電力驅(qū)動(dòng)車輪的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)以及單輪平衡車和雙輪平衡車的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于動(dòng)力運(yùn)載工具技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種電力驅(qū)動(dòng)車輪的傳動(dòng)機(jī) 構(gòu)以及單輪平衡車和雙輪平衡車。
【背景技術(shù)】
[0002] 在電動(dòng)車輛上，現(xiàn)有廣泛使用的動(dòng)力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括減速電機(jī)傳動(dòng)方案和直驅(qū)電機(jī) 傳動(dòng)方案。
[0003] 圖15為現(xiàn)有技術(shù)總減速電機(jī)傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)示意圖；如圖15所示，在減速電機(jī)傳動(dòng)方 案中，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要包括：電機(jī)1501、聯(lián)軸器1502、1503、減速器1505、輪轂或稱輪輞1506、 輪胎1507、1508,電機(jī)1501的輸出軸通過聯(lián)軸器1502、1503連接到減速器1505的輸入軸 上，減速器1505固定到輪架（圖中未明示）上，減速器1505的輸出軸固定到輪轂1506上， 帶動(dòng)輪轂1506旋轉(zhuǎn)；輪胎（可能包含外胎1508和內(nèi)胎1508)固定到輪轂1506上。
[0004] 減速電機(jī)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的工作過程如下：
[0005] 電機(jī)工作時(shí)輸出軸旋轉(zhuǎn)并輸出轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)矩通過聯(lián)軸器輸出到減速器輸入軸上，并 經(jīng)過減速器改變轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，最后通過減速器輸出軸輸出到輪轂上，輪轂帶動(dòng)輪胎轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0006] 如上所述，在減速電機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中，由于電機(jī)往往與減速器、輪轂串聯(lián)，其軸向尺 寸往往較大，并且減速器由于同時(shí)承受扭矩和彎矩，通常需要高強(qiáng)度的殼體和軸承支撐，造 成其成本較高，重量較大。尤其是需要低速/大扭矩輸出的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，減速比往往較 大，需要多級(jí)齒輪或皮帶減速器，進(jìn)一步提高了重量和成本。
[0007] 現(xiàn)有大量外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的永磁直驅(qū)電機(jī)（俗稱直驅(qū)輪轂電機(jī)，以下同）傳動(dòng)方案，圖 16為現(xiàn)有技術(shù)中直驅(qū)電機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖；如圖16所示，其電機(jī)軸即輪軸1601，固定在輪 架（未在圖中顯示）上；定子硅鋼片1607和繞組1608通過定子骨架1606固定在輪軸1601 上；而電機(jī)的轉(zhuǎn)子主體為輪輞1610,以及固定在輪輞上的輪胎1611、1612,輪輞內(nèi)側(cè)沿圓周 設(shè)置多個(gè)永磁體1609,包括固連在一起的輪輞、兩側(cè)輪轂罩、永磁體與輪胎的轉(zhuǎn)子通過軸承 可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)地與固連在一起的輪軸、定子繞組和定子磁鋼、定子骨架的定子0耦合。如圖 2所示，以下稱直驅(qū)電機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
[0008] 上述直驅(qū)電機(jī)傳動(dòng)方案還包括螺栓1602、電機(jī)端蓋1603、密封圈1604、滾動(dòng)軸承 1605,其位置和與其他連接關(guān)系在此不再贅述。
[0009] 上述直驅(qū)電機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作過程如下：
[0010] 定子上的繞組按一定規(guī)律通電，則固連在轉(zhuǎn)子上的永磁體被驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)固連 在轉(zhuǎn)子上的輪輞和輪胎圍繞輪軸旋轉(zhuǎn)，此方案不存在變速機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)。
[0011] 直驅(qū)電機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中不存在減速器，消除了減速器成本和重量，且消除了齒輪 嚙合噪音。但是，直驅(qū)電機(jī)為了實(shí)現(xiàn)低轉(zhuǎn)速/大扭矩，必須采用增加繞組極對(duì)數(shù)、增加磁鋼 極數(shù)的方法，因而大大增加了銅線和稀土磁鋼的用量；同時(shí)，由于其繞組極對(duì)數(shù)較多，定子 繞組直徑較大，因此其硅鋼片的用量和重量也會(huì)大得多，從容導(dǎo)致了整個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的重量 大，成本尚。
[0012] 單輪或雙輪平衡車產(chǎn)品往往需要非常緊湊的結(jié)構(gòu)和較小的軸向尺寸，因此希望平 衡車的相關(guān)控制電路和電池等能夠裝在輪子內(nèi)部空間，或者希望平衡車動(dòng)力輪系傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 軸向尺寸緊湊。
[0013] 上述減速電機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中，軸向尺寸較大，且減速機(jī)重量較大和成本較高，因而限 制了所述減速電機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在在單輪或雙輪平衡車上的應(yīng)用。
[0014] 上述直驅(qū)電機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中，輪轂內(nèi)部有大量空間，但由于所述硅鋼片和繞組需要 定子骨架支撐，導(dǎo)致很難將相關(guān)控制電路裝到輪子內(nèi)部空間?；蛘甙惭b后導(dǎo)致輪子軸向尺 寸增加；并且與減速電機(jī)相比，直驅(qū)電機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的電機(jī)硅鋼片、繞組導(dǎo)線和永磁體的用量 多，重量大，成本較高，限制了所述直驅(qū)電機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在單輪或雙輪平衡車上的應(yīng)用。
[0015] 名稱為"Electric wheel motor assembly"，專利號(hào)為US7, 445, 067 的美國(guó)專利公 開了一種輪轂電機(jī)組合，如其0021段記載，包括一個(gè)行星齒輪組合28,該組合包括一個(gè)太 陽輪32, 一個(gè)齒圈34以及若干個(gè)行星輪36,太陽輪32可以有電機(jī)26驅(qū)動(dòng)，太陽輪32通過 行星輪36驅(qū)動(dòng)行星架38,行星輪36與齒圈34的齒輪互相嗤合，驅(qū)動(dòng)輪軸30旋轉(zhuǎn)，減速比 可達(dá)到1:2. 64。雖然該專利公開了通過齒輪組合實(shí)現(xiàn)減速比的調(diào)節(jié)且實(shí)現(xiàn)了緊湊的軸向尺 寸，但其仍然是一傳統(tǒng)意義上的電機(jī)和齒輪箱串聯(lián)結(jié)構(gòu)，其齒輪箱雖然通過復(fù)雜的結(jié)構(gòu)內(nèi) 藏在電機(jī)繞組內(nèi)側(cè)從而縮短了軸向尺寸，但其復(fù)雜的結(jié)構(gòu)為了達(dá)到高強(qiáng)度，仍然存在體積 較大和重量較重的問題。
[0016] 名稱為"自平衡車的輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)"，專利號(hào)為CN201020207416. 8的中國(guó)專 利公開了一種驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，包括電機(jī)、行星齒輪減速機(jī)構(gòu)、與輪轂固裝在一起的支架以及內(nèi)齒 圈，在電機(jī)與支架之間同軸安裝有一行星齒輪減速機(jī)構(gòu)，該行星齒輪減速機(jī)構(gòu)的太陽輪同 軸固裝電機(jī)的輸出軸，太陽輪嚙合徑向均布的四個(gè)行星輪，該四個(gè)行星輪共同嚙合同徑的 內(nèi)齒圈，四個(gè)行星輪的行星輪軸均固裝在支架上。但是，由于其采用多個(gè)行星輪，與內(nèi)齒圈 嚙合，重量和體積減小有限。
[0017] 名稱為"無軸輪轂電機(jī)"、申請(qǐng)?zhí)枮?01410006411. 1的中國(guó)專利申請(qǐng)公開了一種 具有中空結(jié)構(gòu)的輪轂電機(jī)方案。該方案通過環(huán)狀空心的定子和環(huán)狀空心的輪轂實(shí)現(xiàn)了中空 結(jié)構(gòu)，定子端蓋承擔(dān)輪架的作用，定子通過軸承結(jié)構(gòu)與轉(zhuǎn)子相對(duì)旋轉(zhuǎn)。但是該專利仍然需要 采用直徑較大的定子硅鋼片、繞組和較多的磁鋼，成本較高，且軸承結(jié)構(gòu)重量也比較大。
[0018] 以上專利均為從根本上脫離減速電機(jī)傳動(dòng)方案和直驅(qū)電機(jī)傳動(dòng)方案。以上專利所 提出的技術(shù)，均存在功率重量比（功率密度）較低、或者重量較大、成本較高的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0019] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種電力驅(qū)動(dòng)車輪的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)以及單輪平衡 車和雙輪平衡車，用以解決或者緩解現(xiàn)有技術(shù)中的上述技術(shù)問題。
[0020] 為了解或緩解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種電力驅(qū)動(dòng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括：輪 架，在輪架的內(nèi)壁上固定有電機(jī)；所述電機(jī)的輸出軸固連有第一齒輪，以帶動(dòng)第一齒輪轉(zhuǎn) 動(dòng)；所述第一齒輪與第二齒輪嚙合，所述第二齒輪可轉(zhuǎn)動(dòng)地耦合在所述輪架上；所述輪架 的外圍套設(shè)有輪轂，所述輪轂可轉(zhuǎn)動(dòng)地耦合在所述輪架上，所述輪轂的內(nèi)壁上固定有一齒 圈，所述齒圈與所述第二齒輪嚙合，以在第二齒輪的驅(qū)動(dòng)下，帶動(dòng)固定在輪轂上的輪胎轉(zhuǎn) 動(dòng)，而所述輪架不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。為了解決或緩解上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種電力驅(qū)動(dòng)的 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括：輪架，在輪架的內(nèi)壁上固定有電機(jī)；所述電機(jī)的輸出軸固連有第一齒輪，以 帶動(dòng)第一齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)；所述輪架的外圍套設(shè)有輪轂，所述輪轂可轉(zhuǎn)動(dòng)地耦合在所述輪架上，所 述輪轂的內(nèi)壁上固定有一齒圈，所述齒圈與所述第一齒輪嚙合，以在第一齒輪的驅(qū)動(dòng)下，帶 動(dòng)固定在輪轂上的輪胎轉(zhuǎn)動(dòng)，而所述輪架不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0021] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種單輪平衡車，其包括：
[0022] 一輪架、一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、一輪轂、輪罩以及腳踏板；
[0023] 所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括：
[0024] 電機(jī)，固定在所述輪架的內(nèi)壁上；
[0025] 第一齒輪，與所述電機(jī)的輸出軸連接；
[0026] 第二齒輪，可轉(zhuǎn)動(dòng)地耦合在所述輪架上，所述第一齒輪與第二齒輪嚙合；
[0027] 輪轂，套設(shè)在所述輪架的外圍，所述輪轂可轉(zhuǎn)動(dòng)地耦合在所述輪架上，所述輪轂的 內(nèi)壁上固定有一齒圈，所述輪轂外壁上固定有輪胎，所述齒圈與所述第二齒輪嚙合，以在第 二齒輪的驅(qū)動(dòng)下，帶動(dòng)固定在輪轂上的輪胎轉(zhuǎn)動(dòng)，而所述輪架不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0028] 輪罩，設(shè)置所述輪架的左右兩側(cè)，用于罩住所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)以及所述輪架；
[0029] 腳踏板，設(shè)置在所述輪架或者所述輪罩上且位于所述輪架的兩側(cè)低于輪子軸心的 位置，用于駕駛者進(jìn)行駕駛時(shí)雙腳踩踏站立。
[0030] 優(yōu)選地，在單輪平衡車的一實(shí)施例中，所述輪架或者所述輪罩左右各設(shè)置有一凸 緣支架，所述凸緣支架和所述腳踏板上設(shè)置相互對(duì)應(yīng)的貫穿孔，以通過一剛性軸穿過所述 凸緣支架和所述腳踏板上相互對(duì)應(yīng)的貫穿孔，使所述腳踏板可圍繞所述剛性軸轉(zhuǎn)動(dòng)，以實(shí) 現(xiàn)所述腳踏板的折疊。
[0031] 優(yōu)選地，在單輪平衡車的一實(shí)施例中，在操作者雙腿可能與所述輪罩接觸的位置 處設(shè)置有緩沖墊，以降低操作者雙腿可能受到輪罩的壓力而造成的不適。
[0032] 優(yōu)選地，在單輪平衡車的一實(shí)施例中，在操作者雙腿與所述輪罩接觸的位置處設(shè) 置有一帶有鎖定裝置的滑軌或者滑槽及鎖緊機(jī)構(gòu)，所述滑軌或者所述滑槽中設(shè)置有所述緩 沖墊，以使所述緩沖墊的位于輪罩上的上下位置可調(diào)，使所述緩沖墊相對(duì)于輪罩的上下位 置可調(diào)，并可在調(diào)節(jié)后通過鎖緊機(jī)構(gòu)鎖緊。
[0033] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種雙輪平衡車，其主要包括：一控制轉(zhuǎn)向 的操縱桿、兩個(gè)輪架、與兩個(gè)輪架對(duì)應(yīng)的兩個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、與