CN106218802B - 电动自行车辅助动力中驱电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电动自行车辅助动力中驱电机，包括脚踏轴、侧滑离合螺母、离合器内芯轴、减速器、单向离合器及电机，侧滑离合螺母套设于脚踏轴上，并与脚踏轴以传动螺纹连接，侧滑离合螺母的一侧与自行车牙盘固定连接；离合器内芯轴套设于脚踏轴上，离合器内芯轴与侧滑离合螺母相对的一侧设有第一斜面，侧滑离合螺母远离自行车牙盘的一侧设有与第一斜面匹配的第二斜面；电机的输出轴通过减速器与离合器内芯轴连接，单向离合器安装于减速器与离合器内芯轴之间。本申请采用侧滑离合螺母和单向离合器，使电机以辅助动力的形式根据人力踩踏的实际情况自由的与自行车牙盘切换离合，实现双向离合；只有人力踩踏联动后，电机才会输出辅助力，安全性高。

Description

电动自行车辅助动力中驱电机

技术领域

本发明涉及电动自行车领域，特别涉及一种电动自行车辅助动力中驱电机。

背景技术

随着电动自行车越来越普及，人们对其结构及动力性能提出了更高的要求。根据驱动电机安全位置的不同通常分为前置驱动、后置驱动以及中置驱动。针对人们较为熟悉的中置驱动，其具有如下优点：磁阻较低，较前置驱动及后置驱动更为省力；可以采用高速电机，因此可做到体积小质量轻，利用减速机构减速后，可获得较大的输出转矩，适于爬坡；另外，中置电机安装维护方便，因此中置驱动越来越多地被广泛应用。

但是，现有的中置驱动也存在诸多不足之处：第一，电机与人力踩踏分别独立对牙盘进行控制，很难实现脚踏轴与电机轴的共轴，不利于安装维护；第二，为实现驱动力的切换，一般会在脚踏轴与电机轴之间增加单向离合，即人力踩踏开始后，电机输出动力，而人力踩踏停止时，电机因为惯性的原因不能立即停止输出，安全性较差；第三，当人力主动加速，电机输出动力小于人力踩踏时，人力踩踏需要施力带动电机旋转，造成额外的出力，反而增加了人力负担。

发明内容

本发明提供一种电动自行车辅助动力中驱电机，以解决上述技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种电动自行车辅助动力中驱电机，包括脚踏轴、侧滑离合螺母、离合器内芯轴、减速器、单向离合器以及电机，其中，

所述侧滑离合螺母套设于所述脚踏轴上，并与所述脚踏轴以传动螺纹连接，所述侧滑离合螺母的一侧与自行车牙盘固定连接；

所述离合器内芯轴套设于所述脚踏轴上，所述离合器内芯轴与所述侧滑离合螺母相对的一侧设有第一斜面，所述侧滑离合螺母远离所述自行车牙盘的一侧设有与所述第一斜面匹配的第二斜面；

所述电机的输出轴通过所述减速器与所述离合器内芯轴连接，所述单向离合器安装于所述减速器与所述离合器内芯轴之间。

较佳地，所述脚踏轴上固定有速度磁钢盘，电机壳体上固定有霍尔传感器，所述霍尔传感器检测所述速度磁钢盘的磁信号。

较佳地，所述减速器采用蜗轮蜗杆减速器，包括蜗杆和蜗轮，所述蜗杆与所述电机的输出轴固定连接，所述蜗轮套设于所述离合器内芯轴上。

较佳地，所述单向离合器采用固定于所述离合器内芯轴上的棘爪，所述蜗轮的内圆周上设有单向的棘轮，所述棘爪的位置与所述棘轮对应。

较佳地，所述减速器采用蜗轮减速器、行星轮减速器或摆线针轮减速器。

较佳地，所述第一斜面和第二斜面均为粗糙面。

较佳地，所述脚踏轴与所述侧滑离合螺母通过梯形螺纹连接。

与现有技术相比，本发明提供的电动自行车辅助动力中驱电机具有如下优点：

1.本发明采用减速器和单向离合器将电机的输出动力传递到离合器内芯轴，再利用脚踏轴相对于侧滑离合螺母的相对旋转及自行车牙盘的反向拉力，将侧滑离合螺母轴向移动至与离合器内芯轴(即第一斜面和第二斜面)紧密贴合，从而使电机以辅助动力的形式根据人力踩踏的实际情况自由的与自行车牙盘切换离合，达到真正的双向离合效果；

2.本发明的中驱电机可应用于纯助力骑行，因自行车牙盘与侧滑离合螺母固定连接，而侧滑离合螺母跟脚踏轴是通过螺纹连接实现传动，当脚踏轴向前驱动时，侧滑离合螺母与离合器内芯轴咬合并联动，此时由于单向离合器的作用，使电机的输出轴不与离合器内芯轴联动，只有在电机检测到启动信号时，电机的输出轴才会运转，同时也会带动离合器内芯轴联动，此时因侧滑离合螺母和离合器内芯轴也是处于人力踩踏的联动状态，所以人力踩踏输出和电机输出同时作用；而只有人力踩踏联动后，电机才会真正的将输出力传递到侧滑离合螺母上，这样才真正的体现了电机的辅助动力效果；

3.当人力踩踏停止时，因侧滑离合螺母未受到人力踩踏时的螺纹侧向推力，侧滑离合螺母与离合器内芯轴自动分离；同时，因霍尔传感器未检测到速度磁钢盘的磁信号，关闭电机，而使电机在机械上和电控上立即停止输出，提高了安全系数及电动自行车的可运动性，当人力踩踏停止，电机若继续输出动力，既不安全也不利于以辅助动力为目的的骑行。

附图说明

图1为本发明一具体实施方式中电动自行车辅助动力中驱电机的结构示意图(不包含电机)；

图2为本发明一具体实施方式中电机与减速器的结构示意图；

图3为本发明一具体实施方式中侧滑离合螺母的离合过程示意图；

图4为本发明一具体实施方式中两种驱动方式的非联动状态示意图；

图5为本发明一具体实施方式中两种驱动方式的联动状态示意图。

图中：10-脚踏轴、20-侧滑离合螺母、21-梯形螺纹、22-第二斜面、30-离合器内芯轴、31-第一斜面、41-蜗杆、42-蜗轮、51-棘爪、52-棘轮、60-电机、61-输出轴、70-电机壳体、71-速度磁钢盘、72-霍尔传感器、80-自行车牙盘、81-牙盘支架。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。需说明的是，本发明附图均采用简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

本发明提供的电动自行车辅助动力中驱电机，如图1和图2所示，包括脚踏轴10、侧滑离合螺母20、离合器内芯轴30、减速器、单向离合器以及电机60，其中，

所述侧滑离合螺母20套设于所述脚踏轴10上，并与所述脚踏轴10以传动螺纹连接，本实施例中，所述脚踏轴10与所述侧滑离合螺母20通过梯形螺纹21连接，所述侧滑离合螺母20的一侧通过牙盘支架81与自行车牙盘80固定连接；

所述离合器内芯轴30套设于所述脚踏轴10上，且通过轴承与所述脚踏轴10连接，所述离合器内芯轴30与所述侧滑离合螺母20相对的一侧设有第一斜面31，所述侧滑离合螺母20远离所述自行车牙盘80的一侧设有与所述第一斜面31匹配的第二斜面22，如图3所示；

所述电机60的输出轴61通过所述减速器与所述离合器内芯轴30连接，所述单向离合器安装于所述减速器与所述离合器内芯轴30之间。

较佳地，请重点参考图1，所述脚踏轴10上固定有速度磁钢盘71，所述速度磁钢盘71与所述脚踏轴10同步启动和停止，电机壳体70上固定有霍尔传感器72，所述霍尔传感器72检测所述速度磁钢盘71的磁信号并传递至所述电机60，作为电机60的控制开关。当人力踩踏停止时，电机60立即停止输出，提高了安全系数及电动自行车的可运动性，当人力踩踏停止，电机60若继续输出动力，既不安全也不利于以辅助动力为目的的骑行。

请重点参考图3至图5，下面详细介绍自行车行驶过程中各部件的运动过程及受力情况：

请重点参考图3，当人力踩踏脚踏轴10向前旋转时，自行车行驶中的阻力对自行车牙盘80和侧滑离合螺母20施加反向的拉力，同时脚踏轴10在人力的驱动下相对于侧滑离合螺母20产生相对的旋转，因此，侧滑离合螺母20在螺纹的作用下向离合器内芯轴30靠近，动力传递过程如图4中虚线箭头方向所示，直至第一斜面31和第二斜面22紧密贴合；请继续参考图4，在第一斜面31和第二斜面22贴合之前，虽然霍尔传感器72已经检测到速度磁钢盘71的转动并驱动电机60旋转，但由于离合器内芯轴30并未与侧滑离合螺母20联动，因此，电机60的输出动力无法传递至自行车牙盘80，电机60的动力传递过程如图4中实线箭头方向所示；

如图5所示，当第一斜面31和第二斜面22紧密贴合后，由于侧滑离合螺母20无法继续向左滑动，只能与脚踏轴10同步旋转，实现人力踩踏对自行车牙盘80的驱动，人力踩踏的动力传递过程如图5中虚线箭头方向所示，同时，由于电机60开启已经开始输出动力，经过所述减速器减速后通过单向离合器驱动所述离合器内芯轴30旋转，而此时第一斜面31和第二斜面22紧密贴合实现联动，因此，电机60的输出动力可传递至所述自行车牙盘80，为人力骑行提供辅助助力，电机的动力传递过程如图5中实线箭头方向所示，此时人力踩踏和电机输出同时驱动自行车向前行进；

在自行车行驶过程中，当人为提速，使人力踩踏的速度大于电机60转速时，棘轮52的转速超越棘爪51的转速，减速器与离合器内芯轴30脱离，避免人力需要带动电机60旋转，进而增加额外的出力，增加骑行负担；

当人为减速或不需要电机60提供辅助动力时，使人力踩踏的速度低于电机60转速时，因侧滑离合螺母20受到人力踩踏时的螺纹侧向推力减小，使侧滑离合螺母20与离合器内芯轴30自动分离，此时虽然电机60仍然输出动力，但由于侧滑离合螺母20与离合器内芯轴30的脱离，使得电机60输出的动力不能传递至自行车牙盘80，此时仅人力踩踏驱动自行车前进；

人力踩踏停止时，因霍尔传感器72未检测到速度磁钢盘71的磁信号，所以电机60关闭；此时电机60会惯性的原因继续带动离合器内芯轴30旋转一段时间；但是，因侧滑离合螺母20未受到人力踩踏时的螺纹侧向推力，侧滑离合螺母20与离合器内芯轴30自动分离，侧滑离合螺母20在自行车牙盘80的拉力下恢复至启动前的状态，因此，电机60由于惯性原因的继续旋转不会传递至侧滑离合螺母20。确保电机60在机械方面和电控方面同时停止输出，提高了安全系数及电动自行车的可运动性，当人力踩踏停止，电机若继续输出动力，既不安全也不利于以辅助动力为目的的骑行。因此本发明不会出现人力踩踏停止，电机60继续输出动力的情况，本发明安全性高且更有利于以辅助动力为目的的骑行。

较佳地，请重点参考图1和图2，所述减速器采用蜗轮蜗杆减速器，以得到较大的转矩，具体包括蜗杆41和蜗轮42，所述蜗杆41与所述电机60的输出轴61固定连接，所述蜗轮42套设于所述离合器内芯轴30上，当然，所述减速器还可以采用蜗轮减速器、行星轮减速器或摆线针轮减速器等其他形式的减速器，实现电机60减速目的即可。

较佳地，所述单向离合器采用固定于所述离合器内芯轴30上的棘爪51，所述蜗轮42的内圆周上设有单向的棘轮52，本申请中，棘轮52与蜗轮42一体成型，所述棘爪51的位置与所述棘轮52对应，利用棘轮52与棘爪51的配合，实现电机60与离合器内芯轴30的离合。

较佳地，请继续参考图3，所述第一斜面31和第二斜面22均为粗糙面，具体地，所述第一斜面31和第二斜面22可以采用单纯的挤压接触实现联动，当然也可以采用较为粗糙的齿形接触，以增加二者之间摩擦力。

综上所述，本发明提供的电动自行车辅助动力中驱电机，包括脚踏轴10、侧滑离合螺母20、离合器内芯轴30、减速器、单向离合器以及电机60，其中，所述侧滑离合螺母20套设于所述脚踏轴10上，并与所述脚踏轴10传动以螺纹连接，所述侧滑离合螺母20的一侧与自行车牙盘80固定连接；所述离合器内芯轴30套设于所述脚踏轴10上，所述离合器内芯轴30与所述侧滑离合螺母20相对的一侧设有第一斜面31，所述侧滑离合螺母20远离所述自行车牙盘80的一侧设有与所述第一斜面31匹配的第二斜面22；所述电机60的输出轴61通过所述减速器与所述离合器内芯轴30连接，所述单向离合器安装于所述减速器与所述离合器内芯轴30之间。本发明中采用侧滑离合螺母20和单向离合器，使电机60以辅助动力的形式根据人力踩踏的实际情况自由的与自行车牙盘80切换离合，达到真正的双向离合效果；只有人力踩踏联动后，电机60才会输出辅助力，真正的体现了电机60的辅助动力效果，安全性高。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种电动自行车辅助动力中驱电机，其特征在于，包括脚踏轴、侧滑离合螺母、离合器内芯轴、减速器、单向离合器以及电机，其中，

所述侧滑离合螺母套设于所述脚踏轴上，并与所述脚踏轴以传动螺纹连接，所述侧滑离合螺母的一侧与自行车牙盘固定连接；

所述离合器内芯轴套设于所述脚踏轴上，所述离合器内芯轴与所述侧滑离合螺母相对的一侧设有第一斜面，所述侧滑离合螺母远离所述自行车牙盘的一侧设有与所述第一斜面匹配的第二斜面；

所述电机的输出轴通过所述减速器与所述离合器内芯轴连接，所述单向离合器安装于所述减速器与所述离合器内芯轴之间。

2.如权利要求1所述的电动自行车辅助动力中驱电机，其特征在于，所述脚踏轴上固定有速度磁钢盘，电机壳体上固定有霍尔传感器，所述霍尔传感器检测所述速度磁钢盘的磁信号。

3.如权利要求1所述的电动自行车辅助动力中驱电机，其特征在于，所述减速器采用蜗轮蜗杆减速器，包括蜗杆和蜗轮，所述蜗杆与所述电机的输出轴固定连接，所述蜗轮套设于所述离合器内芯轴上。

4.如权利要求3所述的电动自行车辅助动力中驱电机，其特征在于，所述单向离合器采用固定于所述离合器内芯轴上的棘爪，所述蜗轮的内圆周上设有单向的棘轮，所述棘爪的位置与所述棘轮对应。

5.如权利要求1所述的电动自行车辅助动力中驱电机，其特征在于，所述减速器采用蜗轮减速器、行星轮减速器或摆线针轮减速器。

6.如权利要求1所述的电动自行车辅助动力中驱电机，其特征在于，所述第一斜面和第二斜面均为粗糙面。

7.如权利要求1所述的电动自行车辅助动力中驱电机，其特征在于，所述脚踏轴与所述侧滑离合螺母通过梯形螺纹连接。