CN207791048U - 电动摩托车自动变速动力系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型申请公开了一种电动摩托车自动变速动力系统，包括变速总成、电控箱和步进电机，变速总成包括变速箱体，变速箱体内转动连接有输入轴、传动轴、支撑轴和输出轴，输入轴上设有输入齿轮，传动轴上固定有传动齿轮，传动齿轮和输入齿轮啮合；传动轴上转动套置有一挡主动齿轮和二挡主动齿轮，传动轴上设有换挡机构，支撑轴上设有换向齿轮，换向齿轮和一挡主动齿轮啮合，输出轴上设有双齿结构。与现有技术相比，本动力系统在使用过程中不会浪费能量、结构简单、运行平稳，且能够根据电动摩托车的电力情况自动切换到低挡，以保证电动摩托车的正常行驶。

Description

电动摩托车自动变速动力系统

技术领域

本实用新型属于变速齿轮装置技术领域，具体公开了一种电动摩托车自动变速动力系统。

背景技术

随着社会的发展和环保出行的需求，电动摩托车尤其是两轮电动摩托车作为一种非常环保的交通工具，已越来越多的进入人们的生活中。电动摩托车在使用过程中需要调节速度，目前主要是通过调节输入电机的电压或电流的大小，从而改变电机的转动实现电动摩托车变速的。

通过电流或电压调节电动摩托车速度，在电动摩托车调节至低速时，电机低速运转，电机输出的功率和扭矩相应变小，使得电动摩托车在上坡过程中无力，导致电动摩托车在坡度较大使无法上坡，十分影响电动摩托车的使用。同时电动摩托车在上坡电流放大，电机将会快速发热温度升高，使电机和控制系统容易烧毁，造成电动机的损坏。

现在也有电动摩托车是变速箱调节速度，有的变速箱中输出齿轮与主动齿轮啮合，而主动齿轮又由电机带动，在电机停止工作后，电动摩托车在惯性下作用继续前行，就会通过变速箱内的结构反向带动电机转动，从而对电动摩托车的前行形成阻力，使电动摩托车在电机停止工作后继续前行的距离很短，造成能量浪费；同时此过程中由于突然改变变速箱内齿轮和轴的运行方向，使得变速箱内齿轮之间发生撞击噪音较大，容易损坏。

另外，现在电动摩托车的速度主要靠手动调节，当电动摩托车上电池的电力不足时，电机的电流相应减小，若电动摩托车还是处于高速挡的话，会出现行驶无力的状况，此时电动摩托车的速度会降低，而由于还处于高速挡，使电动摩托车的行驶状态较差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种电动摩托车自动变速动力系统，以解决电动摩托车在行驶过程中，电流或转速降低，不能自动调节到低速挡的问题。

为了达到上述目的，本实用新型的基础方案为：电动摩托车自动变速动力系统，包括变速总成、电控箱和步进电机，所述变速总成包括变速箱体，所述变速箱体内转动连接有输入轴、传动轴、支撑轴和输出轴，所述输入轴上设有输入齿轮，所述传动轴上固定有传动齿轮，传动齿轮和输入齿轮啮合；所述传动轴上转动套置有直径不同的一挡主动齿轮和二挡主动齿轮，传动轴上位于一挡主动齿轮和二挡主动齿轮之间设有用于与一挡主动齿轮或二挡主动齿轮固定的换挡机构；所述支撑轴上设有换向齿轮，所述换向齿轮和一挡主动齿轮啮合，所述输出轴上设有双齿结构；所述步进电机与输入轴固定连接，所述电控箱与步进电机电连，所述电控箱内设有用于检测步进电机电流和输出轴转速的检测单元和用于控制步进电机转向的调节单元，所述检测单元和调节单元电连，所述步进电机上电连有控制其通断电及正反转的开关；所述换挡机构与传动轴轴向滑动连接且周向固定连接，所述双齿机构包括转筒，所述转筒两端分别固定有用于与换向齿轮啮合的一挡从动齿轮和用于与二挡主动齿轮啮合的二挡从动齿轮，所述转筒内部设有轴孔，轴孔内中部固定了单向器，轴孔内位于单向器两端固定了轴承，所述转筒通过单向器、轴承与输出轴连接。

本基础方案的工作原理在于：电动摩托车中可安装本动力系统用于控制和调节电机的行驶速度，本动力系统安装时，可将电动摩托车的轮子与输出轴同轴固定连接。可通过控制开关控制步进电机通电情况，当步进电机通电时，电机可使输入轴转动，由于输入轴上设有输入齿轮，所述传动轴上固定有传动齿轮，传动齿轮和输入齿轮啮合；在输入齿轮和传动齿轮的作用下，传动轴将会随之转动。由于所述换挡机构与传动轴轴向滑动连接且周向固定连接，换向机构可与一挡主动齿轮或二挡主动齿轮固定，此时可根据电动摩托车速度的需要，通过控制开关控制电机的正反转，从而滑动换向机构使其与一挡主动齿轮或二挡主动齿轮固定。

当步进电机正转时，可将换向机构与一挡主动齿轮固定，由于换向机构与传送轴周向固定连接，在换向机构的作用下一挡主动齿轮将会随着传送轴转动；由于支撑轴上设有换向齿轮，所述换向齿轮和一挡主动齿轮啮合，换向齿轮与一挡从动齿轮啮合，通过换向齿轮和一挡从动齿轮的作用可使得输出轴转动，输出轴将会使电动摩托车的轮子转动，从而给电动摩托车提供一个速度。当步进电机反转时，可使换向机构与二挡主动齿轮固定时，在换向机构的作用下二挡主动齿轮将会随着传送轴转动；由于二挡从动齿轮与二挡主动齿轮啮合，通过二挡从动齿轮的作用可使得输出轴转动，输出轴将会使电动摩托车的轮子转动，从而给电动摩托车提供一个另速度。虽然换挡过程通过改变步进电机的方向实现，但由于一挡主动齿轮和一挡从动齿轮之间连接有换向齿轮，可使得输出轴的在换挡之后转动方向一致。虽然步进电机正反转的转速相同，由于一挡主动齿轮和二挡主动齿轮的直径不同，可使输出轴获得不同的速度，从而使电动摩托车具有不同的速度。

本动力系统使用过程中，当给步进电机断电时，步进电机将不再带动输入轴转动，而输出轴在轮子在的惯性的作用下将会继续转动，由于转筒通过单向器、轴承与输出轴固定连接，在单向器的作用下，输出轴转动转筒并不会随之转动，即一挡从动齿轮和二挡从动齿轮并不会转动，使得一挡从动齿轮或者二挡从动齿轮不会通过一挡主动齿轮或二挡主动齿轮，以及换向齿轮、传动齿轮、输入齿轮带动电机转动，从而避免电动机和变速器内的结构对电动摩托车的前行形成阻力，有效减少了能源的浪费。同时也有效避免了输出轴反向带动变速总成内的结构运动造成的噪音较大、容易损坏等情况发生。另外变速总成中一挡从动齿轮和二挡从动齿轮通过转筒连接为一体，安装时仅需要安装转筒即可，使其装配简化，且运行的时候转动转筒，使输出轴的运行平稳，从而使电动摩托车的行驶平衡。

本动力系统在运行时，由于所述电控箱与步进电机电连，所述电控箱内设有用于检测步进电机电流和输出轴转速的检测单元和用于控制步进电机转向的调节单元，所述检测单元和调节单元电连；除了使用开关控制步进电机的通电情况外，若电动摩托车处于高挡时出现的电力不足，电动摩托车的速度降低时，可通过检测单元检测到，检测单元会把检测到的信号传递给调节单元，调节单元可自动控制步进电机的转向，实现将电动摩托车自动切换低速，也是驾驶电动摩托车的人可以察觉及时给电池充电。

本基础方案的有益效果在于：本动力系统通过电控箱的设置，可在电动摩托车电力不足的时候自动切换到低挡，从而节省电力，使电动摩托车行驶正常。本动力系统可在使用过程中，当步进电机断电时输出轴会在惯性作用下继续转动，且不会带动一挡主动齿轮或二挡主动齿轮，以及换向齿轮、传动齿轮、输入齿轮等转动，也不会使步进电机方向转动，一方面大大减少了能源浪费，另一方面减少了电动机此时的噪音，避免变速总成被损坏。本动力系统通过转筒的设置使得在一挡从动齿轮和二挡从动齿轮装配时，仅需要装配一次，且其单向器公用，结构简单，装配简便，运行平稳。与现有技术相比，本动力系统在使用过程中不会浪费能量、结构简单、运行平稳，且能够根据电动摩托车的电力情况自动切换到低挡，以保证电动摩托车的正常行驶。

优选方案一：作为基础方案的优选，所述一挡从动齿轮、二挡从动齿轮和转筒一体成型，一挡从动齿轮和二挡从动齿轮直径相同。可使转筒更为牢固，运行更为平稳，使用性能更佳，从而使电动摩托车的运行更为平稳。

优选方案二：作为基础方案的优选，所述单向器内部设有直花键，输出轴上设有直花键配合的直键槽，所述轴孔两端设有卡环。通过直花键和直键槽的配合，可使得单向器和输出轴更为牢固的轴向固定连接，更便于安装。卡环一方面能使轴承牢牢固定在轴孔内，另一方面可防止单向器、轴承在使用过程在松动。

优选方案三：作为基础方案的优选，所述换挡机构包括弹簧夹和弹簧槽，传动轴上位于一挡主动齿轮和二挡主动齿轮之间设有螺旋花键槽，螺旋花键槽上滑动连接有滑动套，所述滑动套的两端设有凹槽，所述一挡主动齿轮和二挡主动齿轮靠近滑动件的一侧均设有与凹槽配合的凸起；所述弹簧夹的一端夹持在滑动套，弹簧夹的另一端滑动连接在弹簧槽内，所述弹簧夹在弹簧槽内沿传动轴方向滑动。

步进电机正传时，输入轴正传，在输入齿轮和传动齿轮的作用下，传动轴反转。弹簧夹的一端滑动链接在弹簧槽内，在弹簧夹的作用下，滑动套此时无法随着传动轴转动，滑动套将会沿螺旋花键槽滑动，当滑动套移动并靠近一挡主动齿轮时，一挡主动齿轮上的凸起伸入凹槽内，使一挡主动齿轮与传动轴通过滑动套周向固定；此时输出轴的转动作用力将会大于弹簧夹的弹性作用力，使得滑动套和一挡主动齿轮一起随传动轴转动，再通过换向齿轮和一挡从动齿轮可带动输出轴转动，从而使电动机获得一个速度。步进电机反转时，输入轴反转，在输入齿轮和传动齿轮的作用下，传动轴正转，此时滑动套将会随螺旋花键槽反向运动，移动至二挡主动齿轮时，二挡主动齿轮上的凸起伸入凹槽内，使二挡主动齿轮与传动轴通过滑动套周向固定。此时输出轴的转动作用力将会大于弹簧夹的弹性作用力，使得滑动套和二挡主动齿轮一起随传动轴转动，再通过二挡从动齿轮可带动输出轴转动，从而使电动机获得另一个速度；换挡机构此种设置，可便于换挡过程通过改变步进电机的方向实现。

优选方案四：作为优选方案三的优选，所述凹槽的一端侧壁倾斜设置。在滑动套螺旋花键槽上滑动过程中，一挡主动齿轮或者二挡主动齿轮上的凸起将会滑入凹槽内，凹槽的一端侧壁倾斜可便于凸起滑入凹槽。

优选方案五：作为优选方案三的优选，所述弹簧夹包括弹性夹持部和滑动部，所述滑动套设有与弹性夹持部卡合的卡槽，所述滑动部与弹簧槽滑动连接。可使得弹簧夹的结构简单，便于设置和实现。

优选方案六：作为优选方案三的优选，所述滑动套一端的凹槽为三个，且间隔均匀设置；所述一挡主动齿轮和二挡主动齿轮的凸起均为三个，且间隔均匀设置。设计和加工时更为简便，使用过程中运行更为平稳。

附图说明

图1是本实用新型电动摩托车自动变速动力系统的结构示意图；

图2是变速总成的结构剖视图；

图3是双齿机构的结构剖视图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：步进电机10、开关101、电控箱11、检测单元111、调节单元112、变速总成12、变速箱体121、输入轴20、输入齿轮21、传动轴30、传动齿轮 31、一挡主动齿轮32、二挡主动齿轮33、凸起34、螺旋花键槽35、滑动套40、凹槽41、弹簧夹42、弹簧槽43、支撑轴50、换向齿轮51、输出轴60、直键槽61、转筒70、轴孔71、一挡从动齿轮72、二挡从动齿轮73、单向器80、直花键81、轴承82、卡环83。

如图1、图2所示，电动摩托车自动变速动力系统，包括变速总成12、电控箱11和步进电机10，变速总成12包括变速箱体121，变速箱体121内转动连接有输入轴20、传动轴 30、支撑轴50和输出轴60，输入轴20上设置了输入齿轮21，传动轴30上固定有传动齿轮 31，传动齿轮31和输入齿轮21啮合；传动轴30上转动套置有直径不同的一挡主动齿轮32 和二挡主动齿轮，传动轴30上位于一挡主动齿轮32和二挡主动齿轮33之间设置了用于与一挡主动齿轮32或二挡主动齿轮33固定的换挡机构；支撑轴50上设置了换向齿轮51，换向齿轮51和一挡主动齿轮32啮合，输出轴60上设置了双齿结构。步进电机10与输入轴20 固定连接，电控箱11与步进电机10电连，电控箱11内设置了用于检测步进电机10电流和输出轴60转速的检测单元111和用于控制步进电机10转向的调节单元112，检测单元111 和调节单元112电连，步进电机10上电连有控制其通断电及正反转的开关101；换挡机构与传动轴30轴向滑动连接且周向固定连接。检测单元111可选用现有的电流传感器和转速传感器，电流传感器用于检测步进电机10的电流，转速传感器用于检测输出轴60的转速，然后通过电流传感器或转速传感器将检测到的电流或转速信号传输给调节单元，调节电源可选用现有的电控开关，通过电控开关可自动进行换挡操作。

如图3所示，双齿机构包括转筒70，转筒70两端分别固定有用于与换向齿轮51啮合的一挡从动齿轮72和用于与二挡主动齿轮33啮合的二挡从动齿轮73，为了使用时转动更为平稳，一挡从动齿轮72、二挡从动齿轮73和转筒70一体成型，且一挡从动齿轮72和二挡从动齿轮73直径相同。转筒70内部设置了轴孔71，轴孔71内中部固定了单向器80，轴孔71 内位于单向器80两端固定了轴承82，轴孔71两端设置了卡环83。转筒70通过单向器80、轴承82与输出轴60连接，单向器80内部设置了直花键81，输出轴60上设置了直花键81 配合的键槽。

换挡机构包括弹簧夹42和弹簧槽43，传动轴30上位于一挡主动齿轮32和二挡主动齿轮33之间设置了螺旋花键槽35，螺旋花键槽35上滑动连接有滑动套40，滑动套40的两端设置了凹槽41，一挡主动齿轮32和二挡主动齿轮33靠近滑动件的一侧均设置了与凹槽41配合的凸起34；弹簧夹42的一端夹持在滑动套40，弹簧夹42的另一端滑动连接在弹簧槽 43内，弹簧夹42在弹簧槽43内沿传动轴30方向滑动。为了偏于一挡主动齿轮32和二挡主动齿轮33上的凸起34滑入凹槽41中，凹槽41的一端侧壁倾斜设置。滑动套40一端的凹槽41为三个，且间隔均匀设置；一挡主动齿轮32和二挡主动齿轮33的凸起34均为三个，且间隔均匀设置。弹簧夹42包括弹性夹持部和滑动部，滑动套40设置了与弹性夹持部卡合的卡槽，滑动部与弹簧槽43滑动连接。

电动摩托车中可安装本动力系统用于控制和调节电机的行驶速度，本动力系统安装时，可将电动摩托车的轮子与输出轴60同轴固定连接。可通过控制开关101控制步进电机10通电情况，当步进电机10通电时，电机可使输入轴20转动，由于输入轴20上设置了输入齿轮21，传动轴30上固定有传动齿轮31，传动齿轮31和输入齿轮21啮合；在输入齿轮21 和传动齿轮31的作用下，传动轴30将会随之转动。由于换挡机构与传动轴30轴向滑动连接且周向固定连接，换向机构可与一挡主动齿轮32或二挡主动齿轮33固定，此时可根据电动摩托车速度的需要，通过控制开关101控制电机的正反转，从而滑动换向机构使其与一挡主动齿轮32或二挡主动齿轮33固定。

输入轴20正传，在输入齿轮21和传动齿轮31的作用下，传动轴30反转。弹簧夹42的一端滑动链接在弹簧槽43内，在弹簧夹42的作用下，滑动套40此时无法随着传动轴30 转动，滑动套40将会沿螺旋花键槽35滑动，当滑动套40移动并靠近一挡主动齿轮32时，一挡主动齿轮32上的凸起34伸入凹槽41内，使一挡主动齿轮32与传动轴30通过滑动套 40周向固定；此时输出轴60的转动作用力将会大于弹簧夹42的弹性作用力，使得滑动套 40和一挡主动齿轮32一起随传动轴30转动，再通过换向齿轮51和一挡从动齿轮72可带动输出轴60转动，从而使电动机获得一个速度。步进电机10反转时，输入轴20反转，在输入齿轮21和传动齿轮31的作用下，传动轴30正转，此时滑动套40将会随螺旋花键槽35 反向运动，移动至二挡主动齿轮33时，二挡主动齿轮33上的凸起34伸入凹槽41内，使二挡主动齿轮33与传动轴30通过滑动套40周向固定。此时输出轴60的转动作用力将会大于弹簧夹42的弹性作用力，使得滑动套40和二挡主动齿轮33一起随传动轴30转动，再通过二挡从动齿轮73可带动输出轴60转动，从而使电动机获得另一个速度；换挡机构此种设置，可便于换挡过程通过改变步进电机10的方向实现。虽然换挡过程通过改变步进电机10的方向实现，但由于一挡主动齿轮32和一挡从动齿轮72之间连接有换向齿轮51，可使得输出轴 60的在换挡之后转动方向一致。虽然步进电机10正反转的转速相同，由于一挡主动齿轮32 和二挡主动齿轮33的直径不同，可使输出轴60获得不同的速度，从而使电动摩托车具有不同的速度。

本动力系统使用过程中，当给步进电机10断电时，步进电机10将不再带动输入轴20 转动，而输出轴60在轮子在的惯性的作用下将会继续转动，由于转筒70通过单向器80、轴承82与输出轴60固定连接，在单向器80的作用下，输出轴60转动转筒70并不会随之转动，即一挡从动齿轮72和二挡从动齿轮73并不会转动，使得一挡从动齿轮72或者二挡从动齿轮73不会通过一挡主动齿轮32或二挡主动齿轮33，以及换向齿轮51、传动齿轮31、输入齿轮21带动电机转动，从而避免电动机和变速器内的结构对电动摩托车的前行形成阻力，有效减少了能源的浪费。同时也有效避免了输出轴60反向带动变速总成12内的结构运动造成的噪音较大、容易损坏等情况发生。另外变速总成12中一挡从动齿轮72和二挡从动齿轮73通过转筒70连接为一体，安装时仅需要安装转筒70即可，使其装配简化，且运行的时候转动转筒70，使输出轴60的运行平稳，从而使电动摩托车的行驶平衡。

本动力系统在运行时，由于电控箱11与步进电机10电连，电控箱11内设置了用于检测步进电机10电流和输出轴60转速的检测单元111和用于控制步进电机10转向的调节单元112，检测单元111和调节单元112电连；除了使用开关101控制步进电机10的通电情况外，若电动摩托车处于高挡时出现的电力不足，电动摩托车的速度降低时，可通过检测单元111检测到，检测单元111会把检测到的信号传递给调节单元112，调节单元112可自动控制步进电机10的转向，实现将电动摩托车自动切换低速，也是驾驶电动摩托车的人可以察觉及时给电池充电。

以上所述的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。

Claims (7)

1.电动摩托车自动变速动力系统，包括变速总成、电控箱和步进电机，所述变速总成包括变速箱体，所述变速箱体内转动连接有输入轴、传动轴、支撑轴和输出轴，所述输入轴上设有输入齿轮，所述传动轴上固定有传动齿轮，传动齿轮和输入齿轮啮合；所述传动轴上转动套置有直径不同的一挡主动齿轮和二挡主动齿轮，传动轴上位于一挡主动齿轮和二挡主动齿轮之间设有用于与一挡主动齿轮或二挡主动齿轮固定的换挡机构；所述支撑轴上设有换向齿轮，所述换向齿轮和一挡主动齿轮啮合，所述输出轴上设有双齿结构，其特征在于，所述步进电机与输入轴固定连接，所述电控箱与步进电机电连，所述电控箱内设有用于检测步进电机电流和输出轴转速的检测单元和用于控制步进电机转向的调节单元，所述检测单元和调节单元电连，所述步进电机上电连有控制其通断电及正反转的开关；所述换挡机构与传动轴轴向滑动连接且周向固定连接，所述双齿机构包括转筒，所述转筒两端分别固定有用于与换向齿轮啮合的一挡从动齿轮和用于与二挡主动齿轮啮合的二挡从动齿轮，所述转筒内部设有轴孔，轴孔内中部固定了单向器，轴孔内位于单向器两端固定了轴承，所述转筒通过单向器、轴承与输出轴连接。

2.如权利要求1所述的电动摩托车自动变速动力系统，其特征在于，所述一挡从动齿轮、二挡从动齿轮和转筒一体成型，一挡从动齿轮和二挡从动齿轮直径相同。

3.如权利要求1所述的电动摩托车自动变速动力系统，其特征在于，所述单向器内部设有直花键，输出轴上设有直花键配合的直键槽，所述轴孔两端设有卡环。

4.如权利要求1所述的电动摩托车自动变速动力系统，其特征在于，所述换挡机构包括弹簧夹和弹簧槽，传动轴上位于一挡主动齿轮和二挡主动齿轮之间设有螺旋花键槽，螺旋花键槽上滑动连接有滑动套，所述滑动套的两端设有凹槽，所述一挡主动齿轮和二挡主动齿轮靠近滑动件的一侧均设有与凹槽配合的凸起；所述弹簧夹的一端夹持在滑动套，弹簧夹的另一端滑动连接在弹簧槽内，所述弹簧夹在弹簧槽内沿传动轴方向滑动。

5.如权利要求4所述的电动摩托车自动变速动力系统，其特征在于，所述凹槽的一端侧壁倾斜设置。

6.如权利要求4所述的电动摩托车自动变速动力系统，其特征在于，所述弹簧夹包括弹性夹持部和滑动部，所述滑动套设有与弹性夹持部卡合的卡槽，所述滑动部与弹簧槽滑动连接。

7.如权利要求4所述的电动摩托车自动变速动力系统，其特征在于，所述滑动套一端的凹槽为三个，且间隔均匀设置；所述一挡主动齿轮和二挡主动齿轮的凸起均为三个，且间隔均匀设置。