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：
本實(shí)用新型涉及機(jī)械動(dòng)力傳動(dòng)領(lǐng)域，特別涉及一種無機(jī)械換 擋的雙向輸入雙速輸出輪系結(jié)構(gòu)。
技術(shù)背景目前機(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，再開機(jī)。 實(shí)甩新型內(nèi)容-本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足， 提供一種無需停機(jī)，無需換擋，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)問題，本實(shí)用新型所采用的技術(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，主動(dòng)輪與從動(dòng)輪嚙 合，從動(dòng)輪與第一內(nèi)齒輪嚙合；從動(dòng)輪固定連接第一外齒輪，第 一外齒輪與第二外齒輪嚙合，同時(shí)第二外齒輪與第二內(nèi)齒輪嚙 合；第一內(nèi)齒輪和第二內(nèi)齒輪分別通過超越離合器與輸出輪嚙 合。上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)為，所述主動(dòng)輪與輸出輪的軸心同心， 所述從動(dòng)輪、第一外齒輪、第二外齒輪設(shè)置有至少一組。所述主 動(dòng)輪與輸出輪的軸心也可不同心。本實(shí)用新型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，主動(dòng)輪與從動(dòng)輪嚙合，從動(dòng)輪與第一內(nèi)齒輪嚙合；從動(dòng)輪通過超越離合器連接第一外齒輪，第一外齒輪與第二外齒輪嚙合，同時(shí)第二外齒輪與第二內(nèi)齒輪嚙合；第一內(nèi)齒輪通過超越離合器與輸出輪嚙合，第二內(nèi)齒輪與輸出輪固 定連接。上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)為，所述主動(dòng)輪與輸出輪的軸心同 心，所述從動(dòng)輪、第一外齒輪、第二外齒輪設(shè)置有至少一組。所述主動(dòng)輪與輸出輪的軸心也可不同心。當(dāng)本實(shí)用新型工作時(shí)，本實(shí)用新型的工作情況為-1:當(dāng)主動(dòng)輪順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，則從動(dòng)輪逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)， 第一內(nèi)齒輪也逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，輸出輪通過超越離合器，得到一個(gè)方向?yàn)槟鏁r(shí)針的輸出，輸出比為i51 = —R5:Rl (R5、 Rl分別為 第一內(nèi)齒輪和主動(dòng)輪的半徑)。另一方面，從動(dòng)輪帶動(dòng)第一外齒 輪也作逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而讓第二外齒輪順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，第 二內(nèi)齒輪也順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，第二內(nèi)齒輪與輸出輪之間的超越離 合器脫離嚙合。2:當(dāng)主動(dòng)輪逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，則從動(dòng)輪順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，第一外齒輪也順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，則第二外齒輪逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)， 第二內(nèi)齒輪也逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，輸出輪通過超越離合器得到一個(gè)方向?yàn)槟鏁r(shí)針的輸出，輸出比為i61 = + (R2:R1) * (R6:R3)二十 (R6:R1) * (R2:R3) ， (Rl、 R2、 R3、 R6分別為主動(dòng)輪、從動(dòng)輪、 第一外齒輪、第二內(nèi)齒輪的半徑)另一方面，從動(dòng)輪同時(shí)帶動(dòng) 第一內(nèi)齒輪作順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，但第一內(nèi)齒輪與輸出輪之間存在超越 離合器，此時(shí)也會(huì)與輸出輪脫離嚙合。3:若要防止輸出輪逆轉(zhuǎn)，由于兩個(gè)超越離合器沒有任何連 接，此時(shí)假設(shè)用外力對(duì)輸出輪作順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，兩個(gè)超越離合器 均嚙合，第一內(nèi)齒輪和第二內(nèi)齒輪均會(huì)被動(dòng)地作順時(shí)針方向轉(zhuǎn) 動(dòng)，帶動(dòng)從動(dòng)輪和第二外齒輪均作順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，第二外齒輪 帶動(dòng)第一外齒輪作轉(zhuǎn)向?yàn)槟鏁r(shí)針的轉(zhuǎn)動(dòng)，與從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)向相反， 但這是不可能的，因此，輸出輪逆轉(zhuǎn)是不可能的。但對(duì)于不用防止輸出輪逆轉(zhuǎn)的情況，可在兩個(gè)超越離合器之間連接一個(gè)連動(dòng)機(jī) 構(gòu)，防止兩個(gè)超越離合器同時(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 越離合器均會(huì)脫離(這也是無逆止功能時(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)輪和第一 內(nèi)齒輪的運(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)， 輸出輪的轉(zhuǎn)速會(huì)迅速降低，此時(shí)輸出輪會(huì)在慣性作用下以較小的 加速度減速，超越離合器就會(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)輪的驅(qū)動(dòng)下工作，最后，主動(dòng)輪 實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)(方向變?yōu)轫槙r(shí)針)，帶動(dòng)從動(dòng)輪和第一內(nèi)齒輪加速， 直到第一內(nèi)齒輪的轉(zhuǎn)速追上輸出輪，超越離合器接著驅(qū)動(dòng)輸出 輪，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，所以i51 = —R5:R1 = — (Rl + 2 * R2) :R1， 在本系統(tǒng)中，R2的大小應(yīng)在1、倍Rl之間為宜，因此，i51=—3 一9。因?yàn)榈谝粌?nèi)齒輪、第二內(nèi)齒輪是并列安裝于輸出輪上的， 它們的半徑最好相等，所以，i"二+(R6:Rl) *(R2:R3)= + (R5:R1) *(R2:R3)= — i51 * (R2 : R3);但從動(dòng)輪、第一外齒輪是 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) 女i51。本實(shí)用新型的優(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?齒輪都只在兩個(gè)安裝平面內(nèi)，因此本系統(tǒng)在軸向上的尺寸要求很 ?。辉趶较蛏?，可以讓第一內(nèi)齒輪、第二內(nèi)齒輪做到與輸入電機(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、第一外齒輪、第二外齒 輪，以實(shí)現(xiàn)負(fù)荷的分散傳遞。本實(shí)用新型能實(shí)現(xiàn)防止或不防止輸 出輪逆轉(zhuǎn)。

圖l為本實(shí)用新型第一實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型第二實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3為本實(shí)用新型第三實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4本實(shí)用新型使用于電動(dòng)車后輪的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖5是圖4的A-A向局部放大圖。圖6是本實(shí)用新型使用于電動(dòng)車后輪的輪系結(jié)構(gòu)示意圖。 圖7是圖6的A向放大視圖。圖8是本實(shí)用新型使用于電動(dòng)車后輪的輪系結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，為本實(shí)用新型的第一較佳實(shí)施例，輸入電機(jī)軸 上安裝主動(dòng)輪1，從動(dòng)輪2與主動(dòng)輪1嚙合，且同時(shí)與第一內(nèi)齒 輪5嚙合；第一外齒輪3與從動(dòng)輪2固定連接，同時(shí)與第二外齒 輪4嚙合，第二外齒輪4與第二內(nèi)齒輪6內(nèi)嚙合。從動(dòng)輪2、第 一外齒輪3及第二外齒輪4安裝于機(jī)架上。第一內(nèi)齒輪5和第二 內(nèi)齒輪6并列安裝于機(jī)架的輸出輪7上。第一內(nèi)齒輪5和第二內(nèi) 齒輪6分別與輸出輪7通過超越離合器51結(jié)合。如圖2所示，為本實(shí)用新型的第二實(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與第一外齒輪3通過超越離合器51嚙合，第二 外齒輪4與主動(dòng)輪1同心設(shè)置，第二內(nèi)齒輪6與輸出輪7固定連 接。如圖3所示，為本實(shí)用新型的第三實(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，而多設(shè)置兩 組從動(dòng)輪2、第一外齒輪3及第二外齒輪4。如圖4所示，為本實(shí)用新型的第四實(shí)施例，其大致結(jié)構(gòu)與第6較佳實(shí)施例相同，不同之處在于增加一個(gè)第二外齒輪4，其巨的是改善輪系受力結(jié)構(gòu)。根據(jù)需要第一外齒輪4也可以為數(shù)個(gè)如圖5所示，為本實(shí)用新型的第五實(shí)施例，其大致結(jié)構(gòu)與第實(shí)施例相同，不同之處在于增加個(gè)第二外齒輪4，其目的是改善輪系受力結(jié)構(gòu)。根據(jù)需要第二外齒輪4也可以為數(shù)個(gè)。需要說明的是，對(duì)本實(shí)用新型第—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^ 果一、第一實(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)一步說明本實(shí)用新型，發(fā)明人提供了該輪系結(jié)構(gòu)具體應(yīng)用于電動(dòng)車后輪的實(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、第一外齒輪3、第二外齒輪4安裝于電機(jī)定子21上。電 動(dòng)車后輪，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。第一內(nèi)齒輪5、第二內(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)車子不動(dòng)時(shí)讓彈片抵住第 一 內(nèi)齒輪5側(cè)邊上的齒，使要倒車時(shí) 后輪沒有被鎖死，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?？紤]整個(gè)后輪大 小及嚙合的要求，設(shè)計(jì)第一內(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二l， Z-105的外齒輪。為了方便制造， 設(shè)計(jì)第一外齒輪3為m=l，Z = 32的外齒輪。由對(duì)圖1的分析可知， 第二外齒輪4只是 一 個(gè)中間輪，對(duì)運(yùn)動(dòng)的傳遞沒有影響，故不給上數(shù)據(jù)計(jì)算可知i51 = 242:32= — 7. 56， i61 = —i51A105:32 = —i51*3. 28 = 24. 81 。經(jīng)以上分析計(jì)算，假設(shè)現(xiàn)在電動(dòng)車后輪的最大轉(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. 56二2268r/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)的電流控制來說，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。因此，雖然兩層齒輪增加了軸向長(zhǎng)度，但可省下剎車 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)與第一內(nèi)齒輪(5)嚙合；從動(dòng)輪(2)固定連接第一外齒輪(3)，第一外齒輪(3)與第二外齒輪(4)嚙合，同時(shí)第二外齒輪(4)與第二內(nèi)齒輪(6)嚙合；第一內(nèi)齒輪(5)和第二內(nèi)齒輪(6)分別通過超越離合器(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。
3. 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 )的軸心同心，所述從 動(dòng)輪(2)、第一外齒輪(3)、第二外齒輪(4)設(shè)置有至少一組。
4. 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)與第 --內(nèi)齒輪(5)嚙合；從動(dòng)輪(2)通過超越離合器(51)連接第 一外齒輪(3),第一外齒輪(3)與第二外齒輪(4)嚙合，同時(shí) 第二外齒輪(4)與第二內(nèi)齒輪(6)嚙合；第一內(nèi)齒輪(5)通 過超越離合器(51)與輸出輪(7)嚙合，第二內(nèi)齒輪(6)與輸 出輪(7)固定連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4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)、第一外齒輪(3)、第二外齒輪(4)設(shè)置有至少一組。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4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。
專利摘要本實(shí)用新型公開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)與第一內(nèi)齒輪(5)嚙合；從動(dòng)輪(2)固定連接第一外齒輪(3)，第一外齒輪(3)與第二外齒輪(4)嚙合，同時(shí)第二外齒輪(4)與第二內(nèi)齒輪(6)嚙合；第一內(nèi)齒輪(5)和第二內(nèi)齒輪(6)分別通過超越離合器(51)與輸出輪(7)嚙合。本實(shí)用新型也可設(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)與第一外齒輪(3)通過超越離合器(51)嚙合，第二外齒輪(4)與主動(dòng)輪(1)同心設(shè)置，第二內(nèi)齒輪(6)與輸出輪(7)固定連接。本實(shí)用新型能實(shí)現(xiàn)無需停機(jī)，無需換擋，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)F16H3/02GK201170293SQ20072006412
公開日2008年12月24日 申請(qǐng)日期2007年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月13日
發(fā)明者鄧躍民 申請(qǐng)人:鄧躍民