CN204082989U - 离心离合装置和具有上述离合装置的电动车变速驱动轮毂 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种离心离合装置和具有上述离合装置的电动车变速驱动轮毂，属于工程部件技术领域。它解决了现有的变速驱动轮毂无法在更高速度下进行变档的问题。本离心离合装置，包括具有连接板和棘轮的棘轮棘爪离心离合单元，棘轮棘爪离心离合单元的一侧设有具有内圈和外环的同步离合单元，内圈与连接板固定连接，外环与棘轮固定连接。本离心离合装置与现有的棘轮棘爪离心离合器相比，本离心离合装置中的棘轮棘爪离心离合单元能在更高转速条件下也能实现结合；由此适用于电动车变速驱动轮毂；使电动车变速驱动轮毂满足客户要求。电动车变速驱动轮毂在变档过程中速度变化平缓，进而提高行车的安全性和舒适性。
Description
技术领域
本实用新型属于工程部件技术领域，涉及一种离合器，特别是一种离心离合装置。
本实用新型属于电机技术领域，涉及一种电动车变速驱动轮毂，特别是一种具有上述离合装置的电动车变速驱动轮毂。
背景技术
驱动轮毂所用的变速装置主要有两种，一种是电子式无级控制器变速，另一种是机械式变速。电子式无级控制器变速能获得从0至电机的最高转速，有很好的变速曲线，但是它所输出的转矩大小直接与电机的输入电流大小变化相一致；在电压不变时，电机负载越大所需电流也就越大。机械式变速分为有级变速式和无级变速式。
机械式变速能获得不同大小的输出转矩；即在输入电流不变时，通过机械式减速能使转矩增大，或者增速时使转矩减小。关于机械式变档驱动轮毂的相关文献较多，如中国专利文献记载的电机换向增矩轮毂[专利号ZL200420107261.5；授权公告号CN2738458Y]、电动车轮毅动力输山装置[申请号200910305629.6；公开号CN101618685A]、电动车变档驱动轮毂[申请号201110217964.8；申请公布号CN102410317A]、电动车变速驱动轮毂[申请号201410119255.X；申请公布号CN103840604A]。
其中申请人申请的电动车变速驱动轮毂[申请号201410119255.X；申请公布号CN103840604A]，电机与轮毂钢圈之间减速箱减速传动或通过离心式离合器同速传动。申请人通过大量试验发现上述结构的变速驱动轮毂仅能将变档速度设定14km/h以下；若变档速度设定值超过14km/h，则导致离心式离合器无法结合，并发出刺耳的噪声。而市场要求变速驱动轮毂在更高速度时进行变档，如18km/h，显然上述离心离合器和电动车变速驱动轮毂无法满足客户的需求。
发明内容
本实用新型的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种离心离合装置，本实用新型要解决的技术问题是提出一种适合应用在变速驱动轮毂中且能使驱动轮毂在更高速度时进行变档的离合器。
本实用新型的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种电动车变速驱动轮毂，本实用新型要解决的技术问题是提出一种能在驱动轮毂更高速度时进行变档的电动车变速驱动轮毂。
本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现：本离心离合装置，包括具有连接板和棘轮的棘轮棘爪离心离合单元，其特征在于，所述棘轮棘爪离心离合单元的一侧设有具有内圈和外环的同步离合单元，内圈与连接板固定连接，外环与棘轮固定连接。
电动车变速驱动轮毂包括电机和具有端盖的轮毂钢圈，轮毂钢圈内设有减速箱，其特征在于，本电动车变速驱动轮毂还包括上述离心离合装置，同步离合单元结合转速低于棘轮棘爪离心离合单元结合转速；离心离合装置的连接板与电机转子边盖固定连接，外环与端盖传动连接；内圈与减速箱的输入轴传动连接。
电动车加速时，电机转速逐渐升高，当电机转速低于同步离合单元结合转速时，同步离合单元与棘轮棘爪离心离合单元均处于分离状态，电机与轮毂钢圈之间通过减速箱减速传动。
当电机转速处于同步离合单元结合转速与棘轮棘爪离心离合单元结合转速之间时，同步离合单元处于结合状态，棘轮棘爪离心离合单元处于分离状态，电机与轮毂钢圈之间通过同步离合单元传动，轮毂钢圈转速提高，由此可知棘轮的转速也提高；换言之，同步离合单元能缩小棘轮棘爪离心离合单元中连接板与棘轮之间转速，进而棘轮棘爪离心离合单元能在更高转速下实现结合，因而实现电动车变速驱动轮毂在更高速度时进行变档。
当电机转速高于棘轮棘爪离心离合单元结合转速后，同步离合单元与棘轮棘爪离心离合单元均处于结合状态，电机与轮毂钢圈之间通过棘轮棘爪离心离合单元传动。
在上述的离心离合装置中，所述同步离合单元为机械式离心摩擦离合器或为电磁离合器。
在上述的离心离合装置中，所述机械式离心摩擦离合器还包括若干根呈条状的摩擦块，摩擦块绕着内圈轴线周向均匀设置，摩擦块的一端与内圈摆动连接；摩擦块的一端部外侧具有当摩擦块的另一端向外摆动后能与外环内侧面相抵靠的凸起；每根摩擦块与内圈之间均设有第一弹簧，第一弹簧的一端与摩擦块的中部相连接，第一弹簧的另一端与内圈相连接。
随着内圈转速升高，摩擦块产生的离心力也增大，摩擦块克服第一弹簧的弹力，摩擦块凸起与外环内侧面相抵靠，通过摩擦块与外环产生摩擦力进而实现内圈带动外环转动；即实现机械式离心摩擦离合器的结合。摩擦块凸起与外环内侧面从分离到相抵靠切换时内圈的转速为结合转速。当内圈转速低于结合转速时，在第一弹簧的弹力作用下，机械式离心摩擦离合器处于分离状态。
在上述的离心离合装置中，所述摩擦块的一端部为呈圆柱状的摆动连接部，内圈的外缘部开有呈圆柱状的摆动连接孔，摆动连接部嵌入摆动连接孔内，内圈与连接板之间嵌设有隔板，内圈的另一侧面抵靠有压板。隔板与压板用于避免摩擦块脱离内圈；隔板还用于限制棘爪的位置，以及避免机械式离心摩擦离合器与棘轮棘爪离心离合单元相互干涉，尤其是避免棘爪与摩擦块产生干涉。
在上述的离心离合装置中，所述内圈的外侧面上开有容纳摩擦块的让位槽。
在上述的离心离合装置中，所述机械式离心摩擦离合器包括若干个钢球，内圈与外环之间形成梯形离合腔，钢球设置在梯形离合腔内且周向均匀分布，每个钢球中均穿设有一根导向杆，导向杆沿内圈的径向线设置，导向杆与内圈固定连接，导向杆上套设有使钢球与梯形离合腔斜面之间具有分离趋势的第二弹簧。
在上述的离心离合装置中，所述电磁离合器包括固定在外环内侧面上的磁铁和固定在内圈外侧面上的线圈绕组。通过控制线圈绕组是通电，进而实现电磁离合器处于结合状态，反之线圈绕组断电时电磁离合器处于分离状态。
在上述的电动车变速驱动轮毂中，本电动车变速驱动轮毂还包括能根据电机转速控制线圈绕组是否通电的控制电路。通过控制电路实现电磁离合器优先于棘轮棘爪离心离合单元结合。
在上述的电动车变速驱动轮毂中，所述外环与端盖固定连接。
在上述的电动车变速驱动轮毂中，所述端盖上开有若干个沿端盖周向均匀分布的缓冲槽，缓冲槽内穿设有缓冲销钉，缓冲销钉与外环固定连接；缓冲槽设有缓冲件。该结构具有缓冲作用，用于消除离心离合装置结合时产生的冲击，使变速驱动轮毂传动更稳定，噪声更小。
在上述的电动车变速驱动轮毂中，所述缓冲件为弹簧、橡胶块或尼龙块。
本离心离合装置与现有的棘轮棘爪离心离合器相比，本离心离合装置中的棘轮棘爪离心离合单元能在更高转速条件下也能实现结合；由此适用于电动车变速驱动轮毂；使电动车变速驱动轮毂满足客户要求。
本离心离合装置中的棘轮棘爪离心离合单元和同步离合单元均呈扁平状，具有轴向宽度小，直径也小，换言之具有体积小的优点。
电动车变速驱动轮毂在变档过程中速度变化平缓，进而提高行车的安全性和舒适性。
附图说明
图1是本离心离合装置实施例一的爆炸结构示意图。
图2是实施例一中机械式离心摩擦离合器处于分离状态的结构示意图。
图3是实施例一中机械式离心摩擦离合器处于结合状态的结构示意图。
图4是实施例一中摩擦块的立体结构示意图。
图5是本电动车变速驱动轮毂的剖视结构示意图。
图6是外环与端盖传动连接的结构示意图。
图7是外环与端盖传动连接的剖视结构示意图。
图8是本离心离合装置实施例三的爆炸结构示意图。
图9是本离心离合装置实施例四的爆炸结构示意图。
图中，1、棘轮棘爪离心离合单元；1a、连接板；1b、棘轮；2、机械式离心摩擦离合器；2a、内圈；2a1、让位槽；2b、外环；2c、摩擦块；2c1、摆动连接部；2c2、凸起；2d、第一弹簧；2e、梯形离合腔；2f、钢球；2g、导向杆；2h、第二弹簧；3、隔板；4、压板；5、电磁离合器；5a、磁铁；5b、线圈绕组；6、电机；6a、转子边盖；7、轮毂钢圈；7a、端盖；8、减速箱；9、离心离合装置；10、缓冲槽；11、缓冲销钉；12、缓冲件；13、缓冲盖板；14、卡簧。
具体实施方式
以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。
实施例一
如图1至图3所示，本离心离合装置包括棘轮棘爪离心离合单元1和同步离合单元。同步离合单元为机械式离心摩擦离合器2。
棘轮棘爪离心离合单元1具有连接板1a和棘轮1b。机械式离心摩擦离合器2位于棘轮棘爪离心离合单元1的一侧，机械式离心摩擦离合器2与棘轮棘爪离心离合单元1同轴线设置。
机械式离心摩擦离合器2包括内圈2a、外环2b、摩擦块2c和第一弹簧2d。外环2b与棘轮1b固定连接；内圈2a与连接板1a固定连接。
如图1至图4所示，摩擦块2c呈条状，摩擦块2c的一端部为呈圆柱状的摆动连接部2c1。本实施例给出的摩擦块2c的数量为四根。在内圈2a的外缘部开有四个呈圆柱状的摆动连接孔；摆动连接孔绕着内圈2a轴线周向均匀设置，摆动连接部2c1嵌入摆动连接孔内，由此实现摩擦块2c与内圈2a摆动连接，该结构还具有缩小机械式离心摩擦离合器2的轴向尺寸的优点。
内圈2a的外侧面上开有容纳摩擦块2c的让位槽2a1，摩擦块2c位于让位槽2a1内。该结构具有缩小机械式离心摩擦离合器2直径的优点。
摩擦块2c的一端外侧具有当摩擦块2c的另一端摆动后能与外环2b内侧面相抵靠的凸起2c2。第一弹簧2d的数量为四根，第一弹簧2d与摩擦块2c一一对应设置，第一弹簧2d的一端与摩擦块2c的中部相连接，第一弹簧2d的另一端与内圈2a相连接。
连接板1a一侧面抵靠有隔板3，内圈2a的另一侧面抵靠有压板4。隔板3位于内圈2a与连接板1a之间，隔板3和压板4避免摩擦块2c窜动，保证摆动稳定。压板4、内圈2a、隔板3和连接板1a固定连接。
如图5所示，电动车变速驱动轮毂包括电机6、轮毂钢圈7、减速箱8和上述离心离合装置9。轮毂钢圈7具有端盖7a，离心离合装置9的连接板1a与电机6的转子边盖6a固定连接，外环2b与端盖7a固定连接，减速箱8的输入轴与内圈2a通过花键连接。离心离合装置9中同步离合单元结合转速低于棘轮棘爪离心离合单元1结合转速。
通过阐述电动车从零加速至最高速过程进行说明本离心离合装置9和变速驱动轮毂的工作过程及优点。先假设电动车变速驱动轮毂中减速箱8传动比为1：1.8，机械式离心摩擦离合器2结合转速为306转/分，棘轮棘爪离心离合单元1结合转速为324转/分；轮毂钢圈7转速为100转/分时，电动车行驶速度为10km/h。
电机6转速处于0至306转/分之间时，机械式离心摩擦离合器2和棘轮棘爪离心离合单元1均处于分离状态，如图2所示；电机6与轮毂钢圈7之间通减速箱8减速传动。如电机6转速为180转/分时，轮毂钢圈7转速为100转/分时，电动车行驶速度为10km/h。
电机6转速处于306转/分至324转/分之间时，如图3所示，机械式离心摩擦离合器2结合，棘轮棘爪离心离合单元1处于分离状态；电机6与轮毂钢圈7之间通过机械式离心摩擦离合器2传动，虽然机械式离心摩擦离合器2依靠摩擦力传动，但依然能提高轮毂钢圈7的转速。如电机6转速为315转/分时，轮毂钢圈7转速为255转/分，电动车行驶速度为25.5km/h。现有技术中，若棘轮1b棘爪离心离合器结合转速也为324转/分，那么电机6转速为315转/分时，轮毂钢圈7转速为175转/分。显然本发明中的棘轮棘爪离心离合单元1的连接板1a与棘轮1b之间转速差值远远小于现有技术棘轮1b棘爪离心离合器连接板1a与棘轮1b之间转速差值。换言之，本发明通过缩小连接板1a与棘轮1b之间转速差值，保证连接板1a在高转速状态下，连接板1a与棘轮1b之间转速差值也符合棘轮棘爪离心离合单元1结合所需条件。
电机6转速高于324转/分时，机械式离心摩擦离合器2和棘轮棘爪离心离合单元1均处于结合状态；电机6与轮毂钢圈7之间通过棘轮棘爪离心离合单元1传动；保证传动效率，同时保证机械式离心摩擦离合器2的使用寿命。
本电动车变速驱动轮毂实现棘轮棘爪离心离合单元1在更高速度下结合，进而实现变档。
实施例二
本实施例同实施例一的结构及原理基本相同，不一样的地方在于：外环2b与端盖7a之间的连接结构，具体来说，如图6和图7所示，端盖7a上开有6个沿端盖7a周向均匀分布的缓冲槽10，每个缓冲槽10内均穿设有一根缓冲销钉11，缓冲销钉11与外环2b固定连接；缓冲槽10设有缓冲件12。缓冲件12为弹簧、橡胶块或尼龙块。当离心离合装置9结合时产生冲击，缓冲销钉11与缓冲件12相撞，进而实现缓冲，避免产生噪音，保证传动稳定性。
为了避免缓冲件12从缓冲槽10内掉落，缓冲槽10外盖设有缓冲盖板13，缓冲销钉11穿过缓冲盖板13并连接有卡簧14。
实施例三
本实施例同实施例一的结构及原理基本相同，不一样的地方在于：机械式离心摩擦离合器2的结构，具体来说，如图8所示，机械式离心摩擦离合器2中内圈2a具有环形凹槽，环形凹槽截面呈梯形；离内圈2a轴线越远，环形凹槽越浅。外环2b具有位于内圈2a一侧的挡边，挡边具有斜面，由此内圈2a与外环2b之间形成梯形离合腔2e。梯形离合腔2e内周向均匀设有四个钢球2f，钢球2f中穿设有导向杆2g，导向杆2g沿内圈2a的径向线设置，导向杆2g与内圈2a固定连接，导向杆2g上套设有第二弹簧2h，第二弹簧2h的一端与钢球2f相抵靠，另一端与环形凹槽的外侧壁相抵靠。
内圈2a转动带动钢球2f运动，钢球2f产生离心力，钢球2f克服第二弹簧2h的弹力与梯形离合腔2e的两斜面相抵靠，由此实现机械式离心摩擦离合器2的结合。当转速过低时，在第二弹簧2h的弹力作用下，钢球2f与梯形离合腔2e的两斜面分离，实现机械式离心摩擦离合器2的分离。
实施例四
本实施例同实施例一的结构及原理基本相同，不一样的地方在于：同步离合单元的结构，具体来说，如图9所示，同步离合单元为电磁离合器5。电磁离合器5包括固定在外环2b内侧面上的磁铁5a和固定在内圈2a外侧面上的线圈绕组5b。本电动车变速驱动轮毂还包括能根据电机6转速控制线圈绕组5b是否通电的控制电路。控制电路包括单片机、检测电机6转速或频率的传感元件和继电器，传感元件和继电器均与单片机电连接。当控制电路电机6转速位于设定连通电路转速范围值内时，单片机控制继电器使线圈绕组5b通电，线圈绕组5b与磁铁5a相吸，进而内圈2a带动外圈运动；设定连通电路转速范围值的最小值低于棘轮棘爪离心离合单元1结合转速，设定连通电路转速范围值的最大值高于棘轮棘爪离心离合单元1结合转速。
Claims (10)
1.一种离心离合装置，包括具有连接板(1a)和棘轮(1b)的棘轮棘爪离心离合单元(1)，其特征在于，所述棘轮棘爪离心离合单元(1)的一侧设有具有内圈(2a)和外环(2b)的同步离合单元，内圈(2a)与连接板(1a)固定连接，外环(2b)与棘轮(1b)固定连接。
2.根据权利要求1所述的离心离合装置，其特征在于，所述同步离合单元为机械式离心摩擦离合器(2)或为电磁离合器(5)。
3.根据权利要求2所述的离心离合装置，其特征在于，所述机械式离心摩擦离合器(2)还包括若干根呈条状的摩擦块(2c)，摩擦块(2c)绕着内圈(2a)轴线周向均匀设置，摩擦块(2c)的一端与内圈(2a)摆动连接；摩擦块(2c)的一端部外侧具有当摩擦块(2c)的另一端向外摆动后能与外环(2b)内侧面相抵靠的凸起(2c2)；每根摩擦块(2c)与内圈(2a)之间均设有第一弹簧(2d)，第一弹簧(2d)的一端与摩擦块(2c)的中部相连接，第一弹簧(2d)的另一端与内圈(2a)相连接。
4.根据权利要求3所述的离心离合装置，其特征在于，所述摩擦块(2c)的一端部为呈圆柱状的摆动连接部(2c1)，内圈(2a)的外缘部开有呈圆柱状的摆动连接孔，摆动连接部(2c1)嵌入摆动连接孔内，内圈(2a)与连接板(1a)之间嵌设有隔板(3)，内圈(2a)的另一侧面抵靠有压板(4)。
5.根据权利要求3或4所述的离心离合装置，其特征在于，所述内圈(2a)的外侧面上开有容纳摩擦块(2c)的让位槽(2a1)。
6.根据权利要求2所述的离心离合装置，其特征在于，所述机械式离心摩擦离合器(2)包括若干个钢球(2f)，内圈(2a)与外环(2b)之间形成梯形离合腔(2e)，钢球(2f)设置在梯形离合腔(2e)内且周向均匀分布，每个钢球(2f)中均穿设有一根导向杆(2g)，导向杆(2g)沿内圈(2a)的径向线设置，导向杆(2g)与内圈(2a)固定连接，导向杆(2g)上套设有使钢球(2f)与梯形离合腔(2e)斜面之间具有分离趋势的第二弹簧(2h)。
7.根据权利要求2所述的离心离合装置，其特征在于，所述电磁离合器(5)包括固定在外环(2b)内侧面上的磁铁(5a)和固定在内圈(2a)外侧面上的线圈绕组(5b)。
8.一种电动车变速驱动轮毂，包括电机(6)和具有端盖(7a)的轮毂钢圈(7)，轮毂钢圈(7)内设有减速箱(8)，其特征在于，本电动车变速驱动轮毂还包括权利要求1至7中任意一项所述离心离合装置(9)，离心离合装置(9)中同步离合单元结合转速低于棘轮棘爪离心离合单元(1)结合转速；离心离合装置(9)的连接板(1a)与电机(6)的转子边盖(6a)固定连接，外环(2b)与端盖(7a)传动连接；内圈(2a)与减速箱(8)的输入轴传动连接。
9.根据权利要求8所述的电动车变速驱动轮毂，其特征在于，所述所述端盖(7a)上开有若干个沿端盖(7a)周向均匀分布的缓冲槽(10)，缓冲槽(10)内穿设有缓冲销钉(11)，缓冲销钉(11)与外环(2b)固定连接；缓冲槽(10)设有缓冲件(12)。
10.一种电动车变速驱动轮毂，包括电机(6)和具有端盖(7a)的轮毂钢圈(7)，轮毂钢圈(7)内设有减速箱(8)，其特征在于，本电动车变速驱动轮毂还包括权利要求7所述离心离合装置(9)和能根据电机(6)转速控制线圈绕组(5b)是否通电的控制电路；离心离合装置(9)中同步离合单元结合转速低于棘轮棘爪离心离合单元(1)结合转速；离心离合装置(9)的连接板(1a)与电机(6)的转子边盖(6a)固定连接，外环(2b)与端盖(7a)传动连接；内圈(2a)与减速箱(8)的输入轴传动连接。
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