專利名稱：中置驅動助力自行車的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種中置驅動助力自行車，特別是涉及一種驅動馬達安裝在助 力自行車本體中接頭的五通管內，并在離合裝置、傳動輪和腳踏曲柄、腳蹬之
間設置腳踏助力變速裝置，在驅動馬達和腳踏助力變速裝置的外殼里面或外面
設置助力傳感器和電路控制裝置的中置驅動助力自行車。
背景技術：
眾所周知，市面上出售的中置驅動助力自行車特別是兩輪電動自行車，大 都是后輪轂馬達驅動。其體積大、重量重，安裝、維修不便；沒有機械調速系 統，啟動或爬坡時力矩小，響應速度慢，不利于城市街道頻繁起停使用。
中國專利申請公開說明書200610030023.2中公開了一種諧波減速電動自 行車。該電動自行車主要是在現有的電動自行車結構基礎上，把諧波減速驅動 器(電動馬達)裝置在放大的自行車支架五通內，在自行車中軸(馬達軸)上 運轉，電機動力和人力在動力合成機構(棘輪離合裝置)合成后，通過自行車 鏈條和機械變速機構驅動自行車行使。但這種動力合成機構的棘輪離合裝置是 設置在馬達驅動器的外面，不能實現良好的密封，會使水或異物進入影響正常 騎行和使用壽命；并且其鏈輪是固定在棘輪離合裝置上，安裝維修不便；其由 T采用諧波減速驅動器，其單級減速比在50以上，在使用鏈條傳動時，對鏈 條的抗拉力要求較其它傳動形式要高很多，甚至經常更換不經濟，而且其諧波 減速驅動器加工精度要求又非常嚴格，成本高，用在電動自行車上實現量產化 難度很大。
在中國專利申請公開說明書200720190488.4中公開了一種中軸傳動電動 自行車。該電動自行車同樣是在現有的電動自行車結構基礎上，把空心軸電機 安裝在五通管內并通過軸承套接在中軸上，并且其五通管可以作為電機外殼使 用。在該電機空心軸外端安裝有一飛輪，該飛輪通過鏈條與后輪齒輪相連；并在其實施例中采用了人力與電力驅動兩套系統。但這種在電機空心軸外端安裝 的飛輪與后輪齒輪配合時，如果前飛輪牙齒數大于后輪齒輪牙數，勢必造成系 統傳動力矩減小，電動自行車啟動或爬坡耗能；反之，如果前飛輪牙齒數小于 后輪齒輪牙數能體現了電動驅動的優勢，但又不利于人力騎行，為了解決這個 矛盾，該申請說明書實施例中又公開了一種人力與電驅動兩套系統，這種勢必 會造成該電動自行車結構復雜，安裝維修不便，增大量產化難度。
并且在上述的專利申請公開說明書200610030023. 2和說明書200720190488. 4
中都沒有在電動自行車(馬達驅動器)上安裝腳踏助力傳感器，且在馬達驅動 器的端蓋與機殼之間以及各轉軸、軸承之間沒有設置密封件，易透水；而且全 部為鏈條傳動，這種電動自行車沒有腳踏助力功能，耗能、噪聲大和外觀欠佳。
發明內容
本發明的主要目的在于克服以上不足而提供一種體積小、扭矩大、帶助力 傳感器和人工腳踏騎行變速裝置的中置驅動助力自行車。
本發明為解決其技術問題所采取的技術方案是 一種中置驅動助力自行車， 它包括由自行車本體、驅動馬達、蓄電器、控制系統和變速系統組成，在助力
自行車本體中接頭的五通管10上主要焊有立管13、下管14和后平叉15，驅 動馬達2安裝在其五通管10內，驅動馬達2的定子軸、轉子齒軸224、變速裝 置205的主動齒軸225和動力輸出軸210均為空心軸，驅動馬達端蓋分別由螺 絲固定在其外殼上并成為一體，且分別由軸向固位的軸承支撐在通軸1和動力 輸出軸210上，在驅動馬達的動力輸出軸210和通軸1上裝有離合裝置51、 52， 在其離合裝置51、 52上安裝動力傳動輪5，在助力自行車的后輪軸9上裝有變 速機構8，在通軸1的兩端固定有腳踏曲柄11和腳蹬12，其特征在于在離 合裝置51、 52、傳動輪5和腳踏曲柄、腳蹬之間設置腳踏助力變速裝置3，驅 動馬達2和腳踏助力變速裝置3由螺絲4固位連接成一體，在驅動馬達2或腳 踏助力變速裝置3的外殼里面或外面設置助力傳感器202且固定在通軸1上， 其信號傳感裝置201固定在驅動馬達或腳踏助力變速裝置的端蓋或外殼上，驅 動馬達的電路控制裝置安裝在驅動馬達的外殼里面或外面，在其控制導線212穿出孔內設置密封裝置，在驅動馬達、腳踏助力變速裝置外殼和端蓋、軸承及 通軸之間設置密封件，其外殼和端蓋分別由螺絲203、 4和螺絲6固定連接， 且在驅動馬達和腳踏助力變速裝置外殼圓周或端蓋上分別設置有注油螺絲孔 和放油螺絲孔，在其變速裝置中注入潤滑油或潤滑脂，且分別由螺絲和墊片鎖
緊密封。
本發明還可以采用如下技術措施
所述的驅動馬達安裝在五通管內，且至少由1個螺絲固位在五通管10上 或在驅動馬達外殼、端蓋和五通管10內徑、端面上至少加工有1個適配對應 的定位鍵齒槽101再由螺絲固位。
所述的驅動馬達是電動馬達、燃油馬達或氣動馬達，所述的驅動馬達是帶 有變速裝置馬達或無變速裝置馬達。
所述的驅動馬達是電動馬達時，其轉子齒軸224與變速裝置的主動齒軸225 作成一體或分體由螺絲固定連接成一體，且在轉子齒軸224的圓周上加工有永 磁鐵222固位的嵌合適配齒槽223。
所述的變速裝置205或變速裝置3是1一10級的直齒輪傳動、行星齒輪傳 動、諧波齒輪傳動或擺線齒輪傳動，且各級傳動形式可以同時采用相同的傳動 形式或不同的傳動形式。
所述的助力傳感器是電磁傳感器、轉矩傳感器或光電傳感器。
所述的離合裝置51和離合裝置52是分體式的，也可以作成一體且同時采 用相同形式的離合裝置或不同形式的離合裝置或用棘輪機構代替，所述的離合 裝置51可以設置在變速裝置205內與動力輸出軸210配合使用，所述的離合 裝置52可以設置在變速裝置3內的其它傳動裝置上固位連接成一體，并且其 傳動裝置上至少設置1個離合裝置。
所述的傳動輪5是鏈輪、皮帶輪或齒輪，所述的傳動輪5是鏈輪或皮帶輪 時其輪徑大小與后輪軸變速機構8適配使用，所述的傳動輪5是齒輪時采用傳 動齒輪軸桿與后輪軸變速機構8配合使用。
所述的驅動馬達2與腳踏助力變速裝置3分別是獨立式的且相互配合固定使用，其還可以分別單獨使用，且在助力自行車上可以同時設置馬達驅動和人 力騎行兩套變速系統，并分別安裝在車體的左、右兩側或同一側。
所述的驅動馬達和腳踏助力變速裝置的外殼可以用五通管代替使用，且與 通軸1由端蓋和軸承連接支撐，所述的驅動馬達軸是空心軸或實心軸且與通軸 1同心或不同心，所述的通軸1或是半軸式連接，并通過軸承支撐可以順時針 或逆時針轉動。
本發明具有的優點和積極效果是結構簡單、重量輕，安裝、維修便利， 人工腳踏助力、變速，啟動轉矩大、載荷能力強，節能、續行里程長。
下面結合附圖和實施方式對本發明作進一步詳細說明。 圖1是本發明的整車示意圖。
圖2是本發明的五通管外型結構與驅動馬達變速裝置的裝配示意圖。
圖3是本發明的五通管內徑上帶有與驅動馬達適配對應的鍵齒槽示意圖。
圖4是本發明帶有腳踏變速裝置的驅動馬達變速裝置示意性局部剖視圖。
圖5是本發明去除腳踏變速裝置的驅動馬達變速裝置示意性局部剖視圖。
圖6是本發明圖4中的驅動馬達及變速裝置局部放大剖視圖。
圖7是本發明的轉子齒軸與變速裝置的主動齒軸作成一體的局部剖視圖。
圖8是現有技術的轉子齒軸與永磁鐵的裝配結構示意圖。
圖9是本發明的轉子齒軸與永磁鐵的第一種裝配結構示意圖。
圖10是本發明的轉子齒軸與永磁鐵的第二種裝配結構示意圖。
圖11是本發明的轉子齒軸與永磁鐵的另一種裝配結構示意圖。
圖l一圖ll中1.通軸；2.驅動馬達；3.變速裝置；4.螺絲； 5.傳動輪；6.螺絲；7.傳動鏈條；8. 變速機構；9.后輪軸； IO.五通管；11.曲柄；12.腳蹬；13.立管；14.下管；15.后平叉； 16.上管；17.衣架；18.蓄電器；31.注油螺絲孔；32.腳踏變速裝置端蓋；
33.密封件；34.軸承；35.軸承；36.密封件；37.放油螺絲孔；51.離合裝置；
52.離合裝置； 53.螺絲； 54.離合式動力軸；55.離合裝置軸套芯； 56.卡簧；101.鍵齒槽；201.信號傳感裝置；202.助力傳感器；203.螺絲； 204.軸承；205.變速裝置；206.馬達端蓋；207.密封件；208.軸承；209.放油螺絲孔；210.動力輸出軸； 211.密封件；212.控制導線；
213.注油螺絲孔；214.馬達端蓋；215.卡簧；216.軸承；217.密封件;
221.軸承； 222.永磁鐵； 223.永磁鐵嵌合適配齒槽；224.轉子齒軸； 225.主動齒軸。
具體實施例方式
為能進一步了解本發明的發明內容、特點及功效，茲例舉以下實施例，并
配合附圖詳細說明如下請參閱圖1及圖11。
實施例l:以電動助力自行車為例加以說明。
如圖1到圖4所示中置驅動助力自行車，它是由自行車本體、驅動馬達、
蓄電器、控制系統和變速系統組成，在助力自行車本體中接頭的五通管10上 主要焊有立管13、下管14和后平叉15，驅動馬達2安裝在電動助力自行車本 體中接頭的五通管10內，且至少由1個螺絲固位在五通管10 (外圓周或端面 的連接耳)上或在驅動馬達外殼、端蓋和五通管10內徑、端面上至少加工有1 個適配對應的定位銷或鍵齒槽101再由螺絲固位，還可以在驅動馬達外殼或端 蓋上至少加工有1個齒狀突起塊與五通管10內徑或端面上所對應的鍵齒槽101 適配固位，驅動馬達的定子軸、轉子齒軸、變速裝置軸和動力輸出軸均為空心 軸，且分別由軸承216、 221、 208和軸承204支撐固定在通軸1 (中軸)上， 驅動馬達端蓋分別由螺絲203和螺絲4固定在其外殼上并成為一體，且分別由 軸向固位的軸承216和軸承204支撐在通軸1和動力輸出軸210上，驅動馬達 定子固定在驅動馬達外殼上，在驅動馬達的動力輸出軸210或通軸1上裝有離 合裝置51和有離合裝置52，在其動力輸出軸或離合裝置上安裝動力傳動輪5， 且分別由鍵銷、卡簧或螺絲53固定連接，在助力自行車的后輪軸9上裝有變 速機構8，在通軸1 (中軸)的兩端固定有腳踏曲柄11和腳蹬12，在離合裝置 51、離合裝置52、傳動輪5和腳踏曲柄、腳蹬之間設置腳踏助力變速裝置3， 腳踏助力變速裝置3分別由軸承34、 35支撐定位且與驅動馬達2通過螺絲4 固位連接成一體(也可以作成一體使用)，在驅動馬達2或腳踏助力變速裝置3 的外殼里面或外面設置助力傳感器202且由卡簧215 (或鎖緊螺母、鍵銷)固定在通軸1 (中軸)上，其信號傳感裝置201固定在驅動馬達或腳踏助力變速 裝置的端蓋或外殼(里面或外面)上，驅動馬達的電路控制裝置安裝在驅動馬 達的外殼里面或外面，在其控制導線212穿出孔內設置密封裝置(或用密封圈 及密封膠密封)，在驅動馬達、腳踏助力變速裝置外殼和端蓋、軸承及通軸之
間分別設置密封件33、 36、 211、 217和密封件207 (或分別采用0形密封圈)， 其外殼和馬達端蓋214、 206及腳踏變速裝置端蓋32分別由螺絲203、 4和螺 絲6固定連接，且在驅動馬達2和腳踏助力變速裝置3外殼圓周或端蓋上分別 設置有注油螺絲孔213、 31和放油螺絲孔209、 37，在其變速裝置中注入潤滑 油或潤滑脂，其分別由螺絲和墊片鎖緊密封；由于驅動馬達的定子、轉子內腔 與其變速裝置內腔分別是密封隔離的，這樣可以防止水、異物等進入驅動馬達 和變速裝置內，尤其是在變速裝置內注入潤滑油時，其變速裝置可以得到良好 的潤滑和降噪，有利于提高傳動效率和使用壽命，其是本實施例中的優選方式。 并且所述的控制系統是電源開關、調速手柄、前閘把、后閘把、助力傳感器和 電路控制裝置及蓄電器；所述的蓄電器18是蓄電池、超級電容蓄電器或化學 能電池，并可以分別安裝在車架上管16上面或里面，下管14與立管13之間， 立管13與后輪之間，衣架17上、下和左、右側，中軸上、下或附近處；所述 的變速系統是驅動馬達2、腳踏助力變速裝置3、離合裝置51與52、傳動輪5、 后輪軸變速機構8和傳動鏈條、皮帶或齒輪7以及傳動齒輪軸桿、曲柄腳蹬等。 本發明中所述的驅動馬達是電動馬達、燃油馬達或氣動馬達，所述的驅動 馬達是帶有變速裝置馬達或無變速裝置馬達。并且，如圖7所示其轉子齒軸 224與變速裝置的主動齒軸225作成一體(或分體由螺絲固定連接成一體)，
這樣可以提高裝配精度和減少體積。
當所述的驅動馬達2采用電動馬達時，如圖8到圖11所示其中〈圖8〉 是現有技術的轉子齒軸224 (也就是轉子鐵芯)與永磁鐵的裝配結構，主要是 采用永磁鐵與轉子齒軸224粘接或永磁鐵上打孔由螺絲和粘接固位，這樣在離 心力的作用下，使永磁鐵易松動、脫落或破碎，特別是用在高速電機上其危害 和危險性更大。圖9到圖11是本發明實施例的改進形式，在轉子齒軸224的圓周上加工有永磁鐵222固位的嵌合適配齒槽223;其中，圖9所示采用的是 純燕尾槽結構形狀的永磁鐵嵌合適配齒槽223其是本發明中的優選方案，圖10 所示采用的是長方形燕尾槽結構形狀的永磁鐵嵌合適配齒槽223，圖11所示采 用的是封閉式或不封閉式的長方形齒槽結構形狀的永磁鐵嵌合適配齒槽223， 且其永磁鐵嵌合適配齒槽223的結構形狀主要是能把永磁鐵222牢靠的固定 住，其可以采用任何結構形狀的永磁鐵嵌合適配齒槽223，同時可以適當配合 打膠粘接使用，這樣會使永磁鐵222與轉子齒軸224固位更加準確、牢靠，可 以提高驅動馬達效率和安全性；且上述的轉子齒軸224既可采用整體鋼質材料 加工而成，也可采用相同或不同厚度的鋼板沖片疊壓鉚合再與轉子軸嵌合而 成。
所述的變速裝置205或變速裝置3是1一10級的直齒輪傳動、行星齒輪傳 動、諧波齒輪傳動或擺線齒輪傳動，且各級傳動形式可以同時采用相同的傳動 形式或不同的傳動形式，也就是說1一10級的齒輪傳動，各級均采用直齒輪傳 動或行星齒輪傳動或諧波齒輪傳動或擺線齒輪傳動，也可以把不同的傳動形式 用在同一個變速裝置中，使變速裝置205或變速裝置3根據需要為驅動馬達及 助力變速裝置減速或增速。
在驅動馬達通軸1 (中軸)上固定有助力傳感器202，其主要形式有電磁 傳感器、轉矩傳感器或光電傳感器可以根據需要選擇使用，當腳踏通軸1 (中 軸)助力騎行時，其助力傳感器202的信號傳感裝置201把檢測到的助力電信 號傳輸到電路控制裝置中，從而提供助力騎行功能，節省能耗、延長續行里程 和電池壽命。
并且其助力傳感器202的控制電路可以同電路控制裝置(或控制器)作成 一體，簡化電路設計，這樣可以縮小整個驅動馬達及助力變速裝置的系統體積， 便于安裝與美觀；并在電路控制裝置(或控制電路板)上裝有散熱裝置(或散 熱片)，其與驅動馬達殼體緊密結合，有利于散熱保護電器元件。
在本發明中的離合裝置51或離合裝置52可以同時采用相同形式的離合裝 置或不同形式的離合裝置或用棘輪機構代替使用，且其離合裝置軸套芯55與 動力輸出軸210成一體，離合裝置52的離合式動力軸54與變速裝置3內的動力輸出齒軸成一體(還可以作成分體式的且通過螺絲或鍵銷固定連接)；其中 離合裝置51的作用是實現人力腳踏助力騎行時與驅動馬達變速裝置的動力輸 出軸210進行分離，從而消除驅動馬達和變速裝置的無功阻尼，使驅動馬達助
力自行車人力腳踏助力騎行輕松自如；反之，其離合裝置52的作用是實現驅 動馬達作功時與人力腳踏助力變速裝置3有效的分離，使通軸l (既起到驅動 馬達支撐軸的作用，又起到腳踏中軸的作用)和腳踏曲柄ll、腳蹬12處于自 由狀態；并且其離合裝置51可以設置在變速裝置205內與動力輸出軸210配 合輸出動力并起到離合作用，此時離合裝置52和傳動輪5可以固定在一起或 分別與動力輸出軸210固定連接使用；其離合裝置52還可以設置在變速裝置3 內的其它傳動裝置上固位連接成一體，并且其傳動裝置上至少設置1個離合裝 置，比如變速裝置3采用行星輪變速時，如果把離合裝置52設置在行星輪上， 就必須每個行星輪上都要設置一個離合裝置52才能實現離合作用，如果把離 合裝置52設置在變速裝置3內的離合式動力軸54上或行星架上只需要設置一 個離合裝置52即可；只要能實現驅動馬達和人力腳踏助力變速騎行分離自由 轉動功能，離合裝置51和離合裝置52可以設置在其傳動裝置的相關部位上。 其中，把離合裝置51設置在變速裝置205內與動力輸出軸210配合使用和把 離合裝置52設置在變速裝置3內的離合式動力軸54上是本實施例中的優選方 式，此時動力輸出軸210和離合式動力軸54可以用連軸器連接，且傳動輪5 可以固定在其中的任一傳動軸上。這種離合裝置的設置可以簡化驅動馬達動力 輸出軸210的外端與傳動輪5的裝配結構，有利于驅動馬達2與腳踏助力變速 裝置3的整體密封和傳動輪5的通用性。
本發明中的傳動輪5即可采用鏈輪、皮帶輪，也可以采用齒輪，且其輪徑 大小與后輪軸變速機構8 (或飛輪、齒盤)適配使用；當傳動輪5采用鏈輪(或 皮帶輪)時，在其傳動鏈條7 (或皮帶)安裝部位的變速裝置3外殼圓周上設 置成半圓弧長方形或梯形開口形狀，其半圓弧開口的大小及形狀在保證使用強 度和便于安裝、傳動的前提下可以任意選定，且變速裝置3的變速部分是密封 式的；當傳動輪5采用齒輪時，去除傳動鏈條7 (或皮帶)采用傳動齒輪軸桿與后輪軸變速機構8配合驅動電動自行車前、后輪轂轉動前進，實現無鏈傳動 助力騎行功能，且在后輪軸變速機構8的里面或外面設置剎車機構，其變速裝 置3外殼與傳動齒輪軸桿罩殼呈密封狀態且固定連接成一體，在其傳動變速機
構8中注入潤滑油或潤滑脂，其傳動齒輪軸桿罩殼可以代替后平叉15使用。
并且驅動馬達采用電動馬達時，其可以是內轉子馬達或外轉子馬達，也可 以是盤式(單盤式轉子或雙盤式轉子)馬達，其定子固定在驅動馬達外殼上。
使用時，由于驅動馬達定子軸、轉子軸、變速裝置軸和動力輸出軸均為空 心軸，通軸1 (或是半軸式的由卡槽、孔或鍵銷連接)通過軸承支撐可以順時 針或逆時針轉動，當人力踩踏通軸1 (中軸)兩端固定的腳踏曲柄和腳蹬時，
變速裝置3內的主動裝置(或是齒輪、軸或是齒輪支架)與通軸1 (中軸)固 定連接并同通軸1一起轉動，此時變速裝置3內的變速機構動作帶動離合式動 力軸54 (或同離合裝置52作成一體)轉動，此時離合裝置52的外套與離合式 動力軸54嚙合一同轉動并帶動離合裝置51外套和傳動輪5轉動增速(或減速)， 人力腳踏驅動電動自行車助力前進，且由于在通軸1 (中軸)上和驅動馬達外 殼、端蓋214的里面或外面(也可以是在變速裝置3外殼、端蓋32的里面或 外面)固定裝有助力傳感器202和其信號傳感裝置201，又可以實現助力騎行 功能。當驅動馬達通電作功時，其動力輸出軸210帶動離合裝置51和傳動輪5 轉動，并通過傳動輪5上的鏈條(或皮帶或齒輪軸桿)驅動后輪軸9上的變速 機構8 (或用飛輪、齒盤代替)帶動輪轂轉動，使電動自行車前進，此時由于 離合裝置52的離合作用使人力腳踏通軸1 (中軸)和曲柄、腳蹬處于自由狀態。
其優點是結構簡單、重量輕，安裝、維修便利，人工腳踏助力、變速， 啟動轉矩大、載荷能力強，節能、續行里程長。
實施例2:以電動助力自行車為例加以說明。
如圖1到圖3所示所述的驅動馬達2與腳踏助力變速裝置3分別是獨立 式的且相互配合固定使用，其還可以分別單獨使用，且在助力自行車上可以同 時設置馬達驅動和人力騎行兩套變速系統，即驅動馬達2的動力輸出軸210與 其傳動輪5和變速機構8安裝在助力自行車的左側(或右側)，人力腳踏助力變速裝置3與其傳動輪5和變速機構8安裝在助力自行車的右側(或左側)，并且 可以同時采用鏈條(或皮帶)傳動，也可以一側采用傳動齒輪軸桿傳動，另一 側采用鏈條(或皮帶)傳動，或把馬達驅動和人力騎行兩套變速系統安裝在助
力自行車的同一側上使用；并在通軸1 (中軸)上和驅動馬達2、腳踏助力變 速裝置3外殼、端蓋的里面或外面固定有助力傳感器(電磁傳感器、轉矩傳感 器或光電傳感器)和信號傳感裝置。這種采用馬達驅動和人力騎行兩套變速系 統驅動時，可以使用或省去離合裝置51或離合裝置52，而增加1套傳動輪5和 后輪軸變速機構8 (或用飛輪、齒盤代替)，并且馬達驅動和人力騎行變速系統 中的傳動輪5和后輪軸變速機構8的結構(即可以是純鏈輪或皮帶輪傳動，也 可以是鏈輪或皮帶輪與齒輪傳動，還可以是齒輪與齒輪軸桿傳動)與速比可以 根據具體實施情況任意適配選定。
本發明還可以采用如下方案，如圖5所示去除人工腳踏助力變速裝置3， 仍采用馬達驅動和人力騎行兩套變速系統，由驅動馬達2、離合裝置51、 52和 傳動輪5配合與安裝在助力自行車的左側(或右側)后輪軸9上的變速機構8(或 飛輪、齒盤)適配驅動輪轂轉動，在助力自行車的右側(或左側)通軸l (中軸) 上安裝有人力腳踏助力鏈輪(或皮帶輪或齒輪)，且通過鏈條(或皮帶或齒輪 軸桿)與其同側后輪軸9上的變速機構8 (或飛輪、齒盤)適配使用，也可以 一側采用傳動齒輪軸桿傳動，另一側采用鏈條(或皮帶)傳動，或把馬達驅動 和人力騎行兩套變速系統安裝在助力自行車的同一側上使用；此時離合裝置52 由鍵銷連接固定在通軸l (中軸)上并一同轉動，并由卡簧56 (或鎖緊螺母) 固位；還可以把離合裝置51設置在變速裝置205內與動力輸出軸210配合使 用，把離合裝置52設置在動力輸出軸210上與通軸1 (中軸)配合使用，此時 傳動輪5直接與動力輸出軸210固位連接，其中離合裝置51、 52可以用飛輪 機構改制代替使用；并在通軸1 (中軸)上和驅動馬達外殼、端蓋的里面或外 面固定有助力傳感器202及信號傳感裝置201 (電磁傳感器、轉矩傳感器或光
電傳感器)，在通軸l (中軸)的兩端直接固定有腳踏曲柄和腳蹬，進而實現驅 動馬達助力騎行功能。其工作原理和使用方法以及優點與實施例1完全相同。實施例3:以電動助力自行車為例加以說明。
如圖l、圖2所示驅動馬達2和腳踏助力變速裝置3的外殼可以用五通 管io代替使用，且與通軸1由端蓋和軸承連接支撐，其驅動馬達定子和腳踏 助力變速裝置緊固(或由鍵銷緊固)在助力自行車本體的五通管10內，五通管
10還可以分別作為驅動馬達2或腳踏助力變速裝置3的外殼使用，其端蓋214、 32或端蓋206分別由螺絲203、 6或螺絲4固定在五通管10的兩端且由軸承 216、 34或軸承204支撐在通軸1或動力輸出軸210上。這種結構可以節省材 料，并使驅動馬達及變速裝置可以得到良好的散熱，有利于延長使用壽命；且 可以同樣采用馬達驅動和人力騎行兩套變速系統。其工作原理和使用方法以及 優點與實施例1及實施例2完全相同。
實施例4:以燃油助力自行車為例加以說明。
如圖l所示驅動馬達采用燃油馬達，驅動馬達軸是實心軸(或空心軸) 且通軸1與其不同心(或同心)，通軸1 (或是半軸式的由卡槽、孔或鍵銷連接) 通過軸承支撐可以順時針或逆時針轉動；當人力踩踏通軸1兩端的曲柄和腳蹬 時，通軸1帶動變速裝置3內的主動裝置轉動，驅動變速裝置3內的離合式動 力軸54轉動，從而帶動離合裝置51、 52和傳動輪5轉動增速(或減速)，驅 動助力自行車前進，進而實現驅動馬達助力騎行功能。其工作原理和使用方法 以及優點與實施例1完全相同。
在以上實施例中所述的后輪軸變速機構8即可以是外變速機構，又可以是 內變速機構，還可以用飛輪或齒盤代替使用。
本發明不局限于上述具體實施方式
，只要是驅動馬達或其定子安裝在助力 自行車本體中接頭的五通管內，驅動馬達的定子軸、轉子齒軸、變速裝置軸和
動力輸出軸均為空心軸，且分別由軸承支撐固定在通軸(中軸)上，并在其傳 動輪和腳踏曲柄、腳蹬之間設置腳踏助力變速裝置，且帶有助力傳感裝置的中 置驅動助力自行車均視為屬于本發明的保護范圍。總之，本發明的保護范圍應 包括那些對于本領域普通技術人員來說顯而易見的變換或替代以及改形。
權利要求
1.一種中置驅動助力自行車，它包括由自行車本體、驅動馬達、蓄電器、控制系統和變速系統組成，在助力自行車本體中接頭的五通管(10)上主要焊有立管(13)、下管(14)和后平叉(15)，驅動馬達(2)安裝在其五通管(10)內，驅動馬達(2)的定子軸、轉子齒軸(224)、變速裝置(205)的主動齒軸(225)和動力輸出軸(210)均為空心軸，驅動馬達端蓋分別由螺絲固定在其外殼上并成為一體，且分別由軸向固位的軸承支撐在通軸(1)和動力輸出軸(210)上，在驅動馬達的動力輸出軸(210)和通軸(1)上裝有離合裝置(51、52)，在其離合裝置(51、52)上安裝動力傳動輪(5)，在助力自行車的后輪軸(9)上裝有變速機構(8)，在通軸(1)的兩端固定有腳踏曲柄(11)和腳蹬(12)，其特征在于在離合裝置(51、52)、傳動輪(5)和腳踏曲柄、腳蹬之間設置腳踏助力變速裝置(3)，驅動馬達(2)和腳踏助力變速裝置(3)由螺絲(4)固位連接成一體，在驅動馬達(2)或腳踏助力變速裝置(3)的外殼里面或外面設置助力傳感器(202)且固定在通軸(1)上，其信號傳感裝置(201)固定在驅動馬達或腳踏助力變速裝置的端蓋或外殼上，驅動馬達的電路控制裝置安裝在驅動馬達的外殼里面或外面，在其控制導線(212)穿出孔內設置密封裝置，在驅動馬達、腳踏助力變速裝置外殼和端蓋、軸承及通軸之間設置密封件，其外殼和端蓋分別由螺絲(203、4)和螺絲(6)固定連接，且在驅動馬達和腳踏助力變速裝置外殼圓周或端蓋上分別設置有注油螺絲孔和放油螺絲孔，在其變速裝置中注入潤滑油或潤滑脂，且分別由螺絲和墊片鎖緊密封。
2. 根據權利要求1所述的中置驅動助力自行車，其特征在于所述的驅 動馬達安裝在五通管內，且至少由l個螺絲固位在五通管(10)上或在驅動馬 達外殼、端蓋和五通管(10)內徑、端面上至少加工有1個適配對應的定位鍵 齒槽(101)再由螺絲固位。
3. 根據權利要求1所述的中置驅動助力自行車，其特征在于所述的驅 動馬達是電動馬達、燃油馬達或氣動馬達，所述的驅動馬達是帶有變速裝置馬 達或無變速裝置馬達。
4. 根據權利要求3所述的中置驅動助力自行車，其特征在于所述的驅動馬達是電動馬達時，其轉子齒軸(224)與變速裝置的主動齒軸(225)作成 一體或分體由螺絲固定連接成一體，且在轉子齒軸(224)的圓周上加工有永 磁鐵(222)固位的嵌合適配齒槽(223)。
5. 根據權利要求1所述的中置驅動助力自行車，其特征在于所述的變 速裝置(205)或變速裝置(3)是1—IO級的直齒輪傳動、行星齒輪傳動、諧 波齒輪傳動或擺線齒輪傳動，且各級傳動形式可以同時采用相同的傳動形式或 不同的傳動形式。
6. 根據權利要求1所述的中置驅動助力自行車，其特征在于所述的助 力傳感器是電磁傳感器、轉矩傳感器或光電傳感器。
7. 根據權利要求1所述的中置驅動助力自行車，其特征在于所述的離合裝置(51)和離合裝置(52)是分體式的，也可以作成一體且同時采用相同 形式的離合裝置或不同形式的離合裝置或用棘輪機構代替，所述的離合裝置 (51)可以設置在變速裝置(205)內與動力輸出軸(210)配合使用，所述的 離合裝置(52)可以設置在變速裝置(3)內的其它傳動裝置上固位連接成一 體，并且其傳動裝置上至少設置1個離合裝置。
8. 根據權利要求1所述的中置驅動助力自行車，其特征在于所述的傳 動輪(5)是鏈輪、皮帶輪或齒輪，所述的傳動輪(5)是鏈輪或皮帶輪時其輪 徑大小與后輪軸變速機構(8)適配使用，所述的傳動輪(5)是齒輪時采用傳 動齒輪軸桿與后輪軸變速機構(8)配合使用。
9. 根據權利要求1所述的中置驅動助力自行車，其特征在于所述的驅 動馬達(2)與腳踏助力變速裝置(3)分別是獨立式的且相互配合固定使用， 其還可以分別單獨使用，且在助力自行車上可以同時設置馬達驅動和人力騎行 兩套變速系統，并分別安裝在車體的左、右兩側或同一側。
10. 根據權利要求l所述的中置驅動助力自行車，其特征在于所述的驅 動馬達和腳踏助力變速裝置的外殼可以用五通管代替使用，且與通軸(1)由 端蓋和軸承連接支撐，所述的驅動馬達軸是空心軸或實心軸且與通軸(1)同 心或不同心，所述的通軸(1)或是半軸式連接，并通過軸承支撐可以順時針 或逆時針轉動。
全文摘要
本發明涉及一種中置驅動助力自行車，它是由自行車本體、驅動馬達、蓄電器、控制系統和變速系統組成，在助力自行車本體的五通管上主要焊有立管、下管和后平叉，驅動馬達安裝在助力自行車的五通管內，其定子軸、轉子軸、變速裝置軸和動力輸出軸均為空心軸，并分別由軸承支撐在通軸上，在驅動馬達的動力輸出軸和通軸上裝有離合裝置，在其離合裝置上安裝動力傳動輪，在傳動輪和腳踏曲柄、腳蹬之間設置腳踏助力變速裝置，在驅動馬達或腳踏助力變速裝置的外殼里面或外面設置助力傳感器和信號傳感裝置，并且驅動馬達和變速裝置的內腔均為密封狀態。其優點是結構簡單、重量輕，安裝、維修便利，人工腳踏助力、變速，啟動轉矩大、載荷能力強，節能、續行里程長。
文檔編號B62K11/00GK101590887SQ20091014967
公開日2009年12月2日 申請日期2009年6月12日 優先權日2009年6月12日
發明者張宏艷 申請人:張宏艷