一种多档位的中置电机及其换挡方法与流程

1.本发明涉及中置电动机领域，更具体地说，它涉及一种多档位的中置电机及其换挡方法。


背景技术：

2.自行车，又称脚踏车或单车。自行车的传动速比有速比固定不变和速比可调两种，通常自行车的动力输入是靠脚踏动力输入单元来驱动，即多数的自行车包括中轴，中轴的两端分别设置有脚踏动力输入单元来驱动，也有少部分采用助力输入单元共同来驱动的方式，如申请公布号113859419a所公开的“一种可自动换挡的三速中置电机”，但上述电机只有三个挡位，相对传送速度比较少，不利于高速运转和多种扭矩输出稳定输出。


技术实现要素：

3.本发明的第一个目的是提供一种多档位的中置电机，其结构紧凑简单，运行稳定，克服现有中置电动机传送速度比较少，不利于高速运转和多种扭矩输出稳定输出的缺陷。
4.为了实现上述发明目的，本发明一种多档位的中置电机，包括中轴、辅轴、脚踏动力输入单元、助力输入单元和传动减速齿轮，所述脚踏动力输入单元固定连接在所述的中轴的左、右两端，将驱动动力传递到所述的中轴上；所述助力输入单元通过所述的传动减速齿轮将驱动动力传递到过渡齿轮上，还包括有套轴、第一单向离合器和第二单向离合器，所述的中轴的左段套装有二挡中轴齿轮，所述二挡中轴齿轮和所述中轴之间通过所述第一单向离合器连接；所述的套轴套接在所述二挡中轴齿轮右侧的中轴的右段上；所述的套轴从左往右至少装配有第一滑动双棘齿棘轮、一挡中轴齿轮和输出链轮，其中，所述输出链轮固定连接在所述的套轴上，所述的一挡中轴齿轮和所述套轴之间通过第三单向离合器连接，所述第一滑动双棘齿棘轮滑动套接在所述的套轴上；
5.所述的辅轴从左往右至少装配有二挡辅轴齿轮、过渡齿轮、一挡辅轴齿轮、其中，所述一挡辅轴齿轮、二挡辅轴齿轮固定连接在所述辅轴上，所述过渡齿轮和所述副中轴之间通过所述第二单向离合器连接；
6.所述第一滑动双棘齿棘轮向左滑动时与所述二挡中轴齿轮的棘齿啮合，将所述动力从所述的中轴传递到所述的套轴上。
7.采用上述技术方案，多个挡位运行更加平稳，相对输出传送速度比较多，同时，该结构采用电动机直接带传动减速齿轮和过渡齿轮的方式，结构紧凑简单，传动效率更高。
8.进一步限定，所述的多挡换挡的中置电机为七挡中置电机，所述的套轴从左往右依次装配有第一滑动双棘齿棘轮、五挡中轴齿轮、四挡中轴齿轮、七挡中轴齿轮、一挡中轴齿轮、三挡中轴齿轮、六挡中轴齿轮和输出链轮；其中，所述输出链轮固定连接在所述的套轴上，所述的一挡中轴齿轮和所述套轴之间通过第三单向离合器连接；所述的五挡中轴齿轮、四挡中轴齿轮、七挡中轴齿轮、三挡中轴齿轮和六挡中轴齿轮固定套接在所述的套轴上；所述第一滑动双棘齿棘轮滑动套接在所述的套轴上；所述的辅轴从左往右依次装配有
二挡辅轴齿轮、过渡齿轮五挡辅轴齿轮、四挡辅轴齿轮、第二滑动双棘齿棘轮、七挡辅轴齿轮、一挡辅轴齿轮、三挡辅轴齿轮、第三滑动双棘齿棘轮和六挡辅轴齿轮；其中，所述一挡辅轴齿轮、二挡辅轴齿轮固定连接在所述辅轴上，所述过渡齿轮和所述副中轴之间通过第二单向离合器连接；所述第二滑动双棘齿棘轮和所述的所述第三滑动双棘齿棘轮均滑动套接在所述的辅轴上，所述五挡辅轴齿轮、四挡辅轴齿轮、七挡辅轴齿轮、三挡辅轴齿轮和六挡辅轴齿轮空套在所述的辅轴上。
9.更进一步，所述脚踏动力输入单元为脚蹬，所述助力输入单元为电动机，所述电动机包括电动机输出轴和电动机输出齿轮，所述电动机输出轴上上固定所述电动机输出齿轮，所述电动机输出齿轮将动力传递给所述传动减速齿轮至所述的过渡齿轮上，脚蹬和电动机是性能稳定的动力源，其中，电动机采用行星轮。
10.再进一步，限定该中置电机还包括有壳体，所述中轴的两端穿出壳体，所述套轴的右端穿出壳体右侧，所述输出链轮安装在壳体右外侧，所述辅轴、助力输入单元和传动减速齿轮均容纳在所述壳体内部，采用这样的壳体结构，传动安全稳定，能避免乘骑者裤子等被卷入在传动齿轮中，外形美观。
11.本发明的第二个目的是提供一种多档位的中置电机的换挡方法，该方法换挡稳定，操作简单，一挡直接是起步挡，二挡、三挡、四挡均是将第一滑动双棘齿棘轮、第三滑动双棘齿棘轮以及第二滑动双棘齿棘轮向左移，五挡、六挡、七挡均是将第一滑动双棘齿棘轮、第三滑动双棘齿棘轮以及第二滑动双棘齿棘轮向右移，这种设计有利于变速鼓的设计简单化。
12.具体的变挡方式为：当处于起步一挡位置时，
13.采用脚蹬作为动力时，脚蹬将驱动动力传递到所述的中轴上，所述二挡中轴齿轮在第一单向离合器单向正向作用下，将驱动动力传递到一挡辅轴齿轮，再传递到一挡中轴齿轮，在第三单向离合器单向正向作用下，驱动动力传递到套轴及输出链轮上；此时，所述过渡齿轮在第二单向离合器的单向反向作用下，所述过渡齿轮和所述的传动减速齿轮不传递扭力，不会造成电动机反转；此时，第一滑动双棘齿棘轮、第二滑动双棘齿棘轮和第三滑动双棘齿棘轮均处于空连状态；
14.采用电动机作为动力时，电动机将驱动动力传递到传动减速齿轮和过渡齿轮，在第二单向离合器的单向正向作用下，在将驱动动力传递到辅轴上，再传递到所述一挡辅轴齿轮及一挡中轴齿轮，在第三单向离合器的单向正向作用下，将驱动动力传递到套轴上，再传递到输出链轮；此时，所述二挡中轴齿轮在第一单向离合器的单向反向作用下，所述二挡中轴齿轮和所述的中轴不传递扭力，第一滑动双棘齿棘轮、第二滑动双棘齿棘轮和第三滑动双棘齿棘轮均处于空连状态；
15.当从一挡变化成二挡时，
16.采用脚蹬作为动力时，脚蹬将驱动动力传递到所述的中轴上，将第一滑动双棘齿棘轮向左滑动使左边棘齿与所述二挡中轴齿轮的内棘齿啮合，将驱动动力传递到所述套轴及输出链轮；此时，第二滑动双棘齿棘轮和第三滑动双棘齿棘轮处于空连状态；
17.采用电动机作为动力时，电动机将驱动动力传递到传动减速齿轮及过渡齿轮上，在第二单向离合器的单向正向作用下，将驱动动力传递到辅轴(及二挡辅轴齿轮上，再传递到二挡中轴齿轮，将第一滑动双棘齿棘轮向左滑动使左边棘齿与所述二挡中轴齿轮的内棘
齿啮合，将驱动动力传递到所述套轴及输出链轮；此时，由于第一单向离合器的单向反向，二挡中轴齿轮不会将驱动动力传递给主动轴；由于第三单向离合器的单向反向，所述套轴不会将驱动动力传递给辅轴及一挡辅轴齿轮；此时，第二滑动双棘齿棘轮和第三滑动双棘齿棘轮处于空连状态；
18.当从二挡变化成三挡时，
19.采用脚蹬作为动力时，脚蹬将驱动动力传递到所述的中轴上，所述二挡中轴齿轮在第一单向离合器单向正向作用下，将驱动动力传递到二挡辅轴齿轮及辅轴，将第三滑动双棘齿棘轮向左滑动使左边棘齿与所述三挡辅轴齿轮的内棘齿啮合，将驱动动力传递到三挡中轴齿轮，将驱动动力传递到所述套轴及输出链轮；此时，第一滑动双棘齿棘轮和第二滑动双棘齿棘轮处于空连状态；在第三单向离合器的单向反向作用下，套轴不会将驱动动力传递给一挡中轴齿轮；
20.采用电动机作为动力时，电动机将驱动动力传递到传动减速齿轮和过渡齿轮，在第二单向离合器的单向正向作用下，在将驱动动力传递到辅轴上，将第三滑动双棘齿棘轮向左滑动使左边棘齿与所述三挡辅轴齿轮的内棘齿啮合，将驱动动力传递到三挡中轴齿轮，将驱动动力传递到所述套轴及输出链轮；此时，第一滑动双棘齿棘轮和第二滑动双棘齿棘轮处于空连状态；在第三单向离合器的单向反向作用下，套轴不会将驱动动力传递给一挡中轴齿轮；
21.当从三挡变化成四挡时，
22.采用脚蹬作为动力时，脚蹬将驱动动力传递到所述的中轴上，所述二挡中轴齿轮在第一单向离合器单向正向作用下，将驱动动力传递到二挡辅轴齿轮及辅轴，将第二滑动双棘齿棘轮向左滑动使左边棘齿与所述四挡辅轴齿轮的内棘齿啮合，将驱动动力传递到四挡中轴齿轮将驱动动力传递到所述套轴及输出链轮；此时，第一滑动双棘齿棘轮和第三滑动双棘齿棘轮处于空连状态；在第三单向离合器的单向反向作用下，套轴不会将驱动动力传递给一挡中轴齿轮；
23.采用电动机作为动力时，电动机将驱动动力传递到传动减速齿轮和过渡齿轮，在第二单向离合器的单向正向作用下，在将驱动动力传递到辅轴上，将第二滑动双棘齿棘轮向左滑动使左边棘齿与所述四挡辅轴齿轮的内棘齿啮合，将驱动动力传递到四挡中轴齿轮将驱动动力传递到所述套轴及输出链轮；此时，第一滑动双棘齿棘轮和第三滑动双棘齿棘轮处于空连状态；在第三单向离合器的单向反向作用下，套轴不会将驱动动力传递给一挡中轴齿轮；
24.当从四挡变化成五挡时，
25.采用脚蹬作为动力时，脚蹬将驱动动力传递到所述的中轴上，所述二挡中轴齿轮在第一单向离合器单向正向作用下，将驱动动力传递到二挡辅轴齿轮及辅轴，将第一滑动双棘齿棘轮向右滑动使右边棘齿与所述五挡中轴齿轮的内棘齿啮合，将驱动动力传递到五挡中轴齿轮将驱动动力传递到所述套轴及输出链轮；此时，第二滑动双棘齿棘轮和第三滑动双棘齿棘轮处于空连状态；在第三单向离合器的单向反向作用下，套轴不会将驱动动力传递给一挡中轴齿轮；
26.采用电动机作为动力时，电动机将驱动动力传递到传动减速齿轮和过渡齿轮，在第二单向离合器的单向正向作用下，在将驱动动力传递到辅轴上，将第一滑动双棘齿棘轮
向右滑动使右边棘齿与所述五挡中轴齿轮的内棘齿啮合，将驱动动力传递到五挡中轴齿轮将驱动动力传递到所述套轴及输出链轮；此时，第二滑动双棘齿棘轮和第三滑动双棘齿棘轮处于空连状态；在第三单向离合器的单向反向作用下，套轴不会将驱动动力传递给一挡中轴齿轮；
27.当从五挡变化成六挡时，
28.采用脚蹬作为动力时，脚蹬将驱动动力传递到所述的中轴上，所述二挡中轴齿轮在第一单向离合器单向正向作用下，将驱动动力传递到二挡辅轴齿轮及辅轴，将第三滑动双棘齿棘轮向右滑动使右边棘齿与所述六挡辅轴齿轮的内棘齿啮合，将驱动动力传递到六挡中轴齿轮将驱动动力传递到所述套轴及输出链轮；此时，第一滑动双棘齿棘轮和第二滑动双棘齿棘轮处于空连状态；在第三单向离合器的单向反向作用下，套轴不会将驱动动力传递给一挡中轴齿轮；
29.采用电动机作为动力时，电动机将驱动动力传递到传动减速齿轮和过渡齿轮，在第二单向离合器的单向正向作用下，在将驱动动力传递到辅轴上，将第三滑动双棘齿棘轮向右滑动使右边棘齿与所述六挡辅轴齿轮的内棘齿啮合，将驱动动力传递到六挡中轴齿轮将驱动动力传递到所述套轴及输出链轮；此时，第一滑动双棘齿棘轮和第二滑动双棘齿棘轮处于空连状态；在第三单向离合器的单向反向作用下，套轴不会将驱动动力传递给一挡中轴齿轮；
30.当从六挡变化成七挡时，
31.采用脚蹬作为动力时，脚蹬将驱动动力传递到所述的中轴上，所述二挡中轴齿轮在第一单向离合器单向正向作用下，将驱动动力传递到二挡辅轴齿轮及辅轴，将第二滑动双棘齿棘轮向右滑动使右边棘齿与所述七挡辅轴齿轮的内棘齿啮合，将驱动动力传递到七挡中轴齿轮将驱动动力传递到所述套轴及输出链轮；此时，第一滑动双棘齿棘轮和第三滑动双棘齿棘轮处于空连状态；在第三单向离合器的单向反向作用下，套轴不会将驱动动力传递给一挡中轴齿轮；
32.退挡时，顺序依次相反。
33.采用上述变挡的方法，结合变速的结构，使得变挡更加稳定。
34.其中所述的棘齿均为斜齿，棘齿的工作面受力时，力的方向朝向棘齿根部，使得齿轮棘齿和套筒棘齿自动卡紧，从而传递力矩。轮和棘轮之间采用上述方式配合连接的技术效果是：(1)由于采用内棘齿轮和单向离合器处于处于常接触的状态的结构，在需要动力传递时，成啮合状态驱动，在不需要动力传递时，成分离状态打滑。(2)在需要卡紧时，棘轮棘齿和齿轮棘齿容易啮合，并且能够防止脱落；(3)具有速度差的时候，棘轮棘齿和齿轮棘齿容易脱离。具体原因是：由于棘齿角度的原因，棘齿的工作面受力时，力的方向朝向棘齿根部，使得棘轮棘齿和齿轮棘齿自动卡紧，从而传递力矩。由于棘齿的齿背角度平缓，不能传递力矩，棘齿的齿背受力时，力的方向远离齿根，使棘轮棘齿和齿轮棘齿相互远离，从而自动分离。
35.单向离合器上单向正向传动时更加稳定。
附图说明
36.图1是本发明的立体结构示意图；
37.图2是将图1中的二挡中轴齿轮去掉后漏出第一单向离合器的立体结构示意图；
38.图3是本发明的结构一挡时的结构示意图；
39.图4是本发明的结构二挡时的结构示意图；
40.图5是本发明的结构三挡时的结构示意图；
41.图6是本发明的结构四挡时的结构示意图；
42.图7是本发明的结构五挡时的结构示意图；
43.图8是本发明的结构六挡时的结构示意图；
44.图9是本发明的结构七挡时的结构示意图；
45.图10是本发明的结构中，第一单向离合器、第二单向离合器、第三单向离合器位置示意图(去掉上面对应的齿轮后)。
46.图标识中，
47.中轴1、第一单向离合器10、二挡中轴齿轮12；
48.辅轴2、二挡辅轴齿轮22、过渡齿轮4、第二单向离合器20、五挡辅轴齿轮25、四挡辅轴齿轮24、第二滑动双棘齿棘轮52、七挡辅轴齿轮27、一挡辅轴齿轮21、三挡辅轴齿轮23、第三滑动双棘齿棘轮53和六挡辅轴齿轮26；
49.套轴3、第一滑动双棘齿棘轮51、五挡中轴齿轮35、四挡中轴齿轮34、七挡中轴齿轮37、一挡中轴齿轮31、第三单向离合器30、三挡中轴齿轮33、六挡中轴齿轮36和输出链轮39；
50.脚踏动力输入单元——脚蹬5；
51.助力输入单元——电机6、电机输出轴61、电机输出齿轮62；
52.传动减速齿轮7。
具体实施方式
53.下面啮合附图和实施例对本发明技术方案进一步说明。
54.实施例，该实施例的挡位是七个挡位，如图1—图10所示，一种多档位的中置电机，包括中轴1、套轴3、辅轴2、脚蹬5、电机62，传动减速齿轮7、第二单向离合器20、第一单向离合器10，其中，
55.所述的中轴1的左段套装有二挡中轴齿轮12，所述二挡中轴齿轮12和所述中轴1之间通过第一单向离合器10连接；
56.所述的套轴3套接在所述二挡中轴齿轮12右侧的中轴1的右段上；所述第一滑动双棘齿棘轮向左滑动时与所述二挡中轴齿轮的棘齿啮合，将所述动力从所述的中轴传递到所述的套轴上；所述的套轴从左往右依次装配有第一滑动双棘齿棘轮51、五挡中轴齿轮35、四挡中轴齿轮34、七挡中轴齿轮37、一挡中轴齿轮31、三挡中轴齿轮33、六挡中轴齿轮36和输出链轮39；其中，所述输出链轮39固定连接在所述的套轴3上，所述的一挡中轴齿轮31和所述套轴3之间通过第三单向离合器30连接；所述的五挡中轴齿轮35、四挡中轴齿轮34、七挡中轴齿轮37、三挡中轴齿轮33和六挡中轴齿轮36固定套接在所述的套轴3上；所述第一滑动双棘齿棘轮51滑动套接在所述的套轴3上；
57.所述的辅轴2从左往右依次装配有二挡辅轴齿轮22、过渡齿轮4五挡辅轴齿轮25、四挡辅轴齿轮24、第二滑动双棘齿棘轮52、七挡辅轴齿轮27、一挡辅轴齿轮21、三挡辅轴齿轮23、第三滑动双棘齿棘轮53和六挡辅轴齿轮26；其中，所述一挡辅轴齿轮21、二挡辅轴齿
轮22固定连接在所述辅轴2上，所述过渡齿轮4和所述副中轴2之间通过第二单向离合器20连接；所述第二滑动双棘齿棘轮52和所述的所述第三滑动双棘齿棘轮53均滑动套接在所述的辅轴2上，所述五挡辅轴齿轮25、四挡辅轴齿轮24、七挡辅轴齿轮27、三挡辅轴齿轮23和六挡辅轴齿轮26空套在所述的辅轴2上；
58.脚蹬5固定连接在所述的中轴1的左、右两端，将驱动动力传递到所述的中轴1上。
59.所述电动机6通过所述的传动减速齿轮7将驱动动力传递到过渡齿轮4上；
60.所述电动机6包括电动机输出轴61和电动机输出齿轮62，所述电动机输出轴61上上固定所述电动机输出齿轮62，所述电动机输出齿轮62将动力传递给所述传动减速齿轮7至所述的过渡齿轮4上。
61.还包括有壳体，所述中轴1的两端穿出壳体，所述套轴3的右端穿出壳体右侧，所述输出链轮39安装在壳体右外侧，所述辅轴2、助力输入单元和传动减速齿轮7均容纳在所述壳体内部。
62.所述过渡齿轮4与所述第一滑动双棘齿棘轮51的位置相对应。
63.采用本技术方案的一种多档位的中置电机的换挡方法，
64.当处于起步一挡位置时，
65.采用脚蹬5作为动力时，脚蹬将驱动动力传递到所述的中轴1上，所述二挡中轴齿轮12在第一单向离合器10单向正向作用下，将驱动动力传递到一挡辅轴齿轮21，再传递到一挡中轴齿轮31，在第三单向离合器30单向正向作用下，驱动动力传递到套轴3及输出链轮39上；此时，所述过渡齿轮4在第二单向离合器20的单向反向作用下，所述过渡齿轮4和所述的传动减速齿轮7不传递扭力，不会造成电动机反转；此时，第一滑动双棘齿棘轮51、第二滑动双棘齿棘轮52和第三滑动双棘齿棘轮53均处于空连状态；
66.采用电动机6作为动力时，电动机6将驱动动力传递到传动减速齿轮7和过渡齿轮4，在第二单向离合器20的单向正向作用下，在将驱动动力传递到辅轴2上，再传递到所述一挡辅轴齿轮21及一挡中轴齿轮31，在第三单向离合器30的单向正向作用下，将驱动动力传递到套轴3上，再传递到输出链轮39；此时，所述二挡中轴齿轮12在第一单向离合器10的单向反向作用下，所述二挡中轴齿轮12和所述的中轴1不传递扭力，第一滑动双棘齿棘轮51、第二滑动双棘齿棘轮52和第三滑动双棘齿棘轮53均处于空连状态；
67.当从一挡变化成二挡时，
68.采用脚蹬5作为动力时，脚蹬将驱动动力传递到所述的中轴1上，将第一滑动双棘齿棘轮51向左滑动使左边棘齿与所述二挡中轴齿轮12的内棘齿啮合，将驱动动力传递到所述套轴3及输出链轮39；此时，第二滑动双棘齿棘轮52和第三滑动双棘齿棘轮53处于空连状态；
69.采用电动机6作为动力时，电动机6将驱动动力传递到传动减速齿轮7及过渡齿轮4上，在第二单向离合器20的单向正向作用下，将驱动动力传递到辅轴2及二挡辅轴齿轮22上，再传递到二挡中轴齿轮12，将第一滑动双棘齿棘轮51向左滑动使左边棘齿与所述二挡中轴齿轮12的内棘齿啮合，将驱动动力传递到所述套轴3及输出链轮39；此时，由于第一单向离合器10的单向反向，二挡中轴齿轮12不会将驱动动力传递给主动轴1；由于第三单向离合器30的单向反向，所述套轴3不会将驱动动力传递给辅轴及一挡辅轴齿轮21；此时，第二滑动双棘齿棘轮52和第三滑动双棘齿棘轮53处于空连状态；
70.当从二挡变化成三挡时，
71.采用脚蹬5作为动力时，脚蹬将驱动动力传递到所述的中轴1上，所述二挡中轴齿轮12在第一单向离合器10单向正向作用下，将驱动动力传递到二挡辅轴齿轮21及辅轴，将第三滑动双棘齿棘轮53向左滑动使左边棘齿与所述三挡辅轴齿轮23的内棘齿啮合，将驱动动力传递到三挡中轴齿轮33，将驱动动力传递到所述套轴3及输出链轮39；此时，第一滑动双棘齿棘轮51和第二滑动双棘齿棘轮52处于空连状态；在第三单向离合器30的单向反向作用下，套轴3不会将驱动动力传递给一挡中轴齿轮31；
72.采用电动机6作为动力时，电动机6将驱动动力传递到传动减速齿轮7和过渡齿轮4，在第二单向离合器20的单向正向作用下，在将驱动动力传递到辅轴2上，将第三滑动双棘齿棘轮53向左滑动使左边棘齿与所述三挡辅轴齿轮23的内棘齿啮合，将驱动动力传递到三挡中轴齿轮33，将驱动动力传递到所述套轴3及输出链轮39；此时，第一滑动双棘齿棘轮51和第二滑动双棘齿棘轮52处于空连状态；在第三单向离合器30的单向反向作用下，套轴3不会将驱动动力传递给一挡中轴齿轮31；
73.当从三挡变化成四挡时，
74.采用脚蹬5作为动力时，脚蹬将驱动动力传递到所述的中轴1上，所述二挡中轴齿轮12在第一单向离合器10单向正向作用下，将驱动动力传递到二挡辅轴齿轮21及辅轴，将第二滑动双棘齿棘轮52向左滑动使左边棘齿与所述四挡辅轴齿轮24的内棘齿啮合，将驱动动力传递到四挡中轴齿轮34将驱动动力传递到所述套轴3及输出链轮39；此时，第一滑动双棘齿棘轮51和第三滑动双棘齿棘轮53处于空连状态；在第三单向离合器30的单向反向作用下，套轴3不会将驱动动力传递给一挡中轴齿轮31；
75.采用电动机6作为动力时，电动机6将驱动动力传递到传动减速齿轮7和过渡齿轮4，在第二单向离合器20的单向正向作用下，在将驱动动力传递到辅轴2上，将第二滑动双棘齿棘轮52向左滑动使左边棘齿与所述四挡辅轴齿轮24的内棘齿啮合，将驱动动力传递到四挡中轴齿轮34将驱动动力传递到所述套轴3及输出链轮39；此时，第一滑动双棘齿棘轮51和第三滑动双棘齿棘轮53处于空连状态；在第三单向离合器30的单向反向作用下，套轴3不会将驱动动力传递给一挡中轴齿轮31；
76.当从四挡变化成五挡时，
77.采用脚蹬5作为动力时，脚蹬将驱动动力传递到所述的中轴1上，所述二挡中轴齿轮12在第一单向离合器10单向正向作用下，将驱动动力传递到二挡辅轴齿轮21及辅轴，将第一滑动双棘齿棘轮51向右滑动使右边棘齿与所述五挡中轴齿轮35的内棘齿啮合，将驱动动力传递到五挡中轴齿轮35将驱动动力传递到所述套轴3及输出链轮39；此时，第二滑动双棘齿棘轮52和第三滑动双棘齿棘轮53处于空连状态；在第三单向离合器30的单向反向作用下，套轴3不会将驱动动力传递给一挡中轴齿轮31；
78.采用电动机6作为动力时，电动机6将驱动动力传递到传动减速齿轮7和过渡齿轮4，在第二单向离合器20的单向正向作用下，在将驱动动力传递到辅轴2上，将第一滑动双棘齿棘轮51向右滑动使右边棘齿与所述五挡中轴齿轮35的内棘齿啮合，将驱动动力传递到五挡中轴齿轮35将驱动动力传递到所述套轴3及输出链轮39；此时，第二滑动双棘齿棘轮52和第三滑动双棘齿棘轮53处于空连状态；在第三单向离合器30的单向反向作用下，套轴3不会将驱动动力传递给一挡中轴齿轮31；
79.当从五挡变化成六挡时，
80.采用脚蹬5作为动力时，脚蹬将驱动动力传递到所述的中轴1上，所述二挡中轴齿轮12在第一单向离合器10单向正向作用下，将驱动动力传递到二挡辅轴齿轮21及辅轴，将第三滑动双棘齿棘轮53向右滑动使右边棘齿与所述六挡辅轴齿轮26的内棘齿啮合，将驱动动力传递到六挡中轴齿轮36将驱动动力传递到所述套轴3及输出链轮39；此时，第一滑动双棘齿棘轮51和第二滑动双棘齿棘轮52处于空连状态；在第三单向离合器30的单向反向作用下，套轴3不会将驱动动力传递给一挡中轴齿轮31；
81.采用电动机6作为动力时，电动机6将驱动动力传递到传动减速齿轮7和过渡齿轮4，在第二单向离合器20的单向正向作用下，在将驱动动力传递到辅轴2上，将第三滑动双棘齿棘轮53向右滑动使右边棘齿与所述六挡辅轴齿轮26的内棘齿啮合，将驱动动力传递到六挡中轴齿轮36将驱动动力传递到所述套轴3及输出链轮39；此时，第一滑动双棘齿棘轮51和第二滑动双棘齿棘轮52处于空连状态；在第三单向离合器30的单向反向作用下，套轴3不会将驱动动力传递给一挡中轴齿轮31；
82.当从六挡变化成七挡时，
83.采用脚蹬5作为动力时，脚蹬将驱动动力传递到所述的中轴1上，所述二挡中轴齿轮12在第一单向离合器10单向正向作用下，将驱动动力传递到二挡辅轴齿轮21及辅轴，将第二滑动双棘齿棘轮52向右滑动使右边棘齿与所述七挡辅轴齿轮27的内棘齿啮合，将驱动动力传递到七挡中轴齿轮37将驱动动力传递到所述套轴3及输出链轮39；此时，第一滑动双棘齿棘轮51和第三滑动双棘齿棘轮53处于空连状态；在第三单向离合器30的单向反向作用下，套轴3不会将驱动动力传递给一挡中轴齿轮31；
84.退挡时，顺序依次相反。
85.上述具体实施例的说明只是用于帮助理解本发明方法及其核心思想，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对发明进行若干改进和修饰，比如，简单改变齿面倾斜角，齿轮棘齿齿数和套筒棘齿的齿数，这些改进和修饰也落入本发明的权利要求的保护范围内。

技术特征：
1.一种多档位的中置电机，包括中轴(1)、辅轴(2)、脚踏动力输入单元、助力输入单元和传动减速齿轮(7)，所述脚踏动力输入单元固定连接在所述的中轴(1)的左、右两端，将驱动动力传递到所述的中轴(1)上；所述助力输入单元通过所述的传动减速齿轮(7)将驱动动力传递到过渡齿轮(4)上，其特征在于：还包括有套轴(3)、第一单向离合器(10)和第二单向离合器(20)，所述的中轴(1)的左段套装有二挡中轴齿轮(12)，所述二挡中轴齿轮(12)和所述中轴(1)之间通过所述第一单向离合器(10)连接；所述的套轴(3)套接在所述二挡中轴齿轮(12)右侧的中轴(1)的右段上；所述的套轴从左往右至少装配有第一滑动双棘齿棘轮(51)、一挡中轴齿轮(31)和输出链轮(39)，其中，所述输出链轮(39)固定连接在所述的套轴(3)上，所述的一挡中轴齿轮(31)和所述套轴(3)之间通过第三单向离合器(30)连接，所述第一滑动双棘齿棘轮(51)滑动套接在所述的套轴(3)上；所述的辅轴(2)从左往右至少装配有二挡辅轴齿轮(22)、过渡齿轮(4)、一挡辅轴齿轮(21)、其中，所述一挡辅轴齿轮(21)、二挡辅轴齿轮(22)固定连接在所述辅轴(2)上，所述过渡齿轮(4)和所述副中轴(2)之间通过所述第二单向离合器(20)连接；所述第一滑动双棘齿棘轮(51)向左滑动时与所述二挡中轴齿轮(12)的棘齿啮合，将所述动力从所述的中轴(1)传递到所述的套轴(3)上。2.如权利要求1所述的一种多档位的中置电机，其特征在于：所述的多挡换挡的中置电机为七挡中置电机，所述的套轴从左往右依次装配有第一滑动双棘齿棘轮(51)、五挡中轴齿轮(35)、四挡中轴齿轮(34)、七挡中轴齿轮(37)、一挡中轴齿轮(31)、三挡中轴齿轮(33)、六挡中轴齿轮(36)和输出链轮(39)；其中，所述输出链轮(39)固定连接在所述的套轴(3)上，所述的一挡中轴齿轮(31)和所述套轴(3)之间通过第三单向离合器(30)连接；所述的五挡中轴齿轮(35)、四挡中轴齿轮(34)、七挡中轴齿轮(37)、三挡中轴齿轮(33)和六挡中轴齿轮(36)固定套接在所述的套轴(3)上；所述第一滑动双棘齿棘轮(51)滑动套接在所述的套轴(3)上；所述的辅轴(2)从左往右依次装配有二挡辅轴齿轮(22)、过渡齿轮(4)五挡辅轴齿轮(25)、四挡辅轴齿轮(24)、第二滑动双棘齿棘轮(52)、七挡辅轴齿轮(27)、一挡辅轴齿轮(21)、三挡辅轴齿轮(23)、第三滑动双棘齿棘轮(53)和六挡辅轴齿轮(26)；其中，所述一挡辅轴齿轮(21)、二挡辅轴齿轮(22)固定连接在所述辅轴(2)上，所述过渡齿轮(4)和所述副中轴(2)之间通过第二单向离合器(20)连接；所述第二滑动双棘齿棘轮(52)和所述的所述第三滑动双棘齿棘轮(53)均滑动套接在所述的辅轴(2)上，所述五挡辅轴齿轮(25)、四挡辅轴齿轮(24)、七挡辅轴齿轮(27)、三挡辅轴齿轮(23)和六挡辅轴齿轮(26)空套在所述的辅轴(2)上。3.如权利要求2所述的一种多档位的中置电机，其特征在于：所述脚踏动力输入单元为脚蹬(5)，所述助力输入单元为电动机(6)，所述电动机(6)包括电动机输出轴(61)和电动机输出齿轮(62)，所述电动机输出轴(61)上固定所述电动机输出齿轮(62)，所述电动机输出齿轮(62)将动力传递给所述传动减速齿轮(7)至所述的过渡齿轮(4)上。4.如权利要求1所述的一种多档位的中置电机，其特征在于：还包括有壳体，所述中轴(1)的两端穿出壳体，所述套轴(3)的右端穿出壳体右侧，所述输出链轮(39)安装在壳体右
外侧，所述辅轴(2)、助力输入单元和传动减速齿轮(7)均容纳在所述壳体内部。5.如权利要求3所述的一种多档位的中置电机，其特征在于：所述过渡齿轮4与所述第一滑动双棘齿棘轮(51)的位置相对应。6.如权利要求5所述的一种多档位的中置电机的换挡方法，其特征在于：当处于一挡位置时，采用脚蹬(5)作为动力时，脚蹬(5)将驱动动力依次传递到所述的中轴(1)、一挡辅轴齿轮(21)、一挡中轴齿轮(31)、套轴(3)及输出链轮(39)上；此时，所述过渡齿轮(4)在第二单向离合器(20)的单向反向作用下，所述过渡齿轮(4)和所述的传动减速齿轮(7)不传递扭力，不会造成电动机反转；此时，第一滑动双棘齿棘轮(51)、第二滑动双棘齿棘轮52和第三滑动双棘齿棘轮(53)均处于空连状态；采用电动机(6)作为动力时，电动机(6)将驱动动力依次传递到传动减速齿轮(7)、过渡齿轮(4)、辅轴(2)、一挡辅轴齿轮(21)、一挡中轴齿轮(31)、套轴(3)、输出链轮(39)；第一滑动双棘齿棘轮(51)、第二滑动双棘齿棘轮52和第三滑动双棘齿棘轮(53)均处于空连状态；当处于二挡位置时，采用脚蹬(5)作为动力时，脚蹬(5)将驱动动力依次传递到所述的中轴(1)、再传递到所述套轴(3)及输出链轮(39)；此时，第一滑动双棘齿棘轮(51)向左滑动使左边棘齿与所述二挡中轴齿轮(12)的内棘齿啮合，第二滑动双棘齿棘轮52和第三滑动双棘齿棘轮(53)处于空连状态；采用电动机(6)作为动力时，电动机(6)将驱动动力依次传递到传动减速齿轮(7)、过渡齿轮(4)、辅轴(2)、二挡辅轴齿轮(22)、二挡中轴齿轮(12)、套轴(3)、输出链轮(39)；此时，第一滑动双棘齿棘轮(51)向左滑动使左边棘齿与所述二挡中轴齿轮(12)的内棘齿啮合，第二滑动双棘齿棘轮52和第三滑动双棘齿棘轮(53)处于空连状态；当处于三挡位置时，采用脚蹬(5)作为动力时，脚蹬(5)将驱动动力依次传递到所述的中轴(1)、二挡中轴齿轮、二挡辅轴齿轮(21)、辅轴(2)、三挡中轴齿轮(33)、套轴(3)、输出链轮(39)；此时，第三滑动双棘齿棘轮(53)向左滑动使左边棘齿与所述三挡辅轴齿轮(23)的内棘齿啮合，第一滑动双棘齿棘轮(51)和第二滑动双棘齿棘轮52处于空连状态；采用电动机(6)作为动力时，电动机(6)将驱动动力依次传递到减速齿轮(7)、过渡齿轮(4)，辅轴(2)、三挡中轴齿轮(33)、套轴(3)、输出链轮(39)；此时，第三滑动双棘齿棘轮(53)向左滑动使左边棘齿与所述三挡辅轴齿轮(23)的内棘齿啮合，第一滑动双棘齿棘轮(51)和第二滑动双棘齿棘轮52处于空连状态；当处于四挡位置时，采用脚蹬(5)作为动力时，脚蹬(5)将驱动动力依次传递到中轴(1)、二挡辅轴齿轮(21)、辅轴，四挡中轴齿轮(34)、套轴(3)、输出链轮(39)；此时，第二滑动双棘齿棘轮52向左滑动使左边棘齿与所述四挡辅轴齿轮(24)的内棘齿啮合，第一滑动双棘齿棘轮(51)和第三滑动双棘齿棘轮(53)处于空连状态；采用电动机(6)作为动力时，电动机(6)将驱动动力依次传递到传动减速齿轮(7)、过渡齿轮(4)、辅轴(2)、四挡辅轴齿轮(24)、四挡中轴齿轮(34)、套轴(3)、输出链轮(39)；此时，第二滑动双棘齿棘轮(52)向左滑动使左边棘齿与所述四挡辅轴齿轮(24)的内棘齿啮合，第
一滑动双棘齿棘轮(51)和第三滑动双棘齿棘轮(53)处于空连状态；当处于五挡位置时，采用脚蹬(5)作为动力时，脚蹬(5)将驱动动力依次传递到中轴(1)、二挡辅轴齿轮(21)、辅轴(2)、五挡中轴齿轮(35)、套轴(3)、输出链轮(39)；此时，第一滑动双棘齿棘轮(51)向右滑动使右边棘齿与所述五挡中轴齿轮(35)的内棘齿啮合、第二滑动双棘齿棘轮52和第三滑动双棘齿棘轮(53)处于空连状态；采用电动机(6)作为动力时，电动机(6)将驱动动力依次传递到传动减速齿轮(7)、过渡齿轮(4)、辅轴(2)、五挡中轴齿轮(35)、套轴(3)及输出链轮(39)；此时，第二滑动双棘齿棘轮(52)和第三滑动双棘齿棘轮(53)处于空连状态；此时，第一滑动双棘齿棘轮(51)向右滑动使右边棘齿与所述五挡中轴齿轮(35)的内棘齿啮合、第二滑动双棘齿棘轮52和第三滑动双棘齿棘轮(53)处于空连状态；当处于六挡位置时，采用脚蹬(5)作为动力时，脚蹬(5)将驱动动力依次传递到中轴(1)、二挡辅轴齿轮(21)、辅轴、六挡中轴齿轮(36)、套轴(3)、输出链轮(39)；此时，第三滑动双棘齿棘轮(53)向右滑动使右边棘齿与所述六挡辅轴齿轮(26)的内棘齿啮合，第一滑动双棘齿棘轮(51)和第二滑动双棘齿棘轮(52)处于空连状态；采用电动机(6)作为动力时，电动机(6)将驱动动力依次传递到传动减速齿轮(7)、过渡齿轮(4)、辅轴(2)、六挡中轴齿轮(36)、套轴(3)及输出链轮(39)；此时，第三滑动双棘齿棘轮(53)向右滑动使右边棘齿与所述六挡辅轴齿轮(26)的内棘齿啮合，第一滑动双棘齿棘轮(51)和第二滑动双棘齿棘轮52处于空连状态；当处于七挡位置时，采用脚蹬(5)作为动力时，脚蹬(5)将驱动动力依次传递到中轴(1)、二挡辅轴齿轮(21)、辅轴(2)、七挡中轴齿轮(37)、套轴(3)、输出链轮(39)；此时，第二滑动双棘齿棘轮52向右滑动使右边棘齿与所述七挡辅轴齿轮(27)的内棘齿啮合，第一滑动双棘齿棘轮(51)和第三滑动双棘齿棘轮(53)处于空连状态。

技术总结
本发明涉及中置电动机领域，更具体地说，涉及一种多档位的中置电机及其换挡方法，其中，中置电机，包括中轴、套轴、辅轴、脚踏动力输入单元、助力输入单元，传动减速齿轮、第二单向离合器、第一单向离合器，脚踏动力输入单元固定连接在所述的中轴的左、右两端，将驱动动力传递到所述的中轴上，所述助力输入单元通过所述的传动减速齿轮将驱动动力传递到过渡齿轮上，该换挡方法利用其单向离合器和棘轮结合，实现多挡位置，其结构紧凑简单，运行稳定，克服现有中置电动机传送速度比较少，不利于高速运转和多种扭矩输出稳定输出的缺陷。转和多种扭矩输出稳定输出的缺陷。转和多种扭矩输出稳定输出的缺陷。


技术研发人员：蔡明
受保护的技术使用者：蔡明
技术研发日：2023.08.11
技术公布日：2023/9/20