CN106394799A - 用于电动自行车再生的带有可选固定齿轮的内部齿轮轮毂 - Google Patents

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Abstract

多个变型可包括一种产品，所述产品可包括齿轮组，以及第一机械机构、第二机械机构和第三机械机构。每个机械机构可交替地打开或闭合且每个机械机构可连接至齿轮组。所述机械机构可不同地打开或闭合，从而通过齿轮组提供多个齿轮比。可包括第四机械机构或固定连接件。可提供一种操作模式，其中第一机械机构、第二机械机构和第三机械机构打开，而第四机械机构可闭合或可提供固定连接件。

Description

用于电动自行车再生的带有可选固定齿轮的内部齿轮轮毂
技术领域
本公开总体上涉及的领域包括电动自行车，且更具体地包括具有从动内部齿轮轮毂的电动自行车。
背景技术
电动自行车可具有各种车轮布置且可包括车载电动机，该车载电动机可用于通过一个或多个齿轮进行推进。
发明内容
多个变型可包括一种产品，该产品可包括齿轮组，以及第一机械机构、第二机械机构和第三机械机构。每个机械机构可交替地打开或闭合且每个机械机构可连接至齿轮组。机械机构不同地打开或闭合，从而通过齿轮组提供多个齿轮比。可包括第四机械机构或固定连接件。可提供一种操作模式，其中第一机械机构、第二机械机构和第三机械机构打开，而第四机械机构可闭合或可提供固定连接件。
本发明范围内的其它示例性变型通过在下文提供的具体实施方式将变得显而易见。应当理解，虽然公开了本发明范围内的变型，但具体实施方式和特定示例仅旨在说明的目的且不旨在限制本发明的范围。
附图说明
通过具体实施方式和附图将更透彻地理解本发明范围内的所选变型示例，其中：
图1示出根据多个变型的电动自行车的侧视图。
图2示出根据多个变型的电动自行车动力系的示意图。
图3示出根据多个变型的电动自行车动力系的杆图。
图4示出根据多个变型的电动自行车动力系的部分的示意图。
图5示出根据多个变型的电动自行车动力系的杆图。
图6示出根据多个变型的电动自行车动力系的杆图。
图7示出根据多个变型的电动自行车动力系的部分的示意图。
图8示出根据多个变型的电动自行车动力系的杆图。
具体实施方式
以下对于变型的描述本质上仅为说明性的且决不旨在限制本发明的范围、其应用或用途。
图1示出可包括电动自行车40的多个变型。在多个变型的任何一个中，电动自行车40可包括框架42，其可包括连接至座管46的顶部管44。转向管45可从顶部管44延伸。转向管45可以可操作地连接至可附接至前轮54的前轮叉56。把手48可附接至转向管45且可用于通过前轮叉56控制前轮54的方向。控制杆50可设置在把手48上且可构造且布置成与一个或多个电子控制装置58、如下所述的一个或多个机械机构和/或电动机/发电机60进行通信，如下所述。在多个变型中，任何机械机构可机械操作或电动操作。一个或多个电子控制装置58可包括电子处理部件，用于接收输入信号且发送信号以控制电动自行车40的各种部件，这可包括发送输出信号以控制电动机/发电机60的操作。在多个变型中，一个或多个电子控制装置58可包括存储器、处理器和软件和/或硬件，用于处理输入信号且生成输出信号，且可包括公式、查找表或用于比较和处理数据的其它手段。如果需要的话，制动杆52也可设置在把手48上。
电动自行车40也可包括曲柄组件62，其可包括曲轴64，该曲轴64具有连接至其的第一踏板组件66和第二踏板组件70。第一踏板组件66可包括第一脚踏板68且第二踏板组件70可包括第二脚踏板72。链接元件71(其可为链轮、皮带轮或其它机构)可以可操作地连接至曲轴64用于驱动链接构件76。链接构件76可为链条或皮带或另一种形式的适于接合链接元件71的链节。链接构件76可以可操作地连接至后链接元件78，其可为链轮、皮带轮或其它机构且其可以可操作地连接至后轮82的轮毂80。轮毂80可包括壳体，其可固定地连接以诸如通过一系列轮辐与后轮82一起旋转。
电动自行车40可被构造且布置成允许骑车者以全顺时针或逆时针旋转来旋转第一踏板组件66和第二踏板组件70以为电动自行车40提供动力，或可允许骑车者使用基于踏板力的推进系统，其中第一踏板组件66和第二踏板组件70可在大致水平位置处固定，使得骑车者可通过在顺时针或逆时针方向上向附接到第一踏板组件66的第一脚踏板68或附接到第二踏板组件70的第二脚踏板72施加力来提供直观的输入命令。输入命令对于骑车者而言可能是直观的，且可类似于骑非机动自行车，其中骑车者通过向向前定位的脚踏板施加力来向自行车曲柄施加顺时针的力，以使得自行车向前移动，且骑车者通过向向后定位的脚踏板施加力来向自行车曲柄施加逆时针的力，以使得自行车减速。这里的顺时针或逆时针是相对于骑车者面向电动自行车40的向前移动方向时自行车的右手侧而言的。电动自行车40可为具有曲柄组件62的自行车、三轮车或四轮电动自行车，该曲柄组件62被构造且布置成允许骑车者通过使用第一踏板组件66和第二踏板组件70来向其提供输入。
所示的多个变型在图2中以示意图的形式示出，且在图3中以杆图的形式示出。参照图2和图3连同图1，在多个变型中，电动自行车40可包括具有电动机/发电机60的产品100，该电动机/发电机60可被用来向前推进电动自行车40且从电动机/发电机制动产生电。电动机/发电机60可附接至电动自行车40，诸如邻近踏板组件66、70、链接元件71和/或曲轴64在框架42处附接至电动自行车40。电动机/发电机60可包括适于中间驱动自行车系统(包括但不限于无刷环形电动机)的多种类型的电动机/发电机中的任一个。电动机/发电机60可包括定子101和转子102。转子102可在定子101内旋转，该定子101可固定到或接地到壳体103。电动机/发电机60可由电池或任意数量的电池或电池组件提供电力。在多个变型中，一个或多个齿轮组可位于电动机/发电机60内。在一种变型中，齿轮组104(其可为行星齿轮组，或可为复式行星齿轮组)可以可操作地与电动机/发电机60连接，且可与其一起被包括作为共同组件的一部分，且可被用来为电动机/发电机60提供有利的齿轮比。
在多个变型中，齿轮组104可包括齿轮105，其可为太阳齿轮，且可以可操作地直接或通过扭矩传递元件117与电动机/发电机60的转子102接合。在多个变型中，齿轮105可以可操作地与一个或多个齿轮106接合或啮合，该一个或多个齿轮106可为行星齿轮，使得当齿轮105旋转时，其可能导致一个或多个齿轮106在齿轮107内旋转。齿轮107可为具有内齿的环形齿轮。在多个变型中，一个或多个齿轮106可以可操作地连接至齿轮架108，且在各种状态下当一个或多个齿轮106旋转时可导致齿轮架108旋转。一个或多个齿轮106可为双小齿轮(其可为阶式小齿轮)，其中较大直径的小齿轮109与齿轮111接合或啮合，且较小直径的小齿轮115与齿轮105、107接合或啮合。齿轮111可为具有内齿的环形齿轮且可固定到或接地到壳体103从而不进行旋转。齿轮107可为具有内齿的环形齿轮。
齿轮组104可以可操作地通过链接元件71连接至链接构件76。链接构件76可驱动链接元件71或后链接元件78，或由链接元件71或后链接元件78驱动。在多个变型中，齿轮组104可以可操作地与电动机/发电机60的转子102连接，且由该电动机/发电机60的转子102驱动。齿轮105可旋转一个或多个齿轮106和齿轮架108。由于齿轮111被固定或接地(这可防止其旋转)，一个或多个齿轮106可在齿轮111的内部周围行进，且齿轮架108可以较低速度在与转子102相同的方向上旋转。这可允许通过齿轮组104从电动机/发电机60向链接元件71的高速输入。
在多个变型中，来自齿轮组104的输出可从齿轮107被提供至链接元件71，且可通过扭矩传递元件112传递。扭矩可从小齿轮115通过扭矩传递元件112传递。扭矩传递元件112可为管或其它用于在齿轮107和链接元件71之间接合的结构，且可为齿轮107的一部分或连接部件。
在多个变型中，曲柄组件62可包括曲轴64，该曲轴64可延伸通过齿轮组104，包括通过扭矩传递元件112。曲柄组件62可通过机械机构57与扭矩传递元件112连接。在多个变型中，机械机构57可包括离合器和/或可包括单向离合器机构，使得扭矩传递元件112通过电动机/发电机60或通过链接元件71驱动的比曲轴64驱动的更快。在多个变型中，机械机构57可被构造且布置成使得当机械机构57在单向操作模式中闭合或接合时，可以从曲柄组件62的旋转通过其向链接构件71提供扭矩。
在多个变型中，轮毂80可包括轴130，其可为驱动轴，且可与地面131接合，这通过后轮82可能发生。轴130可通过机械机构133在齿轮132(其可为太阳齿轮)处与齿轮组129连接。机械机构133可为离合器，或可包括滑键离合器，或可为另一机械机构，其在闭合时可在齿轮132和轴130之间提供驱动扭矩，并在打开时可允许轴130和齿轮132之间的相对旋转。在多个变型中，轴130可通过机械机构135通过齿轮134(其可为太阳齿轮)与齿轮组129连接。机械机构135可为离合器，或可包括滑键离合器，或可为另一机械机构，其在闭合时可在齿轮134和轴130之间提供驱动扭矩，并在打开时可允许轴130和齿轮134之间的相对旋转。齿轮132可与齿轮136(其可为行星齿轮)啮合，且齿轮134可与齿轮138(其可为行星齿轮)啮合。在多个变型中，齿轮136和138均可为由齿轮架137承载的多个行星齿轮之一。齿轮136和138可彼此接合，且齿轮136和138可为阶式行星齿轮结构的不同尺寸的小齿轮。齿轮138可具有较大的直径，而齿轮136可具有较小的直径，以提供不同的齿轮比。在多个变型中，机械机构133和135可包括在一个离合器组件中，诸如轴130上的滑键离合器组件。
在多个变型中，齿轮136可与齿轮140啮合，该齿轮140可为包括内齿的环形齿轮。齿轮140可连接到扭矩传递元件142，其可连接到链接元件78。此连接可允许通过齿轮组129从链接元件78驱动轴130以进行推进，且可允许从轴130驱动链接元件78以进行再生制动和/或充电。
在多个变型中，齿轮架137可通过机械机构146与扭矩传递元件142接合，使得链接元件78可与齿轮架137一起旋转。机械机构146可为离合器，或可包括滑键离合器，或可为另一机械机构，其在闭合时可在齿轮架137和扭矩传递元件142之间提供扭矩传递，并在打开时可允许齿轮架137和扭矩传递元件142和所连的链接元件78之间的相对旋转。在多个变型中，齿轮架137可通过机械机构147与壳体143连接。机械机构147可为离合器，其可为单向离合器，或可为可选择单向离合器，或可为双向可选择单向离合器。机械机构147可在闭合时在齿轮架137和壳体143之间提供扭矩传递，或可在打开时在齿轮架137和壳体143之间提供相对旋转，或可在一个旋转方向上提供扭矩传递，而在另一个旋转方向上提供超限操作。
以下表1示出了10种可能的模式(模式a1至a10)，用于通过图1至图3中所示变型的产品100的操作。例如，通过将机械机构135(E1)、147(E4)和57(E5)置于闭合状态，而将机械机构133(E2)和146(E3)置于打开状态，可提供一种可选择的固定模式，诸如齿轮1驱动模式。在齿轮1驱动模式下，曲柄组件62可通过机械机构57和扭矩传递元件112提供扭矩到链接元件71。电动机/发电机60可通过扭矩传递元件117、齿轮105、齿轮107和转矩传递元件112提供扭矩到链接元件71。链接元件71可通过链接构件76提供扭矩到链接元件78。链接元件78可通过扭矩传递元件142、齿轮140、齿轮136和138、机械机构147和壳体143传递扭矩。轴130被固定或接地在131处，使得旋转齿轮136、138驱动齿轮架137围绕轴130行进，并旋转壳体143和所连接车轮82。
此外，例如，如表1所示，通过将机械机构135(E1)、133(E2)、146(E3)置于打开状态，而将机械机构147(E4)置于闭合状态，可提供低旋转损失模式(齿轮惰行)。在该模式下，机械机构57(E5)可在超限状态下操作。在该模式下，惰行轮82可驱动所连接壳体143旋转，其可驱动齿轮架137旋转，从而通过齿轮136、140和扭矩传递元件142驱动链接元件78。所连接链接元件78和71的旋转可导致扭矩传递元件112超过曲轴64，且踏板组件66、70可保持静止。
表1
如在图4轮毂图和图5杆图中所示的多个变型，可包括轮毂150，其具有多个元件，该元件由与图2中所使用的相同的参考标号表示，与轮毂80的元件相同。轮毂150可省略机械机构147，使得齿轮架137可不通过其被接合到壳体143，但是相反该齿轮架137可通过扭矩传递元件161被连接到壳体143。结果，与打开的机械机构147(E4)相关联的模式不会出现。扭矩传递元件161可为齿轮架137和壳体143之间的直接连接，其可通过键连接、花键连接或另一连接。
轮毂150可包括机械机构145。在多个变型中，当机械机构145闭合时，扭矩传递元件142可通过机械机构145连接到壳体143。当机械机构145在单向模式中闭合或可操作地接合时，壳体143可随着链接元件78旋转，并且可固定地与其连接。机械机构145可为离合器，其可为单向离合器，或可为可选择单向离合器，或可为双向可选择单向离合器。
以下表2示出了10种可能的模式(模式b1至b10)，其可由轮毂150通过图1、图4和图5所示的变型提供。例如，通过将机械机构135(E1)和57(E5)置于闭合状态，而将机械机构133(E2)、146(E3)和57(E6)置于打开状态，可获得齿轮1驱动模式。还例如，通过将机械机构135(E1)、133(E2)、146(E3)和145(E6)置于打开状态，而将机械机构147(E4)置于闭合状态，可提供带有包含的扭矩传递元件161的低旋转损失模式(齿轮惰行)。在该模式中，机械机构57(E5)可在打开或超限状态下操作。
表2
如在图6杆图中所示的多个变型，可包括轮毂160，其具有多个元件，该元件由与图3中所使用的相同的参考标号表示，与产品100的元件相同。轮毂160可省略机械机构147，使得齿轮架137可不通过其被连接到车轮82，且可省略机械结构145，使得扭矩传递元件142可不通过其被连接到车轮82。结果，与闭合的机械机构147(E4)和145(E6)相关联的模式可能不会出现。
以下表3示出了7种可能的模式(模式c1至c7)，用于通过图1和6所示的变型的轮毂160的操作。例如，通过将机械机构135(E1)和57(E5)置于闭合状态，而将机械机构133(E2)和146(E3)置于打开状态，可获得齿轮1驱动模式。还例如，通过将机械机构135(E1)、133(E2)和146(E3)置于打开状态，可提供低旋转损失模式(齿轮惰行)。在该模式中，曲柄组件62处的机械机构57(E5)可在打开或超限状态下操作。
表3
如在图7和图8杆图中所示的多个变型，可包括轮毂170，其具有多个元件，该元件由与图2和图3中所使用的相同的参考标号表示，与轮毂80的元件相同。轮毂170可包括机械机构145。在多个变型中，当机械机构145闭合时，扭矩传递元件142可通过机械机构145连接到壳体143。当机械机构145在单向模式中闭合或可操作地接合时，壳体143可随着链接元件78旋转，并且可固定地与其连接。机械机构145可为离合器，其可为单向离合器，或可为可选择单向离合器，或可为双向可选择单向离合器。
以下表4示出了22种可能的模式(模式d1至d22)，用于图7和图8的变型的操作。例如，通过将机械机构135(E1)、147(E4)和57(E5)置于闭合状态，而将机械机构133(E2)、146(E3)和145(E6)置于打开状态，可实现齿轮1驱动模式。另外，轮毂170能够提供表1、表2和表3中列举的所有模式。
表4
变型的以下描述仅仅说明被视为在本发明范围内的部件、元件、动作、产品和方法并且决非旨在通过所具体公开或没有明确说明来限制这个范围。如本文中描述的部件、元件、动作、产品和方法可以不按照本文中明确描述的方式来组合和重新布置并且仍然被视为在本发明的范围内。
变型1可包括一种产品，其可具有齿轮组并且可具有第一机械机构、第二机械机构和第三机械机构，其中每个机械机构可交替地打开或闭合并且每个机械机构可连接至齿轮组。第一机械机构、第二机械机构和第三机械机构可不同地打开或闭合，并且可通过齿轮组提供多个齿轮比。可包括第四机械机构或固定连接件中的至少一个。可提供一种操作模式，其中：(a)第一机械机构、第二机械机构和第三机械机构可打开，且(b)第四机械机构可闭合或可提供固定连接件。
变型2可包括根据变型1所述的产品并且可包括车轮。第四机械机构或固定连接件中的至少一个可连接在齿轮组与车轮之间。
变型3可包括根据变型2所述的产品，其中齿轮组可容纳在壳体中。壳体可连接在第四机械机构或固定连接件中的至少一个与车轮之间。
变型4可包括根据变型3所述的产品并且可包括可连接在齿轮组与壳体之间的第五机械机构。
变型5可包括根据变型1至4中任一项所述的产品并且可包括第四机械机构和固定连接件两者。
变型6可包括根据变型1至5中任一项所述的产品，其中第一机械机构、第二机械机构、第三机械机构和第四机械机构可包括离合器。
变型7可包括根据变型1至6中任一项所述的产品并且可包括设置在齿轮组周围的壳体以及与齿轮组连接的链轮。齿轮组可包括可承载至少一个齿轮的齿轮架。第三机械机构可连接在链轮与齿轮架之间。扭矩传递元件可在链轮与第三机械机构之间延伸。第五机械机构可连接在扭矩传递元件与壳体之间。
变型8可包括根据变型7所述的产品，其中第四机械机构可连接在齿轮架与壳体之间。
变型9可包括根据变型8所述的产品并且可包括可延伸通过齿轮组的轴。第一机械机构和第二机械机构可连接在轴与齿轮组之间。
变型10可包括一种产品，其可具有车轮并且可包括轮毂。链接元件可以与轮毂接合并且可提供输入至轮毂和提供来自轮毂的输出。扭矩传递元件可与轮毂接合并且可提供输入至轮毂和提供来自轮毂的输出。第一机械机构、第二机械机构和第三机械机构可交替地打开或闭合并且可通过轮毂在链接元件与扭矩传递元件之间提供多个齿轮比。可提供第四机械机构或固定连接件中的至少一个，轮毂可以通过该至少一个来提供操作模式，其中第一机械机构、第二机械机构和第三机械机构可打开。第四机械机构或固定连接件中的至少一个可连接在齿轮组与车轮之间。
变型11可包括根据变型10所述的产品，其中链接元件可为链轮。可包括曲柄和链条，其中链轮可由曲柄通过链条而驱动。
变型12可包括根据变型10或11所述的产品并且可包括与链条接合的电动机。
变型13可包括根据变型11或12所述的产品并且可包括轮毂，其中齿轮组可设置在轮毂中。第五机械元件可设置在轮毂中并且可与齿轮组连接。
变型14可包括根据变型11所述的产品并且可包括可定位在曲柄与链条之间的第五机械机构。
变型15可包括轮毂，其可在曲柄与车轮之间提供可选固定模式。在扭矩传递中，链接元件可接合在轮毂与曲柄之间。扭矩传递元件可接合在轮毂与车轮之间。可闭合机械机构在闭合时可凭借通过扭矩传递元件将链接元件连接至车轮来提供可选固定模式。
变型16可包括根据变型15所述的轮毂，其中当机械机构打开或超限时可提供可选惰行模式。
变型17可包括根据变型15或16所述的轮毂，其中机械机构可为可选单向离合器。
变型18可包括根据变型15至17中任一项所述的轮毂，其中扭矩传递元件可为轮毂的壳体。
变型19可包括根据变型15至18中任一项所述的轮毂，其中链接元件可为链轮。
变型20可包括根据变型15至19中任一项所述的轮毂并且可包括第一离合器、第二离合器和第三离合器。第一离合器在闭合时可提供一档。第二离合器在闭合时可提供二档。第三离合器在闭合时可提供三档。在一档、二档和三档中的每一个中均可提供可选固定模式。
以上对于本发明范围内的所选变型的描述在本质上仅仅是说明性的，因此变型或其变体不应被视为背离本发明的精神和范围。

Claims (9)

1.一种产品，其包括齿轮组，以及第一机械机构、第二机械机构和第三机械机构，每个机械机构交替地打开或闭合且每个机械机构连接至所述齿轮组，所述第一机械机构、第二机械机构和第三机械机构不同地打开或闭合，从而通过所述齿轮组提供多个齿轮比，所述产品还包括第四机械机构或固定连接件中的至少一者，且包括一种操作模式，其中：(a)所述第一机械机构、第二机械机构和第三机械机构打开，且(b)所述第四机械机构闭合或提供所述固定连接件。
2.根据权利要求1所述的产品，其进一步包括车轮，其中所述第四机械机构或所述固定连接件连接在所述齿轮组和所述车轮之间。
3.根据权利要求2所述的产品，其进一步包括壳体，其中所述齿轮组容纳在所述壳体内且所述壳体连接在所述车轮和所述第四机械机构或所述固定连接件之间。
4.根据权利要求3所述的产品，其进一步包括第五机械机构，所述第五机械机构连接在所述齿轮组和所述壳体之间。
5.根据权利要求1所述的产品，其中提供了所述第四机械机构和所述固定连接件两者。
6.根据权利要求1所述的产品，其中所述第一机械机构、所述第二机械机构、所述第三机械机构和所述第四机械机构包括离合器。
7.根据权利要求1所述的产品，其进一步包括设置在所述齿轮组周围的壳体和与所述齿轮组连接的链轮，其中所述齿轮组包括承载至少一个齿轮的齿轮架，且其中所述第三机械机构连接在所述链轮和所述齿轮架之间，且进一步包括在所述链轮和所述第三机械机构之间延伸的扭矩传递元件，且进一步包括连接在所述扭矩传递元件和所述壳体之间的第五机械机构。
8.根据权利要求7所述的产品，其中所述第四机械机构连接在所述齿轮架和所述壳体之间。
9.根据权利要求8所述的产品，其进一步包括延伸通过所述齿轮组的轴，其中所述第一机械机构和所述第二机械机构连接在所述轴和所述齿轮组之间。
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