CN108638816A - 一种正反单向单轴二级变速轮装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种正反单向单轴二级变速轮装置，包括一电机，电机上设有电机轴，电机轴的前部设有单向轮轴和单向太阳齿轮，单向轮轴与单向太阳齿轮的有效旋转方向相反；单向轮轴上设有主动轮，主动轮的内侧圆周上设有轮圈，轮圈的内圈壁上设有齿纹，围绕单向太阳齿轮设有若干定行星齿轮，每个定行星齿轮分别同时与单向太阳齿轮及轮圈内齿纹啮合，每个定行星齿轮分别通过定位轴设在一与电机固定的定位板上。本发明的创新之处在于将变速机构和主动轮合二为一，利用电动机可以正反方向转动的特性，通过切换电机的旋转方向实现同向、单轴驱动二级速比输出，达到高效率的二档变速的目的，具有灵活应用，通用性强，体积小巧，不占车辆空间等优势。

Description

一种正反单向单轴二级变速轮装置

技术领域

本发明属于电动车技术领域，具体涉及一种用于电动车辆的正反单向单轴二级变速轮装置。

背景技术

电动车辆是当今交通工具的发展方向，目的是采用新能源动力替代高能耗高排放的传统石化能源动力，从而解决地球环境污染和石化资源枯竭的问题。电动驱动目前所存在的问题是多方面的，如电动摩托车的结构安装问题，电机电控的效率问题，以及变速问题等等。

现如今的传统电动二轮车，如电动自行车，一般采用电机直驱或一级变速的轮毂电机，并且国家严格规范了其行驶速度，通常时速不超过30公里，因此技术十分成熟，基本满足了电动自行车的使用要求。但传统的电动摩托车就不那么走运了，十多年来，电动摩托车的不成功，主要一个原因就在于车载电池的用电效率问题。

摩托车由于行驶速度可达到时速60公里以上，因此传统轮毂电机的频率不足以支撑多级变速的要求。众所周知，电机无法在全覆盖高转速和低转速的综合效率的同时，还去面对低速启动时大扭矩的工作状态。

目前市面上也存在一些专门应用于电动摩托车的二级变速箱。其传动结构包括主动轮和从动轮，主动轮和从动轮之间通过链条、皮带或齿轮连接，其中主动轮负责电机动力的输出，从动轮负责承接扭力。这从动轮本身具有灵活的调整能力，可作为一级变速，也可作为扭力传递的最后环节。这种变速箱的好处在于，不受电机和驱动轮之间的空间限制，通过链条、皮带或齿轮都可以实现力的传递。但由于传统电动二轮车的变速箱原理复杂，结构较大，因此对于以轻便为主的电动摩托车并不理想。摩托车厂家更愿意保留传统的链条传动或者皮带传动的方式，以维持车辆的美观性和使用维护的便捷性。

发明内容

针对上述现有技术的缺陷，本发明专门提供了一种正反单向单轴二级变速轮装置，以满足电动摩托车的发展要求。

为达到上述技术目的及效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种正反单向单轴二级变速轮装置，包括一个电机，所述电机上连接有一根电机轴，所述电机轴的前部依次套设有一个单向轮轴和一个单向太阳齿轮，所述单向轮轴与所述单向太阳齿轮的有效旋转方向相反；所述单向轮轴上套设有一个主动轮，所述主动轮的内侧圆周上设置有一圈轮圈，所述轮圈的内圈壁上设置有齿纹，围绕所述单向太阳齿轮啮合有若干个用于转换所述主动轮旋转方向的定行星齿轮，每个所述定行星齿轮均同时与所述轮圈的内圈壁啮合；每个所述定行星齿轮分别通过一根对应的定位轴设置在一块定位板上，所述定位板与所述电机固定。

进一步的，围绕所述单向太阳齿轮设置有三个所述定行星齿轮，且这三个所述定行星齿轮在所述单向太阳齿轮周围呈品字形分布。

进一步的，当所述电机轴逆时针旋转时，所述单向轮轴直接带动所述主动轮逆时针转动，所述单向太阳齿轮保持空转；当所述电机轴顺时针旋转时，所述单向太阳齿轮通过所述定行星齿轮换向，带动所述主动轮逆时针转动，所述单向轮轴保持空转。

一种正反单向单轴二级变速轮装置，包括一个电机，所述电机上连接有一根电机轴，所述电机轴的前部套设有一个单向轮轴，所述单向轮轴上套设有一个主动轮，所述主动轮的内侧圆周上设置有一圈轮圈，所述轮圈的内圈壁上设置有齿纹；所述电机轴的前部设置有齿纹，且位于所述单向轮轴的内侧，围绕所述电机轴上的齿纹啮合有若干个用于转换所述主动轮旋转方向的定行星齿轮，所述轮圈与所述定行星齿轮之间设置有一个单向太阳齿环，所述单向太阳齿环与所述单向轮轴的有效旋转方向相同，所述单向太阳齿环的内圈和外圈分别与所述定行星齿轮和所述轮圈啮合；每个所述定行星齿轮分别通过一根对应的定位轴设置在一块定位板上，所述定位板与所述电机固定。

进一步的，围绕所述电机轴上的齿纹设置有3个所述定行星齿轮，且这三个所述定行星齿轮在所述电机轴周围呈品字形分布。

进一步的，当所述电机轴逆时针旋转时，所述单向轮轴直接带动所述主动轮逆时针转动，所述单向太阳齿环保持空转；当所述电机轴顺时针旋转时，所述电机轴通过所述定行星齿轮换向带动所述单向太阳齿环逆时针旋转，进而带动所述主动轮逆时针旋转。

本发明的工作原理如下：

本发明充分利用电机可以正反双向转动的特性，当电机逆时针旋转时，单向太阳齿轮或单向太阳齿环处于空转状态，不传递力矩，而此时电机轴直接驱动主动轮转动，即主动轮由单向轮轴实现硬传递，效率达到100%，作为主动轮的二档机构；

当电机顺时针旋转时，单向轮轴处于空转状态，而此时单向太阳齿轮开始传递力矩，单向太阳齿轮或单向太阳齿环经过三个定行星齿轮换向，在主动轮仍旧保持逆时针转动的同时，输出高扭矩，慢转速，作为主动轮的一档机构。

三个定行星齿轮通过定位轴固定在一块与电机连接定位板上，也就是说，该变速机构内的定行星齿轮与传统行星齿轮设计应用完全不同，区别在于三个定行星齿轮是固定不动的，通过定位板与电机的硬连接传递扭力，并由定行星齿轮的转动，将电机的反转变为主动轮的正转。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明的创新点在于放弃传统变速箱呆板、机械的设计模式，采用将变速机构和主传动轮合二为一的新设计，充分利用电动机可以正反方向转动的特性，通过切换电机的旋转方向实现同向、单轴驱动二级速比输出，达到二级变速的目的。

2、本发明是在摩配标准化思路下设计的可变速机构，相比于传统的变速箱，本发明的变速箱具有灵活应用，通用性强，体积小巧，不占车辆空间等巨大优势，对各种电机结构均有适用性，摆脱了一车一变速箱的传统设计方式。

3、本发明的应用价值在于，通过高效率的二档变速，实现电机效率应用的最大化，兼顾高转速和低转速的电机效率，并由低速大扭矩克服电机高能耗。实验证明，本发明的变速箱可提高电动摩托车行驶里程约30%，大量的摩配存量资产可有效盘活。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明一种实施例的正面剖视图；

图2为本发明一种实施例的二档机构的左视图；

图3为本发明一种实施例的一档机构的左视图

图4为本发明另一种实施例的正面剖视图；

图5为本发明另一种实施例的二档机构的左视图；

图6为本发明另一种实施例的一档机构的左视图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。

实施例1

参见图1-3所示，一种正反单向单轴二级变速轮装置，包括一个电机5，所述电机5上连接有一根电机轴6，所述电机轴6的前部依次套设有一个单向轮轴2和一个单向太阳齿轮3，所述单向轮轴2与所述单向太阳齿轮3的有效旋转方向相反；所述单向轮轴2上套设有一个主动轮1，所述主动轮1的内侧圆周上设置有一圈轮圈8，所述轮圈8的内圈壁上设置有齿纹，围绕所述单向太阳齿轮3啮合有3个用于转换所述主动轮1旋转方向的定行星齿轮4，,这三个所述定行星齿轮4在所述单向太阳齿轮3周围呈品字形分布，且每个所述定行星齿轮4均同时与所述轮圈8的内圈壁啮合。

三个所述定行星齿轮4通过所述定位轴7固定在一块与所述电机5连接所述定位板9上，也就是说，该变速机构内的所述定行星齿轮4与传统行星齿轮设计应用完全不同，其区别在于三个所述定行星齿轮4是固定不动的，通过所述定位板9与所述电机5的硬连接实现扭力传递，并由所述定行星齿轮4的转动，将所述电机5的反转变为所述主动轮1的正转。

当所述电机轴6逆时针旋转时，所述单向太阳齿轮3处于空转状态，不传递力矩，而此时所述单向轮轴2直接带动所述主动轮1逆时针转动，即所述主动轮1由所述单向轮轴2实现硬传递，效率达到100%，作为所述主动轮1的二档机构；当所述电机轴6顺时针旋转时，所述单向轮轴2处于空转状态，而此时所述单向太阳齿轮3开始传递力矩，所述单向太阳齿轮3通过三个所述定行星齿轮4换向，在带动所述主动轮1仍旧保持逆时针转动的同时，实现慢转速，高扭矩的输出，作为所述主动轮1的一档机构。

实施例2

参见图4-6所示，一种正反单向单轴二级变速轮装置，包括一个电机5，所述电机5上连接有一根电机轴6，所述电机轴6的前部套设有一个单向轮轴2，所述单向轮轴2上套设有一个主动轮1，所述主动轮1的内侧圆周上设置有一圈轮圈8，所述轮圈8的内圈壁上设置有齿纹；所述电机轴6的前部设置有齿纹，且位于所述单向轮轴2的内侧，围绕所述电机轴6上的齿纹啮合有3个用于转换所述主动轮1旋转方向的定行星齿轮4，这三个所述定行星齿轮4在所述电机轴6周围呈品字形分布，且所述轮圈8与所述定行星齿轮4之间设置有一个单向太阳齿环10，所述单向太阳齿环10与所述单向轮轴2的有效旋转方向相同，所述单向太阳齿环10的内圈和外圈分别与所述定行星齿轮4和所述轮圈8啮合。

三个所述定行星齿轮4通过所述定位轴7固定在一块与所述电机5连接所述定位板9上，也就是说，该变速机构内的所述定行星齿轮4与传统行星齿轮设计应用完全不同，其区别在于三个所述定行星齿轮4是固定不动的，通过所述定位板9与所述电机5的硬连接实现扭力传递，并由所述定行星齿轮4的转动，将所述电机5的反转变为所述主动轮1的正转。

当所述电机轴6逆时针旋转时，虽然所述电机轴6同时带动三个所述定行星齿轮4转动，但由于所述单向太阳齿环10处于空转状态，因此不传递力矩，而此时则是通过所述单向轮轴2直接带动所述主动轮1逆时针转动，即所述主动轮1由所述单向轮轴2实现硬传递，效率达到100%，作为所述主动轮1的二档机构；当所述电机轴6顺时针旋转时，所述单向轮轴2处于空转状态，而此时所述电机轴6通过三个所述定行星齿轮4换向带动所述单向太阳齿环10做逆时针旋转，所述单向太阳齿环10开始传递力矩，进而带动所述主动轮1仍旧保持逆时针旋转，实现低速抵抗更大的扭矩，作为所述主动轮1的一档机构。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种正反单向单轴二级变速轮装置，其特征在于：包括一个电机（5），所述电机（5）上连接有一根电机轴（6），所述电机轴（6）的前部依次套设有一个单向轮轴（2）和一个单向太阳齿轮（3），所述单向轮轴（2）与所述单向太阳齿轮（3）的有效旋转方向相反；所述单向轮轴（2）上套设有一个主动轮（1），所述主动轮（1）的内侧圆周上设置有一圈轮圈（8），所述轮圈（8）的内圈壁上设置有齿纹，围绕所述单向太阳齿轮（3）啮合有若干个用于转换所述主动轮（1）旋转方向的定行星齿轮（4），每个所述定行星齿轮（4）均同时与所述轮圈（8）的内圈壁啮合；每个所述定行星齿轮（4）分别通过一根对应的定位轴（7）设置在一块定位板（9）上，所述定位板（9）与所述电机（5）固定。

2.根据权利要求1所述的正反单向单轴二级变速轮装置，其特征在于：围绕所述单向太阳齿轮（3）设置有三个所述定行星齿轮（4）。

3.根据权利要求2所述的正反单向单轴二级变速轮装置，其特征在于：三个所述定行星齿轮（4）在所述单向太阳齿轮（3）周围呈品字形分布。

4.根据权利要求1所述的正反单向单轴二级变速轮装置，其特征在于：当所述电机轴（6）逆时针旋转时，所述单向轮轴（2）直接带动所述主动轮（1）逆时针转动，所述单向太阳齿轮（3）保持空转；当所述电机轴（6）顺时针旋转时，所述单向太阳齿轮（3）通过所述定行星齿轮（4）换向，带动所述主动轮（1）逆时针转动，所述单向轮轴（2）保持空转。

5.一种正反单向单轴二级变速轮装置，其特征在于：包括一个电机（5），所述电机（5）上连接有一根电机轴（6），所述电机轴（6）的前部套设有一个单向轮轴（2），所述单向轮轴（2）上套设有一个主动轮（1），所述主动轮（1）的内侧圆周上设置有一圈轮圈（8），所述轮圈（8）的内圈壁上设置有齿纹；所述电机轴（6）的前部设置有齿纹，且位于所述单向轮轴（2）的内侧，围绕所述电机轴（6）上的齿纹啮合有若干个用于转换所述主动轮（1）旋转方向的定行星齿轮（4），所述轮圈（8）与所述定行星齿轮（4）之间设置有一个单向太阳齿环（10），所述单向太阳齿环（10）与所述单向轮轴（2）的有效旋转方向相同，所述单向太阳齿环（10）的内圈和外圈分别与所述定行星齿轮（4）和所述轮圈（8）啮合；每个所述定行星齿轮（4）分别通过一根对应的定位轴（7）设置在一块定位板（9）上，所述定位板（9）与所述电机（5）固定。

6.根据权利要求1所述的正反单向单轴二级变速轮装置，其特征在于：围绕所述电机轴（6）上的齿纹设置有3个所述定行星齿轮（4）。

7.根据权利要求6所述的正反单向单轴二级变速轮装置，其特征在于：三个所述定行星齿轮（4）在所述电机轴（6）周围呈品字形分布。

8.根据权利要求1所述的正反单向单轴二级变速轮装置，其特征在于：当所述电机轴（6）逆时针旋转时，所述单向轮轴（2）直接带动所述主动轮（1）逆时针转动，所述单向太阳齿环（10）保持空转；当所述电机轴（6）顺时针旋转时，所述电机轴（6）通过所述定行星齿轮（4）换向带动所述单向太阳齿环（10）逆时针旋转，进而带动所述主动轮（1）逆时针旋转。