專利名稱：電動自行車中置驅(qū)動同軸式動力組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電動自行車驅(qū)動裝置，特別是涉及一種由電動力傳動裝置、人力傳動裝置和扭力檢測機構(gòu)組成的電動自行車中置驅(qū)動同軸式動力組。
背景技術(shù)：
電動自行車作為低污染、低噪音的新型綠色便捷交通工具，對社會經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境，對改變能源利用結(jié)構(gòu)等諸多方面都有著極其深遠的社會意義。而當前的電動自行車驅(qū)動裝置主要有二大類一類以輪轂直接驅(qū)動后(或前)輪，結(jié)構(gòu)簡單為最普通結(jié)構(gòu)，但難以實現(xiàn)機械變速及智能功能；第二類為摩擦輪驅(qū)動，電機固定于后(或前)輪，靠電機軸摩擦輪胎產(chǎn)生驅(qū)動力，該結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)變速功能，但智能功能仍不足。
發(fā)明內(nèi)容
為了彌補以上不足，本發(fā)明提供了電動自行車中置驅(qū)動同軸式動力組，能同時提供人力驅(qū)動和電動力驅(qū)動，并且實現(xiàn)人力踩踏驅(qū)動時不帶動電動力電機，同時具有檢測人力踩踏力來控制電機驅(qū)動，具有結(jié)構(gòu)更緊湊、體積小、效率高和免維護等功能。
本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣一種電動自行車中置驅(qū)動同軸式動力組，由電動力傳動裝置、人力傳動裝置和扭力檢測機構(gòu)組成，其特征在于，該電動力傳動裝置之電機轉(zhuǎn)子、人力傳動裝置之人力輸入軸和管狀輸出軸為同一軸心設(shè)置。
作為本發(fā)明的進一步改進，該人力傳動裝置和電動力傳動裝置分別基于人力行星齒輪系和電動力行星齒輪系，實現(xiàn)人力增速傳動和電動力減速傳動后，共同驅(qū)動該管狀輸出軸，并由該管狀輸出軸帶動鏈旋轉(zhuǎn)，配合鏈條、飛輪實現(xiàn)動力傳輸。
作為本發(fā)明的進一步改進，該管狀輸出軸端面設(shè)有內(nèi)棘輪和外棘輪，用以分別實現(xiàn)人力單向傳動輸出和電動力單向傳動輸出。
作為本發(fā)明的進一步改進，該電動力行星齒輪系配合該動力組之外殼上設(shè)有的儲油池實現(xiàn)稀油潤滑，用以獲得低噪音、高效率及長壽命的目標。
作為本發(fā)明的進一步改進，該電動力行星齒輪系基于軸承固定于該管狀輸出軸，并基于該管狀輸出軸的外棘輪與該電動力行星齒輪系的棘爪機構(gòu)單向嚙合，實現(xiàn)該管狀輸出軸的電動力單向傳動。
作為本發(fā)明的進一步改進，該電動力行星齒輪系為，多個雙級行星齒輪分別基于電機行星輪軸固定于電機左行星架和電機右行星架間，基于軸承固定于該管狀輸出軸的電機太陽輪同時與該多個雙級行星齒輪之主動齒輪嚙合，固定于該動力組之外殼上的電機環(huán)輪同時與該雙級行星齒輪之從動齒輪嚙合，該電動力傳動裝置的電機定子固定于該外殼，而該電機轉(zhuǎn)子與該電機太陽輪固定，該電機左行星架一端基于軸承固定于該管狀輸出軸，另一端設(shè)有的棘爪機構(gòu)與該管狀輸出軸的外棘輪單向嚙合，實現(xiàn)該管狀輸出軸的電動力單向傳動。
作為本發(fā)明的進一步改進，2至4個雙級行星齒輪基于電機行星輪軸固定于電機左行星架和電機右行星架間。
作為本發(fā)明的進一步改進，該人力行星齒輪系基于軸承固定于該人力輸入軸，并基于該管狀輸出軸的內(nèi)棘輪與該人力行星齒輪系的棘爪機構(gòu)單向嚙合，實現(xiàn)該管狀輸出軸的人力單向傳動。
作為本發(fā)明的進一步改進，該人力行星齒輪系為，多個人力行星輪分別基于人力行星輪軸固定于人力左行星架和人力右行星架間，該人力左行星架與該人力輸入軸固定，該多個人力行星輪同時與人力環(huán)輪嚙合，同時與基于滾針軸承固定于該人力輸入軸的人力太陽輪一端嚙合，該人力太陽輪另一端設(shè)有的棘爪機構(gòu)與該管狀輸出軸的內(nèi)棘輪單向嚙合，實現(xiàn)該管狀輸出軸的人力單向傳動。
作為本發(fā)明的進一步改進，2至4個人力行星輪基于人力行星輪軸固定于人力左行星架和人力右行星架間。
作為本發(fā)明的進一步改進，該扭力檢測機構(gòu)為，該人力環(huán)輪輪緣設(shè)有一對磁石保持架，兩磁石分別沾著于該磁石保持架的對應(yīng)位置，并搭配以其球狀端頭緊貼該保持架的扭力推桿、活動套于該扭力推桿的扭力彈簧、一端活動套于該扭力推桿并封壓該扭力彈簧，而另一端通過該外殼上設(shè)有的對應(yīng)螺孔以旋固方式調(diào)整至使該扭力彈簧處于受壓狀態(tài)的扭力調(diào)整鈕，該兩磁石位移通過霍爾傳感器轉(zhuǎn)化為電壓變化，作為控制該電機轉(zhuǎn)動的輸入量之一。
作為本發(fā)明的進一步改進，該動力組使用1至6套所述扭力檢測機構(gòu)用以實現(xiàn)合理的轉(zhuǎn)換因子及順滑的機構(gòu)動作。
作為本發(fā)明的進一步改進，該外殼由一端基于軸承固定于該人力輸入軸的左箱體和一端基于軸承固定于該管狀輸出軸的右箱體組成。
該電機轉(zhuǎn)子與基于軸承固定于該管狀輸出軸的電機太陽輪固定，多個雙級行星齒輪基于電機行星輪軸固定于電機左行星架和電機右行星架間，該電機太陽輪與該雙級行星齒輪之主動齒輪嚙合實現(xiàn)電動力傳動，而該雙級行星齒輪之從動齒輪與固定于外殼上的電機環(huán)輪嚙合，實現(xiàn)電動力減速，該電機左行星架一端設(shè)有的棘爪機構(gòu)與該管狀輸出軸的外棘輪單向嚙合，實現(xiàn)電動力單向傳動，該電機左行星架另一端基于軸承固定于該管狀輸出軸。當車速大于電機輸出速度，即對應(yīng)的該管狀輸出軸轉(zhuǎn)速大于該左行星架轉(zhuǎn)速時(如電動車處于下坡路時管狀輸出軸轉(zhuǎn)速較高)，該管狀輸出軸與該左行星架間脫離單向嚙合，即電機驅(qū)動處于“空轉(zhuǎn)”狀態(tài)(如無電騎行)，反之，當車速小于電機輸出速度，電機通過該電動力行齒輪系實現(xiàn)減速傳動后，驅(qū)動該管狀輸出軸實現(xiàn)電動力傳動輸出。
該人力踩踏力通過人力輸入軸輸入，該人力太陽輪固定于該人力輸入軸，由人力太陽輪、多個人力行星輪基于人力行星輪軸固定于人力左行星架和人力右行星架間，以及該人力行星輪與人力環(huán)輪嚙合組成人力增速機構(gòu)，而人力行星輪同時與基于滾針軸承固定于該人力輸入軸的人力太陽輪一端部嚙合實現(xiàn)人力增速傳動，該人力太陽輪另一端部設(shè)有的棘爪機構(gòu)與該套筒型輸出軸的內(nèi)棘輪單向嚙合實現(xiàn)人力單向傳動，這樣，當車速小于人力輸入速度，該人力太陽輪與該管狀輸出軸單向嚙合，實現(xiàn)人力單向傳動輸出(如電動車處于爬坡或啟動時)，反之，當車速大于人力輸入速度，該人力太陽輪與該管狀輸出軸脫離單向嚙合，如下坡或者電機速度較高時狀態(tài)，踩踏處于“空踩”狀態(tài)(如純電動起行)；由此實現(xiàn)了人力驅(qū)動和(或)電動力驅(qū)動有機組合。(如爬坡及平路高速行使)扭力檢測機構(gòu)的引入，可將人力踩踏力量的大小轉(zhuǎn)換成對應(yīng)磁石的位移，再通過霍爾傳感器將此位移轉(zhuǎn)化電壓變化并作為控制電機轉(zhuǎn)速的控制量之一輸入控制器，從而根據(jù)需求實現(xiàn)電機轉(zhuǎn)速控制。
考慮功率分流及制造裝配的合理性，所述電動力行星齒輪系的雙級行星輪個數(shù)為2-4，同樣人力行星齒輪系的人力行星輪為2-4個。
外殼上特定位置的儲油槽設(shè)計保證了電機減速機構(gòu)能夠得到有效且低能耗潤滑作用，用以獲得低噪音、高效率及長壽命的目標。
圖1為本發(fā)明涉及的所述電動自行車中置同軸式動力組之軸向剖面圖；圖2為本發(fā)明涉及的所述電動力傳動裝置之軸向剖面圖；圖3為本發(fā)明涉及的所述人力傳動裝置之軸向剖面圖；圖4為本發(fā)明涉及的所述扭力檢測機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。
對照圖1至圖4作如下進一步說明1電動力傳動裝置3扭力檢測機構(gòu)2人力傳動裝置 12滾針軸承4人力輸入軸201人力行星輪5管狀輸出軸202人力行星輪軸6左箱體203人力左行星架7右箱體204人力右行星架101電機定子205人力環(huán)輪102電機轉(zhuǎn)子206人力太陽輪103電機太陽輪 301保持架104雙級行星齒輪302磁石108電機環(huán)輪303扭力推桿106電機左行星架304扭力彈簧107電機右行星架305扭力調(diào)整鈕105電機行星輪軸10軸承具體實施例對照圖1至圖4以下做進一步闡述本發(fā)明所公開的一種電動自行車中置驅(qū)動同軸式動力組，由電動力傳動裝置1、人力傳動裝置2和扭力檢測機構(gòu)3組成，該電動力傳動裝置之電機轉(zhuǎn)子、人力傳動裝置之人力輸入軸和管狀輸出軸為同一軸心設(shè)置。
該人力傳動裝置和電動力傳動裝置分別基于人力行星齒輪系和電動力行星齒輪系，實現(xiàn)人力增速傳動和電動力減速傳動后，共同驅(qū)動該管狀輸出軸，并由該管狀輸出軸帶動鏈旋轉(zhuǎn)，配合鏈條、飛輪實現(xiàn)動力傳輸。該管狀輸出軸端面設(shè)有內(nèi)棘輪和外棘輪，用以分別實現(xiàn)人力單向傳動輸出和電動力單向傳動輸出。
該電動力行星齒輪系配合該動力組之外殼上設(shè)有的儲油池實現(xiàn)稀油潤滑，用以獲得低噪音、高效率及長壽命的目標。
結(jié)合圖2和圖1，該電動力行星齒輪系基于軸承固定于該管狀輸出軸，并基于該管狀輸出軸的外棘輪與該電動力行星齒輪系的棘爪機構(gòu)單向嚙合，實現(xiàn)該管狀輸出軸的電動力單向傳動。該電動力行星齒輪系為，多個雙級行星齒輪104分別基于電機行星輪軸105固定于電機左行星架106和電機右行星架107間，基于軸承(10)固定于該管狀輸出軸的電機太陽輪103同時與該多個雙級行星齒輪之主動齒輪嚙合，固定于該動力組之外殼上的電機環(huán)輪108同時與該雙級行星齒輪之從動齒輪嚙合，該電動力傳動裝置的電機定子101固定于該外殼，而該電機轉(zhuǎn)子102與該電機太陽輪固定，該電機左行星架一端基于軸承(10)固定于該管狀輸出軸，另一端設(shè)有的棘爪機構(gòu)與該管狀輸出軸的外棘輪單向嚙合，實現(xiàn)該管狀輸出軸的電動力單向傳動。該雙級行星齒輪104可以設(shè)有2至4個為最佳。
結(jié)合圖3和圖1，該人力行星齒輪系基于軸承固定于該人力輸入軸，并基于該管狀輸出軸的內(nèi)棘輪與該人力行星齒輪系的棘爪機構(gòu)單向嚙合，實現(xiàn)該管狀輸出軸的人力單向傳動。該人力行星齒輪系為，多個人力行星輪201分別基于人力行星輪軸202固定于人力左行星架203和人力右行星架204間，該人力左行星架與該人力輸入軸固定，該多個人力行星輪同時與人力環(huán)輪205嚙合，同時與基于滾針軸承(12)固定于該人力輸入軸的人力太陽輪206一端嚙合，該人力太陽輪另一端設(shè)有的棘爪機構(gòu)與該管狀輸出軸的內(nèi)棘輪單向嚙合，實現(xiàn)該管狀輸出軸的人力單向傳動。該人力行星輪201可以設(shè)有2至4個最佳。
結(jié)合圖4，該扭力檢測機構(gòu)為，該人力環(huán)輪205輪緣設(shè)有一對磁石保持架301，兩磁石302分別沾著于該磁石保持架301的對應(yīng)位置，并搭配以其球狀端頭緊貼該保持架的扭力推桿303、活動套于該扭力推桿的扭力彈簧304、一端活動套于該扭力推桿并封壓該扭力彈簧，而另一端通過該外殼上設(shè)有的對應(yīng)螺孔以旋固方式調(diào)整至使該扭力彈簧處于受壓狀態(tài)的扭力調(diào)整鈕305，該兩磁石位移通過霍爾傳感器轉(zhuǎn)化為電壓變化，作為控制該電機轉(zhuǎn)動的輸入量之一。該動力組可以使用1至6套所述扭力檢測機構(gòu)用以實現(xiàn)合理的轉(zhuǎn)換因子及順滑的機構(gòu)動作。
結(jié)合圖1，該外殼由一端基于軸承(10)固定于該人力輸入軸的左箱體6和一端基于軸承(10)固定于該管狀輸出軸的右箱體7組成。
該電動力行星齒輪系的減速傳動是這樣實現(xiàn)該電機轉(zhuǎn)子與基于軸承固定于該管狀輸出軸的電機太陽輪固定，該電機太陽輪與該雙級行星齒輪之主動齒輪嚙合實現(xiàn)電動力傳動，而該雙級行星齒輪之從動齒輪與固定于外殼上的電機環(huán)輪嚙合，實現(xiàn)電動力減速，該電機左行星架一端設(shè)有的棘爪機構(gòu)與該管狀輸出軸的外棘輪單向嚙合，實現(xiàn)電動力單向傳動。
該電動力驅(qū)動裝置增速傳動是這樣當車速小于電機輸出速度，電機通過該電動力行齒輪系實現(xiàn)減速傳動后，驅(qū)動該管狀輸出軸實現(xiàn)電動力傳動輸出(如電動車處于上坡路或啟動時)；當車速大于電機輸出速度，即對應(yīng)的該管狀輸出軸轉(zhuǎn)速大于該左行星架轉(zhuǎn)速時(如電動車處于下坡路時管狀輸出軸轉(zhuǎn)速較高)，該管狀輸出軸與該左行星架間脫離單向嚙合，即電機驅(qū)動處于“空轉(zhuǎn)”狀態(tài)(如無電騎行或者下坡路)。
該人力行星齒輪系增速傳動是在這樣實現(xiàn)該人力踩踏力通過人力輸入軸輸入，該人力太陽輪固定于該人力輸入軸，由人力太陽輪、多個人力行星輪基于人力行星輪軸固定于人力左行星架和人力右行星架間，以及該人力行星輪與人力環(huán)輪嚙合組成人力行星增速齒輪系，而人力行星輪同時與基于滾針軸承(12)固定于該人力輸入軸的人力太陽輪一端部嚙合實現(xiàn)人力增速傳動，該人力太陽輪另一端部設(shè)有的棘爪機構(gòu)與該套筒型輸出軸的內(nèi)棘輪單向嚙合實現(xiàn)人力單向傳動。
該人力驅(qū)動裝置增速驅(qū)動是這樣實現(xiàn)當車速小于人力輸入速度，該人力太陽輪與該管狀輸出軸單向嚙合，實現(xiàn)人力單向傳動輸出(如電動車處于爬坡或啟動時)，反之，當車速大于人力輸入速度，該人力太陽輪與該管狀輸出軸脫離單向嚙合，如下坡或者電機速度較高時狀態(tài)，踩踏處于“空踩”狀態(tài)(如純電動起行)。
扭力檢測機構(gòu)設(shè)置可以根據(jù)檢測到的人力輸入速度來控制電機輸出速度，這樣可以將電動車的運行速度控制在安全速度范圍內(nèi)，確保騎車人安全。
權(quán)利要求
1.一種電動自行車中置驅(qū)動同軸式動力組，由電動力傳動裝置(1)、人力傳動裝置(2)和扭力檢測機構(gòu)(3)組成，其特征在于，該電動力傳動裝置之電機轉(zhuǎn)子(102)、人力傳動裝置之人力輸入軸(4)和管狀輸出軸(5)為同一軸心設(shè)置。
2.如權(quán)利要求1所述的一種電動自行車中置驅(qū)動同軸式動力組，其特征在于，該人力傳動裝置和電動力傳動裝置分別基于人力行星齒輪系和電動力行星齒輪系，實現(xiàn)人力增速傳動和電動力減速傳動后，共同驅(qū)動該管狀輸出軸，并由該管狀輸出軸帶動鏈旋轉(zhuǎn)，配合鏈條、飛輪實現(xiàn)動力傳輸。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種電動自行車中置驅(qū)動同軸式動力組，其特征在于，該管狀輸出軸端面設(shè)有內(nèi)棘輪和外棘輪，用以分別實現(xiàn)人力單向傳動輸出和電動力單向傳動輸出。
4.如權(quán)利要求1所述的一種電動自行車中置驅(qū)動同軸式動力組，其特征在于，該電動力行星齒輪系配合該動力組之外殼上設(shè)有的儲油池實現(xiàn)稀油潤滑，用以獲得低噪音、高效率及長壽命的目標。
5.如權(quán)利要求3所述的一種電動自行車中置驅(qū)動同軸式動力組，其特征在于，該電動力行星齒輪系基于軸承固定于該管狀輸出軸，并基于該管狀輸出軸的外棘輪與該電動力行星齒輪系的棘爪機構(gòu)單向嚙合，實現(xiàn)該管狀輸出軸的電動力單向傳動。
6.如權(quán)利要求5所述的一種電動自行車中置驅(qū)動同軸式動力組，其特征在于，該電動力行星齒輪系為，多個雙級行星齒輪(104)分別基于電機行星輪軸(105)固定于電機左行星架(106)和電機右行星架(107)間，基于軸承(10)固定于該管狀輸出軸的電機太陽輪(103)同時與該多個雙級行星齒輪之主動齒輪嚙合，固定于該動力組之外殼上的電機環(huán)輪(108)同時與該雙級行星齒輪之從動齒輪嚙合，該電動力傳動裝置的電機定子(101)固定于該外殼，而該電機轉(zhuǎn)子(102)與該電機太陽輪固定，該電機左行星架一端基于軸承(10)固定于該管狀輸出軸，另一端設(shè)有的棘爪機構(gòu)與該管狀輸出軸的外棘輪單向嚙合，實現(xiàn)該管狀輸出軸的電動力單向傳動。
7.如權(quán)利要求6所述的一種電動自行車中置驅(qū)動同軸式動力組，其特征在于，2至4個雙級行星齒輪(104)基于電機行星輪軸(105)固定于電機左行星架(106)和電機右行星架(107)間。
8.如權(quán)利要求3所述的一種電動自行車中置驅(qū)動同軸式動力組，其特征在于，該人力行星齒輪系基于軸承固定于該人力輸入軸，并基于該管狀輸出軸的內(nèi)棘輪與該人力行星齒輪系的棘爪機構(gòu)單向嚙合，實現(xiàn)該管狀輸出軸的人力單向傳動。
9.如權(quán)利要求8所述的一種電動自行車中置驅(qū)動同軸式動力組，其特征在于，該人力行星齒輪系為，多個人力行星輪(201)分別基于人力行星輪軸(202)固定于人力左行星架(203)和人力右行星架(204)間，該人力左行星架與該人力輸入軸固定，該多個人力行星輪同時與人力環(huán)輪(205)嚙合，同時與基于滾針軸承(12)固定于該人力輸入軸的人力太陽輪(206)一端嚙合，該人力太陽輪另一端設(shè)有的棘爪機構(gòu)與該管狀輸出軸的內(nèi)棘輪單向嚙合，實現(xiàn)該管狀輸出軸的人力單向傳動。
10.如權(quán)利要求9所述的一種電動自行車中置驅(qū)動同軸式動力組，其特征在于，2至4個人力行星輪(201)基于人力行星輪軸(202)固定于人力左行星架(203)和人力右行星架(204)間。
11.如權(quán)利要求9所述的一種電動自行車中置驅(qū)動同軸式動力組，其特征在于，該扭力檢測機構(gòu)為，該人力環(huán)輪(205)輪緣設(shè)有一對磁石保持架(301)，兩磁石(302)分別沾著于該磁石保持架(301)的對應(yīng)位置，并搭配以其球狀端頭緊貼該保持架的扭力推桿(303)、活動套于該扭力推桿的扭力彈簧(304)、一端活動套于該扭力推桿并封壓該扭力彈簧，而另一端通過該外殼上設(shè)有的對應(yīng)螺孔以旋固方式調(diào)整至使該扭力彈簧處于受壓狀態(tài)的扭力調(diào)整鈕(305)，該兩磁石位移通過霍爾傳感器轉(zhuǎn)化為電壓變化，作為控制該電機轉(zhuǎn)動的輸入量之一。
12.如權(quán)利要求1或11所述的一種電動自行車中置驅(qū)動同軸式動力組，其特征在于，該動力組使用1至6套所述扭力檢測機構(gòu)用以實現(xiàn)合理的轉(zhuǎn)換因子及順滑的機構(gòu)動作。
13.如權(quán)利要求6所述的一種電動自行車中置驅(qū)動同軸式動力組，其特征在于，該外殼由一端基于軸承(10)固定于該人力輸入軸的左箱體(6)和一端基于軸承(10)固定于該管狀輸出軸的右箱體(7)組成。
全文摘要
一種電動自行車中置驅(qū)動同軸式動力組由電動力傳動裝置、人力傳動裝置和扭力檢測機構(gòu)組成，電機轉(zhuǎn)子、人力輸入軸和管狀輸出軸同軸心，人力傳動裝置和電動力傳動裝置分別經(jīng)人力行星齒輪系和電動力行星齒輪系實現(xiàn)人力增速和電動力減速傳動后共同驅(qū)動端面設(shè)有內(nèi)棘輪和外棘輪的輸出軸，并配合鏈條和飛輪實現(xiàn)動力傳輸，電動力行星齒輪系以軸承固定輸出軸，并以輸出軸的外棘輪與電動力行星齒輪系的棘爪機構(gòu)單向嚙合實現(xiàn)電動力單向傳動，人力行星齒輪系以軸承固定人力輸入軸，并以輸出軸的內(nèi)棘輪與人力行星齒輪系的棘爪機構(gòu)單向嚙合實現(xiàn)人力單向傳動，本發(fā)明實現(xiàn)人力踩踏時不帶動電機目的，扭力檢測根據(jù)人力踩踏力控制電機轉(zhuǎn)速實現(xiàn)電機轉(zhuǎn)速控制。
文檔編號B62M23/02GK1754774SQ20041006475
公開日2006年4月5日 申請日期2004年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月27日
發(fā)明者胡亮 申請人:捷安特(中國)有限公司