CN103661776A - 用于电动自行车的驱动单元 - Google Patents

Abstract

一种用于电动自行车的驱动单元，所述驱动单元包括：马达，其被配置为产生旋转力，从而驱动所述电动自行车的车轮；减速齿轮单元，其设置有多个齿轮，从而减缓由所述马达产生的旋转力；以及环形齿轮，其被配置为输出由所述减速齿轮减缓后的旋转力，其中，在所述环形齿轮的两个侧边中的至少一个侧边上，形成有肋部。

Description

用于电动自行车的驱动单元

技术领域

本申请的实施例涉及电动自行车，并且更具体地，涉及用于电动自行车的驱动单元，其具有改进的结构从而通过马达将驱动力传递给车轮。

背景技术

一般来说，自行车是一种短距离运输工具并且被广泛用于强身健体或业余爱好。

近年来已研发出一种带有马达的电动自行车，该电动自行车由马达的驱动力驱动，从而远距离行驶或降低体能消耗。

安装在电动自行车上的马达用于提供驱动力，且当该马达被安装在电动自行车的前车轮或后车轮（下文中统称为车轮）上时，该驱动力被用于旋转车轮，从而使电动自行车移动。为了将马达的旋转力传递给车轮，驱动单元被构造为包括充当驱动源的马达以及用于降低该马达的旋转力的减速器。对于能够稳定地传递驱动力的驱动单元，已进行了大量研究和调查。

发明内容

因此，本申请一方面提供了一种用于电动自行车的驱动单元，其具有改进的机构，该改进的结构与用于驱动车轮的驱动力的传递相关。

本申请的其他方面将部分地在随后的说明书中进行陈述并且部分地通过所述说明书而变得显而易见，或者可由实践本申请而习得。

根据本申请的一个方面，一种用于电动自行车的驱动单元，该驱动单元包括马达、减速齿轮单元和环形齿轮。该马达可被配置为产生旋转力以驱动电动自行车的车轮。该减速齿轮单元可设置有多个齿轮，以减缓由马达产生的旋转力。该环形齿轮可被配置为输出由减速齿轮减缓后的旋转力。该环形齿轮的两个侧边中的至少一个上可形成肋部。

该肋部可与该环形齿轮的两个侧边中的至少一个的整个表面一体成型。

该环形齿轮和该肋部中的每一个可在其外周表面上设置有多个突起，该多个突起向外突出并且彼此相间隔。

该驱动单元还可包括安装在电动自行车车轮上的马达罩，以容纳马达和减速齿轮单元，并且该环形齿轮可安装在该马达罩上。

该马达罩可设置有联接凹槽，该联接凹槽的形状与该突起相匹配，使得该突起可以联接至该连接凹槽。

该减速齿轮单元可包括第一行星齿轮组件和第二行星齿轮组件，每一行星齿轮组件具有：恒星齿轮，其通过接收旋转力而旋转；多个行星齿轮，其围绕该恒星齿轮设置并与该恒星齿轮啮合；承载架，其连接至该多个行星齿轮中的每一行星齿轮的中心轴；以及，环形齿轮，其环绕该多个行星齿轮并且与该多个行星齿轮啮合。该第一行星齿轮组件和第二行星齿轮组件可顺序设置，使得最终输出齿轮可通过该环形齿轮输出由第二行星齿轮组件减缓过的旋转力。

该马达可设置有转子和定子。该转子具有形成在其中心处的容纳空间，该定子环绕该转子安装并且以预定间距与该转子相间隔。该第一行星齿轮组件可设置在该容纳空间内，从而被连接到该转子上，并且该第二行星齿轮组件可设置在该马达的外部。

如上所述，该马达和该减速齿轮单元的结构得到改进，从而提供具有稳定和紧凑的结构的驱动单元。

此外，该马达输出具有降低的速度的旋转力，该旋转力被直接传送给马达罩，从而使该马达罩旋转。由于马达罩被安装在车轮上，用于驱动该车轮的结构得以简化，由此改善了驱动单元的组装效率。

此外，环形齿轮被联接到随车轮一起旋转的马达罩上并且被配置为输出具有降低的速度的旋转力。该环形齿轮设置有肋部，以改善刚度并使得旋转力能够被稳定地传递，同时防止环形齿轮在其热处理过程中受损。

附图说明

本发明的这些和/或其他方面将通过以下结合附图的实施例说明而变得显而易见且易于理解。附图中：

图1为例示了根据本申请一实施例的电动自行车的透视图。

图2为图1的俯视图。

图3为图1的侧视图。

图4为例示了根据本申请一实施例的电动自行车的驱动单元的分解透视图。

图5为图4的装配透视图。

图6为例示了设置在根据本申请一实施例的电动自行车的驱动单元上的环形齿轮的透视图。

具体实施方式

现在将详尽地参照本发明的实施例，这些实施例的示例已经例示在附图中，其中相同的参考标记自始至终指的是相同的元件。

本申请的特征在于用于电动自行车的车轮组件及其制造方法、设置在车轮上的马达罩集成式轮辐及其制造方法。在对本申请的所述特征进行说明之前，将简要描述与本申请一起采用的电动自行车。

图1为例示了根据本申请一实施例的电动自行车的透视图；图2为图1的俯视图；且图3为图1的侧视图。

参照图1至图3，根据本申请一实施例的电动自行车包括：前车架100，其设置有前车轮10和把手部20；中间车架200，其设置有脚踏30和车座40；以及，后车架300，其设置有后车轮50。该前车架100、中间车架200和后车架300彼此联接，从而在该中间车架200的铰接部400上旋转。

该前车架100是以具有内部空间的杆的形式设置的。把手管110设置在前车架100的一端处，且中间车架200可旋转地联接至该前车架100的另一端。该把手管110设置在空腔（hollowness）中，使得把手架21可旋转地联接至该把手管110。该把手架21在该把手管110的下侧处设置有前车轮固定架22且在该把手管110的上侧处设置有把手固定架23。该前车轮固定架22是通过将该把手架21部分地从中心弯折至侧边而设置的，使得前车轮10与后车轮50被设置在同一线（图2中的“A”）上。把手固定架23支撑以杆的形式设置的把手24的中心。该把手24的每一端部设置有握把25和制动杆26，该制动杆26用于制动该前车轮10和后车轮50。显示装置27可拆卸地安装在把手24的一侧，以显示电动自行车的信息，例如电动自行车的速度变化或电池，且控制杆28安装在把手24的另一侧，用于调速。

中间车架200具有内部空间，且该中间车架200是以杆的形式设置的。脚踏30设置在中间车架200的一端处，且前车架100和后车架300可旋转地联接至中间车架200的另一端。设置一对脚踏30，以使其在脚踏联接部210上旋转，该脚踏联接部210设置在中间车架200上。该脚踏连接部210的内部设置有发电机（未示出），从而将脚踏30的旋转动力转换为电能，并且该电能充入电气连接至该发电机的电池60中。中间车架200的内部空间设置有引擎控制单元（ECU）70，用于发电机和其他电子元件之间的电气连接和控制。

此外，中间车架200可包括车座架220，其上安装有车座40。该车座架220在其后侧设置有座管42，该车座40安装在该座管42上。座杆（未示出）联接至该座管42，以调节车座40的高度。

后车架300具有内部空间，且该后车架300以杆的形式设置。后车轮50可旋转地安装在后车架300的一端处，且中间车架200可旋转地安装在该后车架300的另一端处。

后车架300的内部空间设置有电池60和电池管理系统（未示出），该电池60和电池管理系统电气连接至ECU 70，该ECU 70设置在中间车架200上。安装在后车架300上的马达位于后车轮50上。该马达（未示出）被容纳在安装在后车轮50上的马达罩530内，并且被配置为在ECU 70的控制下通过从电池60接收驱动力而使后车轮50旋转。

如上所述，该前车架100、中间车架200和后车架300被设置为可折叠的结构，使得该前车架100和后车架300可通过铰接部400而在该中间车架200上旋转。

将在下文中对根据本申请的用于电动自行车的驱动单元进行详细描述。在附图中，所例示的驱动单元是安装在后车轮50上的，以用于驱动该车轮。然而，本申请不限于此，该驱动单元可安装在前车轮上。以下将对驱动单元设置在后车轮上的情况进行说明。

图4是例示了根据本申请一实施例的电动自行车的驱动单元的分解透视图，图5是图4的组装透视图，且图6是例示了设置在根据本申请一实施例的用于电动自行车的驱动单元上的环形齿轮的透视图。

参照图4和图5，该驱动单元包括：马达500，其设置有转子501和定子506，从而产生驱动车轮50的旋转力；减速齿轮单元，其减缓该马达500的旋转力；以及，马达罩530，其容纳该减速齿轮单元和该马达500。该马达罩530安装在车轮50上，以便通过由马达500产生的驱动力而随车轮50一起旋转。

该马达500包括通过螺钉507而相互组装的前侧罩508和后侧罩509，并且该转子501和定子506被设置在该相互组装的前侧罩508和后侧罩509之间所形成的内部空间中。

转子501以环形形状设置，并且具有多个安装在转子501上且沿着转子501的外周表面彼此相间隔的磁体502。此外，转子501在其中心设置有预定容纳空间503，该容纳空间内设置有该减速齿轮单元的第一行星齿轮组件501，稍后将对该组件进行描述。此外，随转子501一起旋转的旋转轴504被设置在转子501的两侧中的一侧上。该旋转轴504作为输入轴来传递由转子501产生的旋转力。如附图中所示出的，该旋转轴504设置在转子501的面向该前侧罩508的一侧上，并且轴承505安装在该旋转轴504上，以便由该前侧罩508可旋转地支撑。因此，旋转轴504可容易地随转子501一起旋转。

该定子506环绕该转子501而形成并且以预定间距与该转子501相间隔。该定子506具有缠绕在其上的线圈（未示出），并且被安装在该后侧罩509的内周表面处。如果对该线圈通电，则在磁体502和线圈之间产生吸力和斥力，由此使转子501旋转。

同时，固定单元550安装在前侧罩508的前表面，从而将马达500固定到后车架（附图1中的300）。该固定单元550安装在后车架300上且穿过马达盖535，该马达盖535被联接到马达罩530以闭合马达罩530的开口侧。具体地，该固定单元550包括轴553和安装座554，该轴553安装在前侧罩508上，该安装座554螺接至后车架300且安装在轴532上。如果马达500通过固定单元550而固定到后车架300上，则联接至前侧罩508的后侧罩509和安装在后侧罩509的内周表面上的定子505被固定且无法旋转。因此，如果对该线圈通电，仅转子501旋转。

该减速齿轮单元具有由多个齿轮构成的行星齿轮组件结构。如附图中所示，该减速齿轮单元构成为包括第一行星齿轮组件510和第二行星齿轮组件520，从而具有二级减速结构。然而，本申请不限于此，并且该减速齿轮单元可具有一级减速结构或三级减速结构或更高，这取决于期望的减速齿轮传动比。

该第一行星齿轮组件510用于减缓该转子501的旋转力。如上所述，该第一行星齿轮组件510设置在转子501的容纳空间503内。具体地，该第一行星齿轮组件510包括：第一恒星齿轮511，其安装在旋转轴504上；多个第一行星齿轮512，其围绕该第一恒星齿轮511设置并与该第一恒星齿轮511啮合；第一承载架513，其连接至安装在该多个第一行星齿轮512中的每一齿轮的中心处的第一中心轴512a，从而输出旋转力；以及，第一环形齿轮514，其固定至该后侧罩509并且外切在该多个第一行星齿轮512的外缘上。

在该第一行星齿轮组件510的情况下，由于连接至旋转轴504的第一恒星齿轮511是通过转子501的旋转力而旋转的，该旋转力被传递给第一行星齿轮512。该第一行星齿轮512通过第一环形齿轮514而转动，且第一行星齿轮512的外周表面固定至该第一环形齿轮514。因此，连接到每一第一行星齿轮512的第一中心轴512a上的第一承载架513随着该第一行星齿轮的转动而一起旋转，从而输出减缓后的旋转力。

第一承载架513设置有连接至第一中心轴512a的第一法兰部513a和形成在该第一法兰部513a中心处的第一轴部513b。在这种情况下，该第一轴部513b与旋转轴504共线地设置，以便穿过后侧罩509，从而突出到马达500外部。此外，第一轴部513b的端部支撑在马达罩530上，以便通过轴承515和525而随第二承载架523一起旋转，稍后将描述该第二承载架523。

该第二行星齿轮组件520包括：第二恒星齿轮521，其安装在第一轴部513b上；多个第二行星齿轮522，其围绕该第二恒星齿轮521设置并与该第二恒星齿轮521啮合；第二承载架523，其连接到安装在该多个第二行星齿轮522中的每一齿轮的中心处的第二中心轴522a上；以及，第二环形齿轮524，其外切在该多个第二行星齿轮522的外缘上。该第二环形齿轮524被配置为输出由该第二行星齿轮组件520减缓后的旋转力。

该第二行星齿轮组件520设置在马达500和马达罩530之间。设置在每一第二行星齿轮522的中心处的该第二中心轴522a被插入球轴承522b中，从而被设置在该第二行星齿轮522的中心处。此外，该第二中心轴522b的一侧联接至后侧罩509，且该第二中心轴522b的另一侧联接至该第二承载架523。该第二行星齿轮522通过该第二恒星齿轮521的旋转力而旋转。

该第二环形齿轮524联接至该马达罩530。即：如附图中所示，第二环形齿轮524安装在马达罩530的内周表面上，且其直径对应于马达罩530的内径。环形齿轮524的两个侧边中的至少一个上形成有肋部524a。第二环形齿轮524的这两个侧边分别代表第二环形齿轮524相对于其环形周表面的前侧表面和后侧表面。即：该肋部524a可在该第二环形齿轮524的前侧表面和后侧表面中的一个的整个表面上一体成型。因此，改善了第二环形齿轮524的刚度。由于肋部524a是形成在第二环形齿轮524上的，防止了在对该第二环形齿轮524实施热处理的过程中损坏该第二环形齿轮524。此外，该第二环形齿轮524是安装在马达罩530上的部件，其输出减缓后的旋转力，并且第二环形齿轮524接收和输出该旋转力的耐久性得到改善，由此稳定地传递该旋转力。

同时，第二齿轮524的外周表面上形成有多个突起524b，第二齿轮524上具有肋部524a，这些突起524b彼此相间隔。该突起524b确保了与马达罩530相关的联接状态，且同时防止该第二环形齿轮524在被安装到马达罩530上时发生变形。该马达罩530上与该突起524b对应处设置有联接凹槽（未示出），该联接凹槽的形状与该突起524b相匹配，由此促进该马达罩530与该第二环形齿轮524之间的联接。

在该第二行星齿轮组件520的情况下，旋转力通过随第一轴部513b一起旋转的第二恒星齿轮521传递给第二行星齿轮522，并且由此使第二行星齿轮512在旋转的同时通过第二行星齿轮522的中心轴522a支撑。因此，外切在第二行星齿轮522上的该第二环形齿轮524通过该第二行星齿轮522的旋转而随马达罩530一起旋转，并因此输出减缓后的旋转力。因此，联接至马达罩530的车轮（后车轮：50）旋转，由此使电动自行车移动。

同时，该第二承载架523设置有联接至第二中心轴522a的第二法兰部523a和形成在该第二法兰部523a的中心处的第二轴部523b。在这种情况下，该第二轴部523b与该旋转轴504和该第一轴部513b共线地设置，并且通过后侧罩530支撑。如上所述，由于轴承525安装在第二轴部523b上且同时设置在第二轴部523b和马达罩530之间，该第二轴部523b不受随第二环形齿轮524一起旋转的马达罩530的旋转力的影响。

此外，根据本申请的驱动单元进一步设置有单向离合器540，其允许单向旋转。该单向离合器540设置在第一轴部513b和第二恒星齿轮521之间。该单向离合器540是联接部件，其仅允许在一个方向上旋转。如果第一轴部513b在该单向离合器540所允许的方向上旋转，则该第一轴部513b的旋转被传递给第二恒星齿轮521，并且该第二恒星齿轮521因此而旋转。操作该单向离合器540，使车轮50通过根据电动自行车的驱动所产生的旋转力而旋转。如果车轮50的旋转力大于马达500的旋转力，即：如果在下坡情况下所产生的较大的旋转力超出了由马达500传递的旋转力，则该单向离合器540防止车轮50的旋转力被传递给马达500。尽管所例示的单向离合器540是安装在用于输出由第一行星齿轮组件510减缓后的旋转力的第一承载架513上的，但本申请不限于此。可替换地，该单向离合器540可安装在用作输入轴的旋转轴504上，从而传递马达500的旋转力。

如上所述，根据本申请的驱动单元具有设置在转子501内部的第一行星齿轮组件510，使得该马达500相较于传统马达而言具有紧凑的尺寸。此外，该第二环形齿轮524的刚度得到改善，因此确保了第二环形齿轮524与马达罩530之间的联接。因此，由该第二环形齿轮524输出的旋转力被稳定地传递，并且该第二环形齿轮524随联接至该马达罩530的车轮50一起旋转。因此，不需要将减缓后的旋转力传递给车轮的动力传递单元，并由此简化了电动自行车的结构。

尽管已经通过少量实施例示出并描述了本发明，对于本领域技术人员来说明显的是，可在不脱离本发明的原理和精神的前提下对这些实施例进行修改，本发明的范围由权利要求书及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种用于电动自行车的驱动单元，所述驱动单元包括：

马达，其被配置为产生旋转力，从而驱动所述电动自行车的车轮；

减速齿轮单元，其设置有多个齿轮，从而减缓由所述马达产生的旋转力；以及

环形齿轮，其被配置为输出由所述减速齿轮减缓后的旋转力，

其中，在所述环形齿轮的两个侧边中的至少一个侧边上，形成有肋部。

2.如权利要求1所述的驱动单元，其中，所述肋部与所述环形齿轮的两个侧边中的至少一个侧边的整个表面一体成型。

3.如权利要求1所述的驱动单元，其中，所述环形齿轮和所述肋部中的每一个在其外周表面上设置有多个突起，所述多个突起向外突出并彼此间隔。

4.如权利要求3所述的驱动单元，还包括：马达罩，其安装在所述电动自行车的车轮上，从而容纳所述马达和所述减速齿轮单元，其中，所述环形齿轮安装在所述马达罩上。

5.如权利要求4所述的驱动单元，其中，所述马达罩设置有联接凹槽，所述联接凹槽在形状上与所述突起相匹配，使得所述突起被联接到所述联接凹槽上。

6.如权利要求1所述的驱动单元，其中，所述减速齿轮单元包括第一行星齿轮组件和第二行星齿轮组件，每一所述第一行星齿轮组件和第二行星齿轮组件具有：

恒星齿轮，其通过接收旋转力而旋转；

多个行星齿轮，其围绕所述恒星齿轮设置并与所述恒星齿轮啮合；

承载架，其连接至所述多个行星齿轮中的每一齿轮的中心轴；以及

环形齿轮，其环绕所述多个行星齿轮，且与所述多个行星齿轮啮合，以及

其中，所述第一行星齿轮组件和第二行星齿轮组件是顺序设置的，使得最终输出齿轮通过所述环形齿轮输出由所述第二行星齿轮组件减缓后的旋转力。

7.如权利要求6所述的驱动单元，其中，所述马达设置有转子和定子；所述转子具有形成在其中心处的容纳空间，所述定子环绕所述转子而安装且以预定间距与所述转子相间隔；以及

其中，所述第一行星齿轮组件设置在所述容纳空间内，从而被连接至所述转子，并且所述第二行星齿轮组件设置在所述马达的外部。

Images