CN201179951Y - 带有行星变速机构的蜗轮蜗杆传动装置 - Google Patents

Abstract

一种带有行星变速机构的蜗轮蜗杆传动装置，包括壳体、传动轴和链轮，传动轴上设有输出套筒，链轮固定安装在输出套筒的一端，输出套筒上还并排安装有行星齿轮变速机构、蜗轮蜗杆总成和用于实现电机直接档驱动的第一棘轮棘爪总成，行星齿轮变速机构包括一个齿圈，齿圈内装有太阳轮、行星架和行星齿轮，太阳轮和第一棘轮棘爪总成的外棘轮分别安装在蜗轮蜗杆总成的蜗轮两侧，行星齿轮变速机构的齿圈固定安装在壳体内，第一棘轮棘爪总成的内棘轮安装在输出套筒上；行星架上还设有用于实现电机减速档驱动的小棘爪，行星架通过该小棘爪与输出套筒相连；壳体内还设有换档轴，换档轴上设有可使第一棘轮棘爪总成的棘爪与棘轮脱离的棘爪脱离机构。

Description

带有行星变速机构的蜗轮蜗杆传动装置

技术领域

本实用新型涉及电动助力车的传动部分，特别是涉及一种带有行星变速机构的蜗轮蜗杆传动装置。

背景技术

目前市场上的电动车，绝大部分生产厂家都采用了轮毂电机，主要是由于使用轮毂电机无需传动机构，结构布置比较简易。现有的轮毂电机式电动车，就是把车的其中一个车轮的轮毂改换为一个轮毂电机，而脚踏是通过链轮、链条和单向飞轮驱动后轮，因此电机驱动是不经链条的，脚踏驱动和电动是互相独立的，因而决定了轮毂电机式电动车不能够扩展如换档变速、离合操纵、发电健身车等附加功能，对功能的扩展受到限制。另外，当大批量生产时，却由于轮毂电机在制造工艺上的原因，相对传统的低压直流永磁电机而言，其生产效率较低，因而造价相对较高，在一定程度上制约了产量。

除了使用轮毂电机的电动车以外，其他传动形式的只有“轮边电机”式，即(1).电机安装在车轮(前轮或者后轮)轮圈的侧面，电机轴直接驱动车轮的轮圈，(2).电机安装在后轮轴的侧边，轴线与后轮轴垂直，电机轴通过锥型齿轮驱动后轮。因此，轮边电机也同样不能够扩展如换档变速、离合操纵、发电健身车等附加功能。此外，现有的电动助力车，不具有换档变速的功能，不能通过改变速比来提高爬坡性能，且无法满足电动车需要较高驱动力的情况，给使用者带来不便。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种带有行星变速机构的蜗轮蜗杆传动装置，用于要求有较高的驱动力和爬坡性能的电动助力车，电机驱动设有直接档和减速档两种不同速比，可根据电机的负荷状况而自动换档，使用方便、灵活。

本实用新型的技术方案可以通过以下的技术措施来实现，一种带有行星变速机构的蜗轮蜗杆传动装置，包括壳体、传动轴和链轮，其特征在于所述的传动轴上设有输出套筒，所述的链轮固定安装在输出套筒的一端，所述的输出套筒上还并排安装有行星齿轮变速机构、蜗轮蜗杆总成和用于实现电机直接档驱动的第一棘轮棘爪总成，所述的行星齿轮变速机构包括一个齿圈，齿圈内装有太阳轮、行星架和行星齿轮，所述的太阳轮和第一棘轮棘爪总成的外棘轮分别安装在蜗轮蜗杆总成的蜗轮两侧，所述的行星齿轮变速机构的齿圈固定安装在壳体内，所述的第一棘轮棘爪总成的内棘轮安装在输出套筒上；所述的行星架上还设有用于实现电机减速档驱动的小棘爪，行星架通过该小棘爪与输出套筒相连；所述的壳体内还设有换档轴，换档轴上设有可使第一棘轮棘爪总成的棘爪与棘轮脱离的棘爪脱离机构。

将本实用新型的蜗轮蜗杆总成的蜗杆与电机的联轴节相连，便可以实现电机驱动，本实用新型还通过加入行星变速机构，增加了减速驱动、加大扭力的功能，大大方便了使用者。

本实用新型可以作以下改进，所述的第一棘轮棘爪总成包括外棘轮、内棘轮、棘爪和棘爪座，所述的棘爪座通过轴承浮动地安装在输出套筒上，“浮动”是指当棘爪脱离与内、外棘轮的接触时，不受内、外棘轮的带动。所述的棘爪安装在棘爪座上，并同时与内、外棘轮相接触。

本实用新型所述的棘爪脱离机构可以为棘爪脱离拔动臂，在所述的壳体内部侧壁上设有可转动的顶板，顶板与棘爪脱离拔动臂相连，即棘爪脱离拔动臂可带动顶板转动一个角度，所述的顶板上设有凸起点；所述的顶板上还装有锥形圈，二者同心布置，所述的锥形圈上设有与顶板上凸起点位置相对应的凹坑，常态时，所述锥型圈上的凹坑紧贴在顶板的凸起点上；所述的第一棘轮棘爪总成的棘爪外表面还设有凸起点。本实用新型可以采用自动换档机构，当电机的负荷大到一定限度时，设定的程序使换档轴转动一个小角度时，棘爪脱离拨动臂带动顶板转动一个小角度，此时，顶板上的凸起点可以从凹坑中脱离出来，即锥型圈被顶板上的凸起点顶起，使锥形圈压向两个棘爪上的凸起点，从而使棘爪与内、外棘轮脱离接触，输出套筒和链轮就会脱离与电机的直接档传动关系。

本实用新型还可以作以下改进，所述的棘爪脱离机构还可以为棘爪脱离凸轮，在所述的壳体内部侧壁上设有两个轴销，所述的两个轴销上分别活动安装有弧型夹箍，两个弧形夹箍的凹口相对，所述的轴销位于弧型夹箍的上部，且二夹箍的上端之间、下端之间均设有开口；所述的棘爪脱离凸轮固定安装在换档轴上，并位于二夹箍上端之间的开口处；所述的轴销上还装有可使二夹箍下端之间的开口处于张开状态的弹簧，常态时，所述的两个夹箍下端之间的开口在弹簧的作用下处于张开位置，第一棘轮棘爪总成的棘爪与内、外棘轮相接触，实现电机直接档驱动；当设定的程序使自动换档机构的换档轴转动一个小角度时，棘爪脱离凸轮随换档轴转动，使两个夹箍绕各自的轴销摆动一个小角度，则二夹箍上端之间的开口变大，下端之间的开口变小，即夹箍夹向处于运转状态的两个棘爪，从而使棘爪与内、外棘轮脱离接触，棘爪座连同棘爪在夹箍的夹持下停止转动，输出套筒和链轮就会脱离与电机的直接档传动关系。

本实用新型所述的第一棘轮棘爪总成处于脱离电机直接档传动时，固定在蜗轮其中一侧的行星变速机构的太阳轮继续随蜗轮而转动，所述行星变速机构的行星架在太阳轮的带动下，以低于蜗轮蜗杆总成的蜗轮的转速转动，并由行星架上的小棘爪带动输出套筒输出动力，传动机构进入减速档传动。

本实用新型所述的第一棘轮棘爪总成中，外棘轮的内轮廓和内棘轮的外轮廓均为锯齿形，则棘爪的一端卡紧在外棘轮的齿形内，另一端卡紧在内棘轮的齿形上。

本实用新型还可以作如下改进，所述的蜗轮蜗杆总成位于输出套筒的中部，以保证机构运行的稳定，所述的第一棘轮棘爪总成中的内棘轮上还设有用来与输出套筒相固定的键槽。

本实用新型所述的输出套筒的一端安装链轮，另一端还安装有用于实现脚踏驱动的第二棘轮棘爪总成，所述的传动轴同时作为踏板轴，且该棘轮棘爪总成同时安装在传动轴上。

本实用新型所述的行星齿轮变速机构的太阳轮和第一棘轮棘爪总成的外棘轮分别与蜗轮蜗杆总成的蜗轮同心布置且固定连接。所述的行星齿轮变速机构的太阳轮、第一棘轮棘爪总成的外棘轮及蜗轮蜗杆总成的蜗轮上均设有垂直于其盘面的安装孔，所述的太阳轮和外棘轮通过螺栓固定在所述的蜗轮上。

本实用新型所述的壳体分为两半，横向对接而成，所述的输出套筒的其中一端伸出到壳体外，链轮固定安装在该伸出端的端部。

与现有技术相比，本实用新型的优点是：

(1).本实用新型所述的传动装置带有行星变速机构，实现了减速档电机驱动的功能，特别适合应用于要求较高驱动力和爬坡性能的电动助力车；

(2).本实用新型所述的传动装置还利用了棘轮棘爪机构单向传动的特性，可以实现电机驱动和脚踏驱动互不干扰，既可以两种动力同时输入，又可以两种动力单独输入，控制简易、方便；

(3).本实用新型将行星齿轮减速机构与蜗轮蜗杆机构相结合，还设有独特的棘轮棘爪总成，并配合换档轴一起使用，轻松实现了电机直接驱动、减速电机驱动、脚踏驱动等多种功能，并自动适应不同车速和动力的要求，使用简单灵活；

(4).本实用新型所述的传动机构结构紧凑，占用空间小，与普通电机配合使用，生产成本低。

附图说明

图1是棘爪脱离机构为棘爪脱离拔动臂时的带有行星变速机构的蜗轮蜗杆传动装置的剖视图；

图2是第二棘轮棘爪总成与踏板轴相配合的A-A向剖视图；

图3是第二棘轮棘爪总成的棘轮立体图；

图4是图1的减速档时的第一棘轮棘爪总成的B-B向剖视图；

图5是图1的直接档时的第一棘轮棘爪总成的B-B向剖视图；

图6是图1的第一棘轮棘爪总成的立体分解图；

图7是图1的顶板、锥形圈和棘爪座相配合的立体分解图；

图8是图1的顶板、锥形圈的剖视分解图；

图9是图1的行星齿轮机构的立体分解图；

图10是棘爪脱离机构为棘爪脱离凸轮时的带有行星变速机构的蜗轮蜗杆传动装置的剖视图；

图11是图10的第一棘轮棘爪总成进入减速档时的C-C向剖视图；

图12是图10的第一棘轮棘爪总成进入直接档时的C-C向剖视图；

图13是图10的第一棘轮棘爪总成和夹箍式机构的立体分解图。

具体实施方式

实施例1

本实用新型的实施例之一如图1～9所示，一种带有行星变速机构的蜗轮蜗杆传动装置，包括壳体16、传动轴20和链轮19，壳体16分为两半，横向对接而成，输出套筒8的其中一端伸出到壳体16外，传动轴20上设有输出套筒8，链轮19固定安装在输出套筒8的伸出端的端部，输出套筒8上还并排安装有行星齿轮变速机构、蜗轮蜗杆总成和用于实现电机直接档驱动的第一棘轮棘爪总成，蜗轮蜗杆总成位于输出套筒8的中部，行星齿轮变速机构包括一个齿圈6，齿圈6内装有太阳轮3、行星架5和行星齿轮4，行星齿轮4安装在行星架5上，并同时与太阳轮3和齿圈6相啮合，行星架5与输出套筒8之间还通过两个用于实现电机减速档驱动的小棘爪7相连接，使输出套筒8及链轮19能跟随行星架5以低于蜗轮2的转速输出动力。第一棘轮棘爪总成包括外棘轮12、内棘轮13、棘爪14和棘爪座15，棘爪座15通过轴承25浮动地安装在输出套筒8上，棘爪14安装在棘爪座15上，并同时与内、外棘轮13、12相接触，行星齿轮变速机构的的太阳轮3、第一棘轮棘爪总成的外棘轮12及蜗轮蜗杆总成的蜗轮2上均设有垂直于其盘面的安装孔，三者同心布置，且太阳轮3和外棘轮12通过螺栓固定在蜗轮2两侧。在第一棘轮棘爪总成中，外棘轮12的内轮廓和内棘轮13的外轮廓均为锯齿形，则棘爪14的一端卡紧在外棘轮12的齿形内，另一端卡紧在内棘轮13的齿形上。行星齿轮变速机构的齿圈6通过螺栓固定在壳体16内的侧壁上；第一棘轮棘爪总成中的内棘轮13上还设有键槽，与输出套筒8键连接固定。壳体16内还设有换档轴9，换档轴9与传动轴20相平行，换档轴9上设有使第一棘轮棘爪总成的棘爪14与内、外棘轮13、12脱离的棘爪脱离机构，本实施例中，棘爪脱离机构为棘爪脱离拔动臂11，在壳体16内部侧壁上还设有可转动的环形顶板17，顶板17上设有三个用于安装螺栓的长孔29，顶板17通过三个螺栓30活动安装在壳体16的内侧壁上，顶板17可以以传动轴20的轴线为中心，沿三个长孔29的轨迹转动一个角度，顶板17与棘爪脱离拔动臂11相连，即棘爪脱离拔动臂11可带动顶板17转动。顶板17的环形盘面上还均匀分布有3个半球形的凸起点26，起到凸轮的作用；顶板17上还装有锥形圈18，二者同心布置，锥形圈18上设有与3个半球形凸起点26位置相对应的3个凹坑28，锥型圈18也通过三个螺栓30活动安装在顶板17外侧，即锥形圈18位于顶板17与外棘轮12之间，锥形圈28上朝向外棘轮12一侧的开口呈外大内小的锥面，常态下，锥型圈18的三个凹坑28紧贴在顶板17的三个半球形凸起点26上。第一棘轮棘爪总成的两个棘爪14的外表面还设有凸起点27。输出套筒8的一端安装链轮19，另一端安装有用于实现脚踏驱动的第二棘轮棘爪总成，传动轴20同时作为踏板轴，第二棘轮棘爪总成与行星齿轮变速机构相邻，包括外棘轮22和棘爪21，棘爪21安装在传动轴20上，即传动轴20同时作为该棘轮棘爪总成的棘爪座，外棘轮22与输出套筒8之间为螺纹连接。

工作过程如下：

1.直接档电机驱动：

电机轴带动蜗杆1，使蜗轮2与外棘轮12同时旋转，通过棘爪14带动内棘轮13，带动输出套筒8和链轮19形成动力输出。而此时行星齿轮变速机构的太阳轮3通过行星齿轮4带动行星架5以低于蜗轮2的转速转动，由于行星架5的转速低于输出套筒8的转速，行星架5由于小棘爪7的单向作用而空转。

2.减速档电机驱动

本实施例中，采用自动换档机构，当设定的程序使自动换档机构的换档轴9从直接档位置转动一个角度后，换档轴9上的棘爪脱离拨动臂11使顶板17转动一个小角度，顶板17上的三个凸起点26从凹坑28中脱离出来，即锥型圈18被顶板17的三个半球型的凸起点26顶起，从而推动锥型圈18压向两个棘爪14上的凸起点27，两个棘爪14被锥型圈18内的锥面压低，使棘爪14脱离对外棘轮12和内棘轮13的接触，从而使蜗轮2脱离了对输出套筒8的关联，此时，输出套筒8和链轮19脱离了与电机的传动关系，此时行星齿轮变速机构的状态是：太阳轮3随蜗轮2的转动而输入动力，固定的齿圈6迫使行星架5随太阳轮3转动，根据行星齿轮传动的原理，其转速低于太阳轮3，行星架5通过小棘爪7带动输出套筒8及链轮19跟随行星架5以低于蜗轮2的转速输出动力。

3.脚踏驱动

由于本传动装置的各部分与输出套筒8之间均设有单向传动的棘轮机构，因此，电力驱动与脚踏驱动之间可以随时单独，或同时输入动力，脚踏输入是传动轴20通过棘爪21和棘轮22对输出套筒8的直接传动，不经过行星机构，因此不受所处档位的影响，始终是1∶1的转速输出动力。

实施例2

本实用新型的实施例2如图10～13所示，与上一个实施例所不同的是，棘爪脱离机构为棘爪脱离凸轮34，采用夹箍式机构实现第一棘轮棘爪总成进入脱离状态：在壳体16内部侧壁上设有两个轴销31，二轴销31等高布置，两个轴销31上分别活动安装有弧型夹箍33，二弧型夹箍33的弧形凹口相对，轴销31位于弧型夹箍33的上部，且二夹箍33的上端之间、下端之间均设有开口，棘爪脱离凸轮34固定安装在换档轴9上，并位于二夹箍33上端之间的开口处，棘爪脱离凸轮34的转动会导致二夹箍33上端之间的开口变大或变小，从而使两个夹箍33绕各自的轴销31摆动，轴销31上还装有可使二夹箍33下端之间的开口处于张开状态的弹簧32，常态时，两个夹箍33下端之间的开口在弹簧32的作用下处于张开位置，此时，第一棘轮棘爪总成的棘爪14与内、外棘轮13、12相接触，即棘爪14的一端朝内与内棘轮13配合，另一端朝外与外棘轮12配合，实现电机直接档驱动，且夹箍33的内表面与棘爪14上朝外一端之间留有很小的间隙；每个夹箍33的下端还设有长形孔35，夹箍33通过该长形孔35和螺钉36活动安装在外棘轮12上，既保证了夹箍33可以顺利地绕轴销31摆动，又可以有效限制夹箍33摆动的位移。

当设定的程序使自动换档机构的换档轴9转动一个角度时，棘爪脱离凸轮34随换档轴9转动，推动左、右两个夹箍33同时绕各自的轴销31相向摆动一个小角度，由于二夹箍33上端之间的开口变大，下端之间的开口变小，夹箍33的内表面便会向棘爪14施加压力，即夹箍33夹向处于运转状态的两个棘爪14，使棘爪14与内、外棘轮13、12脱离接触，从而使蜗轮2脱离了对输出套筒8的关联，即处于脱离状态。当自动换档机构使换档轴9回复到初始位置时，左、右两个夹箍33下端之间的开口在弹簧32的作用下回复到张开位置，使两个棘爪14恢复对外棘轮12和内棘轮13的接触，使传动机构回到直接档电机驱动状态。

本实用新型可以广泛应用于自行车、三轮车、四轮车、滑行车等各种电动助力车。

Claims (10)

1.一种带有行星变速机构的蜗轮蜗杆传动装置，包括壳体、传动轴和链轮，其特征在于所述的传动轴上设有输出套筒，所述的链轮固定安装在输出套筒的一端，所述的输出套筒上还并排安装有行星齿轮变速机构、蜗轮蜗杆总成和用于实现电机直接档驱动的第一棘轮棘爪总成，所述的行星齿轮变速机构包括一个齿圈，齿圈内装有太阳轮、行星架和行星齿轮，所述的太阳轮和第一棘轮棘爪总成的外棘轮分别安装在蜗轮蜗杆总成的蜗轮两侧，所述的行星齿轮变速机构的齿圈固定安装在壳体内，所述的第一棘轮棘爪总成的内棘轮安装在输出套筒上；所述的行星架上还设有用于实现电机减速档驱动的小棘爪，行星架通过该小棘爪与输出套筒相连，所述的壳体内还设有换档轴，换档轴上设有可使第一棘轮棘爪总成的棘爪与棘轮脱离的棘爪脱离机构。

2.根据权利要求1所述的带有行星变速机构的蜗轮蜗杆传动装置，其特征在于所述的第一棘轮棘爪总成包括外棘轮、内棘轮、棘爪和棘爪座，所述的棘爪座通过轴承浮动地安装在输出套筒上，棘爪安装在棘爪座上，并同时与内、外棘轮相接触。

3.根据权利要求2所述的带有行星变速机构的蜗轮蜗杆传动装置，其特征在于所述的棘爪脱离机构为棘爪脱离拔动臂，在所述的壳体内部侧壁上设有可转动的顶板，顶板与棘爪脱离拔动臂相连，所述的顶板上设有凸起点；所述的顶板上还装有锥形圈，二者同心布置；所述的锥形圈上设有与顶板上凸起点位置相对应的凹坑，所述锥型圈上的凹坑紧贴在顶板的凸起点上；所述的第一棘轮棘爪总成的棘爪外表面还设有凸起点。

4.根据权利要求3所述的带有行星变速机构的蜗轮蜗杆传动装置，其特征在于所述的顶板上设有用于安装螺栓的长孔，顶板通过螺栓活动安装在壳体的内侧壁上，即所述的顶板可沿所述长孔的轨迹转动；所述顶板为环形，其环形盘面上还均匀分布有3个半球形的凸起点，所述的锥形圈上设有与上述3个半球形凸起点位置相对应的3个凹坑；所述的锥型圈也通过上述螺栓活动安装在顶板外侧。

5.根据权利要求2所述的带有行星变速机构的蜗轮蜗杆传动装置，其特征在于所述的棘爪脱离机构为棘爪脱离凸轮，在所述的壳体内部侧壁上设有两个轴销，所述的两个轴销上分别活动安装有弧型夹箍，两个弧形夹箍的凹口相对；所述的轴销位于弧型夹箍的上部，且二夹箍的上端之间、下端之间均设有开口；所述的棘爪脱离凸轮固定安装在换档轴上，并位于二夹箍上端之间的开口处，即棘爪脱离凸轮的转动可使两个夹箍绕各自的轴销摆动；所述的轴销上还装有可使二夹箍下端之间的开口处于张开状态的弹簧。

6.根据权利要求1或2所述的带有行星变速机构的蜗轮蜗杆传动装置，其特征在于所述的第一棘轮棘爪总成中，外棘轮的内轮廓和内棘轮的外轮廓均为锯齿形，则棘爪的一端卡紧在外棘轮的齿形内，另一端卡紧在内棘轮的齿形上。

7.根据权利要求1或2或3或4或5的带有行星变速机构的蜗轮蜗杆传动装置，其特征在于所述的蜗轮蜗杆总成位于输出套筒的中部，所述的第一棘轮棘爪总成中的内棘轮上还设有用来与输出套筒相固定的键槽。

8.根据权利要求1或2或3或4或5的带有行星变速机构的蜗轮蜗杆传动装置，其特征在于所述的输出套筒的一端安装链轮，另一端还安装有用于实现脚踏驱动的第二棘轮棘爪总成，所述的传动轴同时作为踏板轴，且该棘轮棘爪总成同时安装在传动轴上。

9.根据权利要求8所述的带有行星变速机构的蜗轮蜗杆传动装置，其特征在于所述的第二棘轮棘爪总成包括外棘轮和棘爪，所述的棘爪安装在传动轴上，所述的外棘轮与输出套筒之间为螺纹连接。

10.根据权利要求1所述的带有行星变速机构的蜗轮蜗杆传动装置，其特征在于所述的行星齿轮变速机构的太阳轮和第一棘轮棘爪总成的外棘轮分别与蜗轮蜗杆总成的蜗轮同心布置且固定连接。

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