CN120716874A - 传动装置及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种传动装置及车辆。在该传动装置中，其安装于具有轮毂轴的安装对象，包括输入构件、轮毂和变速机构，变速机构将来自输入构件的扭矩传递到轮毂，轮毂具有设于径向内侧的内筒部、设于径向外侧的外筒部和连结内筒部和外筒部的连结部，内筒部安装于轮毂轴，轮毂能够绕轮毂轴转动，输入构件包括链轮，变速机构在轮毂轴的轴向上配置于连结部与链轮之间，变速机构为多挡变速机构并包括行星齿轮机构，行星齿轮机构包括太阳齿轮、多个行星齿轮、连结多个行星齿轮的行星架和内齿圈，太阳齿轮与输入构件传动连接，内齿圈与轮毂传动连接。

Description

传动装置及车辆

技术领域

本发明涉及一种传动装置及具备该传动装置的车辆。

背景技术

近年来，随着“双碳”战略的实施，新能源领域的发展迅速，其中新能源车以其方便、环保、价格低廉的特性，受到越来越多消费者的欢迎。在作为典型的新能源车的电动车领域，尤其是电动自行车、电动摩托车等，存在采用行星齿轮机构作为传动装置的方案。电动车在不同的情况下对转速、扭矩要求不同。例如，在起步时，要求低转速、高扭矩；在车速较快时，要求高转速、低扭矩。

在一种现有的例如电动自行车、电动摩托车等的典型的电动车中，将作为动力源的马达设置在车体的前后方向的中央位置、即前轮和后轮之间的中间位置，动力源通过传动装置(链条、链轮、变速机构)向前轮或后轮传递扭矩。在这样的电动车中，为了节省空间谋求在至少不减小传动装置的传动比的情况下使得传动装置小型化、紧凑化。

发明内容

发明要解决的问题

本发明即是鉴于上述情况而做成的，其一个目的在于提供一种能够实现小型化、紧凑化的传动装置，并且该传动装置能够实现足够大的传动比。本发明的另一个目的在于提供一种具备该传动装置的车辆。

为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案。

本发明提供一种传动装置，其安装于具有轮毂轴的安装对象，所述传动装置包括输入构件、轮毂和变速机构，所述变速机构将来自所述输入构件的扭矩传递到所述轮毂，所述轮毂具有设于径向内侧的内筒部、设于径向外侧的外筒部以及连结所述内筒部和所述外筒部的连结部，所述内筒部安装于所述轮毂轴，所述轮毂能够绕所述轮毂轴转动，所述输入构件包括链轮，所述变速机构在所述轮毂轴的轴向上配置于所述连结部与所述链轮之间，所述变速机构包括行星齿轮机构，所述行星齿轮机构包括太阳齿轮、多个行星齿轮、连结所述多个行星齿轮的行星架和内齿圈，所述太阳齿轮与所述输入构件传动连接，且所述内齿圈与所述轮毂传动连接。由此，以太阳齿轮作为输入端且以内齿圈作为输出端的行星齿轮机构有利于变速机构在至少一个挡位实现较大的传动比，利用轮毂附近的空间容纳传动装置使得传动装置小型化、紧凑化。

优选的是，所述变速机构还包括第一离合单元和第二离合单元，当所述太阳齿轮被所述输入构件驱动而向周向一侧转动时，所述第一离合单元接合而使所述行星架与所述述轮毂轴锁定，当所述太阳齿轮被所述输入构件驱动而向周向另一侧转动时，所述第二离合单元接合而使所述行星齿轮机构一体地转动，所述第一离合单元在所述轴向上配置于所述太阳齿轮与所述连结部之间，所述第二离合单元在所述轴向上配置于所述内齿圈与所述连结部之间。由此，能够实现等速模式和减速模式，从而实现两挡驱动。

优选的是，所述输入构件还包括套装于所述轮毂轴的传动套筒，所述链轮固定于所述传动套筒，所述链轮经由所述传动套筒与所述太阳齿轮传动连接。由此，不必对链轮进行特殊设计，能够谋求部品的通用化。

优选的是，所述传动套筒包括形成为一体的筒状部和凸缘部，所述筒状部沿着所述轴向延伸，所述链轮安装于所述凸缘部，所述太阳齿轮安装于所述筒状部的与所述链轮相反侧的端部。由此，不必对太阳齿轮进行特殊设计，能够谋求部品的通用化。

优选的是，所述传动装置还包括中空的固定轴，其外套于所述轮毂轴且相对于该轮毂轴不可转动，所述第一离合单元设于所述固定轴，在所述第一离合单元处于接合状态下，所述行星架通过所述第一离合单元与所述固定轴锁定。由此，不必对轮毂轴进行特殊设计，能够谋求部品的通用化。

优选的是，所述输入构件以能够相对于所述固定轴转动的方式安装于所述固定轴。

优选的是，所述第一离合单元和所述第二离合单元为单向离合器，所述变速机构还具有第三离合单元，所述第一离合单元、所述第二离合单元和所述第三离合单元在所述轴向上彼此重叠，并且，在所述第一离合单元和所述第二离合单元均接合的状态下，所述第三离合单元分离，以解除所述太阳齿轮与所述内齿圈之间的传动连接。由此，在车辆倒退而驱动装置的内齿圈反向转动时，能够防止内齿圈被锁死。

优选的是，在所述轮毂轴的径向上，所述第二离合单元和所述第三离合单元设于所述行星架的径向外侧，所述第一离合单元设于所述行星架的径向内侧。由此，能够进一步得传动装置小型化、紧凑化。

优选的是，当所述太阳齿轮被所述输入构件驱动而向周向另一侧转动时，所述第一离合单元分离，所述第二离合单元接合且所述第三离合单元接合，所述行星架通过所述第二离合单元和所述第三离合单元相对于所述内齿圈锁定，所述内齿圈向周向另一侧转动；当所述输入构件停止驱动且所述内齿圈朝向周向一侧转动时，所述第一离合单元接合，所述第二离合单元接合且所述第三离合单元分离，所述太阳齿轮朝向周向另一侧转动。由此，能够容易地实现两挡驱动。

本发明还提供一种车辆，包括：上述的传动装置；作为所述安装对象的车架；前轮和后轮，所述前轮和所述后轮设置于所述车架；以及动力源，所述动力源安装于所述车架且在车辆的前后方向上位于所述前轮和所述后轮之间的位置，由所述动力源输出的扭矩能够经由所述输入构件和所述行星齿轮机构驱动所述前轮或所述后轮。由此，利用轮毂附近的空间容纳具有多挡式的传动装置，实现小型化、紧凑化，并且实现部件的通用化。

通过采用上述技术方案，输入构件包括链轮，变速机构在轮毂轴的轴向上配置于连结部与链轮之间，变速机构包括行星齿轮机构，行星齿轮机构包括太阳齿轮、多个行星齿轮、连结多个行星齿轮的行星架和内齿圈，太阳齿轮与输入构件传动连接，内齿圈与轮毂传动连接。由此，利用轮毂附近的空间容纳包括行星齿轮机构的传动装置，能够在不减小传动装置的传动比的情况下使得传动装置小型化、紧凑化。

附图说明

图1是示出了本发明的一实施例的车辆的侧视示意图。

图2是示出了本发明的一实施例的传动装置的剖视示意图。

图3是示出了本发明的传动装置在一挡时行星齿轮机构的速度线图。

图4是示出了本发明的传动装置在二挡时行星齿轮机构的速度线图。

图5是示出了上述输入构件停止驱动而是车辆被人力推着前进时的拓扑结构示意图。

图6是示出了上述输入构件停止驱动而是车辆被人力推着倒退时的拓扑结构示意图。

附图标记说明

100车辆；

1前轮；2后轮；3踏板；4座椅；5链条；10轮胎；101支撑架；

200传动装置；

T轮毂；11内筒部；12外筒部；13连结部；14轴承；16轴承；O轮毂轴；

6输入构件；61链轮；62传动套筒；621筒状部；622凸缘部；623台阶部；63连接件；

7变速机构；20行星齿轮机构；201内齿圈；202太阳齿轮；203行星架；204行星齿轮；205壳体；301第一离合单元；302第二离合单元；70第三离合单元；

8固定轴；81突起部。

具体实施方式

下面参照附图描述本发明的示例性实施方式。应当理解，这些具体的说明仅用于示教本领域技术人员如何实施本发明，而不用于穷举本发明的所有可行的方式，也不用于限制本发明的范围。

在本发明中，“轴向”、“径向”和“周向”是指轮毂的轴向、径向和周向。“固定连接”是指两个部件之间不发生相对运动地连接，在没有特别说明的情况下，既包括直接地固定连接，也包括经由其他部件间接地固定连接。“传动连接”是指两个部件之间能够传递扭矩地连接，包括直接连接和间接连接。“锁定”既包括直接地锁定，也包括经由其他部件间接地锁定。“接合状态”是指离合单元能够传递扭矩、转动的状态，“分离状态”是指离合单元不传递扭矩、转动的状态，需要说明的是，处于接合状态的离合单元并不是必定传递扭矩、转动。

在本发明中，“转速”可以是指转动的物体单位时间内绕着中心轴线转过的圈数，例如，其单位可以为rpm(圈/分钟)。

(车辆)

以下，基于图1说明根据本发明的一实施例的车辆。

如图1所示，作为本实施例的车辆100，示出了一种电动两轮车，具体而言是一种电动自行车，其包括前轮1、后轮2、踏板3以及座椅4以及车架，前轮(1)和后轮(2)，所述前轮(1)和所述后轮(2)设置于所述车架。在踏板3附近，设置有作为驱动源的马达(未图示)，马达安装于车架且在车辆100的前后方向上位于前轮1和后轮2之间的位置。马达的输出经由链条5向位于后轮2处的传动装置200传递。车辆100可以具有以下三种驱动模式，具体包括：

纯电模式：完全依赖于车辆100的电池来驱动马达，没有人力参与；

助力模式：电池驱动和人力共同参与骑行；以及

人力模式：纯人力骑行，和普通自行车相同，由人力踩动踏板3来使车辆100移动。

(传动装置)

以下，基于图2说明根据本发明的一实施例的传动装置200。

如图2所示，作为本实施例的传动装置200，其包括输入构件6、轮毂T、以及变速机构7，所述变速机构7将来自输入构件6的扭矩传递到轮毂T。由马达输出的扭矩能够经由输入构件6和行星齿轮机构20驱动后轮2。

车辆100具有固定于车身的车架，车架包括一对支撑架101，轮毂轴O以沿着车辆宽度方向延伸的方式安装于一对支撑架101，并且相对于支撑架101固定而无法转动。轮毂T能够绕轮毂轴O转动，具有设于径向内侧的内筒部11、设于径向外侧的外筒部12、以及连结内筒部11和外筒部12的连结部13。连结部13呈板状，连结部13从内筒部11的右端缘朝向径向外侧延展到外筒部12的中央部。内筒部11自连结部13的径向内侧缘向轮毂轴O的轴向(图2中的左右方向)左方延伸，并通过在轴向上间隔配置的一对轴承14安装于轮毂轴O。外筒部12自连结部13的径向外侧缘向轮毂轴O的轴向的左方和右方同时延伸，外筒部12的外周面用于安装车辆100的轮胎10。

传动装置200还具有中空的固定轴8，固定轴8外套于轮毂轴O，且相对于该轮毂轴O不可转动。固定轴8的左端延伸到连结部13附近，右端形成有突起部81，突起部81具有与形成于支撑架101处的长孔相匹配的外形，通过使突起部81插入于在支撑架101形成的长孔而使得固定轴8相对于支撑架101不可转动。

输入构件6包括链轮61以及传动套筒62，传动套筒62包括形成为一体的筒状部621和凸缘部622，筒状部621沿着轮毂轴O的轴向延伸，并通过左右配置的一对轴承16安装于固定轴8，从而输入构件6被固定轴8支撑且相对于固定轴8可转动。凸缘部622自筒状部621的右侧端部向径向外侧延伸而形成，在凸缘部622形成有供连接件63插入安装的贯通孔，自凸缘部622的径向内侧端部向右延伸形成有台阶部623。链轮61呈中空圆盘状，能够安装于台阶部623，并利用连接件63固定于传动套筒62。在链轮61的外周形成有链齿，链条5张设于链轮61以及马达的输出轴的链轮上并与这些链轮的链齿啮合，当链条5被踏板3和/或马达驱动而运转时，链轮61相应地转动。

变速机构7在轮毂轴O的轴向上配置于连结部13与输入构件6之间，并且变速机构7包括行星齿轮机构20。行星齿轮机构20为单排行星齿轮机构，包括内齿圈201、太阳齿轮202、行星架203、行星齿轮204以及壳体205。太阳齿轮202作为动力输入端，安装于筒状部621的与链轮61相反侧的端部，从而与输入构件6实现传动连接，可以接收来自马达输入的扭矩。壳体205利用连接件固定于连结部13，内齿圈201作为动力输出端而与轮毂T传动连接。行星齿轮204在径向上位于内齿圈201和太阳齿轮202之间，分别与内齿圈201及太阳齿轮202啮合。

变速机构7还包括第一离合单元301、第二离合单元302以及第三离合单元70。在第一离合单元301处于接合状态下，行星架203能够通过第一离合单元301与轮毂轴O锁定，行星架203不能转动；在第二离合单元302和第三离合单元70两者处于接合状态下，行星架203能够通过第二离合单元302和第三离合单元70与作为动力输出元件的内齿圈201锁定，行星齿轮机构20一体地转动。在不同的挡位下，能够选择性地使第一离合单元301接合或者使第二离合单元302和第三离合单元70接合。

第一离合单元301、第二离合单元302和第三离合单元70在轮毂轴O的轴向上位于行星齿轮机构20的齿轮副结构(内齿圈201、太阳轮202和行星齿轮204)与连结部13之间。第二离合单元302相对于第一离合单元301位于径向外侧，第三离合单元70相对于第二离合单元302位于径向外侧。第一离合单元301相对于行星架203位于径向内侧，第二离合单元302和第三离合单元70相对于行星架203位于径向外侧。第一离合单元301、第二离合单元302和第三离合单元70在轴向上彼此重叠，也就是说沿着与轴向垂直的径向观察时第一离合单元301、第二离合单元302和第三离合单元70存在彼此遮挡的关系。

第一离合单元301和第二离合单元302均具有内圈和外圈。在接合状态下，内圈和外圈彼此无法相对转动，在分离状态下，内圈和外圈能够相对转动。第一离合单元301和第二离合单元302均是单向离合器。在本发明中，单向离合器是指如下的离合器：在离合器的内圈和外圈中的一者作为主动件与输入构件6传动连接且内圈和外圈中的另一者作为被动件的情况下，只有在输入构件6朝向一个方向转动的情况下，离合器处于接合状态使得上述一者能够朝向上述另一者传递扭矩；若输入构件6改变转动方向而朝向另一个方向转动，离合器处于分离状态而上述一者不能朝向上述另一者传递扭矩。

第一离合单元301设于固定轴8，具体而言，第一离合单元301的内圈固定于固定轴8或者与固定轴8形成为一体且外圈固定于行星架203或者与行星架203形成为一体。在第一离合单元301处于接合状态下，行星架203能够通过第一离合单元301与固定轴8锁定，进而实现与轮毂轴O锁定。第二离合单元302的内圈固定于行星架203或者与行星架203形成为一体，第二离合单元302的外圈固定于第三离合单元70的内圈(内毂)或者与第三离合单元70的内圈(内毂)形成为一体。在第三离合单元70处于接合状态下，使内齿圈201与第二离合单元302的外圈传动连接。在第一离合单元301和第二离合单元302均接合的状态下，第三离合单元70分离，使得太阳齿轮202与内齿圈201之间的传动被切断。在本实施例中，第三离合单元70为摩擦离合器。

通过采用上述结构，在本实施例中，输入构件6朝向周向一侧转动时，第一离合单元301和第二离合单元302中的一者接合，另一者分离；输入构件6朝向周向另一侧转动时，第一离合单元301和第二离合单元302中的一者分离，另一者接合。作为单向离合器，典型地包括楔块式单向离合器、棘轮-棘爪式单向离合器、滚子式单向离合器等各种公知的单向离合器。第三离合单元70可以是各种公知的离合器，例如单向离合器、双向离合器。

如图3所示，当传动装置200处于一挡时，太阳齿轮202被输入构件6向周向一侧驱动，第二离合单元302处于分离状态，第一离合单元301处于接合状态而阻止行星架203转动，行星齿轮204仅进行自转而不进行公转。由此，内齿圈201相对于太阳齿轮202减速输出，内齿圈201向周向另一侧以预先设定的减速比(传动比)、例如1.23转动，即作为动力输入端的太阳齿轮202的转速为作为动力输出端的内齿圈201的转速的1.23倍。

如图4所示，当传动装置200处于二挡时，太阳齿轮202被输入构件6向周向另一侧驱动，第一离合单元301处于分离状态，第二离合单元302、第三离合单元70处于接合状态，行星架203与内齿圈201一体地转动，行星齿轮204仅进行公转而不进行自转，太阳齿轮202、行星齿轮204、行星架203和内齿圈201一体地向周向另一侧转动。此时，减速比(传动比)为1，内齿圈201相对于太阳齿轮202等速输出，即作为动力输入端的太阳齿轮202的转速与作为动力输出端的内齿圈201的转速相同。

如图5所示，当输入构件6停止驱动而车辆100被人力推着前进时，内齿圈201朝向周向另一侧转动，第一离合单元301以及第二离合单元302处于分离状态，第三离合单元70处于接合状态。此时，内齿圈201与轮毂轴O之间不锁定。由人力驱动使内齿圈201带动太阳齿轮202转动。

如图6所示，当输入构件6停止驱动而车辆100被人力推着后退时，内齿圈201朝向周向一侧转动，第一离合单元301以及第二离合单元302处于接合状态，第三离合单元70处于分离状态。此时，内齿圈201与第二离合单元302之间解除传动连接，内齿圈201与轮毂轴O之间不锁定。由人力驱动使内齿圈201带动太阳齿轮202转动。

本发明不限于上述实施例，本领域技术人员在本发明的教导下可对本发明的上述实施例做出各种变形，而不脱离本发明的范围。以下进行补充说明。

在以上的具体实施方式中，车辆为电动两轮车，但本发明不限于此。在其他可选的方案中，车辆也可以是电动三轮车，此时可将前轮作为驱动轮而将传动装置设于前轮。

在以上的具体实施方式中，轮毂轴外侧套设固定轴，并且第一离合单元及输入构件设于固定轴，但不限于此。在其他可选的方案中，也可以不设置固定轴，而直接将第一离合单元及输入构件设于轮毂轴。

在以上的具体实施方式中，一挡时减速比为1.23。但不言而喻，可通过设定不同的齿数比来调整减速比。

Claims (10)

1.一种传动装置，其安装于具有轮毂轴(O)的安装对象，所述传动装置包括输入构件(6)、轮毂(T)和变速机构(7)，所述变速机构(7)将来自所述输入构件(6)的扭矩传递到所述轮毂(T)，

所述轮毂(T)具有设于径向内侧的内筒部(11)、设于径向外侧的外筒部(12)以及连结所述内筒部(11)和所述外筒部(12)的连结部(13)，所述内筒部(11)安装于所述轮毂轴(O)，所述轮毂(T)能够绕所述轮毂轴(O)转动，

所述输入构件(6)包括链轮(61)，所述变速机构(7)在所述轮毂轴(O)的轴向上配置于所述连结部(13)与所述链轮(61)之间，所述变速机构(7)包括行星齿轮机构(20)，所述行星齿轮机构(20)包括太阳齿轮(202)、多个行星齿轮(204)、连结所述多个行星齿轮(204)的行星架(203)和内齿圈(201)，所述太阳齿轮(202)与所述输入构件(6)传动连接，且所述内齿圈(201)与所述轮毂(T)传动连接。

2.根据权利要求1所述的传动装置，其中，

所述变速机构(7)还包括第一离合单元(301)和第二离合单元(302)，当所述太阳齿轮(202)被所述输入构件(6)驱动而向周向一侧转动时，所述第一离合单元(301)接合而使所述行星架(203)与所述轮毂轴(O)锁定，当所述太阳齿轮(202)被所述输入构件(6)驱动而向周向另一侧转动时，所述第二离合单元(302)接合而使所述行星齿轮机构(20)一体地转动，

所述第一离合单元(301)在所述轴向上配置于所述太阳齿轮(202)与所述连结部(13)之间，所述第二离合单元(302)在所述轴向上配置于所述内齿圈(201)与所述连结部(13)之间。

3.根据权利要求1或2所述的传动装置，其中，

所述输入构件(6)还包括套装于所述轮毂轴(O)的传动套筒(62)，所述链轮(61)固定于所述传动套筒(62)，所述链轮(61)经由所述传动套筒(62)与所述太阳齿轮(202)传动连接。

4.根据权利要求3所述的传动装置，其中，

所述传动套筒(62)包括形成为一体的筒状部(621)和凸缘部(622)，所述筒状部(621)沿着所述轴向延伸，所述链轮(61)安装于所述凸缘部(622)，所述太阳齿轮(202)安装于所述筒状部(621)的与所述链轮(61)相反侧的端部。

5.根据权利要求2所述的传动装置，其中，

所述传动装置(200)还包括中空的固定轴(8)，其外套于所述轮毂轴(O)且相对于该轮毂轴(O)不可转动，

所述第一离合单元(301)设于所述固定轴(8)，在所述第一离合单元(301)处于接合状态下，所述行星架(203)通过所述第一离合单元(301)与所述固定轴(8)锁定。

6.根据权利要求5所述的传动装置，其中，

所述输入构件(6)以能够相对于所述固定轴(8)转动的方式安装于所述固定轴(8)。

7.根据权利要求2所述的传动装置，其中，

所述第一离合单元(301)和所述第二离合单元(302)为单向离合器，

所述变速机构(7)还具有第三离合单元(70)，所述第一离合单元(301)、所述第二离合单元(302)和所述第三离合单元(70)在所述轴向上彼此重叠，并且，在所述第一离合单元(301)和所述第二离合单元(302)均接合的状态下，所述第三离合单元(70)分离，以解除所述太阳齿轮(202)与所述内齿圈(201)之间的传动连接。

8.根据权利要求7所述的传动装置，其中，

在所述轮毂轴(O)的径向上，所述第二离合单元(302)和所述第三离合单元(70)设于所述行星架(203)的径向外侧，所述第一离合单元(301)设于所述行星架(203)的径向内侧。

9.根据权利要求7所述的传动装置，其中，

当所述太阳齿轮(202)被所述输入构件(6)驱动而向周向另一侧转动时，所述第一离合单元(301)分离，所述第二离合单元(302)接合且所述第三离合单元(70)接合，所述行星架(203)通过所述第二离合单元(302)和所述第三离合单元(70)相对于所述内齿圈(201)锁定，所述内齿圈(201)向周向另一侧转动；

当所述输入构件(6)停止驱动且所述内齿圈(201)朝向周向一侧转动时，所述第一离合单元(301)接合，所述第二离合单元(302)接合且所述第三离合单元(70)分离，所述太阳齿轮(202)朝向周向另一侧转动。

10.一种车辆，包括：

根据权利要求1至9中任一项所述的传动装置(200)；

作为所述安装对象的车架；

前轮(1)和后轮(2)，所述前轮(1)和所述后轮(2)设置于所述车架；以及

动力源，所述动力源安装于所述车架且在车辆(100)的前后方向上位于所述前轮(1)和所述后轮(2)之间的位置，

由所述动力源输出的扭矩能够经由所述输入构件(6)和所述行星齿轮机构(20)驱动所述前轮(1)或所述后轮(2)。