專利名稱：電動自行車的中置驅動系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及電動自行車的技術領域，具體說是一種與車架間采用單點同軸安裝、同軸輸出且單級斜齒輪平行傳動，從而減小了減速箱和電機體積的電動自行車的中置驅動系統。
背景技術：
目前，國內電動自行車保有量已經超過I.6億輛，成為名副其實的第一交通工具。國內現有的電動自行車幾乎全部為輪轂電機驅動形式。輪轂電機又分為輪轂直驅形式和減速形式，輪轂直驅形式基本安裝在電動自行車后輪上，該類型電機重量大，體積大，電磁噪聲大，騎行阻力大，由于采用了大量磁性材料，制造成本比較高。為解決輪轂直驅電機體積大、噪聲大、騎行阻力大等問題，市場上出現了帶有內置減速的輪轂電機，該電機一般采用·行星齒輪減速形式，從而使電機轉速較輪轂電機相比有所提升，這樣同等功率下的電機體積有所減小。該類型輪轂電機一般采用分數槽設計技術，磁阻轉矩與輪轂直驅相比大為減小，但仍有磁阻轉矩存在，在人力騎行時，還是存在一定的騎行阻力。該形式的輪轂電機主要用于以鋰電池為能源的電動自行車。目前國內外銷的自行車款的電動自行車幾乎采用該類型電機。現有技術中電動自行車的輪轂電機雖然得到了極為廣泛的應用，但其仍有缺點無法解決。出于保護電動自行車電池的原因，控制器會對電池輸出電流進行限制，36V鋰電池一般限流值在12-14A左右。以配裝700C出口車型的輪轂電機為例，當限流值為14A時，電機輸出轉矩不超過20N*m，電驅動爬坡能力不超過3°。而采用輪轂電機會導致整車重量分配不好，自行車最合理的重心應該置于中軸處，輪轂電機通常安裝在前輪或后輪中心處，對自行車整車的重量分配不利。由于輪轂電機置于自行車車輪軸處，所以除承擔驅動力外，同時承擔整車和所承載重量的載荷，因此對輪轂電機外殼的強度和剛度要求比較高。當輪轂電機置于前輪位置處時，驅動力通過前叉對整車起到一個拉力作用，當突然急速或轉彎時，前叉受力情況非常惡略，很容易造成前叉斷裂，從而對騎行者造成傷害。輪轂電機在整車上安裝時一般距離控制器的距離比較遠，加之考慮到走線的隱蔽性，輪轂電機的電機引線長度往往超過I米，有的甚至超過I. 5米，過長的引線造成很嚴重的損耗。而電動自行車中置驅動技術有效的解決了輪轂電機的以上缺點。中置驅動可以通過在自行車后輪安裝變速器的方式，改變中置電機和后輪之間的傳動比，有效的解決輪轂電機爬坡能力不足的問題。該專利產品的中置驅動系統在14A限流的情況下，配裝外變速器后，自行車后輪可以輸出40N*m轉矩，爬坡能力超過6°。由于中置電機置于中軸位置，正好置于自行車最合理的重心位置處，對自行車重量分配有利。中置電機外殼不承載重力，保留了自行車最原始的傳動結構。中置電機動力輸出端與自行車后輪之間通過鏈傳動，實現力傳遞，故不存在輪轂電機外殼承載重量所帶來的安全隱患。中置電機與控制器之間的距離很近，電機引線可以很短，與輪轂電機相比，大幅度減小了線上功率損耗。
電動自行車中置驅動系統主要分為以下幾種從驅動輸出形式分類，中置驅動系統分為同軸輸出、小輪盤輸出和雙輪盤輸出；從安裝形式看，目前國內外市場上的中置驅動系統全部采用吊裝式安裝。同軸輸出，整體感強，電動和人力采用同一大鏈輪，保留了自行車最初的傳動結構。但該結構內部設計復雜，該結構經常采用多級減速形式。小輪盤驅動，電動和人力驅動由一個公共的小輪盤輸出。小輪盤輸出與中軸分開(不同心)，人力驅動(中軸)通過變速結構和單向結構與小輪盤連接。該結構設計復雜，基本采用多級減速形式。雙輪盤驅動。電動和人力分別由兩個輪盤一根鏈條輸出，電動驅動有小輪盤輸出，人力驅動(中軸)通過單向結構域大輪盤連接。該形式驅動結構簡單，可以采用一級減速，但由于增加了兩個鏈輪，對電機在整車的安裝要求比較高，容易出現鏈傳動噪聲。吊裝式安裝類似于摩托車發動機安裝，將中置驅動系統吊裝在自行車車架上。該形式安裝對自行車車架的改動非常大，按照該方式安裝后，電動自行車與自行車原外觀之間偏差比較大。但該結構的中置驅動系統設計難度相對較低。
在上述的驅動輸出形式中，同軸輸出為最合理的力輸出結構，但目前國內外市場的同類產品中，減速系統均為多級減速或行星輪減速，該減速系統結構復雜，減速體體積龐大，對自行車外觀影響非常大。而吊裝式安裝方式對車架設計和安裝工藝要求嚴格，加之其安裝后外觀對自行車外觀影響很大這個因素，使得吊裝式對自行車整體設計及制造所帶來的影響不容忽視。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種與車架間采用單點同軸安裝、同軸輸出且單級斜齒輪平行傳動，從而減小了減速箱和電機體積的電動自行車的中置驅動系統。本發明為解決公知技術中存在的技術問題所采取的技術方案是
本發明的電動自行車的中置驅動系統，包括鏈輪，作為電動自行車的動力輸入端，通過與鏈輪相配合的鏈條將動力傳送至電動自行車的后輪，驅動電動自行車行進；電機，通過電源驅動電機運轉，為電動自行車行進提供動力；中軸，穿過上述鏈輪，并與鏈輪同軸設置，中軸通過兩側分別設置的曲軸與電動自行車的腳踏相連接，騎車人通過腳踏驅動中軸轉動，為電動自行車行進提供動力；減速箱，包括減速箱殼體和設置在減速箱殼體內部的減速機構，減速機構將電機和中軸分別與鏈輪進行傳動連接，并將電機和中軸輸入的動力傳輸至鏈輪，上述鏈輪為碟狀結構，在鏈輪的中間位置設置凹陷的圓形安裝部，減速箱殼體設置在凹陷的安裝部中并與鏈輪相互配合；減速箱內的減速機構為復合式雙超越離合器，上述復合式雙超越離合器由外離合器和內離合器構成，其中外離合器包括同軸設置的外離合器外圈、外離合器內圈以及設置在外離合器外圈和外離合器內圈之間的楔緊部分，電機通過齒輪副將動力傳輸至外離合器外圈，而內離合器包括同軸設置的外離合器內圈、中軸以及設置在外離合器內圈和中軸之間的楔緊部分；外離合器內圈構成動力輸出端，并與鏈輪同軸相固定，在外離合器內圈與減速機殼體的內壁之間設置軸承。本發明還可以采用以下技術方案
所述的減速箱殼體與鏈輪配合的相反側設置突出的筒狀固定部，筒狀固定部與復合式雙超越離合器同軸設置，中軸從筒狀固定部中穿出，且中軸和筒狀固定部內壁之間通過軸承相互配合。上述筒狀固定部的前端設置螺紋，在電動自行車車架的五通管位置設置固定內孔，減速箱殼體上的筒狀固定部由固定內孔的一側插入并從其另一側穿出，具有內螺紋的螺旋鎖母與筒狀固定部的前端配合固定，并將減速箱殼體與自行車車架鎖緊固定。
所述的電機與減速箱殼體相互固定，電機的輸出軸與電動自行車的中軸方向相互平行。所述的電機和外離合器外圈之間設置的齒輪副為平行傳動的圓柱斜齒輪，包括少齒數齒輪和大齒輪，少齒數齒輪與電機的輸出軸同軸固定，由電機驅動旋轉，外離合器外圈與大齒輪之間過盈配合。所述的少齒數齒輪的齒數為I 4 ;上述齒輪副的最大減速比為30:1。本發明具有的優點和積極效果是
本發明的電動自行車的中置驅動系統中，采用同軸安裝、同軸輸出、單級斜齒輪平行傳動方式，成功避免了吊裝式安裝所帶來的車架大幅度改動，采用單級減速機構實現了同軸輸出，有效減小電機體積，在電動自行車中置電機的技術領域中首次采用單級減速實現大減速比，通過大速比減速方式，使得電機自身工作轉速上升，有效減小了電機體積。單級斜齒輪平行傳動方式有效解決了行星輪減速系統中電機外徑過大而導致的電機安裝難度大及外形不美觀的問題。本發明將減速箱隱藏在碟狀鏈輪凹陷的安裝部內側，對自行車整體外觀影響很小，從整車外觀角度講，與自行車的相似度非常高。本發明的電動自行車的中置驅動系統與電動自行車車架的固定方式完全沒有改變自行車五通管的位置結構，采用五通管上設置固定內孔進行安裝，對自行車車架的強度沒有任何不利影響。
圖I是本發明的電動自行車的中置驅動系統的剖視 圖2是本發明的電動自行車的中置驅動系統中復合式雙超越離合器的局部剖視 圖3是本發明的電動自行車的中置驅動系統中鏈輪的側視 圖4是本發明的電動自行車的中置驅動系統與電動自行車車架相固定時的俯視圖。
具體實施例方式以下參照附圖及實施例對本發明進行詳細的說明。圖I是本發明的電動自行車的中置驅動系統的剖視圖；圖2是本發明的電動自行車的中置驅動系統中復合式雙超越離合器的局部剖視圖；圖3是本發明的電動自行車的中置驅動系統中鏈輪的側視圖；圖4是本發明的電動自行車的中置驅動系統與電動自行車車架相固定時的俯視圖。如圖I至圖4所示,本發明的電動自行車的中置驅動系統,包括鏈輪3,作為電動自行車的動力輸入端，通過與鏈輪相配合的鏈條將動力傳送至電動自行車的后輪，驅動電動自行車行進；電機9，通過電源驅動電機運轉，為電動自行車行進提供動力；中軸7，穿過上述鏈輪3，并與鏈輪3同軸設置，中軸7通過兩側分別設置的曲軸與電動自行車的腳踏相連接，騎車人通過腳踏驅動中軸轉動，為電動自行車行進提供動力；減速箱，包括減速箱殼體4和設置在減速箱殼體內部的減速機構，減速機構將電機和中軸分別與鏈輪進行傳動連接，并將電機和中軸輸入的動力傳輸至鏈輪，上述鏈輪3為碟狀結構，在鏈輪3的中間位置設置凹陷的圓形安裝部，減速箱殼體4設置在凹陷的安裝部中并與鏈輪相互配合，通過鏈輪對減速箱殼體提供遮蔽，使該位置的外觀更加美觀；減速箱內的減速機構為復合式雙超越離合器，上述復合式雙超越離合器由外離合器和內離合器構成，其中外離合器包括同軸設置的外離合器外圈5、外離合器內圈6以及設置在外離合器外圈和外離合器內圈之間的楔緊部分8，電機通過齒輪副將動力傳輸至外離合器外圈5，而內離合器包括同軸設置的外離合器內圈6、中軸7以及設置在外離合器內圈和中軸之間的楔緊部分8 ;外離合器內圈構成動力輸出端，并與鏈輪同軸相固定，在外離合器內圈與減速機殼體的內壁之間設置軸承12。電力驅動和人力驅動同時通過復合式雙超越離合器與鏈輪進行傳動連接，由于人力驅動和電力驅動最終全部匯集到鏈輪，為了這兩個動力源有效合并，本發明在結構上設計了復合式雙超越離合器，將內外兩個離合器有效結合在一起，即內離合器外圈與外離合器內圈為一個零件，為減小內離合器內圈齒輪，利用自行車中軸作為內離合器內圈使用，最大限度減小系統體積。外離合器用于電力驅動輸出，夕卜離合器外圈和外離合器內圈之間的楔緊部分8可采用楔塊或滾子。同時，外離合器內圈6和中軸組成了內離合器，即外離合器 內圈承擔起內離合器外圈的作用，中軸作為內離合器內圈，內離合器將人力驅動動力輸出。外離合器內圈和中軸之間的楔緊部分9可采用楔塊或滾子。本發明緊湊、有效地將兩個單向超越離合器組合到一起，外離合器內圈和內離合器外圈為同一部件共用，作為混合動力源的輸出端。中軸7作為人力騎行驅動部件，直接作為內離合器內圈，有效地減小了內離合器的結構。所述的減速箱殼體與鏈輪配合的相反側設置突出的筒狀固定部13，筒狀固定部與復合式雙超越離合器同軸設置，中軸從筒狀固定部中穿出，且中軸和筒狀固定部內壁之間通過軸承相互配合。上述筒狀固定部的前端設置螺紋，在電動自行車車架11的五通管位置設置固定內孔，減速箱殼體上的筒狀固定部13由固定內孔的一側插入并從其另一側穿出，具有內螺紋的螺旋鎖母10與筒狀固定部的前端配合固定，并將減速箱殼體與自行車車架鎖緊固定。本發明的電動自行車的中置驅動系統與自行車車架之間采用單點連接，該安裝方式可輕松實現該電機在中軸軸向方向上的定位，且安裝方式非常簡單。而國內外市場上同類產品均采用吊裝式，該安裝方式至少需要3點固定安裝。電機與減速箱殼體相互固定，電機的輸出軸與電動自行車的中軸方向相互平行。電機和外離合器外圈之間設置的齒輪副為平行傳動的圓柱斜齒輪，包括少齒數齒輪和大齒輪，少齒數齒輪與電機的輸出軸同軸固定，由電機驅動旋轉，夕卜離合器外圈5與大齒輪2之間過盈配合。少齒數齒輪的齒數為I 4 ;上述齒輪副的最大減速比為30:1。本發明采用了少齒數、大速比、單級減速、平行傳動圓柱斜齒輪減速結構，該減速結構使傳動系統設計非常緊湊，占用空間最小化。目前國內外同類產品中，同軸輸出中置電機均為多級減速系統，本發明使用少齒數齒輪傳動實現了單級減速，齒輪副中少齒數齒輪I的齒數可以是1、2、3、4個齒，而大齒輪2的齒數最大為少齒數齒輪齒數的30倍,即少齒數齒輪可采用單齒,而同時大齒輪的齒數可以為30個齒，這在電動自行車中置電機的技術領域中首次采用單級減速實現如此大的減速比。以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，并非對本發明作任何形式上的限制，雖然本發明已以較佳實施例公開如上，然而，并非用以限定本發明，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本發明技術方案范圍內，當然會利用揭示的技術內容作出些許更動或修飾，成為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均屬于本發明技術方案的范 圍內。
權利要求
1.一種電動自行車的中置驅動系統，包括鏈輪，作為電動自行車的動力輸入端，通過與鏈輪相配合的鏈條將動力傳送至電動自行車的后輪，驅動電動自行車行進；電機，通過電源驅動電機運轉，為電動自行車行進提供動力；中軸，穿過上述鏈輪，并與鏈輪同軸設置，中軸通過兩側分別設置的曲軸與電動自行車的腳踏相連接，騎車人通過腳踏驅動中軸轉動，為電動自行車行進提供動力；減速箱，包括減速箱殼體和設置在減速箱殼體內部的減速機構，減速機構將電機和中軸分別與鏈輪進行傳動連接，并將電機和中軸輸入的動力傳輸至鏈輪，其特征在于上述鏈輪為碟狀結構，在鏈輪的中間位置設置凹陷的圓形安裝部，減速箱殼體設置在凹陷的安裝部中并與鏈輪相互配合；減速箱內的減速機構為復合式雙超越離合器，上述復合式雙超越離合器由外離合器和內離合器構成，其中外離合器包括同軸設置的外離合器外圈、外離合器內圈以及設置在外離合器外圈和外離合器內圈之間的楔緊部分，電機通過齒輪副將動力傳輸至外離合器外圈，而內離合器包括同軸設置的外離合器內圈、中軸以及設置在外離合器內圈和中軸之間的楔緊部分；外離合器內圈構成動力輸出端，并與鏈輪同軸相固定，在外離合器內圈與減速機殼體的內壁之間設置軸承。
2.根據權利要求I所述的電動自行車的中置驅動系統，其特征在于減速箱殼體與鏈輪配合的相反側設置突出的筒狀固定部，筒狀固定部與復合式雙超越離合器同軸設置，中軸從筒狀固定部中穿出，且中軸和筒狀固定部內壁之間通過軸承相互配合。
3.根據權利要求2所述的電動自行車的中置驅動系統，其特征在于上述筒狀固定部的前端設置螺紋，在電動自行車車架的五通管位置設置固定內孔，減速箱殼體上的筒狀固定部由固定內孔的一側插入并從其另一側穿出，具有內螺紋的螺旋鎖母與筒狀固定部的前端配合固定，并將減速箱殼體與自行車車架鎖緊固定。
4.根據權利要求3所述的電動自行車的中置驅動系統，其特征在于電機與減速箱殼體相互固定，電機的輸出軸與電動自行車的中軸方向相互平行。
5.根據權利要求4所述的電動自行車的中置驅動系統，其特征在于電機和外離合器外圈之間設置的齒輪副為平行傳動的圓柱斜齒輪，包括少齒數齒輪和大齒輪，少齒數齒輪與電機的輸出軸同軸固定，由電機驅動旋轉，夕卜離合器外圈與大齒輪之間過盈配合。
6.根據權利要求5所述的電動自行車的中置驅動系統，其特征在于少齒數齒輪的齒數為I 4 ;上述齒輪副的最大減速比為30:1。
全文摘要
一種電動自行車的中置驅動系統，包括鏈輪、電機、中軸、減速箱，上述鏈輪為碟狀結構，在鏈輪的中間位置設置凹陷的圓形安裝部，減速箱殼體設置在凹陷的安裝部中并與鏈輪相互配合；減速箱內的減速機構為復合式雙超越離合器，外離合器內圈和內離合器外圈為同一部件共用，作為混合動力源的輸出端，外離合器內圈與鏈輪同軸相固定。本發明采用同軸安裝、同軸輸出、單級斜齒輪平行傳動方式，成功避免了吊裝式安裝所帶來的車架大幅度改動，采用單級減速機構實現了同軸輸出，有效減小了電機體積，對自行車整體外觀影響很小，從整車外觀角度講，與自行車的相似度非常高。
文檔編號B62M6/55GK102745298SQ201210238748
公開日2012年10月24日 申請日期2012年7月11日 優先權日2012年7月11日
發明者陳學永 申請人:天津比沃科技有限公司