CN102303684B - 一种电动轮毂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动轮毂，包括同轴线设置的电机和组合结构的轮毂、主要用于支撑电机和轮毂的同轴线设置且相互固定的第一半轴和第二半轴、用于将电机动力传递给轮毂的齿轮传动系统，其中，第一半轴和第二半轴通过相向端部设置的盘状结构固定连接，第一半轴和第二半轴的盘状结构间形成有用于容纳齿轮传动系统主要部件的U形空间，所述齿轮传动系统设有两挡位电控换挡装置。优选换挡装置主要由推杆电磁铁、可控超越离合结构和控制机构构成，控制机构设有保持机构用以在推杆电磁铁短暂得电后失电后，电动轮毂从一挡转换到二挡并予以保持，或者从二挡转换到一挡。本发明的有益效果是，可实现换挡变速，且能耗低、响应速度快、使用寿命长。

Description

一种电动轮毂

技术领域

本发明涉及一种电驱动装置，特别涉及一种用于各种电动车驱动的电动轮毂。

背景技术

用于电动车的驱动结构通常有两种形式，一种是驱动电机与轮毂呈分体结构，驱动电机固定在车架或者车轴上，通过齿轮或者链条将电机的旋转运动传递给驱动轮毂，另一种是将驱动电机与轮毂设计成一体的整体结构，这种结构通常称为轮毂电机、电机轮毂或者电动轮毂。现有的一种整体结构的电动轮毂，包括同轴线设置的电机和轮毂、主要用于支撑电机和轮毂的同轴线设置且相互固定的第一半轴和第二半轴、用于将电机动力传递给轮毂的齿轮传动系统，其中，第一半轴和第二半轴通过相向端部设置的盘状结构固定连接，第一半轴和第二半轴的盘状结构间形成有用于容纳齿轮传动系统主要部件的U形空间；轮毂通过两侧设有的轴承分别同轴转动支撑在第一半轴和第二半轴的轴杆部，电机枢轴从第一半轴中部设有的通孔中伸入。由于轮毂和电机转子是同轴线设置的整体结构，位于轮毂内部的传动齿轮将电机转子的旋转运动传递给轮毂。其不仅具有结构紧凑、安装方便的特点，而且由于其传动齿轮设在轮毂内部，可对齿轮传动系统提供充分和良好的润滑，故还具有传递效率高、使用寿命长的优点。因此，该结构的电动轮毂已在电动摩托车、自行车、电动三轮车、电动四轮车等电动运输工具上得到越来越广泛的应用。但由于该电动轮毂没有设置换挡变速装置，故存在不能换挡变速，造成车辆需要高速行驶时行车速度上不去而浪费能源，或者因缺少合理的低速挡位而导致车辆不适应复杂路况要求，影响车辆的道路适应能力。同时，由于该结构的电动轮毂的电机枢轴需要从第一半轴的中空中伸入，因此，枢轴结构尺寸较小，在使用过程中枢轴容易疲劳损坏，为此，需要进一步改进。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的第一个目的就是提供一种具有换挡变速功能的电动轮毂。本发明的第二目的是提供一种使用寿命长的电动轮毂。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

一种电动轮毂，包括同轴线设置的电机和组合结构的轮毂、主要用于支撑电机和轮毂的同轴线设置且相互固定的第一半轴和第二半轴、用于将电机动力传递给轮毂的齿轮传动系统，其中，第一半轴和第二半轴通过相向端部设置的盘状结构固定连接，第一半轴和第二半轴的盘状结构间形成有用于容纳齿轮传动系统主要部件的U形空间，所述齿轮传动系统设有换挡变速装置。

采用前述技术方案后，由于在电动轮毂的齿轮传动系统中设有换挡变速装置，因此，电动轮毂在工作工程中可进行换挡变速，车辆在行驶过程中，驾驶人员可根据道路状况，选择适当挡位以适应不同的行车速度要求，从而实现本发明的第一目的。

优选的技术方案，所述换挡变速装置为两挡位电控机挡装置，包括构成齿轮传动系统的齿轮轴和输出轴，齿轮轴和输出轴分别通过两端的轴承转动支撑在第一半轴和第二半轴的盘状结构上，齿轮轴由电机的枢轴通过一级齿轮传动带动，输出轴通过一级齿轮传动带动轮毂转动；齿轮轴上同轴固定有一挡主动齿轮和二挡主动齿轮，输出轴上同轴设有一挡从动齿轮和二挡从动齿轮，一挡主动齿轮与一挡从动齿轮以及二挡主动齿轮与二挡从动齿轮对应常啮合，一挡从动齿轮转速低于二挡从动齿轮转速；所述一挡从动齿轮与输出轴之间设有单向器，输出轴可通过单向器由一挡从动齿轮带动等转速转动；所述二挡从动齿轮与输出轴之间设有外力控制的可控超越离合结构，可控超越离合结构通过其控制部件连接有控制机构，当通过控制机构操控可控超越离合结构时，输出轴通过可控超越离合结构由二挡从动齿轮带动等转速转动，输出轴与一挡从动齿轮处于超越状态。换挡变速装置采用两挡位电控机械换挡装置确保结构简单、成本低、操作方便，特别适用于电动摩托车、电动自行车等轻便型交通、运输工具。

进一步优选的技术方案，所述可控超越离合结构是滚柱式或者滚珠式超越离合器结构，包括与二挡从动齿轮构成超越离合关系的凸轮、可与凸轮和二挡从动齿轮形成摩擦连接的数个滚柱或滚珠状摩擦结合体，凸轮与输出轴通过花键结构形成可拆装固定连接；所述控制部件同时与数个滚柱或滚珠状摩擦结合体连接，控制部件与凸轮之间连接有用于使凸轮与二挡从动齿轮保持超越离合状态的弹性构件，控制部件转动以拨动数个摩擦结合体同步运动，使凸轮和二挡从动齿轮通过数个滚柱或滚珠状摩擦结合体形成摩擦连接。进一步确保结构简单、成本低。

优选的技术方案，所述控制机构为通电后对控制部件形成电磁吸力的电磁线圈。所述控制机构只设有电磁线圈，可确保结构简单、制造成本低，同时，故障率低、使用成本低。

优选的技术方案，所述控制机构包括推杆电磁铁，以及由推杆电磁铁推动的具有楔形工作面的楔形杆，楔形杆滑动配合在输出轴设有的中心孔中，楔形杆的楔形工作面上连接有球状拨动元件，球状拨动元件可从输出轴的管壁孔伸出，球状拨动元件与控制部件之间连接有杠杆机构，杠杆机构用于将球状拨动元件的径向位移放大转换控制部件周向转动，以使凸轮与二挡从动齿轮实现摩擦连接。将拨动元件设计成球状体，利用球状体在径向移动过程中易转动的特性达到减少摩擦阻力、减少能耗、提高响应速度的目的；同时；由于采用杠杆机构将球状拨动元件的径向位移放大转换成控制部件周向转动，对控制部件的制造精度要求较低，节省了装配的调试时间、减少了返修率，从而提高了生产效率，降低了制造成本。

进一步优选的技术方案，所述杠杆机构位于控制部件一侧，杠杆机构的杠杆输入端滑动支撑在球状拨动元件上，杠杆的输出端与控制部件活动连接；杠杆机构中用于支撑杠杆转动的销轴固定连接在凸轮上，或者固定在与输出轴固定的固定盘上。杠杆机构中用于支撑杠杆转动的销轴固定连接在凸轮上，以使结构紧凑；当然也可固定在与输出轴固定的固定盘上，以实现装拆方便的目的。

进一步优选的技术方案，所述推杆电磁铁与楔形杆之间还连接有保持机构，在推杆电磁铁通电后失电，保持机构使二挡从动齿轮与凸轮从超越状态转换到摩擦连接状态并予以保持，或者使二挡从动齿轮与凸轮从摩擦连接状态转换到超越状态。由于在控制机构与推杆电磁铁之间设有保持机构，当二挡从动齿轮与凸轮处于超越状态时，推杆电磁铁得电后，保持机构使二挡从动齿轮与凸轮从超越状态转换到摩擦连接状态。此时，即使推杆电磁铁失电，保持机构仍使二挡从动齿轮与凸轮保持摩擦连接而同步旋转，而不需对推杆电磁铁持续通电，节省了电磁铁所需的能源消耗。

更进一步优选的技术方案，所述保持机构包括滑动配合在输出轴的中心孔内的回转体状的推压体，推压体外端与所述推杆电磁铁的推杆连接，推压体外周轴向贯穿有滑动槽，滑动槽内配合有与输出轴固定连接的导轨，推压体与所述楔形杆之间设有回转体状的保持体，保持体和推压体之间或者设有分离弹性体，保持体和推压体的相向端面上均布有相互配合的偶数个棘齿，保持体的外周均布有轴向贯穿且用于接纳导轨的滑槽，滑槽数量是保持体上端面齿数量的一半，保持体通过滑槽及导轨滑动配合在输出轴的中心孔内，保持体在脱离导轨后可周向转动；所述导轨朝向保持体的端部设有与保持体的棘齿的工作面相适应的引导部分；所述滑动槽位于推压体任意齿工作面背面的根部，滑槽位于保持体相应齿的工作面中部；所述楔形杆的楔形工作面上设有一设定距离的平滑段或者在楔形杆与保持体之间连接有保持弹性体，以使保持体在其滑槽脱离导轨后，二挡从动齿轮与凸轮始终处于摩擦连接状态；在楔形杆与输出轴的中心孔底部之间设有回位弹性体。

前述推压体的外端与推杆电磁铁的推杆固定连接时，推压体由推杆电磁铁的推杆拉动退出；推压体的外端仅与推杆电磁铁的推杆形成端面接触的活动连接时，则在保持体和推压体之间设分离弹性体，以便在推杆电磁铁的推杆退出时，推压体在分离弹性体作用下随推杆电磁铁的推杆退出。确保结构简单、性能可靠。

再进一步优选的技术方案，所述分离弹性体、回位弹性体或者保持弹性体是弹性垫、蝶形弹簧、压缩弹簧中的任意一种。只需要具有足够的轴向变形量和弹性力即可，取材广泛，制造方便。

再进一步优选的技术方案，所述推杆电磁铁的推杆前端还连接有杠杆转换装置，杠杆转换装置用于将推杆电磁铁推杆的运动换向通过保持机构的推压体、保持体和分离弹性体传递给楔形杆。可使推杆电磁铁与输出轴按平行并列的方式设置，以节约安装空间，减小电动轮毂的体积，减少安装空间，提高适用性。

优选的技术方案，所述电机的枢轴呈管状，电机通过其电机壳体与第一半轴固定，枢轴通过轴承同轴转动连接在第一半轴杆部，枢轴伸入轮毂内；所述齿轮传动系统包括电机齿轮、轮毂齿轮，电机齿轮固定在枢轴前端，电机齿轮啮合有输入齿轮，输入齿轮固定在齿轮轴上；轮毂齿轮固定在轮毂的第二端盖上，轮毂齿轮通过轴承同轴转动支撑在第二半轴杆部，轮毂齿轮与输出轴上的输出齿轮啮合；所述轮毂还通过第一端盖及轴承同轴转动支撑在枢轴上。管状枢轴截面尺寸大、强度高、刚性好，从而有利于延长电动轮毂的使用寿命，从而实现本发明的第二个目的。

进一步优选的技术方案，所述轮毂齿轮为带缓冲结构的齿轮，包括齿轮本体、缓冲套、缓冲本体，齿轮本体环套在第二半轴杆部，齿轮本体圆周均布有多个孔洞；所述缓冲本体位于齿轮本体与轮毂之间，缓冲本体上突出有伸入缓冲套孔洞的缓冲轴，缓冲本体与轮毂固定连接，缓冲本体通过轴承同轴转动支撑在第二半轴杆部；所述缓冲套由具有减震性能的材料制成，缓冲套填充在缓冲轴外周与齿轮本体上的多个孔洞内壁之间，缓冲套由盖板阻挡以防沿缓冲轴滑脱，盖板通过螺钉与缓冲本体固定连接。带缓冲结构的轮毂齿轮可有效消除换挡冲击，有利于提高轮毂齿轮的疲劳寿命，从而进一步延长电动轮毂的使用寿命。

本发明与现有技术相比的有益效果是，可实现换挡变速，且能耗低、响应速度快、使用寿命长、适用范围广。

附图说明

图1是本发明实施例1的结构示意图。

图2是本发明轮毂齿轮结构示意图。

图3是本发明图2的左视图。

图4是本发明图2的右视图。

图5是本发明实施例2的结构示意图。

图6是本发明图5中的A部放大图。

图7是本发明图6中的B—B剖视图。

图8是本发明图6中的C—C剖视图。

图9是本发明图8中的D—D剖视图。

图10是本发明实施例3中的结构示意图。

图11是本发明图10中的E部放大图。

图12是本发明实施例4的结构示意图。

图13是本发明图12中的F部放大图。

图14是本发明图13中的G—G剖视图。

图15是本发明实施例5的结构示意图。

图16是本发明图12中的H部放大图。

图17是本发明图13中的L—L剖视图。

图18是本发明中的保持机构状态变化图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1  参见图1、图2、图3、图4，一种电动轮毂，包括同轴线设置的电机1和组合结构的轮毂2、主要用于支撑电机1和轮毂2的同轴线设置且相互固定的第一半轴3和第二半轴4、用于将电机1动力传递给轮毂2的齿轮传动系统，其中，第一半轴3和第二半轴4通过相向端部设置的盘状结构固定连接，第一半轴3和第二半轴4的盘状结构间形成有用于容纳齿轮传动系统主要部件的U形空间，所述齿轮传动系统设有换挡变速装置。

所述换挡变速装置为两挡位电控换挡装置，包括构成齿轮传动系统的齿轮轴65和输出轴66，齿轮轴65和输出轴66分别通过两端的轴承转动支撑在第一半轴3和第二半轴4的盘状结构上，齿轮轴65由电机1的枢轴11通过一级齿轮传动带动，输出轴66通过一级齿轮传动带动轮毂2转动；齿轮轴65上同轴固定有一挡主动齿轮61和二挡主动齿轮62，输出轴66上同轴设有一挡从动齿轮63和二挡从动齿轮64，一挡主动齿轮61与一挡从动齿轮63以及二挡主动齿轮62与二挡从动齿轮64对应常啮合，一挡从动齿轮63转速低于二挡从动齿轮64转速；所述一挡从动齿轮63与输出轴66之间设有单向器63a，输出轴66可通过单向器63a由一挡从动齿轮63带动等转速转动；所述二挡从动齿轮64与输出轴66之间设有外力控制的可控超越离合结构，可控超越离合结构通过其控制部件69连接有控制机构，当通过控制机构操控可控超越离合结构时，输出轴66通过可控超越离合结构由二挡从动齿轮64带动等转速转动，输出轴66与一挡从动齿轮63处于超越状态。

所述可控超越离合结构是滚柱式可控超越离合器结构，包括与二挡从动齿轮64构成超越离合关系的凸轮67、可与凸轮67和二挡从动齿轮64形成摩擦连接的数个滚柱状摩擦结合体68，凸轮67与输出轴66通过花键结构形成可拆装固定连接；所述控制部件69同时与数个滚柱状或圆球状摩擦结合体68连接，控制部件69与凸轮67之间连接有用于使凸轮67与二挡从动齿轮64保持超越离合状态的弹性构件87，控制部件69转动以拨动数个滚柱状摩擦结合体68同步运动，使凸轮67与二挡从动齿轮64通过数个滚柱状摩擦结合体68形成摩擦连接。

所述弹性构件87为压缩弹簧。

所述控制机构为通电后对控制部件69形成电磁吸力的电磁线圈70。

所述电机1的枢轴11呈管状，电机1通过其电机壳体与第一半轴3固定，枢轴11通过轴承同轴转动连接在第一半轴3杆部，枢轴11伸入轮毂2内；所述齿轮传动系统包括电机齿轮79、轮毂齿轮，电机齿轮79固定在枢轴11前端，电机齿轮79啮合有输入齿轮80，输入齿轮80固定在齿轮轴65上；轮毂齿轮固定在轮毂2的第二端盖22上，轮毂齿轮通过轴承同轴转动支撑在第二半轴4杆部，轮毂齿轮与输出轴66上的输出齿轮82啮合；所述轮毂2还通过第一端盖21及轴承同轴转动支撑在枢轴11上。

所述轮毂齿轮为带缓冲结构的齿轮，包括齿轮本体83、缓冲套84、缓冲本体85，齿轮本体83环套在第二半轴4杆部，齿轮本体83圆周均布有多个孔洞；所述缓冲本体85位于齿轮本体83与轮毂2之间，缓冲本体85上突出有伸入缓冲套84孔洞的缓冲轴85a，缓冲本体85与轮毂2固定连接，缓冲本体85通过轴承同轴转动支撑在第二半轴4杆部；所述缓冲套84由具有减震性能的橡胶制成，缓冲套84填充在缓冲轴85a外周与齿轮本体83上的多个孔洞内壁之间，缓冲套84由盖板86阻挡以防沿缓冲轴85a滑脱，盖板86通过螺钉与缓冲本体85固定连接。

本实施例超越离合器结构也可以是滚珠式超越离合器结构，所述摩擦结合体68为滚珠。

实施例2  参见图5、图6，所述控制机构包括推杆电磁铁71，以及由推杆电磁铁71推动的具有楔形工作面的楔形杆72，楔形杆72滑动配合在输出轴66设有的中心孔66a中，楔形杆72的楔形工作面上连接有球状拨动元件91，球状拨动元件91可从输出轴66的管壁孔66b伸出，球状拨动元件91与控制部件69之间连接有杠杆机构，杠杆机构用于将球状拨动元件91的径向位移放大转换控制部件69周向转动，以使凸轮67与二挡从动齿轮64实现摩擦连接。

所述推杆电磁铁71与楔形杆72之间还连接有保持机构，在推杆电磁铁71通电后失电，保持机构使二挡从动齿轮64与凸轮67从超越状态转换到摩擦连接状态并予以保持，或者使二挡从动齿轮64与凸轮67从摩擦连接状态转换到超越状态。

所述保持机构包括滑动配合在输出轴66的中心孔66a内的锁套92内孔中的回转体状的推压体73，推压体73外端由所述推杆电磁铁71的推动，推压体73外周均布有4个轴向贯穿有滑动槽73a，滑动槽73a内配合均有导轨74，导轨74设在锁套92内壁，导轨74通过锁套92与输出轴66固定连接，推压体73与所述楔形杆72之间设有回转体状的保持体75，保持体75和推压体73之间设有分离弹性体76，保持体75和推压体73的相向端面上均布有相互配合的偶数8个棘齿，保持体75的外周均布有4个轴向贯穿且用于接纳导轨74的滑槽75a，保持体75通过滑槽75a及导轨74滑动配合在输出轴66的中心孔66a内，保持体75在脱离导轨74后可周向转动；所述导轨74朝向保持体75的端部设有与保持体75的棘齿的工作面相适应的引导部分；所述滑动槽73a位于推压体73任意齿工作面背面的根部，滑槽75a位于保持体75相应齿的工作面中部；所述楔形杆72的楔形工作面上设有一设定距离的平滑段72a，以使保持体75在其滑槽75a脱离导轨74后，二挡从动齿轮64与凸轮67始终处于摩擦连接状态；在楔形杆72与输出轴66的中心孔66a底部之间设有回位弹性体78。在输出轴66与推压体73设锁套92，以将导轨74设在锁套92，导轨74磨损后可更换锁套92，以延长保持机构的使用寿命，从而提高电动轮毂的使用寿命。

所述分离弹性体76、回位弹性体78均为压缩弹簧。

参见图7、图8，所述杠杆机构设有两套，两套杠杆机构圆周均布在控制部件69一侧的固定盘90上，固定盘90设有用于隐匿杠杆机构的缺口，固定盘90通过花键可拆装地固定连接在输出轴66上，杠杆机构用于转动支撑杠杆88的销轴89固定连接在固定盘90上，杠杆88输入端滑动支撑在球状拨动元件91上，杠杆88的输出端设有滚动柱88a滑动并可转动地配合在控制部件69设有的滑槽中。

参见图9，所述推杆电磁铁71的推杆前端还连接有杠杆转换装置71a，杠杆转换装置71a用于将推杆电磁铁71推杆的运动换向通过保持机构的推压体73、保持体75和分离弹性体76传递给楔形杆72。

本实施例的其余结构与实施例1相同，在此不再赘述。

实施例3  参见图10、图11，所述楔形杆72的楔形工作面上不设平滑段72a，在楔形杆72与保持体75之间连接有保持弹性体77，保持弹性体77使保持体75在其滑槽75a脱离导轨74后，二挡从动齿轮64与凸轮67始终处于摩擦连接状态。

所述保持弹性体77是压缩弹簧。

本实施例的其余结构与实施例2相同，在此不再赘述。

实施例4  参见图12、图13、图14，所述控制部件69内侧设有缺口，杠杆机构位于控制部件69的缺口中，杠杆机构的杠杆88输入端滑动支撑在球状拨动元件91上，杠杆88的输出端滑动支撑在与控制部件69固定连接的拨动轴93上，杠杆机构中用于支撑杠杆88转动的销轴89固定连接在凸轮67相应侧端面上。

本实施例的其余结构与实施例3相同，在此不再赘述。

实施例5  参见图15、图16、图17，一种电动轮毂，所述可控超越离合结构是楔块式双保持架超越离合器，包括与二挡从动齿轮64构成超越离合关系的凸轮67、可与凸轮67和二挡从动齿轮64形成摩擦连接的数个楔块式摩擦结合体68，楔块式摩擦结合体68由第一保持架93和第二保持架94控制，第一保持架93位于第二保持架94内部，第一保持架93与凸轮67固定连接，第二保持架94一端固定连接由控制盘95，第二保持架94与控制盘95形成控制部件69，第一保持架93与凸轮67固定连接之间设有的弹簧钢带构成可控超越离合器的弹性构件87，弹性构件87使凸轮67与二挡从动齿轮64保持超越离合状态，控制部件69转动以拨动数个楔块式摩擦结合体68同步运动，使数个楔块式摩擦结合体68与凸轮67和二挡从动齿轮64形成摩擦连接。

本实施例的其余结构与实施例2相同，在此不再赘述。

上述实施例1和2中的可控超越离合结构也可以是滚珠式可控超越离合器，所述摩擦结合体68为滚珠。

工作过程 下面以实施例2为例对本发明的工作过程进行简要说明。

参见图5，电机通电，枢轴11旋转通过电机齿轮79、输入齿轮80带动齿轮轴65转动，固定在齿轮轴65上的一挡主动齿轮61、二挡主动齿轮62随齿轮轴65转动，相应与一挡主动齿轮61、二挡主动齿轮62分别常啮合的一挡从动齿轮63和二挡从动齿轮64转动，一挡从动齿轮63通过单向器63a带动输出轴66转动，此时，楔形杆72在回位弹性体78作用下处于外端，球状拨动元件91在弹性构件87、控制部件69及杠杆机构作用下径向回缩到最小位置，摩擦结合体68与二挡从动齿轮64脱离，二挡从动齿轮64与控制部件69形成超越状态即二挡从动齿轮64与输出轴66构成超越状态，保持机构的推压体73、保持体75在分离弹性体76作用下处于分离状态，输出轴66通过输出齿轮82、轮毂齿轮带动轮毂2转动，从而实现轮毂驱动。

参见图6、图7、图8、图9、图18，在二挡从动齿轮64与凸轮67处于超越工作状态时，推压体73与保持体75处于分离状态，导轨74同时位于推压体73的滑动槽73a和保持体75的滑槽75a中，如图18中的a状态。此时若需换挡使输出轴66与二挡从动齿轮64同步旋转时，接通推杆电磁铁71电源，推杆电磁铁71通过杠杆转换装置71a推动推压体73移动，推压体73克服分离弹性体76的弹性力接近保持体75，二者相向端部的棘齿在工作齿面顶端形成局部接触，形成图18中的b状态；保持体75在其自身的滑槽75a及导轨74限制下随推压体73移动并克服回位弹性体78的弹性力推动楔形杆72移动，球状拨动元件91在楔形杆72的作用下沿输出轴66径向向外运动，杠杆机构在弹性元件87及控制部件69的作用下，杠杆88的输入端与球状拨动元件91接触，球状拨动元件91通过杠杆机构的杠杆88输出端使控制部件69转动，进而从而实现二挡从动齿轮64与凸轮67的摩擦连接，达到输出轴66与二挡从动齿轮64同步旋转的目的。当保持体75脱离导轨74后，保持体75在楔形杆72反作用力作用下，保持体75与推压体73相配合的工作齿面形成完整接触，相应保持体75按设定方向旋转一定角度，形成图18中的c状态，保持体或者继续随推压体73移动。由于楔形杆72的工作楔形面上设有的平滑段，故二挡从动齿轮64与凸轮67持续处于摩擦连接状态。此时，关断推杆电磁铁71的电源，推杆电磁铁71失电推杆退出，推压体73在分离弹性体76作用下随推杆退出，推压体73与保持体75相接触的齿部脱开连接，保持体75在回位弹性体78的作用下随楔形杆72移动，当保持体75前端齿顶部与导轨74的引导部分接触后，保持体75按设定方向再次转动，直到导轨74的引导部分接顶持到保持体75工作齿面根部，形成图18中的d状态，并以此阻挡保持体75退出，以保持二挡从动齿轮64与凸轮67保持摩擦连接状态。由于滑动槽73a位于推压体73任意齿工作面背面的根部，滑槽75a位于保持体75相应齿的工作面中部，此时，保持体75转过的总角度大于端面齿一个齿所对应的角度。当需要使二挡从动齿轮64与凸轮67恢复到超越工作状态时，再次接通推杆电磁铁71电源，推杆电磁铁71工作推动推压体73移动，保持体75与推压体73克服分离弹性体76的弹性力，在相配合的工作齿面上再次形成局部接触，此次局部接触与上一次的接触错开一个齿以上的位置，形成图18中的e状态，而保持体75在推压体73推动下克服回位弹性体78的弹性力与楔形杆72一起移动，或者克服保持弹性体77的弹性力朝楔形杆72方向移动，当保持体75脱离导轨74后，在楔形杆72反作用力作用下，保持体75与推压体73相配合的工作齿面形成完整接触，相应保持体75按设定方向再次旋转一定角度，形成图18中的f状态，保持体75或者继续随推压体73移动。此时，关断推杆电磁铁71电源，推杆电磁铁71失电推杆退出，推压体73在分离弹性体76作用下随推杆退出，推压体73与保持体75相接触的齿部脱开连接，保持体75在回位弹性体78的作用下随楔形杆72朝推压体73方向移动，当保持体75前端齿顶部与导轨74的引导部分接触后，保持体75按设定方向再次转动，直到导轨74的引导部分与保持体75的滑槽75a对正，形成图18中的g状态，此时，保持体75已累计转动了两个齿的角度，在楔形杆72的推动下，保持体75沿导轨74退出，恢复到图18中的a状态，相应控制部件69在弹性元件87作用下朝前述相反方向转动，球状拨动元件91在杠杆机构作用下，沿楔形杆72工作面径向回退，直至二挡从动齿轮64与凸轮67脱离摩擦连接状态而恢复到超越状态。在导轨74脱离保持体75滑槽75a的整个过程中，由于楔形杆72的楔形工作面上设有一设定距离的平滑段，因此，二挡从动齿轮64与凸轮67始终保持摩擦连接状态。

实施例3中的保持弹性体77与实施例1中楔形杆72所设的平滑段的作用相同，用于在二挡从动齿轮64与凸轮67摩擦期间吸收保持体75的轴向移动。显然，保持弹性体77的弹性力必须大于回位弹性体78的弹性力。当保持体75脱离导轨74后，在保持弹性体77的弹性力作用下，保持体75与推压体73相配合的工作齿面形成完整接触。

以上虽然结合了附图描述了本发明的实施方式，但本领域的普通技术人员也可以意识到对所附权利要求的范围内作出各种变化或修改。这些修改和变化应理解为是在本发明的范围和意图之内的。

Claims (12)

1.一种电动轮毂，包括同轴线设置的电机（1）和组合结构的轮毂（2）、主要用于支撑电机（1）和轮毂（2）的同轴线设置且相互固定的第一半轴（3）和第二半轴（4）、用于将电机（1）动力传递给轮毂（2）的齿轮传动系统，其中，第一半轴（3）和第二半轴（4）通过相向端部设置的盘状结构固定连接，第一半轴（3）和第二半轴（4）的盘状结构间形成有用于容纳齿轮传动系统主要部件的U形空间，其特征在于：所述齿轮传动系统设有换挡变速装置；所述换挡变速装置为两挡位电控换挡装置，包括构成齿轮传动系统的齿轮轴（65）和输出轴（66），齿轮轴（65）和输出轴（66）分别通过两端的轴承转动支撑在第一半轴（3）和第二半轴（4）的盘状结构上，齿轮轴（65）由电机（1）的枢轴（11）通过一级齿轮传动带动，输出轴（66）通过一级齿轮传动带动轮毂（2）转动；齿轮轴（65）上同轴固定有一挡主动齿轮（61）和二挡主动齿轮（62），输出轴（66）上同轴设有一挡从动齿轮（63）和二挡从动齿轮（64），一挡主动齿轮（61）与一挡从动齿轮（63）以及二挡主动齿轮（62）与二挡从动齿轮（64）对应常啮合，一挡从动齿轮（63）转速低于二挡从动齿轮（64）转速；所述一挡从动齿轮（63）与输出轴（66）之间设有单向器（63a），输出轴（66）可通过单向器（63a）由一挡从动齿轮（63）带动等转速转动；所述二挡从动齿轮（64）与输出轴（66）之间设有外力控制的可控超越离合结构，可控超越离合结构通过其控制部件（69）连接有控制机构，当通过控制机构操控可控超越离合结构时，输出轴（66）通过可控超越离合结构由二挡从动齿轮（64）带动等转速转动，输出轴（66）与一挡从动齿轮（63）处于超越状态。

2.根据权利要求1所述的电动轮毂，其特征在于：所述可控超越离合结构包括与二挡从动齿轮（64）构成超越离合关系的凸轮（67）、可与凸轮（67）和二挡从动齿轮（64）形成摩擦连接的数个摩擦结合体（68），凸轮（67）与输出轴（66）通过花键结构形成可拆装固定连接；所述控制部件（69）同时与数个摩擦结合体（68）连接，控制部件（69）与凸轮（67）之间连接有用于使凸轮（67）与二挡从动齿轮（64）保持超越离合状态的弹性构件（87），控制部件（69）转动以拨动数个摩擦结合体（68）同步运动，使凸轮（67）与二挡从动齿轮（64）通过数个摩擦结合体（68）形成摩擦连接。

3.根据权利要求1所述的电动轮毂，其特征在于：所述控制机构为通电后对控制部件（69）形成电磁吸力的电磁线圈（70）。

4.根据权利要求1所述的电动轮毂，其特征在于：所述控制机构包括推杆电磁铁（71），以及由推杆电磁铁（71）推动的具有楔形工作面的楔形杆（72），楔形杆（72）滑动配合在输出轴（66）设有的中心孔（66a）中，楔形杆（72）的楔形工作面上连接有球状拨动元件（91），球状拨动元件（91）可从输出轴（66）的管壁孔（66b）伸出，球状拨动元件（91）与控制部件（69）之间连接有杠杆机构，杠杆机构用于将球状拨动元件（91）的径向位移放大转换控制部件（69）周向转动，以使凸轮（67）与二挡从动齿轮（64）实现摩擦连接。

5.根据权利要求4所述的电动轮毂，其特征在于：所述杠杆机构位于控制部件（69）一侧，杠杆机构的杠杆（88）输入端滑动支撑在球状拨动元件（91）上，杠杆（88）的输出端与控制部件（69）活动连接；杠杆机构中用于支撑杠杆（88）转动的销轴（89）固定连接在凸轮（67）上，或者固定在与输出轴（66）固定的固定盘（90）上。

6.根据权利要求4所述的电动轮毂，其特征在于：所述控制部件（69）内侧设有缺口，杠杆机构位于控制部件（69）的缺口中，杠杆机构的杠杆（88）输入端滑动支撑在球状拨动元件（91）上，杠杆（88）的输出端滑动支撑在与控制部件（69）固定连接的拨动轴（93）上，杠杆机构中用于支撑杠杆（88）转动的销轴（89）固定连接在凸轮（67）相应侧端面上。

7.根据权利要求4所述的电动轮毂，其特征在于：所述推杆电磁铁（71）与楔形杆（72）之间还连接有保持机构，在推杆电磁铁（71）通电后失电，保持机构使二挡从动齿轮（64）与凸轮（67）从超越状态转换到摩擦连接状态并予以保持，或者使二挡从动齿轮（64）与凸轮（67）从摩擦连接状态转换到超越状态。

8.根据权利要求7所述的电动轮毂，其特征在于：所述保持机构包括滑动配合在输出轴（66）的中心孔（66a）内的回转体状的推压体（73），推压体（73）外端与所述推杆电磁铁（71）的推杆连接，推压体（73）外周轴向贯穿有滑动槽（73a），滑动槽（73a）内配合有与输出轴（66）固定连接的导轨（74），推压体（73）与所述楔形杆（72）之间设有回转体状的保持体（75），保持体（75）和推压体（73）之间或者设有分离弹性体（76），保持体（75）和推压体（73）的相向端面上均布有相互配合的偶数个棘齿，保持体（75）的外周均布有轴向贯穿且用于接纳导轨（74）的滑槽（75a），滑槽（75a）数量是保持体（75）上端面齿数量的一半，保持体（75）通过滑槽（75a）及导轨（74）滑动配合在输出轴（66）的中心孔（66a）内，保持体（75）在脱离导轨（74）后可周向转动；所述导轨（74）朝向保持体（75）的端部设有与保持体（75）的棘齿的工作面相适应的引导部分；所述滑动槽（73a）位于推压体（73）任意齿工作面背面的根部，滑槽（75a）位于保持体（75）相应齿的工作面中部；所述楔形杆（72）的楔形工作面上设有一设定距离的平滑段（72a）或者在楔形杆（72）与保持体（75）之间连接有保持弹性体（77），以使保持体（75）在其滑槽（75a）脱离导轨（74）后，二挡从动齿轮（64）与凸轮（67）始终处于摩擦连接状态；在楔形杆（72）与输出轴（66）的中心孔（66a）底部之间设有回位弹性体（78）。

9.根据权利要求8所述的电动轮毂，其特征在于：所述分离弹性体（76）是弹性垫、蝶形弹簧、压缩弹簧中的任意一种；所述回位弹性体（78）是弹性垫、蝶形弹簧、压缩弹簧中的任意一种；所述保持弹性体（77）是弹性垫、蝶形弹簧、压缩弹簧中的任意一种。

10.根据权利要求8所述的电动轮毂，其特征在于：所述推杆电磁铁（71）的推杆前端还连接有杠杆转换装置（71a），杠杆转换装置（71a）用于将推杆电磁铁（71）推杆的运动换向通过保持机构的推压体（73）、保持体（75）和分离弹性体（76）传递给楔形杆（72）。

11.根据权利要求1～10中任意一项权利要求所述的电动轮毂，其特征在于：所述电机（1）的枢轴（11）呈管状，电机（1）通过其电机壳体与第一半轴（3）固定，枢轴（11）通过轴承同轴转动连接在第一半轴（3）杆部，枢轴（11）伸入轮毂（2）内；所述齿轮传动系统包括电机齿轮（79）、轮毂齿轮，电机齿轮（79）固定在枢轴（11）前端，电机齿轮（79）啮合有输入齿轮（80），输入齿轮（80）固定在齿轮轴（65）上；轮毂齿轮固定在轮毂（2）的第二端盖（22）上，轮毂齿轮通过轴承同轴转动支撑在第二半轴（4）杆部，轮毂齿轮与输出轴（66）上的输出齿轮（82）啮合；所述轮毂（2）还通过第一端盖（21）及轴承同轴转动支撑在枢轴（11）上。

12.根据权利要求11所述的电动轮毂，其特征在于：所述轮毂齿轮设有缓冲结构，包括齿轮本体（83）、缓冲套（84）、缓冲本体（85），齿轮本体（83）环套在第二半轴（4）杆部，齿轮本体（83）圆周均布有多个孔洞；所述缓冲本体（85）位于齿轮本体（83）与轮毂（2）之间，缓冲本体（85）上突出有伸入缓冲套（84）孔洞的缓冲轴（85a），缓冲本体（85）与轮毂（2）固定连接，缓冲本体（85）通过轴承同轴转动支撑在第二半轴（4）杆部；所述缓冲套（84）由具有减震性能的材料制成，缓冲套（84）填充在缓冲轴（85a）外周与齿轮本体（83）上的多个孔洞内壁之间。

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