CN1098191C - 用于车辆上的模块式电动轮毂组合件 - Google Patents

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Abstract

一种电动的轮毂组合件，包括一个密封的电动机部，该部具有两根从其上伸出的同一轴线的第一(68)和第二(92)轴，第二轴为一旋转轴，还包括一个与电动机部邻近的齿轮减速部，该部包括一个在旋转轴端头上的小齿轮(122)，多个可旋转地装在壳体上与小齿轮(122)啮合的行星齿轮(114)，及一根连接到电动机壳体上的第三轴，所有这些轴都是分开的但在同一轴线上。有一轮毂(26)，其内表面靠近地包围电动机部和齿轮减速部，并可旋转地连接到第一和第三轴上。在轮毂的内表面上制有环齿轮(136)，可与行星齿轮啮合，这样当第二轴按选定的速率旋转时，轮毂便可以较小的速率旋转。最好，在轮毂内部分充有油以资将电动机部产生的热传至轮毂外。

Description

用于车辆上的模块式电动轮毂组合件
本发明涉及一种自行车、小型摩托车、高尔夫球车及其他公路和非公路车辆用的模块式电动轮毂，较具体点说，涉及一种小巧的、电动机/轮毂组合件，它能发出足够的转矩来提供多种车辆的动力。
                 发明的背景
当今有许多用蓄电池供能的电动机来驱动车轮的车轮在使用。这些车辆包括自行车、成人三轮车、轮椅、电动小轮摩托车、高尔夫球车、所有的地面车辆等。在许多这样的车辆中，电动机都装在车架上，电动机输出则通过链驱动机构、齿轮组之类连接到车轮上。
在现有技术中也有多种自行车，其电动机直接与轮毂连接并可转动该轮毂。在某些情况下，电动机装在轮毂之外并占去不少空间，例如见专利US5,622,187。这种电动轮毂并不是模块式组合件。在另外一些情况下，电动机占用通常轮毂的位置来转动轮缘，例如见专利US552,271；US5,272,938；US5,341,892和US5,581,136。这种电动机也都比较大，在相关的轮缘内占去相当大的区域。
还有少量的自行车式车辆，其电动机完全设在轮毂内；例如见专利US572,036；US2,514,460和US3,921,741。就这方面而言，在某些情况下由于轮毂组合件过宽因而不能装在传统自行车架的叉子上。而在另外一些情况下，组合件由多个难以制造的分散的零件构成，并不装配成为一个单元。但这种一般型式的、现有技术的电动轮毂的最严重的缺点是，该自行车或其他车辆的唯一能源在长时间使用时会过热。换句话说，这些现有技术的组合件当单独用来驱动车辆时作为动力的辅助装置虽然可以顺利地运行，但它们或是消耗过多的动力，在较短的时间就会把蓄电池的电耗完，或是不能发出足够的转矩使车辆能够以足够的速率行动，特别是在上坡时。
                   发明综述
因此，本发明的一个目的是要提供一种改进的、模块式的电动轮毂组合件，供自行车和其他车辆使用。
本发明另一个目的是要提供一种模块式的电动轮毂组合件，其长度和直径与传统的不装电动机的轮毂近似。
本发明又一个目的是要提供这样一种模块式的组合件，它由为数极少的分散零件构成，并且能够不需任何特殊工具或其他设备而装配成一个单元。
本发明另一个目的是要提供一种模块式的电动轮毂组合件，它能在一小巧的外壳内提供高转矩输出，并且允许采用高速电动机来缩小外壳尺寸和重量。
本发明又一个目的是要提供一种电动轮毂组合件，它在使用时不会过热。
本发明又一个目的是要提供一种模块式的电动轮毂组合件，对宽范围的速率它有一个很宽的区段效率。
本发明另一个目的是要提供这样一种组合件，它还能用作电动机发电机，对该组合件的直流电源重新充电，并且设有一个可控的电动车辆制动器。
本发明又一个目的是要提供一种可控的电动轮毂组合件，它有数目确定最少的电线，所有这些电线须能延伸通过组合件的一根小的中央轴连接到外面的接线器上。
其它目的，部分是显而易见的，部分将在下面提到。
因此本发明具有构造、元件组合和零件配置的特点，这些将在下面举例详细说明，本发明的范围在所附的权利要求中指出。
一般地说，所说组合件具有模块式的直流电动机装在一个轮毂内，该轮毂具有固定的在一条线上的轴从其相对的两端伸出。电动机定子装在轮毂内的一个固定的定子壳体内，该壳体被连接到两根轴中的一根上。构成齿轮减速器的行星齿轮可旋转地装在壳体上，与轮毂内壁上制出的环齿轮啮合。行星齿轮本身被一小直径的恒星齿轮或小齿轮转动，而小齿轮则与位在定子内的电动机转子一起转动。电线通过两根轴中的一根连接到定子上，将电力提供给定子使转子转动。转子转动小齿轮，小齿轮然后转动行星齿轮，使轮毂相对于这些轴转动，而这些轴在使用时被固定在位。
有一链轮和单向离合器可被装到轮毂组合件内，如果电动机转动轮毂快于链轮被转动的速率(如同在一动力的自行车上)，那么链轮可使车轮自由转动。另外，如果相关的车轮被制动或从地面升起并用人力使它转动，那么电动机可像发电机那样作用，从而可使蓄电池重新充电来使电动机得到电力。
轮毂被密封与大气隔绝，并设有内部润滑槽用来使润滑液循环，润滑液将热从定子壳体内的电动机和齿轮减速器转移到轮毂，在那里被传导到外界，从而可使电动机以高转矩输出长期运行而不会过热。
该电动机基本上为一高效能的、速率可变的、没有电刷的、没有传感器的、内部冷却的、三相的、计算机平衡的电动机/发电机，具有接近95％的很宽的区段效率，从最大速率往下直到20％的最大速率及以下可具有90％的效率。这种高效能的电动与一个小而十分有效的行星齿轮减速器结合便构成一个不寻常的、小巧的电动轮毂组合件可供车辆使用。
如同在下面可以看到，模块式的组合件系由数目最少、容易制造并拼合成一个单元的零件构成。因此，这种组合件在批量制造的当更经济。
                  附图简要说明
为了较完整地了解本发明的性质和目的，应参阅下面结合附图所作的详细说明，其中：
图1为一在前、后轮采用按照本发明的电动轮毂组合件的自行车的概略视图；
图2为在图1的自行车前轮中的轮毂组合件的纵向剖视图；
图3为一分解视图，较详细地示出图2中的齿轮减速器组合件的构件；
图4为图3中沿4-4线切开的平面视图；
图5为图3中沿5-5线切开的平面视图；
图6为驱动图1的自行车后轮的另一个电动轮毂实施例的局部剖视图；
图7为引用本发明的又一个电动轮毂实施例的与图2类似的视图；
图8为一局部剖视图，示出一个装有引用本发明的轮毂组合件的汽车车轮；
图9为又一个轮毂组合件实施例的与图7类似的剖视图；及
图9A为一放大的局部剖视图，示出图9的组合件具有一个两级齿轮减速器。
             示范实施例的详细说明
现在参阅图1示出的自行车，它包括一个具有上、下连杆12和14的多个为标准的框架10，一个装在连杆前端的头柱16，一个可旋转地装在头柱16上的前叉18，前叉是用手把22来转动的。有一前轮24可旋转地装在前叉18的两叉之间，该车轮包括一个轮缘24a由径向辐条将它装到引用本发明的电动轮毂组合件上，车轮则被安装在前叉18的下端。
上、下连杆12和14向后延伸到车座柱28上，车座柱的下端和下连杆连接在链轮管32上，该链轮管可旋转地支承着一个脚蹬链轮34。有一后叉36从链轮管向后延伸，连同一根分叉的支柱38可旋转地支承着后轮42。后轮42包括一个轮缘42a和从轮缘延伸到按照本发明的轮毂组合件44的径向辐条42b并被装在后叉36的后端。在图1画出的自行车中，轮毂组合件44包括一个用链条48连接到脚蹬链轮34上的后链轮46。
有一蓄电池箱/控制单元52被支承在一个从座位柱28向后延伸越过后轮42的搁物架上，该搁物架被一对向下延伸到自行车后轴的撑条53a支撑着。单元52被3根钢丝绳连接着，其中两根分别连往轮毂组合件26及/或44，还有一根连往装在手把22内的综合的电子调节再生制动控制器54上。当作用时，控制器54可使控制单元52接再生制动模式操作轮毂组合件，使自行车的前进运动变慢或停止。一个传动的手动操作卡闸(未示出)可被装在前轮缘24a上。
这样，图1中的自行车就能由骑车者脚蹬在曲柄上及/或由电动前轮毂组合件26及/或由电动后轮毂组合件44提供动力。当然，前、后轮毂组合件26和44还都被传统的前、后轮毂更换。
现在参阅图2中较详细地示出的前轮毂组合件，该组合件具有一个模块式的、没有电刷的、没有传感器的、8极直流电动机62，用来驱动一个单级行星齿轮减速器64，使外轮毂66相对于一对在同一直线上的短轴68和72而转动，这两短轴在使用时被固定在自行车前叉18的下端(图1)。轮毂66用辐条24b连接到轮缘24a上，使当电动机62被蓄电池箱/控制单元52(图1)，转子能转动车轮24。
电动机62具有一个杯状的定子壳体，该壳体有一个圆筒形的侧壁和一个一般为圆盘状的端壁74b。轴68从端壁74b的中心沿轴向向外伸出。定子壳体74含有一束叠层片76和一个环形的三线三相Y型连接的绕组78。绕组的三个线端78a、78b和78c通过一个在壳体端壁74b和轴68内的通道被引出到壳体74外的一个装在轴68的外端内的三极接线器84上。为了方便将电线引出到壳体外，轴68可被制成一根如图所示的管子并用环氧树脂材料的柱塞填充。或者，轴68可以是壳体74以外的分离件压配合在壳体端壁74b内。在该情况下，轴上的成为整体的小突出部可嵌入到定子壳体74端壁上的槽内使轴不能相对壳体旋转。这种构造使来自绕组78的线78a-78c在轴和绕组还没有坐落到定子壳体74内之前就可以通过轴68引线。这样多少可简化这些线的引线工作。
位在定子壳体74内绕组78的轴线上还有一个杯状的转子88，它有一个圆筒形侧壁88a和一个面向定子壳体74开口端的端壁88b。有一管状轴92从端壁88b的中心沿轴向伸出到一个位置正好在壳体74的开口端之外。转子具有八个一般为长方形的、沿纵向延伸的、等距间隔地排列在其圆周上的、交替为北极和南极的永久磁铁89。
仍旧参阅图2，为了可旋转地将转子88装在轮毂组合件26的轴线上，轴68设有一个伸入到壳体74内的内端延伸段68a。该延伸段被制成阶梯状为的是坐落圆形轴承的内座圈，该轴承的外座圈则被接纳在转子侧壁88a开口端段的埋头孔96内。最好，在轴承94及其在轴延伸段68a上的支座之间置有弹簧垫圈以便贴合性并使轴承预加载荷，这样当组合件运行时可减少噪音。
转子端壁88b和从其上伸出的管状轴92有一带锥度的轴向通道102，带锥度的理由可从下文获悉。而且，轴92的径向上的外壁被制成阶梯状为的是给圆形轴承的内座圈提供支座。
从图2到4可最好地看到，定子壳体74被一环状端盖106封闭形成一个电动机壳体。端盖包括一个圆形凸缘或侧壁106a，在侧壁的外部制有螺纹，可与定子壳体侧壁74a在壳体开口端内侧制出的类似螺纹啮合。最好，将一O形环放置在这两元件之间以资在该处提供贴合性和液密密封。在最终装配时这两螺纹被胶粘在一起使该结构在两个方向都能传递转矩而不会松开螺纹连接。
端盖106还设有一个在径向上往内的圆形凸缘或颈圈110，该颈圈形成轴承104的外座圈的支座，使当端盖被拧紧在定子壳体74上时，转子的相对两端分别被各自的轴承94和104可旋转地支承着，从而使转子可环绕轴68和72的公共轴线也就是轮毂组合件26整体的旋转轴线旋转。而且，当端盖106被拧紧在壳体74上时，端盖的侧壁或凸缘106a压迫电动机的叠层片76，从而使在叠层片长度和电动机各机加工零件之间的任何尺寸公差被消除，而电动机内的任何涡流损失被减少。这样定子壳体74和端盖106便可被电动机62的内部元件完全封闭，即可构成一个密封的定子壳体将那些元件保护起来使它们与电动机之外的环境隔绝。就这方面而言，应该提一下即被密封在端盖110内的轴承104是一个密封的轴承，因此从外界来的液体不能流动通过那个轴承而进入到壳体74内。
仍旧参阅图2到4，端盖106还载有齿轮减速器64的构件。更具体地说，有多个柱头112从盖106的外表面上突起。在所示组合件中，共有四个这样的柱头112排列成一圆圈。其中两个，即一上一下，起到一对环形行星齿轮114的轴的功能，行星齿轮用圆形轴承116装在这两根轴上。最好，柱头和齿轮的内壁都有台阶给轴承提供支座使轴承的外座圈用按压环118(图2)保持在各自的齿轮上。
行星齿轮114与一个从转子轴92上沿轴向在这两齿轮之间伸出的小直径的恒星齿轮或小齿轮122啮合。恒星齿轮包括一个轴延伸段122，其尺寸和锥度使它能很紧密地楔入到转子轴内的锥状通道102内，因此恒星齿轮和转子能一致转动。
柱头112多少伸出到支承行星齿轮114的轴承116之外。这样可使轴承，从而使齿轮被一个同轴地装在组合件轴72内端的刚性保持盘124牢固地保持着。更具体点说，盘124的内表面制有圆形排列的四个容器或套筒126，其尺寸和布置使它们能接纳突起的柱头端112，其时上、下套筒的端头就支承在轴承116的内座圈上。这样，行星齿轮114便可被固定在定子壳体的端盖106上，但能被恒星齿轮122驱动各自环绕其轴承旋转，其时恒星齿轮略微与盘124间隔开如图2所示，因此在恒星齿轮与盘之间的摩擦接触极少。
最好，盘124用螺纹紧固件可松开地固定在端盖106上，紧固件延伸通过盘124内的孔并被拧入到柱头112内的带螺纹的通道129内。
参阅图2，组合件的轮毂66为一杯状件，它被安排来接纳并包围电动机62和齿轮减速器的行星齿轮。轮毂66包括一个圆筒形的侧壁66a和一个可略成盘状的环形端壁66b如图2所示。端壁66b有一中心孔128可给轴72提供间隙。孔128被制出埋头孔以便给自润滑而密封的轴承132的外座圈提供支座，使轮毂66能相对于轴自由旋转。最好在轴承132和端壁66b之间置有碟状垫圈134以资提供贴合性，使组合件能更适应零件尺寸的微小变化并在轴承上预加载荷来减少噪音和振动。
齿轮减速器64的最终构件即环齿轮136是在轮毂侧壁66a的内表面上制出的与行星齿轮114相对。如图2所示，行星齿轮114的向外突出多少超过电动机62的侧壁以便与环齿轮136的齿啮合。
电动机62和齿轮减速器64的构件被滑动地装配到轮毂66内，首先将轴72滑动到轮毂的开口端内一直到圆盘124坐落在轴承132上为止。它们都被一个环状端盖138保持在轮毂内。该端盖有一中央通道142可给组合件的轴提供间隙。在轴和通道142的壁之间设有一个圆形的、自润滑而密封的轴承144使端盖138能连同轮毂66相对于轴68而自由旋转。端盖138的周边制有螺纹，使它能用螺纹旋入到轮毂66的开口端内。为此，在轮毂侧壁66a的内壁上制有螺纹可与端盖上的螺纹啮合。当端盖被拧紧在轮毂上时，组合件的所有构件都以适当的同轴关系被保持在一起。最好，在端盖和轮毂之间置有一个O形环，以资在该位置提供一个液密密封，而螺纹还可胶粘，借以防止在运行时松开。
从上面可知，当所说组合件在使用时，装在自行车车架10上的轴68和72(图1)与固定地连接在一起的定子壳体74、端盖106和保持盘124都是固定不动的。因此当电动机62的定子绕组78被供电时，转子88和连接在其上的恒星齿轮将一同旋转，其速度可从0变化到4000RPM(转/分)或更高。而恒星齿轮又可转动齿轮减速器64的行星齿轮114，该行星齿轮又可使载有环齿轮的轮毂66旋转。在一典型的组合件中，恒星齿轮122可具有6齿，每一个行星齿轮各可具有30齿，而环齿轮136可具有66齿。这样可给单级齿轮减速器提供一个11∶1的齿轮减速比。
这时值得一提的是，所说轮毂组合件并没有一根贯穿的轴。换句话说，连接到电动机转子88上的恒星齿轮或小齿轮122完全与两根轴68和72分离，因此不会受到弯曲力，这意味着在用于自行车的型式上，恒星齿轮或小齿轮122可以做得很小，例如为1.27cm(0.5英寸)的直径。而这小齿轮又可采用大直径的行星齿轮，因此单级齿轮减速器能在一个占空间小的封装内提供一个大的例如11∶1的齿轮减速比。对于给定的输出速率和转矩，这种有效而小巧的、较大的齿轮减速使我们能够采用转速较高的电动机，这样对于一个给定的功率标称值，又可使电动机和整个轮毂制造得非凡的小。
本发明还有一个特点是，组合件电动机62的固定定子的位置离开旋转轮毂66的侧壁66a很近，只隔开一个窄的例如为0.381cm(0.15英寸)的环形间隙152。这意味着在绕组78内产生的热能有效地转移到轮毂的侧壁66a上，然后发散给外界。为了加速这个过程，轮毂的侧壁66a可设有一系列的圆周的冷却翅片66a来增加侧壁的外部表面积。
模块式组合件的冷却可最好地用冷却剂或润滑油在组合件内循环来做到。更具体点说在图2的组合件中，轴72设有一个轴向通道154和一个在轴的外端的注入油或滑脂的配件使润滑剂如油0可被引入到组合件内填充轮毂66一直到一个出现在轮毂端壁66b上的制有内螺纹的油位通道158为止。当油O到达所需的油位时，通道158可用一带螺纹的塞子162封闭。
当组合件静止时，油0集合在组合件的底部，油位低于自润滑而又密封的主轴承132和144如图2所示。因此，当组合件休止时，不可能有油从组合件泄漏出来。在另一方面，当组合件运转时由于离心力，油被沿径向从轴承132和144向外抛掷，从而被行星齿轮114和轮毂66的相对旋转运动作用使它环绕轮毂66的内部循环和溅泼。这样，由电动机62和齿轮减速器64产生的热就被转移到油内而在循环通过在圆盘124和轮毂端壁66b之间、及在端盖138和定子壳体端壁之间、及在定子壳体侧壁74a和轮毂侧壁66a之间的诸间隙时该热被有效地带到组合件的在空气流中转动并转移的外侧壳体上，然后被发散到大气中。这样便可使组合件在最大功率下长时间运转而不会过热。
还应注意到油O被排斥在定子壳体74之外并与将电力从接线器84导引到定子绕组78的电线78a到78c完全隔离，因此该油完全不会影响电动机62的运转。而在电动机62的元件和油之间只有一个轴承和一个密封即轴承104和O形环109。
按照图2到5构造的模块或电动轮毂组合件的长度(不包括伸出的轴68和72)只约为10.80cm(4.25英寸)，直径小于11.43cm(4.5英寸)，重量小于2.5千克或2.497千克(5.5磅)，能够产生的功率输出可达300瓦，比一个典型的人能产生的功率的三倍还多。因此，轮毂组合件能够容易地驱动图1的自行车上一个较陡的坡。
现在参阅图1和6，图6示出图1中自行车的后轮毂组合件44。组合件44与组合件26十分相象，其相象的零件用相同的标号指出。两者之间唯一实际上不同之处在于组合件44的轴72比组合件26的相应轴长，并且在轮毂端壁上设有一个沿轴向延伸的凸缘172作为链轮46的轮毂和一个单向的或可超越的离合器174。最好，凸轮172的内表面呈圆锥形使当轮毂62旋转时，旋转的凸缘圆锥能将污物和水分从轴承132内排走。链轮46的设置使组合件14的轮毂66(连同后轮42成为一个整体)既能被链轮46及其链传动用人力驱动，也可被组合件44内的电动机62驱动或被两者的结合驱动。如果电动机62比链轮46更快使轮毂66旋转，那么由于离合器174的存在，链轮将不再约束车轮。
如果自行车的蓄电池组/控制器单元52设有电力供给后轮毂组合件44内的电动机62，后轮毂66是在链传动和链轮的驱动下被转动，那么电动机能起到发电机的作用，发出电流返回到单元52内，这样便可被其内的蓄电池箱重新充电。事实上为了使这种重新充电容易进行，图1中的自行车可没有支架(未示出)，该支架可向下摆动支撑起后轮24，使它离开地面。这时骑车者可高速踩动脚蹬曲柄34，这将转动轮毂66使电动机变成发电机，产生直流电输出，这样便可有效地使单元52内的蓄电池组充电。
当再生制动控制器(图1)作用时，在轮毂组合件44(及/或26)内的电动机62将如同发电机那样运转并且自行车的前进运动将被放慢或停止，这部分能量将被回收并返回到单元52内的蓄电池组内。
图7示出一个适宜用于电动轮椅、所有地面车辆、三轮车的可操纵前轮等的悬臂的模块式的电动轮毂组合件182。组合件182多少与图2中的组合件26相似，因此，相应的零件用相同的标号指出。这两个模块式的组合件的主要不同之处在于，组合件182只是用一根轴68来支承，即在组合件的另一相对端没有设置轴72。因此，轴68较大并被这样成形使它能装在一个合适框架件或支承上如虚线所示。轴68的外端段制有外螺纹以便接纳螺帽184，该螺帽可被旋紧在轴端上，从而可将组合件固定在支承S上。而且，用来保持齿轮减速器64的行星齿轮114的保持盘124有一个沿轴向延伸的短轴186来替代轴72，该短轴186使轮毂66的端壁66b可成为连续的或封闭在短轴186的端头上如图7所示。在轮毂端壁66b上有一充填/排放油的配件187，使油0能被引入到轮毂66内，理由如同上述。
最后，虽然组合件182也可如同图2那样转动一个带辐条的车轮，但在本例示出的轮毂的圆筒形壁66a却被一个由尿烷人造橡胶或其他这类坚固而有弹性的材料铸成的小轮胎包围着。
现在转到图8，该图示出一个驱动小轮摩托车、高尔夫球车或其他小型车辆的车轮用的模块式的电动轮毂组合件192。组合件192的内部基本上与图2中的组合件26一样。但组合件192的旋转轮毂194的圆筒形侧壁194a制有一个圆筒的沿径向伸展到轮胎轮缘198的凸缘。在使用时轮缘198可支承一个标准轮胎7。最好在凸缘196上设有圆形排列的径向翅片，借以促使离心的空气循环通过并冷却轮毂194。
现在参阅图9，其中示出另一个如同图7所示那样悬臂安装的模块式的轮毂组合件202，它适宜用来转动一个具有标准轮胎的车轮如同图8的实施例那样。组合件202的内部基本上与图7所示的组合件182相同。但组合件202有一个与以前说明的各实施例不同的轮毂204。较具体点说，轮毂204为一铸造零件，在其圆筒形侧壁204a上为了强度和冷却的关系设有沿径向突起的肋条，而其端壁204b位在轮毂上靠近轴68的一端而不是像图7那样位在相对的一端。侧壁204a包围着组合件的电动机62但停止在下列齿轮减速器64之外。侧壁204a在其长度的中间制有外部的在圆周上突起的凸缘206。凸缘206可给环形轮胎轮缘208提供支座，该轮毂208有一沿径向向内延伸的翅片或凸缘208a，其内直径略大于轮毂侧壁204a的直径。轮毂轮缘可用排列成圆形的螺栓210通过轮缘208a而将它可松开地固定在轮毂凸缘206上，这些螺栓延伸通过翅片208a内的孔212而被拧入到轮毂凸缘206的带螺纹的孔214内。
这样，如果轮胎及/或轮缘万一发生损坏，它就可从轮毂组合件202上拿下而可不必从支承S上拆卸组合件。轮毂组合件202还包括用机械方法来制动轮毂204的设施。较具体点说，有一个环形的穿有孔的制动圆盘216用排列成圆形的螺栓218固定到轮毂端壁204b上，这些螺栓延伸通过盘内合适的孔并被拧入到端壁204b上带螺纹的孔内。为了使轮毂变慢，圆盘216可被传统的卡闸摩擦接合如虚线所示。
轮毂202靠近齿轮减速器64的开口端被一端盖218封闭，端盖218可完全覆盖从保持盘124突起的短轴186。端盖218包括一个圆筒形的侧壁218a，它被安排成互锁地坐落在轮毂侧壁204a的边缘上。在本实施例中，在端盖侧壁218a的内表面上制有环齿轮222可与齿轮减速器64的行星齿轮114的齿啮合。
端盖218被排列成圆形的螺栓224固定到轮毂侧壁204a上，该螺栓通过端盖上的贯穿孔而被拧入到轮毂侧壁204a内的带螺纹的通道228内。
最好，在端盖218上装有注油配件232和塞子234使轮毂204内可部分灌上冷却油0，这点已在上面结合图2说明过。
对于图9中组合件功率较高的型式，例如5千瓦或更大的、适宜用来驱动沙滩轻便汽车、小的城市车等的轮毂，冷却油0通过组合件的循环可由一个外部的泵来帮助进行，使油在车上的外部储槽、车辆散热器和各个轮毂组合件之间的封闭环路内循环。在这情况下，通往每一组合件的必需的油路连接可以通过在轴68上的配件来替代轮毂204上的配件232、234。这些轴配件将制定油到组合件的内部和从那里出来的路线。在油的外部环路上可装一电磁阀，当车辆要起动时由该电磁阀转动外部的泵，这样来起动组合件内部的由螺旋的恒星齿轮122和行星齿轮114构成的油泵，如同上面说明过的那样。
图9中的轮毂组合件202的特出优点在于，端盖218可以卸除以便进入组合件的内部进行维护和修理而可不必从支承S上卸下轮毂或从轮毂上卸下轮缘208。而且，如果转子88、小齿轮122及/或环齿轮222受到损害，只须移去端盖218便可。
图9中构造的另一优点在于，单级齿轮减速器64能容易地被图9A所示的两级齿轮减速器236替代，这样就可使总的轮毂组合件得到一个较高的例如为15∶1的齿轮减速比。
图9A所示两级齿轮减速器236与以前说明过的单级齿轮减速器64不同，主要是由于它有两个零件的行星齿轮可旋转地安装在从保持盘106突起的柱头112上。
两个齿轮238中的每一个齿轮都包括一个与恒星齿轮122啮合的第一直径较大的正齿轮段238a和一个沿轴向延伸到相应柱头112之外的第二直径较小的正齿轮段238b。如前所述，行星齿轮238被保持盘242可旋转地固定在柱头112上。但这里保持盘设有容器或套筒244，该套筒延伸通过齿轮段238b并被制有埋头孔以资支承相关柱头112的端头。套筒244还提供圆形轴承246的支座，使齿轮段238b可相对于套筒244自由旋转。保持盘242被螺纹紧固件248固定在柱头上，该紧固件延伸通过套筒并用螺纹旋入到柱头112的端头内如前所述。
图9A中的组合件设有一个与图9中端盖218类似的端盖252，只是其尺寸和形状要能容纳两级齿轮减速器236的额外长度。最重要的是，端盖252具有一个阶梯形的侧壁，该侧壁有一第一侧壁部252a包围着正齿轮段238b，而在该部分的内表面上制有环齿轮254可与两个行星齿轮238的正齿轮段238b的齿啮合。端盖252的第二侧壁部252b包围着正齿轮段238a，隔开相当大的间隙，并且坐落在轮毂侧壁204a的端头上。如同图9中的轮毂组合件，端盖252被排列成圆形的螺栓256固定在轮毂侧壁204a上。
图9和9A中所示的两件的轮毂构造及分开的环齿轮和单级或两级的齿轮减速器当然也能引用到图2和7中的轮毂组合件内来取得上述的这些组合件的优点，即容易修理和改变齿轮减速比。同样地，上述各个组合件实施例的其他方面也可以互换，这要取决于具体应用。
从上可见，本发明的模块式的电动轮毂组合件具有特出的优点，表现在它能在小巧的封装内产生高转矩输出，即使长时间连续使用，组合件也不会过热。该组合件对广大种类的带轮车辆从小自行车、三轮车到大的路上的和路外的一般车和载重车都能适用。该组合件可作为电动机或发电机运转使它能起到驱动电动机或制动器的作用。除了所有这些优点外，该组合件制造起来较不费钱并且容易装配和修理。因此采用该组合件的车辆在总的费用上不会有多大增加。
事实上，对于较大的车辆(图7-9)，本发明的轮毂组合件与竞争的、内部补偿的、发动机驱动的车辆相比，零件不知要少多少，因为驱动轴、联轴器、离合器、差动齿轮、前轴或后轴、起动器、转矩转换器、抗锁制动器和污染控制系统都不需要。总之，采用本发明的模块式电动车轮系统，整个车辆的使用寿命能够合理地延长，因为整个电动机、驱动链和车轮系统能在几分钟内拆卸和更换，只要拆卸一个螺栓即可，例如见图9，螺栓184。
从上面的说明可见，上面提出的这些目的都可有效地达到，并且由于在不偏离本发明的范围的情况下，在上述构造中可以作出某种改变，因此所有包含在上述说明或表示在附图内的内容应被解释为只是说明性的，并非限制性的。
还应知道，下面所附的权利要求书应该覆盖本文所说明的本发明所有一般的和具体的特征。

Claims (15)

1.一种电动轮毂组件，具有一个带第一端壁(74b)和第二端壁(106)及一在该两端壁之间延伸的侧壁(74a)的马达部(62)；一根自第一端壁(74b)延伸的第一轴(68)；一根自第二端延伸的旋转第二轴(92)，其特征在于该第二轴与第一轴(68)共轴线，但彼此分离，一减速齿轮部(64，236)靠近第二端壁(106)，所述减速齿轮部包括一个处在第二轴(92)端的小齿轮(122)，若干非轨道行星齿轮(114，238)以可旋转的方式安装在第二端壁(106)，与小齿轮(122)啮合，一第三轴(72，186)连接于该第二端壁，所述第三轴与第一和第二轴被此分离，但共轴线，一轮毂(66)的内表面封闭地包围马达部(74)和行星齿轮(114，238)，可转动地连合于第一轴(68)和第三轴(72，186)，在轮毂(66，194，204)的内表面上制出的环齿(136，254)与行星齿轮(114，238)啮合。
2.按权利要求1的组件，其特征在于还包括将传热液体(0)输入轮毂(66，194，204)的装置。
3.按权利要求1的组件，其特征在于第一轴(68)和第三轴(72)从轮毂(66)上伸出。
4.按权利要求1的组件，其特征在于仅第一轴(68)自轮毂(66)上伸出。
5.按权利要求1的组件，其特征在于轮毂(66)具有第一端壁(138，204b)和第二端壁(66b，194，218，252)及一在所述端壁间延伸的侧壁(66a，194a，204a)。
6.按权利要求5的组件，其特征在于在轮毂侧壁(66a)上制出环齿(136)。
7.按权利要求5的组件，其特征在于轮毂第二端壁(218，252)有一圆柱裙(218a，252a)，它构成轮毂侧壁(204a)的延伸部，所述环齿(222，254)之所述裙部上制出。
8.按权利要求5的组件，其特征在于轮毂第二端壁(218，252)是一个与轮毂侧壁(194a，204a)分离的部分，装置(224)将轮毂第二端壁可松开地固定于该轮毂侧壁。
9.按权利要求8的组件，其特征在于每一行行星齿轮(238)的选定的大直径第一部(238a)与小齿轮(122)啮合，其小直径第二部(238b)与第一部在同一直线上，且与环齿(254)啮合。
10.按权利要求1的组件，其特征在于每一行星齿轮(238)的选定大直径第一部(238a)与小齿轮啮合，其小直径第二部(238b)与第一部在同一直线上，且与环齿(254)啮合。
11.按权利要求1的组件，其特征在于轮毂(66，194，204)具有第一端壁(138，204b)和第二端壁(66b，194，218，252)及一在这些端壁之间延伸的侧壁(66a，194a，218，252)；所述马达部(62)包含一个壳体(74)，一个在壳体(74)内的定子绕组(78)，一个在定子绕组(78)内且以可旋转方式安装在壳体(74)上的转子(88)，所述转子固定在第二轴(92)上。
12.按权利要求11的组件，其特征在于定子绕组(78)是一环形三线三相形连接绕组。
13.按权利要求11的组件，其特征在于行星齿轮(114，238)可旋转地安装在自马达部端的第二端壁伸出的轴(112)上，并由可松开地安装在所述轴上的保持器板(124，242)保持，所述第三轴(92，186)自该保持器板上轴向延伸。
14.按权利要求11的组件，其特征在于轮毂(116，194，204)的直径小于11.43厘米，该组件的齿轮减速比至少为11∶1。
15.按权利要求11的组件，其特征在于还包括一个安装在第一轴(68)上的电气连接器(84)；自该连接器(84)沿第一轴延伸到壳体(74)内部的引线(78a-78a)；将这些引线连接到定子绕组(78)的装置。
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Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: STATE OF IOWA, THE USA TO: TOTTORI PREFECTURE, STATE OF JAPAN

TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20110701

Address after: Japan in Tottori County

Patentee after: Sanyo Electric Co., Ltd.

Address before: iowa

Patentee before: Orville J. Birkestrand

ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: PANASONIC CYCLE TECHNOLOGY CO., LTD.

Free format text: FORMER OWNER: SANYO CONSUMER ELECTRONICS CO.

Effective date: 20120508

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TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20120508

Address after: Osaka, Japan

Patentee after: Panasonic bicycle Technologies Ltd

Address before: Japan in Tottori County

Patentee before: Sanyo Electric Co., Ltd.

EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Application publication date: 20010620

Assignee: Suzhou Sanyang Electromechanical Co., Ltd.

Assignor: Panasonic bicycle Technologies Ltd

Contract record no.: 2013990000022

Denomination of invention: Modular motorized electric wheel hub assembly for bicycles and the like

Granted publication date: 20030108

License type: Common License

Record date: 20130116

LICC Enforcement, change and cancellation of record of contracts on the licence for exploitation of a patent or utility model
CX01 Expiry of patent term

Granted publication date: 20030108

CX01 Expiry of patent term