CN104670412A - 电动自行车的驱动单元 - Google Patents

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CN104670412A CN201310741582.4A CN201310741582A CN104670412A CN 104670412 A CN104670412 A CN 104670412A CN 201310741582 A CN201310741582 A CN 201310741582A CN 104670412 A CN104670412 A CN 104670412A
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金一龙
曹成钟
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    • F16H3/44—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion

Abstract

本发明公开一种电动自行车的驱动单元。本发明一实施例的电动自行车的驱动单元，其包括：马达，其产生用于使电动自行车的车轮驱动的旋转力；以及减速齿轮单元，其具有使由马达产生的旋转力减速的多个齿轮，马达具有：转子，其在中央形成有容纳空间；以及定子，其设置成与转子隔开一定间隔而包围转子，减速齿轮单元包括：第一行星齿轮总成，其配置在马达的内侧容纳空间内，并与转子连接；以及第二行星齿轮总成，其配置在马达的外侧，并与第一行星齿轮总成连接。

Description

电动自行车的驱动单元
技术领域
本发明涉及一种电动自行车，更详细地涉及一种改善了通过马达传递至车轮的结构的电动自行车的驱动单元。
背景技术
通常，自行车为近距离移动工具之一，近年来以健康等为目的被广泛用于运动或爱好。
最近，开发了一种为了便于远距离移动或者减少用户的体力消耗而设置马达以利用马达的驱动力行驶的电动自行车。
为了提供驱动力而安装于电动自行车的马达通过安装于电动自行车的前轮或后轮（以下，统称为“车轮”）来旋转车轮，从而使电动自行车行驶。
为了将这种马达的旋转力传递至车轮，不断地对如下技术进行研究和开发，以通过包括作为驱动源的马达以及使马达的旋转力减速的减速机等的驱动单元，能够更加稳定且容易地传递动力。
发明内容
（一）本发明要解决的技术问题
本发明实施例的电动自行车的驱动单元，其目的在于改善用于使车轮驱动的动力传递结构。
（二）技术方案
根据本发明的一形态，可提供一种电动自行车的驱动单元，其包括：马达，其产生用于驱动电动自行车的车轮的旋转力；以及减速齿轮单元，其具有使由马达产生的旋转力减速的多个齿轮，马达具有：转子，其在中央形成有容纳空间；以及定子，其设置成与转子隔开一定间隔而包围转子，减速齿轮单元包括：第一行星齿轮总成，其配置在马达的内侧容纳空间内，并与转子连接；以及第二行星齿轮总成，其配置在马达的外侧，并与第一行星齿轮总成连接。
所述电动自行车驱动单元可如下构成：所述第一行星齿轮总成以及所述第二行星齿轮总成分别包括：恒星齿轮，其被输入旋转力；多个行星齿轮，所述多个行星齿轮配置在所述恒星齿轮的周边并与恒星齿轮啮合；轮架，其与所述多个行星齿轮的各中心轴连接；以及齿圈，其包围所述多个行星齿轮，以与所述多个行星齿轮啮合，所述第一行星齿轮总成以及所述第二行星齿轮总成从马达侧依次连接配置，从所述第二行星齿轮总成减速的最终旋转力经由所述轮架而输出。
所述电动自行车驱动单元可如下构成：所述电动自行车的驱动单元还具备马达壳体，所述马达壳体设置于所述电动自行车的车轮并容纳所述马达和减速齿轮单元，所述第二行星齿轮总成的轮架固定结合于所述马达壳体。
所述电动自行车驱动单元可如下构成：所述马达配置在通过相互组装的前壳体与后壳体的组装而形成的内部空间内，所述第一行星齿轮总成的齿圈和所述第二行星齿轮总成的齿圈固定结合于所述后壳体。
所述电动自行车驱动单元可如下构成：所述后壳体具备分隔壁，所述马达设置于分隔壁的内周面，所述第一行星齿轮总成和第二行星齿轮总成设置于分隔壁的外周面。
所述电动自行车驱动单元可如下构成：所述分隔壁具备直径互不相同的第一容纳空间和第二容纳空间，以便所述分隔壁的截面呈帽子形状，直径小的第一容纳空间嵌入在马达的转子内侧，并固定设置有所述第一行星齿轮总成的齿圈，直径大的第二容纳空间在马达的外侧固定设置有所述第二行星齿轮总成的齿圈。
（三）有益效果
本发明实施例的电动自行车的驱动单元通过改善马达和减速齿轮单元的结构，能够提供一种稳定且紧凑的结构。
并且，本发明实施例的电动自行车的驱动单元使马达的旋转力被减速的输出直接传递到马达壳体，从而使马达壳体旋转，由于马达壳体被设置于车轮而简化用于驱动车轮的结构，从而能够提高驱动单元的组装性。
并且，本发明实施例的电动自行车的驱动单元中，由于第一行星齿轮总成的第一齿圈和第二行星齿轮总成的第二齿圈固定组装于后壳体，因此使齿轮之间容易啮合，从而能够显著地降低噪音和振动。
附图说明
图1是表示本发明一实施例的电动自行车的立体图。
图2是本发明一实施例的电动自行车的俯视图。
图3是本发明一实施例的电动自行车的侧视图。
图4是表示本发明一实施例的电动自行车的驱动单元的一方向分解立体图。
图5是表示本发明一实施例的电动自行车的驱动单元的另一方向分解立体图。
图6是图5的组装剖视图。
符号说明
10:前轮                20:把手部
30:踏板                40:鞍座
50:后轮                60:蓄电池
100:前车架              200:中心车架
300:后车架              400:铰链结合部
500:马达                501:转子
504:旋转轴              506:定子
508:前壳体              509:后壳体
510:第一行星齿轮总成    513:第一轮架
520:第二行星齿轮总成    524:第二齿圈
530:马达壳体            535:马达罩
540:单向离合器          550:固定单元
具体实施方式
以下，将参照附图详述本发明优选的实施例。在此之前，本说明书以及权利要求书中使用的用语或单词不能仅限于通常的意思或词典意思而进行解释，应该本着发明人能够为了用最佳的方法说明自己的发明而恰当地对用语的概念进行定义的原则，用符合本发明的技术思想的意思和概念进行解释。因此，在本说明书中记载的实施例和在附图中图示的结构仅为本发明的最优选的一实施例，并非全部代表本发明的技术思想，因此从本申请的角度考虑，必须理解可能会有能够代替它们的多种多样的同等物和变形例。
本发明的特征在于电动自行车的驱动单元。因此，在说明本发明的特征之前，先对电动自行车进行简略说明。
图1是表示本发明一实施例的电动自行车的立体图，图2是图1的俯视图，图3是图1的侧视图。
参照图1至图3，本发明一实施例的电动自行车包括用于设置前轮10以及把手部20的前车架100，用于设置踏板30以及鞍座40的中心车架200，以及用于设置后轮50的后车架300。这些各车架100、200、300被结合成能够以中心车架200的铰链结合部400为中心相互转动。
前车架100具有内部空间，且被设置成杆状。在前车架100的一端设置有把管110，在另一端能够旋转地结合有中心车架200。把管110被设置成中空状，能够旋转地结合有把立21。把立21朝向把管110的下侧具备前轮固定架22，而朝向上侧具备把手固定架23。前轮固定架22将把立21的一部分从中心朝向侧面弯曲而形成，以便前轮10与后轮50能够位于同一线（参照图2A）上。把手固定架23支承杆状的把横24的中心，在把横24的两末端分别设置有把套25以及用于对前轮10和后轮50进行制动的刹把26。在把横24的一侧能够拆卸地设置有显示电动自行车的变速、蓄电池等的信息的显示装置27，在另一侧设置有用于变速的变速控制器28。
中心车架200具有内部空间，且被设置成杆状。在中心车架200的一端设置有踏板30，而在另一端，前车架100与后车架300以能够旋转的方式结合于其两侧面。一对踏板30设置成以设置于中心车架200的踏板结合部210为中心旋转。在踏板结合部210的内部设置有发电机（未图示），使踏板30的旋转力转换为电能，而电能对与发电机电连接的蓄电池60进行充电。在中心车架200的内部空间，为了进行发电机与其他应用部件之间的电连接以及控制而设置有电控单元70。
并且，中心车架200可包括座垫架220，以能够设置鞍座40。座垫架220在后侧具备有能够设置鞍座40的座管42。在座管42结合有能够调节鞍座40的高度的座杆（未图示）。
后车架300具有内部空间，且被设置成杆状，在后车架300的一端能够旋转地设置有后轮50，在另一端能够旋转地设置有中心车架200。
在后车架300的内部空间设置有蓄电池60和蓄电池管理系统（Battery Management System）（未图示）等。这些蓄电池60和蓄电池管理系统与设置于中心车架200的电控单元70电连接。在后轮50设置有安装于后车架300的马达（参照图4的“500”），该马达500被容纳在设置于后轮50的马达壳体530中，当电控单元70进行控制时，从蓄电池60接受动力而使后轮50旋转。
如前所述，这些各车架100、200、300具有前车架100和后车架300通过铰链结合部400以中心车架200为中心转动的折叠式结构。
以下，对本实施例的电动自行车的驱动单元进行详细说明。驱动单元设置于后轮50而起到使车轮驱动的作用。此时，驱动单元虽然可以设置于前轮来使用，但是如图所示，为了便于理解，将以驱动单元设置于后轮50的情况进行说明。
图4以及图5为分别从两个方向示出本发明一实施例的电动自行车的驱动单元的分解立体图，图6为其组装剖视图。
参照附图，驱动单元具备：马达500，其产生用于驱动车轮50的旋转力，且具有转子501和定子506；减速齿轮单元，其使马达500的旋转力减速；以及马达壳体530，其容纳减速齿轮单元和马达500。马达壳体530设置于车轮50，根据由马达500产生的驱动力与车轮50一同旋转。
马达500具有通过螺栓507相互组装的前壳体508和后壳体509，转子501和定子506设置在通过前壳体508与后壳体509的组装而在内部形成的空间内。
转子501呈圆环状，且沿着其外周面以规定间隔设置有磁铁502。并且，在转子501的中心形成有规定的容纳空间503，在该容纳空间503内配置有后述的减速齿轮单元的第一行星齿轮总成510。并且，在转子501的两侧面中的其中一面设置有与转子501一同旋转的旋转轴504。旋转轴504发挥传递由转子501产生的旋转力的输入轴的作用。根据图示，在转子501的与前壳体508对置的一面设置有旋转轴504，在该旋转轴504设置有能够旋转地支承于前壳体508的轴承505。由此，旋转轴504轻松地与转子501一同旋转。
定子506形成为与转子501隔开一定间隔而包围转子501。在这种定子506上卷绕有线圈，且设置于后壳体509的内周面。若对线圈接通电源，则在磁铁502与线圈之间作用有斥力以及引力而使转子501旋转。
另一方面，在前壳体508的前面设置有用于将马达500固定于后车架（参照图1的“300”）的固定单元550。该固定单元550贯通马达罩535而设置于后车架300，所述马达罩535被结合成对容纳马达500的马达壳体530的被开放的一侧进行封闭。具体而言，固定单元550具备设置于前壳体508的轴552以及设置于轴552而螺栓紧固于后车架300的安装配件554。若前壳体508通过这种固定单元550而固定于后车架300，则与前壳体508结合的后壳体509以及设置于后壳体509的内周面的定子506以被限制旋转的状态固定。由此，当对线圈接通电源时，只有转子501进行旋转。
后壳体509在内部包括分隔壁509a。在分隔壁509a的内周面如上所述设置有定子506，在外周面设置有后述的减速齿轮单元。并且，分隔壁509a具备有直径互不相同的第一容纳空间509b和第二容纳空间509c，以便分隔壁509a的截面呈帽子形状，直径小的第一容纳空间509b嵌入于转子501的内侧，如上所述用于配置减速齿轮单元的第一行星齿轮总成510，直径大的第二容纳空间509c用于从马达500的外侧配置减速齿轮单元的第二行星齿轮总成520。
减速齿轮单元具有由多个齿轮构成的行星齿轮组装结构。如图所示，这种减速齿轮单元由第一行星齿轮总成510以及第二行星齿轮总成520构成，以构成二级减速结构。在本实施例中，虽然图示为减速齿轮单元具有二级减速结构，但不限于此，也可根据所需的减速比而构成为具有一级减速结构或者三级以上的减速结构。
第一行星齿轮总成510发挥使转子501的旋转力减速的作用。如前所述，第一行星齿轮总成510配置在转子501的容纳空间503中。更具体地说，第一行星齿轮总成510具备：设置于旋转轴504的第一恒星齿轮511；配置于第一恒星齿轮511的周边，与第一恒星齿轮511啮合的多个第一行星齿轮512；与分别设置于多个第一行星齿轮512的中心的第一中心轴512a连接而输出旋转力的第一轮架513；以及以与多个第一行星齿轮512外接的状态固定于后壳体509的第一容纳空间509b的第一齿圈514。
在这种第一行星齿轮总成510中，通过转子501的旋转力而使与旋转轴504结合的第一恒星齿轮511一同旋转，并向多个第一行星齿轮512传递旋转力。多个第一行星齿轮512通过固定于其外周面的第一齿圈514而进行公转。由此，与各第一行星齿轮512的第一中心轴512a连接的第一轮架513通过第一行星齿轮512的公转运动而一同旋转，并输出被减速的旋转力。
第一轮架513具备与第一中心轴512a结合的第一凸缘部513a以及形成于第一凸缘部513a的中心的第一轴部513b。此时，第一轴部513b与旋转轴504配置在同一线上，朝第二容纳空间509c突出。并且，第一轴部513b的末端通过轴承515能够相对旋转地被支承于后述的第二轮架523。
第二行星齿轮总成520具备：设置于第一轴部513b的第二恒星齿轮521；配置于第二恒星齿轮521的周边，与第二恒星齿轮521啮合的多个第二行星齿轮522；与分别设置于多个第二行星齿轮522的中心的第二中心轴522a连接的第二轮架523；以及与多个第二行星齿轮522外接的第二齿圈524。
这种第二行星齿轮总成520通过与第一轴部513b一同旋转的第二恒星齿轮521而向多个第二行星齿轮522传递旋转力。多个第二行星齿轮522通过固定设置于后壳体509的外周面的第二齿圈524而进行公转以及自转，由此与各第二行星齿轮522的第二中心轴522a连接的第二轮架523通过第二行星齿轮522的公转运动而一同旋转，并输出被减速的旋转力。由于第二轮架523固定于马达壳体530，因此马达壳体530与第二轮架523一同旋转，由此与马达壳体530结合的车轮（后轮：50）进行旋转而完成电动自行车的行驶。
另一方面，在后壳体509与马达壳体530之间设置有轴承525，以免第二齿圈524受到与所述第二轮架523一同旋转的马达壳体530的旋转力的影响。并且，马达壳体530通过在与前壳体508之间设置的轴承538而能够相对旋转地支承。
如以上设置的电动自行车的驱动单元通过在转子501的内部配置第一行星齿轮总成510，能够使马达500的大小比以往更加紧凑化。并且，由于第一齿圈514与第二齿圈524均固定设置于后壳体509的分隔壁509a，从而能够使第一轴部513b与第二轴部523b稳定地配置在同一线上，因此提高了减速齿轮的啮合，从而能够减少噪音以及振动。
另外，本发明的驱动单元还具备允许单向旋转的单向离合器540。单向离合器540被设置在第一轴部513b与第二恒星齿轮521之间。这种单向离合器540为只能向某一方向旋转的锁紧要素，当第一轴部513b的旋转方向为单向离合器540所允许的旋转方向时，第一轴部513b的旋转被传递至第二恒星齿轮521而使第二恒星齿轮521旋转。这种单向离合器540通过在电动自行车驱动时所发生的旋转力而使车轮50旋转，从而使电动自行车行驶，但是当车轮50的旋转力大于马达500的旋转力时，即在下坡路车轮50产生比由马达500传递的旋转力大的旋转力时，通过单向离合器540发挥防止车轮50的旋转力逆向传递至马达500的作用。关于这种单向离合器540，以单向离合器540被设置于输出被第一行星齿轮总成510减速的旋转力的第一轮架513的情况进行了图示并说明，但不限于此，也可设置于作为对马达500的旋转力进行传递的输入轴的旋转轴504来使用。

Claims (6)

1.一种电动自行车的驱动单元，其特征在于，包括：
马达，其产生用于驱动所述电动自行车的车轮的旋转力；以及
减速齿轮单元，其具有使由所述马达产生的旋转力减速的多个齿轮，
所述马达具有：转子，其在中央形成有容纳空间；以及定子，其设置成与所述转子隔开一定间隔而包围转子，
所述减速齿轮单元包括：第一行星齿轮总成，其配置在所述马达的内侧容纳空间内，并与转子连接；以及第二行星齿轮总成，其配置在所述马达的外侧，并与所述第一行星齿轮总成连接。
2.根据权利要求1所述的电动自行车的驱动单元，其特征在于，
所述第一行星齿轮总成以及所述第二行星齿轮总成分别包括：恒星齿轮，其被输入旋转力；多个行星齿轮，所述多个行星齿轮配置在所述恒星齿轮的周边并与恒星齿轮啮合；轮架，其与所述多个行星齿轮的各中心轴连接；以及齿圈，其包围所述多个行星齿轮，以与所述多个行星齿轮啮合，
所述第一行星齿轮总成以及所述第二行星齿轮总成从马达侧依次连接配置，从所述第二行星齿轮总成减速的最终旋转力经由所述轮架而输出。
3.根据权利要求2所述的电动自行车的驱动单元，其特征在于，
所述电动自行车的驱动单元还具备马达壳体，所述马达壳体设置于所述电动自行车的车轮并容纳所述马达和减速齿轮单元，所述第二行星齿轮总成的轮架固定结合于所述马达壳体。
4.根据权利要求2所述的电动自行车的驱动单元，其特征在于，
所述马达配置在通过相互组装的前壳体与后壳体的组装而形成的内部空间内，
所述第一行星齿轮总成的齿圈和所述第二行星齿轮总成的齿圈固定结合于所述后壳体。
5.根据权利要求4所述的电动自行车的驱动单元，其特征在于，
所述后壳体具备分隔壁，
所述马达设置于分隔壁的内周面，所述第一行星齿轮总成和第二行星齿轮总成设置于分隔壁的外周面。
6.根据权利要求5所述的电动自行车的驱动单元，其特征在于，
所述分隔壁具备直径互不相同的第一容纳空间和第二容纳空间，以便所述分隔壁的截面呈帽子形状，
直径小的第一容纳空间嵌入在马达转子的内侧，以固定设置有所述第一行星齿轮总成的齿圈，直径大的第二容纳空间在马达的外侧固定设置有所述第二行星齿轮总成的齿圈。
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