CN105836035A - 轮毂马达结构体 - Google Patents

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CN105836035A CN201510021017.XA CN201510021017A CN105836035A CN 105836035 A CN105836035 A CN 105836035A CN 201510021017 A CN201510021017 A CN 201510021017A CN 105836035 A CN105836035 A CN 105836035A
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Abstract

本发明公开一种轮毂马达结构体。根据本发明的一个方面，提供一种设置在自行车上的轮毂马达结构体，其包括：空心转轴，其设置在自行车车架上；外壳，其可旋转地设置在所述空心转轴上，并在外周面上通过辐条与车轮连接；盖体，其设置在所述外壳上，并可旋转地设置在所述空心转轴上，且配置有与链条连接的从动链轮，以便接收踏板力；马达，其配置在所述外壳内，并产生用于驱动车轮的旋转力；无级变速器，其配置在所述外壳内，对所述马达提供的动力选择性地进行变速；动力传送单元，其将所述马达的旋转力传送至所述无级变速器；以及齿轮单元，其将所述无级变速器输出的旋转力传送至所述外壳。

Description

轮毂马达结构体
技术领域
本发明涉及一种轮毂马达结构体，更详细地，涉及将马达的旋转力传送至自行车的车轮来提供推力的轮毂马达结构体。
背景技术
一般地，将通过驾驶员的踏板力来推进的两轮车统称为自行车，众所周知，将车轮(前车轮和后车轮)通过管连接，并且后车轮通过链条和踏板及链轮的连接结构，将驾驶员的蹬车传送至后车轮，以便产生自行车的推力。
并且，自行车上配置变速器，在所述变速器上设置有多个链轮，并通过选择性地变更与链条的连接来进行变速。
由于这种普通的自行车通过用户的纯粹的踏板力来获得推力并行驶，因此存在长时间使用自行车或者爬坡时，即使使用变速器也要费很大力气的问题。由此，最近越来越多地推出能够自动产生推力的电动自行车，所述电动自行车通过在自行车上另外安装作为电动装置的马达并向后轮提供马达的驱动力来自动产生推力。
具体地，用于向自行车提供动力的马达结构体，不仅要设置自行车上另外设置的马达、将对马达的旋转力进行减速的减速器、动力传送单元等，而且还要设置向马达提供电源的电池、电池管理系统(Battery Management System)、用于控制马达等的电器件的电子控制单元。
然而，在自行车上可设置的空间是有限的，因此存在在自行车上不方便安装马达结构体的部件的问题。即，如果在自行车的后车轮上设置马达、减速器、电子控制单元等，在车架上设置电池等，并用电线连接电器件，则存在结构变复杂和电线可能破损的问题。并且，还存在由体积的增加而导致的设置空间的可用性和美感降低的问题。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的一个实施例的轮毂马达结构体，由于在外壳内一体设置马达和电池，因此不仅能够简化布线，而且能够减少体积来提高安装性。
并且，本发明的一个实施例的轮毂马达结构体，由于在外壳内包括无级变速器，因此无需另设变速器，从而能够简化结构。
(二)技术方案
根据本发明的一个方面，可提供一种轮毂马达结构体，其设置在自行车上，包括：空心转轴，其设置在自行车车架上；外壳，其可旋转地设置在所述空心转轴上，并在外周面上通过辐条与车轮连接；盖体，其设置在所述外壳上，并可旋转地设置在所述空心转轴上，且配置有与链条连接的从动链轮，以便接收踏板力；马达，其配置在所述外壳内，并产生用于驱动车轮的旋转力；无级变速器，其配置在所述外壳内，对所述马达提供的动力选择性地进行变速；动力传送单元，其将所述马达的旋转力传送至所述无级变速器；以及齿轮单元，其将所述无级变速器输出的旋转力传送至所述外壳。
并且，所述无级变速器具有用于调节变速率的变速杆，所述变速杆插入到在所述空心转轴上沿长度方向形成的长孔内，并可配置于所述空心转轴内，以便能够沿所述长孔的长度方向移动。
并且，所述变速杆的一端可与移动变速杆的操作丝连接，另一端可与向变速杆提供弹力的弹性部件连接。
并且，所述动力传送单元可包括：驱动齿轮，其设置在所述马达的旋转轴上；从动齿轮，其设置在与所述旋转轴平行配置的无级变速器的输入轴上；以及正时带，其连接所述驱动齿轮和所述从动齿轮。
并且，在所述马达的旋转轴和驱动齿轮之间可设置将所述马达的旋转力只向一个方向传送的单向离合器。
并且，所述齿轮单元可包括：输出齿轮，其设置在所述无级变速器的输出轴上；正齿轮，其设置在所述外壳上，并与所述输出齿轮齿合；其中，所述外壳与正齿轮一起旋转。
并且，在所述外壳内设置有固定在所述空心转轴上的固定板，所述马达和所述无级变速器可固定在所述固定板上。
并且，在所述外壳内部可配置电池组和电子控制单元，所述电池组与马达电连接；所述电子控制单元，用于进行所述马达与电池组以及其它电器件之间的电连接和控制。
并且，在所述空心转轴上可设置检测踏板扭矩的扭矩传感器。
并且，所述外壳可包括：第一主体，其可旋转地设置在所述空心转轴上；第二主体，其与所述第一主体隔开一定距离，并可旋转地设置在所述空心转轴上，并设置有所述盖体；环板，其夹杂在所述第一主体与所述第二主体之间；以及结合部件，其贯穿所述第一主体和所述第二主体，并结合所述第一主体和所述第二主体。
并且，分别在所述第一主体和所述第二主体的半径方向上，沿着外周面可形成与辐条结合的辐条孔和用于插入所述结合部件的螺栓的螺栓安装孔。
并且，所述环板可由塑料制成。
(三)有益效果
根据本发明的一个实施例的轮毂马达结构体，由于变速单元和电池与马达一同设置在外壳内部，因此不仅能够提供紧凑的结构，而且能够简化布线结构。
并且，由于在自行车上能够通过简单的结构来设置轮毂马达结构体，因此具有提高设置空间的利用性以及安装性的效果。
与此同时，利用塑料管来组装外壳，由此能够进行蓝牙等的无线通讯控制。
附图说明
参照以下附图对本发明进行说明，但是附图只是用于表示本发明的优选实施例，本发明的技术思想的解释并不限定于附图。
图1是表示本发明的一个优选实施例的轮毂马达结构体的立体图。
图2是表示本发明的一个优选实施例的轮毂马达结构体的俯视图。
图3是沿图2的a-a'线的剖视图。
图4是表示本发明的一个优选实施例的轮毂马达结构体所包括的空心转轴的立体图。
图5是表示本发明的轮毂马达结构体的另一个实施例的外壳的分解立体图。
图6是图5的组装立体图。
附图说明标记
100、100'：外壳 101：空心转轴
200：盖体 300：马达
310：旋转轴 400：无级变速器
410：变速杆 420：输入轴
430：输出轴 500：动力传送单元
510：驱动齿轮 511：单向离合器
520：从动齿轮 530：正时带
600：齿轮单元 701：扭矩传感器
702：电池 703：电子控制单元
1000：轮毂马达结构体
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施例进行详细说明。以下实施例只是为了向本技术领域的技术人员充分说明本发明的技术思想而举例的。本发明并不限定于以下实施例，还可以以其它形式具体化。为了更清楚地说明本发明，省略图示附图中的与本发明的说明无关的部分，为了便于理解，可放大表示结构组件的大小。
图1是表示本发明的一个优选实施例的轮毂马达结构体的立体图，图2是表示所述轮毂马达结构体的俯视图，图3是沿图2的a-a'线的剖视图。
参照图1至图3，本发明的一个实施例的轮毂马达结构体1000设置在空心转轴101上，所述空心转轴101设置在自行车车架11上。更加具体地，轮毂马达结构体100包括：外壳100，其可旋转地设置在车轮(前车轮或者后车轮)(未图示)的空心转轴101上；盖体200，其设置在外壳100上；马达300，其配置在外壳100内，并产生旋转力；无级变速器400，其对马达300供给的动力选择性地进行变速；动力传送单元500，其将马达300的旋转力传送至无级变速器400；齿轮单元600，其将旋转力传送至外壳100；扭矩传感器701，其设置在空心转轴101上，并检测踏板扭矩。此时，在外壳100内部除了设置马达300和无级变速器400之外的空间上安装电池702和电子控制单元703，所述电子控制单元703同时执行电池管理系统(BMS)功能。即，将电池702和电子控制单元703均安装在外壳100内，不仅能够简化马达300、电池702、电子控制单元703之间电连接的布线结构，而且还能够减少马达结构体的体积。
在外壳100的内部形成规定的空间，并且外壳100可旋转地设置在空心转轴101上。即，如图所示，空心转轴101贯穿外壳100的中心，并且其两端固定在自行车的车架11上。这种外壳100的外周面设置有辐条12，并与车轮(未图示)连接。并且，在外壳100的内部配置用于固定马达300和无级变速器400的固定板106。该固定板106可固定设置在空心转轴101上。
盖体200可旋转地设置在空心转轴101上，并组装在外壳100上。如图所示，盖体200组装在外壳100的一个侧面上，并且具有中心贯穿的形状，以便使空心转轴101贯穿。在这种盖体200上配置与链条15连接的从动链轮215，以便接收由蹬踏自行车所产生的踏板力。即，盖体200通过与链条15连接的从动链轮215接收驾驶员的踏板力来旋转。
此时，外壳100与盖体200结合在一起并旋转。即，外壳100和盖体200是通过蹬车产生的踏板力来旋转，或者通过马达300产生的旋转力来与车轮一起旋转。
马达300为通常使用的公知的马达，具有转子(未图示)、定子(未图示)和与转子一起旋转的旋转轴310。如上所述，这种马达300设置并固定在固定板106上。此时，在所述旋转轴310上设置后述的动力传送单元500的驱动齿轮510。
无级变速器400配置在外壳100内，实现对马达300供给的动力选择性地进行变速的功能。如图所示，无级变速器400与马达300一起设置并固定在固定板106上，通过动力传送单元500接收由马达300产生的旋转力，并将所述旋转力输出至外壳100。
更具体地，无级变速器包括：变速杆410，其用于调节变速率；输入轴420，其用于接收由马达300产生的旋转力；输出轴430，其将所接收的旋转力输出至外部；以及变速齿轮部(未图示)，其设置在输入轴420和输出轴430之间。这种无级变速器为市中销售并通常使用的无级变速器，例如，可以使用新宝(Shimpo)变速器中的锥型的无级变速器。该锥型无级变速器分别在输入轴420和输出轴430上设置锥形齿轮，在锥形的齿轮之间具有与锥形的齿轮齿合的通过变速杆410来移动并调节变速率的变速齿轮，对于本领域的技术人员而言，无级变速器是显而易见的，因此在此省略其说明。
另一方面，变速杆410插入到在空心转轴101上沿长度方向形成的长孔(参照图4的102)内，并配置于空心转轴101内。这是为了将变速杆410与用来移动变速杆410的操作丝105连接。并且，在空心转轴101内配置弹性部件104，以便将通过操作丝105移动的变速杆410恢复到原来的位置。弹性部件104的一端固定在空心转轴101上，另一端固定在变速杆410上，并向变速杆410提供弹力。即，变速杆410的一端与操作丝105连接，另一端与弹性部件104连接，因此，当变速杆410移动时产生弹性部件104的弹性恢复力，当解除施加于操作丝105的力时，则根据弹性恢复力，变速杆410移动至原位置。
动力传送单元500包括：驱动齿轮510，其设置在马达300的旋转轴310上；从动齿轮520，其设置在与旋转轴310平行配置的无级变速器400的输入轴420上；以及正时带530，其连接所述驱动齿轮510和从动齿轮520。由此，能够将驱动齿轮510的旋转力通过正时带530传送至从动齿轮520。
另一方面，在马达300的旋转轴310上可以设置将马达300的旋转力只向一个方向传送的单向离合器511。更具体地，单向离合器511配置在旋转轴310和驱动齿轮510之间。这种单向离合器511是只能向某一个方向旋转的连接组件，在旋转轴310的旋转方向为单向离合器511所允许的旋转方向的情况下，旋转轴310的旋转被传送至驱动齿轮510，并通过正时带530能够使从动齿轮520和输入轴420旋转。这种单向离合器511通过马达300驱动时产生的旋转力来使车轮(未图示)旋转并行驶，并起到如下作用：在车轮的旋转力大于马达300的旋转力的情况下，即，在下坡路上车轮产生的旋转力大于从马达300接收的旋转力的情况下，通过单向离合器511能够防止车轮的旋转力逆向传送至马达300。在图中示出这样的单向离合器511设置在马达300的旋转轴310上，但是并不限定于此，单向离合器511还可以设置在传送马达300的旋转力的无级变速器400的输入轴420上并使用。
通过如上所述的动力传送单元500传送的旋转力通过无级变速器400的输出轴430输出。并且，通过输出轴430输出的旋转力通过齿轮单元600传送至外壳100。参照图3，齿轮单元600包括：输出齿轮630，其设置在输出轴430上；正齿轮650，其与输出齿轮630齿合并旋转。此时，正齿轮650安装在外壳100上，并使外壳100与正齿轮650一起旋转。即，通过输出齿轮630向正齿轮650传送旋转力，由此使正齿轮650和外壳100一起旋转。
本发明的一个实施例的轮毂马达结构体1000还可以包括检测踏板扭矩的扭矩传感器(参照图2的701)。扭矩传感器701设置在空心转轴101上，并起到检测由蹬车产生的踏板扭矩的作用。这种扭矩传感器701为通常使用的扭矩传感器，应当理解为可以采用公知的各种类型的扭矩传感器，如，相位差式扭矩传感器，磁弹性扭矩传感器，应变式扭矩传感器等。
附加地，本发明的一个实施例的轮毂马达结构体1000可以包括与之前说明的外壳100的结构不同的外壳。例如，如图5和图6所示，本发明的另一个实施例的外壳100'包括：第一主体110'，其可旋转地设置在空心转轴(未图示)上；第二主体120'，其与第一主体110'隔开一定距离，并可旋转地设置在空心转轴上，并设置有盖体；环板130'，其夹杂在所述第一主体110与第二主体120'之间，所述环板130'的两端分别被第一主体110'和第二主体120'支撑；以及结合部件，其贯穿所述第一主体110'和第二主体120'而结合。此时，设置在本实施例的外壳100'内的马达、无级变速器等的所有组成部件的结构与设置在前述的轮毂马达结构体1000的外壳100内的结构相同。
参照图5和图6，分别在第一主体110'和第二主体120'的半径方向上，沿着外周面形成用于结合辐条的辐条孔112'和用于结合第一主体和第二主体的螺栓安装孔113'。此时，结合部件由螺栓103a'和螺母103b'构成。即，第一主体110'和第二主体120'通过结合部件结合。该结合部件向环板130'的外侧方向连接，并且支撑环板130'的外周面。
另一方面，环板130'可以由塑料制成。其目的是，环板130'由塑料制成，能够通过蓝牙等无线通讯的方式与配置在外壳100'内的电子控制单元连接，并进行无线控制。
综上所述，虽然本发明通过限定的实施例和附图来进行了说明，但是本发明并不限定于此，本发明所属的技术领域的技术人员，在本发明的技术思想和权利要求书的等同范围内，可以进行多种修改和变更。

Claims (12)

1.一种轮毂马达结构体，其设置在自行车上，包括：
空心转轴，其设置在自行车车架上；
外壳，其可旋转地设置在所述空心转轴上，并在外周面上通过辐条与车轮连接；
盖体，其设置在所述外壳上，并可旋转地设置在所述空心转轴上，且配置有与链条连接的从动链轮，以便接收踏板力；
马达，其配置在所述外壳内，并产生用于驱动车轮的旋转力；
无级变速器，其配置在所述外壳内，对所述马达提供的动力选择性地进行变速；
动力传送单元，其将所述马达的旋转力传送至所述无级变速器；以及
齿轮单元，其将所述无级变速器输出的旋转力传送至所述外壳。
2.根据权利要求1所述的轮毂马达结构体，其特征在于，所述无级变速器具有用于调节变速率的变速杆，所述变速杆插入到所述空心转轴上沿长度方向形成的长孔内，并配置于所述空心转轴内，以便能够沿所述长孔的长度方向移动。
3.根据权利要求2所述的轮毂马达结构体，其特征在于，所述变速杆的一端与移动变速杆的操作丝连接，另一端与向变速杆提供弹力的弹性部件连接。
4.根据权利要求1所述的轮毂马达结构体，其特征在于，所述动力传送单元包括：
驱动齿轮，其设置在所述马达的旋转轴上；
从动齿轮，其设置在与所述旋转轴平行配置的无级变速器的输入轴上；以及
正时带，其连接所述驱动齿轮和所述从动齿轮。
5.根据权利要求4所述的轮毂马达结构体，其特征在于，在所述马达的旋转轴和驱动齿轮之间设置将所述马达的旋转力只向一个方向传送的单向离合器。
6.根据权利要求1所述的轮毂马达结构体，其特征在于，所述齿轮单元包括：
输出齿轮，其设置在所述无级变速器的输出轴上；
正齿轮，其设置在所述外壳上，并与所述输出齿轮齿合；
其中，所述外壳与正齿轮一起旋转。
7.根据权利要求1所述的轮毂马达结构体，其特征在于，在所述外壳内设置有固定在所述转轴上的固定板，所述马达和所述无级变速器固定在所述固定板上。
8.根据权利要求1所述的轮毂马达结构体，其特征在于，在所述外壳内部配置电池组和电子控制单元，其中，所述电池组与马达电连接，所述电子控制单元，用于进行所述马达与电池组以及其它电器件之间的电连接和控制。
9.根据权利要求1所述的轮毂马达结构体，其特征在于，在所述空心转轴上设置检测踏板扭矩的扭矩传感器。
10.根据权利要求1所述的轮毂马达结构体，其特征在于，所述外壳包括：
第一主体，其可旋转地设置在所述空心转轴上；
第二主体，其与所述第一主体隔开一定距离，并可旋转地设置在所述空心转轴上，并设置有所述盖体；
环板，其夹杂在所述第一主体与所述第二主体之间；以及
结合部件，其贯穿所述第一主体和所述第二主体，并结合所述第一主体和所述第二主体。
11.根据权利要求10所述的轮毂马达结构体，其特征在于，分别在所述第一主体和所述第二主体的半径方向上，沿着外周面形成与辐条结合的辐条孔和用于插入所述结合部件的螺栓的螺栓安装孔。
12.根据权利要求10所述的轮毂马达结构体，其特征在于，所述环板由塑料制成。
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