CN105805278A - 一种电动车用分体式自适应自动增矩节能驱动总成 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电动车用分体式自适应自动增矩节能驱动总成，包括箱体、主轴、动力输入齿轮、齿轮轴、离合器总成、齿轮座、一级齿轮、传动单元、单向齿轮和单向限位螺旋凸轮。本发明采用分体多片式离合器总成传输扭矩，具有结构简单，装配快捷，易于加工，可无限增加摩擦面积，结合面好，分离快，不冲击，扭矩力值稳定等优点。通过调节外齿摩擦片和内齿衬板的数量和/或调节扭矩调整螺母来适应不同扭矩的需求，此外通过单向限位螺旋凸轮推动推力限位螺旋凸轮，使得外齿摩擦片和内齿衬板相互松开，限制了轴向无限增压，保证主轴轴向压力小于5000N，避免了主轴轴承的损坏。本发明减少了轴向压力，具有行车爬坡机械转换平稳，灵敏度高等优点。

Description

一种电动车用分体式自适应自动增矩节能驱动总成
技术领域
本发明涉及电动车驱动装置领域，尤其涉及一种电动车用分体式自适应自动增矩节能驱动总成。
背景技术
目前，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。
如中国专利申请号201510565642.0公开了一种电动摩托车内转子电机螺旋式锥套传动自适应自动变速驱动总成，其包括内转子驱动电机、箱体、传动轴、慢挡传动机构和机械智能化自适应变速总成，慢挡传动机构包括超越离合器内圈外套于一传动轴套且内圈的内圆设有用于与传动轴套配合的螺旋凸轮。该专利存在如下缺陷：
1、该专利中的摩擦面采用锥形传递结构，摩擦面积有限，结合面差，且难以加工，依靠增加碟簧数量来增加扭矩力，扭力值在70-80N.m，结合时轴向压力在15000N以上，而离合器总成分离后的轴向压力最高可达25000N，轴径只有20mm的主轴在长时间的高压应力下，轴向所有相关的轴承无法承受，易造成主轴弯曲，扭矩不稳定，行车爬坡机械转换瞬间有冲击现象，机械性能不稳定，市场维修率高等缺陷，无法批量生产。
2、该专利中原有主轴与外锥套的传动方式是采用螺旋导程槽，中间存放直径为6mm的钢珠来实现的，装配基准差，主轴与外锥套螺旋导程槽加工极其复杂，使得产品的制造成本高。此外上述专利机械结构复杂，产品零件较多，实用性差。
3、由低速电机直接带动传动轴，电机成本大，扭矩小，电流大，爬坡时易产生大电流，影响了电瓶一次充电的行驶路程，缩短了电瓶的使用寿命。
4、电动摩托车机电一体，车型单一，运用范围小。
发明内容
为克服上述问题，本发明提供了一种电动车用分体式自适应自动增矩节能驱动总成，其解决了传统产品结构复杂，制造成本高，机械性能不稳定，以及市场维修率高的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种电动车用分体式自适应自动增矩节能驱动总成，包括箱体，与箱体转动配合且将动力输出的主轴，还包括动力输入齿轮、齿轮轴、离合器总成、齿轮座、一级齿轮、传动单元、单向齿轮和单向限位螺旋凸轮。
其中，动力输入齿轮与外接电机传动配合，且与齿轮轴相啮合。
齿轮轴与齿轮座相固定形成一腔室，离合器总成安装在该腔室中。
所述离合器总成具有套设在主轴上的花键总成座和推力限位螺旋凸轮；在花键总成座的外侧交替重叠配置有若干个外齿摩擦片和内齿衬板；推力限位螺旋凸轮的一端与花键总成座相连接，另一端设有与单向限位螺旋凸轮相配合的凸轮；在花键总成座远离推力限位螺旋凸轮的一侧设置有用于将花键总成座上的外齿摩擦片和内齿衬板压紧的碟簧，该碟簧的外端还设有用于调节碟簧压紧力的扭矩调整螺母。进一步的，所述花键总成座与主轴相接触的内侧面上开设有花键，相应的在主轴上对应设置有一组与花键相配合的键槽。更进一步的，在碟簧与主轴之间还设置有套设在主轴上的碟簧座。
一级齿轮安装在齿轮座上，并且通过传动单元与单向齿轮相配合实现扭矩的转换。优选的，一级齿轮和齿轮座是一体成型的。
在单向限位螺旋凸轮上设有与凸轮相配合的凹槽，单向限位螺旋凸轮套装在主轴上，且可在单向齿轮的带动下轴向抵压推力限位螺旋凸轮，使得离合器总成的外齿摩擦片和内齿衬板相互松开。
作为本发明一种具体实施方式，上述传动单元包括副轴，该副轴上具有与一级齿轮相啮合的第一齿轮，以及与单向齿轮相啮合的第二齿轮，该第一齿轮与第二齿轮同轴设置，并且一级齿轮的直径小于第一齿轮的直径。由于一级齿轮传递到单向齿轮之间采用由小带大的杠杆式单向齿轮速比设计原理，在推开离合器总成瞬间增加了扭矩效果，同时瞬间降低了电流，使得车辆的爬坡效率大大增强。当然，传动单元的具体结构不限于上面描述的具体实施方式，如增加副轴的数量即采用多组齿轮组也可以实现很好的传动效果，在此不再赘述。
为防止离合器总成松开时内齿衬板的过度位移，作为本发明的进一步改进，在主轴上对应碟簧的位置布置有环状凸缘。所述碟簧座朝向花键总成座的一侧端面从环状凸缘处向外突出并抵压花键总成座，该花键总成座的内径小于碟簧座的内径。当单向限位螺旋凸轮轴向抵压推力限位螺旋凸轮时，花键总成座克服碟簧的作用下向左运动直至运动到主轴的环状凸缘处，使得离合器总成的外齿摩擦片和内齿衬板相互松开。上述环状凸缘处起到了限位的作用。上述凸轮的轴向距离小于或者等于花键总成座至环状凸缘之间的轴向距离；凸轮的直径小于单向限位螺旋凸轮上凹槽的内径。
作为本发明的进一步改进，主轴的端部还设有一或两个法兰。更进一步的，本发明还包括箱体固定板，箱体具有左箱体和右箱体，左箱体固定在箱体固定板上，在齿轮轴的左侧内孔安装有第一主轴轴承，该第一主轴轴承的内径装设在主轴上；右箱体上还设置有内径套设在主轴上的第二主轴轴承，该第二主轴轴承的右侧设置有套设在主轴上的螺母，该螺母的外侧还设有防止轴向跳动的右盖板。
本发明与现有技术相比，其优点在于：
1、本发明采用分体多片式离合器总成传输扭矩，一方面可通过调节外齿摩擦片和内齿衬板的数量来适应多种车型不同扭矩的需要，另一方面可通过调节扭矩调整螺母抵压碟簧使其推动碟簧座进而达到标定扭矩要求。本发明采用分体多片式离合器总成具有结构简单，装配快捷，易于加工，扭矩力值稳定等优点，当扭矩超过离合器总成的标定值后，单向限位螺旋凸轮推动推力限位螺旋凸轮，使得外齿摩擦片和内齿衬板相互松开，有效限制了轴向无限增压，主轴轴向压力小于5000N，避免了主轴上轴承的损坏。
2、本发明采用推力限位螺旋凸轮与单向限位螺旋凸轮相互配合的方式，并对凸轮、凹槽的结构进行优化，具体的凸轮的轴向距离小于或者等于花键总成座至环状凸缘之间的轴向距离，即离合器总成的松开间隙；凸轮的直径小于单向限位螺旋凸轮上凹槽的内径，有效减少了轴向压力，限制了轴向的无限增压。
3、本发明的传动单元采用机械杠杆式单向齿轮速比设计原理，结合前述多片式离合器总成的优点，使得行驶爬坡扭距大，电流小，电机效率高，延长了电瓶的使用寿命。
4、本发明采用机电分体式设计，通过外接电机作动力，调整好速比，车型运用面广、成本低，并且针对各种车型，只要在机械强度上作适当调整，即可运用于二轮、三轮、四轮电瓶摩托车及四轮电瓶汽车上作驱动装置。
5、在机械传动设计上进行了优化，简化了传统结构，优化了加工工艺，减少了零件，降低了成本。
综上，本发明具有可无限增加摩擦面积，结合面好，分离快，不冲击，扭矩力值稳定的优点。值得一提的是，本发明减少了轴向压力，使得行车爬坡机械转换平稳，且灵敏度较高。
以下将结合附图和实施例，对本发明进行较为详细的说明。
附图说明
图1为本发明的剖视图。
图2为多片式离合器总成的剖视图。
图3为图2的局部放大图。
图4为本发明中多片式离合器总成的工作原理图。
其中，1、主轴；2、连接法兰；3、卡簧Ⅰ；4、动力输入齿轮；5、齿轮轴；6、卡簧Ⅱ；7、油封Ⅰ；8、第一轴承；9、调整垫片；10、扭矩调整螺母；11、碟簧；12、碟簧座；13、箱体固定板；14、第一副轴轴承；15、一级齿轮；16、右箱体；17、第二副轴轴承；18、副轴；19、单向齿轮；20、单向限位螺旋凸轮；21、螺母；22、右压盖；23、油封Ⅱ；24、右压盖螺丝；25、第二主轴轴承；26、平面轴承Ⅰ；27、第三轴承；28、滚珠；29、压盖；30、平面轴承Ⅱ；31、齿轮座；32、推力限位螺旋凸轮；33、第二轴承；34、螺丝；35、螺丝；37、内齿衬板；38、外齿摩擦片；39、花键总成座；40、第一主轴轴承；41、油封Ⅲ；42、左箱体；43、环状凸缘；44、花键；12a、碟簧座的底端面；39a、花键总成座的外侧端面；101、凸轮；102、凹槽。
具体实施方式
实施例，
请参阅图1至4，一种电动车用分体式自适应自动增矩节能驱动总成，包括箱体固定板13、左箱体42、右箱体16，以及与左右箱体转动配合且将动力输出的主轴1，还包括动力输入齿轮4、齿轮轴5、离合器总成、齿轮座31、一级齿轮15、传动单元、单向齿轮19和单向限位螺旋凸轮20。
左箱体42固定在箱体固定板13的左侧，右箱体16固定在箱体固定板13的右侧，主轴1从左箱体42向右箱体16方向延伸，并贯穿箱体固定板13。在主轴1的左右两端分别安装有连接法兰2。
动力输入齿轮4设置在左箱体42的外部，且与外接电机传动配合，在动力输入齿轮4的外侧还设有卡簧Ⅰ3。在外接电机的带动下，动力输入齿轮4可带动与其啮合的齿轮轴5一起转动。
齿轮轴5设置在左箱体42内部，其与齿轮座31通过螺丝35固定连接形成一腔室，离合器总成安装在该腔室中，在上述腔室与左箱体42之间还安装有第一轴承8，该第一轴承8的外侧还设置有卡簧Ⅱ6和油封Ⅰ7。在齿轮轴5的左侧内孔安装有第一主轴轴承40，该第一主轴轴承40的内径装设在主轴1上，其左侧套设有油封Ⅲ41。
所述离合器总成具有套设在主轴上的碟簧座12、花键总成座39和推力限位螺旋凸轮32；在花键总成座39的外侧交替重叠配置有若干个外齿摩擦片38和内齿衬板37，外齿摩擦片38的外齿对齐套装在齿轮座31的安装槽内，内齿衬板37的内齿对齐安装在花键总成座39的安装槽中。外齿摩擦片38和内齿衬板37的组合数量要根据各种电动摩托车、电机车的车型扭矩要求来组合使用，外齿摩擦片38和内齿衬板37分别不少于两片。推力限位螺旋凸轮32的一端与花键总成座39十字连接，另一端设有与单向限位螺旋凸轮20相配合的凸轮101；在碟簧座12上套设有用于将花键总成座39上的外齿摩擦片38和内齿衬板37压紧的碟簧11，该碟簧11的外侧还设有用于调节碟簧压紧力的扭矩调整螺母10。
上述花键总成座39与主轴1相接触的内侧面上开设有矩形花键44，相应的在主轴1上对应设置有一组与花键相配合的键槽。
在主轴1上对应碟簧座12的位置布置有紧邻上述键槽设置的环状凸缘43，所述碟簧座12朝向花键总成座39的一侧端面从环状凸缘43处向外突出并抵压花键总成座39，该花键总成座39的内径小于碟簧座12的内径。当单向限位螺旋凸轮20轴向抵压推力限位螺旋凸轮32时，花键总成座39克服碟簧11的作用下向左运动直至运动到主轴的环状凸缘43处，使得离合器总成的外齿摩擦片38和内齿衬板37相互松开。
在主轴1上位于第一主轴轴承40和扭矩调整螺母10之间还设有用于调整轴向轴承位置的调整垫片9。
一级齿轮15安装在齿轮座31位于箱体固定板13的右侧上，并且通过副轴18与单向齿轮19相配合实现扭矩的转换。该副轴18上具有与一级齿轮15相啮合的位于副轴左侧的第一齿轮，以及与单向齿轮19相啮合的位于副轴右侧的第二齿轮，该第一齿轮与第二齿轮同轴设置，并且一级齿轮15的直径小于第一齿轮的直径。
在单向限位螺旋凸轮20上设有与凸轮101相配合的凹槽102，单向限位螺旋凸轮20套装在主轴1上，且可在单向齿轮19的带动下轴向抵压推力限位螺旋凸轮11，使得外齿摩擦片6和内齿衬板7相互松开。在单向齿轮19和单向限位螺旋凸轮20之间设有两个第三轴承27，两第三轴承27之间装设有滚珠28以及压盖29，该第三轴承27的内齿与单向限位螺旋凸轮20相固定。
上述碟簧座的底端面12a紧贴花键总成座的外侧端面39a，另外花键总成座的外侧端面39a至环状凸缘43端面的轴向距离就是离合器的松开间隙X，该X的范围为0.5～1mm。上述凸轮101的轴向距离Y小于或者等于花键总成座39至环状凸缘43之间的轴向距离，即离合器的松开间隙X；凸轮101的直径D1小于单向限位螺旋凸轮20上凹槽102的内径D2。
左箱体42通过螺丝34固定在箱体固定板13上，该箱体固定板13上设置有内径与齿轮座10相连接的第二轴承33，以及内径与副轴18相连的第一副轴轴承14。
所述右箱体16上设置有内径套设在主轴1上的第二主轴轴承25，以及内径与副轴右侧相连接的第二副轴轴承17。上述第二主轴轴承25与单向限位螺旋凸轮20之间设有平面轴承Ⅰ26，第二主轴轴承25的右侧设置有套设在主轴1上的螺母21，该螺母21的外侧还设有防止轴向跳动的右压盖22，所述右压盖22通过右压盖螺丝24固定在右箱体16上，在右压盖22与主轴1的接触部设有油封Ⅱ23。
本实施例中，在单向限位螺旋凸轮20与推力限位螺旋凸轮32之间还设有平面轴承Ⅱ30。
本发明的工作原理如下：
1、外接电机通过齿轮或同步带输入至动力输入齿轮4，从而带动齿轮轴5、齿轮座31和多片式离合器总成运转并产生扭矩，当产生的扭矩处于标定值范围内时，离合器总成带动主轴1将力输出，并由连接法兰传递给车后轮。此时，推力限位螺旋凸轮与单向限位螺旋凸轮上的螺旋面相互配合，两者在齿轮座的作用下一起转动。
2、当多片式离合器总成扭矩阻力达到标定值后，齿轮座31上的一级齿轮15动力传向副轴18左侧的第一齿轮，再由右侧的第二齿轮传向单向齿轮19，带动单向限位螺旋凸轮20，单向限位螺旋凸轮20带动推力限位螺旋凸轮32，向左推动离合器总成上的花键总成座39，使得外齿摩擦片38和内齿衬板37松开。由于一级齿轮15传递到单向齿轮19之间采用由小带大的杠杆式单向齿轮速比设计原理，在推开离合器总成瞬间增加了扭矩效果，同时瞬间降低了电流，使车辆增加了爬坡效率。本发明适用于二轮、三轮、四轮电瓶摩托车及四轮电瓶汽车。
以上所述仅是对发明的较佳实施例，并非对发明的范围进行限定，故在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明所述的构造、特征及原理所做的等效变化或装饰，均应落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种电动车用分体式自适应自动增矩节能驱动总成，包括箱体，与箱体转动配合且将动力输出的主轴(1)，其特征在于：还包括动力输入齿轮(4)、齿轮轴(5)、离合器总成、齿轮座(31)、一级齿轮(15)、传动单元、单向齿轮(19)和单向限位螺旋凸轮(20)；
其中，所述动力输入齿轮(4)与外接电机传动配合，且与齿轮轴(5)相啮合；齿轮轴(5)与齿轮座(31)相固定形成一腔室，离合器总成安装在该腔室中；
所述离合器总成具有套设在主轴(1)上的花键总成座(39)和推力限位螺旋凸轮(32)；在花键总成座(39)的外侧交替重叠配置有若干个外齿摩擦片(38)和内齿衬板(37)；推力限位螺旋凸轮(32)的一端与花键总成座(39)相连接，另一端设有与单向限位螺旋凸轮(20)相配合的凸轮(101)；在花键总成座(39)远离推力限位螺旋凸轮(32)的一侧设置有用于将花键总成座(39)上的外齿摩擦片(38)和内齿衬板(37)压紧的碟簧(11)，该碟簧(11)的外端还设有用于调节碟簧压紧力的扭矩调整螺母(10)；
所述一级齿轮(15)安装在齿轮座(31)上，并且通过传动单元与单向齿轮(19)相配合实现扭矩的转换；在单向限位螺旋凸轮(20)上设有与凸轮(101)相配合的凹槽(102)，单向限位螺旋凸轮(20)套装在主轴上，且可在单向齿轮(19)的带动下轴向抵压推力限位螺旋凸轮(32)，使得离合器总成的外齿摩擦片(38)和内齿衬板(37)相互松开。
2.如权利要求1所述电动车用分体式自适应自动增矩节能驱动总成，其特征在于：所述花键总成座(39)与主轴(1)相接触的内侧面上开设有花键(44)，相应的在主轴(1)上对应设置有一组与花键(44)相配合的键槽。
3.如权利要求1所述电动车用分体式自适应自动增矩节能驱动总成，其特征在于：所述单向齿轮(19)与单向限位螺旋凸轮(20)之间还设有两第三轴承(27)，位于两第三轴承(27)之间的滚珠(28)，以及用于固定第三轴承(27)的压盖(29)。
4.如权利要求1所述电动车用分体式自适应自动增矩节能驱动总成，其特征在于：所述碟簧(11)与主轴(1)之间还设有套设在主轴上的碟簧座(12)。
5.如权利要求1所述电动车用分体式自适应自动增矩节能驱动总成，其特征在于：所述主轴(1)上还对应碟簧(11)的位置还设有环状凸缘(43)。
6.如权利要求5所述电动车用分体式自适应自动增矩节能驱动总成，其特征在于：所述凸轮(101)的轴向距离小于或者等于花键总成座(39)至环状凸缘(43)之间的轴向距离；凸轮(101)的直径小于单向限位螺旋凸轮(20)上凹槽(102)的内径。
7.如权利要求1所述电动车用分体式自适应自动增矩节能驱动总成，其特征在于：所述齿轮座(31)和一级齿轮(15)是一体成型的。
8.如权利要求1所述电动车用分体式自适应自动增矩节能驱动总成，其特征在于：所述主轴(1)的端部还设有一或两个法兰。
9.如权利要求1至8任一项所述电动车用分体式自适应自动增矩节能驱动总成，其特征在于：所述传动单元包括副轴(18)，该副轴(18)上具有与一级齿轮(15)相啮合的第一齿轮，以及与单向齿轮(19)相啮合的第二齿轮，该第一齿轮与第二齿轮同轴设置，并且一级齿轮(15)的直径小于第一齿轮的直径。
10.如权利要求9所述电动车用分体式自适应自动增矩节能驱动总成，其特征在于：还包括箱体固定板(13)，所述箱体具有左箱体(42)和右箱体(16)，左箱体(42)固定在箱体固定板(13)上，在齿轮轴(5)的左侧内孔安装有第一主轴轴承(40)，该第一主轴轴承(40)的内径装设在主轴(1)上；所述右箱体(16)上还设置有内径套设在主轴(1)上的第二主轴轴承(25)，该第二主轴轴承(25)的右侧设置有套设在主轴(1)上的螺母(21)，该螺母(21)的外侧还设有防止轴向跳动的右盖板(22)。
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