專利名稱：電動車兩擋變速器的制作方法
技術領域：
電動車兩擋變速器
孜不領壤
本實用新型涉及一種電動車兩擋變速器，尤其是與電動車中置電 機配套的電動車兩擋變速器。
背景技術：
目前，公知的電動車使用的中置電機有無刷和有刷兩種。在使用 中都只能通過調(diào)節(jié)電流來小范圍調(diào)節(jié)電機輸出的扭矩和轉(zhuǎn)速，啟動、 加速、上坡或者過載時產(chǎn)生的大電流很容易造成電機和控制電路損壞， 同時也要消耗大量電能。由于現(xiàn)有電動車使用范圍和電池電量的限制， 電動車不適宜高速行駛，只需要增加一個低擋以加大扭矩和減小電流。
因為電機慣性轉(zhuǎn)速與變速齒輪組的慣性轉(zhuǎn)速存在差距，兩個擋位 速比也有差距，造成換擋瞬間的沖擊力，超過齒輪的疲勞強度就會造 成打齒故障。因此現(xiàn)有的一些變速裝置上都加裝超越離合器。但是也 因此造成體積大，制造成本高、安裝和維修不方便的缺陷。 一些不加 裝離合器的變速裝置，換擋時容易打齒，長期使用的可靠性也較差。 發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術的不足，針對現(xiàn)有電動車行駛路況和載重的頻 繁變化，本實用新型提供一種體積小，結(jié)構簡單，成本低廉，操縱方 便，使用可靠的與電動車中置電機相配套的電動車兩擋變速器。
本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案一是 一種電動車 兩擋變速器，包括電機前蓋、電機輸出軸、電機輸出齒輪、變速器箱 體、主軸、副軸、主動擋位齒輪、被動擋位齒輪、換擋緩沖機構、換 擋操縱機構。其特征在于變速器箱體直接與電機前蓋連接，主軸兩端 通過軸承分別與電機前蓋和變速器箱體連接，副軸一端與電機輸出軸 同心套裝連接，中間裝連在箱體上，另一端伸出箱體，主軸上固定裝 有換擋緩沖機構和兩個主動擋位齒輪，副軸上活套裝有兩個被動擋位 齒輪和滑動裝有內(nèi)花鍵滑套，內(nèi)花鍵滑套與換擋操縱機構上的換擋撥 桿連接。
變速器箱體與電機前蓋之間裝有定位銷和密封墊；變速器箱體和 電機前蓋之間通過法蘭面、密封墊和定位銷實現(xiàn)密封、定位連接，電 機前蓋與電機輸出軸之間裝有油封，電機輸出軸上通過平鍵或花鍵固 定裝有電機輸出齒輪，軸端與副軸同心套裝連接。
副軸為花鍵軸，軸端中心開孔裝有軸套并同心套裝在電機輸出軸 上，也可以是電機輸出軸軸端中心開孔裝有軸套并同心套裝在副軸上， 兩軸同心連接并滑動配合。副軸的另一端通過軸承和油封與箱體連接 后伸出箱體，輸出扭矩。副軸上活套裝一擋被動齒輪、二擋被動齒輪 和內(nèi)花鍵滑套，兩個被動齒輪能自由轉(zhuǎn)動但不能徑向移動，內(nèi)花鍵滑 套可以左右滑動。
內(nèi)花鍵滑套兩側(cè)均布2-6個棘爪，相對應的一擋被動齒輪和二擋 被動齒輪面向內(nèi)花鍵滑套的一側(cè)均布2-6個弧形槽；也可以是內(nèi)花鍵 滑套兩側(cè)均布2-6個弧形槽，而相對應的一擋被動齒輪和二擋被動齒 輪面向內(nèi)花鍵滑套的一側(cè)均布2-6個棘爪，棘爪和弧形槽相互嵌套配 合連接。兩個被動擋位齒輪需要與內(nèi)花鍵滑套通過棘爪和弧形槽的配 合連接，間接向副軸傳遞扭矩。內(nèi)花鍵滑套上可以制成棘爪，也可以 制成弧形槽。只是與之配套的兩個被動齒輪上就要相反的制成弧形槽
或者棘爪。內(nèi)花鍵滑套的外圓上設有一條槽并與換擋操縱機構連接。
主軸兩端通過軸承或者軸套分別插裝在電機前蓋和變速器箱體 上。主軸輸入套、 一擋主動齒輪和二擋主動齒輪通過平鍵或花鍵與主 軸固定連接，也可做成齒輪軸，不能徑向移動。主軸輸入套外面套裝 主軸輸入齒輪。主軸與副軸和電機輸出軸平行，電機輸出齒輪與主軸 輸入齒輪嚙合， 一擋主動齒輪和二擋主動齒輪分別與一擋被動齒輪和 二擋被動齒輪嚙合。
由主軸輸入齒輪、主軸輸入套、換擋減震彈簧和兩側(cè)的彈簧壓板 組成換擋緩沖機構。主軸輸入齒輪內(nèi)孔和主軸輸入套外圓都相同數(shù)量
均布2-4個棘爪，主軸輸入套裝在主軸輸入齒輪內(nèi)，其內(nèi)孔與主軸固 定連接，主軸輸入套上棘爪的頂部的外圓與主軸輸入齒輪上棘爪根部 的內(nèi)圓滑動配合，或者主軸輸入套上棘爪的根部的外圓與主軸輸入齒 輪上棘爪頂部的內(nèi)圓滑動配合。主軸輸入套與主軸,過花鍵或者平鍵 連接。主軸輸入套與主軸輸入齒輪的棘爪中間裝有換擋減震彈簧，彈 簧的剛度要大于電機的堵轉(zhuǎn)力矩。換擋減震彈簧也可用橡膠塊代替。 主軸輸入齒輪兩側(cè)裝有彈簧壓板并用鉚釘固定，壓板內(nèi)孔和內(nèi)側(cè)面與 主軸輸入套滑動配合。換擋瞬間產(chǎn)生沖擊時，不管電機慣性轉(zhuǎn)速相對
變速齒輪組的轉(zhuǎn)速是較高還是較低，主軸輸入齒輪都會壓縮換擋減震 彈簧，換擋減震彈簧的彈性消解了大部分換擋瞬間產(chǎn)生的沖擊，避免 了打齒現(xiàn)象。
換擋操縱機構由前變速桿、鋼絲拉線、換擋搖臂、限位銷、換擋 軸、換擋撥桿、回位彈簧組成。前變速桿通過鋼絲拉線與換擋搖臂連 接，換擋搖臂與換擋軸固定連接，換擋軸垂直于副軸插入變速器箱體
內(nèi)，換擋軸上端裝有換擋搖臂和回位彈簧，中間固定連接換擋撥桿， 換擋撥桿活動嵌入內(nèi)花鍵滑套外圓的槽內(nèi)。換擋搖臂上有限位槽，槽 內(nèi)有限位銷，確保拉線收緊和回位彈簧回位的行程限度?；匚粡椈纱_ 保鋼絲拉線放松后的花鍵活套能回到初始擋位的位置。因為電動車的 啟動和加速需要大扭矩，最好讓變速器的初始擋位處于一擋狀態(tài)下。
技術方案二是當電機額定轉(zhuǎn)速較低時，相對前述技術方案一前提 下，在電機輸出齒輪上安裝與內(nèi)花鍵滑套配合的棘爪或弧形槽，主軸 輸入齒輪內(nèi)孔與主軸直接連接構成一種適應低轉(zhuǎn)速-曳機使用的變速 器。具體做法是如現(xiàn)有的休閑電動三輪車上使用的無刷中置電機， 可以把電機轉(zhuǎn)速直接作為二擋轉(zhuǎn)速輸出。此時電機慣性轉(zhuǎn)速與變速齒 輪組的慣性轉(zhuǎn)速差距和兩個擋位速比差距都變小了，換擋瞬間的沖擊 較小，齒輪的疲勞強度可以承受，為簡化結(jié)構和降低制造成本，通過 在電機輸出齒輪上增加與內(nèi)花鍵滑套配合的棘爪或弧形槽，主軸輸入 齒輪內(nèi)孔改為與主軸直接固定連接，可以減去二擋主動齒輪、二擋被 動齒輪、換擋減震彈簧、主軸輸入套。
電機運行時，電機輸出扭矩通過主軸輸入齒輪傳遞到固定在主軸 上的兩個主動齒輪上，進而帶動活套在副軸上的兩個被動齒輪轉(zhuǎn)動。 拉線放松時，在回位彈簧作用下，換擋軸帶動換擋撥桿撥動內(nèi)花鍵滑 套與一擋被動齒輪通過棘爪和弧形槽結(jié)合， 一擋被動齒輪向內(nèi)花鍵滑 套傳遞扭矩，內(nèi)花鍵滑套帶動副軸以一擋的速比輸出扭矩，變速器的 擋位處于一擋狀態(tài)下，二擋主動、被動齒輪空轉(zhuǎn)。加擋時，操縱前變 速桿拉緊鋼絲拉線，拉線拉動換擋搖臂克服回位彈錄的力量轉(zhuǎn)動，帶 動換擋軸轉(zhuǎn)動，換擋撥桿撥動內(nèi)花鍵滑套脫離一擋被動齒輪，進而與
二擋被動齒輪通過棘爪和弧形槽結(jié)合，二擋被動齒輪向內(nèi)花鍵滑套傳 遞扭矩，內(nèi)花鍵滑套帶動副軸以二擋的速比輸出扭矩，變速器處于二 擋狀態(tài)下， 一擋主、被動齒輪空轉(zhuǎn)。減擋時，放松拉線，在回位彈簧 作用下，換擋軸帶動換擋撥桿撥動內(nèi)花鍵滑套脫離二擋被動齒輪，進 而與一擋被動齒輪結(jié)合，變速器回到一擋狀態(tài)下。
當電機額定轉(zhuǎn)速較低時，可以把電機轉(zhuǎn)速直接作為二擋轉(zhuǎn)速輸出， 去掉二擋主動被動齒輪、換擋減震彈簧和主軸輸入套，降低制造成本 和簡化結(jié)構。換擋時操縱方法不變，只是二擋是由內(nèi)花鍵滑套直接與 電機輸出齒輪上的棘爪或弧形槽結(jié)合，由電機輸出齒輪向變速器副軸 傳遞扭矩，此時主軸組件和一擋被動齒輪只是空轉(zhuǎn)。，一擋是內(nèi)花鍵滑 套與一擋被動齒輪通過棘爪和弧形槽嵌套連接，此時主軸組件和一擋 被動齒輪進入傳動狀態(tài)， 一擋被動齒輪向內(nèi)花鍵滑套傳遞扭矩。因為 主軸輸入齒輪內(nèi)孔改為與主軸直接固定連接，同樣向主軸傳遞了扭矩， 雖然換擋時的振動沒有得到緩沖，但是因為換擋瞬間的沖擊較小，齒 輪的疲勞強度可以承受，所以并不影響長期正常使用。
因為本實用新型采取了上述技術方案，有效的解決了現(xiàn)有電動車 的啟動、爬坡和超載的大電流和耗電問題。與現(xiàn)有技術相比，具有體 積小巧，制造成本低，安裝和維修方便、換擋簡單，長期使用可靠的 特點。適用于與各種電動車中置電機配套使用，以及其他適用電機， 是一種新型的電動車變速器
,^ ^本實用新型技術方案一的結(jié)構示意圖。
圖2是本實用新型技術方案二的結(jié)構示意圖。
圖3是換擋操縱機構的結(jié)構示意圖。
圖4是換擋緩沖機構在靜止下的結(jié)構示意圖。
圖5是換擋緩沖機構在傳動狀態(tài)下的結(jié)構示意圖。 圖6是花鍵副軸、軸套、電機輸出軸連接結(jié)構示意圖。
圖7是帶弧形槽的一擋被動齒輪。
圖8是帶棘爪的一擋被動齒輪。
圖9是帶棘爪的花鍵滑套。


圖10是帶弧形槽的花鍵滑套。
圖ll是帶棘爪的電機輸出齒輪
圖中1.電機機殼，2.電機轉(zhuǎn)子，3.電機前蓋，A封油墊，5.定 位銷，6.變速器箱體，7.鋼絲拉線，8.換擋搖臂，9.換擋軸，10. 換擋撥桿，ll.回位彈簧，12.限位銷，13.防脫限位槽，14.副軸軸承， 15.副軸油封，16.花鍵副軸，17.主軸軸承，18. —擋被動齒輪，19. 一 擋主動齒輪，20.主軸，21.內(nèi)花鍵滑套，22. 二擋被動齒輪，23.軸 套，24. 二擋主動齒輪，25.主軸輸入套，26.主軸輸入齒輪，27. 換擋減震彈簧，28.彈簧壓板，29.電機輸出齒輪，30.電機出軸油封， 31.電機輸出軸，32.前變速桿，33.弧形槽，34.棘爪，35.限位螺栓， 36.固定銷，37.油封，38.鉚釘。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖，作為實施例對本實用新型進一步說明。 實施例l，參照圖l、圖3、圖4、圖5、圖6、圖8、，
圖10所示，變速 器箱體6通過法蘭、封油墊4、定位銷5與電機前蓋3密封定位連接。電 機輸出軸31與電機前蓋3之間裝有油封30，電機輸出軸31為局部花鍵 軸，裝有電機輸出齒輪29。電機輸出齒輪29與主軸輸入齒輪26嚙合。 變速器主軸20兩端通過主軸軸承17分別裝在電機前蓋3和變速器箱體6 上。主軸20上固定裝有主軸輸入套25、 一擋主動齒輪19和二擋主動齒 輪24,都不能軸向移動。主軸輸入齒輪26內(nèi)套裝主軸輸入套25,主軸 輸入齒輪26內(nèi)孔和主軸輸入套25外圓都均布3個棘爪，棘爪中間裝有換 擋減簾彈簧27，彈簧的剛度要大于電機的堵轉(zhuǎn)力矩。主軸輸入套25棘 爪頂部的外圓與主軸輸入齒輪26上棘爪根部的內(nèi)圓互相滑動配合，主 軸輸^^齒輪26兩側(cè)裝有彈簧壓板28并用鉚釘38固定，彈簧壓板28內(nèi)孔 和內(nèi)側(cè)面與主軸輸入套25滑動配合。副軸16是花鍵軸， 一端中心開孔 并裝有軸套23，套裝在電機輸出軸31上，兩軸同心連接并滑動配合。 另一端為局部花鍵，通過軸承14和油封15裝配在箱體6上并伸出箱體輸 出扭矩。副軸16上活套裝一擋被動齒輪18和二擋被動齒輪22，兩個被 動齒輪面向內(nèi)花鍵滑套21的側(cè)面都均布3個弧形槽33，能自由轉(zhuǎn)動但不 能左右軸向移動，內(nèi)花鍵滑套21裝在兩個被動擋位齒輪之間，兩側(cè)都 均布3個棘爪34，內(nèi)孔花鍵與副軸花鍵配合并可以左右滑動，分別與兩
個被動擋位齒輪18和22連接。主軸20與副軸16和電杌輸出軸31互相平 行，兩對擋位齒輪相互嚙合。
前換擋桿32與拉線7緊固連接，拉線7與換擋搖臂8連接，換擋搖臂8 上設有限位槽13，槽內(nèi)設有限位銷12。換擋軸9上端與換擋搖臂8固定 連接，前端設有油封37，中間設有兩對相互垂直的通孔，下端制有限 位槽。換擋軸9上裝有回位彈簧11，其一端鉤住換擋搖臂8，另一端鉤 住限位銷12。換擋軸9垂直于副軸16插入變速器箱體6內(nèi)，下端插入箱 體6底部的孔里，并用限位螺栓35卡住。換擋撥桿10為U形，兩端插入 換擋軸9并用固定銷36插入垂直的孔里固定，中間卡在內(nèi)花鍵滑套21 外圓上的槽內(nèi)。
圖中所示為拉線7放松時，變速器在回位彈簧ll作用下處于一擋的 狀態(tài)。加擋時，前變速桿32拉動拉線7，換擋搖臂8和fe擋軸9轉(zhuǎn)動，帶 動換擋撥桿10撥動花鍵滑套21，內(nèi)花鍵滑套21上的棘爪34脫離一擋被 動齒輪18的弧形槽33,插入二擋被動齒輪22的弧形槽33，此時變速器 處于二擋狀態(tài)。減擋時，放松拉線7，換擋軸9和換擋撥桿10在回位彈 簧ll作用下旋轉(zhuǎn)，帶動內(nèi)花鍵滑套21滑動并與一擋被動齒輪18連接， 變速器又回到一擋狀態(tài)。換擋搖臂8上限位槽13內(nèi)的限位銷12，確保拉 線7收緊和回位彈簧11回位的行程限度，避免換擋撥桿10貼緊花鍵滑套 21的過度磨損。
實施例2，參照圖2、圖3、圖7、圖9、
圖11所示，如果把電機額定 轉(zhuǎn)速直接作為二擋轉(zhuǎn)速輸出時，與實施例l相比較，去掉了二擋主動齒 輪24、 二擋被動齒輪22、換擋減震彈簧27和主軸輸入套25。電機輸出 齒輪29上增加了與花鍵滑套21配合的棘爪34，相應的內(nèi)花鍵滑套21上 改為弧形槽33， 一擋被動齒輪19上改為棘爪34，主軸輸入齒輪26內(nèi)孔 改為與主軸20直接固定連接。其他部件結(jié)構可以完全相同。
圖2中所示為拉線7拉緊時，變速器處于二擋的狀態(tài)。此時，換擋撥 桿10迫使內(nèi)花鍵滑套21上的弧形槽33套在電機輸出齒輪29的棘爪34 上，電機輸出齒輪29與內(nèi)花鍵滑套21連接，進一步帶動變速器副軸同 心、同速輸出動力。減擋時，放松拉線7，換擋軸9和換擋撥桿10在回 位彈簧11作用下旋轉(zhuǎn)，帶動花鍵滑套21滑動并與一擋被動齒輪18連接， 變速器又回到一擋狀態(tài)。
在圖5、圖6所示的換擋緩沖機構在換擋瞬詢的各部件相對結(jié)構示意 圖中，如果電機慣性轉(zhuǎn)速相對變速齒輪組的轉(zhuǎn)速較高，主軸輸入齒輪 26的棘爪就會正方向壓縮換擋減震彈簧27 ，換擋減震彈簧27的彈性緩 沖了大部分換擋瞬間產(chǎn)生的沖擊，避免了打齒現(xiàn)象。反方向原理相同。 因為電機的堵轉(zhuǎn)力矩小于換擋減震彈簧的剛度，所以避免了傳動狀態(tài)下彈黌過度壓縮后失效。
按照上述兩例給出的具體實施方式
就可制成電動車兩擋變速器，改
變現(xiàn)有電動車通過控制電流大小來小范圍調(diào)節(jié)車速的不足，改善了現(xiàn) 有電動車在行駛能力。
權利要求1、一種電動車兩擋變速器，包括電機前蓋(3)、電機輸出軸(31)、電機輸出齒輪(29)、變速器箱體(6)、主軸(20)、副軸(16)、主動擋位齒輪(19、24)、被動擋位齒輪(18、22)、換擋緩沖機構、換擋操縱機構；其特征在于變速器箱體(6)直接與電機前蓋(3)連接，主軸(20)兩端通過軸承(17)分別與電機前蓋(3)和變速器箱體(6)連接，副軸(16)一端與電機輸出軸(31)同心套裝連接，中間裝連在箱體(6)上，另一端伸出箱體(6)，主軸(20)上固定裝有換擋緩沖機構和兩個主動擋位齒輪，副軸上活套裝有兩個被動擋位齒輪和滑動裝有內(nèi)花鍵滑套(21)，內(nèi)花鍵滑套(21)與換擋操縱機構上的換擋撥桿(10)連接。
2. 根據(jù)權利要求l所述的電動車兩擋變速器，其特征在于箱體 (6)與電機前蓋(3)之間裝有定位銷(5)和密封墊(4)。
3. 根據(jù)權利要求1所述的電動車兩擋變速器，其特征在于副軸(16) 為花鍵軸，軸端中心開孔裝有軸套(23)并同心套裝在電機輸出軸(31) 上，或是電機輸出軸(31)軸端中心開孔裝有軸套(23)并同心套裝 在副軸(16)上，兩軸滑動配合。
4. 根據(jù)權利要求l所述的電動車兩擋變速器，其特征在于內(nèi)花鍵 滑套(21)兩側(cè)均布2-6個棘爪(34)或弧形槽(33)，相對應的兩個 被動擋位齒輪內(nèi)側(cè)均布2-6個弧形槽(33)或棘爪(34)，棘爪(34) 和弧形槽(33)相互嵌套配合連接。
5. 根據(jù)權利要求1所述的電動車兩擋變速器，其特征在于主軸(20) 兩端通過軸承(17)或者軸套分別插裝在電機前蓋(3)和變速器箱體(6)上。
6. 根據(jù)權利要求l所述的電動車兩擋變速器，其特征在于換擋緩 沖機構中主軸輸入齒輪(26)內(nèi)孔和主軸輸入套(25)外圓都相同數(shù) 量均布2-4個棘爪(34)，主軸輸入套(25)裝在主軸輸入齒輪(26) 內(nèi)，其內(nèi)孔與主軸(20)固定連接，主軸輸入套(25)上棘爪的頂部 的外圓與主軸輸入齒輪(26)上棘爪根部的內(nèi)圓滑動配合，或者主軸 輸入套(25)上棘爪的根部的外圓與主軸輸入齒輪(26)上棘爪頂部 的內(nèi)圓滑動配合，主軸輸入套(25)與主軸輸入齒輪(26)的棘爪中 間裝有換擋減震彈簧(27),主軸輸入齒輪(26)兩側(cè)固定裝有彈簧壓 板(28)，彈簧壓板(28)內(nèi)孔和內(nèi)側(cè)面與主軸輸入套(25)滑動配合。
7. 根據(jù)權利要求l所述的電動車兩擋變速器，其特征在于換擋 操縱機構中換擋軸(9)垂直于副軸(16)插入到箱體(6)，換擋軸(9) 上端裝有換擋搖臂(8)和回位彈簧(11),中間固連換擋撥桿(10)， 換擋撥桿(10)活動嵌入內(nèi)花鍵滑套(21)外圓的槽內(nèi)。
8、 根據(jù)權利要求l所述的電動車兩擋變速器，其特征在于在電機 輸出齒輪(29)上安裝與內(nèi)花鍵滑套(21)配合的棘爪(34)或弧形 槽(33)，主軸輸入齒輪(26)內(nèi)孔與主軸(20)直接連接構成一種適 應低轉(zhuǎn)速電機使用的變速器。
專利摘要一種電動車兩擋變速器，包括電機前蓋、電機輸出軸、電機輸出齒輪、變速器箱體、主軸、副軸、主動擋位齒輪、被動擋位齒輪、換擋緩沖機構、換擋操縱機構。其特征在于變速器箱體直接與電機前蓋連接，主軸兩端通過軸承分別與電機前蓋和變速器箱體連接，副軸一端與電機輸出軸同心套裝連接，中間裝連在箱體上，另一端伸出箱體，主軸上固定裝有換擋緩沖機構和兩個主動擋位齒輪，副軸上活套裝有兩個被動擋位齒輪和滑動裝有內(nèi)花鍵滑套，內(nèi)花鍵滑套與換擋操縱機構上的換擋撥桿連接。有效的解決了現(xiàn)有電動車的啟動、爬坡和超載的大電流和耗電問題。體積小巧，安裝和維修方便、換擋簡單可靠。適用于與各種電動車中置電機配套使用。
文檔編號F16H3/083GK201187552SQ20082008088
公開日2009年1月28日 申請日期2008年1月31日 優(yōu)先權日2008年1月31日
發(fā)明者何良兵 申請人:何良兵