CN113665725B - 两轮混合动力摩托车及单向传动机构 - Google Patents

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Abstract

本发明属于摩托车或电动车技术领域，具体涉及一种两轮混合动力摩托车及单向传动机构，包括后轮毂和联轴；所述联轴包括动半轴和定半轴，动半轴和定半轴沿同一轴线拼接并可相对转动；所述动半轴的外端与汽油动力系统联接，定半轴上安装有电能动力系统；还包括输入齿轮，其中部设置有轴孔，所述动半轴的外端安装在轴孔内；所述轴孔的周侧设置有若干个楔形槽，滚子可在所述楔形槽内滚动；所述输入齿轮的侧部铰接有若干个摆动杆，摆动杆在离心力作用下驱动滚子向内移动并贴紧在动半轴的表面，实现输入齿轮和动半轴的动力传递。联轴的设计使得后轮毂的安装更为方便，而且电能动力系统是设置在后轮毂侧部，方便安装和维护；后轮毂也具有更强的负载能力。

Description

两轮混合动力摩托车及单向传动机构
技术领域
本发明属于摩托车或电动车技术领域，具体涉及一种两轮混合动力摩托车及单向传动机构。
背景技术
混合动力摩托车，即在摩托车后轮轮毂上设置轮毂电机，通过内燃机及轮毂电机相互配合的方式来为摩托车提供动力，降低内燃机的使用频率，从而减少不必要的燃料消耗。
CN104163226A公开了一种混合动力摩托车用后轮电机一体式结构，此种结构类似于电动车的轮毂电机，直接将轮毂电机安装在后轮的内部，虽然节省了减速机构，但由于轮毂电机位于车轮内部，若轮毂电机出现故障时，拆卸较为麻烦。
另外，在使用电机组件作为主要动力来源的时候，电机组件的转速高于汽油动力系统，导致电机组件产生了额外的负载，浪费了一定的电能。
发明内容
本发明旨在提出一种结构简单，电能使用效率高的两轮混合动力摩托车及单向传动机构。
本发明的目的是这样实现的：
两轮混合动力摩托车的单向传动机构，包括，
后轮毂，
联轴，其横向设置在后轮毂的中央；
所述联轴包括动半轴和定半轴，动半轴和定半轴沿同一轴线拼接并可相对转动；
所述动半轴的外端与汽油动力系统联接，后轮毂套装在动半轴上并联动；
所述定半轴上安装有电能动力系统，所述电能动力系统的外转子与后轮毂联接为一体；
还包括，
输入齿轮，其与所述汽油动力系统联接；输入齿轮的中部设置有轴孔，所述动半轴的外端安装在轴孔内；
所述轴孔的周侧设置有若干个楔形槽，每个楔形槽内设有一个滚子，滚子可在所述楔形槽内滚动；
所述输入齿轮的侧部铰接有若干个摆动杆，摆动杆在离心力作用下驱动滚子向内移动并贴紧在动半轴的表面，实现输入齿轮和动半轴的动力传递。
优选地，所述摆动杆的一端设置有销轴，销轴伸入所述滚子内并驱动滚子在楔形槽内移动；
所述摆动杆以铰接点为中心分为靠近滚子的第一杆部和远离滚子的第二杆部；
所述第一杆部的质量与第二杆部的质量比值小于30％。
优选地，所述滚子的内径e大于销轴的外径f。
优选地，所述第二杆部的外端加载有配重块。
优选地，所述楔形槽的包括两侧壁,和顶壁；所述顶壁和径向之间的夹角a为40～65度；
所述顶壁沿着输入齿轮的运动方向d，逐渐向外展开；顶壁和动半轴之间的距离小于滚子的直径。
优选地，所述滚子的前后两端分别设有所述挡板及挡圈。
一种两轮混合动力摩托车，包括所述的单向传动机构，所述后轮毂中部设置有轮辐，轮辐面向定半轴的一侧固定设置有电机罩壳，电机罩壳和轮辐之间形成电能驱动腔，电能驱动腔内设置有所述外转子和定子；
所述定子固定安装在定半轴上，
所述外转子固定在电能驱动腔的内壁上。
优选地，所述汽油动力系统与输入齿轮之间设置有减速机构，所述减速机构包括输入轴、中间齿轮和中间轴；所述中间轴外周与所述输入齿轮啮合，输入齿轮套设在所述动半轴的一端，所述输入轴另一端通过链轮连接至汽油动力系统；
所述后轮毂通过后摇臂,固定安装在机架上；其中，安装有动半轴的后摇臂成型有中空腔，中空腔内安装有所述的减速机构。
优选地，所述后轮毂包括轮辐和轮辋，轮辋外侧用于安装所述轮胎，轮辐向一侧凸出形成安装平面，所述电机罩壳成型有连接环，连接环通过紧固件连接在所述安装平面上，且连接环与安装平面之间压设有防水垫。
优选地，所述电机罩壳中部开设有供所述定半轴穿过的通孔，通孔处设有第一轴承。
优选地，所述动半轴部分伸入定半轴内，动半轴和定半轴之间的重叠段套设有一个以上的第二轴承，定半轴内端外壁与所述轮辐之间设有第三轴承；
所述轮辐中部形成安装座，安装座上设置有制动盘；
所述定半轴的内部设置有导线孔，导线孔的一端导通至电能驱动腔，另一端导通至定半轴的外端部；
定子的导线通过所述导线孔与外部电源连接。
本发明相比现有技术突出且有益的技术效果是：
本发明的联轴包括动半轴和定半轴，动半轴和定半轴沿同一轴线拼接并可相对转动；动半轴的外端与汽油动力系统联接，后轮毂套装在动半轴上并联动；定半轴上安装有电能动力系统，电能动力系统的外转子与后轮毂联接为一体；联轴的设计使得后轮毂的安装更为方便，而且电能动力系统是设置在后轮毂侧部，方便安装和维护；后轮毂也具有更强的负载能力。
本发明在输入齿轮的侧部铰接有若干个摆动杆，摆动杆在离心力作用下驱动滚子向内移动并贴紧在动半轴的表面，实现输入齿轮和动半轴的动力传递；当使用电能动力系统作为主要动力时，汽油动力系统给予输入齿轮的转矩较弱或者直接不输入转矩，动半轴的转速高于输入齿轮，使得滚子和动半轴脱离，电能动力系统完全作用于后轮毂，使得电能动力系统的负载最小化并仅用于后轮行驶，借此提升混合动力摩托车的电力效率，续航更强；
当采用汽油动力系统作为动力时，输入齿轮高速转动，摆动杆在离心力的作用下，通过滚子将输出齿轮和动半轴互相锁止，输入齿轮和动半轴不至于或不轻易产生相对运动，实现动力传递。
本发明的滚子的内径e大于销轴的外径f，该设计使得滚子的实际运动空间减小，楔形槽的深度也可以相应缩小。
本发明的楔形槽的顶壁和径向之间的夹角a为40～65度，顶壁沿着输入齿轮的运动方向d，逐渐向外展开；顶壁和动半轴之间的距离小于滚子的直径。该设计使得输入齿轮转速够快的时候，无需摆动杆也能实现滚子和动半轴的压紧效果，此时，摆动杆的主要功能是在一些特殊情况下，强制移动滚子，起到双重保险的效果。
本发明的后轮毂中部设置有轮辐，轮辐面向定半轴的一侧固定设置有电机罩壳，电机罩壳和轮辐之间形成电能驱动腔，电能驱动腔内设置有所述外转子和定子；汽油动力系统与输入齿轮之间设置有减速机构，所述减速机构和电能动力系统在整体架构中，起到重心平衡的效果；后摇臂的中空腔内安装有所述的减速机构，使得减速机构单独封装，避免干扰。
在减速器的末端，由于速度较低，常规的离心式离合器是不能正常工作的(一般配合的最低转速为1000转/分钟)；本申请的摆动杆对转速的要求较低，在100转/分钟的速度下，就能够很好的达到压紧滚子的效果(一般电动车轮毂的额定转速是250～350转/分钟)；而且，本设计的重量轻微，几乎不会有额外的负担。
附图说明
图1是本发明摩托车的后轮连接示意图；
图2是本发明混合动力机构的截面图之一；
图3是本发明混合动力机构的截面图之二；
图4是本发明混合动力机构电机组件结构爆炸图的截面图；
图5是本发明的输入齿轮和摆动杆的配合示意图；
图6是本发明的滚子的工作状态示意图。
图7是安装有本发明的摩托车的示意图。
具体实施方式
下面以具体实施例对本发明做进一步描述，参见图1-图7：
两轮混合动力摩托车的单向传动机构，包括，
后轮毂1，
联轴6，其横向设置在后轮毂1的中央；
所述联轴6包括动半轴61和定半轴62，动半轴61和定半轴62沿同一轴线拼接并可相对转动；
所述动半轴61的外端与汽油动力系统联接，后轮毂1套装在动半轴61上并联动；汽油动力系统102设置在摩托车主体100的中部，，其与现有摩托车的内燃机结构基本相同，电池101也设置在摩托车主体100的中部；
所述定半轴62上安装有电能动力系统5，所述电能动力系统5的外转子51与后轮毂1联接为一体；联轴6的设计可以稳定地维持外转子51(主要是转子磁钢)与定子之间的间隙，以克服电机传动效率的问题。若无法稳定地维持转子磁钢与定子之间的间隙，不仅会导致难以持续地维持电机组件旋转的问题，而且即使是在持续旋转的情况下，相对于所消耗的电力，所获得的电机扭矩也会显著下降，从而导致效率下降；
还包括，
输入齿轮31，其与所述汽油动力系统联接；输入齿轮31的中部设置有轴孔311，所述动半轴61的外端安装在轴孔311内；
所述轴孔的周侧设置有若干个楔形槽313，每个楔形槽313内设有一个滚子7，滚子7可在所述楔形槽313内滚动；
所述输入齿轮31的侧部铰接有若干个摆动杆312，摆动杆312在离心力作用下驱动滚子7向内移动并贴紧在动半轴61的表面，实现输入齿轮31和动半轴61的动力传递。当使用电机组件作为主要动力时，汽油动力系统给予输入齿轮的转矩较弱或者直接不输入转矩。汽油动力系统内部可以配置行星齿轮组件，当不需要带动后轮毂时，直接不输入转矩给后轮毂，该设计为摩托车的现有技术，故不详细展开。
优选地，所述摆动杆312的一端设置有销轴314，销轴314伸入所述滚子7内并驱动滚子7在楔形槽313内移动；
所述摆动杆312以铰接点318为中心分为靠近滚子7的第一杆部315和远离滚子7的第二杆部316；
所述第一杆部315的质量与第二杆部316的质量比值小于30％。
优选地，所述滚子的内径e大于销轴的外径f；如图6所示，出于传动效果的设计考虑，楔形槽313的左侧几乎是贴合滚子7表面；因此，必须使得滚子内壁和销轴之间存在间隙，滚子才能被销轴更好的带动；销轴的实际运动轨迹是c方向或者b方向。
优选地，所述第二杆部316的外端加载有配重块317，使得离心效果更好。
优选地，所述楔形槽313的包括两侧壁71,72和顶壁73；所述顶壁73和径向之间的夹角a为40～65度；
所述顶壁73沿着输入齿轮31的运动方向d，逐渐向外展开；顶壁73和动半轴61之间的距离小于滚子7的直径。该设计使得输入齿轮转速够快的时候，无需摆动杆也能实现滚子和动半轴的压紧效果，此时，摆动杆的主要功能是在一些特殊情况下，强制移动滚子，起到双重保险的效果。需指出的，也可以摆动杆的第二杆部316设置辅助弹簧(弹簧固定在输入齿轮侧部)，使得滚子具有趋于离开动半轴表面的运动趋势，该弹簧的弹力小于输入齿轮正常转动时摆动杆的离心力。
优选地，所述滚子7的前后两端分别设有所述挡板8及挡圈9。
一种两轮混合动力摩托车，包括所述的单向传动机构，所述后轮毂1中部设置有轮辐，轮辐14面向定半轴62的一侧固定设置有电机罩壳15，电机罩壳15和轮辐14之间形成电能驱动腔16，电能驱动腔16内设置有所述外转子51和定子52；
所述定子52固定安装在定半轴62上，
所述外转子51固定在电能驱动腔16的内壁上。
优选地，所述汽油动力系统与输入齿轮31之间设置有减速机构，所述减速机构包括输入轴10、中间齿轮12和中间轴13；所述中间轴13外周与所述输入齿轮31啮合，输入齿轮31套设在所述动半轴61的一端，所述输入轴10另一端通过链轮连接至汽油动力系统；
所述后轮毂通过后摇臂2,3固定安装在机架上；其中，安装有动半轴61的后摇臂2成型有中空腔21，中空腔21内安装有所述的减速机构。
优选地，所述后轮毂1包括轮辐14和轮辋，轮辋外侧用于安装所述轮胎4，轮辐14向一侧凸出形成安装平面141，所述电机罩壳15成型有连接环441，连接环441通过紧固件连接在所述141上，且连接环441与安装平面141之间压设有防水垫45。避免雨水顺着固定架与轮辐连接处的缝隙进入内部影响电机组件，对部件进行保障。在使用过程中，若电机组件出现故障，可直接将紧固件拆卸，从而将电机罩壳拆卸，以便对内部电机组件直接检测或拆卸。
优选地，所述电机罩壳15中部开设有供所述定半轴62穿过的通孔，通孔处设有第一轴承55。
优选地，所述动半轴61部分伸入定半轴62内，动半轴61和定半轴62之间的重叠段套设有一个以上的第二轴承57，定半轴62内端外壁与所述轮辐14之间设有第三轴承56；
所述轮辐14中部形成安装座17，安装座17上设置有制动盘11；制动盘和电机组件分别位于后轮毂的左右两侧，使得电机组件出现故障时只需要拆卸更少的部件，也不会影响制动盘，结构更加合理。
所述定半轴62的内部设置有导线孔53，导线孔53的一端导通至电能驱动腔16，另一端导通至定半轴62的外端部；
定子的导线54通过所述导线孔53与外部电源连接。直接在定半轴62内开设导线孔53(即，穿线通道)，不仅能够实现合理布线，还能防止出现电源线外露受潮等情况。
上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.两轮混合动力摩托车的单向传动机构，其特征在于，包括，
后轮毂(1)，
联轴(6)，其横向设置在后轮毂(1)的中央；
所述联轴(6)包括动半轴(61)和定半轴(62)，动半轴(61)和定半轴(62)沿同一轴线拼接并可相对转动；
所述动半轴(61)的外端与汽油动力系统联接，后轮毂(1)套装在动半轴(61)上并联动；
所述定半轴(62)上安装有电能动力系统(5)，所述电能动力系统(5)的外转子(51)与后轮毂(1)联接为一体；
还包括，
输入齿轮(31)，其与所述汽油动力系统联接；输入齿轮(31)的中部设置有轴孔(311)，所述动半轴(61)的外端安装在轴孔(311)内；
所述轴孔的周侧设置有若干个楔形槽(313)，每个楔形槽(313)内设有一个滚子(7)，滚子(7)可在所述楔形槽(313)内滚动；
所述输入齿轮(31)的侧部铰接有若干个摆动杆(312)，摆动杆(312)在离心力作用下驱动滚子(7)向内移动并贴紧在动半轴(61)的表面，实现输入齿轮(31)和动半轴(61)的动力传递；
所述摆动杆(312)的一端设置有销轴(314)，销轴(314)伸入所述滚子(7)内并驱动滚子(7)在楔形槽(313)内移动；
所述摆动杆(312)以铰接点(318)为中心分为靠近滚子(7)的第一杆部(315)和远离滚子(7)的第二杆部(316)；
所述第一杆部(315)的质量与第二杆部(316)的质量比值小于30％；
所述楔形槽(313)的包括两侧壁(71,72)和顶壁(73)；所述顶壁(73)和径向之间的夹角a为40～65度；
所述顶壁(73)沿着输入齿轮(31)的运动方向(d)，逐渐向外展开；顶壁(73)和动半轴(61)之间的距离小于滚子(7)的直径。
2.根据权利要求1所述的两轮混合动力摩托车的单向传动机构，其特征在于，所述滚子的内径(e)大于销轴的外径(f)。
3.根据权利要求1所述的两轮混合动力摩托车的单向传动机构，其特征在于，所述第二杆部(316)的外端加载有配重块(317)。
4.一种两轮混合动力摩托车，其特征在于，包括权利要求1-3任一项所述的单向传动机构，所述后轮毂(1)中部设置有轮辐，轮辐(14)面向定半轴(62)的一侧固定设置有电机罩壳(15)，电机罩壳(15)和轮辐(14)之间形成电能驱动腔(16)，电能驱动腔(16)内设置有所述外转子(51)和定子(52)；
所述定子(52)固定安装在定半轴(62)上，
所述外转子(51)固定在电能驱动腔(16)的内壁上。
5.根据权利要求4所述的一种两轮混合动力摩托车，其特征在于，所述汽油动力系统与输入齿轮(31)之间设置有减速机构，所述减速机构包括输入轴(10)、中间齿轮(12)和中间轴(13)；所述中间轴(13)外周与所述输入齿轮(31)啮合，输入齿轮(31)套设在所述动半轴(61)的一端，所述输入轴(10)另一端通过链轮连接至汽油动力系统；
所述后轮毂通过后摇臂(2,3)固定安装在机架上；其中，安装有动半轴(61)的后摇臂(2)成型有中空腔(21)，中空腔(21)内安装有所述的减速机构。
6.根据权利要求4所述的一种两轮混合动力摩托车，其特征在于，所述后轮毂(1)包括轮辐(14)和轮辋，轮辋外侧用于安装轮胎(4)，轮辐(14)向一侧凸出形成安装平面(141)，所述电机罩壳(15)成型有连接环(441)，连接环(441)通过紧固件连接在所述安装平面(141)上，且连接环(441)与安装平面(141)之间压设有防水垫(45)。
7.根据权利要求4所述的一种两轮混合动力摩托车，其特征在于，所述电机罩壳(15)中部开设有供所述定半轴(62)穿过的通孔，通孔处设有第一轴承(55)。
8.根据权利要求4所述的一种两轮混合动力摩托车，其特征在于，所述动半轴(61)部分伸入定半轴(62)内，动半轴(61)和定半轴(62)之间的重叠段套设有一个以上的第二轴承(57)，定半轴(62)内端外壁与所述轮辐(14)之间设有第三轴承(56)；
所述轮辐(14)中部形成安装座(17)，安装座(17)上设置有制动盘(11)；
所述定半轴(62)的内部设置有导线孔(53)，导线孔(53)的一端导通至电能驱动腔(16)，另一端导通至定半轴(62)的外端部；
定子的导线(54)通过所述导线孔(53)与外部电源连接。
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