本發(fā)明涉及變速器，特別涉及一種自動(dòng)內(nèi)變速的輪轂驅(qū)動(dòng)裝置。

背景技術(shù)：

1、自動(dòng)變速器在汽車變速箱，自行車變速器領(lǐng)域應(yīng)用較多，但需求不同，結(jié)構(gòu)差異巨大，目前市場(chǎng)有多變速傳動(dòng)裝置，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)上有所不同，具體為：

2、傳統(tǒng)手動(dòng)內(nèi)三變速輪轂：

3、如圖1所示，是市場(chǎng)上一種經(jīng)典的手動(dòng)內(nèi)三變速輪轂，核心采用一級(jí)行星齒輪傳動(dòng)和四個(gè)單向離合器配合使用，換擋采用人工控制軸向換擋桿，該移動(dòng)機(jī)構(gòu)控制核心檔位的脫開與閉合；踏行輸入塔基和內(nèi)變速單元的內(nèi)齒圈及踏行行星轉(zhuǎn)架之間有兩個(gè)單向離合器c1/c4，且該內(nèi)齒圈及踏行行星轉(zhuǎn)架又分別和輸出輪轂之間又有兩個(gè)單向離合器c2/c3相聯(lián)，單向離合器的開和關(guān)通過換擋桿的軸向不同位置來控制（離合器棘爪的鎖緊或釋放是通過扭簧的扭力實(shí)現(xiàn)的，換擋桿的不同位置所給予離合器棘爪的扭轉(zhuǎn)空間不同），其換擋策略見圖1。

4、綜上，現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)：

5、傳統(tǒng)自行車內(nèi)變速器為操作型變速器，需外力干預(yù)控制（移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)檔位）；市面上也有自動(dòng)內(nèi)變速，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜冗余，不夠緊湊，封裝集成性不強(qiáng)，裝配復(fù)雜，一般鮮有和輪轂減速電機(jī)集成在一起；現(xiàn)有成型的內(nèi)變速器，同等檔位的條件下，結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種自動(dòng)內(nèi)變速的輪轂驅(qū)動(dòng)裝置，旨在提出一種新的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)和差速離合器控制策略，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)三速或多速變速傳動(dòng)，同時(shí)可以解決現(xiàn)有變速器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、集成度不高等問題。

2、本發(fā)明提供一種自動(dòng)內(nèi)變速的輪轂驅(qū)動(dòng)裝置，包括輪轂殼體、塔基、自動(dòng)內(nèi)變速單元、行星齒輪傳動(dòng)單元、離合器、支撐主軸，所述自動(dòng)內(nèi)變速單元包括外圈、中圈、內(nèi)圈、第一內(nèi)齒圈、第二內(nèi)齒圈，所述離合器包括第一單向離合器、第二單向離合器、第三單向離合器、第二離心式單向離合器、第三離心式單向離合器，所述輪轂殼體和外圈連接，所述第二離心式單向離合器設(shè)置在外圈和中圈之間，所述第二單向離合器設(shè)置在中圈和第一內(nèi)齒圈之間，所述第三離心式單向離合器設(shè)置在中圈和內(nèi)圈之間，所述第三單向離合器設(shè)置在內(nèi)圈和第二內(nèi)齒圈之間，所述行星齒輪傳動(dòng)單元安裝在支撐主軸上，所述第一內(nèi)齒圈、第二內(nèi)齒圈分別與行星齒輪傳動(dòng)單元嚙合，所述塔基與行星齒輪傳動(dòng)單元為一個(gè)整體或者固定連接，所述第一單向離合器設(shè)置在行星齒輪傳動(dòng)單元和輪轂殼體之間。

3、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述行星齒輪傳動(dòng)單元包括第一太陽齒輪、第二太陽齒輪、多個(gè)第一行星齒輪、多個(gè)第二行星齒輪、變速行星轉(zhuǎn)架，所述支撐主軸安裝在變速行星轉(zhuǎn)架的軸線上，所述變速行星轉(zhuǎn)架設(shè)有多個(gè)銷軸，所述第一行星齒輪與第二行星齒輪可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接在銷軸上，多個(gè)所述第一行星齒輪和多個(gè)所述第二行星齒輪以變速行星轉(zhuǎn)架的軸線平均分布，所述第一太陽齒輪和第二太陽齒輪固定連接在支撐主軸上，所述第一內(nèi)齒圈、第二內(nèi)齒圈分別與第一行星齒輪、第二行星齒輪相嚙合，所述第一行星齒輪、第二行星齒輪和第一太陽齒輪、第二太陽齒輪相嚙合，所述第一單向離合器設(shè)置在變速行星轉(zhuǎn)架和輪轂殼體之間，所述塔基與變速行星轉(zhuǎn)架固定連接。

4、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述第一內(nèi)齒圈的直徑大于第二內(nèi)齒圈的直徑，所述第一行星齒輪的直徑大于第二行星齒輪的直徑，所述第一太陽齒輪的直徑小于第二太陽齒輪的直徑。

5、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，當(dāng)輪轂速度處于低速騎行狀態(tài)時(shí)，當(dāng)輪轂速度處于低速狀態(tài)時(shí)，所述第二離心式單向離合器和第三離心式單向離合器都處于分離脫開狀態(tài)，所述第一單向離合器鎖止，踏行輸入的動(dòng)力通過所述塔基、變速行星轉(zhuǎn)架傳遞到輪轂殼體輸出，踏行速度與輪轂殼體的速度相同。

6、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，當(dāng)輪轂速度處于中速狀態(tài)時(shí)，所述第二離心式單向離合器鎖止，所述第三離心式單向離合器分離脫開，踏行輸入的動(dòng)力通過所述塔基和變速行星轉(zhuǎn)架帶動(dòng)第一行星齒輪使第一內(nèi)齒圈輸出，在所述第一內(nèi)齒圈速度超過踏行速度時(shí)，所述第一單向離合器分離，所述第二單向離合器鎖止，所述第一內(nèi)齒圈的動(dòng)力通過第二單向離合器、第二離心式單向離合器傳遞到輪轂殼體輸出。

7、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，當(dāng)輪轂速度處于高速狀態(tài)時(shí)，所述第二離心式單向離合器處于鎖止?fàn)顟B(tài)，所述第三離心式單向離合器也開始進(jìn)入鎖止?fàn)顟B(tài)，踏行輸入的動(dòng)力通過所述塔基和變速行星轉(zhuǎn)架帶動(dòng)第一行星齒輪、第二行星齒輪使第一內(nèi)齒圈、第二內(nèi)齒圈輸出，在所述第二內(nèi)齒圈速度超過第一內(nèi)齒圈速度和踏行速度時(shí)，所述第一單向離合器和第二單向離合器分離脫開，所述第三單向離合器鎖止，所述第二內(nèi)齒圈的動(dòng)力通過第三單向離合器、第三離心式單向離合器、第二離心式單向離合器傳遞到輪轂殼體輸出。

8、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，自動(dòng)內(nèi)變速的輪轂驅(qū)動(dòng)裝置還包括軸承，所述變速行星轉(zhuǎn)架與支撐主軸之間連接有軸承，所述輪轂殼體與變速行星轉(zhuǎn)架之間連接有軸承。

9、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，自動(dòng)內(nèi)變速的輪轂驅(qū)動(dòng)裝置還包括減速電機(jī)，所述減速電機(jī)包括電機(jī)側(cè)主軸、電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元、電機(jī)傳動(dòng)單元，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元和電機(jī)傳動(dòng)單元安裝在電機(jī)側(cè)主軸上，所述電機(jī)側(cè)主軸的一端與支撐主軸對(duì)接，所述離合器還包括第四單向離合器，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元連接電機(jī)傳動(dòng)單元，所述支撐主軸設(shè)有主軸端蓋，所述第四單向離合器設(shè)置在電機(jī)傳動(dòng)單元和主軸端蓋之間。

10、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述電機(jī)傳動(dòng)單元包括電機(jī)側(cè)行星轉(zhuǎn)架、行星減速組件，所述行星減速組件多個(gè)電機(jī)側(cè)行星齒輪、電機(jī)側(cè)內(nèi)齒圈、電機(jī)側(cè)太陽齒輪，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元包括電機(jī)轉(zhuǎn)子，所述電機(jī)側(cè)太陽齒輪活動(dòng)連接在電機(jī)側(cè)主軸上，所述電機(jī)轉(zhuǎn)子與電機(jī)側(cè)太陽齒輪連接，多個(gè)所述電機(jī)側(cè)行星齒輪可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在所述電機(jī)側(cè)行星轉(zhuǎn)架上并繞所述電機(jī)側(cè)行星轉(zhuǎn)架的軸線平均分布，所述電機(jī)側(cè)內(nèi)齒圈與輪轂殼體固定連接，所述電機(jī)側(cè)內(nèi)齒圈與電機(jī)側(cè)行星齒輪相嚙合，所述電機(jī)側(cè)行星齒輪和電機(jī)側(cè)太陽齒輪相嚙合，所述第四單向離合器設(shè)置在電機(jī)側(cè)行星轉(zhuǎn)架和主軸端蓋之間。

11、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，當(dāng)踏行產(chǎn)生扭矩時(shí)所述電機(jī)傳動(dòng)單元啟動(dòng)，所述第四單向離合器鎖止，所述電機(jī)轉(zhuǎn)子的動(dòng)力通過電機(jī)側(cè)太陽齒輪、電機(jī)側(cè)行星齒輪、電機(jī)側(cè)內(nèi)齒圈傳遞給輪轂殼體，低速時(shí)所述電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速匹配輪轂殼體的速度，中高速時(shí)所述電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速和輪轂殼體的速度匹配行星減速組件的減速比；當(dāng)滑行時(shí)或所述電機(jī)傳動(dòng)單元停止時(shí)，所述第四單向離合器分離脫開。

12、本發(fā)明的有益效果是：

13、（1）改善騎行體驗(yàn)，尤其在輪速較高時(shí)，該變速器可以使騎行者保持較低的踏頻，可以根據(jù)騎行速度的快慢，自動(dòng)調(diào)節(jié)匹配騎行踏頻；

14、（2）模塊化的自動(dòng)內(nèi)變速單元，主要采用集成的復(fù)合差速離合器單元，可以實(shí)現(xiàn)三檔及更多檔位的傳動(dòng)；

15、（3）集成輪轂減速電機(jī)及自動(dòng)內(nèi)變速單元，結(jié)構(gòu)更加緊湊且可以實(shí)現(xiàn)更大擋位的變速，實(shí)現(xiàn)更緊湊的電動(dòng)助力自行車傳動(dòng)結(jié)構(gòu)。

技術(shù)特征：

1.一種自動(dòng)內(nèi)變速的輪轂驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，包括輪轂殼體、塔基、自動(dòng)內(nèi)變速單元、行星齒輪傳動(dòng)單元、離合器、支撐主軸，所述自動(dòng)內(nèi)變速單元包括外圈、中圈、內(nèi)圈、第一內(nèi)齒圈、第二內(nèi)齒圈，所述離合器包括第一單向離合器、第二單向離合器、第三單向離合器、第二離心式單向離合器、第三離心式單向離合器，所述輪轂殼體和外圈連接，所述第二離心式單向離合器設(shè)置在外圈和中圈之間，所述第二單向離合器設(shè)置在中圈和第一內(nèi)齒圈之間，所述第三離心式單向離合器設(shè)置在中圈和內(nèi)圈之間，所述第三單向離合器設(shè)置在內(nèi)圈和第二內(nèi)齒圈之間，所述行星齒輪傳動(dòng)單元安裝在支撐主軸上，所述第一內(nèi)齒圈、第二內(nèi)齒圈分別與行星齒輪傳動(dòng)單元嚙合，所述塔基與行星齒輪傳動(dòng)單元為一個(gè)整體或者固定連接，所述第一單向離合器設(shè)置在行星齒輪傳動(dòng)單元和輪轂殼體之間。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述自動(dòng)內(nèi)變速的輪轂驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述行星齒輪傳動(dòng)單元包括第一太陽齒輪、第二太陽齒輪、多個(gè)第一行星齒輪、多個(gè)第二行星齒輪、變速行星轉(zhuǎn)架，所述支撐主軸安裝在變速行星轉(zhuǎn)架的軸線上，所述變速行星轉(zhuǎn)架設(shè)有多個(gè)銷軸，所述第一行星齒輪與第二行星齒輪可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接在銷軸上，多個(gè)所述第一行星齒輪和多個(gè)所述第二行星齒輪以變速行星轉(zhuǎn)架的軸線平均分布，所述第一太陽齒輪和第二太陽齒輪固定連接在支撐主軸上，所述第一內(nèi)齒圈、第二內(nèi)齒圈分別與第一行星齒輪、第二行星齒輪相嚙合，所述第一行星齒輪、第二行星齒輪和第一太陽齒輪、第二太陽齒輪相嚙合，所述第一單向離合器設(shè)置在變速行星轉(zhuǎn)架和輪轂殼體之間，所述塔基與變速行星轉(zhuǎn)架固定連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述自動(dòng)內(nèi)變速的輪轂驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述第一內(nèi)齒圈的直徑大于第二內(nèi)齒圈的直徑，所述第一行星齒輪的直徑大于第二行星齒輪的直徑，所述第一太陽齒輪的直徑小于第二太陽齒輪的直徑。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述自動(dòng)內(nèi)變速的輪轂驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，當(dāng)輪轂速度處于低速狀態(tài)時(shí)，所述第二離心式單向離合器和第三離心式單向離合器都處于分離脫開狀態(tài)，所述第一單向離合器鎖止，踏行輸入的動(dòng)力通過所述塔基、變速行星轉(zhuǎn)架傳遞到輪轂殼體輸出，踏行速度與輪轂殼體的速度相同。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述自動(dòng)內(nèi)變速的輪轂驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，當(dāng)輪轂速度處于中速狀態(tài)時(shí)，所述第二離心式單向離合器鎖止，所述第三離心式單向離合器分離脫開，踏行輸入的動(dòng)力通過所述塔基和變速行星轉(zhuǎn)架帶動(dòng)第一行星齒輪使第一內(nèi)齒圈輸出，在所述第一內(nèi)齒圈速度超過踏行速度時(shí)，所述第一單向離合器分離，所述第二單向離合器鎖止，所述第一內(nèi)齒圈的動(dòng)力通過第二單向離合器、第二離心式單向離合器傳遞到輪轂殼體輸出。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述自動(dòng)內(nèi)變速的輪轂驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，當(dāng)輪轂速度處于高速狀態(tài)時(shí)，所述第二離心式單向離合器處于鎖止?fàn)顟B(tài)，所述第三離心式單向離合器也開始進(jìn)入鎖止?fàn)顟B(tài)，踏行輸入的動(dòng)力通過所述塔基和變速行星轉(zhuǎn)架帶動(dòng)第一行星齒輪、第二行星齒輪使第一內(nèi)齒圈、第二內(nèi)齒圈輸出，在所述第二內(nèi)齒圈速度超過第一內(nèi)齒圈速度和踏行速度時(shí)，所述第一單向離合器和第二單向離合器分離脫開，所述第三單向離合器鎖止，所述第二內(nèi)齒圈的動(dòng)力通過第三單向離合器、第三離心式單向離合器、第二離心式單向離合器傳遞到輪轂殼體輸出。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述自動(dòng)內(nèi)變速的輪轂驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，還包括軸承，所述變速行星轉(zhuǎn)架與支撐主軸之間連接有軸承，所述輪轂殼體與變速行星轉(zhuǎn)架之間連接有軸承。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述自動(dòng)內(nèi)變速的輪轂驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，還包括減速電機(jī)，所述減速電機(jī)包括電機(jī)側(cè)主軸、電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元、電機(jī)傳動(dòng)單元，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元和電機(jī)傳動(dòng)單元安裝在電機(jī)側(cè)主軸上，所述電機(jī)側(cè)主軸的一端與支撐主軸對(duì)接，所述離合器還包括第四單向離合器，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元連接電機(jī)傳動(dòng)單元，所述支撐主軸設(shè)有主軸端蓋，所述第四單向離合器設(shè)置在電機(jī)傳動(dòng)單元和主軸端蓋之間。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述自動(dòng)內(nèi)變速的輪轂驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述電機(jī)傳動(dòng)單元包括電機(jī)側(cè)行星轉(zhuǎn)架、行星減速組件，所述行星減速組件包括多個(gè)電機(jī)側(cè)行星齒輪、電機(jī)側(cè)內(nèi)齒圈、電機(jī)側(cè)太陽齒輪，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元包括電機(jī)轉(zhuǎn)子，所述電機(jī)側(cè)太陽齒輪可以在電機(jī)側(cè)主軸上自由轉(zhuǎn)動(dòng)，所述電機(jī)轉(zhuǎn)子與電機(jī)側(cè)太陽齒輪固定連接，多個(gè)所述電機(jī)側(cè)行星齒輪可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在所述電機(jī)側(cè)行星轉(zhuǎn)架上并繞所述電機(jī)側(cè)行星轉(zhuǎn)架的軸線平均分布，所述電機(jī)側(cè)內(nèi)齒圈與輪轂殼體固定連接，所述電機(jī)側(cè)內(nèi)齒圈與電機(jī)側(cè)行星齒輪相嚙合，所述電機(jī)側(cè)行星齒輪和電機(jī)側(cè)太陽齒輪相嚙合，所述第四單向離合器設(shè)置在電機(jī)側(cè)行星轉(zhuǎn)架和主軸端蓋之間。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述自動(dòng)內(nèi)變速的輪轂驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，當(dāng)踏行產(chǎn)生扭矩時(shí)所述電機(jī)傳動(dòng)單元啟動(dòng)，所述第四單向離合器鎖止，所述電機(jī)轉(zhuǎn)子的動(dòng)力通過電機(jī)側(cè)太陽齒輪、電機(jī)側(cè)行星齒輪、電機(jī)側(cè)內(nèi)齒圈傳遞給輪轂殼體，低速時(shí)所述電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速匹配輪轂殼體的速度，中高速時(shí)所述電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速和輪轂殼體的速度匹配行星減速組件的減速比；當(dāng)滑行時(shí)或所述電機(jī)傳動(dòng)單元停止時(shí)，所述第四單向離合器分離脫開。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及變速器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種自動(dòng)內(nèi)變速的輪轂驅(qū)動(dòng)裝置。其包括輪轂殼體、塔基、自動(dòng)內(nèi)變速單元、行星齒輪傳動(dòng)單元、離合器、支撐主軸，自動(dòng)內(nèi)變速單元包括外圈、中圈、內(nèi)圈、第一內(nèi)齒圈、第二內(nèi)齒圈，離合器包括第一單向離合器、第二單向離合器、第三單向離合器、第二離心式單向離合器、第三離心式單向離合器，輪轂殼體和自動(dòng)內(nèi)變速單元連接，自動(dòng)內(nèi)變速單元與行星齒輪傳動(dòng)單元嚙合，塔基與行星齒輪傳動(dòng)單元為一個(gè)整體或者固定連接，離合器設(shè)置在自動(dòng)內(nèi)變速單元內(nèi)，或設(shè)置在行星齒輪傳動(dòng)單元和輪轂殼體之間。本發(fā)明采用模塊化的自動(dòng)內(nèi)變速單元，主要采用復(fù)合差速離合器單元和行星變速機(jī)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)三檔及更多檔位的變速傳動(dòng)。

技術(shù)研發(fā)人員：鐘志楊,敬毅,趙永軍,吳林強(qiáng),夏盛
受保護(hù)的技術(shù)使用者：麥思（深圳）動(dòng)力系統(tǒng)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6