CN106364622A - 一种用于自行车的一体化电助力装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于自行车的一体化电助力装置，其能解决现有电助力自行车的分离式电助力装置存在的结构笨重、不适应普通自行车电助力系统加装或改装的要求。轮毂电机组件、主控电路板与电池组件电控连接，电池组件、主控电路板均容置于外壳的中心容纳腔内，中心容纳腔的轴向左右两侧分别通过左侧端板、右侧盖板密封，外壳的外环周面通过辐条与自行车的后轮连接，轮毂电机组件整体装配于呈圆环形的电池组件的内环空腔内，轮毂电机组件的轴向左右两端分别通过左支撑轴、右支撑轴与自行车后轮支架连接，右支撑轴的轴向伸出端上安装有飞轮，飞轮上装配有两个霍尔传感器，两个霍尔传感器与主控电路板电控连接，飞轮与自行车链条配合传动连接。

Description

一种用于自行车的一体化电助力装置

技术领域

本发明涉及电助力自行车领域，具体为一种用于自行车的一体化电助力装置。

背景技术

随着经济日益增长，城市居民的出行需求不断增加，与此同时，汽车因其占用道路资源多、造成污染而备受诟病，人们开始寻找更适合城市的出行工具。在德国、荷兰、日本等国家，电助力自行车凭借其快捷、方便、省力的体验成为城市出行的新趋势。电助力自行车配备的智慧动力系统，能读懂骑行意图，自动判断路况，为用户实时提供辅助动力。越来越多的消费者开始考虑新型出行工具，他们看重出行效率，关注审美趣味，追求绿色环保。目前，在国外受到普遍欢迎的电助力自行车也开始进入他们的视野，成为中国自行车市场新的需求。

目前的电助力自行车电机组件、电池组件、控制器和踏频传感器为分离式设计，尤其是体积较大的电池组件多是装配于自行车踏板的电池仓内或者装配于车架上，其一方面导致电助力自行车整体结构笨重、运输物流成本高，另一方面由于电池组件的设置需要相应的车架结构进行适配，因而其无法适应对现有普通自行车进行电助力系统加装或改装的要求。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种用于自行车的一体化电助力装置，其能解决现有电助力自行车的分离式电助力装置存在的结构笨重、不适应现有普通自行车电助力系统加装或改装的要求，结构紧凑、占用空间小，便于整体的物流运输。

一种用于自行车的一体化电助力装置，其包括轮毂电机组件、电池组件、主控电路板，所述轮毂电机组件、主控电路板与电池组件电控连接，其还包括外壳，所述外壳设有中心容纳腔，所述电池组件、主控电路板均容置于所述中心容纳腔内，所述中心容纳腔的轴向左右两侧分别通过左侧端板、右侧盖板密封，所述外壳的外环周面通过辐条与自行车的后轮连接，所述轮毂电机组件整体装配于所述电池组件内部，所述轮毂电机组件的轴向左右两端分别装配有左支撑轴、右支撑轴，所述左支撑轴、右支撑轴分别轴向贯穿所述左侧端板、右侧盖板后通过轴承与自行车后轮支架连接，所述右支撑轴的轴向伸出端上安装有飞轮。

其进一步技术方案在于：

所述电池组件呈圆环形结构，电池组件内设置有内环空腔，所述轮毂电机组件整体安装于内环空腔内，所述内环空腔的内环面上间隔设置有多条轴向卡槽；

所述飞轮上装配有两个霍尔传感器，所述两个霍尔传感器与所述主控电路板电控连接，所述飞轮与自行车链条配合传动连接；

所述左侧端板设置成与外壳一体；

所述轮毂电机组件包括驱动电机和电机壳体，所述驱动电机装配于所述电机壳体内，所述电机壳体的外周面上设有若干轴向平行卡条，所述电池组件的内环周面上设有与所述卡条一一对应的轴向卡槽，所述卡条卡合于所述轴向卡槽内；

所述驱动电机还包括行星减速机构和超越离合器，所述行星减速机构包括三个行星齿轮，所述三个行星齿轮均为双联齿轮，所述驱动电机的输出轴上设有齿牙，所述驱动电机的左侧端面上环绕所述输出轴外周均布设有三个行星齿轮轴，所述三个行星齿轮分别对应安装于所述三个行星齿轮轴上并且所述三个行星齿轮的外侧大齿面与所述齿牙啮合传动，所述超越离合器设有内齿圈，所述内齿圈与所述三个行星齿轮的内侧小齿面啮合传动同时所述超越离合器与所述左侧端板固接；

所述左支撑轴的右侧端部固设有法兰盘，所述驱动电机的左侧端面上环绕所述输出轴外周均布设有三个凸台，并且三个所述凸台与所述三个行星齿轮轴均匀间隔设置，所述法兰盘固接于所述三个凸台上；

所述右支撑轴的左侧端部设有连接法兰，所述主控电路板套装于所述右支撑轴上并与所述连接法兰固接，所述驱动电机的右侧端面设有凹腔，所述连接法兰嵌入所述凹腔内并与所述驱动电机固接。

本发明的有益效果在于：其采用圆环形的电池组件从而能够将电池组件、轮毂电机组件以及主控电路板整合置于外壳内，故其有效地简化了整个电助力装置的结构、缩小了占用空间，便于整车的物流运输；另外，由于其为一体式结构故当本发明装置应用于现有普通自行车时无需对原有自行车的整体车架结构进行大规模改造，因此其能够满足用户对现有普通自行车进行电助力系统的加装要求。

附图说明

图1为本发明的结构示意图（全剖视图）；

图2为本发明的爆炸图；

图3为本发明外壳的左视图；

图4为本发明驱动电机的结构示意图；

图5为本发明电池组件的结构示意图。

附图标记：10、外壳；11、中心容纳腔；12、左侧端板；13、右侧盖板； 21、驱动电机；211、输出轴；212、凸台；213、凹腔；22、电机壳体；221、卡条；23、行星减速机构；231a、第一行星齿轮；231b、第二行星齿轮；231c、第三行星齿轮；232a、第一行星齿轮轴；232b、第二行星齿轮轴；232c、第三行星齿轮轴；24、超越离合器；241、内齿圈；30、电池组件；31、内环空腔；32、轴向卡槽；40、主控电路板；50、左支撑轴；51、法兰盘；60、右支撑轴；61、连接法兰；70、飞轮。

具体实施方式

如图1、图2、图3、图4和图5所示，本实施例的用于自行车的一体化电助力装置，其包括轮毂电机组件、电池组件30、主控电路板40，轮毂电机组件、主控电路板40与电池组件30电控连接，其还包括外壳10，外壳10设有中心容纳腔11，电池组件30、主控电路板40均容置于中心容纳腔11内，中心容纳腔11的轴向左右两侧分别通过左侧端板12、右侧盖板13密封，外壳10的外环周面通过辐条与自行车的后轮连接，轮毂电机组件整体装配于电池组件30内部，轮毂电机组件的轴向左右两端分别装配有左支撑轴50、右支撑轴60，左支撑轴50、右支撑轴60分别轴向贯穿左侧端板12、右侧盖板13后通过轴承与自行车后轮支架连接，右支撑轴60的轴向伸出端上安装有飞轮70。

电池组件30呈圆环形结构，电池组件30内设置有内环空腔31，轮毂电机组件整体安装于内环空腔31内，内环空腔31的内环面上间隔设置有多条轴向卡槽32。

飞轮70上装配有两个霍尔传感器，两个霍尔传感器与主控电路板40电控连接，飞轮70与自行车链条配合传动连接。

左侧端板12设置成与外壳10一体。

轮毂电机组件包括驱动电机21和电机壳体22，驱动电机21装配于电机壳体22内，电机壳体22的外周面上设有若干轴向平行卡条221，电池组件30的内环周面上设有与卡条221一一对应的轴向卡槽32，卡条221卡合于轴向卡槽32内。

驱动电机21还包括行星减速机构23和超越离合器24，行星减速机构23包括三个行星齿轮，三个行星齿轮均为双联齿轮，驱动电机21的输出轴211上设有齿牙，驱动电机21的左侧端面上环绕输出轴211外周均布设有三个行星齿轮轴，三个行星齿轮分别对应安装于三个行星齿轮轴上并且三个行星齿轮的外侧大齿面与齿牙啮合传动，超越离合器24设有内齿圈241，内齿圈241与三个行星齿轮的内侧小齿面啮合传动同时超越离合器24与左侧端板12固接。

左支撑轴50的右侧端部固设有法兰盘51，驱动电机21的左侧端面上环绕输出轴211外周均布设有三个凸台212，并且三个凸台212与三个行星齿轮轴均匀间隔设置，法兰盘51固接于三个凸台212上。

右支撑轴60的左侧端部设有连接法兰61，主控电路板40套装于右支撑轴60上并与连接法兰61固接，驱动电机21的右侧端面设有凹腔213，连接法兰61嵌入凹腔213内并与驱动电机21固接。

具体结构如下：

如图1和图2所示，本发明一种用于自行车的一体化电助力装置，其包括外壳10、轮毂电机组件电机壳体22、电池组件30、主控电路板40，轮毂电机组件电机壳体22、主控电路板40与电池组件30电控连接；外壳10设有中心容纳腔11，电池组件30呈圆环形，电池组件30、主控电路板40均容置于中心容纳腔11内，中心容纳腔11的轴向左右两侧分别通过左侧端板12、右侧盖板13密封，其中左侧端板12可以设置成与外壳10一体；外壳10的外环周面通过辐条与自行车的后轮连接，轮毂电机组件电机壳体22整体装配于电池组件30的内环空腔31内，其中轮毂电机组件电机壳体22包括驱动电机21、电机壳体22、行星减速机构23和超越离合器24，驱动电机21装配于电机壳体22内，电机壳体22的外周面上均布设有若干轴向平行的卡条221，电池组件30的内环周面上设有与卡条221一一对应的轴向卡槽32，卡条221卡合于轴向卡槽32内；行星减速机构23包括三个行星齿轮（第一行星齿轮231a、第二行星齿轮231b、第三行星齿轮231c），三个行星齿轮（第一行星齿轮231a、第二行星齿轮231b、第三行星齿轮231c）均为双联齿轮，驱动电机21的输出轴211上设有齿牙（齿牙在附图中未表达），驱动电机21的左侧端面上环绕输出轴211外周均布设有三个行星齿轮轴（第一行星齿轮轴232a、第二行星齿轮轴232b、第三行星齿轮轴232c），三个行星齿轮（第一行星齿轮231a、第二行星齿轮231b、第三行星齿轮231c分别对应安装于三个行星齿轮轴231a、231b、231c上并且三个行星齿轮的外侧大齿面与齿牙啮合传动，超越离合器24设有内齿圈241，内齿圈241与三个行星齿轮的内侧小齿面啮合传动同时超越离合器24通过螺钉与左侧端板12固接；轮毂电机组件电机壳体22的轴向左右两端分别装配有左支撑轴50、右支撑轴60，其中左支撑轴50的右侧端部固设有法兰盘51，驱动电机21的左侧端面上环绕输出轴211外周均布设有三个凸台212，并且三个凸台212与三个行星齿轮轴232a、232b、232c均匀间隔设置，法兰盘51固接于三个凸台212上；右支撑轴60的左侧端部设有连接法兰61，主控电路板40套装于右支撑轴60上并与连接法兰61固接，驱动电机21的右侧端面设有凹腔213，连接法兰61嵌入凹腔213内并与驱动电机21固接；左支撑轴50、右支撑轴60分别轴向贯穿左侧端板12、右侧盖板13后分别通过轴承与自行车后轮支架连接，右支撑轴60的轴向伸出端上安装有飞轮70，飞轮70上装配有两个用于采集转速信号的霍尔传感器，两个霍尔传感器分别与主控电路板40电控连接，飞轮70与自行车链条配合传动连接。

将本发明装置装配于自行车，当骑行者蹬踩脚踏时，通过自行车链条带动装置的飞轮70转动，此时安装于飞轮70中的两个霍尔传感器分别采样到两组转速信号，此两组转速信号送至内置壳体内的主控电路板40后，主控电路板40上的主控单元根据两组转速信号计算出当前自行车脚踏的踩踏频率，并由两组信号的时序判断出自行车脚踏是处于正踩踏还是倒踩踏状态，若处于倒踩踏状态，则控制电机输出功率为负，即实现自行车快速降速功能，若处于正踩踏状态，则根据车辆行驶速度及车辆加速度值等相关输入信号驱动电机21输出相应的功率，从而达到电动助力效果。

自行车在行进过程中，驱动电机21旋转，驱动电机21的输出轴211上设有齿牙与三个行星齿轮的外侧大齿面啮合，同时三个行星齿轮的内侧小齿面与超越离合器24的内齿圈241螺纹啮合，由于超越离合器24通过螺钉固定于外壳10的左侧端板12，而左侧端板12与外壳10为一体结构，即超越离合器24与外壳10相对固定，由传超越离合器24带动外壳10进行相应转动，外壳10通过自行车辐条将电助力传至自行车，从而实现电动助力效果。

Claims (8)

1.一种用于自行车的一体化电助力装置，其包括轮毂电机组件、电池组件（30）、主控电路板（40），所述轮毂电机组件、主控电路板（40）与电池组件（30）电控连接，其特征在于：其还包括外壳（10），所述外壳（10）设有中心容纳腔（11），所述电池组件（30）、主控电路板（40）均容置于所述中心容纳腔（11）内，所述中心容纳腔（11）的轴向左右两侧分别通过左侧端板（12）、右侧盖板（13）密封，所述外壳（10）的外环周面通过辐条与自行车的后轮连接，所述轮毂电机组件整体装配于所述电池组件（30）内部，所述轮毂电机组件的轴向左右两端分别装配有左支撑轴（50）、右支撑轴（60），所述左支撑轴（50）、右支撑轴（60）分别轴向贯穿所述左侧端板（12）、右侧盖板（13）后通过轴承与自行车后轮支架连接，所述右支撑轴（60）的轴向伸出端上安装有飞轮（70）。

2.根据权利要求1所述的一种用于自行车的一体化电助力装置，其特征在于：所述电池组件（30）呈圆环形结构，电池组件（30）内设置有内环空腔（31），所述轮毂电机组件整体安装于内环空腔（31）内，所述内环空腔（31）的内环面上间隔设置有多条轴向卡槽（32）。

3.根据权利要求1所述的一种用于自行车的一体化电助力装置，其特征在于：所述飞轮（70）上装配有两个霍尔传感器，所述两个霍尔传感器与所述主控电路板（40）电控连接，所述飞轮（70）与自行车链条配合传动连接。

4.根据权利要求1所述的一种用于自行车的一体化电助力装置，其特征在于：所述左侧端板（12）设置成与外壳（10）一体。

5.根据权利要求1～4中任一所述的一种用于自行车的一体化电助力装置，其特征在于：所述轮毂电机组件包括驱动电机（21）和电机壳体（22），所述驱动电机（21）装配于所述电机壳体（22）内，所述电机壳体（22）的外周面上设有若干轴向平行卡条（221），所述电池组件（30）的内环周面上设有与所述卡条（221）一一对应的轴向卡槽（32），所述卡条（221）卡合于所述轴向卡槽（32）内。

6.根据权利要求5所述的一种用于自行车的一体化电助力装置，其特征在于：所述驱动电机（21）还包括行星减速机构（23）和超越离合器（24），所述行星减速机构（23）包括三个行星齿轮，所述三个行星齿轮均为双联齿轮，所述驱动电机（21）的输出轴（211）上设有齿牙，所述驱动电机（21）的左侧端面上环绕所述输出轴（211）外周均布设有三个行星齿轮轴，所述三个行星齿轮分别对应安装于所述三个行星齿轮轴上并且所述三个行星齿轮的外侧大齿面与所述齿牙啮合传动，所述超越离合器（24）设有内齿圈（241），所述内齿圈（241）与所述三个行星齿轮的内侧小齿面啮合传动同时所述超越离合器（24）与所述左侧端板（12）固接。

7.根据权利要求6所述的一种用于自行车的一体化电助力装置，其特征在于：所述左支撑轴（50）的右侧端部固设有法兰盘（51），所述驱动电机（21）的左侧端面上环绕所述输出轴（211）外周均布设有三个凸台（212），并且三个所述凸台（212）与所述三个行星齿轮轴均匀间隔设置，所述法兰盘（51）固接于所述三个凸台（212）上。

8.根据权利要求5所述的一种用于自行车的一体化电助力装置，其特征在于：所述右支撑轴（60）的左侧端部设有连接法兰（61），所述主控电路板（40）套装于所述右支撑轴（60）上并与所述连接法兰（61）固接，所述驱动电机（21）的右侧端面设有凹腔（213），所述连接法兰（61）嵌入所述凹腔（213）内并与所述驱动电机（21）固接。