CN101377227B - 轮毂式行星齿轮两挡自动变速器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轮毂式行星齿轮两挡自动变速器，包括设置在轮毂内的电机、与电机定子固定设置的固定轴、套在固定轴上与固定轴转动配合的传动轴套，还包括行星齿轮变速机构和自适应自动换挡变速总成，自适应自动换挡变速总成包括有凸轮顶杆式超越离合器、慢挡超越离合器和变速弹簧自适应圆环体轴向凸轮机构，本发明的变速器实现非齿轮刚性传动，能够在不需要切断驱动力的情况下自适应随行驶阻力变化自动进行换挡变速，满足山区、丘陵和重负荷条件下使用，车速变化稳缓，同时，本发明的变速器体积小、重量轻、结构紧凑，适合于安装在轮毂处，有利于安全行驶。

Description

轮毂式行星齿轮两挡自动变速器

技术领域

本发明涉及一种机动车或机械动力设备的变速器，特别涉及一种轮毂式行星齿轮两挡自动变速器。

背景技术

现有技术中，电动汽车、摩托车、电动自行车基本上都是通过调速手柄或加速踏板直接控制电流或节气门控制速度，或采用手控机械自动变速机构方式实现变速。手柄或加速踏板的操作完全取决于驾驶人员的操作，常常会造成操作与车行状况不匹配，致使发动机熄火或电机运行不稳定，出现堵转现象。

电动车需要实现对电流的智能化控制，而负荷、扭矩或转速是重要的参数。对这个指标的测量普遍采用多种传感器分别获得相关参数，再进行判断。如采用节气门位置传感器和速度传感器来判断负荷，或采用进气歧管压力传感器和转速传感器判断负荷。这两种负荷检测系统均是在传感器不直接参与传动、车辆没有承受载荷的情况下间接测得，并且是在发动机上获得信息。这种测量对发动机的一致性要求严格，往往厂家无法保证。专利号为ZL200510009329.0、名称为“摩托车霍尔差动式自适应传动传感装置”的实用新型专利公开了一种自适应传动传感装置，该装置能在直接参与传动的同时，同步检测扭矩和速度信号，为摩托车控制器提供数据，使控制系统具备了自适应的功能。但是，这种装置不具备自动换挡功能。并且，将传动传感系统和自动换挡系统组合，将增大变速器体积，不适合在小型摩托车和电动车上应用。

其他由乘骑者在不知晓行驶阻力的情况下，仅根据经验操作控制的变速装置，难免存在以下问题：1.在启动、上坡和大负载时、由于行驶阻力增加，迫使电机或发动机转速下降在低效率区工作，造成电池增大供电电流工况下，电机堵转、发热、甚至停止转动。2.由于没有机械变速器调整扭矩和速度，只能在平原地区推广使用，不能满足山区、丘陵和重负荷条件下使用，缩小了使用范围；3.驱动轮处安装空间小，安装了电机后很难再容纳自动变速器和其它新技术；4.不具备自适应的功能，不能自动检测、修正和排除驾驶员的操作错误；5.在车速变化突然时，会使发动机或电机处于非稳态工况下运转，必然造成发动机或电机功率与行驶阻力难以匹配。6.续行距离短、爬坡能力差，适应范围小。再有就是现有的变速器都采用多个齿轮传动，造成动力能量损失，降低传动效率，体积庞大。

因此，需要一种自动变速器，能自适应随行驶阻力变化不切断驱动力的情况下自动进行换挡变速，解决发动机或电动机扭矩-转速变化小不能满足复杂条件下道路使用的问题，并且安装所需空间小。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种轮毂式行星齿轮两挡自动变速器，能够使发动机或电机输出功率与车辆行驶状况始终处于最佳匹配状态，实现车辆驱动力矩与综合行驶阻力的平衡控制；能够在不需要切断驱动力的情况下自适应随行驶阻力变化自动进行换挡变速，能满足山区、丘陵和重负荷条件下使用，车速变化稳缓；变速器内传动方式为刚性传动，大大提高变速器的传动效率；同时，本发明的变速器体积小、重量轻、结构紧凑，适合于轮毂处安装。

本发明的轮毂式行星齿轮两挡自动变速器，包括设置在轮毂内的电机、与电机定子固定连接的固定轴、套在固定轴上与固定轴转动配合的传动轴套和刹车装置，还包括与车轮两侧固定连接的左动力输出传动套和右动力输出传动套组成的轮毂腔，左动力输出传动套左端和右动力输出传动套右端分别与固定轴转动配合；轮毂腔内设置有与电机转子两侧固定连接的电机左端盖和右端盖组成的转子腔，左端盖左端与传动轴套转动配合，右端盖右端与固定轴转动配合；转子腔内设置有与电机定子两侧固定连接的左固定架和右固定架组成的定子腔，左固定架左端与电机左端盖转动配合，右固定架右端与固定轴固定配合，定子腔内设置有行星齿轮变速机构和自适应自动换挡变速总成；

a.行星齿轮变速机构包括固定设置在左固定架内圆上的内齿圈、套在传动轴套外圆并与之间隙配合的外齿圈、一个以上行星齿轮轴、与内齿圈和外齿圈啮合并套在行星齿轮轴上与之转动配合的行星齿轮、与行星齿轮并列固定设置在行星齿轮轴上的行星架、快挡传动套和慢挡传动套；行星齿轮与行星齿轮轴数量相同；

所述电机左端盖左端与外齿圈左端在圆周方向固定配合，外齿圈右端与快挡传动套在圆周方向固定配合；行星架公转圆周外圆与慢挡传动套在圆周方向固定配合；

b.自适应自动换挡变速总成包括快挡凸轮顶杆式超越离合器、慢挡超越离合器和变速弹簧自适应圆环体轴向凸轮机构；

I.快挡凸轮顶杆式超越离合器包括与快挡传动套固定连接的快挡超越离合外环、传动轴套、一个以上快挡顶杆、与顶杆数量相同的快挡啮合滚柱、轴向截面为T形的左快挡轴承托环以及右快挡轴承托环、快挡超越离合滚柱、套在传动轴套上的快挡啮合滚柱拨环和快挡变速滚柱；

所述传动轴套外圆周上均布加工有与快挡顶杆数量相同的圆周方向由高到低的快挡径向凸轮槽，快挡径向凸轮槽由高到低的方向与传动轴套旋转方向相同；快挡啮合滚柱拨环外圆设置有快挡拨环环形凸台，快挡拨环环形凸台圆周上均布加工有与快挡顶杆数量相同的快挡啮合通孔，快挡啮合滚柱通过快挡啮合通孔放入传动轴套的快挡径向凸轮槽中，快挡顶杆穿入快挡啮合滚柱拨环上的快挡啮合通孔，顶住快挡啮合滚柱，快挡顶杆另一端顶住与快挡超越离合外环保持超越啮合接触状态的快挡超越离合滚柱；

左快挡轴承托环和右快挡轴承托环以T形端面向外的方式分别设置于快挡顶杆与快挡超越离合滚柱左右两侧，左、右快挡轴承托环外圆托住快挡超越离合滚柱，内圆与快挡啮合滚柱拨环外圆之间通过快挡变速滚柱滚动配合；

II.慢挡超越离合器与快挡凸轮顶杆式超越离合器并列设置在其右侧，包括与慢挡传动套固定连接的慢挡超越离合外环、与慢挡超越离合外环保持超越啮合接触状态的慢挡超越离合滚柱和外圆设置有内圈环形凸台的慢挡超越离合器内圈；

慢挡超越离合器内圈间隙配合套在传动轴套外圆，慢挡超越离合器内圈外圆设置内圈环形凸台，内圈环形凸台外圆顶住慢挡超越离合滚柱，慢挡超越离合器内圈左端与快挡啮合滚柱拨环右端在圆周方向固定配合；

右快挡轴承托环与慢挡超越离合器之间在圆周方向上可做相对运动配合；

III.变速弹簧自适应圆环体轴向凸轮机构包括传动轴套、变速圆环体轴向凸轮机构、变速弹簧和变速滚动体；

变速圆环体轴向凸轮机构通过变速滚动体与传动轴套之间以径向啮合轴向可移动的方式配合；变速圆环体轴向凸轮机构与慢挡超越离合器内圈互相配合；变速弹簧间隙配合套在传动轴套上，变速弹簧作用在变速圆环体轴向凸轮机构上，能够使快挡凸轮顶杆式超越离合器啮合；

c.左动力输出传动套左端与传动轴套左端固定连接。

进一步，所述变速弹簧自适应圆环体轴向凸轮机构设置在慢挡超越离合器右侧，变速圆环体轴向凸轮机构包括变速圆环体轴向端面波轮，变速圆环体轴向端面波轮左侧加工有展开形状为等腰梯形的端面波轮，与慢挡超越离合器内圈端面加工的端面波轮啮合，变速圆环体轴向端面波轮与慢挡超越离合器内圈啮合后端面波轮的波峰和波谷存在距离；变速圆环体轴向端面波轮内圆设置有一个以上与变速滚动体相配合的轴向直槽，传动轴套外圆设置有一个以上与变速滚动体相配合的轴向直槽；变速圆环体轴向端面波轮与传动轴套之间通过变速滚动体以径向啮合轴向可移动的方式配合；变速弹簧紧压变速圆环体轴向端面波轮右端面；变速圆环体轴向端面波轮波峰与传动轴套旋转方向相反一侧紧靠慢挡超越离合器内圈端面加工的端面波轮波峰与传动轴套旋转方向相同一侧，在变速弹簧作用下使快挡凸轮顶杆式超越离合器啮合；

进一步，所述变速弹簧自适应圆环体轴向凸轮机构设置在慢挡超越离合器右侧，变速圆环体轴向凸轮机构包括变速圆环体轴向凸轮、变速圆环体凸轮座和变速凸轮销；

变速圆环体凸轮座套在传动轴套的外圆，内圆设置有一个以上与变速滚动体相配合的轴向直槽；传动轴套外圆设置有一个以上与变速滚动体相配合的轴向直槽；变速圆环体凸轮座与传动轴套之间通过变速滚动体以径向啮合轴向可移动的方式配合；

变速弹簧间隙配合套在传动轴套上，紧压变速圆环体凸轮座；变速圆环体轴向凸轮与慢挡超越离合器内圈固定连接；变速圆环体轴向凸轮上设置有一个以上螺旋凸轮槽孔；变速圆环体凸轮座上设置有一个以上变速销孔；变速凸轮销穿过变速圆环体轴向凸轮上螺旋凸轮槽孔插入变速圆环体凸轮座上的变速销孔；螺旋凸轮槽孔的旋转展开方向能够使快挡凸轮顶杆式超越离合器在变速弹簧作用下啮合；

进一步，所述变速圆环体轴向凸轮左端固定连接有变速啮合架，变速啮合架左端内圆设置有环形凸台II，环形凸台II与慢挡超越离合器内圈径向啮合，左侧与右慢挡轴承托环之间设置有第三平面轴承；

变速弹簧设置在变速啮合架形成的空腔内，右端紧压变速圆环体凸轮座，左端与环形凸台II之间设置第四平面轴承；

螺旋凸轮槽孔由左向右展开方向与传动轴套旋转方向相同；

进一步，所述快挡凸轮顶杆式超越离合器为内星轮快挡凸轮顶杆式超越离合器，星轮工作面设置在快挡顶杆与快挡超越离合滚柱接触的端面，快挡顶杆工作端面啮合面一侧设置有径向高度高于快挡超越离合滚柱半径的凸台；

进一步，所述慢挡超越离合器为内星慢挡超越离合器，包括轴向截面为T形的左慢挡轴承托环和右慢挡轴承托环；

左慢挡轴承托环和右慢挡轴承托环以T形端面向外的方式分别设置于慢挡超越离合器内圈的内圈环形凸台与慢挡超越离合滚柱左右两侧，左、右慢挡轴承托环外圆托住慢挡超越离合滚柱，内圆与慢挡超越离合器内圈外圆之间通过慢挡变速滚柱滚动配合；右快挡轴承托环与左慢挡轴承托环之间设置有第二平面轴承；

进一步，所述变速弹簧通过压紧力调整环调整与变速圆环体凸轮座或变速圆环体轴向端面波轮之间的压力，所述变速弹簧为蝶簧组；

进一步，所述快挡顶杆的径向截面为T形，快挡啮合滚柱拨环啮合孔径向截面与之相对应为T形；

进一步，所述行星齿轮轴与行星齿轮之间、左动力输出传动套和右动力输出传动套与固定轴之间、左端盖与传动轴套之间、右端盖与固定轴之间、左固定架与电机左端盖之间分别通过第四径向滚动轴承、第一径向滚动轴承、第六径向滚动轴承、第二径向滚动轴承、第七径向滚动轴承、第三径向滚动轴承配合；行星架公转圆周内圆与快挡传动套外圆之间设置有行星架滚柱；

传动轴套外圆周上设置有轴套环形凸台，左快挡轴承托环左端面与轴套环形凸台之间设置有第一平面轴承；

传动轴套右端固定设置有右传动轴套轴承托环，右传动轴套轴承托环左端内圆设置有环形凸台I，环形凸台I右侧依次设置有套在固定轴上的第六平面轴承、第五径向轴承；环形凸台I左侧与变速圆环体轴向凸轮之间设置第五平面轴承；固定轴上固定设置有轴环形凸台，第五径向轴承内圈右侧紧靠轴环形凸台；

所述固定轴与右固定架配合部位加工成扁方轴，相应的右固定架右端与之配合为扁方孔；左动力输出传动套与传动轴之间，左端盖与外齿圈之间、外齿圈与快挡传动套之间、慢挡超越离合器内圈与快挡啮合滚柱拨环之间、慢挡超越离合器内圈与变速啮合架之间均通过花键槽啮合；

进一步，所述变速圆环体轴向端面波轮或变速圆环体凸轮座和传动轴套一个以上轴向直槽在圆周上均布，变速滚动体为滚珠，相应的变速圆环体轴向端

面波轮或变速圆环体凸轮座和传动轴套的轴向直槽的径向截面为圆弧形，变速滚珠之间设置有保持架；所述变速圆环体轴向凸轮的凸轮槽孔圆周方向均布，相应的变速圆环体凸轮座上的销孔圆周方向均布；所述行星齿轮轴在行星齿轮公转圆周上均布。

本发明的有益效果是：本发明的轮毂式行星齿轮两挡自动变速器能够使电机输出功率与车辆行驶状况始终处于最佳匹配状态，实现车辆驱动力矩与综合行驶阻力的平衡控制；能够在不切断驱动力的情况下自适应随行驶阻力变化自动进行换挡变速，同时，变速器内传动方式为非齿轮刚性传动，大大提高变速器的传动效率；不但有利于车辆和机械动力设备高效节能，还能控制车辆减少排放，大大提高车辆的动力性、经济性、驾驶安全性和舒适性。由于能够在不切断驱动力的情况下自适应随行驶阻力变化自动进行换挡变速，可以满足山区、丘陵和重负荷条件下使用，使发动机或电机负荷变化平缓，机动车辆运行平稳，提高安全性。同时，本发明的变速器体积小、重量轻、结构紧凑，适合于轮毂处安装，适合电动自行车体积小轻便的特点。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

图1为本发明的第一种实施例轴向剖面结构示意图；

图2为本发明的第二种实施例轴向剖面结构示意图；

图3为图1沿A-A向剖视图；

图4为图1沿B-B向剖视图；

图5为图1沿C-C向剖视图；

图6为图1沿D-D向剖视图；

图7为第二种实施例慢挡内圈结构示意图；

图8为第二种实施例变速圆环体轴向端面波轮结构示意图；

图9为第一种实施例变速圆环体轴向凸轮俯视图；

图10为本发明的啮合滚柱拨环轴向剖面结构示意图；

图11为沿E-E向剖视图；

图12为图1沿F-F向剖视图；

图13为图1沿G-G向剖视图；

具体实施方式

图1为本发明的第一种实施例轴向剖面结构示意图，如图所示：本实施例的动力设备为电机，工作时由左向右看顺时针旋转。

轮毂式行星齿轮两挡自动变速器包括设置在轮毂内的电机、与电机定子33固定连接的固定轴1、套在固定轴1上与固定轴1转动配合的传动轴套3和刹车装置；左动力输出传动套5和右动力输出传动套5a与车轮35两侧固定连接组成的轮毂腔，左动力输出传动套5左端和右动力输出传动套5a右端分别通过第一径向轴承2和第六径向轴承28与固定轴1转动配合；轮毂腔内设置有与电机转子34两侧固定连接的电机左端盖7和右端盖7a组成的转子腔，左端盖7左端与传动轴套3通过第二径向轴承4转动配合，右端盖7a右端通过第七径向轴承29与固定轴转动配合；转子腔内设置有与电机定子33两侧固定连接的左固定架9和右固定架9a组成的定子腔，左固定架9左端与电机左端盖7通过第三径向滚动轴承6转动配合，固定轴1与右固定架9a配合部位加工成扁方轴，相应的右固定架9a右端与之配合为扁方孔，扁方轴和扁方孔固定配合；定子腔内设置有行星齿轮变速机构和自适应自动换挡变速总成；

行星齿轮变速机构包括固定设置在左固定架9内圆上的内齿圈12、套在传动轴套外圆并与之间隙配合的外齿圈50、三个在公转圆周上均布的行星齿轮轴8，三个行星齿轮11套在行星齿轮轴8上通过第四径向滚动轴承10与之转动配合，行星齿轮11与内齿圈12和外齿圈50啮合，行星架13与行星齿轮11并列设置在行星齿轮轴8上并与之固定连接；外齿圈50右端与快挡传动套15通过花键槽啮合连接，行星架13公转圆周外圆与慢挡传动套14通过螺钉固定连接；电机左端盖7左端与外齿圈50左端通过花键槽啮合连接。

自适应自动换挡变速总成包括快挡凸轮顶杆式超越离合器、慢挡凸轮顶杆式超越离合器和变速弹簧自适应圆环体轴向凸轮机构；

内星轮快挡凸轮顶杆式超越离合器包括与快挡传动套15通过螺钉固定连接的快挡超越离合外环16、传动轴套3、三个径向截面为T型的快挡顶杆44、三个快挡啮合滚柱46、轴向截面为T形的左快挡轴承托环48以及右快挡轴承托环48a、快挡超越离合滚柱17、套在传动轴套3上的快挡啮合滚柱拨环45和快挡变速滚柱46；

传动轴套3外圆周上均布加工有三个圆周方向由高到低的快挡径向凸轮槽3b，快挡径向凸轮槽3b由高到低的方向由左向右看为顺时针；快挡啮合滚柱拨环45外圆设置有快挡拨环环形凸台45a，快挡拨环环形凸台45a圆周上均布加工有与快挡顶杆44数量相同的快挡啮合通孔45b，快挡啮合通孔45b径向截面与快挡顶杆44相应为T形，快挡啮合滚柱46通过快挡啮合通孔45b放入传动轴套3的快挡径向凸轮槽3b中，快挡顶杆44小头端穿入快挡啮合滚柱拨环45上的快挡啮合通孔45b，顶住快挡啮合滚柱46，快挡顶杆44大头端顶住与快挡超越离合外环16保持超越啮合接触状态的快挡超越离合滚柱17；星轮工作面设置在快挡顶杆44与快挡超越离合滚柱17接触的端面。

左快挡轴承托环48和右快挡轴承托环48a以T形端面向外的方式分别设置于快挡顶杆44与快挡超越离合滚柱17左右两侧，左、右快挡轴承托环外圆托住快挡超越离合滚柱17，内圆与快挡啮合滚柱拨环45外圆之间通过快挡变速滚柱46滚动配合；

内星轮慢挡超越离合器与内星轮快挡凸轮顶杆式超越离合器并列设置在其右侧，包括与慢挡传动轴套3固定连接的慢挡超越离合外环39、与慢挡超越离合外环39保持超越啮合接触状态的慢挡超越离合滚柱38、外圆加工有内圈环形凸台41a的慢挡超越离合器内圈41、轴向截面为T形的左慢挡轴承托环40和右慢挡轴承托环40a；

慢挡超越离合器内圈41间隙配合套在传动轴套3外圆，内圈环形凸台41a外圆顶住慢挡超越离合滚柱38，左侧与快挡啮合滚柱拨环45之间在圆周方向通过花键啮合连接；

左慢挡轴承托环40和右慢挡轴承托环40a以T形端面向外的方式分别设置于慢挡超越离合器内圈41的内圈环形凸台41a与慢挡超越离合滚柱38左右两侧，左、右慢挡轴承托环外圆托住慢挡超越离合滚柱38，内圆与慢挡超越离合器内圈41外圆之间通过慢挡变速滚柱37滚动配合，右快挡轴承托环48a与左慢挡轴承托环40之间设置有第二平面轴承42；

变速弹簧自适应圆环体轴向凸轮机构设置在慢挡凸轮顶杆式超越离合器右侧，包括传动轴套3、变速圆环体轴向凸轮222、变速圆环体凸轮座24、变速凸轮销23、变速蝶簧20和变速滚珠32；

变速圆环体轴向凸轮222左端通过螺钉固定连接有变速啮合架18，变速啮合架18左端内圆设置有环形凸台II 18a，环形凸台II 18a与慢挡超越离合器内圈41通过花键槽啮合，左侧与右慢挡轴承托环40a之间设置有第三平面轴承36；

变速蝶簧20间隙配合套在传动轴套上，设置在变速啮合架18形成的空腔内，右端通过压紧力调整环43紧压变速圆环体凸轮座24，左端与环形凸台II 18a之间设置第四平面轴承19；

变速圆环体轴向凸轮222圆周上均布设置有三个螺旋凸轮槽孔222a；螺旋凸轮槽孔222a螺旋展开方向为顺时针；变速圆环体凸轮座24圆周上均布设置有三个变速销孔24a；变速凸轮销23穿过变速圆环体轴向凸轮222上螺旋凸轮槽孔222a插入变速圆环体凸轮座24上的变速销孔24a；

传动轴套3外圆周上加工有轴套环形凸台3a，左快挡轴承托环48左端面加工有内环形凸台，内环形凸台与轴套环形凸台3a之间设置有第一平面轴承49；传动轴套3右端通过花键槽啮合连接有右传动轴套轴承托环26，右传动轴套轴承托环26左端内圆设置有环形凸台I 26a，环形凸台I 26a右侧依次设置有套在固定轴1上的第六平面轴承31、第五径向轴承30；环形凸台I 26a左侧与变速圆环体轴向凸轮222之间设置第五平面轴承25；固定轴1上固定设置有轴环形凸台，第五径向轴承30内圈右侧紧靠轴环形凸台；

变速圆环体凸轮座24套在传动轴套3的外圆，内圆设置有与变速滚珠32相配合的径向截面为圆弧形的轴向直槽24b；传动轴套3外圆设置有与变速滚珠32相配合的径向截面为圆弧形的轴向直槽3c；变速圆环体凸轮座24与传动轴套3之间通过变速滚珠32以径向啮合轴向可移动的方式配合；每对相配合直槽内设置两个滚珠32，同一直槽内滚珠间设置有保持架。

以上实施例只是本发明的最佳结构，并不是对本发明保护范围的限定；比如，传动轴套3上的轴套环形凸台3a，可以分体设置而通过螺钉固定；径向轴承和平面轴承可以为滚动轴承，也可以是滑动轴承；顶杆的径向截面不局限于T形，也可以是其他如长方体形状；等等一些技术特征都可做相应改变，而不影响本发发明目的的实现。

本实施例的快挡动力传递路线：

电机→电机驱动力经电机左端盖7→外齿圈50→快挡传动套15→快挡超越离合外环16→快挡超越离合滚柱17→快挡T型顶杆44→快挡啮合滚柱46→快挡径向凸轮槽3b→传动轴套3→左动力输出传动套5→后轮35。

慢挡动力传递路线：

电机→电机驱动力经电机左端盖7→外齿圈50→行星齿轮11→行星轮轴8→行星架13→慢挡传动套14→慢挡超越离合外环39→慢挡超越离合滚柱38→慢挡超越离合器内圈41→变速啮合架18→变速圆环体轴向凸轮222→凸轮销23→凸轮座24→啮合滚珠32→传动轴套3→左动力输出传动套5→后轮35。

本发明的快挡传递阻力传递路线：

后轮35→左动力输出传动套5→传动轴套3→快挡径向凸轮槽3b→快挡啮合滚柱46→快挡T型顶杆44→快挡超越离合滚柱17→快挡超越离合外环16→快挡传动套15→外齿圈50→电机驱动力经电机左端盖7→电机。

慢挡传递阻力传递路线：

后轮35→左动力输出传动套5→传动轴套3→啮合滚珠32→凸轮座24→凸轮销23→变速圆环体轴向凸轮222→变速啮合架18→慢挡超越离合器内圈41→慢挡超越离合滚柱38→慢挡超越离合外环39→慢挡传动套14→行星架13→行星轮轴8→行星齿轮11→外齿圈50→电机驱动力经电机左端盖7→电机。

同时，阻力还经过下列路线：轴向直槽3c→啮合滚珠32→凸轮座24→凸轮销23→变速圆环体轴向凸轮222→压缩蝶簧组20。

图2为本发明的第二种实施例轴向剖面结构示意图，本实施例与第一种实施例的区别是变速圆环体轴向凸轮机构22为变速圆环体轴向端面波轮221，如图所示：所述变速弹簧自适应圆环体轴向凸轮机构22设置在慢挡超越离合器右侧，变速圆环体轴向端面波轮221左侧加工有展开形状为等腰梯形的端面波轮，与慢挡超越离合器内圈41端面加工的端面波轮啮合，变速圆环体轴向端面波轮221与慢挡超越离合器内圈41啮合后端面波轮的波峰和波谷存在距离；变速圆环体轴向端面波轮221内圆均布设置有三个与变速滚珠32相配合的轴向直槽221a，传动轴套3外圆个与变速滚珠32相配合的轴向直槽3c；变速圆环体轴向端面波轮221与传动轴套3之间通过变速滚珠32以径向啮合轴向可移动的方式配合；变速弹簧20紧压变速圆环体轴向端面波轮221右端面；变速圆环体轴向端面波轮221波峰由左向右看逆时针一侧紧靠慢挡超越离合器内圈41端面加工的端面波轮波峰顺时针一侧，在变速弹簧20作用下使快挡凸轮顶杆式超越离合器啮合；在右慢挡轴承托环40a右侧设置有挡圈51，慢挡超越离合器内圈41外圆圆周上设置有凹槽，凹槽内嵌有挡片，挡片将挡圈51和右慢挡轴承托环40a轴向固定。

第一种实施例中，本变速器在运行时，蝶簧组20依托压力调整环43，使变速圆环体凸轮座24、变速凸轮销23沿着传动轴套3轴向直槽向左直线运动，由于变速圆环体轴向凸轮222中凸轮与传动轴套3轴向直槽不在一个运动轨迹上，因此迫使变速圆环体轴向凸轮222逆时针旋转一定角度，带动变速啮合架18从而带动慢挡超越离合器内圈41以及快挡滚柱拨环45也旋转，使快挡啮合滚柱46沿着传动轴套3中凸轮凹槽3b中凸轮上升，支撑快挡T型顶杆44和快挡超越离合滚柱17与快挡超越离合外环16啮合，形成一个保持一定压力的自动变速机构，并且可以通过增加调整变速矩调整环43高度来调整离合器啮合所需压力，达到传动目的，此时，电机转子34带动电机左端盖7，从而带动外齿圈50、快挡传动套15、快挡超越离合外环16、快挡超越离合滚柱17、快挡T型顶杆44、快挡啮合滚柱46、快挡径向凸轮槽3b、传动轴套3、左动力输出传动套5和后轮35顺时针旋转。此时慢挡超越离合器处于超越状态。

机动车启动时阻力大于驱动力，阻力迫使传动轴套3带动变速圆环体凸轮座24、变速凸轮销23逆时针方向旋转，变速圆环体轴向凸轮222顺时针转动一定角度，快挡滚柱拨环45也沿顺时针移动一定角度，由于传动轴套3中凸轮槽直线呈逆时针由低向高上升，因此快挡啮合滚柱46顺着快挡径向凸轮槽3b下降，快挡T型顶杆44失去支撑，快挡超越离合滚柱17与快挡超越离合外环16迅速脱离啮合，同步，慢挡超越离合器啮合传动。因此，自动实现了低速挡起动，缩短了起动时间，减少了起动力。与此同时，变速圆柱凸轮222上的凸轮推动变速凸轮销23和变速凸轮座24沿传动轴套3直线槽向右轴向移动，压迫蝶簧组20吸收运动阻力矩能量，为恢复快挡挡位传递动力蓄备势能。

启动成功后，行驶阻力减少，当分力减少到小于变速蝶簧组20所产生的变速蝶簧圆柱凸轮自动变速机构中压力时，因被运动阻力压缩而产生蝶簧组20压力迅速释放推动下，变速圆环体凸轮座24、变速凸轮销23、变速滚珠32向左轴向移动，带动变速园柱凸轮222、慢挡超越离合器内圈41、快挡滚柱拨环45、快挡啮合滚柱46顺着传动轴套3凸轮线逆时针旋转，于是，快档T型顶杆44上升，快挡超越离合滚柱17与快挡超越离合外环16啮合，慢挡超越离合器处于超越状态。

行驶过程中，随着运动阻力的变化自动换挡原理同上，在不需要剪断驱动力的情况下实现变挡，使整个机车运行平稳，安全低耗。

第二种实施例与第一种实施例换挡原理相同，通过梯形端面波轮完成换挡工作，变速圆环体轴向端面波轮221的轴向直槽221a，运动轨迹和变速圆环体轴向端面波轮221波峰侧面轨迹不一致，在变速弹簧20作用下使快挡凸轮顶杆式超越离合器脱开或啮合。

图3为图1沿A-A向剖视图，即左动力输出传动套5左端与传动轴套3左端固定连接径向剖面图，如图所示，左动力输出传动套5左端口加工成扁方孔，传动轴套3左端与之对应外圆加工成扁方轴，扁方孔和扁方轴相啮合配合。

图4为图1沿B-B向剖视图；为行星齿轮变速机构径向剖面图，如图所示，在轮毂腔内设置有转子腔，转子腔内设置有定子腔，定子腔内设置有行星齿轮变速机构行星齿轮变速机构包括固定在左固定架9上的内齿圈12、外齿圈50、三个行星齿轮轴8，三个行星齿轮11通过第四径向滚动轴承10套在行星齿轮轴8上，行星齿轮11与内齿圈和外齿圈啮合；外齿圈50间隙配合套在传动轴套3外圆。

图5为图1沿C-C向剖视图；为自适应圆环体凸轮机构径向剖面图，如图所示：变速圆环体轴向凸轮222上加工有凸轮槽孔222a；变速圆环体凸轮座24上设置有销孔24a；变速凸轮销23穿过变速圆环体轴向凸轮222上的螺旋凸轮槽孔222a插入变速圆环体凸轮座24上的销孔24a；变速圆环体凸轮座24套在传动轴套3的外圆，内圆设置有与变速滚珠32相配合的轴向直槽24b；传动轴套3外圆设置有与变速滚珠32相配合的轴向直槽3c；变速圆环体凸轮座24与传动轴套3之间通过变速滚珠32以径向啮合轴向可移动的方式配合。

图6为图1沿D-D向剖视图；为右传动轴套轴承托环26与传动轴套3啮合示意图，如图所示，右传动轴套轴承托环26左端内圆设置有环形凸台I 26a，环形凸台I 26a与传动轴套3采用花键啮合。本发明的电机左端盖7和外齿圈50之间，外齿圈50与快挡传动套15之间，变速啮合架18与慢挡超越离合器内圈41以及慢挡超越离合器内圈41与快挡啮合滚柱拨环45之间，均可采用这种啮合方式。

图7为第二种实施例慢挡内圈结构示意图，图8为第二种实施例变速圆环体轴向端面波轮结构示意图，如图所示：慢挡内图41右端和变速圆环体轴向端面波轮221左端设置成端面波轮结构，变速圆环体轴向端面波轮内圆设置有轴向直槽221a。

图9为第一种实施例变速圆环体轴向凸轮俯视图，如图所示：变速圆环体轴向凸轮222上加工有由左向右轴向沿顺时针方向螺旋展开的凸轮槽孔222a。

图10为本发明的啮合滚柱拨环轴向剖面结构示意图，如图所示：快挡啮合滚柱拨环45外圆加工有快挡拨环环形凸台45a，快挡拨环环形凸台45a圆周上均布加工有3个径向截面为T形的径向通透的啮合孔45b。

图11为图1沿E-E向剖视图；即快挡凸轮顶杆式超越离合器径向剖面图，本剖面图为由右向左，结合图10，如图所示：在轮毂腔内设置有转子腔，转子腔内设置有定子腔，定子腔内设置有快挡凸轮顶杆式超越离合器，快挡凸轮顶杆式超越离合器为内星轮快挡凸轮顶杆式超越离合器，传动轴套3套在固定轴1外圆，圆周上均布三个逆时针方向由高到低的直线形径向凹槽3b，快挡啮合滚柱拨环45外圆加工有拨环环形凸台45a，拨环环形凸台45a圆周上均布加工有三个啮合通孔45b，快挡啮合滚柱46通过啮合孔放入径向凹槽3b中，快挡T形顶杆44穿入快挡啮合滚柱拨环45上的啮合通孔45b，顶住快挡啮合滚柱46，顶杆44另一端顶住与快挡超越离合外环16保持超越啮合接触状态的快挡超越离合滚柱17；快挡超越离合外环16与快挡传动套15保持固定连接状态；星轮工作面设置在快挡顶杆44与快挡超越离合滚柱17接触的端面，快挡顶杆44工作端面啮合面一侧设置有径向高度高于快挡超越离合滚柱17半径的凸台44a。

图12为图1沿F-F向剖视图；即慢挡超越离合器径向剖面图，本剖面图为由右向左，结合图1，如图所示：慢挡超越离合器为内星轮慢挡超越离合器，传动轴套3套在固定轴1外圆，慢挡传动轴套3与慢挡超越离合外环39通过螺钉固定连接，慢挡超越离合外环39与慢挡超越离合滚柱38保持超越啮合接触，慢挡超越离合器内圈41外圆加工有内圈环形凸台41a，慢挡超越离合器内圈41间隙配合套在传动轴套3外圆，内圈环形凸台41a外圆顶住慢挡超越离合滚柱38。

图13为图1沿G-G向剖视图；为右固定架9a右端与固定轴1配合示意图，如图所示，即右固定架9a右端口加工成扁方孔，固定轴1与之对应外圆加工成扁方轴，扁方孔和扁方轴相啮合配合。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种轮毂式行星齿轮两挡自动变速器，包括设置在轮毂内的电机、与电机定子(33)固定连接的固定轴(1)、套在固定轴(1)上与固定轴(1)转动配合的传动轴套(3)和刹车装置(27)，其特征在于：还包括与车轮(35)两侧固定连接的左动力输出传动套(5)和右动力输出传动套(5a)组成的轮毂腔，左动力输出传动套(5)左端和右动力输出传动套(5a)右端分别与固定轴(1)转动配合；轮毂腔内设置有与电机转子(34)两侧固定连接的电机左端盖(7)和右端盖(7a)组成的转子腔，电机左端盖(7)左端与传动轴套(3)转动配合，右端盖(7a)右端与固定轴转动配合；转子腔内设置有与电机定子(33)两侧固定连接的左固定架(9)和右固定架(9a)组成的定子腔，左固定架(9)左端与电机左端盖(7)转动配合，右固定架(9a)右端与固定轴(1)固定配合，定子腔内设置有行星齿轮变速机构和自适应自动换挡变速总成；

a.行星齿轮变速机构包括固定设置在左固定架(9)内圆上的内齿圈(12)、套在传动轴套外圆并与之间隙配合的外齿圈(50)、一个以上行星齿轮轴(8)、与内齿圈和外齿圈啮合并套在行星齿轮轴(8)上与之转动配合的行星齿轮(11)、与行星齿轮(11)并列固定设置在行星齿轮轴(8)上的行星架(13)、快挡传动套(15)和慢挡传动套(14)；行星齿轮(11)与行星齿轮轴(8)数量相同；

所述电机左端盖(7)左端与外齿圈(50)左端在圆周方向固定配合，外齿圈(50)右端与快挡传动套(15)在圆周方向固定配合；行星架(13)公转圆周外圆与慢挡传动套(14)在圆周方向固定配合；

b.自适应自动换挡变速总成包括快挡凸轮顶杆式超越离合器、慢挡超越离合器和变速弹簧自适应圆环体轴向凸轮机构；

I.快挡凸轮顶杆式超越离合器包括与快挡传动套(15)固定连接的快挡超越离合外环(16)、传动轴套(3)、一个以上快挡顶杆(44)、与顶杆数量相同的快挡啮合滚柱(46)、轴向截面为T形的左快挡轴承托环(48)以及右快挡轴承托环(48a)、快挡超越离合滚柱(17)、套在传动轴套(3)上的快挡啮合滚柱拨环(45)和快挡变速滚柱(46)；

所述传动轴套(3)外圆周上均布加工有与快挡顶杆(44)数量相同的圆周方向由高到低的快挡径向凸轮槽(3b)，快挡径向凸轮槽(3b)由高到低的方向与传动轴套(3)旋转方向相同；快挡啮合滚柱拨环(45)外圆设置有快挡拨环环形凸台(45a)，快挡拨环环形凸台(45a)圆周上均布加工有与快挡顶杆(44)数量相同的快挡啮合通孔(45b)，快挡啮合滚柱(46)通过快挡啮合通孔(45b)放入传动轴套(3)的快挡径向凸轮槽(3b)中，快挡顶杆(44)穿入快挡啮合滚柱拨环(45)上的快挡啮合通孔(45b)，顶住快挡啮合滚柱(46)，快挡顶杆(44)另一端顶住与快挡超越离合外环(16)保持超越啮合接触状态的快挡超越离合滚柱(17)；

左快挡轴承托环(48)和右快挡轴承托环(48a)以T形端面向外的方式分别设置于快挡顶杆(44)与快挡超越离合滚柱(17)左右两侧，左、右快挡轴承托环外圆托住快挡超越离合滚柱(17)，内圆与快挡啮合滚柱拨环(45)外圆之间通过快挡变速滚柱(46)滚动配合；

II.慢挡超越离合器与快挡凸轮顶杆式超越离合器并列设置，包括与慢挡传动套(14)固定连接的慢挡超越离合外环(39)、与慢挡超越离合外环(39)保持超越啮合接触状态的慢挡超越离合滚柱(38)和外圆设置有内圈环形凸台(41a)的慢挡超越离合器内圈(41)；

慢挡超越离合器内圈(41)间隙配合套在传动轴套(3)外圆，慢挡超越离合器内圈(41)外圆设置内圈环形凸台(41a)，内圈环形凸台(41a)外圆顶住慢挡超越离合滚柱(38)，慢挡超越离合器内圈(41)左端与快挡啮合滚柱拨环(45)右端在圆周方向固定配合；

右快挡轴承托环(48a)与慢挡超越离合器之间在圆周方向上可做相对运动配合；

III.变速弹簧自适应圆环体轴向凸轮机构包括传动轴套(3)、变速圆环体轴向凸轮机构(22)、变速弹簧(20)和变速滚动体(32)；

变速圆环体轴向凸轮机构(22)通过变速滚动体(32)与传动轴套(3)之间以径向啮合轴向可移动的方式配合；变速圆环体轴向凸轮机构(22)与慢挡超越离合器内圈(41)互相配合；变速弹簧(20)间隙配合套在传动轴套(3)上，变速弹簧(20)作用在变速圆环体轴向凸轮机构(22)上，能够使快挡凸轮顶杆式超越离合器啮合；

c.左动力输出传动套(5)左端与传动轴套(3)左端固定连接。

2.根据权利要求1所述的轮毂式行星齿轮两挡自动变速器，其特征在于：所述变速弹簧自适应圆环体轴向凸轮机构设置在慢挡超越离合器右侧，变速圆环体轴向凸轮机构(22)包括变速圆环体轴向端面波轮(221)，变速圆环体轴向端面波轮(221)左侧加工有展开形状为等腰梯形的端面波轮，与慢挡超越离合器内圈(41)端面加工的端面波轮啮合，变速圆环体轴向端面波轮(221)与慢挡超越离合器内圈(41)啮合后端面波轮的波峰和波谷存在距离；变速圆环体轴向端面波轮(221)内圆设置有一个以上与变速滚动体(32)相配合的轴向直槽(221a)，传动轴套(3)外圆设置有一个以上与变速滚动体(32)相配合的轴向直槽(3c)；变速圆环体轴向端面波轮(221)与传动轴套(3)之间通过变速滚动体(32)以径向啮合轴向可移动的方式配合；变速弹簧(20)紧压变速圆环体轴向端面波轮(221)右端面；变速圆环体轴向端面波轮(221)波峰与传动轴套旋转方向相反一侧紧靠慢挡超越离合器内圈(41)端面加工的端面波轮波峰与传动轴套旋转方向相同一侧，在变速弹簧(20)作用下使快挡凸轮顶杆式超越离合器啮合。

3.根据权利要求1所述的轮毂式行星齿轮两挡自动变速器，其特征在于：所述变速弹簧自适应圆环体轴向凸轮机构设置在慢挡超越离合器右侧，变速圆环体轴向凸轮机构(22)包括变速圆环体轴向凸轮(222)、变速圆环体凸轮座(24)和变速凸轮销(23)；

变速圆环体凸轮座(24)套在传动轴套(3)的外圆，内圆设置有一个以上与变速滚动体(32)相配合的轴向直槽(24b)；传动轴套(3)外圆设置有一个以上与变速滚动体(32)相配合的轴向直槽(3c)；变速圆环体凸轮座(24)与传动轴套(3)之间通过变速滚动体(32)以径向啮合轴向可移动的方式配合；

变速弹簧(20)间隙配合套在传动轴套(3)上，紧压变速圆环体凸轮座(24)；变速圆环体轴向凸轮(222)与慢挡超越离合器内圈(41)固定连接；变速圆环体轴向凸轮(222)上设置有一个以上螺旋凸轮槽孔(222a)；变速圆环体凸轮座(24)上设置有一个以上变速销孔(24a)；变速凸轮销(23)穿过变速圆环体轴向凸轮(222)上螺旋凸轮槽孔(222a)插入变速圆环体凸轮座(24)上的变速销孔(24a)；螺旋凸轮槽孔(222a)的旋转展开方向能够使快挡凸轮顶杆式超越离合器在变速弹簧(20)作用下啮合；

4.根据权利要求3所述的轮毂式行星齿轮两挡自动变速器，其特征在于：所述变速圆环体轴向凸轮(222)左端固定连接有变速啮合架(18)，变速啮合架(18)左端内圆设置有环形凸台II(18a)，环形凸台II(18a)与慢挡超越离合器内圈(41)径向啮合，左侧与右慢挡轴承托环(40a)之间设置有第三平面轴承(36)；

变速弹簧(20)设置在变速啮合架(18)形成的空腔内，右端紧压变速圆环体凸轮座(24)，左端与环形凸台II(18a)之间设置第四平面轴承(19)；

螺旋凸轮槽孔(222a)由左向右展开方向与传动轴套(3)旋转方向相同。

5.根据权利要求1至4任一权利要求所述的轮毂式行星齿轮两挡自动变速器，其特征在于：所述快挡凸轮顶杆式超越离合器为内星轮快挡凸轮顶杆式超越离合器，星轮工作面设置在快挡顶杆(44)与快挡超越离合滚柱(17)接触的端面，快挡顶杆(44)工作端面啮合面一侧设置有径向高度高于快挡超越离合滚柱(17)半径的凸台(44a)。

6.根据权利要求5所述的轮毂式行星齿轮两挡自动变速器，其特征在于：所述慢挡超越离合器为内星轮慢挡超越离合器，包括轴向截面为T形的左慢挡轴承托环(40)和右慢挡轴承托环(40a)；

左慢挡轴承托环(40)和右慢挡轴承托环(40a)以T形端面向外的方式分别设置于慢挡超越离合器内圈(41)的内圈环形凸台(41a)与慢挡超越离合滚柱(38)左右两侧，左、右慢挡轴承托环外圆托住慢挡超越离合滚柱(38)，内圆与慢挡超越离合器内圈(41)外圆之间通过慢挡变速滚柱(37)滚动配合；右快挡轴承托环(48a)与左慢挡轴承托环(40)之间设置有第二平面轴承(42)。

7.根据权利要求2所述的轮毂式行星齿轮两挡自动变速器，其特征在于：所述变速弹簧(20)通过压紧力调整环(43)调整与变速圆环体轴向端面波轮(221)之间的压力，所述变速弹簧(20)为蝶簧组。

8.根据权利要求7所述的轮毂式行星齿轮两挡自动变速器，其特征在于：所述快挡顶杆(44)的径向截面为T形，快挡啮合滚柱拨环(45)啮合孔径向截面与之相对应为T形。

9.根据权利要求3所述的轮毂式行星齿轮两挡自动变速器，其特征在于：所述行星齿轮轴(8)与行星齿轮(11)之间、左动力输出传动套(5)和右动力输出传动套(5a)与固定轴(1)之间、电机左端盖(7)与传动轴套(3)之间、右端盖(7a)与固定轴(1)之间、左固定架(9)与电机左端盖(7)之间分别通过第四径向滚动轴承(10)、第一径向滚动轴承(2)、第六径向滚动轴承(28)、第二径向滚动轴承(4)、第七径向滚动轴承(29)、第三径向滚动轴承(6)配合；行星架公转圆周内圆与快挡传动套(15)外圆之间设置有行星架滚柱；

传动轴套(3)外圆周上设置有轴套环形凸台(3a)，左快挡轴承托环(48)左端面与轴套环形凸台(3a)之间设置有第一平面轴承(49)；

传动轴套(3)右端固定设置有右传动轴套轴承托环(26)，右传动轴套轴承托环(26)左端内圆设置有环形凸台I(26a)，环形凸台I(26a)右侧依次设置有套在固定轴(1)上的第六平面轴承(31)、第五径向轴承(30)；环形凸台I(26a)左侧与变速圆环体轴向凸轮(222)之间设置第五平面轴承(25)；固定轴(1)上固定设置有轴环形凸台，第五径向轴承(30)内圈右侧紧靠轴环形凸台；

所述固定轴(1)与右固定架(9a)配合部位加工成扁方轴，相应的右固定架(9a)右端与之配合为扁方孔；左动力输出传动套(5)与传动轴(3)之间，电机左端盖(7)与外齿圈(50)之间、外齿圈(50)与快挡传动套(15)之间、慢挡超越离合器内圈(41)与快挡啮合滚柱拨环(45)之间、慢挡超越离合器内圈(41)与变速啮合架(18)之间均通过花键槽啮合。

10.根据权利要求3所述的轮毂式行星齿轮两挡自动变速器，其特征在于：所述变速圆环体凸轮座(24)和传动轴套(3)一个以上轴向直槽在圆周上均布，变速滚动体(32)为滚珠，相应的变速圆环体凸轮座(24)和传动轴套(3)的轴向直槽的径向截面为圆弧形，变速滚珠(32)之间设置有保持架；所述变速圆环体轴向凸轮(222)的凸轮槽孔圆周方向均布，相应的变速圆环体凸轮座(24)上的销孔圆周方向均布；所述行星齿轮轴(8)在行星齿轮(11)公转圆周上均布。

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