

图3、图4为悬浮内齿轮结构示意图（弹性体套装在传递扭矩的突台上结构示意图）。

具体实施方式

实施例1，用于电动自行车高速电机的低噪声传动机构。参照图1、图2、图3：传动机构由太阳轮、行星架和内齿轮互相啮合组成行星齿轮二级减速机构，其中的太阳轮轴与电动自行车高速电机耦合；内齿轮6与电动自行车高速电机外壳4的耦合采用弹性耦合，该弹性耦合结构如下：：在电动自行车高速电机外壳4上设有传递扭矩的突台3，在每个传递扭矩的突台上，各安装有一个弹性体5（亦称为缓冲补偿体或弹性减震阻尼支架）；所述弹性体5由配合孔5-1以及弹性体翼边5-3构成；所述弹性体的配合孔5-1套装在所述传递扭矩的突台3上（同时参照图4）。弹性体上还设有变形量吸收孔5-4。所述行星齿轮二级减速机构的内齿轮上，设有三组各若干个传递扭矩的安装孔，每个传递扭矩的安装孔分别与一个弹性体5配合安装，完成行星齿轮二级减速机构与电动自行车车轮轴法兰盘的固定联接；以上装置构成悬浮内齿轮结构。在电动自行车高速电机外壳4上按间隔120度设有三个弧形缺口2，用以安装所述行星齿轮二级减速机构的行星架。图中1为电动自行车轮轴上的辐条法兰。

行星齿轮二级减速机构的行星齿轮，采用同轴同相位的双联齿轮结构：在同一轮上有大小不同、材料不同、相位相同的的二个齿轮，对应咬合不同的其他变速齿轮。行星齿轮二级减速机构的双联齿轮内层由钢材制造，其外面套有用低噪声非金属材料齿轮，该齿轮硬度小于钢材的材料现采用尼龙66塑料。经过试验，若全部用尼龙66作原料，噪声虽小但小齿轮强度不够，若采用钢结构，噪音又大大超标。于是本发明采用了钢齿轮上套尼龙齿轮，结合齿圈悬浮传动的方法，较好地解决了强度和噪音问题。弹性体5由耐高温的弹性材料--硅橡胶材料。内齿圈6上，另附有O型阻尼圈7，以保障齿圈与壳体能够平稳地脱开。

Claims (9)

1. 一种减少电动自行车高速电机噪声的悬浮内齿轮结构，该结构是由太阳轮、行星架和内齿轮互相啮合组成行星齿轮二级减速机构，其中的太阳轮轴与电动自行车高速电机的主轴耦合；其中的内齿轮与电动自行车高速电机带幅条法兰的外壳耦合，其特征在于，所述的内齿轮与电动自行车高速电机外壳的耦合采用弹性耦合，该弹性耦合结构如下：在电动自行车高速电机外壳一端的耦合盘上各设有若干个传递扭矩的突台，在每个传递扭矩的突台上，各安装有一个弹性体；所述弹性体由配合孔以及弹性体翼边构成；所述弹性体的配合孔套装在所述传递扭矩的突台上；所述行星齿轮二级减速机构的内齿轮上，对应地设有若干个传递扭矩的安装孔，每个传递扭矩的安装孔分别与一个弹性体配合安装，与电动自行车高速电机外壳上的带幅条法兰固定联接；以上装置构成悬浮内齿轮结构。

2. 根据权利要求1所述的减少电动自行车高速电机噪声的悬浮内齿轮结构，其特征在于，在所述电动自行车高速电机外壳上每间隔120度设有一个缺口，用以安装所述行星齿轮二级减速机构的行星架。

3. 根据权利要求2所述的减少电动自行车高速电机噪声的悬浮内齿轮结构，其特征在于，电动自行车高速电机外壳上所述的三个缺口采用弧形的缺口。

4. 根据权利要求1所述的减少电动自行车高速电机噪声的悬浮内齿轮结构，其特征在于，所述行星齿轮二级减速机构的太阳轮、行星齿轮和内齿轮，均采用套装复层结构：每个齿轮本体由钢材制造，每个齿轮的外面套装有一个减噪层，该减噪层由硬度小于钢材的材料构成。

5. 根据权利要求4所述的减少电动自行车高速电机噪声的悬浮内齿轮结构，其特征在于，所述硬度小于钢材的材料采用尼龙66塑料。

6. 根据权利要求1所述的减少电动自行车高速电机噪声的悬浮内齿轮结构，其特征在于，所述的弹性体采用硅橡胶材料构成。

7. 根据权利要求1所述的减少电动自行车高速电机噪声的悬浮内齿轮结构，其特征在于，所述弹性体上还设有吸收横向变形量的小孔。

8. 根据权利要求7所述的减少电动自行车高速电机噪声的悬浮内齿轮结构，其特征在于，所述的弹性体上，在配合孔的一侧设有横向变形部分；所述的吸收横向变形量的小孔，设置在该横向变形部分上。

9. 根据权利要求1-8之一所述的减少电动自行车高速电机噪声的悬浮内齿轮结构，其特征在于，所述内齿轮上，附有保障齿圈与壳体平稳地运转的O型阻尼圈。