一种变速系统、轮毂电机以及农业无人车的制作方法

1.本发明涉及传动机构技术领域，尤其涉及一种变速系统、轮毂电机以及农业无人车。


背景技术：

2.相关技术中，很多电机为固定传动比，如轮毂电机很多为固定传动比，无法针对工况变动传动比实现单电机驱动时低速高扭或高速低扭的工作状态，只能通过增大电机输出功率来满足更高的工作要求。这使得在使用轮毂电机的车辆，或在其他使用固定传动比电机的设备中，选型的电机需要向上兼容较少出现的极限工况，导致需要采用更高功率的电机，但是高功率电机在使用时，只有较少的情况需要才体现高功率的价值，这拉低了整个设备的性价比。


技术实现要素：

3.本发明实施例的目的之一在于：提供一种变速系统，通过传动体的移动实现传动比的调节。
4.本发明实施例的目的之二在于：提供一种轮毂电机，可以实现无级变速。
5.本发明实施例的目的之三在于：提供一种农业无人车，可以通过功率更小的电机实现较大功率电机的输出特性，提高整车性价比。
6.为达上述目的之一，本发明采用以下技术方案：
7.一种变速系统，包括：
8.输入结构；
9.输出结构；
10.传动模块，包括传动体；所述传动体与所述输入结构、所述输出结构可传动地接触；所述输入结构绕输入轴线旋转时，带动所述传动体绕传动轴线旋转，从而带动所述输出结构绕所输出轴线旋转；
11.其中，所述输入结构与所述传动体接触的位置至所述传动轴线的垂线距离为r1，所述输出结构与所述传动体接触的位置至所述传动轴线的垂线距离为r2；所述传动体可沿调节路径移动，以改变与所述输入结构和/或与所述输出结构接触的位置，从而使所述r2与所述r1的比值变化。
12.为达上述目的之二，本发明采用以下技术方案：
13.一种轮毂电机，包括如上方案的变速系统；所述轮毂电机包括固定件，所述输入结构、所述输出结构分别可转动地安装于所述固定件；所述传动体活动安装于所述固定件
14.为达上述目的之三，本发明采用以下技术方案：
15.一种农业无人车，包括车体以及转动安装于所述车体的多个车轮；一个或多个所述车轮，所述车轮包括上方案的所述的轮毂电机。
16.本发明的有益效果为：该变速系统，在输入结构与输出结构之间设置传动体，通过
传动体移动，改变传动体与输入结构和/或与输出结构接触的位置，以改变r2和/或r1，从而使r2与r1的比值发生变化，实现传动比的调节，从而在功率有限的情况下，也可以满足低速高扭、高速低扭的需求。传动体通过移动调节传动比，相对于其他方式，更容易通过简单结构实现。
17.该轮毂电机以及农业无人车，可以通过传动体移动实现传动比的调节，调节方式简单。该农业无人车可以通过更小功率的电机实现相关技术中较大功率电机的输出特性，通过降低轮毂电机车辆中的电机成本，来提高整车性价比。
附图说明
18.下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
19.图1为本发明实施例所述轮毂电机的分解示意图；
20.图2为本发明实施例所述农业无人车的车轮示意图；
21.图3为本发明实施例所述农业无人车的车轮局部剖视图；
22.图4为本发明实施例所述变速系统的截面图(图中省略施力机构)；
23.图5为图4结构省略传动模块后的示意图；
24.图6为本发明实施例所述传动模块的结构示意图；
25.图7为本发明实施例所述传动体与所述安装轴的配合示意图；
26.图8为本发明实施例所述变速系统剖面图之一(变速系统处于低速状态时)；
27.图9为本发明实施例所述变速系统剖面图之二(变速系统处于高速状态时)；
28.图10为图8中a部放大图；
29.图11为图9中b部放大图；
30.图12为本发明实施例导向结构的示意图；
31.图13为本发明实施例导向结构与传动模块的组装方式示意图；
32.图14为本发明实施例导向结构与传动模块小总成的结构示意图之一(图中示意当r2/r1＜1时传动模块在导向结构内的位置)；
33.图15为本发明实施例所述导向结构与所述传动模块小总成的结构示意图之一(图中示意当r2/r1＞1时传动模块在导向结构内的位置)；
34.图16为本发明传动体的第二种结构示意图以及该传动体与输入、输出结构的配合示意图；
35.图17为本发明传动体的第三种结构示意图。
36.图中：100、输入轴线；200、输出轴线；300、传动轴线；10、输入结构；101、输入接触面；20、输出结构；201、输出接触面；30、传动模块；31、传动体；311、第一圆锥部；312、第二圆锥部；32、安装座；321、座框；3211、第一滑槽；322、第一轴座；323、第二轴座；33、安装轴；40、导向结构；401、安装槽；41、保持架；42、导向架；421、尖端；422、配合面；50、施力机构；51、离心安装柱；52、离心件；53、斜盘；54、盘导向块；60、固定件；70、定子；81、第一轴承；82、第二轴承；91、轮毂；92、轮主体。
具体实施方式
37.为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面
将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
38.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
39.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
40.轮毂电机是永磁同步电机的一种，轮毂电机由定子、转子以及输出结构组成，输出结构一般为端盖。其工作原理是通过将永磁体和线圈放置在电机的转子和定子上，利用永磁体产生的恒定磁场与线圈中流动的交流电产生的磁场相互作用，使得转子开始旋转，转子旋转以带动输出旋转。轮毂电机最大特点就是将动力装置和传动装置都整合到轮毂内，因此将电动车辆的机械部分大大简化。
41.相关技术中，很多电机为固定传动比。轮毂电机中的输入结构与输出结构之间为固定传动比，如轮毂电机中设置行星减速组件，是固定传动比，固定传动比无法针对工况变动传动比实现单电机驱动时低速高扭或高速低扭的工作状态，只能通过增大电机输出功率来满足更高的工作要求。这使得在使用轮毂电机的车辆，或在其他使用固定传动比电机的设备中，选型的电机需要向上兼容较少出现的极限工况，导致需要采用更高功率的电机，但是高功率电机在使用时，只有较少的情况需要才体现高功率的价值，这拉低了整个设备的性价比。
42.本发明提供了一种变速系统，该变速系统可以应用于永磁电机或非永磁电机，永磁电机可以为但不限于轮毂电机。该变速系统，在输入结构10与输出结构20之间设置传动体31，通过传动体31移动，改变传动体31与输入结构10和/或与输出结构20接触的位置，以改变r2和/或r1，从而使r2与r1的比值发生变化，实现传动比的调节，从而在功率有限的情况下，也可以满足低速高扭、高速低扭的需求。第二方面，在传动体31外表面至传动轴线300的垂线距离连续变化的基础上，可以实现无级变速。第三方面，传动体31被配置为通过平移的方式调节传动比，以进行调速，相对于控制传动体31旋转的方式进行调速，传动体31可以通过滑动装配等简单的方式安装，可以通过简单的操作实现移动，传动比的调节方式更加简单。变速系统可以作为变速器应用。
43.本发明还提供了一种轮毂电机，该轮毂电机可以应用于农业无人车，还可以应用于电动汽车、电动自行车、电动摩托车、电动滑板车、电动滑板车、高尔夫球车、智能巡检机器人、送餐机器人、自动导引运输车等设备的轮体结构中。该轮毂电机可以实现传动比的无级调节，该轮毂电机应用于轮体结构时，由于传动体31进行调速移动时是做径向移动的，对
轮体结构轴向空间要求低，有利于轮毂电机的小厚度、小体积设计。
44.本发明还提供了一种农业无人车，该农业无人车采用前述轮毂电机。该农业无人车的轮毂电机可以实现无级调速。在低速场景轮毂电机实现减速输出，获得更高的扭矩，有助于车辆启动与脱困；在高速场景轮毂电机实现增速输出，牺牲扭矩获得更高的转速，有助于车辆高速巡航。该农业无人车可以通过更小功率的电机实现相关技术中较大功率电机的输出特性，通过降低轮毂电机车辆中的电机成本，来提高整车性价比。
45.请参照图1至图17，下面对变速系统的结构进行说明。
46.变速系统包括输入结构10、输出结构20、传动模块30以及固定件60。
47.输入结构10可绕输入轴线100旋转地安装于固定件60，输出结构20可绕输出轴线200旋转地安装于固定件60，传动模块30可移动地安装于固定件60。传动模块30包括传动体31，传动体31可绕传动轴线300旋转，传动轴线300为穿过传动体31的自转轴线。
48.为了提供无级变速，传动体31被配置为：传动轴线300穿过传动体31，沿传动轴线300延伸的方向，传动体31的外表面的至少部分区域至传动轴线300的垂线距离连续变化。
49.变速系统工作时，输入结构10、输出结构20分别与传动体31的外表面传动接触。变速系统工作时，输入结构10绕输入轴线100旋转，带动传动体31绕传动轴线300旋转，从而带动输出结构20绕输出轴线200旋转。其中，输入结构10与传动体31接触的位置为第一位置，第一位置至传动轴线300的垂线距离为第一距离r1；输出结构20与传动体31接触的位置为第二位置，第二位置至传动轴线300的垂线距离为第二距离r2。传动体31被配置为可沿调节路径移动，传动体31沿调节路径移动时相对输入结构10和/或输出结构20移动，传动体31移动时r1和/或r2改变，从而改变r2与r1的比值，进而改变传动比。
50.该变速系统的变速原理为：在输入结构10的转速为常量时，传动件的角速度确定，由于第一位置、第二位置到传动体31转动轴线处的半径不一致，也即r1与r2不一致，所以输入结构10在第一位置、输出结构20在第二位置将会具备不同线速度。而传动体31外表面至传动轴线300垂线距离连续变化，通过控制传动体31移动，实现r1和/或r2的调节，从而调节r2/r1，r2/r1为传动比，实现传动比调整，实现变速。移动传动体31过程中，可以逐步调节r2/r1，进而可以实现传动比的无级调节，实现无级变速。
51.图10、图14中，传动模块30位于第一位置区域，r1》r2，即传动比为r2/r1《1，故该系统为减速机，输出结构20在第二位置的线速度小于输入结构10在第一位置的线速度，适合于低速高扭场景。图11、图15中，r1《r2，传动模块30位于第二位置区域，即传动比为r2/r1》1，故该系统为加速机，输出结构20在第二位置的线速度大于输入结构10在第一位置的线速度，适合于高速低扭场景。
52.本发明的变速系统在应用于包括轮毂电机的农业无人车时，可以通过传动体31移动，在低速场景实现减速输出，获得更高的扭矩，有助于车辆启动与脱困；在高速场景实现增速输出，牺牲扭矩获得更高的转速，有助于车辆高速巡航。该变速系统在应用于带电机的设备时，可以利用功率更小的电机实现传统方案中较大功率电机的输出特性，通过降低设备中电机成本，提高整个设备的性价比。
53.相关技术中，在轮毂电机等电机中配置行星减速系统实现减速，但是行星减速系统是固定传动比，传动比无法改变。还有一些轮毂电机中，虽然变速系统为传动比可变，但是仅能实现减速或增速一种功能，无法满足多种应用场景的需求。
54.为了可以适应多种应用场景，变速系统被配置为可减速也可增速。传动体31位于中间位置时，r1与r2相等，r2/r1＝1。传动体31由中间位置沿调速路径向第一方向移动时，r2增大、r1减小，以使r2/r1《1，适合低速高扭场景。传动体31由中间位置沿调速路径向第二方向移动时，r2减小，r1增大，以使r2/r1＞1，适合于高速低扭场景，第二方向与第一方向相反。
55.通过传动体31向相反两个方向移动，即可实现减速传动、加速传动两种功能，不仅可以适应更多应用场景，仅需要通过传动体31向两个方向移动即可实现减速传动、加速传动两种功能，在该变速系统应用于电机时，容易通过简单的结构实现传动体31的移动，换言之，容易通过简单、紧凑的结构实现无级变速，实用性高。
56.在其他实施例中，也可以变速系统配置为，传动体31移动时，r2与r1中一个数值变化，另一个数值不变，以使r2/r1发生变化，实现传动比调节。还可以将变速系统配置为，传动体31移动时，r2与r1都变大或都变小，但是其中一个数值变化率大于另一个数值变化率，以使r2/r1发生变化，实现传动比调节。
57.请继续参照图3至图5、图10、图11，将传动体31配置为可以通过两个平行的面分别与输入结构10、输出结构20接触，以在满足传动体31移动时可以改变r1以及r2，还可以保证输入结构10与传动体31、传动体31与输出结构20之间的传动效率。
58.如图4，输入结构10与传动体31接触的位置位于第一平面内，输出结构20与传动体31接触的位置位于第二平面内；第一平面与第二平面平行，传动轴线300相对第一平面、第二平面倾斜，传动体31被配置为可沿与第一平面、第二平面平行的调节路径移动。
59.对应地，如图5，输入结构10的一侧形成输入接触面101，输入结构10通过输入接触面101与传动体31接触；输出结构20的一侧形成输出接触面201，输出结构20通过输出接触面201与传动体31接触；输入接触面101与输出接触面201平行，传动轴线300相对输入接触面101、输出接触面201倾斜，传动体31被配置为可沿与输入接触面101、输出接触面201平行的调节路径移动。
60.本实施例中，通过对传动体31的传动轴线300角度、传动体31的外表面特性进行配置，并且对输入结构10、输出结构20的位置进行配置，使得传动体31相对的两边平行，使传动体31与输入结构10、输出结构20的接触为线接触，且接触线相互平行。采用本实施例的变速系统，具有如下几种益处：第一，相对于相关技术中传动体31与输入结构10、输出结构20的接触为点接触的方案，本实施例的变速系统可以获得传动体31与输入结构10、输出结构20之间更大的接触面积，进而提传动效率。第二，如图4、图10、图11所示，在传动体31与输入结构10、输出结构20的接触线互相平行的基础上，换言之，在第一平面与第二平面平行、输入接触面101与输出接触面201平行的基础上，可以使得传动件在于第一平面、第二平面、输入接触面101、输出接触面201平行的路径上移动时，传动件始终保持于与输入结构10、输出结构20的紧密接触，传动更加可靠。
61.输入轴线100与输出轴线200可以通过平行、重合、垂直、成角度的方式配置。输入轴线100与输出轴线200平行即不同轴，输入轴线100与输出轴线200重合即同轴。图3中，输入轴线100与输出轴线200平行或重合，此时，适合通过输入轴线100的顶端或底端接触传动体31，对应地通过输出轴线200的顶端或底端接触传动体31，使传动体31与输入结构10、输出结构20接触的位置平行。而输入轴线100与输出轴线200配置为重合，可以使整个系统结
构更加紧凑。
62.传动轴线300可以配置为相对输入轴线100和/或输出轴线200倾斜。如此设置，有利于在传动体31向接近或远离输入轴线100移动的过程中实现r1的调整，有利于在传动体31向接近或远离输出轴线200移动的过程中实现r2的调整。
63.输入结构10与输出结构20可以通过串联的方式配置，即输入结构10与输出结构20设于传动体31的相对两侧；输入结构10与输出结构20也可以通过并联的方式配置，即输入结构10与输出结构20设于传动体31的同一侧；输入结构10与输出结构20还可以设于传动体31的相邻两侧。其中，图3至图5、图8至图11中，输入结构10与输出结构20串联设置，可以避免系统占用平面尺寸过大，有利于紧凑化设计。
64.在输入轴线100与输出轴线200平行或重合时，传动体31的调节路径可以垂直或平行于输入轴线100。调节路径垂直于输入轴线100，相当于传动体31沿变速系统径向移动以调节r2/r1。调节路径平行于输入轴线100，相当于传动体31沿变速系统轴向移动以调节r2/r1。
65.在本发明附图的实施例中，输入轴线100与输出轴线200重合，输入结构10与输出结构20设于传动体31的相对两侧，传动轴线300相对输入轴线100以及输出轴线200倾斜，传动体31可向接近或远离输入轴线100的方向移动，换言之，传动体31的调节路径垂直于输入轴线100，传动体31沿变速系统径向移动，以使r2/r1变化。参照图3至图5、图8至图11，传动体31沿轴向设置在输入结构10、输出结构20中间，可以直接通过输入结构10、输出结构20的顶/底面接触传动体31，传动体31是在输入结构10与输出结构20之间的间隙沿径向移动进行调速，传动体31移动时，不会改变输入结构10、输出结构20的轴向位置，不会在输入结构10、输出结构20之外占用更多径向空间。通过将传动体31配置为沿径向移动，不仅可以实现无级调整传动比，相对于其他无级变速设计，对轴向空间要求低，更方便集成到对径向尺寸有限制的电机中，例如更方便集成到轮毂电机中。
66.请继续参照图6、图7、图10、图11，传动体31为双圆锥形滚子。
67.传动体31包括相连接的两个圆锥部，两个圆锥部的顶部位于传动体31的相对两端；两个圆锥部的中心线均与传动轴线300共线，输入结构10与其一圆锥部的外表面接触，输出结构20与另一圆锥部的外表面接触。两个圆锥部相连接以在输入结构10带动下同步转动。需要说明的是，本发明的圆锥部可以是实体结构为圆锥体的结构，也可以是实体结构为圆锥体去除尖端421后的圆台体结构。
68.图7、图16、图17中，传动体31的两个圆锥部分别为第一圆锥部311以及第二圆锥部312。第一圆锥部311的外表面由第一母线环绕传动轴线300旋转360度形成，第二圆锥部312的外表面由第二母线环绕传动轴线300360度形成，第一母线、第二母线与传动轴线300的夹角相同。输入结构10、输出结构20设于传动体31的相对两侧，输入结构10与第一圆锥部311的外表面接触，输出结构20与第二圆锥部312的外表面接触。
69.采用双圆锥形滚子，第一方面可以保证在传动体31自转且转动体径向位置固定的过程中，r1值、r2值固定，从而保证传动比稳定：输入结构10与第一圆锥部311接触实现传动，由于圆锥部的形状特性，在第一圆锥部311绕传动轴线300自转的过程中，只要传动体31的径向位置固定，r1值不会改变。同理，只要传动体31的径向位置固定，r2值不会改变。
70.采用双圆锥形滚子，第二方面可以在传动体31沿径向移动以调整r2/r1时，保证传
动体31与输入结构10、输出结构20的紧密接触：将第一母线与传动轴线300、第二母线与传动轴线300的夹角配置为相同，可以在传动体31自转的过程中，输入结构10与第一圆锥部311接触的位置、输出结构20与第二圆锥部312接触的位置平行。在此基础上，将输入轴线100与输出轴线200平行或重合，并且传动轴线300相对输入轴线100、输出轴线200倾斜，可以在传动体31沿径向移动的过程中，保持传动体31与输入结构10、输出结构20的紧密接触，保证传动可靠性。
71.采用双圆锥形滚子，第三方面在传动体31沿径向移动时实现r2/r1值调整时，输入结构10、输出结构20的轴向位置无需发生改变。结构更加简单。
72.其中，传动体31的两个圆锥部至少可以通过如下几种方式配置：
73.传动体31圆锥部配置方式一：如图7所示，第一圆锥部311与第二圆锥部312相连接，第一圆锥部311、第二圆锥部312的锥高相等，换言之，两个圆锥部大小相同且对称。此种配置方式，相当于传动体31的外表面由菱形环绕自身的一个对角线旋转180度形成，传动轴线300为该作为旋转中心线的对角线。
74.其中，两个圆锥部可以为一体成型结构也可以通过焊接、粘贴等方式连接固定，以实现两个圆锥部同步转动。
75.传动体31圆锥部配置方式二：如图16所示，第一圆锥部311与第二圆锥部312相连接，第一圆锥部311、第二圆锥部312的锥高不同，换言之，两个圆锥部一个大一些一个小一些。
76.其中，两个圆锥部可以为一体成型结构也可以通过焊接、粘贴等方式连接固定，以实现两个圆锥部同步转动。
77.传动体31圆锥部配置方式三：如图17所示，第一圆锥部311、第二圆锥部312间隔设置，两个圆锥部的锥高可以相同也可以不同，两个圆锥部固定于同一轴上，以实现两个圆锥部同步转动。
78.当传动体31是由菱形绕对角线旋转形成的回转体时，菱形对边平行的特性使得锥形滚子与输入结构10、输出结构20的接触为线接触，且接触线互相平行；故该双锥形滚子的设计相对于圆心滚子利用点接触实现传动的设计拥有更大的接触面积，进而提高了传动效率；同时上述平行的两条接触线是双锥形滚子可以利用径向移动实现无极变速的基础，也使得滚子在径向上平移时可以与输入结构10、输出结构20始终紧密接触，较圆心滚子设计(控制角度旋转)可以使用更简单的操作(控制线性平移)实现无级变速功能，且结构更为结实可靠。
79.传动体31可以为实心结构，也可以为空心结构。传动体31的实体结构可以由固体、液体、临界流体或多种物质混合物形成。
80.请继续参照图1至图5，变速系统包括固定件60，输入结构10可转动地安装于固定件60，输出结构20可转动地安装于固定件60，传动体31活动安装于固定。
81.为了使传动体31兼具可绕传动轴线300自转实现输入、输出传动的特性，以及可移动以调节与输入结构10和/或输出结构20的位置的特性，传动模块30还包括安装座32，传动体31可转动地安装于安装座32，传动体31可以在安装座32上产生自转，安装座32活动安装于固定件60，安装座32可以在固定件60上产生移动，通过安装座32的设置，将传动体31的自转运动与移动运动解耦，更容易在结构上实现，可制造性强。在其他实施例中，传动体31也
可以直接通过安装轴33可转动且可移动地安装至固定件60。
82.请继续参照图3、图4、图6、图7、图13，传动模块30还包括安装轴33，传动体31通过安装轴33转动安装于安装座32。传动体31可相对安装轴33转动，安装轴33与安装座32固定；或，传动体31与安装轴33固定，安装轴33可相对安装座32转动。在其他实施例中，传动体31与安装座32之间也可以不设置安装轴33，传动体31与安装座32之间设置轴承，以实现传动体31在安装座32上产生自转，以对输入结构10的动力进行传递。
83.请继续参照图6、图8至图13，在传动模块30配置安装轴33的基础上，安装座32通过如下方式配置。安装座32包括座框321，座框321设置第一方向上的两端贯通的座孔，一方面方便将传动体31设于座框321内的座孔内，通过座框321围绕在传动体31周围，避免其他结构干涉传动体31自转，起到保护作用，第二方面，座框321可以提供避位，便于传动体31与位于其相对两侧的输入结构10、输出结构20传动接触。第一轴座322、第二轴座323固定于座框321第一方向上的相对两侧，第一轴座322、第二轴座323位于座框321第二方向上的相对两侧，第二方向与第一方向垂直，传动体31通过轴与第一轴座322转动连接，传动体31通过轴与第二轴座323转动连接。第一轴座322、第二轴座323关于座框321的中心对称，有利于实现传动体31配置为传动轴线300倾斜设置。
84.图10、图11、图13中，输入轴线100与输出轴线200重合，且均位于传动模块30的内侧。输入结构10与输出结构20分别设于传动模块30的上下两侧。座框321的第一方向为上下方向，座框321的第二方向为径向。座框321的上侧开口以及下侧开口，以方便传动体31上下两侧露出以分别与输入结构10、输出结构20接触。第一轴座322、第二轴座323设于座框321上下两侧，且一个位于内侧另一个位于外侧，安装轴33的两端分别于第一轴座322、第二轴座323后，可以实现安装轴33相对输入轴线100、输出轴线200倾斜。
85.图6、图10中，第一轴座322相对座框321一侧凸出，第二轴座323相对座框321另一侧凸出，一方面，方便安装轴33从第一圆锥部311、第二圆锥部312的尖端421伸出，以分别安装至第一轴座322、第二轴座323，同时保持第一圆锥部311、第二圆锥部312基本保持于轴座的座孔内部。第二方面，凸出的第一轴座322、第二轴座323中一个靠内侧设置另一个靠外侧设置，可以通过第一轴座322与输入结构10径向限位地配合，通过第二轴座323与输出结构20径向限位地配合，实现对传动模块30沿径向移动的两个极限位置的限制，使传动体31保持在一个区域内移动。
86.在其他实施例中，也可以不设置第一轴座322、第二轴座323，直接将安装轴33配置为与座框321内壁连接。
87.请继续参照图6、图7，传动模块30包括安装轴33，安装轴33为贯穿传动体31的长轴。第一轴座322设置第一轴孔，第二轴座323设置第二轴孔，传动体31设置第三轴孔；第一轴孔、第二轴孔为沉孔，第三轴孔为通孔；安装轴33一端插入第一轴孔，另一端穿过第三轴孔并插入第二轴孔；传动体31可相对安装轴33转动。在第一轴座322、第二轴座323、传动体31上分别设置轴孔，在制造时，传动体31、安装座32、安装轴33可以为三个零件，在组装时，可以先将传动体31装在安装轴33上，再将安装轴33两端分别卡入第一轴座322、第二轴座323即可，组装方便快速。
88.在其他实施例中，也可以在传动体31的两端分别设置两个安装轴33，两个安装轴33可以是与传动体31一体成型，两个安装轴33与传动体31也可以是后组装。
89.请继续参照图1、图3、图4、图10至图15，为了在变速系统内部或外部作用力的作用下，实现传动模块30沿设计好的调节路径移动，实现稳定地传动比调节，变速系统还包括导向结构40。导向结构40安装于固定件60并与固定件60相对固定，安装座32滑动安装于导向结构40，以使传动模块30可以在导向结构40导向下移动。
90.导向结构40的设置方式为：导向结构40包括相连接的保持架41以及导向架42；保持架41固定于固定件60，保持架41为环形架，输入轴线100、输出轴线200位于保持架41的内侧；导向架42的至少部分相对保持架41的内壁凸出，安装座32与保持架41滑动配合。导向架42与保持架41之间可以为但不限于紧固件连接、卡扣连接、粘贴连接、一体成型。
91.为了高效传动，在变速系统内设置多个传动模块30，输入轴线100与输出轴线200平行或重合，多个传动模块30间隔地环绕在输入轴线100、输出轴线200外。对应地，输入结构10的输入接触面101、输出结构20的输出接触面201为圆环面，输入接触面101同时与多个传动体31接触，输出接触面201同时与多个传动体31接触，从而提高传动接触面积，提高传动效率。
92.在设置了多个传动模块30的基础上，在传动模块30与固定件60之间保持架41以及多个导向架42，保持架41提供多个导向架42的安装位置，多个导向架42分别用于对多个传动模块30提供滑动安装的位置。变速系统配置为：多个传动模块30可同时沿径向向、或同时沿径向向外作放射状移动。
93.如此，在装配系统时，可以先将多个导向架42安装于一个保持架41上，再将多个传动模块30滑动安装于导向结构40，形成一个小总成，再将该小总成、输入结构10、输出结构20、固定件60进行组装。相对于直接在固定件60上设置滑轨，以直接将多个传动模块30滑动安装于固定件60滑轨的方式，通过保持架41、多个导向架42、多个传动模块30组装成一个小总成，有利于对变速系统进行模块化设计，方便拆装，方便后续维护。
94.请继续参照图12至图15，下面提供一种传动模块30与导向架42的装配方式：
95.变速系统包括多个导向架42以及多个传动模块30。多个导向架42间隔地设置于保持架41的内侧，相邻导向架42之间形成安装槽401，传动模块30设于安装槽401，安装座32的相对两侧分别与两侧的保持架41滑动连接。安装座32水平方向的两侧设置第一滑槽3211，安装传动模块30时，相邻两个导向架42分别对准安装座32两侧的第一滑槽3211进行插接，实现安装座32滑动安装至导向架42。
96.在其他实施例中，也可以在导向架42侧向设置滑槽，对应安装座32侧向设置滑块，实现安装座32滑动安装至导向架42。
97.以输入结构10、输出结构20设于传动模块30上下两侧为例，说明多个导向架42间隔设置的效果：第一方面，既可以实现传动模块30沿径向可滑动地安装，由于导向架42位于传动体31两侧，导向架42不会干涉传动体31上方、下方的空间，保证传动体31与输入结构10、输出结构20接触。第二方面，导向架42间隔设置，可以通过安装座32两个外侧与两侧导向架42滑动配合，无须采用导向杆穿过安装座32等方式实现安装座32滑动导向，不会与安装于安装座32中间的传动体31干涉。
98.多个导向架42、多个传动模块30设于保持架41的内侧。为了使安装座32可以平稳地向内、向外移动，采用三角导轨作为导向架42。如图12、图13所示，导向架42背离保持架41内侧面的一端形成尖端421，导向架42接近安装槽401的一侧形成配合面422。导向架42为三
角形或接近三角形，采用这种形状的导向架42，有利于在安装座32的两侧提供平行的配合面422，从而正好可以供安装座32在两侧导向架42的支撑导向下径向向内、径向向外移动，并且移动过程中不会导向架42不会阻碍安装座32的径向移动产生干涉。
99.在其他实施例中，导向结构40也可以包括保持架41，以及多个环绕保持架41内壁间隔设置的滑杆，安装座32滑动安装于滑杆上。在其他实施例中，导向结构40也可以为直线导轨、丝杆、连杆组、活塞、滑槽等机构，只要提供安装座32沿调节路径移动的导向即可。
100.请继续参照图1、图3、图8、图9，为了实现自动无级变速，提高变速效率，以及时应对不同场景，变速系统中还包括施力机构50，施力机构50用于向安装座32施加作用力以使传动模块30接近第一轴线，和/或施力机构50用于向安装座32施加作用力以使传动模块30远离第一轴线。
101.在一些实施例中，施力机构50仅用于驱使传动模块30沿调节路径向第一方向移动，而传动模块30沿调节路径向第二方向移动是通过弹簧等自动复位件实现的；第一方向与第二方向可以一个为径向向内、另一个为径向向外的方向。在另一些实施例中，施力机构50用于驱使传动模块30沿调节路径两个方向的移动。
102.为了使对传动比的调节更加智能高效，离心机构通过如下方式配置：
103.离心机构包括离心件52，离心件52随输出结构20的旋转速度变化，向接近或远离输出轴线200的方向活动；离心件52向接近和/或远离输出轴线200的方向移动时，向安装座32施加作用力，以使安装座32向接近和/或远离输出轴线200的方向移动。
104.离心件52设置于多个传动模块30之间。
105.其中，输出结构20转速小时，离心件52向内缩回，传动模块30在弹簧作用或离心件52拉动下向内移动，从而使r2减小，r1增大，使传动比r2/r1＜1。故而，输出结构20低速转动时(如车辆正在起步、重载、陷车等)，离心件52向外甩出的程度小，对传动体31向外推的动力越小，实现比较大的传动比，牺牲速度，获得更大的扭矩。
106.输出结构20转速大时，离心件52向外甩出，离心件52向传动模块30施加作用力，使传动模块30沿径向向外移动，从而使r2增大，r1减小，使传动比r2/r1＞1。故而，随着电机转速逐渐提高，离心机构甩的越开，对传动体31向外推的动力越大，实现较小的传动比，牺牲扭矩获得更大的速度。
107.下面提供一种离心结构的设置方式。
108.离心机构包括离心安装柱51，以及多个绕离心安装柱51间隔设置的离心件52。离心安装柱51与输出结构20固定，离心件52的一端转动安装于离心安装柱51，另一端为自由端；输出结构20旋转时，带动离心件52旋转，从而带动离心件52的自由端向接近或远离离心安装柱51的方向摆转；离心件52向远离离心安装柱51的方向摆动时，离心件52向安装座32施加作用力，以使传动模块30向远离第一轴线的方向移动。
109.其中，传动模块30沿径向向内移动，可以是在保持架41与安装座32之间设置弹簧等弹性件，也可以是在离心机构与安装座32之间设置滑轨，以在离心件52向内缩回时，通过滑轨底部的限位块将安装座32向内拉动。
110.本实施例中，离心机构还包括设置在传动模块30与离心件52之间的斜盘53，斜盘53在离心件52张开时，受离心件52推动斜盘53沿输入轴线100/输出轴线200轴向移动，以将离心力转向作用在传动模块30安装座32，传动模块30在斜盘53作用下沿径向向外移动。斜
盘53在离心件52回收时，在弹簧作用下沿轴向复位，传动模块30在斜盘53带动或在弹簧作用下沿径向向内移动。其中，斜盘53通过盘导向块54限制转动但有一定轴向移动自由地安装于定子70。
111.在其他实施例中，离心机构也中的离心件52也可以是设置在固定件60以及固定件60轴向滑动连接的滑盘之间的滚珠、流体介质等。通过离心件52的离心运动的大小，带动滑盘沿轴向移动，从而通过滑动盘驱使向传动模块30的安装座32沿径向向外和/或沿径向向内移动。
112.本发明还提供一种轮毂电机，轮毂电机包括该变速系统。
113.轮毂电机包括固定件60，输入结构10、输出结构20分别可转动地安装于固定件60；传动体31活动安装于固定件60。轮毂电机包括定子70；输入结构10为转子，固定件60为盖板；盖板固定于定子70，盖板与定子70之间形成安装腔；输入结构10、输出结构20、传动模块30设于安装腔内。
114.输入结构10通过第一轴承81转动安装于固定件60，输出结构20通过第二轴承82转动安装于固定件60。
115.本发明还提供一种农业无人车，农业无人车用于执行喷药、播种等作业。农业无人车包括车体以及转动安装于车体的多个车轮；一个或多个车轮，车轮包括轮毂91、轮主体92以及前述轮毂电机，轮毂91与轮毂电机的输出结构20固定，轮主体92套在轮毂91外。
116.于本文的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左、”“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”，仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
117.在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。
118.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
119.以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种变速系统，其特征在于，包括：输入结构(10)；输出结构(20)；传动模块(30)，包括传动体(31)；所述传动体(31)与所述输入结构(10)、所述输出结构(20)可传动地接触；所述输入结构(10)绕输入轴线(100)旋转时，带动所述传动体(31)绕传动轴线(300)旋转，从而带动所述输出结构(20)绕所输出轴线(200)旋转；其中，所述输入结构(10)与所述传动体(31)接触的位置至所述传动轴线(300)的垂线距离为r1，所述输出结构(20)与所述传动体(31)接触的位置至所述传动轴线(300)的垂线距离为r2；所述传动体(31)可沿调节路径移动，以改变与所述输入结构(10)和/或与所述输出结构(20)接触的位置，从而使所述r2与所述r1的比值变化。2.根据权利要求1所述的变速系统，其特征在于，所述输入结构(10)与所述传动体(31)接触的位置位于第一平面内，所述输出结构(20)与所述传动体(31)接触的位置位于第二平面内；所述第一平面与所述第二平面平行；所述传动轴线(300)相对所述第一平面倾斜；所述调节路径与所述第一平面平行。3.根据权利要求2所述的变速系统，其特征在于，所述输入轴线(100)与所述输出轴线(200)重合或平行，所述传动轴线(300)相对所述输入轴线(100)倾斜，所述传动体(31)可向接近或远离所述输入轴线(100)的方向移动，以使所述r2与所述r1的比值变化。4.根据权利要求1所述的变速系统，其特征在于，所述传动体(31)包括相连接的两个圆锥部，两个所述圆锥部的顶部位于所述传动体(31)的相对两端；所述圆锥部的中心线与所述传动轴线(300)共线，所述输入结构(10)与其一所述圆锥部的外表面接触，所述输出结构(20)与另一所述圆锥部的外表面接触。5.根据权利要求4所述的变速系统，其特征在于，所述传动体(31)的外表面由菱形环绕自身一对角线旋转180度形成，所述传动轴线(300)为所述对角线。6.根据权利要求4或5所述的变速系统，其特征在于，所述输入结构(10)、所述输出结构(20)设于所述传动体(31)的相对两侧。7.根据权利要求1-5任一项所述的变速系统，其特征在于，包括固定件(60)；所述输入结构(10)、所述输出结构(20)分别可转动地安装于所述固定件(60)；所述传动模块(30)活动安装于所述固定件(60)。8.根据权利要求7所述的变速系统，其特征在于，所述传动模块(30)包括安装座(32)，所述传动体(31)可转动地安装于所述安装座(32)；所述安装座(32)与所述固定件(60)活动连接；所述安装座(32)可相对所述固定件(60)移动，从而使所述传动体(31)相对所述输入结构(10)、所述输出结构(20)移动。9.根据权利要求8所述的变速系统，其特征在于，所述安装座(32)包括座框(321)、第一轴座(322)、第二轴座(323)；所述座框(321)第一方向上的两端贯通；所述第一轴座(322)、所述第二轴座(323)固定于所述座框(321)第一方向上的相对两侧，所述第一轴座(322)、所述第二轴座(323)位于所述座框(321)第二方向上的相对两侧，所述第二方向与所述第一方向垂直；所述传动体(31)设于所述座框(321)内，所述传动体(31)通过轴与所述第一轴座(322)转动连接，所述传动体(31)通过轴与所述第二轴座(323)转动连接。
10.根据权利要求9所述的变速系统，其特征在于，所述传动模块(30)包括安装轴(33)，所述第一轴座(322)设置第一轴孔，所述第二轴座(323)设置第二轴孔，所述传动体(31)设置第三轴孔；所述第一轴孔、所述第二轴孔为沉孔，所述第三轴孔为通孔；所述安装轴(33)一端插入所述第一轴孔，另一端穿过所述第三轴孔并插入所述第二轴孔。11.根据权利要求8所述的变速系统，其特征在于，所述变速系统包括导向结构(40)，所述导向结构(40)安装于所述固定件(60)，所述安装座(32)滑动安装于所述导向结构(40)。12.根据权利要求11所述的变速系统，其特征在于，所述导向结构(40)包括相连接的保持架(41)以及导向架(42)；所述保持架(41)固定于所述固定件(60)，所述保持架(41)为环形架，所述输入轴线(100)、所述输出轴线(200)位于所述保持架(41)的内侧；所述导向架(42)的至少部分相对所述保持架(41)的内壁凸出，所述安装座(32)与所述保持架(41)滑动配合。13.根据权利要求12所述的变速系统，其特征在于，所述变速系统包括多个所述导向架(42)以及多个传动模块(30)；多个所述导向架(42)间隔地设置于所述保持架(41)的内侧，相邻所述导向架(42)之间形成安装槽(401)，所述传动模块(30)设于所述安装槽(401)，所述安装座(32)的相对两侧分别与两侧的所述保持架(41)滑动连接。14.根据权利要求13所述的变速系统，其特征在于，多个所述导向架(42)、多个所述传动模块(30)设于所述保持架(41)的内侧；所述导向架(42)背离所述保持架(41)内侧面的一端形成尖端(421)；所述导向架(42)接近所述安装槽(401)的一侧形成配合面(422)，所述安装槽(401)两侧的所述配合面(422)平行。15.根据权利要求8所述的变速系统，其特征在于，所述变速系统包括多个所述传动模块(30)，多个所述传动模块(30)环绕所述输入轴线(100)间隔设置；所述变速系统包括施力机构(50)；所述施力机构(50)用于向所述安装座(32)施加作用力以使所述传动模块(30)接近所述输入轴线(100)，和/或所述施力机构(50)用于向所述安装座(32)施加作用力以使所述传动模块(30)远离所述输入轴线(100)。16.根据权利要求15所述的变速系统，其特征在于，所述施力机构(50)为离心机构，所述离心机构包括离心件(52)；随所述输出结构(20)的旋转速度变化，所述离心件(52)向接近或远离所述输出轴线(200)的方向活动；所述离心件(52)向接近和/或远离所述输入轴线(100)的方向移动时，向所述安装座(32)施加作用力，以使所述传动模块(30)沿垂直于所述输入轴线(100)的方向移动。17.根据权利要求16所述的变速系统，其特征在于，所述离心机构包括离心安装柱(51)，以及多个绕所述离心安装柱(51)间隔设置的离心件(52)；所述离心安装柱(51)与所述输出结构(20)固定；所述离心件(52)的一端转动安装于所述离心安装柱(51)，另一端为自由端；所述输出结构(20)旋转时，带动所述离心件(52)的自由端向接近或远离所述离心安装柱(51)的方向摆转；所述离心件(52)向远离所述离心安装柱(51)的方向摆动时，所述离心件(52)向所述安装座(32)施加作用力，以使所述传动模块(30)向远离所述输入轴线(100)的方向移动。
18.一种轮毂电机，其特征在于，包括如权利要求1-17任一项所述的变速系统；所述轮毂电机包括固定件(60)，所述输入结构(10)、所述输出结构(20)分别可转动地安装于所述固定件(60)；所述传动体(31)活动安装于所述固定件(60)。19.根据权利要求18所述的轮毂电机，其特征在于，所述轮毂电机包括定子(70)；所述输入结构(10)为转子，所述固定件(60)为端盖；所述端盖固定于所述定子(70)，所述端盖与所述定子(70)之间形成安装腔；所述输入结构(10)、所述输出结构(20)、所述传动模块(30)设于所述安装腔内。20.一种农业无人车，其特征在于，包括车体以及转动安装于所述车体的多个车轮；一个或多个所述车轮，所述车轮包括如权利要求1-19任一项所述的轮毂电机。

技术总结
本发明公开一种变速系统、轮毂电机以及农业无人车，属于传动机构技术领域。该变速系统，在输入结构与输出结构之间设置传动体，通过传动体移动，改变传动体与输入结构和/或与输出结构接触的位置，以改变R2和/或R1，从而使R2与R1的比值发生变化，实现传动比的调节，从而在功率有限的情况下，也可以满足低速高扭、高速低扭的需求。传动体通过移动调节传动比，相对于其他方式，更容易通过简单结构实现。该轮毂电机以及农业无人车，可以通过传动体移动实现传动比的调节，调节方式简单。该农业无人车可以通过更小功率的电机实现相关技术中较大功率电机的输出特性，通过降低轮毂电机车辆中的电机成本，来提高整车性价比。来提高整车性价比。来提高整车性价比。


技术研发人员：何裕元
受保护的技术使用者：广州极飞科技股份有限公司
技术研发日：2023.06.30
技术公布日：2023/9/22