CN102015429A - 链条传动装置,包括链条传动装置的车辆以及用于车辆中转换电机转矩的方法 - Google Patents

Abstract

用于转换电机转矩的链条传动装置(1)，具有三个传动级，第一传动级由第一齿轮缘(6)和第四齿轮缘(9)形成，第二传动级由第二齿轮缘(7)和第五齿轮缘(10)形成，并且第三传动级由第三齿轮缘(8)和第六齿轮缘(11)形成；第一齿轮缘(6)，第二齿轮缘(7)和第三齿轮缘(8)设置在第一轴(3)上，并且第四齿轮缘(9)，第五齿轮缘(10)和第六齿轮缘(11)设置在第二轴(4)上；传动链条(27，28，29)设置在每一个传动级中来传送转矩。

Description

链条传动装置，包括链条传动装置的车辆以及用于车辆中转换电机转矩的方法

技术领域

本发明涉及链条传动装置和包括该链条传动装置的车辆，该车辆同时包括踏板驱动和电机驱动。它进一步涉及用于车辆中转换电机转矩的方法。

背景技术

像电动自行车这样具有电机的两轮车，例如，通常具有齿轮，该齿轮在允许电机以合适的速度运转的同时，允许骑车者以舒适的速度踏蹬。

具有电机的一自行车，该电机以套管电机(quill motor)形式，它具有带齿齿轮，如行星齿轮，例如，从德国专利DE2025007002368U1可知。

一包括电机的自行车，具有固定在自行车框架上的整体式减速齿轮，电机的转矩通过链条的方式传送到踏板轴承轴，这可从德国专利DE40 27 365 A1可知。类似的自行车也可从德国专利DE299 04 342 U1可知。

发明内容

本发明的目的是提供一能够转换电机扭矩的齿轮，具有很好的可靠性、可持续性和效率。

此外，本发明另外的目的是提供一具有此种齿轮的车辆，能以特定的能量效率运行，且同时提供骑车者高舒适度。

通过独立权利要求的主题，根据本发明的目的能实现。本发明的优点的发展在从属权利要求中公开。

本发明提供的齿轮，被认为是链条传动装置。它包括三个传动级(gearing stages)，其中第一传动级由第一齿轮缘和第四齿轮缘形成，第二传动级由第二齿轮缘和第五齿轮缘形成，以及第三传动级由第三齿轮缘和第六齿轮缘形成。第一齿轮缘，第二齿轮缘，和第三齿轮缘被设置在第一轴上，并且第四齿轮缘，第五齿轮缘和第六齿轮缘被设置在第二轴上。一链条传动装置设置在每一传动级用于转矩传送。

根据本发明的根本原理，链条传动装置提供相对高的效率和可持续性。然而，在特定环境下，例如，链条传动装置需要比齿状齿轮更大的空间。因此，链条传动装置的单个部件节省空间的设置是需要的。三级链条传动装置的设计是有利的，因为在这种情况下，必需的齿轮缘能够设置在两个轴上，其中一个轴设计为或者与电机的驱动轴连接。另一个轴设计为车辆的踏板轴承轴。结果，三个链条能设置为实质上互相平行，在空间高度节省的构造中。

同时，此三级链条传动装置允许充分减速以允许电机在例如，2500转/分钟的有利速度下运转，仍然保证高的骑车舒适度，这是由于它可能达到例如1∶45的减速比。

在一个实施例中，链条传动装置的传动比因此少于1，而且电机速度因此降低。

在此结构的一个实施例中，第一齿轮缘包括齿数n1，第二齿轮缘的齿数n2，第三齿轮缘的齿数n3，第四齿轮缘的齿数n4，第五齿轮缘的齿数n5，第六齿轮缘的齿数n6，其中，n1＜n4，n3＜n6 and n5＜n2，速度因此在每一个传动级减少。

在此结构的一个实施例中，n1＝n3＝n5并且n2＝n4＝n6。因此这具体化了三个同一的小齿轮缘和三个同一的大齿轮缘的特征。这种设计特别简单，而且具有高对称性的附加优点，是三条相同类型的链子用作传动链的结果。

如果使用三条相同类型的链子和相同类型的三个齿轮缘的两种设置形成的相同类型的三对齿轮缘，本发明提供的齿轮因此能由特别小数量的不同部件组成。可选择地，能通过代替一齿轮缘或一齿轮缘对对齿轮齿数比进行改变。

在一个实施例中，第二齿轮缘和第三齿轮缘设置在普通的第一中空轴，也被认为是空心轴上，其具有与该第一轴的旋转轴一致的旋转轴。第四齿轮缘和第五齿轮缘设置在第二普通的中空轴上，其具有与该第二轴的旋转轴一致的旋转轴。中空轴的使用导致特别紧凑的传动设计。

在一个可选的实施例中，使用分开的轴代替中空轴，或者一个中空轴。例如，第一轴可以是分轴设计，并具有能独立但围绕相同轴旋转的第一区域和第二区域。第一轴的第一区域与电机连接。第一齿轮缘设置在该第一区域中，并且第二齿轮缘和第三齿轮缘设置在该第一轴的该第二区域中。

在一个实施例中，第六齿轮缘包括第一活动轮(free-wheel)。因此，当关闭电机的时候，有可能使用车辆，因为基于活动轮，有可能将第六齿轮缘的和电机的旋转运动与第二轴和踏板的旋转运动分离。

本发明提供的链条传动装置能在车辆中使用达到电机转矩大量减少，并同时节省空间。因此，有可能将齿轮设置在踏板轴承的轴区域，这也在获得低的车辆重心方面是有利的。

本发明提供的链条传动装置，能配置为具有少于或至多等于常见的前链轮直径的直径。本发明提供的链条传动装置由此能特别好地集成到车辆框架中，并且，当安装时，提供好的底面干净度和令人满意的外观。链条传动装置能由此形成车辆框架的一整体部件。使用链条传动装置的进一步优势在于它运行噪声低，同时方便制造，并且它提供高的效率。

在一个实施例中，链条传动装置的传动比至少是1∶100，并且至多是1∶25，而在另一个实施例中，它实际上是至少1∶50，并且至多是1∶40。此设置下的传动比允许电机速度特别有良好的调整，其对普通的骑车者的踩踏率来说，在至少大约1000转/分钟是有利的。

根据本发明的一个方面，一车辆具有根据本发明的链条传动装置，所述车辆都具有踏板驱动和电机驱动。电机的驱动轴和踏板驱动的驱动轴通过链条传动装置连接在一起。此结构的一个实施例中，第一轴设计作为电机的驱动轴，而第二轴设计作为车辆的踏板轴承轴。

车辆可以设计为两轮车，三轮车或者四轮车，例如。如果它设置为三轮车，其中两个轮子并列设置在后部的结构和其中两个轮子并列设置在前部的结构都可以想象得到的。然而，一个单个前轮的实施方式提供更有利的转弯表现。

在一个实施例中，一第七齿轮缘，其通过链条与车辆后轮的后齿轮缘连接，设置在第二轴上。

可选择地，第七齿轮缘与一差速齿轮的齿轮缘连接。这是特别的优势，如果车辆设计为四轮车或三轮车，其中并列设置的两个轮子被驱动。

第七齿轮缘有利地包括一第二活动轮使得当车辆移动的时候，骑车者不需要踩踏或，相应地，电机不需要运行。

链条传动装置设计特别紧凑，并因此能非常容易设置在与车辆的框架连接壳体内。在这样的设置中，壳体具有至少一个侧面保护，防止传动链条伤害骑车者。然而，它也可以主要是封闭的设计，为了防止污垢的侵入和很大程度的潮湿。

根据本发明的一个方面，用于具有电机驱动和踏板驱动的车辆中转换电机转矩的方法，具有下述步骤：通过一第一传动链条的方式将来自一第一齿轮缘的转矩转换至一第四齿轮缘的第一转换；通过一第二传动链条的方式将来自一第二齿轮缘的转矩转换至一第五齿轮缘的第二转换；通过一第三传动链条的方式将来自一第三齿轮缘的转矩转换至一第六齿轮缘的第三转换；第六齿轮缘与车辆的踏板轴承轴连接；通过一链条将来自踏板轴承轴的转矩转换至分派到一车辆一后轮的一链轮。

此中，当车辆在运行时，踏板转矩能够另外在踏板轴承轴处与传送的电机转矩衔接。

附图说明

参考附图，本发明的实施例在下面更详细地说明。

图1以示意形式示出根据本发明一个实施例的链条传动装置的立体图。

图2以示意的形式示出具有根据本发明一个实施例链条传动装置的车辆的剖面。

图3以示意的形式示出根据本发明一个实施例的链条传动装置的横截面图。

图4以示意的形式示出具有活动轮的另一齿轮。

在所有图中，由相同的附图标记标示同一部件。

附图标号列表：

1链条传动装置

2壳体

3第一轴

4第二轴

5电机

6第一齿轮缘

7第二齿轮缘

8第三齿轮缘

9第四齿轮缘

10第五齿轮缘

11第六齿轮缘

12第七齿轮缘

13第一端部

14第二端部

15第一活动轮

16第二活动轮

17框架

18曲柄

19踏板

20后齿轮缘

21链条

22滚珠轴承

23第一中空轴

24第二中空轴

25第一滚珠轴承

26第二滚珠轴承

27第一传动链条

28第二传动链条

29第三传动链条

30接收件

31轴

第一齿轮缘中齿数n1

第二齿轮缘中齿数n2

第三齿轮缘中齿数n3

第四齿轮缘中齿数n4

第五齿轮缘中齿数n5

第六齿轮缘中齿数n6

具体实施方式

图1以示意的形式示出根据本发明一个实施例的链条传动装置1的立体图。链条传动装置1包括第一齿轮缘6，第二齿轮缘7，第三齿轮缘8，第四齿轮缘9，第五齿轮缘10和第六齿轮缘11，其中第一齿轮缘6，第二齿轮缘7和第三齿轮缘8设置在第一轴3上，并且第四齿轮缘9，第五齿轮缘10，第六齿轮缘11设置在第二轴4上。

第一轴3与电机5的驱动轴连接。

第二轴4被设计为车辆的踏板轴承轴，并具有第一端部13和第二端部14，第一端部13和第二端部14适合接收踏板曲柄，其没有在图1中示出。

第一齿轮缘6，第三齿轮缘8和第五齿轮缘10是具有相对小的直径，并由此具有少量的齿数。相反，第二齿轮缘7，第四齿轮缘9和第六齿轮缘11时具有相对大的直径，并由此具有数量多的齿数。

在第六齿轮缘11和第二轴4之间设置第一活动轮15，其允许第六齿轮缘11与第二轴4分离。

在第二轴4上还设置第七齿轮缘12，其具有第二活动轮16。

第一传动链条，为了清晰的原因未显示，将第一齿轮缘6与第四齿轮缘9连接，同样没有显示的第二传动链条将第二齿轮缘7与第五齿轮缘10连接，并且同样未显示的第三传动链条将第三齿轮缘8与第六齿轮缘11连接。

链条传动装置1容纳在壳体2内，所述壳体2容纳第一齿轮缘6，第二齿轮缘7，第三齿轮缘8，第四齿轮缘9，第五齿轮缘10和第六齿轮缘11，也容纳第一传动链条，第二传动链条和第三传动链条。在那里，壳体2采取至少侧面保护链条传动装置1和车辆的骑车者的形式。

在本发明的(未显示)的可选实施例中，电机5设置在壳体2的内部。

电机5可以是小尺寸设计，且在高速运行。由此有可能提供给车辆特别紧凑的驱动单元，其还具有高度的效率。

图2以示意的形式示出具有根据本发明一个实施例的链条传动装置1的车辆的截面图。

在所示的实施例中，车辆设计为两轮车。链条传动装置1集成在车辆的框架17中，且包括车辆的踏板轴承轴，其中带有踏板19的曲柄18设置在第二轴4上。链条21将第七齿轮缘12与两轮车后轮上的后齿轮缘20连接。

在一个实施例中，未在此处示出，其中车辆设计为具有两个驱动轮的四轮车或者三轮车，链条将第七齿轮缘与差速齿轮(differential gear)的齿轮缘连接。

车辆也可以在它后轮上有一变速杆链轮齿组(sprocket cluster of a gear change)，在图2中只象征性地示出来自其中的后齿轮缘20。

图3以示意形式示出根据本发明一个实施例的链条齿轮装置1的横截面视图。

第一轴3和第二轴4在壳体2内在滚珠轴承22上被支撑。第一齿轮缘6牢牢地与第一轴3连接，并与它焊接。第六齿轮缘11与第二轴4连接，但是其旋转运动能通过第一活动轮，其未在图3中示出，而与第二轴4的旋转运动分开。

第二齿轮缘7与第三齿轮缘8一起设置在普通的第一中空轴23上，其具有与第一轴3的旋转轴一致的旋转轴。第四齿轮缘9与第五齿轮缘10一起设置在第二中空轴24上，其具有与第二轴4的旋转轴一致的旋转轴。第一中空轴23通过第一滚珠轴承25装置在第一轴3上被支撑，而第二中空轴26通过第二滚珠轴承26装置在第二轴4上被支撑。

第一链条传动装置27将第一齿轮缘6与第四齿轮缘9连接，第二传动链条28将第二齿轮缘7与第五齿轮缘10连接，而第三传动链条29将第三齿轮缘8与第六齿轮缘11连接。

在那里，传动链条27，28，29设计为电机链条，例如，并能经受强大的力量。

第一轴3与电机5的驱动轴31连接，并容纳在驱动轴31的接收件30内。电机5因此能为了维修或替换的目的，简单地被移去，不需要拆卸链条传动装置1。

在运行中，电机5以大约至少1000转/分钟相对高的速度驱动第一轴3，例如，以2000到3500转/分钟，例如以2500转/分钟。

牢牢地设置在第一轴3上的第一齿轮缘6通过第一传动链条27将转矩传送到第四齿轮缘9。该实施例示出的第一齿轮缘6包括17齿，而第四齿轮缘9包括61齿。这导致此第一传动级的减速比大约是1∶3.59。

第四齿轮缘9与第五齿轮缘10一起设置在普通的第二中空轴24上。第五齿轮缘10，其在实施例中示出的有17齿，通过第二传动链条装置28，将转矩传送到第二齿轮缘7上，所述第二齿轮缘7在实施例中示出的具有61齿。因此，作为第二传动级，导致减速比大约是1∶3.59。

第三齿轮缘8与第二齿轮缘7一起设置在普通的第一中空轴23上。第三齿轮缘8，其在实施例中示出的有17齿，通过第三传动链条27装置，将转矩传送到第六齿轮缘11上，所述第六齿轮缘11在一个实施例中示出的有61齿。因此，作为第三传动级，导致减速比大约是1∶3.59。

根据本发明的链条传动装置1，由此具有三个传动或者减速级，这三个传动级在实施例中示出是相同的设计，因为第一齿轮缘6，第三齿轮缘8和第五齿轮缘10，以及第二齿轮缘7，第四齿轮缘9和第六齿轮缘11，每一个具有相同齿数。因此，也有可能使用三个完全相同的传动链条27，28，29。

在另一实施例中，两个第一传动级的链条的每一个具有6mm的宽度，而第三传动级的链条具有8mm的宽度。

总的来说，根据本发明实施例中示出的链条传动装置实现在电机5和具有第七齿轮缘12的第二轴4之间大约1∶46.2的减速比。骑车者的踩踏率因此能是1∶46.2的比率，相对电机比率来说。以典型的舒适的骑车者的踩踏比率，相当于45至70转/分钟，因此，有可能以2000至3200转每分钟的高速在高度效率的范围内运行电机。

图4示出另一齿轮，其具有额外的活动轮38，不包括在图3中示出的齿轮中。在第一个实施例中，设置活动轮38使电机5能通过齿轮驱动第七齿轮缘12，无需踏板转动。

在第二个实施例中，活动轮还能被锁住。这是个特别的优势，如果使用制动能量达到电能的恢复。因而，主动轮能通过第七齿轮缘驱动电机5，在发电状态下，无需通过活动轮38阻止这样做。

在第三个实施例中，活动轮38的方向能被反转。这便于反转齿轮，在反转齿轮过程中电机改变其旋转方向并由此驱动车辆倒退。此处，再一次，该活动轮意味着踏板不必同时转动。该反转还允许如上所述的能量恢复。

Claims (30)

1.用于转换电机(5)的电机转矩的链条传动装置包括下述：

三个传动级，第一传动级由第一齿轮缘(6)和第四齿轮缘(9)形成，第二传动级由第二齿轮缘(7)和第五齿轮缘(10)形成，并且第三传动级由第三齿轮缘(8)和第六齿轮缘(11)形成；

第一齿轮缘(6)，第二齿轮缘(7)和第三齿轮缘(8)设置在第一轴(3)上，并且第四齿轮缘(9)，第五齿轮缘(10)和第六齿轮缘(11)设置在第二轴(4)上；

一传动链条(27，28，29)设置在每一个传动级中来传输转矩，

其中第一轴(3)设计为电机(5)的驱动轴，并且第二轴(4)设计为车辆的踏板轴承轴。

2.根据权利要求1的链条传动装置，其中，链条传动装置(1)的传动比小于1。

3.根据权利要求2的链条传动装置，其中，第一齿轮缘(6)包括n1的齿数，第二齿轮缘(7)具有n2的齿数，第三齿轮缘(8)包括n3的齿数，第四齿轮缘(9)包括n4的齿数，第五齿轮缘(10)包括n5的齿数，以及第六齿轮缘包括n6的齿数。

4.根据权利要求3的链条传动装置，其中，n1＝n3＝n5并且n2＝n4＝n6。

5.根据权利要求1至4的任一链条传动装置，其中，相同类型的三个链条设置为传动链条(27，28，29)。

6.根据权利要求1至4的任一链条传动装置，其中，第一和第二传动级的传动链条(27，28)具有比第三传动级的传动链条(29)小的宽度。

7.根据权利要求1至6的任一链条传动装置，其中，第二齿轮缘(7)和第三齿轮缘(8)设置在普通的第一中空轴(23)上，所述第一中空轴具有与第一轴(3)的旋转轴一致的旋转轴。

8.根据权利要求1至6的任一链条传动装置，其中，第一轴(3)是分离设计的，并且包括能相互独立旋转但围绕相同轴的第一区域和第二区域，其中第一区域与电机(5)连接，且第一齿轮缘(6)设置在第一区域上，而第二齿轮缘(7)和第三齿轮缘(8)设置在第一轴(3)的第二区域上。

9.根据权利要求1至8的任一链条传动装置，其中，第四齿轮缘(8)和第五齿轮缘(9)设置在普通的第二中空轴(24)上，所述第二中空轴包括与第二轴(4)的旋转轴相一致的旋转轴。

10.根据权利要求1至9的任一链条传动装置，其中，第六齿轮缘(11)包括第一活动轮(15)。

11.根据权利要求2-10的任一链条传动装置，其中，链条传动装置(1)的传动比至少是1∶100，且最大是1∶25。

12.根据权利要求11的链条传动装置，其中，链条传动装置(1)的传动比至少是1∶50，且最大是1∶40。

13.根据权利要求1至12的任一具有链条传动装置的车辆，其中，车辆包括踏板驱动和电机驱动，其中电机的驱动轴和踏板驱动的驱动轴由链条传动装置(1)连接。

14.根据权利要求13的车辆，其中，第七齿轮缘(12)设置在第二轴(4)上，所述第七齿轮缘(12)通过链条(21)与一后齿轮缘(20)连接。

15.根据权利要求14的车辆，其中，所述后齿轮缘(20)分派到车辆的一后轮。

16.根据权利要求14的车辆，其中，所述后齿轮缘(20)分派到车辆的一差速齿轮。

17.根据权利要求14至16的任一车辆，其中，所述第七齿轮缘(12)包括一第二活动轮(16)。

18.根据权利要求13至17的任一车辆，其中，链条传动装置(1)设置在壳体(2)内，其与车辆的框架(17)连接。

19.根据权利要求18的车辆，其中，壳体(2)和链条传动装置(1)形成车辆的框架(17)的一整体部件。

20.根据权利要求13至19的任一车辆，其中，所述车辆设计为两轮车。

21.根据权利要求13至19的任一车辆，其中，所述车辆设计为三轮车。

22.根据权利要求13至19的任一车辆，其中，车所述辆设计为四轮车。

23.根据权利要求14至22的任一车辆，其中，提供活动轮(38)使得电机(5)能驱动第七齿轮缘，无须踏板转动。

24.根据权利要求23的车辆，其中，活动轮(38)是能锁住的。

25.根据权利要求23的车辆，其中，活动轮(38)的方向可以反转。

26.包括电机驱动和踏板驱动的车辆中的转换电机转矩的方法，所述方法包括下列步骤：

通过一第一传动链条(27)将来自一第一齿轮缘(6)的转矩转换至一第四齿轮缘(9)的第一转换；

通过一第二传动链条(28)将来自一第二齿轮缘(7)的转矩转换至一第五齿轮缘(10)的第二转换；

通过一第三传动链条(29)将来自一第三齿轮缘(8)的转矩转换至一第六齿轮缘(11)的第三转换；

第六齿轮缘(11)与车辆的踏板轴承轴(4)连接；

通过链条(21)装置将来自踏板轴承轴(4)的转矩转换到分派到车辆后轮的链轮(20)。

27.根据权利要求26的方法，其中，当自行车在运行时，踏板转矩和转换的电机转矩在踏板轴承轴(4)处接合。

28.根据权利要求26的方法，其中，第一转换，第二转换和第三转换发生在小于1的传动比时。

29.根据权利要求26至28的任一方法，其中，选择链条传动装置(1)的传动比是至少1∶100，且最大1∶25。

30.根据权利要求29的方法，选择链条传动装置(1)的传动比是至少1∶50，且最大1∶40。

Images