專利名稱：無手動調(diào)速腳踏電動助力自行車中置傳動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
無手動調(diào)速腳踏電動助力自行車中置傳動裝置(-)技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型涉及電動自行車傳動機構(gòu)，具體為一種無手動調(diào)速腳踏電動助力自行車中置傳動裝置。背景技術(shù)：
[0002]自行車的發(fā)展經(jīng)歷了腳踏自行車-電動自行車一腳踏電動自行車-電動助力腳踏自行車的過程。作為最新成果的電動助力腳踏自行車實際上是以腳踏為主，而電機作為輔助進行助力式驅(qū)動的自行車，這種自行車在無電動助力的情況下進行IOkm路程騎行時， 其速度、體能消耗均與普通自行車完全一樣，在電動助力狀態(tài)下，騎行時，電機僅響應(yīng)腳踏應(yīng)力信號予以相應(yīng)的助力推動，從而降低騎行者的體能消耗。[0003]為防止切割磁力線產(chǎn)生的阻力，現(xiàn)有的電動助力腳踏自行車所用電機，不同于傳統(tǒng)大輪轂式電機，而是獨立于車輪轉(zhuǎn)軸的高速助力電機，如申請?zhí)枮?00810030374. 2的 《一種電動助力自行車腳踏力矩傳感系統(tǒng)》的發(fā)明專利，高速助力電機于腳踏中軸后置安裝于車架上，高速助力電機與腳踏中軸之間通過同步帶傳動的腳踏力矩感應(yīng)機構(gòu)連接，腳踏力矩感應(yīng)機構(gòu)為帶有感應(yīng)器的行星傳動機構(gòu)，感應(yīng)器感應(yīng)腳踏的運轉(zhuǎn)力矩大小并將力矩大小信號傳送至微電子處理器，通過微電子處理器控制高速助力電機輸出與力矩大小相匹配的轉(zhuǎn)動功率。[0004]所述《一種電動助力自行車腳踏力矩傳感系統(tǒng)》發(fā)明專利由于傳動機構(gòu)的分散不集中，從而造成傳動機構(gòu)的復雜性，并且車架結(jié)構(gòu)必須特殊設(shè)計以適應(yīng)高速助力電機的安裝位置，造成車架的通用性差，制造成本增加，整車外形不美觀。(三)實用新型內(nèi)容[0005]本實用新型的目的是提供一種集成腳踏傳動機構(gòu)、電機傳動機構(gòu)和腳踏力矩感應(yīng)機構(gòu)為一體的無手動調(diào)速腳踏電動助力自行車中置傳動裝置。[0006]能夠?qū)崿F(xiàn)上述目的的無手動調(diào)速腳踏電動助力自行車中置傳動裝置，包括腳踏傳動機構(gòu)和電機傳動機構(gòu)以及腳踏力矩感應(yīng)機構(gòu)，所不同的是所述電機傳動機構(gòu)包括中空軸高速助力電機、電機行星輪減速器和鏈輪軸，所述腳踏傳動機構(gòu)包括腳踏中軸、中軸行星輪減速器和鏈輪軸(與電機傳動機構(gòu)共用)，所述鏈輪軸轉(zhuǎn)動置于中空軸高速助力電機中空的輸出軸內(nèi)，所述腳踏中軸轉(zhuǎn)動置于鏈輪軸的軸套內(nèi)，所述電機行星輪減速器設(shè)于中空軸高速助力電機的輸出軸一側(cè)，所述中軸行星輪減速器則設(shè)于中空軸高速助力電機的另一側(cè)。[0007]所述電機行星輪減速器包括電機太陽齒輪、電機行星齒輪、電機行星架和電機行星輪內(nèi)齒環(huán)，所述電機太陽齒輪同軸設(shè)于輸出軸的輸出端，所述電機行星齒輪均布嚙合于電機太陽齒輪與電機行星輪內(nèi)齒環(huán)之間，所述電機行星架通過電機超越離合器連接鏈輪軸；所述中軸行星輪減速器包括中軸太陽齒輪、中軸行星齒輪、中軸行星架和中軸行星輪內(nèi)齒環(huán)，所述中軸行星架通過中軸超越離合器連接腳踏中軸，中軸行星齒輪均布嚙合于中軸太陽齒輪與中軸行星輪內(nèi)齒環(huán)之間，中軸太陽齒輪同軸與鏈輪軸固連。[0008]所述中空軸高速助力電機的輸出軸輸出端為齒輪式，也是電機行星變速器中的太陽齒輪，電機的輸出軸旋轉(zhuǎn)時，驅(qū)動電機行星輪減速器，經(jīng)減速后的電機行星架以低速旋轉(zhuǎn)，電機行星架通過電機超越離合器驅(qū)動鏈輪軸，與鏈輪軸同軸緊配的鏈盤被同時驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)的鏈輪通過鏈條驅(qū)動后輪使車輛前行。[0009]由于鏈輪軸與腳踏中軸之間設(shè)置有中軸超越離合器，在鏈盤旋轉(zhuǎn)時與腳踏中軸處于相互不干涉狀態(tài)，當鏈盤受到后輪負載應(yīng)力時、即通過電機超越離合器傳回鏈輪軸，鏈輪軸通過中軸行星輪減速器傳遞至中軸超越離合器，中軸超越離合器與腳踏中軸是單向離合聯(lián)動的，只要腳踏中軸接受到的外加應(yīng)力能克服鏈盤受到后輪產(chǎn)生的阻力，車輛就往前行駛。[0010]所述腳踏力矩感應(yīng)機構(gòu)的一種結(jié)構(gòu)包括傳感轉(zhuǎn)動盤、擺動臂、傳感器和微電子處理器，帶復位彈簧的傳感轉(zhuǎn)動盤與中軸行星輪內(nèi)齒環(huán)同軸設(shè)置，中軸行星輪內(nèi)齒環(huán)的圓周具有小于15度的轉(zhuǎn)動量，且其外環(huán)圓周上均布開設(shè)有與圍繞傳感轉(zhuǎn)動盤均布設(shè)置的擺動臂對應(yīng)的局部傳動齒，各局部傳動齒與對應(yīng)的擺動臂的擺動軸軸齒嚙合，各擺動臂的扇形齒與傳感轉(zhuǎn)動盤的齒盤嚙合，微電子處理器連接感應(yīng)傳感轉(zhuǎn)動盤轉(zhuǎn)動量的傳感器與中空軸高速助力電機。[0011]在騎行時，中軸行星輪內(nèi)齒環(huán)受力轉(zhuǎn)動，局部傳動齒即同步轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動的局部傳動齒驅(qū)動擺動臂擺動，擺動臂的扇形齒擺動量得到倍數(shù)放大，擺動臂的扇形齒驅(qū)動齒盤使傳感轉(zhuǎn)動盤克服復位彈簧力轉(zhuǎn)動，傳感轉(zhuǎn)動盤被放大的轉(zhuǎn)動量被傳感器撲捉，從而實現(xiàn)了傳感器對騎行時所產(chǎn)生的線性力矩信號進行實時采集，并保證采集的精準度。[0012]在騎行狀態(tài)下，中空軸高速助力電機的工作狀態(tài)信號是由腳踏力矩感應(yīng)機構(gòu)通過微電子處理器(電機控制器)發(fā)出，微電子處理器的傳感電頻信號動勢，來源與腳踏中軸相互聯(lián)動的中軸超越離合器信號采集機構(gòu)，而始發(fā)的應(yīng)力信號線性動態(tài)量程取決于騎行者對自行車腳踏施力的大小。在只用體能騎行無需電動助力時，由于在中空軸高速助力電機與鏈輪軸之間設(shè)置有電機超越離合器，由腳踏中軸傳遞的扭矩被電機超越離合器所分離，中空軸高速助力電機完全處于靜止狀態(tài)，避免了帶動電機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的阻力，使車輛騎行輕松自如。[0013]傳感轉(zhuǎn)動盤的復位彈簧的彈性應(yīng)力可調(diào)整，不同的彈性應(yīng)力值可使腳踏騎行時助力電機的施力比產(chǎn)生線性變化，真正實現(xiàn)騎行電動助力車時人機一體化的騎行模式。[0014]所述傳感器的一種形式包括感應(yīng)體和感應(yīng)頭，感應(yīng)體設(shè)于傳感轉(zhuǎn)動盤上開設(shè)的弧形槽兩端，感應(yīng)頭設(shè)于弧形槽內(nèi)。[0015]本實用新型的優(yōu)點[0016]1、本實用新型無手動調(diào)速腳踏電動助力自行車中置傳動裝置具有結(jié)構(gòu)簡練集中、 性能優(yōu)異可靠，工藝性良好等特點；另外電機助力系統(tǒng)與體能驅(qū)車有機聯(lián)動但又互不干涉， 所以有著極高的傳動效率。[0017]2、本實用新型的腳踏力矩感應(yīng)機構(gòu)可使腳踏與力矩傳感器線性信號采集點的機械動勢倍率實現(xiàn)幾何級數(shù)放大，傳感器信號精準平穩(wěn)，為電機控制處理終端(微電子處理器)提供了精確力矩變量信號，進行智能助力。

[0018]圖1為本實用新型一種實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。[0019]圖2為圖1實施方式的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。[0020]圖3為圖1實施方式中腳踏力矩感應(yīng)機構(gòu)的局部立體結(jié)構(gòu)圖。[0021]圖4為圖1實施方式中腳踏力矩感應(yīng)機構(gòu)的局部立體結(jié)構(gòu)圖(從另一視覺角度)。[0022]圖5為圖3、圖4的腳踏力矩感應(yīng)機構(gòu)中傳感轉(zhuǎn)動盤和感應(yīng)器的位置圖。[0023]圖號標識1、中空軸高速助力電機；2、鏈輪軸；3、腳踏中軸；4、輸出軸；5、電機太陽齒輪；6、電機行星齒輪；7、電機行星架；8、電機行星輪內(nèi)齒環(huán)；9、中軸太陽齒輪；10、中軸行星齒輪；11、中軸行星架；12、中軸行星輪內(nèi)齒環(huán)；13、傳感轉(zhuǎn)動盤；14、擺動臂；15、感應(yīng)體；16、感應(yīng)頭。
具體實施方式
[0024]現(xiàn)結(jié)合附圖對本實用新型的技術(shù)方案作進一步說明[0025]本實用新型無手動調(diào)速腳踏電動助力自行車中置傳動裝置集成了腳踏傳動機構(gòu)、 電機傳動機構(gòu)和腳踏力矩感應(yīng)機構(gòu)為一體，如圖1、圖2所示。[0026]本實用新型的主體為中空軸高速助力電機1，中空軸高速助力電機1的輸出軸4為中空結(jié)構(gòu)，所述電機傳動機構(gòu)主要由輸出軸4、電機行星輪減速器和鏈輪軸2構(gòu)成，軸套狀鏈輪軸2通過軸承安裝于輸出軸4內(nèi)，伸出輸出軸4輸出端的鏈輪軸2端部為鏈盤安裝位置，所述電機行星輪減速器設(shè)于輸出軸4與鏈輪軸2之間，電機行星輪減速器包括電機太陽齒輪5、電機行星齒輪6、電機行星架7和電機行星輪內(nèi)齒環(huán)8，電機行星輪內(nèi)齒環(huán)8卡嵌于中空軸高速助力電機1側(cè)面殼架內(nèi)，電機太陽齒輪5同軸固連于輸出軸4輸出端，三個電機行星齒輪6均布嚙合于電機太陽齒輪5與電機行星輪內(nèi)齒環(huán)8之間，電機行星齒輪6的安裝支架即電機行星架7通過電機超越離合器與鏈輪軸2安裝連接，如圖1、圖2所示。[0027]所述腳踏傳動機構(gòu)由腳踏中軸3、中軸行星輪減速器和鏈輪軸2 (與電機傳動機構(gòu)共用)構(gòu)成，腳踏中軸3通過軸承貫穿安裝于鏈輪軸2的軸套內(nèi)，中軸行星輪減速器設(shè)于中空軸高速助力電機1另一側(cè)，中軸行星輪減速器主要由中軸太陽齒輪9、中軸行星齒輪10、 中軸行星架11和中軸行星輪內(nèi)齒環(huán)12構(gòu)成，中軸行星齒輪10的安裝支架即中軸行星架11 通過中軸超越離合器連接腳踏中軸3，三個中軸行星齒輪10均布嚙合于中軸太陽齒輪9與中軸行星輪內(nèi)齒環(huán)12之間，中軸行星輪內(nèi)齒環(huán)12通過卡槽卡嵌于中空軸高速助力電機1 側(cè)面殼架的卡口內(nèi)，卡槽圓周長度大于卡口，保證中軸行星輪內(nèi)齒環(huán)12在圓周上有小于15 度的轉(zhuǎn)動量，如圖1、圖2、圖3、圖4所示。[0028]所述腳踏力矩感應(yīng)機構(gòu)包括傳感轉(zhuǎn)動盤13、扇形擺動臂14、傳感器和微電子處理器，所述傳感轉(zhuǎn)動盤13于中軸行星輪內(nèi)齒環(huán)12外側(cè)同軸設(shè)置，所述擺動臂14在傳感轉(zhuǎn)動盤13的圓周方向均布三個，擺動臂14的轉(zhuǎn)軸位對應(yīng)的中軸行星輪內(nèi)齒環(huán)12外環(huán)面上開設(shè)的內(nèi)凹局部傳動齒，各局部傳動齒與對應(yīng)的擺動臂14轉(zhuǎn)軸軸齒嚙合，各擺動臂14的扇面齒與傳感轉(zhuǎn)動盤13的齒盤嚙合，所述傳感轉(zhuǎn)動盤13具有由復位彈簧控制的回位功能；所述傳感器為相互作用的感應(yīng)體15和感應(yīng)頭16，傳感轉(zhuǎn)動盤13上開設(shè)一個同圓心弧形槽，感應(yīng)體 15設(shè)于弧形槽兩頭，感應(yīng)頭16通過支架設(shè)于弧形槽內(nèi)，所述微電子處理器通過線路連接在傳感器與中空軸高速助力電機1之間，如圖3、圖4、圖5所示。[0029]本實用新型工作過程[0030]1、只用腳踏騎行。[0031]關(guān)閉微電子處理器，切斷中空軸高速助力電機1的啟動。腳踏中軸3轉(zhuǎn)動，通過中軸行星輪減速器驅(qū)動鏈輪軸2轉(zhuǎn)動，鏈輪軸2上的鏈盤通過鏈條帶動后輪轉(zhuǎn)動使車輛前行， 騎形過程中，中空軸高速助力電機1處于靜止狀態(tài)，避免了帶動電機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的阻力， 車輛騎行輕松自如。[0032]2、需要助力騎行。[0033]開啟微電子處理器，接通中空軸高速助力電機1的啟動。腳踏中軸3轉(zhuǎn)動，通過中軸行星輪減速器驅(qū)動鏈輪軸2轉(zhuǎn)動，鏈輪軸2上的鏈盤通過鏈條帶動后輪轉(zhuǎn)動使車輛前行。 與此同時，中軸行星輪減速器的中軸行星輪內(nèi)齒環(huán)12產(chǎn)生周向位移，擺動臂14擺動，帶動傳感轉(zhuǎn)動盤13轉(zhuǎn)動，感應(yīng)體15和感應(yīng)頭16之間的距離發(fā)生改變而產(chǎn)生電信號，電信號經(jīng)微電子處理器處理后，向中空軸高速助力電機1發(fā)出指令，中空軸高速助力電機1的輸出軸 4轉(zhuǎn)動，輸出軸4通過電機行星輪減速器驅(qū)動鏈輪軸2，中空軸高速助力電機1的助力轉(zhuǎn)矩與腳踏中軸3的轉(zhuǎn)矩疊加于鏈輪軸2上，從而使鏈輪軸2獲取更大的轉(zhuǎn)矩，車輛得以快速騎形。[0034]中空軸高速助力電機1的助力轉(zhuǎn)矩大小由腳踏中軸3的施力大小決定，慢速踩動腳踏中軸3，感應(yīng)體15和感應(yīng)頭16之間的感應(yīng)距離較小，中空軸高速助力電機1送出的助力轉(zhuǎn)矩則小一些，提高踩動腳踏中軸3的速度，感應(yīng)體15和感應(yīng)頭16之間的感應(yīng)距離增大，中空軸高速助力電機1送出的助力轉(zhuǎn)矩則增加。腳踏中軸3的施力減小，由于復位彈簧的作用，傳感轉(zhuǎn)動盤13與中軸行星輪內(nèi)齒環(huán)12同時回位，感應(yīng)體15和感應(yīng)頭16之間的感應(yīng)距離減小，中空軸高速助力電機1送出的助力轉(zhuǎn)矩隨之減小。
權(quán)利要求1.無手動調(diào)速腳踏電動助力自行車中置傳動裝置，包括腳踏傳動機構(gòu)和電機傳動機構(gòu)以及腳踏力矩感應(yīng)機構(gòu)，其特征在于所述電機傳動機構(gòu)包括中空軸高速助力電機(1)中空的輸出軸G)、電機行星輪減速器和鏈輪軸O)，所述腳踏傳動機構(gòu)包括腳踏中軸(3)、中軸行星輪減速器和鏈輪軸O)，所述鏈輪軸( 轉(zhuǎn)動置于輸出軸內(nèi)，所述腳踏中軸(3) 轉(zhuǎn)動置于鏈輪軸O)的軸套內(nèi)，所述電機行星輪減速器設(shè)于中空軸高速助力電機(1)的輸出軸(4) 一側(cè)，所述中軸行星輪減速器則設(shè)于中空軸高速助力電機(1)的另一側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無手動調(diào)速腳踏電動助力自行車中置傳動裝置，其特征在于所述電機行星輪減速器包括電機太陽齒輪( 、電機行星齒輪(6)、電機行星架(7)和電機行星輪內(nèi)齒環(huán)(8)，所述電機太陽齒輪(5)同軸設(shè)于輸出軸⑷的輸出端，所述電機行星齒輪(6)均布嚙合于電機太陽齒輪( 與電機行星輪內(nèi)齒環(huán)(8)之間，所述電機行星架(7) 通過電機超越離合器連接鏈輪軸O)；所述中軸行星輪減速器包括中軸太陽齒輪(9)、中軸行星齒輪(10)、中軸行星架(11)和中軸行星輪內(nèi)齒環(huán)(12)，所述中軸行星架(11)通過中軸超越離合器連接腳踏中軸(3)，中軸行星齒輪(10)均布嚙合于中軸太陽齒輪(9)與中軸行星輪內(nèi)齒環(huán)(12)之間，中軸太陽齒輪(9)同軸與鏈輪軸(2)固連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無手動調(diào)速腳踏電動助力自行車中置傳動裝置，其特征在于所述腳踏力矩感應(yīng)機構(gòu)包括傳感轉(zhuǎn)動盤(13)、擺動臂(14)、傳感器和微電子處理器，帶復位彈簧的傳感轉(zhuǎn)動盤(1 與中軸行星輪內(nèi)齒環(huán)(1 同軸設(shè)置，中軸行星輪內(nèi)齒環(huán)(12) 的圓周具有小于15度的轉(zhuǎn)動量，且其外環(huán)圓周上均布開設(shè)有局部傳動齒，擺動臂(14)圍繞傳感轉(zhuǎn)動盤(1 均布設(shè)置，各局部傳動齒與各擺動臂(14)的擺軸軸齒對應(yīng)且嚙合，各擺動臂(14)的扇形齒與傳感轉(zhuǎn)動盤(1 的齒盤嚙合，微電子處理器連接感應(yīng)傳感轉(zhuǎn)動盤(13) 轉(zhuǎn)動量的傳感器與中空軸高速助力電機(1)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無手動調(diào)速腳踏電動助力自行車中置傳動裝置，其特征在于所述傳感器包括感應(yīng)體(1 和感應(yīng)頭(16)，感應(yīng)體(1 設(shè)于傳感轉(zhuǎn)動盤(1 上開設(shè)的弧形槽兩端，感應(yīng)頭(16)設(shè)于弧形槽內(nèi)。
專利摘要本實用新型公開了一種無手動調(diào)速腳踏電動助力自行車中置傳動裝置，包括腳踏傳動機構(gòu)和電機傳動機構(gòu)以及腳踏力矩感應(yīng)機構(gòu)，所述電機傳動機構(gòu)包括中空軸高速助力電機中空的輸出軸、電機行星輪減速器和鏈輪軸，所述腳踏傳動機構(gòu)包括腳踏中軸、中軸行星輪減速器和鏈輪軸，所述鏈輪軸轉(zhuǎn)動置于輸出軸內(nèi)，所述腳踏中軸轉(zhuǎn)動置于鏈輪軸的軸套內(nèi)，所述電機行星輪減速器設(shè)于中空軸高速助力電機的輸出軸一側(cè)，所述中軸行星輪減速器則設(shè)于中空軸高速助力電機的另一側(cè)。本實用新型具有結(jié)構(gòu)簡練集中、性能優(yōu)異可靠，工藝性良好等特點，電機助力系統(tǒng)與體能驅(qū)車有機聯(lián)動但又互不干涉，有著極高的傳動效率。
文檔編號B62M6/50GK202295201SQ20112043576
公開日2012年7月4日 申請日期2011年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月4日
發(fā)明者陳戈平 申請人:桂林埃力克電控智能車業(yè)制造有限公司, 陳戈平