CN106043590A - 加速与减速装置以及电动助力自行车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及交通机械技术领域，尤其是涉及一种加速与减速装置以及电动助力自行车。该机构包括：外转子电机、第一行星机构、第二行星机构和中轴；中轴穿设在外转子电机内；第一行星机构设置在外转子电机内；中轴通过第一行星机构与输出盘传动连接，第一行星机构用于将中轴输出的力加速传递给输出盘；第二行星机构设置在外转子电机外；外转子电机通过第二行星机构与输出盘传动连接，第二行星机构用于将外转子电机输出的力减速传递给输出盘；所述输出盘用于与齿盘传动连接。经第一行星机构和第二行星机构将电机的速率与人力踩踏相匹配，使电机的性能可以得到充分的发挥。将第一行星机构设置在外转子电机内，从而使该机构的结构紧凑，体积小巧。

Description

加速与减速装置以及电动助力自行车

技术领域

本发明涉及交通机械技术领域，尤其是涉及一种加速与减速装置以及电动助力自行车。

背景技术

电动助力自行车，是指以蓄电池作为辅助能源在普通自行车的基础上，安装了电机、控制器、蓄电池、转把、闸把等操纵部件和显示仪表系统的机电一体化的交通工具。骑车者仍按传统自行车的方式骑车，并由电机提供助力，电机的助力大小由控制器自动根据骑车者骑行情况决定。电动助力自行车骑行极其轻便，骑车者花费很少体力例可达到较远的地方，尤其在逆风或荷重情况下，电机助力效果极为明显。另外，由于电机仅提供助力，电池负载电流小，避免过放电现象，较大地延长了电池的寿命，同样重量的电池，充电后的续驶里程大大延长。

现有技术中，电动助力自行车的中置电机采用电机加上减速机构的减速电机，其目的是降低转速，增加转矩。自行车用中置电机的减速方法大多采用两种方式：一是通过齿轮减速，齿轮减速可以通过多级齿轮机构来获得较高的减速比；一是通过行星齿轮机构减速，大多通过一级行星齿轮机构来实现减速。

但是，现有技术中的电动助力车，为保证自行车行进的速度，需要对自行车用中置电机的减速比进行合理的配置。采用齿轮减速方式时，可以通过多级齿轮机构提供较大的减速比，电机转速较高，但由于采用了多级齿轮机构，此类中置电机的体积较大，相对较重；而且，此类中置电机多为内转子电机，其功率密度要低于外转子电机。采用一级行星齿轮减速方式的电机结构紧凑，体积较小，但由于行星齿轮机构的特点限制，使得行星齿轮的减速比较低，一般在5：1以下，为获得与人力踩踏相匹配的速率，也导致电机的转速较低，电机的功率密度较小，电机的性能得不到充分的发挥。

发明内容

本发明的目的在于提供加速与减速装置以及电动助力自行车，以解决现有技术中存在的采用了多级齿轮机构的中置电机体积较大，相对较重；采用一级行星齿轮减速方式的中置电机的转速较低，电机的功率密度较小，电机的性能得不到充分的发挥的技术问题。

本发明提供的一种加速与减速装置，包括：外转子电机、第一行星机构、第二行星机构和中轴；中轴穿设在外转子电机内；第一行星机构设置在外转子电机内；中轴通过第一行星机构与输出盘传动连接，第一行星机构用于将中轴输出的力加速传递给输出盘；第二行星机构设置在外转子电机外；外转子电机通过第二行星机构与输出盘传动连接，第二行星机构用于将外转子电机输出的力减速传递给输出盘；所述输出盘用于与齿盘传动连接。

进一步地，第一行星机构的外齿圈固定在外转子电机内，中轴与第一行星机构的行星齿轮传动连接；第一行星机构的太阳齿轮与输出盘传动连接；第二行星机构的外齿圈固定；第二行星机构的太阳齿轮与外转子电机的外转子传动连接；第二行星机构的行星齿轮与输出盘传动连接。

进一步地，加速与减速装置还包括第一单向器；中轴通过第一单向器与第一行星机构的行星齿轮连接。

进一步地，加速与减速装置还包括第二单向器；第二行星机构的行星齿轮通过第二单向器与输出盘传动连接。

进一步地，外转子电机包括电机定子和外转子；外转子上设置有安装口；电机定子用于固定在电动助力自行车的车架上；外转子用于转动设置在电动助力自行车的车架上，且外转子套设在电机定子外；中轴穿设在电机定子和安装口内。

进一步地，安装口上设置有输出轴；输出轴为两端开口的中空壳体；输出轴的一端开口与安装口连通，另一端通过第二行星机构与输出盘传动连接。

进一步地，第一行星机构的太阳齿轮的中心处和输出盘的中心处均设置有用于供中轴穿过的轴孔；中轴外还套设有输出轴套，输出轴套的一端与第一行星机构的太阳齿轮固定连接，另一端与输出盘固定连接；第二行星机构的行星齿轮通过第二单向器与输出轴套连接。

进一步地，中轴、输出轴和输出轴套同轴设置。

进一步地，中轴包括左中轴和右中轴；左中轴和右中轴通过轴连接器连接。

本发明还提供了一种电动助力自行车，包括车架、齿盘和脚踏曲柄以及上述的加速与减速装置；齿盘和中轴均转动连接在车架上；外转子电机设置在车架上；中轴的两端均连接有脚踏曲柄；输出盘转动设置在车架上，且与齿盘传动连接。

本发明提供的加速与减速装置，其将第一行星机构设置在外转子电机内，并通过第一行星机构对中轴输出的力进行加速传递给输出盘，从而提高人力的输出速率。而在外转子电机外设置第二行星机构，并通过第二行星机构对外转子电机输出的力进行减速传递给输出盘。

这样，中轴输出的力经过第一行星机构的加速，外转子电机输出的力经过第二行星机构的减速，从而将电机的速率与人力踩踏相匹配，使外转子电机具有转速高、输出转矩大、功率密度高的特点，外转子电机的性能可以得到充分的发挥，且外转子电机的功率密度加高，能够极大的提高电动助力自行车的性能。另外，将第一行星机构设置在外转子电机内，从而使得加速与减速装置的结构紧凑，体积小巧。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的加速与减速装置的结构示意图。

附图标记：

1-左中轴； 2-轴连接器； 3-第一单向器；

4-第一行星机构的行星齿轮； 5-电机定子；

7-第一行星机构的太阳齿轮； 6-外转子；

8-第二行星机构的行星齿轮； 10-第二单向器；

9-第二行星机构的太阳齿轮； 11-输出盘；

12-右中轴。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1为本发明实施例提供的加速与减速装置的结构示意图。如图1所示，本实施例提供的一种加速与减速装置，包括：外转子电机、第一行星机构、第二行星机构和中轴；中轴穿设在外转子电机内；第一行星机构设置在外转子电机内；中轴通过第一行星机构与输出盘11传动连接，第一行星机构用于将中轴输出的力加速传递给输出盘11；第二行星机构设置在外转子电机外；外转子电机通过第二行星机构与输出盘11传动连接，第二行星机构用于将外转子电机输出的力减速传递给输出盘11；所述输出盘11用于与齿盘传动连接。

其中，第一行星机构的外齿圈固定在外转子电机内，中轴与第一行星机构的行星齿轮4传动连接；第一行星机构的太阳齿轮7与输出盘11传动连接；第二行星机构的外齿圈固定；第二行星机构的太阳齿轮9与外转子电机的外转子6传动连接；第二行星机构的行星齿轮8与输出盘11传动连接。

当使用者在使用具有本实施例的加速与减速装置的电动助力车时，使用者的踩踏力通过中轴，再通过第一行星机构的行星齿轮4传递给第一行星机构的太阳齿轮7，从而将中轴输出的力加速的传递给输出盘11。

与此同时，外转子电机输出的力先传递给第二行星机构的太阳齿轮9，再传递第二行星机构的行星齿轮8，最后传递给输出盘11。这样，即可将外转子电机输出的力减速传递给输出盘11。

本实施例提供的加速与减速装置，其将第一行星机构设置在外转子电机内，并通过第一行星机构对中轴输出的力进行加速传递给输出盘11，从而提高人力的输出速率。而在外转子电机外设置第二行星机构，并通过第二行星机构对外转子电机输出的力进行减速传递给输出盘11。

这样，中轴输出的力经过第一行星机构的加速，外转子电机输出的力经过第二行星机构的减速，从而将电机的速率与人力踩踏相匹配，使外转子电机具有转速高、输出转矩大、功率密度高的特点，外转子电机的性能可以得到充分的发挥，且外转子电机的功率密度加高，能够极大的提高电动助力自行车的性能。另外，将第一行星机构设置在外转子电机内，从而使得加速与减速装置的结构紧凑，体积小巧。

如图1所示，在上述实施例的基础上，进一步地，加速与减速装置还包括第一单向器3；中轴通过第一单向器3与第一行星机构的行星齿轮4连接。

进一步地，加速与减速装置还包括第二单向器10；第二行星机构的行星齿轮8通过第二单向器10与输出盘11传动连接。

当使用者正向踩踏时，第一单行器和第二单向器10分别将中轴的输出的力传递给第一行星机构的行星齿轮4，将第二行星机构的力传递给输出盘11。

当使用者反向踩踏时，此时的中轴会反向旋转，第一单向器3会断开中轴与第一行星机构的行星齿轮4之间的力的传递，不会影响输出盘11的转动。

另外，由于外转子电机与第二行星机构的太阳齿轮9连接，故而，外转子电机也会沿一个正方向驱动输出盘11，不会影响输出盘11的工作，使得输出盘11带动齿盘转动，从而带动自行车前行。

如图1所示，在上述实施例的基础上，进一步地，外转子电机包括电机定子5和外转子6；外转子6上设置有安装口；电机定子用于固定在电动助力车的车架上；外转子6用于转动设置在电动助力自行车的车架上，且外转子6套设在电机定子5外；中轴穿设在电机定子5和安装口内。

进一步地，在安装口上设置有输出轴；输出轴为两端开口的中空壳体；输出轴的一端开口与安装口连通，另一端通过第二行星机构与输出盘11传动连接。

进一步地，第一行星机构的太阳齿轮7的中心处和输出盘11的中心处均设置用于供中轴穿过的轴孔；中轴外还套设有输出轴套，输出轴套的一端与第一行星机构的太阳齿轮7固定连接，另一端与输出盘11固定连接；第二行星机构的行星齿轮8通过第二单向器10与输出轴套连接。

进一步地，中轴、输出轴和输出轴套同轴设置。

进一步地，中轴包括左中轴1和右中轴12；左中轴1和右中轴12通过轴连接器2连接。

在本实施例中，通过上述的布置，可以使加速与减速装置的整体结构更加的紧凑、体积小巧；而且本实施例采用的是外转子电机，外转子电机具有转速高，输出扭矩高的特点，电机的性能可以得到充分的发挥。

另外，本实施例中的加速与减速装置相对于现有技术中多级齿轮方式减速的机构相比，本实施例中的装置重量更轻，在同等功率的条件下，本实施例中的装置功率密度更高。

此外，为了能够让本实施例中的加速与减速装置更加的轻便，也可以将左中轴1和右中轴12设计成中空，这样能够进一步的减轻本实施例的装置的重量，进一步地的提高功率密度。

本实施例还提供了一种电动助力自行车，包括车架、齿盘和脚踏曲柄以及上述的加速与减速装置；齿盘和中轴均转动连接在车架上；外转子电机设置在车架上；中轴的两端均连接有脚踏曲柄；输出盘11转动设置在车架上，且与齿盘传动连接。

当使用者在使用本实施例的电动助力自行车时，使用者的踩踏力通过中轴，再通过第一行星机构的行星齿轮4传递给第一行星机构的太阳齿轮7，从而将中轴输出的力加速的传递给输出盘11。

与此同时，外转子电机输出的力先传递给第二行星机构的太阳齿轮9，再传递第二行星机构的行星齿轮8，最后传递给输出盘11。这样，即可将外转子电机输出的力减速传递给输出盘11。

在中轴与外转子电机输出的力的推动下，输出盘11带动齿盘转动，使用者即可骑行电动助力自行车车。

本实施例提供的电动助力车，其将第一行星机构设置在外转子电机内，并通过第一行星机构对中轴输出的力进行加速传递给输出盘11，从而提高人力的输出速率。而在外转子电机外设置第二行星机构，并通过第二行星机构对外转子电机输出的力进行减速传递给输出盘11。

这样，中轴输出的力经过第一行星机构的加速，外转子电机输出的力经过第二行星机构的减速，从而将电机的速率与人力踩踏相匹配，使外转子电机具有转速高、输出转矩大、功率密度高的特点，外转子电机的性能可以得到充分的发挥，且外转子电机的功率密度加高，能够极大的提高电动助力自行车的性能。另外，将第一行星机构设置在外转子电机内，从而使得加速与减速装置的结构紧凑，体积小巧。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种加速与减速装置，其特征在于，包括：外转子电机、第一行星机构、第二行星机构和中轴；

所述中轴穿设在所述外转子电机内；所述第一行星机构设置在所述外转子电机内；所述中轴通过所述第一行星机构与输出盘传动连接，所述第一行星机构用于将所述中轴输出的力加速传递给所述输出盘；

所述第二行星机构设置在所述外转子电机外；所述外转子电机通过所述第二行星机构与所述输出盘传动连接，所述第二行星机构用于将外转子电机输出的力减速传递给所述输出盘；所述输出盘用于与齿盘传动连接。

2.根据权利要求1所述的加速与减速装置，其特征在于，所述第一行星机构的外齿圈固定在所述外转子电机内，所述中轴与所述第一行星机构的行星齿轮传动连接；所述第一行星机构的太阳齿轮与所述输出盘传动连接；所述第二行星机构的外齿圈固定；所述第二行星机构的太阳齿轮与所述外转子电机的外转子传动连接；所述第二行星机构的行星齿轮与所述输出盘传动连接。

3.根据权利要求2所述的加速与减速装置，其特征在于，还包括第一单向器；

所述中轴通过第一单向器与所述第一行星机构的行星齿轮连接。

4.根据权利要求3所述的加速与减速装置，其特征在于，还包括第二单向器；

所述第二行星机构的行星齿轮通过第二单向器与输出盘传动连接。

5.根据权利要求1-4任一项所述的加速与减速装置，其特征在于，所述外转子电机包括电机定子和外转子；所述外转子上设置有安装口；

所述电机定子用于固定在电动助力自行车的车架上；所述外转子用于转动设置在电动助力自行车的车架上，且所述外转子套设在所述电机定子外；所述中轴穿设在所述电机定子和所述安装口内。

6.根据权利要求5所述的加速与减速装置，其特征在于，所述安装口上设置有输出轴；所述输出轴为两端开口的中空壳体；所述输出轴的一端开口与所述安装口连通，另一端通过所述第二行星机构与所述输出盘传动连接。

7.根据权利要求6所述的加速与减速装置，其特征在于，所述第一行星机构的太阳齿轮的中心处和所述输出盘的中心处均设置有用于供所述中轴穿过的轴孔；所述中轴外还套设有输出轴套，所述输出轴套的一端与所述第一行星机构的太阳齿轮固定连接，另一端与所述输出盘固定连接；所述第二行星机构的行星齿轮通过第二单向器与所述输出轴套连接。

8.根据权利要求6所述的加速与减速装置，其特征在于，所述中轴、所述输出轴和所述输出轴套同轴设置。

9.根据权利要求1-4任一项所述的加速与减速装置，其特征在于，所述中轴包括左中轴和右中轴；所述左中轴和所述右中轴通过轴连接器连接。

10.一种电动助力自行车，其特征在于，包括车架、齿盘和脚踏曲柄以及如权利要求1-9任一项所述的加速与减速装置；所述车轮和所述中轴均转动连接在所述车架上；所述外转子电机设置在所述车架上；所述中轴的两端均连接有所述脚踏曲柄；所述输出盘转动设置在所述车架上，且与所述齿盘传动连接。