CN109073049A - 轮毂式双速变速装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轮毂式双速变速装置，其目的在于提供一种配备能够一体结合到车轮的轮毂内部的简单结构，可以通过行星齿轮部快速地将太阳齿轮部的驱动力传递到轮毂，且能够通过离合器部轻易地实现双速变速的轮毂式(In‑wheel type)双速变速装置。本发明，包括：动力部；太阳齿轮部，接收从动力部传递过来的驱动力；行星齿轮部，接收从太阳齿轮部传递过来的驱动力，连接安装到轮毂；环形齿轮部，连接安装到行星齿轮部，通过单向轴承对其反向旋转进行限制；离合器部，一侧与动力部或连接安装到动力部的太阳齿轮部连接，而另一侧连接安装到轮毂或与轮毂一体连接的行星齿轮部，在工作时使太阳齿轮部和行星齿轮部以及环形齿轮部一体旋转；其中，在通过单向轴承对环形齿轮部的反向旋转进行限制的状态下，动力部的驱动力通过太阳齿轮部以及行星齿轮部传递到轮毂，从而实现低速行驶，而在离合器部工作时，太阳齿轮部、行星齿轮部、环形齿轮部以及轮毂在动力部的驱动力作用下一体旋转，从而实现高速行驶。

Description

轮毂式双速变速装置

技术领域

本发明涉及一种轮毂式双速变速装置，尤其涉及一种在轮毂的内部一体结合安装，动力部的驱动力能够通过太阳齿轮部输入到行星齿轮部并进而传递到输出轴，且所输入的驱动力能够通过离合器部的工作而实现双速变速并传递到输出轴的轮毂式双速变速装置。

背景技术

近年来，因为汽车尾气排放而导致的大气污染以及全球变暖等问题唤醒了人们的地球环境保护意识，而且能源的枯竭也促进了节能政策的推行，而为了解决如上所述的现有问题，如电动汽车、混合动力电动汽车、燃料电池电动汽车等环保型汽车也越来越受到人们的关注。

通常，电动汽车作为燃料使用与汽油发动机不同的电力且作为动力部使用电动机，是一种没有任何尾气排放的无公害车辆，在初期主要使用单纯地利用减速器对电动机中所产生的动力进行减速之后对驱动轮进行驱动的动力传递结构，而最近正在积极开展与能够更加有效地将电动机的动力传递到驱动轮并借此延长车辆的可行驶距离以及提升其驱动性能的变速系统相关的研究活动。

现有的电动汽车因为电机的特性较为优秀而普遍使用具有单一齿轮齿数比的减速器，但是在如上所述的仅使用减速器的情况下，会导致所需要的电机容量相对较大的问题，因此从最近开始广泛使用能够最大程度地发挥电机运行效率的双速变速装置。

但是，现有的双速变速装置为了实现双速变速效果，需要配备两个摩擦离合器或流体离合器，因此不仅会导致变速器的体积变大以及制造成本增加的问题，还会导致动力传递效力下降的问题。

而且，因为现有的双速变速装置需要适用如多个外接齿轮、锁定装置、换档机构等构成，因此其结构非常复杂且可装配性较低，还会因为构成部件数量的增加以及复杂的连接关系而造成动力部的动力无法快速地传递到输出轴的动力损失现象，从而导致变速性能下降的问题。

尤其是，现有的双速变速装置在从1档切换到2档时会发生变速冲击以及摩擦损失，从而导致乘客的舒适感下降以及干扰安全驾驶的问题。

而且，现有的双速变速装置采用单独安装在轮毂的外侧以及将输出轴与轮毂连接的构成，因此需要在车架上配备用于安装双速变速装置的空间，从而导致装置的小型化受到限制等诸多问题。

先行技术文献

专利文献

(专利文献1)公开专利公报第10-2016-0005209号(2016.01.14)

(专利文献2)注册专利公报第10-1532834号(2015.06.24)

(专利文献3)注册专利公报第10-1350772号(2014.01.07)

(专利文献4)公开专利公报第特1997-0046346号(1997.07.26)

专利内容

本发明的目的在于提供一种配备能够一体结合到车轮的轮毂内部的简单结构，可以通过行星齿轮部快速地将太阳齿轮部的驱动力传递到轮毂，且能够通过离合器部轻易地实现双速变速的轮毂式(In-wheel type)双速变速装置。

本发明，包括：动力部；太阳齿轮部，接收从动力部传递过来的驱动力；行星齿轮部，接收从太阳齿轮部传递过来的驱动力，连接安装到轮毂；环形齿轮部，连接安装到行星齿轮部，通过单向轴承对其反向旋转进行限制；离合器部，一侧与动力部或连接安装到动力部的太阳齿轮部连接，而另一侧连接安装到轮毂或与轮毂一体连接的行星齿轮部，在工作时使太阳齿轮部和行星齿轮部以及环形齿轮部一体旋转；其中，在通过单向轴承对环形齿轮部的反向旋转进行限制的状态下，动力部的驱动力通过太阳齿轮部以及行星齿轮部传递到轮毂，从而实现低速行驶，而在离合器部工作时，太阳齿轮部、行星齿轮部、环形齿轮部以及轮毂在动力部的驱动力作用下一体旋转，从而实现高速行驶。

本发明通过太阳齿轮输入以及行星齿轮架输出的方式将动力部的驱动力传递到轮毂，因此其构成比现有装置简单且动力传递效率优秀，而且因为动力损失较少而能够提升能源效率。

本发明采用太阳齿轮部、行星齿轮部、环形齿轮部以及离合器部一体连接的小型结构并采用动力部被连接到上述太阳齿轮部的一体化构成，因此能够在车辆的轮毂内(Inwheel type)一体安装。

在将本发明适用于电动车时，不仅能够相对于电机减速器改善车辆的最高速性能，还能够改善其加速性能以及攀爬性能，更能够通过将构成部件的数量将至最低而节省成本并将其重量最小化。

本发明能够在动力部启动并驱动太阳齿轮部发生旋转时无损地通过行星齿轮部向轮毂进行输出，因此能够提升所有rpm区间的动力传递效率。

本发明能够根据行驶状态动态地实现双速变速，因此能够提升车辆的输出以及性能。

适用本发明的离心式离合器能够借助于旋转驱动的滚子而使离合器第1转子以及第2转子一体旋转，因此不会发生因为摩擦而导致的损失，从而能够无动力损失地将动力部的驱动力直接传递到轮毂。

本发明能够通过提供双速变速比而进一步提升电动车辆的驱动性能，还能够通过将动力消耗将至最低而提升电动车的燃料效率并增加可行驶距离。

本发明不仅能够安装到如电动车辆、电动摩托车等通过电力驱动而移动的设备，还能够轻易地安装到已完成生产的设备。

附图说明

图1是对适用本发明的整体构成进行图示的示意图。

图2是对适用本发明的内部构成进行图示的示意图。

图3是对适用本发明的构成进行简要图示的示意图。

图4是对适用本发明的动力部以及离合器部(电子控制式)的构成进行图示的示意图。

图5是对适用本发明的构成进行简要图示的另一示意图。

图6是对适用本发明的离心式离合器的构成进行图示的示意图。

图7是对适用本发明的离心式离合器的工作状态进行图示的示意图。

图8是对适用本发明的离心式离合器的连杆部的连接状态进行图示的示意图。

图9是对适用本发明的离心式离合器的连杆部的工作状态进行图示的示意图。

图10是对适用本发明的构成进行图示的简要示意图(包括单向离合器)。

图11是对本发明的变形构成进行图示的示意图。

图12是对图11的构成进行图示的简要示意图。

【符号说明】

10：动力部

20：太阳齿轮部

21：输入轴

22：太阳齿轮

30：离合器部

35：单向离合器

40：行星齿轮部

41：行星齿轮

42：行星齿轮架

50：中心轴

60：环形齿轮部

61：环形齿轮

62：齿轮箱

70：电子控制式离合器

71：离合器第1转子

72：离合器第2转子

73：离合器定子

80：离心式离合器

81：离合器第1转子

81a：外周面

82：离合器第2转子

82a：收容槽

82b：内周面

83：间隔空间

84：离合器工作部

84a：滚子

84b：支撑杆

84c：移动杆

84d：支撑弹簧

85：贴紧部

85a：支撑面

85b：倾斜面

841c：阻挡坎

851a：上端

851b：下端

852a：外侧端

852b：内侧端

86：安装孔

86a：一侧

86b：另一侧

90、91、95：单向轴承

92：轴承

96：连杆部

97：连接杆

98：中央旋转连杆

100：双速变速装置

110：第1车架

120：第2车架

130：轮毂

131：轮胎

140：轮毂防尘罩

150：轮毂罩

151：突出部

160：制动部

具体实施方式

图1是对适用本发明的整体构成进行图示的示意图，图2是对适用本发明的内部构成进行图示的示意图，图3是对适用本发明的构成进行简要图示的示意图，图4是对适用本发明的动力部以及离合器部(电子控制式)的构成进行图示的示意图，图5是对适用本发明的构成进行简要图示的另一示意图，图6是对适用本发明的离心式离合器的构成进行图示的示意图，图7是对适用本发明的离心式离合器的工作状态进行图示的示意图，图8是对适用本发明的离心式离合器的连杆部的连接状态进行图示的示意图，图9是对适用本发明的离心式离合器的连杆部的工作状态进行图示的示意图，图10是对适用本发明的构成进行图示的简要示意图(包括单向离合器)，图11是对本发明的变形构成进行图示的示意图，图12是对图11的构成进行图示的简要示意图。

适用本发明的轮毂式双速变速装置，包括：动力部10；太阳齿轮部20，接收从动力部10传递过来的驱动力；行星齿轮部40，接收从太阳齿轮部20传递过来的驱动力，连接安装到轮毂130；环形齿轮部60，连接安装到行星齿轮部，通过单向轴承对其反向旋转进行限制；离合器部30，通过动力部10的驱动力使太阳齿轮部20和行星齿轮部40以及环形齿轮部60一体旋转；

其中，在通过单向轴承90对环形齿轮部60的反向旋转进行限制的状态下，动力部10的驱动力通过太阳齿轮部20以及行星齿轮部40传递到轮毂130，从而实现低速行驶，

而在离合器部30工作时，太阳齿轮部20、行星齿轮部40、环形齿轮部60以及轮毂130在动力部10的驱动力作用下一体旋转，从而实现高速行驶。

本发明的一实例，包括：动力部10；太阳齿轮部20，输入轴21的一侧端连接到动力部10，在贯通轮毂130的输入轴的另一侧一体形成太阳齿轮22；行星齿轮部40，配备接收从太阳齿轮22传递过来的驱动力的多个行星齿轮42，行星齿轮架41被一体固定安装到轮毂130；环形齿轮部60，接收从多个行星齿轮42传递过来的驱动力；离合器部30，一侧与动力部10或连接安装到动力部10的太阳齿轮部20连接，而另一侧连接安装到轮毂130或与轮毂130一体连接的行星齿轮部40；以及，中心轴50，贯通动力部10和太阳齿轮部20以及环形齿轮部60，通过单向轴承90对环形齿轮部60进行支撑，两侧末端被固定安装到第1车架110以及第2车架120；

其中，在通过单向轴承90对环形齿轮部60的反向旋转进行限制的状态下，动力部10的驱动力通过太阳齿轮部20以及行星齿轮部40传递到轮毂130，从而实现低速行驶，

而在离合器部30工作时，安装有行星齿轮部40的轮毂130结合到动力部10，太阳齿轮部20、行星齿轮部40、环形齿轮部60以及轮毂130在动力部10的驱动力作用下一体旋转，从而实现高速行驶。

此外，本发明如图1以及图10所示，在行星齿轮部40以及太阳齿轮部20之间还安装有单向离合器35，上述单向离合器35对行星齿轮架41相对于太阳齿轮部的输入轴21的正向旋转进行限制。

上述动力部10是指如电机、电动机等用于生成动力的驱动手段，被安装到轮毂130的内部。

上述动力部10只要能够生成动力即可，因此其构成并不受到任何限定。作为一实例，如图4所示，能够将电子定子12连接安装到中心轴50并将电机转子11连接安装到太阳齿轮部20。此外，还能够利用电机箱代替上述电机转子11实现如上所述的功能。

上述太阳齿轮部20，包括：输入轴21，一侧端连接到动力部10而接收所传递过来的驱动力；以及，太阳齿轮22，在输入轴21的另一侧一体形成。

上述输入轴21供中心轴50贯通并对其进行轴承支撑，一侧端与动力部的一侧如电机转子11一体连接安装，从而在动力被部驱动时进行旋转。此外，离合器部的一侧能够被连接安装到上述输入轴21。

上述离合器部30被连接安装到轮毂130以及动力部10之间，从而将动力部10的驱动力传递到轮毂130，能够使用电子控制式离合器70或离心式离合器80。

上述电子控制式离合器70，能够采用2个离合器转子相互贴紧结合并对动力进行传递或在达到一定的速度以上时2个离合器转子自动贴紧并对动力进行传递的如EM离合器等所有公知的电子控制式离合器。

如上所述的电子控制式离合器70的构成并不受到任何限定。作为一实例，如图2至图4所示，能够包括：离合器第1转子71，一体结合到动力部10的电机转子11或太阳齿轮部的输入轴21；离合器第2转子72，与上述离合器第1转子71对应并一体固定安装到轮毂130或行星齿轮部40；以及，离合器定子73，连接安装到中心轴50或电机定子12；

借此，在离合器定子73工作时，离合器第1转子71以及离合器第2转子72将贴紧结合并将动力部10的驱动力传递到轮毂130。

此时，能够利用电机转子11的一侧替代上述离合器第1转子71。即，能够通过变形而使得与上述离合器第1转子71对应的电机转子11的一侧面配备离合器第1转子71的功能。

因为如上所述的电子控制式离合器的构成以及工作方式属于公知的技术，所以在此将省略其详细的说明。

上述离心式离合器90能够通过离心力自动工作并将动力部10的驱动力传递到轮毂130，如图5至图9所示，包括：离合器第1转子81，一体结合到动力部的电机转子11或太阳齿轮部的输入轴21；离合器第2转子82，与上述离合器第1转子81形成间隔空间83并一体固定安装到轮毂130或行星齿轮部40；以及，离合器工作部84，在离合器第1转子81以及离合器第2转子82之间的位置连接安装到离合器第1转子81，通过离合器第1转子81的旋转力自动工作并借此对离合器第1转子81以及离合器第2转子82进行一体化连接。

上述离合器第1转子81被一体连接安装到动力部的电机转子11或太阳齿轮部的输入轴21并与动力部的电机转子11或太阳齿轮22同心旋转，在外周面81a上形成包括支撑面85a以及倾斜面85b的贴紧部85，且在内部形成可供离合器工作部84连接安装的特定长度的安装孔86。

上述支撑面85a的上侧连接到离合器第1转子的外周面81a，下端连接到倾斜面85b，能够采用朝向离合器第1转子81的中心的垂直面或具有特定凹陷曲率的曲面。

为了能够稳定地对离合器工作部84进行安置，上述支撑面85a采用凹陷曲率的曲面为宜，且支撑面的高度h大于离合器工作部的滚子直径D。

为了使离合器工作部84的滚子84a可以在离合器第1转子81的旋转力作用下向外侧方向移动，上述倾斜面85b能够采用曲线形或直线形。作为上述倾斜面85b的一实例，采用渐开线曲线形或锥形，较佳地采用渐开线曲线形。

即，上述倾斜面85b的一侧端连接到支撑面85a而另一侧端连接到离合器第1转子的外周面81a，从而使离合器工作部的滚子84a能够在离合器第1转子81的旋转力作用下向离合器第1转子的外周面81a方向移动。

如上所述构成的贴紧部85在离合器第1转子的外周面81a形成一个以上，当在离合器第1转子81的外周面的整体外围沿着同一方向连续形成多个时，上述离合器第1转子81的外周面本身将通过多个贴紧部85形成锯齿形状。

上述安装孔86以特定的长度形成，可供离合器工作部84连接安装，一侧86a朝向离合器第1转子81的内侧，而另一侧86b朝向离合器第1转子81的外侧。

上述安装孔86能够采用直线形长孔形状或曲线形长孔形状，较佳地采用直线形长孔形状。

上述离合器第2转子82与离合器第1转子81形成间隔空间83并一体连接安装到轮毂130。

上述离合器第2转子82配备可将离合器第1转子81收容到内部的收容槽82a，且沿着上述收容槽82a的内周形成与离合器工作部的滚子84a进行接触支撑的内周面82b。

上述间隔空间83是指，当将离合器第1转子81组装到离合器第2转子的收容槽82a内部时通过从收容槽的内周面82b到贴紧部的倾斜面85b为止的间隔距离而形成的空间，上述间隔空间83采用收容槽的内周面82b以及倾斜面85b之间的间隔逐渐变窄的形状。

即，当将离合器第1转子81组装到离合器第2转子的收容槽82a内部时，因为贴紧部的倾斜面85b的形状，间隔空间83中从离合器第2转子的内周面82b到离合器第1转子的倾斜面的另一侧端(或倾斜面外侧端)为止的间隔距离小于离合器工作部的滚子直径D，而从离合器第2转子的内周面到离合器第1转子的倾斜面一侧端(或倾斜面内侧端)之间的间隔距离大于离合器工作部的滚子直径D。

上述离合器工作部84是在离合器第1转子81的旋转力作用下工作，用于将离合器第1转子81以及离合器第2转子82相互贴紧接触而使其一体旋转，如上所述构成的离合器工作部84的特征在于不会有因为摩擦而导致的损失。

上述离合器工作部84，包括：滚子84a，安装于离合器第1转子的贴紧部85内部；支撑杆84b，滚子84a可旋转地连接安装到其一侧；移动杆84c，安装于离合器第1转子的安装孔86内部并铰接安装到支撑杆84b的另一侧；以及，支撑弹簧84d，在上述移动杆84c以及安装孔的另一侧86b之间的位置安装到安装孔86的内部，对移动杆84c进行弹性支撑。

即，在上述离合器工作部84中，滚子84a可旋转地连接到支撑杆84b的一侧，支撑杆84b的另一侧可旋转地连接到贯通安装孔86的移动杆84c的两端，而上述移动杆84c在安装孔86的内部被支撑弹簧84d支撑。

如上所述构成的离合器工作部84，在离合器第1转子81的旋转力小于特定值时，会因为滚子84a没有发生移动而处于未工作状态，而在离合器第1转子81的旋转力达到特定值以上时，则会因为滚子84a在离心力作用下发生移动并嵌入到离合器第1转子以及离合器第2转子之间而使离合器第1转子81以及离合器第2转子82一体旋转。

即，上述离合器工作部84，在离合器第1转子81的旋转力小于特定值时，移动杆84c将在支撑弹簧84d的弹性支撑力作用下位于安装孔的一侧86a，而通过支撑杆84b连接到移动杆84c的滚子84a将维持与贴紧部85的支撑面85a以及倾斜面85b同时接触的状态。此时，离合器第1转子81将在不受到滚子84a干扰的状态下与电机转子11以及太阳齿轮的输入轴21一体旋转。

此外，在离合器第1转子81的旋转力达到特定值以上时，滚子84a将在离心力的作用下沿着贴紧部的倾斜面85移动，同时移动杆84c将对支撑弹簧84d进行压缩并从安装孔的一侧86a向另一侧86b方向移动。此时，沿着贴紧部的倾斜面移动的滚子84a如图7所示，将在倾斜面与离合器箱的内周面之间的间隔逐渐变窄而达到小于滚子直径的部分被嵌入到贴紧部的倾斜面85b以及离合器第2转子的内周面82b之间，从而使离合器第1转子81以及离合器第2转子82一体结合旋转。即，离合器第1转子81的旋转力将被传递到离合器第2转子82。

可使上述离合器驱动部84工作的离合器第1转子81的旋转力的特定值，是在考虑到动力部的容量、所需要的输出量等的前提下，根据支撑弹簧84d的弹性力、移动杆84c以及滚子84a的重量进行计算或利用程序计算得出，并不受到特殊的限定。

作为一实例，上述离合器工作部84能够设定为在达到动力部最大输出速度的约50％以上时工作，具体来讲，能够设计成当离合器第1转子的旋转力在500～1,000rpm的范围内达到所设定的特定值时工作。

此外，还能够采取如图8以及图9所示的通过连杆部96对多个上述离合器工作部84进行相互连接的构成，使其在离合器第1转子81的旋转力达到特定值时同步工作。

上述连杆部96，包括：中央旋转连杆98，以轴承支撑的方式安装到输入轴21；连接杆97，一侧端分别铰接到上述中央旋转连杆98而另一端可旋转地连接到离合器工作部的移动杆84c。

如上所述构成的连杆部96，在离合器第1转子81以及离合器第2转子82之间安装有多个离合器工作部84的情况下，当一侧的离合器工作部在离合器第1转子81的旋转力作用下工作时，与其连接的连接杆97将带动中央旋转连杆98一起进行旋转，而在中央旋转连杆98旋转时，与其连接的多个其他连接杆97也将同时工作，从而实现多个离合器工作部的同步。

此外，上述离心式离合器80如图6至图9所示，还能够包括滚珠限位器部87，从而使离合器工作部84只有在离合器第1转子81高速旋转时工作并切换到高速档(2档)，而在低速旋转时恢复到低速档(1档)。

上述滚珠限位器部87，包括：限位器孔87a，与离合器第1转子的安装孔86连通；滚珠87b，被插入到上述限位器孔87a的内部且其一部分向安装孔86的内部突出；滚珠弹簧87c，安装在限位器孔87a的内部，对上述滚珠87b进行弹性支撑；以及，调节螺栓87d，结合到上述限位器孔87a的内部，防止滚珠弹簧87c发生脱离并对其张力进行调节。

如上所述构成的滚珠限位器部87，安装在安装孔86的一侧，滚珠与离合器工作部的移动杆84c接触支撑，当离合器第1转子81以小于设定值的状态旋转时能够起到防止移动杆84c沿着安装孔86移动的作用。

如上所述，通过在离心式离合器80上追加安装滚珠限位器部87，当离合器第1转子81低速(例如700rpm以下)旋转时，移动杆84c将与滚珠限位器部87发生接触，从而使离合器工作部84维持不工作的状态，而当离合器第1转子81高速(例如700rpm以上)旋转时，移动杆84c将在离合器第1转子81旋转的离心力作用下对滚珠87b进行挤压而使滚珠弹簧87c受到压缩并沿着安装孔86进行移动，从而使离合器工作部84工作。

此时，在上述移动杆84c上还配备有用于形成阻挡坎841c的段差，从而在离合器第1转子81低速旋转时因为移动杆的阻挡坎841c与滚珠限位器部87的滚珠87b发生接触而不会发生移动，而在离合器第1转子81高速旋转时移动杆84c沿着安装孔86移动且所移动的移动杆84c将持续维持对滚珠限位器部的滚珠87b进行压迫的状态。

即，本发明能够通过滚珠限位器部87，使得原本应该在高速(例如500rpm以上)状态下发生的变速，实际在高速(例如700rpm以上)状态下发生高档变速(2档)，而在低速(例如700rpm以下)则不会受到滚珠限位器部87的影响，使得移动杆84c在比高档变速(2档)的转速更低的转速(例如小于700rpm的500rpm以下)状态下也能够还原到原位置，从而对离合器工作部84变速的时间以及速度区间进行调节。

上述行星齿轮部40如图1至图3所示，包括：多个行星齿轮42，接收从太阳齿轮22传递过来的驱动力；以及，行星齿轮架41，一体连接安装到轮毂130，与上述多个行星齿轮42连接支撑而使其可旋转。

上述行星齿轮42以太阳齿轮22为中心安装，通过接收从太阳齿轮22传递过来的驱动力，在向与太阳齿轮22相反的方向进行旋转(自转)的同时以太阳齿轮22为中心进行旋转(公转)，从而使行星齿轮架41向与太阳齿轮22相同的方向旋转。因为上述行星齿轮41的排列属于公知的技术，所以在此将省略其详细的说明。

上述行星齿轮架42属于用于接收动力部10的驱动力并向轮毂进行输出的输出部，与多个行星齿轮41连接支撑而使其可旋转(自转)，一侧能够通过螺栓等连接并固定安装到轮毂130。此外，离合器部的离合器第1转子能够被连接安装到上述行星齿轮架42。

上述单向离合器35如图1以及图10所示，被连接安装到行星齿轮架41以及太阳齿轮部的输入轴21，借此，在输入轴21的旋转力大于行星齿轮架41的旋转力时，行星齿轮架41将在自由状态下正方向空转，而在行星齿轮架41的旋转力大于输入轴21的旋转力时，能够对行星齿轮架41相对于输入轴21的正向旋转进行限制，从而使行星齿轮架41以及输入轴21一体旋转。

上述环形齿轮部60如图1至图3所示，包括：环形齿轮61，与多个行星齿轮41齿合；以及，齿轮箱62，与环形齿轮一体形成，为了对反向旋转进行限制而通过单向轴承90被中心轴50支撑。此时，上述环形齿轮61为了与多个行星齿轮42同时齿合而在齿轮箱62的内侧形成。

如上所述构成的环形齿轮部60，通过单向轴承90对其反向(与太阳齿轮的旋转方向相反的方向)旋转(自转)进行限制，因此在离合器部30未工作时，太阳齿轮22的驱动力将通过行星齿轮部40输出到轮毂130，而在离合器部30工作时，轮毂130将与太阳齿轮部20以及行星齿轮部40一起正向旋转而增加输出。

此外，本发明如图1所示，在安装有动力部10的轮毂130的一侧安装轮毂防尘罩140，且在安装有行星齿轮部40以及环形齿轮部60的轮毂130的另一侧安装轮毂罩150，从而防止动力部10和环形齿轮部60以及行星齿轮部40裸露在外部。

上述轮毂防尘罩140的一侧与轮毂130一体连接，而另一侧被动力部10或中心轴50轴承支撑。

上述轮毂罩150的一侧与轮毂130一体连接，而另一侧被中心轴50轴承支撑。

因为上述轮毂防尘罩140以及轮毂罩150是通过如螺栓等公知的固定手段进行安装，所以在此将省略其详细的说明。

此外，本发明在各个部件之间连接安装如油封以及滚珠轴承等，但是因为如上所述的追加构成属于变速装置中的公知技术，所以在此将省略其详细的说明。

此外，上述轮毂罩150如图1、图3以及图10所示，还能够安装制动部160，上述制动部160能够被安装到在轮毂罩150的外侧以圆筒形突出形成的突出部151的内部。因为上述制动部160采用通过制动鼓以及制动盘的接触而使轮毂130的旋转停止的公知构成，所以在此将省略其详细的说明。

上述中心轴50贯通动力部10、太阳齿轮部20、环形齿轮部60，而且两端被固定安装到第1车架110以及第2车架120。即，中心轴50的两端被固定安装到第1车架110以及第2车架120，贯通安装到动力部的电机转子11以及太阳齿轮部的输入轴21并对其进行轴承支撑，同时贯通安装到环形齿轮部60并通过单向轴承对其进行支撑，而且通过轴承对轮毂罩150进行支撑。

如上所述构成的本发明，能够在动力部的驱动力通过太阳齿轮部20、行星齿轮部40传递到轮毂130时实现低速行驶(减速)，而在离合器部30工作时动力部10将被一体连接到轮毂130，从而使太阳齿轮部20、行星齿轮部40、环形齿轮部60一体旋转并借此实现高速行驶(加速)。

此外，本发明能够将太阳齿轮部作为输入源，并将齿轮齿数比设计为低速2.25:1以及高速1:1，也能够将环形齿轮部60作为输入源，即，将环形齿轮部60连接到动力部10并将太阳齿轮部20通过单向轴承90连接支撑到中心轴，而在将环形齿轮部60作为输入源时能够将齿轮齿数比变更为低速1.75:1以及高速1:1。

此外，本发明如图11以及图12所示，也能够以无中心轴50的状态通过第1车架110以及第2车架120对太阳齿轮部的输入轴21进行连接支撑。在如上所述的未安装中心轴的情况下，发生变化的只有离合器部30以及动力部10的位置，但是其功能保持不变。

即，图11是对本发明的变形构成进行图示的示意图，图12是对图11的构成进行图示的简要示意图。

本发明，包括：动力部10；太阳齿轮部20，输入轴21的一侧端连接到动力部10，在贯通轮毂130的输入轴的另一侧一体形成太阳齿轮22；行星齿轮部40，配备接收从太阳齿轮22传递过来的驱动力的多个行星齿轮42，行星齿轮架41被一体固定安装到轮毂130；环形齿轮部60，接收从多个行星齿轮42传递过来的驱动力，通过单向轴承对其反向旋转进行限制；以及，离合器部30，连接安装到太阳齿轮部20以及环形齿轮部60；

其中，动力部10的驱动力通过太阳齿轮部20以及行星齿轮部40传递到轮毂130，从而实现低速行驶，

而在离合器部30工作时，太阳齿轮部20、行星齿轮部40、环形齿轮部60以及轮毂130在动力部10的驱动力作用下一体旋转，从而实现高速行驶。

上述动力部10，被固定安装到第1车架110的一侧并与太阳齿轮部的输入轴21的一侧端进行轴结合，从而驱动轴结合的输入轴21进行旋转。

上述太阳齿轮部的输入轴21贯通第1车架110以及第2车架120、行星齿轮架部部50以及环形齿轮部60且另一侧端连接到离合器部30，同时通过轴承96被第1车架110支撑。

上述行星齿轮部40包括行星齿轮42以及行星齿轮架41，上述行星齿轮架42与多个行星齿轮41连接支撑而使其可旋转(自转)，并被一体连接安装到轮毂130。

上述环形齿轮部60，包括：环形齿轮61，与多个行星齿轮42齿合；齿轮箱62，与上述行星齿轮61一体形成，通过轴承92被行星齿轮架41支撑，并通过单向轴承91、95被输入轴21以及第2车架120支撑。

如上所述构成的环形齿轮部60是通过单向轴承95对其反向(与太阳齿轮的旋转方向相反的方向)旋转(自转)进行限制，而在通过另一个单向轴承91进行正向(与太阳齿轮的旋转方向相同的方向)旋转时将与输入轴21一体旋转。

即，因为上述环形齿轮部60是通过单向轴承95对其反向(与太阳齿轮的旋转方向相反的方向)旋转(自转)进行限制，因此在离合器部30未工作时，太阳齿轮22的驱动力将通过行星齿轮42传递到行星齿轮架41并向轮毂130进行输出，

而在离合器部30工作时，安装于环形齿轮部60以及输入轴21之间的单向轴承91将使环形齿轮部60以及输入轴21一体正向旋转，因此太阳齿轮22以及环形齿轮部60能够进行1:1旋转并借此增加轮毂130的输出。

上述离合器部30能够采用电子控制式离合器70或离心式离合器80，通过连接安装到环形齿轮部60以及输入轴21而将动力部的驱动力传递到环形齿轮部60。

即，当作为上述离合器部30采用电子控制式离合器70时，离合器第1转子被连接到输入轴21而离合器第2转子被连接安装到环形齿轮部的齿轮箱62，且离合器定子被连接安装到齿轮箱62或输入轴21，从而能够在离合器定子工作时使得离合器第1转子以及离合器第2转子贴紧结合并借此将动力部10的驱动力传递到环形齿轮部60。

此外，当作为上述离合器部30采用离心式离合器80时，包括：离合器第1转子81，一体结合到太阳齿轮部的输入轴21；离合器第2转子82，与上述离合器第1转子81形成间隔空间83并一体固定安装到环形齿轮部60；以及，离合器工作部84，在离合器第1转子81以及离合器第2转子82之间的位置连接安装到离合器第1转子81，通过离合器第1转子81的旋转力自动工作并借此对离合器第1转子81以及离合器第2转子82进行一体化连接；借此，离合器工作部将在离合器第1转子的旋转力作用下工作并借此使离合器第1转子以及离合器第2转子贴紧结合。

因为如上所述的电子控制式离合器以及离心式离合器的构成以及工作已在结合图1至图10进行的说明中进行记载，所以在此将省略其详细的说明。

如上所述构成的本发明，能够通过按照如下述【表1】所示的内容设定变速条件以及减速条件而进行控制。

【表1】

此外，适用本发明的太阳齿轮以及环形齿轮能够决定双速变速器在初期低rpm下的固定的齿轮齿数比。

例如，当太阳齿轮:环形齿轮＝1:2时，双档行星齿轮架部的输出用变速器的总减速比为3倍减速(环形齿轮固定时)。因此，能够通过对两者之间的齿轮齿数比进行任意变更组合而根据使用者的需求对初期低rpm区间的齿轮齿数比进行调整。

关于上述行星齿轮的各个构成品的旋转次数公式，当定义S＝太阳齿轮的旋转次数、C＝行星齿轮架的旋转次数、R＝环形齿轮的旋转次数、A＝环形齿轮齿数/太阳齿轮齿数时，可按照如下所述的【公式1】进行计算，因为下述【公式1】为公知的技术，所以在此将省略其详细的说明。

【公式1】环形齿轮的旋转次数＝((1+A)C-S)/A，太阳齿轮的旋转次数＝(1+A)C-Rx A

接下来，在将适用本发明的离合器部30设定为离心式离合器80的前提下，结合附图对其工作关系进行详细的说明。此时，假定最高输出速度为100㎞/h且上述离心式离合器80在30㎞/h时工作而完成变速。

离合器部未工作(低速)

动力部的驱动力通过输入轴21传递到太阳齿轮22并使行星齿轮42发生旋转，此时因为对环形齿轮部的齿轮箱62进行支撑的单向轴承90会对其反向旋转进行限制，因此在行星齿轮42旋转时，行星齿轮架41将向与太阳齿轮22的旋转方向相同的方向旋转，而在上述行星齿轮架41旋转时，轮毂130也将随之一体旋转驱动，从而以小于30㎞/h的速度低速行驶。

此时，离心式离合器80的离合器第1转子81将以与动力部或太阳齿轮部相同的旋转力旋转，而离合器第2转子82将以与轮毂相同的旋转力旋转，但是在离合器第1转子81的旋转力没有达到特定值时，离合器第1转子81以及离合器第2转子82并不会因为离合器工作部84而结合，因此离合器第1转子81以及离合器第2转子82将以不同的旋转力旋转。即，离心式离合器80处于未工作的状态。此外，能够将如上所述的低速行驶时的齿轮齿数比设定为2.25:1。

此外，关于如上所述的在离心式离合器未工作的状态下的低速行驶，即使是在将离合器部30设定为电子控制式离合器70的情况下，从动力部向轮毂传递动力的过程与上述内容相同。

离合器部已工作(高速)

当输入轴21的旋转力在动力部10的作用下增加而达到30㎞/h以上的输出速度时，离合器第1转子81的旋转力将增加，此时离合器工作部84会在上述离合器第1转子的旋转力增加时的离心力作用下工作，使滚子84a沿着贴紧部的倾斜面85b向离合器第2转子的内周面方向在间隔空间83中移动，同时移动杆84c也将对支撑弹簧84d进行压缩并沿着安装孔86进行移动，而在贴紧部的倾斜面85b以及收容槽的内周面82b之间的间隔小于滚子84a直径的部分，滚子84a将被嵌入到贴紧部的倾斜面85b以及收容槽82b之间。

如上所述，当离合器工作部的滚子84a被嵌入到离合器第1转子的贴紧部的倾斜面85b以及离合器第2转子的收容槽的内周面82b之间时，离合器第1转子81以及离合器第2转子82将会因为滚子84a的嵌入而一体旋转，从而将动力部的驱动力传递到轮毂。即，因为环形齿轮部60、行星齿轮部40、太阳齿轮部20以及动力部10会相互结合并全部向相同的方向一体旋转，因此动力部以及轮毂将以1:1的齿轮齿数比进行输出。

在行驶过程中未踩下油门踏板(生成再生制动力)

此外，在行星齿轮部40中还安装有单向离合器35的情况下，如果在行驶过程中没有踩下油门踏板，则与轮毂130连接的行星齿轮部40将成为动力输入部分，因此旋转力将通过行星齿轮部40输入。

此时，因为行星齿轮部40的旋转力大于太阳齿轮部20的旋转力，而且连接安装到行星齿轮部中的单向齿轮35会对行星齿轮架相对于太阳齿轮部的输入轴的正向旋转进行限制，因此当通过行星齿轮部输入的旋转力大于太阳齿轮部的旋转力时，行星齿轮部以及太阳齿轮部将以1:1的旋转比进行旋转，从而使动力部10被强制驱动并进行发电。

即，因为本发明在行星齿轮部40以及太阳齿轮部20之间安装有单向离合器35，因此当行星齿轮部的行星齿轮架的旋转次数大于太阳齿轮的旋转次数时，将通过单向离合器35对动力部进行强制驱动，从而借助于再生制动通过动力部生成能量。

在行驶过程中未踩下油门踏板(生成再生制动力-图11以及图12的构成)

因为在行驶过程中没有踩下油门踏板时行星齿轮部40会成为动力输入部分，因此将通过行星齿轮部40输入旋转力，而且在行星齿轮部的旋转力作用下，环形齿轮部将向与行星齿轮部相同的方向(正向)旋转。

此时，因为上述环形齿轮部的齿轮箱62在输入轴21上会受到单向轴承91的限制，因此在环形齿轮部旋转时输入轴21也将随之正向旋转，此时环形齿轮部60以及输入轴21将以1:1的旋转比强制驱动动力部10并进行发电。

即，在通过行星齿轮部50输入旋转力时，环形齿轮部60将以自由状态正向空转，此时输入轴的太阳齿轮能够反向旋转，但是动力部会因为用于再生制动的反向力量受到负载作用而逐渐停止旋转。在如上所述的条件下，会因为环形齿轮部的自由旋转量而进入空转状态，从而不会生成再生制动力。但是，因为本发明在环形齿轮部60以及输入轴21之间安装有单向轴承91，因此当环形齿轮部的旋转次数大于太阳齿轮的旋转次数时，环形齿轮部以及太阳齿轮将因为单向轴承91而以1:1的旋转比一起旋转并对动力源进行强制驱动，从而借助于再生制动通过动力源生成能量。

本发明并不限定于如上所述的特定的较佳实施例，在不脱离权利要求书中所要求的本发明之要旨的情况下，具有本发明所属技术领域之一般知识的人员能够进行各种变形实施，而如上所述的变更包含于权利要求的范围之内。

Claims (12)

1.一种轮毂式双速变速装置，其特征在于：

在轮毂式双速变速装置中，包括：

动力部；太阳齿轮部，用于对动力部的驱动力进行传递；行星齿轮部，用于对太阳齿轮部的驱动力进行传递，连接安装到轮毂；环形齿轮部，连接安装到行星齿轮部，以借助于单向轴承对其反向旋转进行限制的方式安装；离合器部，一侧与动力部或连接安装到动力部的太阳齿轮部连接，而另一侧连接安装到轮毂或与轮毂一体连接的行星齿轮部，从而使太阳齿轮部和行星齿轮部以及环形齿轮部一体旋转；

其中，在借助于单向轴承对环形齿轮部的反向旋转进行限制的状态下，能够将动力部的驱动力通过太阳齿轮部以及行星齿轮部传递到轮毂，从而实现低速行驶，

而在离合器部工作时，太阳齿轮部、行星齿轮部、环形齿轮部以及轮毂在动力部的驱动力作用下一体旋转，从而实现高速行驶。

2.根据权利要求1所述的轮毂式双速变速装置，其特征在于：

轮毂式双速变速装置，包括：

动力部；

太阳齿轮部，输入轴的一侧端连接到动力部，在贯通轮毂的输入轴的另一侧一体形成太阳齿轮；

行星齿轮部，配备接收从太阳齿轮传递过来的驱动力的多个行星齿轮，行星齿轮架被一体固定安装到轮毂；

环形齿轮部，接收从多个行星齿轮传递过来的驱动力；

离合器部，一侧与动力部或连接安装到动力部的太阳齿轮部连接，而另一侧连接安装到轮毂或与轮毂一体连接的行星齿轮部；以及，

中心轴，贯通动力部和太阳齿轮部以及环形齿轮部，通过单向轴承对环形齿轮部进行支撑，两侧末端被固定安装到第1车架以及第2车架；

其中，在借助于单向轴承对环形齿轮部的反向旋转进行限制的状态下，能够将动力部的驱动力通过太阳齿轮部以及行星齿轮部传递到轮毂，从而实现低速行驶，

而在离合器部工作时，轮毂结合到动力部，太阳齿轮部、行星齿轮部、环形齿轮部以及轮毂在动力部的驱动力作用下一体旋转，从而实现高速行驶。

3.根据权利要求1所述的轮毂式双速变速装置，提特征在于：

轮毂式双速变速装置，包括：

动力部；

太阳齿轮部，输入轴的一侧端连接到动力部，在贯通轮毂的输入轴的另一侧一体形成太阳齿轮；

行星齿轮部，配备接收从太阳齿轮传递过来的驱动力的多个行星齿轮，行星齿轮架被一体固定安装到轮毂；

环形齿轮部，接收从多个行星齿轮传递过来的驱动力，通过单向轴承对其反向旋转进行限制；以及，

离合器部，连接安装到太阳齿轮部以及环形齿轮部；

其中，动力部的驱动力通过太阳齿轮部以及行星齿轮部传递到轮毂，从而实现低速行驶，

而在离合器部工作时，太阳齿轮部、行星齿轮部、环形齿轮部以及轮毂在动力部的驱动力作用下一体旋转，从而实现高速行驶。

4.根据权利要求2所述的轮毂式双速变速装置，提特征在于：

离合器采用电子控制式离合器，

杉树电子控制式离合器，包括：离合器第1转子，一体结合到动力部的电机转子或太阳齿轮部的输入轴；离合器第2转子，与上述离合器第1转子对应并一体固定安装到轮毂或行星齿轮部；以及，离合器定子，连接安装到中心轴或电机定子；

其中，在离合器定子工作时使得离合器第1转子以及离合器第2转子贴紧结合并借此将动力部的驱动力传递到轮毂。

5.根据权利要求2所述的轮毂式双速变速装置，提特征在于：

离合器采用离心式离合器，

上述离心式离合器，包括：离合器第1转子，一体结合到动力部的电机转子或太阳齿轮部的输入轴；离合器第2转子，与上述离合器第1转子形成间隔空间并一体固定安装到轮毂或行星齿轮部；以及，离合器工作部，在离合器第1转子以及离合器第2转子之间的位置连接安装到离合器第1转子，通过离合器第1转子的旋转力自动工作并借此对离合器第1转子以及离合器第2转子进行一体化连接；借此，离合器工作部将在离合器第1转子的旋转力作用下工作并借此使离合器第1转子以及离合器第2转子贴紧结合。

6.根据权利要求3所述的轮毂式双速变速装置，提特征在于：

离合器采用电子控制式离合器或离心式离合器，

上述离心式离合器，包括：离合器第1转子，一体结合到太阳齿轮部的输入轴；离合器第2转子，与上述离合器第1转子形成间隔空间并一体固定安装到环形齿轮部；以及，离合器工作部，在离合器第1转子以及离合器第2转子之间的位置连接安装到离合器第1转子，通过离合器第1转子的旋转力自动工作并借此对离合器第1转子以及离合器第2转子进行一体化连接；借此，离合器工作部将在离合器第1转子的旋转力作用下工作并借此使离合器第1转子以及离合器第2转子贴紧结合。

7.根据权利要求5或权利要求6所述的轮毂式双速变速装置，提特征在于：

离合器第1转子在外周面上形成包括支撑面以及倾斜面的贴紧部，且在内部形成可供离合器工作部连接安装的特定长度的安装孔，

离合器第2转子配备可将离合器第1转子收容到内部的收容槽，且沿着上述收容槽的内周形成与离合器工作部的滚子进行接触支撑的内周面，

间隔空间采用收容槽的内周面以及倾斜面之间的间隔逐渐变窄的形状。

8.根据权利要求5或权利要求6所述的轮毂式双速变速装置，提特征在于：

离合器工作部，包括：滚子，安装于离合器第1转子的贴紧部内部；支撑杆，滚子可旋转地连接安装到其一侧；移动杆，安装于离合器第1转子的安装孔内部并铰接安装到支撑杆的另一侧；以及，支撑弹簧，在上述移动杆以及安装孔的另一侧之间的位置安装到安装孔的内部，对移动杆进行弹性支撑。

9.根据权利要求8所述的轮毂式双速变速装置，提特征在于：

离合器工作部，通过连杆部相互连接，

上述连杆部，包括：中央旋转连杆，以轴承支撑的方式安装到输入轴；连接杆，一侧端分别铰接到上述中央旋转连杆而另一端可旋转地连接到滚子离合器部的移动杆。

10.根据权利要求5或权利要求6所述的轮毂式双速变速装置，提特征在于：

离心式离合器，还包括滚珠限位器部，

上述滚珠限位器部，包括：限位器孔，与离合器第1转子的安装孔连通；滚珠，被插入到上述限位器孔的内部且其一部分向安装孔的内部突出；滚珠弹簧，安装在限位器孔的内部，对上述滚珠进行弹性支撑；以及，调节螺栓，结合到上述限位器孔的内部，防止滚珠弹簧发生脱离并对其张力进行调节。

11.根据权利要求10所述的轮毂式双速变速装置，提特征在于：

在移动杆上还配备有用于形成阻挡坎的段差。

12.根据权利要求2所述的轮毂式双速变速装置，提特征在于：

还安装有与行星齿轮部以及太阳齿轮部连接的单向离合器，上述单向离合器，在行星齿轮架以及太阳齿轮部的输入轴之间的位置连接到行星齿轮架，在输入轴的旋转力大于行星齿轮架的旋转力时，行星齿轮架将在自由状态下正方向空转，而在行星齿轮架的旋转力大于输入轴的旋转力时，能够对行星齿轮架相对于输入轴的正向旋转进行限制，从而使行星齿轮架以及输入轴一体旋转。