專利名稱：雙向輸入雙速輸出輪系結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)械動(dòng)力傳動(dòng)領(lǐng)域，特別涉及一種無(wú)機(jī)械換擋的 雙向輸入雙速輸出輪系結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
目前機(jī)械動(dòng)力傳動(dòng)領(lǐng)域里，要求有兩種輸出速比，同時(shí)輸出 方向不變時(shí)，通常輸入轉(zhuǎn)向是單向的，即正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)。在減速 輪系中，特別是要求大減速比的情況下，要么齒輪級(jí)數(shù)將會(huì)較多， 這將大大增加輪系的功率損耗，要么就降低電機(jī)的轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)輸入 一個(gè)較低的輸入轉(zhuǎn)速，這又將增加電機(jī)本身的線圈數(shù)量，降低電 功的有效率。在兩輸出比的比率大的情況下，實(shí)現(xiàn)兩種輸出比的 方法，若由電機(jī)輸入不同轉(zhuǎn)速，這將增加電機(jī)控制裝置的復(fù)雜程 度；而采用齒輪系變速，則多要先停機(jī)而后換擋，再開(kāi)機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供 一種無(wú)需停機(jī)，無(wú)需換擋，切換電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向就可以實(shí)現(xiàn)兩種輸 出比的雙向輸入雙速輸出輪系結(jié)構(gòu)。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是 一種雙 向輸入雙速輸出輪系結(jié)構(gòu)，包括主動(dòng)輪1，主動(dòng)輪(1)與從動(dòng)輪 2嚙合，從動(dòng)輪2與內(nèi)齒輪5嚙合；從動(dòng)輪2固定連接外齒輪3 ， 外齒輪3與外齒輪4嚙合，同時(shí)外齒輪4與內(nèi)齒輪6嚙合；內(nèi)齒 輪5和內(nèi)齒輪6分別通過(guò)超越離合器51與輸出輪7嚙合。
上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)為，所述主動(dòng)輪1與輸出輪7的軸心 同心，所述從動(dòng)輪2、外齒輪3、外齒輪4設(shè)置有至少一組。所 述主動(dòng)輪1與輸出輪7的軸心也可不同心。所述的外齒輪4，在 每一組中，至少可以設(shè)置一個(gè)。
本發(fā)明所采用的另 一 種技術(shù)方案是 一 種雙向輸入雙速輸出 輪系結(jié)構(gòu)，包括主動(dòng)輪1，主動(dòng)輪1與從動(dòng)輪2嚙合，從動(dòng)輪2
與內(nèi)齒輪5嚙合；從動(dòng)輪2通過(guò)超越離合器51連接外齒輪3，外 齒輪3與外齒輪4嚙合，同時(shí)外齒輪4與內(nèi)齒輪6嚙合；內(nèi)齒輪 5通過(guò)超越離合器51與輸出輪7嚙合，內(nèi)齒輪6與輸出輪7固定連接。
上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)為，所述主動(dòng)輪1與輸出輪7的軸心 同心，所述從動(dòng)輪2、外齒輪3、外齒輪4設(shè)置有至少一組。所 述主動(dòng)輪1與輸出輪7的軸心也可不同心。所述的外齒輪4，在 每一組中，至少可以設(shè)置一個(gè)。
本發(fā)明的基本工作情況為(參見(jiàn)圖1):
1: 當(dāng)主動(dòng)輪1順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)時(shí)，則從動(dòng)輪2逆時(shí)針?lè)较?旋轉(zhuǎn)，內(nèi)齒輪5也逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，輸出輪7通過(guò)超越離合器51， 得到一個(gè)方向?yàn)槟鏁r(shí)針的輸出，輸出比為i51=—R5:R1 ( R5、 Rl 分別為內(nèi)齒輪5和主動(dòng)輪1的半徑)。另一方面，從動(dòng)輪2帶動(dòng) 外齒輪3也作逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，進(jìn)而讓外齒輪4順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)， 內(nèi)齒輪6也順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，內(nèi)齒輪6與輸出輪7之間的超越離 合器脫離嚙合。
2:當(dāng)主動(dòng)輪1逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)時(shí)，則從動(dòng)輪2順時(shí)針?lè)较?旋轉(zhuǎn)，外齒輪3也順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，則外齒輪4逆時(shí)針?lè)较蛐?轉(zhuǎn)，內(nèi)齒輪6也逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，輸出輪7通過(guò)超越離合器Sl 得到 一 個(gè)方向?yàn)槟鏁r(shí)針的輸出，輸出比為i61= + (R2:R1) * (R6:R3)=+(R6:R1) * (R2:R3)， (Rl、 R2、 R3、 R6分別為主動(dòng)輪l、 從動(dòng)輪2、外齒輪3、內(nèi)齒輪6的半徑) 另一方面，從動(dòng)輪2 同時(shí)帶動(dòng)內(nèi)齒輪5作順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，但內(nèi)齒輪5與輸出輪7之間存 在超越離合器51，此時(shí)也會(huì)與輸出輪7脫離嚙合。
3:若要防止輸出輪7逆轉(zhuǎn)，由于兩個(gè)超越離合器51沒(méi)有任 何連接，此時(shí)假設(shè)用外力對(duì)輸出輪7作順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，兩個(gè)超越 離合器51均嚙合，內(nèi)齒輪5 &內(nèi)齒輪6均會(huì)被動(dòng)地作順時(shí)針?lè)较?轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)從動(dòng)輪2&外齒輪4均作順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，外齒輪4 帶動(dòng)外齒輪3作轉(zhuǎn)向?yàn)槟鏁r(shí)針的轉(zhuǎn)動(dòng)，與從動(dòng)輪2的轉(zhuǎn)向相反，但
這是不可能的，因此，輸出輪7逆轉(zhuǎn)是不可能的。但對(duì)于不用防
止輸出輪7逆轉(zhuǎn)的情況，可在兩個(gè)超越離合器51之間連接一個(gè) 連動(dòng)機(jī)構(gòu)，防止兩個(gè)超越離合器51同時(shí)嚙合(但要求能同時(shí)脫離
嚙合)，則會(huì)取消掉止逆功能。
4:用外力對(duì)輸出輪7作方向?yàn)槟鏁r(shí)針的轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)，兩個(gè) 超越離合器51均會(huì)脫離(這也是無(wú)逆止功能時(shí)，兩個(gè)超越離合 器要求能同時(shí)脫離嚙合的原因)，對(duì)從動(dòng)輪2 &內(nèi)齒輪5的運(yùn)動(dòng)不 產(chǎn)生影響；此時(shí)，各齒輪會(huì)處在一個(gè)無(wú)驅(qū)動(dòng)源的狀態(tài)。
5 :若在運(yùn)行中改變輸入旋轉(zhuǎn)的方向，以開(kāi)始輸入方向?yàn)槟?時(shí)針為例，此時(shí)，輪系工作在工作情況2，輸入方向要改變時(shí)， 輸入輪7的轉(zhuǎn)速會(huì)迅速降低，此時(shí)輸出輪7會(huì)在慣性作用下以較 小的加速度減速，超越離合器51就會(huì)脫離嚙合狀態(tài)，這相當(dāng)于 在工作狀態(tài)4下工作，但各齒輪是在主動(dòng)輪1的驅(qū)動(dòng)下工作，最 后，主動(dòng)輪1實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)(方向變?yōu)轫槙r(shí)針)，帶動(dòng)從動(dòng)輪2 &內(nèi)齒 輪5加速，直到內(nèi)齒輪5的轉(zhuǎn)速追上輸出輪7，彈片51接著驅(qū)動(dòng) 輸出輪7，此時(shí)輪系轉(zhuǎn)為工作情況l。反之情況亦然。
減速比計(jì)算
因?yàn)镽5 = R1 + 2*R2,戶萬(wàn)以i51=—R5:R1=—(Rl + 2女R2):R1,在
本系統(tǒng)中，R2的大小應(yīng)在1~4倍Rl之間為宜，因此，i51=—3~ 一9。因?yàn)閮?nèi)齒輪5、內(nèi)齒輪6是并列安裝于輸出輪7上的，它們 的半徑最好相等，所以，i61=+(R6:Rl) *(R2:R3)=十(R5:R1) * (R2:R3)= — i51* (R2:R3);但從動(dòng)輪2、外齒輪3是一對(duì)同心齒輪， 它們的半徑比最好在2~4之間，因此，i61=—(2~4) * i51。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)巧妙地利用了超越離合器對(duì)單向運(yùn)動(dòng)方向的 傳遞功能，在小空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)輸入，得到較大的減速比， 兩檔間大小適中的速比比例，單向的轉(zhuǎn)速輸出。因?yàn)樗旋X輪都 只在兩個(gè)安裝平面內(nèi)，因此本系統(tǒng)在軸向上的尺寸要求很??；在 徑向上，可以讓內(nèi)齒輪5、內(nèi)齒輪6做到與輸入電機(jī)外徑差不多， 很容易將整個(gè)減速系統(tǒng)裝進(jìn)電機(jī)外殼。對(duì)于要實(shí)現(xiàn)大功率的場(chǎng)
合，可以多安裝幾組從動(dòng)輪2、外齒輪3、外齒輪4。所述的外齒 輪4，在每一組中，至少可以設(shè)置一個(gè)。
以實(shí)現(xiàn)負(fù)荷的分散傳遞。本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)防止或不防止輸出輪 逆轉(zhuǎn)。


圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明第二實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本發(fā)明第三實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為本發(fā)明第四實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為本發(fā)明第五實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6本發(fā)明使用于電動(dòng)車(chē)后輪的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7是圖6的A向放大視圖。
圖8是本發(fā)明使用于電動(dòng)車(chē)后輪的輪系結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，為本發(fā)明的第一較佳實(shí)施例，輸入電機(jī)軸上安 裝主動(dòng)輪l，從動(dòng)輪2與主動(dòng)輪1嚙合，且同時(shí)與內(nèi)齒輪5嚙合； 外齒輪3與從動(dòng)輪2固定連接，同時(shí)與外齒輪4嚙合，外齒輪4 與內(nèi)齒輪6內(nèi)嚙合。從動(dòng)輪2、外齒輪3及外齒輪4安裝于機(jī)架 上。內(nèi)齒輪5和內(nèi)齒輪6并列安裝于機(jī)架的輸出輪7上。內(nèi)齒輪 5和內(nèi)齒輪6分別與輸出輪7通過(guò)超越離合器51結(jié)合。
如圖2所示，為本發(fā)明的第二實(shí)施例，其大致結(jié)構(gòu)與第一較 佳實(shí)施例相同，不同之處在于主動(dòng)輪1與輸出輪7的軸心不同心， 從動(dòng)輪2與外齒輪3通過(guò)超越離合器51嚙合，外齒輪4與主動(dòng) 輪1同心設(shè)置，內(nèi)齒輪6與輸出輪7固定連接。
如圖3所示，為本發(fā)明的第三實(shí)施例，其大致結(jié)構(gòu)與第一較 佳實(shí)施例相同，不同之處在于為增加輸出力矩，改善輪系的受力 結(jié)構(gòu)，設(shè)置了三組從動(dòng)輪2、外齒輪3及外齒輪4。根據(jù)需要， 也可設(shè)置多組，而且每組的外齒輪4可設(shè)置多個(gè)。
如圖4所示，為本發(fā)明的第四實(shí)施例，其大致結(jié)構(gòu)與第一較
佳實(shí)施例相同，不同之處在于增加一個(gè)外齒輪4，其目的是改善
輪系受力結(jié)構(gòu)。根據(jù)需要外齒輪4也可以為數(shù)個(gè)。
如圖5所示，為本發(fā)明的第五實(shí)施例，其大致結(jié)構(gòu)與第二實(shí) 施例相同，不同之處在于增加一個(gè)外齒輪4，其目的是改善輪系 受力結(jié)構(gòu)。根據(jù)需要外齒輪4也可以為數(shù)個(gè)。
需要說(shuō)明的是，對(duì)本發(fā)明第一實(shí)施例的超越離合器設(shè)置方式 也可應(yīng)用于第二種實(shí)施例，第二種實(shí)施例的超越離合器設(shè)置方式 也可應(yīng)用于第一種實(shí)施例，第一、第二實(shí)施例中的超越離合器中 的設(shè)置方式都可應(yīng)用于第三、四、五實(shí)施例中。
為進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，發(fā)明人提供了該輪系結(jié)構(gòu)具體應(yīng)用于 電動(dòng)車(chē)后輪的實(shí)施例，如圖6至圖8所示電機(jī)定子21用通軸 22安裝在機(jī)架上， 一邊使用若干個(gè)補(bǔ)充支撐23用于抵抗電機(jī)加、 減速運(yùn)行所產(chǎn)生的力矩。電機(jī)轉(zhuǎn)子24兩端用軸承安裝于電機(jī)定 子21上，其中心要求有一直徑大約20mm的通孔25用于通過(guò)通 軸22。主動(dòng)輪1固定安裝于電機(jī)轉(zhuǎn)子24的輸出軸上；從動(dòng)輪2、 外齒輪3、外齒輪4安裝于電機(jī)定子21上。電動(dòng)車(chē)后輪，即輸出 輪7 —端安裝于通軸22上，另一端安裝于電機(jī)定子21上。內(nèi)齒 輪5、內(nèi)齒輪6安裝于后輪內(nèi)，它們之間安裝的隔離圈26上布置 若干個(gè)超越離合器51，電機(jī)輸出的力矩就是通過(guò)這些超越離合器 51最終將力矩輸出到后輪。每個(gè)超越離合器51與隔離圈26間安 裝有一個(gè)鋼絲彈簧27，其作用是當(dāng)車(chē)子不動(dòng)時(shí)讓彈片抵住內(nèi)齒輪 5側(cè)邊上的齒，使要倒車(chē)時(shí)后輪沒(méi)有被鎖死，電機(jī)驅(qū)動(dòng)后，彈片能 偏向正確的方向。
因?yàn)殡姍C(jī)轉(zhuǎn)子24中心要求有一 20mm的內(nèi)孔，考慮后輪轉(zhuǎn) 矩的要求，設(shè)計(jì)主動(dòng)輪1為m = l,Z = 32的外齒輪。考慮整個(gè)后輪 大小及嚙合的要求，設(shè)計(jì)內(nèi)齒輪5為m = l,Z=242的內(nèi)齒輪。計(jì)算 后可得出從動(dòng)輪2應(yīng)是一 m = l,Z-105的外齒輪。為了方便制造， 設(shè)計(jì)外齒輪3為m = l,Z = 32的外齒輪。由對(duì)圖1的分析可知，外 齒輪4只是一個(gè)中間輪，對(duì)運(yùn)動(dòng)的傳遞沒(méi)有影響，故不給出其齒
輪參數(shù)。由以上數(shù)據(jù)計(jì)算可知i51 = 242:32= — 7.56,i61= — i51 * 105:32=— i51女3.28 = 24.81。
經(jīng)以上分析計(jì)算，假設(shè)現(xiàn)在電動(dòng)車(chē)后輪的最大轉(zhuǎn)速是 300r/min，在同等輪徑下，要達(dá)到與現(xiàn)有電動(dòng)車(chē)相同的速度，本 方案的電機(jī)輸出的最大轉(zhuǎn)速可達(dá)到300 * 7.56 = 2268r/min，這恰
好是電機(jī)動(dòng)態(tài)表現(xiàn)最好的速度。在低速時(shí)，本方案通過(guò)輪系就可 提供大3.28倍的啟動(dòng)力矩，而電機(jī)卻工作在高效率區(qū)。對(duì)啟動(dòng)或 加速時(shí)的電流控制來(lái)說(shuō)，因?yàn)榇藭r(shí)使用的減速比是24.81，就能 在相對(duì)較小的電機(jī)力矩輸出的情況下，完成達(dá)到使用要求的力矩 輸出。這樣帶來(lái)的好處是電機(jī)可以做得較小，小到可以在輪內(nèi)裝 下剎車(chē)。因此，雖然兩層齒輪增加了軸向長(zhǎng)度，但可省下剎車(chē)所 要用的空間軸向長(zhǎng)度。
權(quán)利要求
1.一種雙向輸入雙速輸出輪系結(jié)構(gòu)，包括主動(dòng)輪(1)，其特征在于，主動(dòng)輪(1)與從動(dòng)輪(2)嚙合，從動(dòng)輪(2)與內(nèi)齒輪(5)嚙合；從動(dòng)輪(2)固定連接外齒輪(3)，外齒輪(3)與外齒輪(4)嚙合，同時(shí)外齒輪(4)與內(nèi)齒輪(6)嚙合；內(nèi)齒輪(5)和內(nèi)齒輪(6)分別通過(guò)超越離合器(51)與輸出輪(7)嚙合。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向輸入雙速輸出輪系結(jié)構(gòu)，其 特征在于，所述主動(dòng)輪(1)與輸出輪(7)的軸心不同心，所述 從動(dòng)輪(2)、外齒輪(3)、外齒輪(4)設(shè)置有一組。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的雙向輸入雙速輸出輪系結(jié)構(gòu)，其特 征在于，所述主動(dòng)輪(1)與輸出輪(7)的軸心同心，所述從動(dòng) 輪(2)、外齒輪(3)、外齒輪(4)設(shè)置有至少一組。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的雙向輸入雙速輸出輪系結(jié)構(gòu)， 其特征在于，所述外齒輪(4)可以設(shè)置至少一個(gè)。
5. —種雙向輸入雙速輸出輪系結(jié)構(gòu)，包括主動(dòng)輪(1)，其 特征在于，主動(dòng)輪(1 )與從動(dòng)輪(2 )嚙合，從動(dòng)輪(2 )與內(nèi) 齒輪(5)嚙合；從動(dòng)輪(2)通過(guò)超越離合器(51)連接外齒輪(3)，外齒輪(3)與外齒輪(4)嚙合，同時(shí)外齒輪(4)與內(nèi) 齒輪(6)嚙合；內(nèi)齒輪(5)通過(guò)超越離合器(51)與輸出輪(7) 嚙合，內(nèi)齒輪(6)與輸出輪(7)固定連接。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙向輸入雙速輸出輪系結(jié)構(gòu)，其 特征在于，所述主動(dòng)輪(1)與輸出輪(7)的軸心不同心，所述 從動(dòng)輪(2)、外齒輪(3)、外齒輪(4)設(shè)置有一組。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙向輸入雙速輸出輪系結(jié)構(gòu)，其 特征在于，所述主動(dòng)輪(1)與輸出輪(7)的軸心同心，所述從 動(dòng)輪(2)、外齒輪(3)、外齒輪(4)設(shè)置有至少一組。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的雙向輸入雙速輸出輪系結(jié)構(gòu)， 其特征在于，所述外齒輪(4)可以設(shè)置至少一個(gè)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種雙向輸入雙速輸出輪系結(jié)構(gòu)，包括主動(dòng)輪(1)，主動(dòng)輪(1)與從動(dòng)輪(2)嚙合，從動(dòng)輪(2)與內(nèi)齒輪(5)嚙合；從動(dòng)輪(2)固定連接外齒輪(3)，外齒輪(3)與外齒輪(4)嚙合，同時(shí)外齒輪(4)與內(nèi)齒輪(6)嚙合；內(nèi)齒輪(5)和內(nèi)齒輪(6)分別通過(guò)超越離合器(51)與輸出輪(7)嚙合。本發(fā)明也可設(shè)計(jì)為主動(dòng)輪(1)與輸出輪(7)的軸心不同心，從動(dòng)輪(2)與外齒輪(3)通過(guò)超越離合器(51)嚙合，外齒輪(4)與主動(dòng)輪(1)同心設(shè)置，內(nèi)齒輪(6)與輸出輪(7)固定連接，外齒輪(4)也可設(shè)置多個(gè)。本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)無(wú)需停機(jī)，無(wú)需換擋，只要切換電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向就可以實(shí)現(xiàn)兩種輸出比的同向轉(zhuǎn)動(dòng)輸出。
文檔編號(hào)F16H3/02GK101363512SQ20071003554
公開(kāi)日2009年2月11日 申請(qǐng)日期2007年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月10日
發(fā)明者鄧躍民 申請(qǐng)人:鄧躍民