CN112628375B - 三轮车中央驱动自适应变速总成 - Google Patents

三轮车中央驱动自适应变速总成 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种三轮车中央驱动自适应变速总成，包括动力输入机构、主轴、高速挡传动机构、低速挡传动机构、前后换挡切换机构、动力输出机构和倒挡传动机构。采用以上技术方案的，使三轮车无论在前进挡还是倒挡，都能够根据阻力情况，自适应匹配实际的行驶工况与电机工况，使三轮车具有强大的爬坡和重载能力的同时，电机始终处于高效平台上，大大提高了电机在爬坡和重载情况下的效率，降低了电机能耗，尤其是在不切断驱动力的情况下，前进挡和倒挡都能够自适应随行驶阻力变化自动进行高低速换挡变速；而且，整体采用中央驱动式安装，直接将动力传递给差速器，合理利用了三轮车的底盘空间，降低了装配难度。

Description

三轮车中央驱动自适应变速总成
技术领域
本发明涉及三轮车电驱动系统技术领域，具体涉及一种三轮车中央驱动自适应变速总成。
背景技术
随着环保法规的日益严苛，采用电驱动系统的三轮车取代传统内燃机驱动的三轮车已经是大势所趋。
现有的三轮车电驱动系统由于其传动结构的限制，在行驶过程中，完全由驾驶员在不能准确知晓行驶阻力的情况下，依据经验进行操控换挡。因此，常常不可避免地出现电机工作状态与三轮车实际行驶状况不匹配的情况，造成电机堵转。尤其是三轮车处于启动、爬坡、逆风等低速重载条件时，电机往往需要在低效率、低转速、高扭矩情况下工作，容易引起电机的意外损坏，增加维修和更换成本，同时也会直接影响到电池的续航里程。对于诸如电动物流车等对经济性要求较高的车型而言，传统的变速传动结构显然不能较好的满足其使用要求。并且，现有的三轮车电驱动系统在倒挡传动路径下也不能根据行驶阻力进行自适应换挡。
解决以上问题成为当务之急。
发明内容
为解决以上的技术问题，本发明提供了一种三轮车中央驱动自适应变速总成。
其技术方案如下：
一种三轮车中央驱动自适应变速总成，其要点在于，包括动力输入机构、主轴、高速挡传动机构、低速挡传动机构、前后换挡切换机构、动力输出机构和倒挡传动机构；
所述高速挡传动机构包括摩擦离合器和用于对摩擦离合器施加预紧力的弹性元件组，所述摩擦离合器包括外片花件套、内片螺旋滚道套以及交替设置在外片花件套和内片螺旋滚道套之间的外摩擦片和内摩擦片，各外摩擦片能够沿外片花件套轴向滑动，各内摩擦片能够沿内片螺旋滚道套轴向滑动，所述内片螺旋滚道套套装在主轴上，并与主轴之间形成螺旋传动副，以使内片螺旋滚道套能够沿主轴轴向滑动，所述动力输入机构能够依次通过主轴和摩擦离合器将动力传递给前后换挡切换机构；
所述低速挡传动机构包括副轴传动组件和可转动地套装在中间凸轮套上的超越离合器，所述内片螺旋滚道套与超越离合器的内心轮能够通过前后换挡切换机构同步转动，所述中间凸轮套的两端端面分别与内片螺旋滚道套的相邻端面和副轴传动组件的一级减速主动齿轮的相邻端面构成端面凸轮配合，所述一级减速主动齿轮可转动地套装在主轴上，所述动力输入机构能够依次通过主轴、内片螺旋滚道套、中间凸轮套、副轴传动组件和超越离合器将动力传递给前后换挡切换机构；
所述前后换挡切换机构能够进行切换，或直接通过动力输出机构将动力传递给三轮车差速器，或依次通过倒挡传动机构和动力输出机构将动力传递给三轮车差速器。
采用以上结构，使三轮车无论在前进挡还是倒挡，都能够根据阻力情况，自适应匹配实际的行驶工况与电机工况，使三轮车具有强大的爬坡和重载能力的同时，电机始终处于高效平台上，大大提高了电机在爬坡和重载情况下的效率，降低了电机能耗，尤其是在不切断驱动力的情况下，前进挡和倒挡都能够自适应随行驶阻力变化自动进行高低速换挡变速；而且，整体采用中央驱动式安装，直接将动力传递给差速器，合理利用了三轮车的底盘空间，降低了装配难度。
作为优选：所述前后换挡切换机构包括与外片花件套和内心轮均同步转动的同步套以及同步转动地套装在同步套上的换挡套，该换挡套能够沿同步套滑动，以使其或与动力输出机构连接，以使其或与倒挡传动机构连接。采用以上结构，结构简单可靠，换挡稳定，易于操作。
作为优选：所述动力输出机构包括与主轴平行的输出轴以及均同步转动地套装在输出轴上的输出轴输入齿轮和输出轴输出齿轮，所述输出轴输入齿轮能够与成型在换挡套上的换挡结合齿啮合，所述输出轴输出齿轮与三轮车差速器的差速器输入齿轮啮合；
所述倒挡传动机构包括与主轴和输出轴均平行的倒挡轴以及均同步转动地套装在倒挡轴上的倒挡输入齿轮和倒挡输出齿轮，所述倒挡输入齿轮能够与换挡结合齿啮合，所述倒挡输出齿轮与输出轴输入齿轮啮合。
采用以上结构，能够稳定可靠地配合完成前后换挡和减速传动，且前后换挡时电机无需反转，更加可靠。
作为优选：所述主轴、输出轴和倒挡轴在空间上呈三角形布置。采用以上结构，布置合理，结构紧凑。
作为优选：所述外片花件套包括依次连接的动力输入部、压紧配合部和动力输出部，所述动力输入部和动力输出部均为圆环结构，且动力输入部的直径大于动力输出部的直径，所述同步套套装在动力输出部上，并与动力输出部花键配合，所述压紧配合部为圆盘结构，各外摩擦片能够沿动力输入部的内壁轴向滑动；
所述内片螺旋滚道套包括呈圆环结构的内片滑动部和呈圆盘结构的摩擦片压紧部，所述内片滑动部与主轴之间形成螺旋传动副，各内摩擦片能够沿内片滑动部的外壁轴向滑动，各外摩擦片和内摩擦片位于压紧配合部和摩擦片压紧部之间，所述弹性元件组与摩擦片压紧部抵接，所述内片滑动部与主轴之间形成螺旋传动副。
采用以上结构，不仅设计巧妙，易于装配，而且能够内片螺旋滚道套和外片花件套均能够实现多种功能，既减少了零部件数量，降低了生产成本，又提高了可靠性。
作为优选：所述主轴的外壁上具有外螺旋滚道，在该外螺旋滚道中设置有若干滚珠，所述内片螺旋滚道套的内壁上具有与外螺旋滚道相适应的内螺旋滚道，各滚珠能够在外螺旋滚道和内螺旋滚道中滚动。采用以上结构，能够大幅提升轴向滑动配合的稳定性。
作为优选：所述副轴传动组件包括与主轴平行的副轴以及均同步转动地套装在副轴的一级减速从动齿轮和二级减速主动齿轮，所述一级减速从动齿轮与一级减速主动齿轮啮合，所述二级减速主动齿轮与超越离合器的外圈的二级减速从动齿啮合。采用以上结构，能够稳定可靠地进行减速传动。
作为优选：沿所述各内心轮外周分布的滚动体由交替设置的粗滚动体和细滚动体组成，在所述内心轮的外周面上设置有两个相对的保持架，在每个保持架的内壁上均开设有一圈环形槽，各个细滚动体的两端分别均可滑动地插入对应的环形槽中。采用以上结构，使各个细滚动体能够随动，提高了整体的稳定性和可靠性，增加了使用寿命。
作为优选：所述动力输入机构包括驱动电机、与驱动电机的电机轴同步转动的输入主动齿轮以及与主轴同步转动的输入从动齿轮，所述输入从动齿轮与输入主动齿轮啮合。采用以上结构，能够稳定可靠地进行减速传动。
作为优选：所述弹性元件组为套装在主轴上的碟簧，并设置在端面轴承和内片螺旋滚道套之间。采用以上结构，稳定可靠地实现弹性元件组的安装，保证能够与摩擦离合器提供稳定的预紧力。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
采用以上技术方案的三轮车中央驱动自适应变速总成，结构新颖，设计巧妙，使三轮车无论在前进挡还是倒挡，都能够根据阻力情况，自适应匹配实际的行驶工况与电机工况，使三轮车具有强大的爬坡和重载能力的同时，电机始终处于高效平台上，大大提高了电机在爬坡和重载情况下的效率，降低了电机能耗，尤其是在不切断驱动力的情况下，前进挡和倒挡都能够自适应随行驶阻力变化自动进行高低速换挡变速；而且，整体采用中央驱动式安装，直接将动力传递给差速器，合理利用了三轮车的底盘空间，降低了装配难度。
附图说明
图1为本发明前进挡时的示意图；
图2为本发明倒进挡时的示意图；
图3为图1中A处的放大图；
图4为图1中B处的放大图。
具体实施方式
以下结合实施例和附图对本发明作进一步说明。
如图1和图2所示，一种三轮车中央驱动自适应变速总成，其主要包括动力输入机构、主轴1、高速挡传动机构、低速挡传动机构、前后换挡切换机构、动力输出机构和倒挡传动机构。
请参见图1-图4，高速挡传动机构包括摩擦离合器5和用于对摩擦离合器5施加预紧力的弹性元件组3，摩擦离合器5包括外片花件套5a、内片螺旋滚道套5b以及交替设置在外片花件套5a和内片螺旋滚道套5b之间的外摩擦片5c和内摩擦片5d，各外摩擦片5c能够沿外片花件套5a轴向滑动，各内摩擦片5d能够沿内片螺旋滚道套5b轴向滑动，内片螺旋滚道套5b套装在主轴1上，并与主轴1之间形成螺旋传动副，以使内片螺旋滚道套5b能够沿主轴1轴向滑动，动力输入机构能够依次通过主轴1和摩擦离合器5将动力传递给前后换挡切换机构。相对于传统盘式摩擦离合器，本实例中的摩擦离合器5，长期使用，各内摩擦片5d和外摩擦片5c的磨损情况基本一致，降低了滑摩损耗，提高了摩擦离合器5的耐磨性、稳定性和可靠性，延长摩擦离合器5的使用寿命。
其中，外片花件套5a包括依次连接的动力输入部5a1、压紧配合部5a2和动力输出部5a3，动力输入部5a1和动力输出部5a3均为圆环结构，且动力输入部5a1的直径大于动力输出部5a3的直径，同步套11套装在动力输出部5a3上，并与动力输出部5a3花键配合，压紧配合部5a2为圆盘结构，各外摩擦片5c能够沿动力输入部5a1的内壁轴向滑动。
内片螺旋滚道套5b包括呈圆环结构的内片滑动部5b1和呈圆盘结构的摩擦片压紧部5b2，内片滑动部5b1与主轴1之间形成螺旋传动副，各内摩擦片5d能够沿内片滑动部5b1的外壁轴向滑动，各外摩擦片5c和内摩擦片5d位于压紧配合部5a2和摩擦片压紧部5b2之间，弹性元件组3与摩擦片压紧部5b2抵接。
并且，动力输入部5a1与各外摩擦片5c花键配合，内片滑动部5b1与各内摩擦片5d花键配合。
内片滑动部5b1与主轴1之间形成螺旋传动副。具体地说，主轴1的外壁上具有外螺旋滚道1a，在外螺旋滚道1a中设置有若干滚珠，内片螺旋滚道套5b的内壁上具有与外螺旋滚道1a相适应的内螺旋滚道5b3，各滚珠能够在外螺旋滚道1a和内螺旋滚道5b3中滚动，以保证轴向滑动的稳定性。
弹性元件组3为套装在主轴1上的碟簧，并设置在端面轴承22和内片螺旋滚道套5b之间。
请参见图1-图4，低速挡传动机构包括副轴传动组件和可转动地套装在中间凸轮套2上的超越离合器9，内片螺旋滚道套5b与超越离合器9的内心轮9c能够通过前后换挡切换机构同步转动，中间凸轮套2的两端端面分别与内片螺旋滚道套5b的相邻端面和副轴传动组件的一级减速主动齿轮8的相邻端面构成端面凸轮配合，一级减速主动齿轮8可转动地套装在主轴1上，动力输入机构能够依次通过主轴1、内片螺旋滚道套5b、中间凸轮套2、副轴传动组件和超越离合器9将动力传递给前后换挡切换机构。
副轴传动组件包括与主轴1平行的副轴4以及均同步转动地套装在副轴4的一级减速从动齿轮6和二级减速主动齿轮7，一级减速从动齿轮6与一级减速主动齿轮8啮合，二级减速主动齿轮7与超越离合器9的外圈9a的二级减速从动齿9b啮合。
沿各内心轮9c外周分布的滚动体由交替设置的粗滚动体9d和细滚动体9e组成，在内心轮9c的外周面上设置有两个相对的保持架9f，在每个保持架9f的内壁上均开设有一圈环形槽9f1，各个细滚动体9e的两端分别均可滑动地插入对应的环形槽9f1中。
请参见图1和图2，动力输入机构包括驱动电机19、与驱动电机19的电机轴19a同步转动的输入主动齿轮20以及与主轴1同步转动的输入从动齿轮21，输入从动齿轮21与输入主动齿轮20啮合。
前后换挡切换机构能够进行切换，或直接通过动力输出机构将动力传递给三轮车差速器10，或依次通过倒挡传动机构和动力输出机构将动力传递给三轮车差速器10。
具体地说，前后换挡切换机构包括与外片花件套5a和内心轮9c均同步转动的同步套11以及同步转动地套装在同步套11上的换挡套12，换挡套12能够沿同步套11滑动，以使其或与动力输出机构连接，以使其或与倒挡传动机构连接。
动力输出机构包括与主轴1平行的输出轴13以及均同步转动地套装在输出轴13上的输出轴输入齿轮14和输出轴输出齿轮15，输出轴输入齿轮14能够与成型在换挡套12上的换挡结合齿12a啮合，输出轴输出齿轮15与三轮车差速器10的差速器输入齿轮10a啮合。
倒挡传动机构包括与主轴1和输出轴13均平行的倒挡轴16以及均同步转动地套装在倒挡轴16上的倒挡输入齿轮17和倒挡输出齿轮18，倒挡输入齿轮17能够与换挡结合齿12a啮合，倒挡输出齿轮18与输出轴输入齿轮14啮合。
其中，驱动电机19、输出轴13和倒挡轴16在空间上呈三角形布置。
滑动换挡套12，使换挡结合齿12a与输出轴输入齿轮14啮合，弹性元件组3对内片螺旋滚道套5b施加压力，压紧摩擦离合器5的各外摩擦片5c和内摩擦片5d，此时摩擦离合器5在弹性元件组3的压力下处于结合状态，动力处于前进高速挡动力传递路线：
电机7→输入主动齿轮20→输入从动齿轮21→主轴1→内片螺旋滚道套5b→内摩擦片5d和外摩擦片5c→外片花件套5a→同步套11→换挡套12→输出轴输入齿轮14→输出轴13→输出轴输出齿轮15→三轮车差速器10。
此时，弹性元件组3未被压缩。当主轴1传递给摩擦离合器5的阻力矩大于等于摩擦离合器5的预设载荷极限时，内片螺旋滚道套5b压缩弹性元件组3，摩擦离合器5的各外摩擦片5c和内摩擦片5d之间出现间隙，即分离，动力改为通过下述路线传递，即前进低速挡动力传递路线：
电机7→输入主动齿轮20→输入从动齿轮21→主轴1→内片螺旋滚道套5b→中间凸轮套2→一级减速主动齿轮8→一级减速从动齿轮6→副轴4→二级减速主动齿轮7→超越离合器9→同步套11→换挡套12→输出轴输入齿轮14→输出轴13→输出轴输出齿轮15→三轮车差速器10。
滑动换挡套12，使换挡结合齿12a与倒挡输入齿轮17啮合，弹性元件组3对内片螺旋滚道套5b施加压力，压紧摩擦离合器5的各外摩擦片5c和内摩擦片5d，此时摩擦离合器5在弹性元件组3的压力下处于结合状态，动力处于倒车高速挡动力传递路线：
电机7→输入主动齿轮20→输入从动齿轮21→主轴1→内片螺旋滚道套5b→内摩擦片5d和外摩擦片5c→外片花件套5a→同步套11→换挡套12→倒挡输入齿轮17→倒挡轴16→倒挡输出齿轮18→输出轴输入齿轮14→输出轴13→输出轴输出齿轮15→三轮车差速器10。
此时，弹性元件组3未被压缩。当主轴1传递给摩擦离合器5的阻力矩大于等于摩擦离合器5的预设载荷极限时，内片螺旋滚道套5b压缩弹性元件组3，摩擦离合器5的各外摩擦片5c和内摩擦片5d之间出现间隙，即分离，动力改为通过下述路线传递，即倒车低速挡动力传递路线：
电机7→输入主动齿轮20→输入从动齿轮21→主轴1→内片螺旋滚道套5b→中间凸轮套2→一级减速主动齿轮8→一级减速从动齿轮6→副轴4→二级减速主动齿轮7→超越离合器9→同步套11→换挡套12→倒挡输入齿轮17→倒挡轴16→倒挡输出齿轮18→输出轴输入齿轮14→输出轴13→输出轴输出齿轮15→三轮车差速器10。
最后需要说明的是，上述描述仅仅为本发明的优选实施例，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种三轮车中央驱动自适应变速总成，其特征在于：包括动力输入机构、主轴(1)、高速挡传动机构、低速挡传动机构、前后换挡切换机构、动力输出机构和倒挡传动机构；
所述高速挡传动机构包括摩擦离合器(5)和用于对摩擦离合器(5)施加预紧力的弹性元件组(3)，所述摩擦离合器(5)包括外片花件套(5a)、内片螺旋滚道套(5b)以及交替设置在外片花件套(5a)和内片螺旋滚道套(5b)之间的外摩擦片(5c)和内摩擦片(5d)，各外摩擦片(5c)能够沿外片花件套(5a)轴向滑动，各内摩擦片(5d)能够沿内片螺旋滚道套(5b)轴向滑动，所述内片螺旋滚道套(5b)套装在主轴(1)上，并与主轴(1)之间形成螺旋传动副，以使内片螺旋滚道套(5b)能够沿主轴(1)轴向滑动，所述动力输入机构能够依次通过主轴(1)和摩擦离合器(5)将动力传递给前后换挡切换机构；
所述低速挡传动机构包括副轴传动组件和可转动地套装在中间凸轮套(2)上的超越离合器(9)，所述内片螺旋滚道套(5b)与超越离合器(9)的内心轮(9c)能够通过前后换挡切换机构同步转动，所述中间凸轮套(2)的两端端面分别与内片螺旋滚道套(5b)的相邻端面和副轴传动组件的一级减速主动齿轮(8)的相邻端面构成端面凸轮配合，所述一级减速主动齿轮(8)可转动地套装在主轴(1)上，所述动力输入机构能够依次通过主轴(1)、内片螺旋滚道套(5b)、中间凸轮套(2)、副轴传动组件和超越离合器(9)将动力传递给前后换挡切换机构；
所述前后换挡切换机构能够进行切换，或直接通过动力输出机构将动力传递给三轮车差速器(10)，或依次通过倒挡传动机构和动力输出机构将动力传递给三轮车差速器(10)。
2.根据权利要求1所述的三轮车中央驱动自适应变速总成，其特征在于：所述前后换挡切换机构包括与外片花件套(5a)和内心轮(9c)均同步转动的同步套(11)以及同步转动地套装在同步套(11)上的换挡套(12)，该换挡套(12)能够沿同步套(11)滑动，以使其或与动力输出机构连接，以使其或与倒挡传动机构连接。
3.根据权利要求2所述的三轮车中央驱动自适应变速总成，其特征在于：所述动力输出机构包括与主轴(1)平行的输出轴(13)以及均同步转动地套装在输出轴(13)上的输出轴输入齿轮(14)和输出轴输出齿轮(15)，所述输出轴输入齿轮(14)能够与成型在换挡套(12)上的换挡结合齿(12a)啮合，所述输出轴输出齿轮(15)与三轮车差速器(10)的差速器输入齿轮(10a)啮合；
所述倒挡传动机构包括与主轴(1)和输出轴(13)均平行的倒挡轴(16)以及均同步转动地套装在倒挡轴(16)上的倒挡输入齿轮(17)和倒挡输出齿轮(18)，所述倒挡输入齿轮(17)能够与换挡结合齿(12a)啮合，所述倒挡输出齿轮(18)与输出轴输入齿轮(14)啮合。
4.根据权利要求3所述的三轮车中央驱动自适应变速总成，其特征在于：所述主轴(1)、输出轴(13)和倒挡轴(16)在空间上呈三角形布置。
5.根据权利要求2所述的三轮车中央驱动自适应变速总成，其特征在于：所述外片花件套(5a)包括依次连接的动力输入部(5a1)、压紧配合部(5a2)和动力输出部(5a3)，所述动力输入部(5a1)和动力输出部(5a3)均为圆环结构，且动力输入部(5a1)的直径大于动力输出部(5a3)的直径，所述同步套(11)套装在动力输出部(5a3)上，并与动力输出部(5a3)花键配合，所述压紧配合部(5a2)为圆盘结构，各外摩擦片(5c)能够沿动力输入部(5a1)的内壁轴向滑动；
所述内片螺旋滚道套(5b)包括呈圆环结构的内片滑动部(5b1)和呈圆盘结构的摩擦片压紧部(5b2)，各内摩擦片(5d)能够沿内片滑动部(5b1)的外壁轴向滑动，各外摩擦片(5c)和内摩擦片(5d)位于压紧配合部(5a2)和摩擦片压紧部(5b2)之间，所述弹性元件组(3)与摩擦片压紧部(5b2)抵接，所述内片滑动部(5b1)与主轴(1)之间形成螺旋传动副。
6.根据权利要求5所述的三轮车中央驱动自适应变速总成，其特征在于：所述主轴(1)的外壁上具有外螺旋滚道(1a)，在该外螺旋滚道(1a)中设置有若干滚珠，所述内片螺旋滚道套(5b)的内壁上具有与外螺旋滚道(1a)相适应的内螺旋滚道(5b3)，各滚珠能够在外螺旋滚道(1a)和内螺旋滚道(5b3)中滚动。
7.根据权利要求2所述的三轮车中央驱动自适应变速总成，其特征在于：所述副轴传动组件包括与主轴(1)平行的副轴(4)以及均同步转动地套装在副轴(4)的一级减速从动齿轮(6)和二级减速主动齿轮(7)，所述一级减速从动齿轮(6)与一级减速主动齿轮(8)啮合，所述二级减速主动齿轮(7)与超越离合器(9)的外圈(9a)的二级减速从动齿(9b)啮合。
8.根据权利要求7所述的三轮车中央驱动自适应变速总成，其特征在于：沿所述各内心轮(9c)外周分布的滚动体由交替设置的粗滚动体(9d)和细滚动体(9e)组成，在所述内心轮(9c)的外周面上设置有两个相对的保持架(9f)，在每个保持架(9f)的内壁上均开设有一圈环形槽(9f1)，各个细滚动体(9e)的两端分别均可滑动地插入对应的环形槽(9f1)中。
9.根据权利要求1所述的三轮车中央驱动自适应变速总成，其特征在于：所述动力输入机构包括驱动电机(19)、与驱动电机(19)的电机轴(19a)同步转动的输入主动齿轮(20)以及与主轴(1)同步转动的输入从动齿轮(21)，所述输入从动齿轮(21)与输入主动齿轮(20)啮合。
10.根据权利要求1所述的三轮车中央驱动自适应变速总成，其特征在于：所述弹性元件组(3)为套装在主轴(1)上的碟簧，并设置在端面轴承(22)和内片螺旋滚道套(5b)之间。
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