CN106864659B - 一种多功能助力减速机 - Google Patents
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Abstract
一种多功能助力减速机，主要由电机组件、离合与减速传动机构、力矩比较检测和转向及转速检测装置、电气控制组成。其特征是：离合与减速传动机构由传动轴、中心轴、齿轮、单向超越离合器等构成，减速比大；力矩比较检测和转向及转速检测装置主要由半张紧套、端面斜齿轮、霍尔元件等构成，实现回转—直线—直线形式的运动转换，使脚踏力矩与行驶阻力矩的比较差值形成相应位移量，从而可同时进行脚踏力矩与行驶阻力矩的比较检测和脚踏轴转向及转速的检测。具有纯脚塔驱动功能、脚踏与电机助力混合驱动功能、纯电机驱动功能，机构集成程度高，输出扭矩大，且脚踏运动与电动传动链分离从而传动链互不干涉等优点。
Description
所属技术领域
本发明涉及一种减速装置，具体为一种多功能助力减速机。
背景技术
目前电动助力车的减速电机多采用轮毂式电机，存在断电状态下剩磁阻力问题和维护性差的问题，且很多是采用速度感应助力，没有达到真实的助力效果。采用安装于脚踏处的助力减速机是一个发展趋势，但目前国内在这方面的开发和应用还很少。
发明内容
针对上述情况，本发明公开一种多功能助力减速机，它安装在电动助力车的脚踏处，具有纯脚踏驱动功能、脚踏与电机助力混合驱动功能、纯电机驱动功能等多种驱动功能，传动机构、电机、控制器和助力感应机构复合集成于减速机内，体积小，减速比和输出扭矩大，且脚踏驱动运动与电动传动链分离从而效率高。由于采用中置式安装，避免了剩磁阻力问题，且维护性好。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：多功能助力减速机主要由电机组件、离合与减速传动机构、力矩比较检测和转向及转速检测装置、电气控制等部分组成。具体方案为：(1)采用两级大减速比的外啮合齿轮减速机构，综合减速比大。(2)在末级传动轴上，同轴装配有内外两组单向超越离合器、力矩比较检测与转向及转速检测装置，结构紧凑，并可完全消除脚踏运动对其它传动链部分和电机的影响。(3)力矩比较检测与转向及转速检测装置由回转——直线——直线转换型力矩比较检测机构和回转计数式转向转速检测机构复合而成，可同时进行脚踏力矩与行驶阻力矩的比较检测和脚踏轴转向和转速的检测。(4)力矩比较检测机构由定角度圆周张力机构、端面斜齿机构、霍尔元件等组成，实现回转——直线——直线形式的运动转换，使脚踏力矩与行驶阻力矩的比较差值形成相应位移量，从而检测出相应信号。
附图说明
图1为一种多功能助力减速机结构简图。
图2为A-A剖视展开图。
图3为B-B剖视图。
图4为半张紧套和张力弹簧的装配关系图。
图中：1、电机组件；2、壳体；3、齿轮III；4、传动轴；5、轴承I；6、中心轴；7、滚针轴承；8、传动套；9、键I；10、轴承II；11、半张紧套I；12、张力弹簧；13、半张紧套II；14、支承套；15、单向超越离合器I；16、轴承III；17、离合器内圈；18、单向超越离合器II；19、齿轮IV；20、离合器外圈；21、端面斜齿环；22、弹簧；23、电器控制部份；24、固定套；25、键II；26、轴承IV；27、脚踏；28、导向套；29、螺钉；30、环套；31、轴承V；32、齿轮II；33、齿轮I；34、罩壳；35、链轮；36、轴承VI；37、加长外圈；38、滑移块；39、磁钢块I；40、助力霍尔元件；41、支架；42、计数霍尔元件；43、磁钢块II。
具体实施方案
从上述说明和结构示意图可以看出：
电机组件1固定安装在壳体2中的右边位置，齿轮III3固定安装在传动轴4的下端上；传动轴4通过轴承I5、轴承V31安装在壳体2、罩壳34中部的轴孔位置上，轴承I5安装在壳体2中部的轴孔位置上，中心轴6安装在壳体2、罩壳34左边的轴孔位置，其下端通过轴承II10安装在传动套8的轴孔位置，上端通过轴承IV26安装在罩壳34左边的轴孔位置；滚针轴承7固定安装在中心轴6的中部位置上，传动套8通过轴承VI36安装在支承套14上，键I9固定安装在中心轴6的下端位置，轴承II10固定安装在传动套8上，半张紧套I11通过键I9联接安装固定在中心轴6的下端位置；若干件弧形的张力弹簧12并排安装在半张紧套I11、半张紧套II13的柱面上，张力弹簧12的开口两端各被半张紧套I11、半张紧套II13的圆周凸台卡住；半张紧套II13通过滚针轴承7固定安装在中心轴6的中部位置上，其端面凸台与半张紧套I11的端面凸台相错互扣，形成一个空程角度，其端面还设置有斜齿，与端面斜齿环21端面斜齿啮合，组成端面斜齿机构；支承套14固定安装在壳体2左边的轴孔位置，单向超越离合器I15通过其内圈与半张紧套II13固为一体，并通过其离合器外圈20固定镶嵌在传动套8的内圆周上；轴承III16固定安装在壳体2左边的轴孔位置上，离合器内圈17为单向超越离合器II18的一部分，单向超越离合器II18通过其离合器内圈17固定镶嵌在传动套8的外圆周上；齿轮IV19固定安装在加长外圈37的外圆周上，离合器外圈20为单向超越离合器I15的一部分，端面斜齿环21安装在固定套24上，其轴向设置有导向槽，此导向槽与导向套28的导向槽配合，使得端面斜齿环21可以定向滑移，其端面设置有斜齿，与半张紧套II13的端面斜齿啮合，构成端面斜齿机构；弹簧22套在导向套28和端面斜齿环21之间，电器控制部分23安装在罩壳34左边位置，固定套24通过键II25周向固定安装在中心轴6上，键II25固定安装在中心轴6上，轴承IV26安装在罩壳34左边的轴孔位置上，脚踏27安装在中心轴6的两端，轴向设置有导向槽的导向套28，安装在固定套24上，并通过端面腰槽和螺钉29连接锁紧；环套30固定安装在固定套24上，轴承V31安装在罩壳34中部的轴孔位置上，齿轮II32固定安装在传动轴4上端；齿轮I33固定安装在电机组件1的输出轴上，罩壳34与壳体2轴孔位置对齐匹配安装，链轮35固定安装在传动套8的外端，轴承VI36安装在支承套14上，加长外圈37为单向超越离合器II18的一部份，其通过轴承III16支承在壳体2左边的轴孔位置，滑移块38与支架41形成滑动配合安装，同时滑移块38的U槽与端面斜齿环21的环边也形成滑动配合；磁钢块I39固定在滑移块38上，助力霍尔元件40固定在支架41上，设置有导向槽的支架41固定安装在壳体2上，两件计数霍尔元件42固定在支架41上，磁钢块II43固定在环套30上，且为顺着环套30周向设置。
上述齿轮III3、传动轴4、中心轴6、传动套8、单向超越离合器I15、单向超越离合器II18、齿轮IV19、齿轮II32、齿轮I33及轴承I5、轴承II10、轴承III16、轴承IV26、轴承V31、轴承VI36构成离合与减速传动机构。
滚针轴承7、半张紧套I11、张力弹簧12、半张紧套II13、端面斜齿环21、弹簧22、固定套24、键II25、导向套28、环套30、滑移块38、磁钢块I39、助力霍尔元件40、支架41、计数霍尔元件42、磁钢块II43构成力矩比较检测和转向及转速检测装置，其中滚针轴承7、半张紧套I11、张力弹簧12、半张紧套II13、端面斜齿环21、弹簧22、固定套24、键II25、导向套28、滑移块38、磁钢块I39、助力霍尔元件40、支架41组合即为回转-直线-直线转换型力矩比较检测机构；固定套24、键II25、环套30、计数霍尔元件42、磁钢块II43组成回转计数式转向及转速检测机构；半张紧套I11、张力弹簧12、半张紧套II13组成定角度圆周张力机构；半张紧套II13的端面斜齿部分与端面斜齿环21端面斜齿环组成端面斜齿机构。
上述方案中，半张紧套I11也可采用花键型式与中心轴6固定连接，半张紧套II13也可采用滑动配合形式安装在中心轴6上，固定套24也可采用花键型式或螺钉固紧等型式固定安装在中心轴6上，也可以将固定套24和导向套28结合为一个零件，相应取消螺钉29；固定套24也可采用非磁性材料而直接在其法兰外圆上固定磁钢块II43，从而可取消环套30；也可以同时取消环套30、磁钢块II43、计数霍尔元件42；也可以取消半张紧套I11、半张紧套II13的端面凸台；若干件张力弹簧12也可改为整体弧形弹簧。
电动助力模式运行原理：脚蹬时，脚蹬力矩通过中心轴6、半张紧套I11、张力弹簧12、半张紧套II13、单向超越离合器I15、传动套8传递给链轮35。由于行驶阻力的存在，张力弹簧12产生一定的形变，使半张紧套I11和半张紧套II13相对回转一个角度，由于半张紧套I11通过中心轴6、固定套24、导向套28与端面斜齿环21形成周向固定，因此带动端面斜齿环21与半张紧套II13的端面斜齿相对转过一个相等的角度，由于斜齿面的作用，使端面斜齿环21产生轴向移动一个对应的距离，带动滑移块38连同磁钢块I39相应移动，使助力霍尔元件40感应信号发生相应变化，当行驶阻力越大则端面斜齿环21轴向移动量越大，从而助力霍尔信号变化越大，当信号变化大至设定值时，通过电气控制部分23的控制电路驱动电机组件1，通过离合与减速传动机构传动，实现力矩放大并驱动链轮35运转，实现电动助力。由于单向超越离合器I15的作用，电动驱动不会传递至中心轴6和脚踏27，从而不与脚踏运动发生干涉；弹簧22使端面斜齿环21始终与半张紧套II13的端面斜齿紧紧接触，确保位移准确性和及时复位。当脚踏运动时，带动固定套24连同环套30、磁钢块II43同步运动，使两个计数霍尔元件42先后感应产生信号，通过系统分析计算脚踏转动方向和转动角度，用于实现限定功能，即在脚踏向前驱动并转过一定角度后助力功能才能生效；这一限定功能并不实质性的影响助力功能，也可以取消此转向及转速检测功能和上述相应的零件。
纯电动驱动模式运行原理：通过电气控制部分23设置，直接驱动电机组件1，通过离合与减速传动机构驱动链轮35，同样是由于内置单向超越离合器I15的作用，使电机驱动传动不影响脚踏传动。
纯脚踏驱动模式运行原理：通过电气控制部分23设置关断电动功能，脚踏运动通过中心轴6、半张紧套I11、张力弹簧12、半张紧套II13、单向超越离合器I15驱动传动套8从而带动链轮35转动；由于单向超越离合器II18的作用，脚踏运动不影响电机传动机构，即不会引起离合与减速传动机构传动链上的传动零件和电机传动机构同时转动，避免动力损耗和影响电机组件1。当行驶阻力大到一定值时，半张紧套I11、半张紧套II13相对转过一定角度后，半张紧套I11、半张紧套II13的相对空程角度消除，其端面错扣的凸台接触而直接作用，避免张力弹簧12承受过大扭矩；此功能并不实质性影响脚踏驱动，也可取消半张紧套I11、半张紧套II13的直接作用功能，即取消半张紧套I11、半张紧套II13的端面凸台。
Claims (3)
1.一种多功能助力减速机，主要由电机组件、壳体、罩壳、传动轴、中心轴、齿轮、轴承、传动套、半张紧套、弹簧、单向超越离合器、端面斜齿轮、链轮、电气控制部分、霍尔元件组成；其特征是：电机组件(1)固定安装在壳体(2)中的右边位置，齿轮III(3)固定安装在传动轴(4)的下端上；传动轴(4)通过轴承I(5)、轴承V(31)安装在壳体(2)、罩壳(34)中部的轴孔位置上，轴承I(5)安装在壳体(2)中部的轴孔位置上，中心轴(6)安装在壳体(2)、罩壳(34)左边的轴孔位置，其下端通过轴承II(10)安装在传动套(8)的轴孔位置，上端通过轴承IV(26)安装在罩壳(34)左边的轴孔位置；滚针轴承(7)固定安装在中心轴(6)的中部位置上，传动套(8)通过轴承VI(36)安装在支承套(14)上，键I(9)固定安装在中心轴(6)的下端位置，轴承II(10)固定安装在传动套(8)上，半张紧套I(11)通过键I(9)联接安装固定在中心轴(6)的下端位置；若干件弧形的张力弹簧(12)并排安装在半张紧套I(11)、半张紧套II(13)的柱面上，张力弹簧(12)的开口两端各被半张紧套I(11)、半张紧套II(13)的圆周凸台卡住；半张紧套II(13)通过滚针轴承(7)固定安装在中心轴(6)的中部位置上，其端面凸台与半张紧套I(11)的端面凸台相错互扣，形成一个空程角度，其端面还设置有端面斜齿，与端面斜齿环(21)的斜齿环啮合，构成端面斜齿机构；支承套(14)固定安装在壳体(2)左边的轴孔位置，单向超越离合器I(15)通过其内圈与半张紧套II(13)固为一体，并通过其离合器外圈(20)固定镶嵌在传动套(8)的内圆周上；轴承III(16)固定安装在壳体(2)左边的轴孔位置上，离合器内圈(17)为单向超越离合器II(18)的一部分，单向超越离合器II(18)通过其离合器内圈(17)固定镶嵌在传动套(8)的外圆周上；齿轮IV(19)固定安装在加长外圈(37)的外圆周上，离合器外圈(20)为单向超越离合器I(15)的一部分，端面斜齿环(21)安装在固定套(24)上，其轴向设置有导向槽，此导向槽与导向套(28)的导向槽配合，使得端面斜齿环(21)可以定向滑移，其端面设置有斜齿环，与半张紧套II 13的端面斜齿啮合，构成端面斜齿机构；弹簧(22)套在导向套(28)和端面斜齿环(21)之间，电器控制部分(23)安装在罩壳(34)左边位置，固定套(24)通过键II(25)周向固定安装在中心轴(6)上，键II(25)固定安装在中心轴(6)上，轴承IV(26)安装在罩壳(34)左边的轴孔位置上，脚踏(27)安装在中心轴(6)的两端，轴向设置有导向槽的导向套(28)，安装在固定套(24)上，并通过端面腰槽和螺钉(29)连接锁紧；环套(30)固定安装在固定套(24)上，轴承V(31)安装在罩壳(34)中部的轴孔位置上，齿轮II(32)固定安装在传动轴(4)上端；齿轮I(33)固定安装在电机组件(1)的输出轴上，罩壳(34)与壳体(2)轴孔位置对齐匹配安装，链轮(35)固定安装在传动套(8)的外端，轴承VI(36)安装在支承套(14)上，加长外圈(37)为单向超越离合器II(18)的一部份，其通过轴承III(16)支承在壳体(2)左边的轴孔位置，滑移块(38)与支架(41)形成滑动配合安装，同时滑移块(38)的U槽与端面斜齿环(21)的环边也形成滑动配合；磁钢块I(39)固定在滑移块(38)上，助力霍尔元件(40)固定在支架(41)上，设置有导向槽的支架(41)固定安装在壳体(2)上，两件计数霍尔元件(42)固定在支架(41)上，磁钢块II(43)固定在环套(30)上，且为顺着环套(30)周向设置；
半张紧套I(11)、张力弹簧(12)、半张紧套II(13)组成定角度圆周张力机构；
半张紧套II(13)的端面斜齿与端面斜齿环(21)的斜齿环啮合，构成端面斜齿机构。
2.根据权利要求1所述的多功能助力减速机，其特征在是：齿轮III(3)、传动轴(4)、中心轴(6)、传动套(8)、单向超越离合器I(15)、单向超越离合器II(18)、齿轮IV(19)、齿轮II(32)、齿轮I(33)及轴承I(5)、轴承II(10)、轴承III(16)、轴承IV(26)、轴承V(31)、轴承VI(36)构成离合与减速传动机构。
3.根据权利要求1所述的多功能助力减速机，其特征在是：滚针轴承(7)、半张紧套I(11)、张力弹簧(12)、半张紧套II(13)、端面斜齿环(21)、弹簧(22)、固定套(24)、键II(25)、导向套(28)、环套(30)、滑移块(38)、磁钢块I(39)、助力霍尔元件(40)、支架(41)、计数霍尔元件(42)、磁钢块II(43)构成力矩比较检测和转向及转速检测装置，实现回转-直线-直线形式的运动转换，使脚踏力矩与行驶阻力矩的比较差值形成相应位移量，从而可同时进行脚踏力矩与行驶阻力矩的比较检测和脚踏轴转向及转速的检测；其中，滚针轴承(7)、半张紧套I(11)、张力弹簧(12)、半张紧套II(13)、端面斜齿环(21)、弹簧(22)、固定套(24)、键II(25)、导向套(28)、滑移块(38)、磁钢块I(39)、助力霍尔元件(40)、支架(41)组合即为回转-直线-直线转换型力矩比较检测机构；固定套(24)、键II(25)、环套(30)、计数霍尔元件(42)、磁钢块II(43)组成回转计数式转向转速检测机构。
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