專利名稱：棘爪變速電動輪轂的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于車輪技術領域
背景技術：
現在的變速電動輪轂主要通過調節輸入至電機的電壓電流，改變電機的轉速進行
變速。但是電機調整至低速運轉時，其輸出的功率相應變小，使得電動車在上坡過程中無
力。若是在輪轂中安裝一個變速器，一來由于變速器需要進行變速調節，其變速調節控制機
構的輸出結構無法解決。中國專利公開號CN201099341公開了一種電動變速輪轂，其多級
變速裝置和電機設在轂圈的中心，支軸和轉子軸設在同一中心軸線上，支軸為了避開電機
而要分成兩段，其中一段無法直接固定在電機的外殼上，這樣的結構支軸強度差，由于加工
裝配時難免存在誤差，兩根支軸很難達到較高的同心度，就會造成輪轂轉動時晃動搖擺不
定，產生車輛不穩的現象。
實用新型內容本實用新型的目的在于提供一種結構簡單，支軸強度高、輪轂支軸同心度好、變檔 調節控制直接簡單，可以實現多級機械變速調節的棘爪變速電動輪轂。 為實現本實用新型的目的，本實用新型棘爪變速電動輪轂，包括轂圈，轂圈內設有 電機，轂圈設有兩個端面，端面的中央分別設有支軸孔，支軸孔設有支軸，電源線設在支軸 中，支軸設有導向槽、調節桿孔；所述的電機設有轉子軸，轉子軸設有轉子軸孔，所述的轉子 軸設有轉子軸齒輪；支軸穿設固定在電機的外殼，所述的支軸其特征是支軸從電機中心、轉 子軸孔、從動軸孔、導向孔中穿過，支軸的兩端伸出端面外，支軸成為一體結構。所述的支軸 設有電源線孔，電源線從電源線孔中延伸出來，所述的支軸設有導向槽、調節桿孔，調節桿 孔中設有調節桿，所述的電機的外殼端部固定設有箱體，所述的箱體側壁上設有主軸軸孔 和從動軸軸孔，主軸軸孔和從動軸軸孔中分別設有主軸和從動軸，主軸一端設有減速齒輪， 減速齒輪與轉子軸齒輪嚙合，主軸上設有若干個主動齒輪，與主動齒輪相互嚙合傳動的從 動齒輪，主軸齒輪嚙合從動齒輪轉動，從動齒輪經過棘爪卡合后帶動從動軸轉動，從動軸從 從動軸軸孔中出來連接端面轉動再連接轂圈一起轉動。所述的從動齒輪設有內齒，若干個 從動齒輪套設在從動軸上，在每個從動齒輪套設的該段從動軸上設有棘爪活動孔，棘爪活 動孔中設有棘爪，棘爪上設有作用在從動軸上使棘爪一端翹起可卡在內齒上的扭簧，所述 從動軸和設在棘爪活動孔中的棘爪和扭簧穿設有棘爪軸，所述的從動軸設有從動軸孔，從 動軸孔中設有滑動件，滑動件端部設有復位彈簧和卡件，所述的卡件與調節桿連動，所述的 調節桿伸出支軸外與杠桿連動。 所述的從動軸設有棘爪軸，棘爪軸穿過從動軸上的棘爪軸安裝孔和設置在棘爪活
動槽中的棘爪及扭簧，棘爪以棘爪軸作為支點，棘爪就變成杠桿形式，棘爪就可在棘爪活動 槽中翹起和翹入。 所述的扭簧中間穿在棘爪軸上，扭簧一端穿壓在從動軸上的扭簧安裝孔中，另一 端壓在棘爪的翹入端，使棘爪一端翹起從動軸徑向外另一端翹入從動軸孔內。
3[0008] 所述的支軸兩端伸出到轂圈兩端的外部，固定支軸的兩端后，由于支軸與電機固 定在一起，電機和箱體固定在一起，所以電機和箱體相對被固定。 正常狀態下，彈簧將滑動件頂在各個棘爪的翹入端，棘爪的翹起端就翹入棘爪活 動孔里，此時棘爪的翹起端與從動齒輪的內齒脫離，此時從動齒輪只繞從動軸轉動，從動軸 則不跟著轉動，此時為空檔。控制索的一端與杠桿一端連接，當控制索拉緊時，杠桿一端隨 之被拉動，杠桿在杠桿支點和杠桿支架的作用下，杠桿另一端翹動調節桿，調節桿按壓連動 卡件，卡件帶動滑動件在從動軸孔內軸向滑動，即在從動軸孔中軸向移動，此時滑動件離開 棘爪的翹入端，棘爪在扭簧的彈力作用下翹入端就翹入從動軸孔內，棘爪的翹起端則翹起 并卡入從動齒輪的內齒中，此時從動齒輪帶動從動軸轉動，在調節桿和復位彈簧的相互配 合下，結合控制索、杠桿和調節桿可使滑動件運動至每個從動齒輪所處位置的棘爪翹入端， 分別觸動或離開設置在從動軸各段上的棘爪翹入端，使棘爪所對應的從動齒輪與從動軸結 合或分離。當釋放控制索時，滑動件在復位彈簧的彈力作用下又自動向外頂出滑動件將棘 爪翹入端頂起實現調速復位，這樣通過釋放或拉緊控制索，就可以使多個從動齒輪依次與 從動軸結合轉動或分離，實現變檔調速。 當電機接通電源，電機轉子軸產生旋轉，轉子軸上的轉子軸齒輪隨之旋轉，與轉子 軸齒輪嚙合的減速齒輪連接主軸及主軸齒輪旋轉，主軸上的主動齒輪嚙合從動齒輪旋轉， 初始狀態下，從動軸的從動軸孔內的滑動件將各個棘爪翹入端頂起，棘爪在杠桿原理的作 用下，棘爪的另一端即翹起端沉入棘爪活動孔中，棘爪與對應的從動齒輪的內齒脫離，從動 齒輪只繞著從動軸轉動，此時為空檔。 當調節桿推動滑動件離開從動軸上某段位置上的棘爪時，棘爪在扭簧的彈力作用 下其翹入端往從動軸孔內翹入，其翹起端翹起棘爪活動孔并卡入對應的從動齒輪的內齒 中，此時從動齒輪帶動從動軸轉動，從動軸連接端面轉動再連接轂圈一起繞支軸轉動。當滑 動件離開從動軸上多段位置上的棘爪時，此時從動軸是由轉速最快的從動齒輪帶動從動軸 轉動。通過設置多組大小各不相同的主動齒輪和從動齒輪，調節移動滑動件在從動軸孔內 的位置，使滑動件分別觸動或離開設置在從動軸各段上的棘爪，使棘爪所對應的從動齒輪 與從動軸結合或分離實現調速，即可實現多級變速調節，從而調節轂圈的轉速。
圖1為本實用新型棘爪變速電動輪轂實施方式的立體裝配結構圖； 圖2為圖1中的為剖視結構圖； 圖3為圖1中的支軸、轉子軸油封、轉子軸軸承、轉子、轉子軸、轉子軸孔、轉子軸齒 輪、減速齒輪、卡簧、彈簧、滑動件、卡件、主軸軸承、從動軸軸承、從動軸卡簧、從動軸、棘爪、 扭簧、棘爪活動孔、棘爪軸、主軸、主動齒輪、從動齒的立體裝配結構圖； 圖4為從動軸及組件的裝配立體結構圖； 圖5本實用新型棘爪電動變速輪轂的滑動件的立體結構圖； 圖6為本實用新型棘爪電動變速輪轂棘爪立體的結構圖； 圖7為本實用新型棘爪電動變速輪轂的扭簧立體結構圖具體實施方式
以下結合附圖，對本實用新型棘爪變速電動輪轂的具體實施作進一步詳述。 如圖所示，對本實用新型棘爪變速電動輪轂轂圈1、端面2、支軸孔3、支軸4、電源 線孔5、電機6、導向槽7、調節桿孔8、轉子軸孔9、減速齒輪10、轉子軸齒11、主軸軸孔12、 從動軸軸孔13、箱體14、復位彈簧15、滑動件16、卡件17、從動軸孔18、從動軸19、從動齒輪 20、主軸21、主動齒輪22、傳動連接片23、連接孔24、調節桿25、杠桿支架26、控制索27、螺 母28、襯套29、油封30、軸承31、轉子軸油封32、轉子軸軸承33、轉子軸軸承34、轉子軸油封 35、從動軸軸承36、主軸軸承37、剎車器38、棘爪39、棘爪活動孔40、扭簧41、支點42、棘爪 斜面43、棘爪軸44、扭簧安裝孔45、棘爪軸安裝孔46、內齒47、從動齒輪孔48、卡口 49、卡 簧50、轉子軸51、環形斜面52、調節桿油封53、杠桿支點54、從動軸凸塊55、電源線56、杠桿 57、卡簧58、剎車壁59、車圈60、凸塊61、凹槽62、導向孔63、孔64。 如圖1中所示，轂圈1兩端為端面2，其中一個端面2與轂圈1是一體成型的，另一 端面2通過螺栓固定在轂圈1上。 一端面2上設有可隨其轉動的剎車壁59。在轂圈1上設 置有車圈60，可以用于安放輪胎。所述的兩個端面2的中央分別設有支軸孔3。所述的轂 圈1內設有電機6，所述的電機6固定設有可在所述的支軸孔3中相對轉動的支軸4，電源 線56從電源線孔5中延伸出來。支軸孔3和支軸4之間設有軸承31，以便支軸4可以在支 軸孔3內高速轉動。 所述的箱體14兩個側壁上對應設有主軸軸孔12和從動軸軸孔13，所述的從動軸 軸孔13和主軸軸孔12分別轉動設有從動軸19和主軸21。所述的主軸軸孔12和從動軸 軸13孔內還分別設有從動軸軸承36和主軸軸承37，以便從動軸19和主軸21可以分別在 從動軸軸孔13和主軸軸孔12內高速轉動。所述的電機6上設有轉子軸軸承33和34，轉子 軸51鑲嵌固定在電機轉子上，轉子軸51設有轉子軸油封32和35確保潤滑油不會串到電 機6里面。轉子軸51外端設有轉子軸齒11。主軸21伸出主軸軸孔12的一端設減速齒輪 IO，減速齒輪10與轉子軸齒輪11嚙合。所述的從動軸19的軸心線與支軸4的軸心線處于 同一軸線，從動軸19伸出從動軸軸孔13的一端連接有傳動連接片23，傳動連接片23固定 在端面2上，端面2連接轂圈l一起轉動。 如圖1、圖2、圖3中所示，所述的從動軸19上設有至少兩個從動齒輪20，從動齒輪 20可在從動軸19上轉動，各個從動齒輪20直徑不同，在同一個主軸21上對應固定有與所 述的各個從動齒輪20嚙合的主動齒輪22。本實用新型在從動軸19上設有兩個從動齒輪 20，兩個從動齒輪20通過卡簧50固定在從動軸19上，從動軸19上的各個從動齒輪20的 直徑由內至外逐漸加大。 所述的從動齒輪20設有內齒47，在每個從動齒輪20套設的該段從動軸19上對 稱設有一對棘爪活動孔40，棘爪活動孔40中設有棘爪39，棘爪39可在棘爪活動孔40中沿 從動軸19徑向翹動，為使棘爪39便于安裝，所述的從動軸19上設有棘爪軸安裝孔46，棘 爪軸44穿過棘爪軸安裝孔46、再穿過設在棘爪活動孔40中的棘爪39和扭簧41將它們一 起穿設在從動軸19上，棘爪39可繞棘爪軸44轉動。從動軸19的凸塊部分與傳動連接片 23連接，傳動連接片23與端面2連接轉動，端面2連接轂圈1轉動，實現從動軸與轂圈1 的傳動聯接。棘爪39上設有作用在從動軸19上的使其一端翹起的扭簧41，所述的從動軸 19上設有扭簧安裝孔45，扭簧41 一端設在扭簧安裝孔45內，另一端壓在棘爪39的翹入端上。常態情況下，棘爪39在棘爪支點42和扭簧41的作用下，使棘爪39翹起一端處在從動 軸19的徑向外側，翹入端處在從動軸孔18內。當棘爪39外端翹出棘爪活動孔40時，可卡 在內齒47中使從動齒輪20與從動軸19結合，使從動齒輪20和從動軸19 一起轉動。當棘 爪39外端翹入棘爪活動孔40內時，棘爪39與內齒47分離，則從動齒輪20只是繞從動軸 19轉動。這樣棘爪39與從動齒輪20形成一個棘輪卡合結構，具有單向驅動性，從動軸19 上快的從動齒輪20可以超越慢的動齒輪20。所述的從動軸19的從動軸孔18內設有滑動 件16，所述的滑動件16上設有復位彈簧15，復位彈簧15套設在支軸4上，兩端頂在滑動件 16與卡簧58之間，復位彈簧15可使滑動件16保持在從動軸孔18向外彈出，滑動件16在 從動軸孔18內軸向滑動時可頂起棘爪39翹入端。 電機6通電轉動后，轉子軸51端部的轉子軸齒輪11驅動減速齒輪10轉動，從而 帶動主軸21轉動。主軸21的兩個主動齒輪22隨之旋轉，與主動齒輪22嚙合的從動齒輪 20也隨之旋轉。 初始狀態下，從動軸19的從動軸孔18內的滑動件16將各個棘爪39翹入端頂起， 棘爪39另一端即翹起端翹入棘爪活動孔40中與對應的從動齒輪20的內齒47脫離，從動 齒輪20只繞從動軸19轉動，此時為空檔。 調節滑動件16在軸孔18內的位置，使滑動件16離開從動軸19上一段位置上的 棘爪39，棘爪39在扭簧41的作用下其翹入端往軸孔18內翹入，其翹起一端卡入對應的從 動齒輪20的內齒47中，該從動齒輪20帶動從動軸19轉動，從動軸19轉動時，帶動端面2 轉動，使轂圈l繞支軸4轉動，此時為一檔。 當滑動件16離開從動軸19上第二段位置上的棘爪39時，如上所述，就由該段位 置上的從動齒輪20帶動從動軸19轉動，由于棘爪39與從動齒輪20形成的棘輪卡合結構 具有單向驅動性，且該段位置上的從動齒輪20直徑較小，轉速也比上一段位置上的從動齒 輪20快，此時從動軸19就由該段位置上的從動齒輪20帶動轉動，此時為二檔。 通過調節滑動件16來控制從動齒輪20與從動軸19之間聯動，可實現多級變速調 節，設置更多的主動齒輪22和從動齒輪20就可實現更多級變速調節。 如圖6所示，所述的棘爪39翹起端的端部呈棘爪狀，同樣所述的從動齒輪20的內 齒47呈棘輪狀，棘爪39便于與內齒47卡合，具有單向驅動性。棘爪39翹入端側邊設有棘 爪斜面43，棘爪斜面43可以比較容易地被滑動件16觸動而使棘爪39產生翹動。 如圖5所示，所述的滑動件16上設有可觸及棘爪39翹入端的環形斜面52，使得滑 動件16分成兩節， 一節粗， 一節細。其中粗的部分可頂在棘爪39的翹入端，可將棘爪39翹 入端向外頂起，當滑動件16離開棘爪39時，翹入端在扭簧41的彈力作用下向從動軸孔18 內翹入，棘爪39的另一端則翹起。調節滑動件16在軸向滑動過程中，環形斜面52可以比 較容易地觸動棘爪39，使棘爪39產生翹動，使棘爪39卡入到內齒47中或與內齒47脫離。 當滑動件16在從動軸孔18中滑動時，設環形斜面52和棘爪斜面43是更容易通過橫向運 動的棘爪39，使滑動件16更容易將棘爪39翹入端頂起。 如圖1、圖4所示，所述的傳動連接片23上設有從動軸連接孔24，所述的從動軸19 的端部伸出的從動軸凸塊55固定連接有傳動片23，所述的傳動連接片23上設有凸塊61， 所述的端面2內側設有可置入凸塊61中的凹槽62。當從動軸19運轉時，通過上述的描述， 可以得知從動軸19將驅動傳動片旋轉，傳動片連接23驅動端面2旋轉，端面2連接轂圈1一起旋轉。 所述的滑動件16上設有導向孔63，所述的導向孔63的軸向與從動軸孔18軸向平 行，所述的導向孔63穿設在支軸4上，滑動件16可在支軸4軸向滑動。所述支軸4側壁上 設有導向槽7，導向槽7的槽向與從動軸孔18的軸向平行。所述的導向槽7中設有滑動的 卡件17，所述的卡件17兩端頂在滑動件16上的卡口 49，調節桿25沿設在支軸4的調節桿 孔8延伸出支軸4外端部，支軸4上通過螺母28固定設有杠桿支架26，杠桿支架26上設 有杠桿支點54，杠桿支架26上設有翹動的杠桿57，所述的調節桿25另一端聯觸在杠桿57 的一端，所述的杠桿57的另一端連接有控制索27，拉動控制索27可帶動杠桿57在杠桿支 點54作用下在杠桿支架26上翹動，杠桿57翹動時可移動調節桿25在調節桿孔(8)和導 向槽(7)中滑動，調節桿25連動卡件17和滑動件16在從動軸孔18中移動，所述的滑動件 16上設有復位彈簧15，復位彈簧15套設在支軸4上，兩端頂在滑動件16與設在支軸4上 的卡簧58之間，復位彈簧15可使滑動件16保持從從動軸孔18內向外彈出； 正常狀態下，滑動件16頂在各個棘爪39的翹入端，此時為空檔，拉動控制索27，杠 桿57翹動按壓調節桿25，調節桿25連動卡件17，卡件17帶動滑動件16在支軸4上同時 軸向滑動，即在從動軸孔18中軸向移動。在控制索27、杠桿57、調節桿25和復位彈簧15 的相互配合下，拉動控制索27可使滑動件16離開每個從動齒輪20所在位置的棘爪39，使 棘爪39所對應的從動齒輪20與從動軸19結合轉動。通過拉動控制索27，就可以使多個從 動齒輪20依次與從動軸19結合轉動，實現變檔調速。當釋放控制索27時，滑動件16在復 位彈簧15的彈力下又自動向外頂出頂在棘爪39的翹入端，棘爪39翹起端脫離內齒47，實 現調速復位。 本實用新型所述的各個齒輪也可為皮帶輪或是鏈輪，相互之間的嚙合傳動變為皮 帶或鏈條傳動，也可以達到傳動聯接的技術效果。
權利要求一種棘爪變速電動輪轂，包括轂圈(1)，轂圈(1)內設有電機(6)，轂圈(1)設有兩個端面(2)，端面(2)的中央設有支軸孔(3)，支軸孔(3)中設有支軸(4)，電源線(56)設在支軸(4)中，支軸(4)設有導向槽(7)、調節桿孔(8)；所述的電機(6)設有轉子軸(51)，轉子軸(51)設有轉子軸孔(9)；所述的轉子軸(51)上設有轉子軸齒(11)；所述的支軸(4)穿設固定在電機(6)外殼上，其特征是支軸(4)從電機(6)、轉子軸孔(9)、從動軸孔(18)、導向孔(63)中穿過，支軸(4)兩端伸出端面(2)外，支軸(4)成為一體結構；所述的電機(6)外殼端部固定設有箱體(14)；箱體(14)側壁上設有主軸軸孔(12)和從動軸軸孔(13)，主軸軸孔(12)和從動軸軸孔(13)內分別設有主軸(21)和從動軸(19)，主軸(21)一端設有減速齒輪(10)，減速齒輪(10)與轉子軸齒(11)嚙合傳動，從動軸(19)連接端面(2)轉動，端面(2)再連接轂圈(1)一起轉動；所述的從動軸(19)套設有若干個從動齒輪(20)，主軸(21)設有若干個與從動齒輪(20)相應嚙合的主動齒輪(22)，從動齒輪(20)設有內齒(47)，在從動齒輪(20)套設的該段從動軸(19)上設有棘爪活動孔(40)，棘爪活動孔(40)中設有棘爪(39)，棘爪(39)可在棘爪活動孔(40)中翹動，棘爪(39)上設有使其一端翹起卡在內齒(47)上的扭簧(41)，所述的從動軸(19)和設在棘爪活動孔(40)中的棘爪(39)和扭簧(41)設有棘爪軸(44)，所述的從動軸(19)上設有從動軸孔(18)，從動軸孔(18)內設有可以頂起棘爪(39)翹入端的滑動件(16)，滑動件(16)上設有與其同時滑動的卡件(17)。
2. 根據權利要求l所述的棘爪變速電動輪轂，其特征是所述的支軸(4) 一端設有電源 線孔(5)，電源線(56)從電源線孔(5)中延伸出來，支軸(4)另一端設有調節桿孔(8)，調 節桿孔(8)內設有調節桿(25)，調節桿(25)可推動卡件(17)和滑動件(16)在從動軸孔 (18)中移動，滑動件(16)端部設有使其向外頂出的彈簧(15)，卡件(17)可在導向槽(7) 中滑動。
3. 根據權利要求1或2所述的棘爪變速電動輪轂，其特征是所述的從動軸(19)從從動 軸軸孔(13)出來連接有傳動連接片(23)，傳動連接片(23)固定在端面(2)上。
專利摘要本實用新型屬于車輪技術領域，是一種棘爪變速電動輪轂。其包括設有轂圈，轂圈設有端面，端面設有支軸孔，支軸孔內設有支軸，支軸從電機、轉子軸孔、從動軸孔、導向孔穿中過支軸兩端伸出端面外，支軸成為一體結構，支軸設有調節桿孔、導向槽、電源線、轂圈內設有電機和箱體，箱體內設有與轉子軸傳動聯接的主軸和與轂圈傳動聯接的從動軸，轉子軸設有轉子軸孔。從動軸上設有多個從動齒輪，主軸上固定有與其嚙合的主動齒輪；從動齒輪設有內齒，在從動軸上有棘爪活動孔，棘爪活動孔中設有翹動的棘爪，棘爪上設有使其一端翹起卡在內齒的扭簧，從動軸、棘爪和扭簧穿設有棘爪軸；從動軸孔內設有可頂起棘爪翹入端的滑動件，滑動件兩端設有卡件和彈簧。
文檔編號B62M11/04GK201516907SQ20092005173
公開日2010年6月30日 申請日期2009年2月27日 優先權日2009年2月27日
發明者蔡貴席 申請人:蔡旭陽