CN111465552A - 电动自行车变速器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及轮式车辆领域，该轮式车辆配备有内燃机。变速器有两个作用，第一种是将动力从发动机转移到踏板盘形构件上，动力从踏板盘形构件转移到车轮上；第二种是将功率反向传递给发动机，使其启动。一种电动自行车变速器，包括机械传动装置，包括齿轮箱和位于踏板曲轴上的第一盘形构件，机械传动装置由两个平行部分组成，第一部分仅在一个方向上将具有第一齿轮传动比的功率从齿轮箱的输入轴传输到第一盘形构件，第二部分以另一个齿轮传动比仅在一个方向上将动力从第一盘形构件传递到齿轮箱的输入轴。本发明实现了自行车机动化时简化了变速器的安装，本发明的描述中包括多个实施例。
Description
技术领域
本发明所要求保护的技术方案涉及轮式车辆领域，该轮式车辆由人力与内燃机驱动。本发明变速器有两大作用：
——将发动机的旋转运动传递至踏板驱动的踏板盘形构件，将动力传递至车轮。
——反向传递旋转运动(从踏板盘形构件或踏板曲轴传递至发动机)，启动引擎。
背景技术
例如，已知的电动自行车变速器(欧洲专利发行号ЕР0378397В1 IPC В62М23/02，В62М 7/02，1995)是皮带传动，将动力从内燃机传递至齿轮箱。齿轮箱的恒定传动比在3：143：1(15：1最佳)范围内，压缩了4根轴，装上齿轮和链轮加以固定。离心式离合器安装在输入轴(第一根轴)上。从第一根轴到第二根轴是依靠链条装置转动，比率是1.5：1—3.5：1。第二根轴到第三根轴、第三根轴到第四根轴转动一圈是靠齿轮装置，比率也是1.5：1—3.5：1。将链齿安装到超越离合器的输出轴(第四根轴)上，旋转运动将通过链条传动，以2：1-4：1的传动比传递至齿轮箱，此链条传动和踏板曲轴上的链轮块的链轮支架相连接。而此链轮块则安装在上述超越离合器的轴上，用于将旋转运动从轴传递至链轮块。链条将动力从链轮块传递至安装了超越离合器的车轮的轮轴上，该车轮的轮轴区安装上换挡机制。发动机安装在车架下方，两个车轮之间，配备了细绳，可以手动启动。
该变速器的缺点是齿轮箱只能将旋转运动从发动机传递至车轮，不支持通过踩踏板发动引擎。
此外，另一项已知的电动自行车变速器专利(美国专利NQ US5941332 IPC В62К11/00，1999)是通过一根灵活的轴，将动力从内燃机(缓冲器)传递至齿轮箱。该齿轮箱安装在车架下，恒定传动比为80：1，压缩数根轴，并同时安装齿轮、链轮、蜗杆传动装置用以固定。将链轮安装在超越离合器的输出轴上，仅用于向齿轮箱传递旋转运动，该齿轮箱由链条传动装置连接在踏板曲轴的链轮块最近的链轮支架上。将链轮块安装在上述超越离合器的轴上，用于将旋转运动从轴传递至链轮块。链轮块至车轮的传动由链条装置完成，且同时在车轮轴上安装超越离合器，在轮轴区安装换挡机制。发动机则安装在后轮上。
该变速器的缺点是齿轮箱只能从发动机向车轮单向传递旋转运动。不支持踏板驱动发动引擎。
另一项已知的电动自行车变速器专利(美国专利号NQUS20100307851IPC862М23/02，2010)通过轴从引擎(内燃机或者电动机)到齿轮箱形成传动。齿轮箱安装在车架上，恒定传动比为30：1-200：1，使用偏心齿轮、固定齿轮和链轮压缩数根轴。链轮安装在输出轴上，输出轴通过链传动与安装在空心轴上的链轮连接，该链轮安装在超越离合器上，将旋转运动传递至空心轴。代替链轮的是齿轮，齿轮可以安装在输出轴上，输出轴与安装在空心轴上的齿轮啮合，超越离合器将旋转运动传递至空心轴。安装一组链轮在框架另一侧的空心轴上。在空心轴内部的飞轮上，安装踏板曲轴，此装置可以将旋转运动从曲轴传递至空心轴。从链轮块到车轮的传动通过车轮轴上的超越离合器的链条装置完成，轮轴处和空心轴上的链轮块都设有换挡机制。发动机安装在后轮上方或轮与轮之间的车架上。该类型的发动机可装有离心式离合器。发动机可以在1000到12000转/分钟的转速下实现额定功率。
该变速器的缺点是齿轮箱只能从发动机往外传递旋转运动，即从发动机传递至车轮，不能通过踩踏板发动引擎。
另一项已知的电动自行车变速器专利(日本专利出版物NQJP7309282，IPCВ62М23/02，1995)通过齿轮完成从发动机到齿轮箱的旋转运动的传递。齿轮箱内安装了发动机和踏板曲轴。当将旋转运动从发动机传递至踏板的曲轴上时，齿轮箱的恒定传动比约为34：1。此外，此种齿轮箱也支持手动将侧转以1：7的传动比从踏板的曲轴传递至发动机上。此齿轮箱内压缩有数根安装有齿轮的轴。齿轮箱的输出轴为空心轴，其上牢牢地固定链条转动的链轮装置，用于向车轮传递旋转运动。踏板曲轴安装在空心轴内部的飞轮上，飞轮将旋转运动从曲轴传递至空心轴。发动机的传动装置内安装有离心式离合器，用于把旋转运动从发动机轴传递至齿轮，齿轮则与齿轮箱的齿轮啮合。此外，所述电机轴上的齿轮安装在超越离合器上，用于将旋转运动从齿轮传递至电机轴上。这个飞轮是离心式离合器的旁路，用于启动发动机。
此类变速器的缺点是发动机、齿轮箱和踏板曲轴同时安装在齿轮箱中。这使得普通自行车转向电动自行车的设计和现代化过程都变得更加复杂。现代化过程具体的复杂性主要体现在需要对自行车车架的设计做出重大修改，因为变速器外壳必须安装在车架上踏板曲轴衬套所在的位置。
JP7309282中的这类变速器所具有的基本特征的组合，以及其用途，与本专利所保护的技术解决方案最接近。因此，可将其作为本专利的原型。
发明内容
本专利要解决的技术问题是发明一种电动自行车变速器，既可以支持踏板启动发动机，同时又能够很方便地安装在现有的自行车上，将现有的自行车变成电动车。
本发明技术方案，在将自行车机动化时，简化变速器的安装流程。
本发明专利技术方案包含了两个平行部分，第一部分是电动自行车的变速器内压缩的一个机械传动装置，包括齿轮箱和第一盘形构件，使其能够将踏板置于曲轴的轴线上，第一部分用于以特定齿轮传动比单向将旋转运动从齿轮箱的输入轴传递至第一盘形构件，与机械传动装置并用的第二部分则是用于以不同的齿轮传动比将旋转运动从第一盘形构件传递至齿轮箱的输入轴，在这种情况下的齿轮传动比不同于第一部分的齿轮传动比。
上述特征是技术方案的一组基本特征，以确保实现所要求保护的技术效果。
在特殊情况下，可实施以下技术方案。
第一盘形构件可与踏板盘形构件固定或可移动地同轴连接，形成齿轮、链轮、滑轮或块的形式，在这种情况下，踏板盘形构件优选的安装在飞轮的踏板曲轴上，这种安装方式只将转动方向从曲轴传递到踏板盘形构件上。
优选提供如下形式的机械传动装置，齿轮箱的输入轴通过齿轮连接到中间轴，在这种情况下，机械传动装置第一部分安装在齿轮箱的中间轴、输出轴以及第二盘形构件和第三盘元构件上，第二盘形构件和第三盘形构件安装在第一超越离合器的轴上，这样只将旋转方向从中间轴传递到输出轴，机械传动装置第二部分分别安装在齿轮箱的中间轴、输出轴上以及第四盘形构件和第五盘形构上，第四盘形构件或第五盘形构件安装在第二超越离合器的轴上，这样旋转方向仅从输出轴传递到中间轴，输出轴设置有与第一盘形构件机械耦合的第六盘形构件。
输入轴通过齿轮与中间轴连接，第二盘形构件和第四盘形构件以齿轮形式安装在中间轴上，第六盘形构件与第一盘形构件链状连接是。
以下是可供选择的机械传动装置实施方式：
第二超越离合器互锁，在这种情况下，第一盘形构件与踏板盘形构件紧固连接；
第六盘形构件通过一个可锁定的飞轮固定在输出轴上，在锁定状态下进行硬连接，只将旋转从输出轴传递到处于解锁状态的第六盘形构件上，在这种情况下，第一盘形构件与踏板盘形构件紧固连接；
第一盘形构件可以通过一个可锁定的超越离合器固定在踏板盘形构件上，超越离合器在锁定状态下能够进行硬连接，也能够仅将旋转从第一盘形构件传递到处于解锁状态下的踏板盘形构件。
除上述优选的机械传动装置实施方式外，还可以实现如下情形：
1)机械传动装置的第一部分分别安装在齿轮箱的输入轴、输出轴以及第二盘形构件和第三盘形构件上，第二盘形构件或第三盘构件安装在第一超越离合器的轴上，这样仅将旋转方向从输入轴传递到输出轴，机械传动装置的第二部分分别安装在齿轮箱的输入轴、输出轴以及第四盘形构件和第五盘形构件上，第四盘形构件或第五盘形构件安装在第二超越离合器的轴上，这样只旋转方向从输出轴传递到输入轴，输出轴设置有与第一盘形构件机械耦合的第六盘形构件；
2)齿轮箱的输入轴通过齿轮与中间轴连接，机械传动装置的第一部分分别安装在齿轮箱的中间轴、输出轴以及第二盘形构件和第三盘形构件上，在第二盘形构件和第三盘形构件之间，第七盘形构件和第八盘形构件安装在另一个轴上，第二盘形构件、第三盘形构件、第七盘形构件或第八盘形构件安装在第一超越离合器的轴上，这样旋转方向仅从中间轴传递到输出轴，机械传动装置第二部分分别安装在齿轮箱的中间轴、输出轴以及第四盘形构件和第五盘形构件上，第四盘形构件或第五盘形构件安装在第二超越离合器的轴上，这样旋转方向仅从输出轴传递到中间轴，输出轴设置有与第一盘形构件机械耦合的第六盘形构件；
3)机械传动装置第一部分分别安装在齿轮箱的输入轴、输出轴以及第二盘形构件和第三盘形构件上，在第二盘形构件和第三盘形构件之间，第七盘形构件和第八盘形构件固定在中间轴上，第二盘形构件、第三盘形构件、第七盘形构件或第八盘形构件安装在第一超越离合器的轴上，这样只将旋转方向从输入轴传递到输出轴，机械传动装置第二部分分别安装在齿轮箱的输入轴、输出轴以及第四盘形构件和第五盘形构件上，第四盘形构件或第五盘形构件安装在第二超越离合器的轴上，旋转方向仅从输出轴传递到输入轴，输出轴设置有与第一盘形构件机械耦合的第六盘形构件；
4)齿轮箱的输入轴通过齿轮与中间轴连接，机械传动装置第一部分安装在齿轮箱的中间轴、输出轴以及第二盘形构件和第三盘形构件上，以及固定在输出轴上的第五盘形构件第二盘形构件、第三盘形构件或第五盘形构件安装在第一超越离合器的轴上，旋转方向仅从中间轴传递到第五盘形构件，机械传动装置第二部分的第四盘形构件安装在齿轮箱中间轴上，第四盘形构件安装在第二超越离合器的轴上，旋转方向从第四盘形构件传递到中间轴，第一盘形构件、第四盘形构件和第五盘形构件由单个传动装置覆盖。
在这种情形下，输入轴和中间轴与齿轮连接，第二盘形构件和第三盘形构件能够以齿轮的形式牢牢地固定在轴上，第一盘形构件、第四盘形构件和第五盘形构件由单个传动装置覆盖。
4.1)第二超越离合器互锁以及第一超越离合器与踏板盘形构件紧固连接；
4.2)第一盘形构件通过可锁定的超越离合器固定在踏板盘形构件上，该超越离合器能够在锁定状态下进行硬连接，并且能够将旋转从第一盘形构件传递到处于解锁状态下的踏板盘形构件；
5)机械传动装置第一部分是分别固定在齿轮箱的输入轴、输出轴上的第二盘形构件和第三盘形构件，以及固定在输出轴上的第五盘形构件，第二盘形构件、第三盘形构件或第五盘形构件安装在第一超越离合器的轴上，将旋转方向从输入轴传递到第五盘形构件，机械传动装置第二部分的第四盘形构件安装在齿轮箱输入轴上，输入轴安装在第二超越离合器的轴上，在锁定状态下旋转方向从第四盘形构件传递到输入轴，在解锁状态输入轴作为一个轴承，第一盘形构件、第四盘形构件和第五盘形构件由一个齿轮覆盖；
6)机械传动装置第一部分是分别固定在齿轮箱输入轴和输出轴上的第二盘形构件和第三盘形构件，以及固定在输出轴上的第五盘形构件，第二盘形构件、第三盘形构件或第五盘形构件安装在第一超越离合器的轴上，仅将旋转方向从输入轴传递到第五盘形构件，机械传动装置的第二部分是分别固定在齿轮箱输入轴和中间轴上的第七盘形构件和第八盘形构件，以及固定在中间轴上的第四盘形构件，第四盘形构件、第七盘形构件或第八盘形构件在啮合状态下安装在中间轴上，将旋转方向从第四盘形构件传递到输入轴，在解锁状态下作为轴承，第一盘形构件、第四盘形构件和第五盘形构件由单个传动装置覆盖。
该技术方案的发明人制作了解决该技术方案示例的原型，并通过试验验证了该技术成果。
附图说明
图1为实施例1的运动学传动方案；
图2为实施例3的踏板曲轴总成运动学示意图；
图3为实施例4的运动学传动方案；
图4为根据实施例5的运动学传动方案；
图5为实施例6的运动学传动方案；
图6为实施例7的运动学传动方案；
图7是根据实施例7从齿轮箱到踏板盘形构件的链传动示意图；
图8为根据实施例8的运动学传动方案；
图9与图10为实施例10的运动学传动方案；
图11为实施例10的运动学传动方案。
具体实施方式
电动自行车变速器的机械传动装置(图1)齿轮箱(1)的输入轴(2)连接到发动机(3)，优先使用刚性或柔性的轴(4)。齿轮箱(1)的输出轴(5)通过链条、皮带或齿轮传动与位于踏板曲轴(10)上的第一盘形构件(6)连接，因此，第一盘形构件(6)可以作为链轮、滑轮或齿轮。
包括齿轮箱(1)和第一盘形构件(6)的机械传动装置是该技术方案的实质性结构元件。
第一盘形构件(6)与踏板盘形构件(15)同轴连接，这种连接既可以是刚性或是可移动的，第一盘形构件(6)和踏板盘形构件(15)相互连接并安装在超越离合器(17)的踏板曲轴(10)上，将旋转方向从踏板曲轴(10)转移到踏板盘形构件(15)上。踏板盘形构件(15)通过任何已知的方法连接到车轮(16)的轴上，例如，链传动、万向传动或带式传动。
包括齿轮箱(1)和第一盘形构件(6)的机械传动装置压缩彼此平行的第一部分和第二部分。
第一部分构造成仅在输入轴(2)的方向上以第一齿轮传动比进行传递旋转。第一齿轮传动比描述了从发动机(3)到车轮(16)的旋转运动。在图1所示的实现电动自行车传动装置的首选示例中(稍后将在示例1中描述)，第一部分由盘形构件(7、8)和离合器(11)组成。
第二部分能够从第一盘形构件(6)到齿轮箱(1)的输入轴(2)的方向上以第二齿轮传动比传递旋转。第二齿轮传动比描述了从踏板曲轴(10)到发动机(3)的旋转运动。在图1所示的传动装置中，第二部分由离合器(14)和盘形构件(12，13)组成。
为了能使踏板启动发动机，第二齿轮传动比不同于第一齿轮传动比。
在踏板盘形构件(15)和车轮(16)的轴线之间的链传动情况下，踏板盘形构件(15)为链轮或链轮块，在万向传动的情况下，踏板盘形构件(15)是一个齿轮，众所周知，自行车解决方案是用来调整齿轮传动比的。例如，对于链传动，齿轮传动比的调整可以通过固定在车轮轴上的开关来实现，该开关将链条导向车轮链轮组(19)中的一个链轮。另一个开关安装在机架上，将链条的运动导向踏板盘形构件(15)的一个链轮。
发动机(3)以二冲程或四冲程活塞或旋转活塞内燃机或包括内燃机在内的混合发动机构成，发动机可配备离心式自动离合器(22)和超越离合器(18)，该超越离合器(18)仅将旋转方向从轴(4)转到发动机(3)，飞轮(18)在启动发动机时绕过离心式自动离合器(22)。
轴(4)优选的位于保护管中。保护管优选的作为安装发动机(3)的载体。保护管牢固地并可拆卸地固定在框架(在鞍柱的区域内)和齿轮壳体上。在空心管中使用轴(4)可以减少尺寸和噪音，增加对从发动机(3)到齿轮箱(1)的旋转单元的转移污垢的保护，反之亦然。
发动机(3)应放在后轮上方的鞍座后面。在这种情况下，发动机(3)可以具有相对任意大小和功率。例如，可以使用一个著名的便携式灌木清除机(修边机)作为发动机(3)，包括一个油箱，一个消声器以及强制冷却装置。在这种情况下，发动机(3)可以快速拆卸，并通过螺栓固定在保护管上。在这种情况下，可以在拆卸发动及(3)的同时使用自行车，并且能通过踩踏板使自行车运动。当发动机(3)位于车轮(16)上方时，能够越过深一点的浅滩。
同时也允许将发动机(3)置于车轮(16)之间的车架上(车架上方或车架下方)，以及方向盘衬套的前方。
发动机控制：
-带电缆驱动的发动机调速器手柄；
-发动机电机停止按钮。
当使用变速器时，这些部件位于自行车的车把。
选择从发动机(3)到第一盘形构件(6)方向上的齿轮传动比(第一齿轮传动比)，使发动机(3)在转速时，达到额定功率(通常从3000转到10000转)，第一盘形构件(6)从20到60转，这与车手正常使用的踏板曲轴(10)轴的转数基本一致。
变速器从第一盘形构件(6)到发动机(3)的方向上的齿轮传动比(第二齿轮传动比)，使发动机(3)的一个公转从10转到30转。与第一齿轮传动比的倒数(1：30-1：10)相比，如此高的第二齿轮传动比(1：30-1：10)是由于车手踩踏板时启动了发动机(3)，从而创造了良好物理动能和启动条件。
实施例探究
实施例1
电动自行车传动装置较好的实现方式如下：
在齿轮箱(1)内，输入轴(2)经齿轮连接到中间轴(9)。
机械传动装置的第一部分和第二部分位于中间轴(9)和输出轴(5)之间。
机械传动装置第一部分的第二盘形构件(7)和第三盘形构件(8)分别压缩安装在中间轴(9)和输出轴(5)上。第二盘形构件(7)或第三盘形构件(8)安装在轴上的元件是第一超越离合器(11)，仅将旋转方向从中间轴(9)传递到输出轴(5)。为实现图1，第三盘形构件(8)安装在第一超越离合器(11)上，且第二盘形构件(7)固定在中间轴(9)上。
机械传动装置第二部分的第四盘形构件(12)和第五盘形构件(13)两个盘形构件分别压缩安装在中间轴(9)和输出轴(5)上。第四盘形构件(12)或第五盘形构件(13)安装在其轴上的第二超越离合器(14)上，其仅将旋转方向从输出轴(5)转移到中间轴(9)。在实现图1时，第五盘形构件(13)安装在第二超越离合器(14)上，第四盘形构件(12)固定在中间轴(9)上。
为了使齿轮箱(1)紧凑，第二盘形构件(7)、第三盘形构件(8)、第四盘形构件(12)和第五盘形构件(13)采用齿轮的形式。在其他情况下，它们可以制成链轮或滑轮的形式。
为了尽可能舒服地使用带有空转发动机的自行车，第二超越离合器(14)受耦合(可控)。在非耦合状态下，第二超越离合器(14)作为轴承，在啮合状态下作为飞轮。在这种情况下，位于自行车的车把上的离合器(14)的相应控制元件是一个返回杆。通过按压和握住这个杆，第二超越离合器(14)处于啮合状态，发动机可以通过踩踏板启动。当松开杆时，第二超越离合器(14)处于解锁状态。
齿轮箱箱体优选铝合金材料，部分填充一些油来润滑箱体内的结构元件，并在输入轴(2)和输出轴(5)上配备有油封。这样可以降低噪音，延长使用寿命，并且无需维护齿轮箱。
在齿轮箱(1)外部，第六盘元件(25)安装在输出轴(5)上，通过链传动与第一盘形构件(6)连接，也可以使用带式、齿轮或万向传动装置。
实施例1中旋转传递方式如下：
-从齿轮箱(1)的输入轴(2)到中间轴(9)是齿轮传动比为4.1：1至4.5：1；
-从第二盘形构件(7)到第三盘形构件(8)齿轮传动比为7：1；
-从第五盘形构件(13)到第四盘形构件(12)齿轮传动比为1：1；
-从输出轴(5)到第一盘形构件(6)采用链传动，齿轮传动比为3.2：1至4.6：1。这种链传动可以配备张紧装置。
第一盘形构件(6)和踏板盘形构件(15)刚性连接，表示一个链轮块。第一盘形构件(6)放置得更靠近自行车车架。
这种齿轮箱可以应用在大多数自行车设计中，包括所有车轮上装有弹簧悬挂的自行车。
实施例1中的机械传动装置使得使用电动自行车有十种模式：
1)仅依靠车手的肌肉力量而移动。发动机在这种模式下可以关闭或空转；
2)当启动发动机时，依靠骑手的肌肉力量开始移动；
3)仅启动发动机；
4)在发动机和骑手肌肉力量的共同作用下移动；
5)靠车手的肌肉力量来移动。发动机在这种模式下可以关闭或空转；
6)在车手的肌肉力量和发动机同时启动这两个因素作用下移动；
7)在发动机作用下移动；
8)在发动机和车手肌肉力量的共同作用下移动；
9)不受车手或发动机影响，而因道路坡度或之前在其他模式下的加速产生惯性滑行。发动机在这种模式下可以关闭或空转
10)抬起驱动轮，直接踩踏板启动发动机(骑手站在自行车旁边)。
实施例2
实施例2类似于实施例1。但与实施例1不同之处在于第二超越离合器(14)和第六盘形构件(25)与输出轴(5)连接。
第二超越离合器(14)不可控制。相反，为了在发动机空转时使用自行车更加舒适，将第六盘形构件(25)安装在一个可锁定的超越离合器的输出轴(5)上。在锁定状态下，该超越离合器用作刚性连接，在解锁状态下，该超越离合器仅将旋转方向从输出轴(5)转移到第六盘形构件(25)。同时，可锁定的超越离合器的相应控制元件安装在自行车车把上作为复位杆。当按住复位杆时，超越离合器就锁住了，可以踩踏板启动发动机。当松开复位杆时，超越离合器就解锁了。
在特殊情况下，被阻挡的超越离合器可由一对超越离合器组成。其中一个超越离合器是一个飞轮，将旋转方向只从输出轴(5)转移到第六盘形构件(25)。另一个是受控的超越离合器，它在解锁状态下作为轴承，在啮合状态下作为超越离合器，将旋转方向从第六盘形构件(25)转到输出轴(5)。
实施例3
实施例3类似于实施例1。与之不同之处在于第二超越离合器(14)和第一盘形构件(6)与踏板盘形构件(15)连接。
第二超越离合器(14)不可控制。相反，为了在发动机空转时使用自行车舒服，通过一个可锁定的离合器(20)将第一盘形构件(6)固定在踏板盘形构件上(15)(图2)。在锁定状态，离合器(20)作为牢固连接，在解锁状态作为单向离合器，只将旋转方向从第一盘形构件(6)传输到踏板盘形构件(15)。在这种情况下，离合器(20)的相应控制元件位于自行车的车把上，是一个复位杆。当按下并握住杆时，离合器(20)被锁定，可以踩踏板启动发动机。当松开杆时，离合器(20)处于解锁状态。
在特殊情况下，一个离合器(20)可由一对超越离合器组成。其中一个离合器是飞轮，只将旋转方向从第一盘形构件(6)传输到踏板盘形构件(15)。另一个是离合器受控的超越离合器，在解锁状态下作为轴承，在啮合状态下作为飞轮，只将旋转方向从踏板盘形构件(15)转到第一盘形构件(6)。
实施例4
在齿轮箱(1)内，机械传动装置的第一部分和第二部分位于输入轴(2)和输出轴(5)之间(图3)。
机械传动装置第一部分的第二盘形构件(7)和第三盘形构件(8)分别压缩安装在输入轴(2)和输出轴(5)上。第二盘形构件(7)或第三盘形构件(8)安装在轴上的元件是第一超越离合器(11)，它将旋转方向只从输入轴(2)传输到输出轴(5)。执行图3时，第三盘形构件(8)安装在第一超越离合器(11)上，并且第二盘形构件(7)牢牢固定在输入轴(2)上。
机械传动装置第二部分的第四盘形构件(12)和第五盘形构件(13)分别压缩安装在输入轴(2)和输出轴(5)上。第四盘形构件(12)或第五盘形构件(13)安装在第二超越离合器(14)的轴上，目的在于只将旋转方向从输出轴(5)传输到输入轴(2)。执行图3时，第四盘形构件(12)安装在第二超越离合器(14)上，并且第五盘形构件(13)固定在输出轴上(5)。
第二盘形构件(7)、第三盘形构件(8)、第四盘形构件(12)和第五盘形构件(13)采用齿轮形式。
齿轮箱(1)的输出轴(5)上装有一个第六盘形构件(25)通过链传动连接到第一盘形构件(6)上。
第二超越离合器(14)是耦合(可控制)的，如实施例1所述。第一盘形构件(6)和踏板盘形构件(15)牢固连接，成为一个单独的链齿轮。
实施例5
在齿轮箱(1)内部，输入轴(2)通过齿轮与中间轴(9)连接(图4)。
机械传动装置的第一部分和第二部分位于中间轴(9)和输出轴(5)之间。
机械传动装置第一部分的第二盘形构件(7)和第三盘形构件(8)分别压缩安装在中间轴(9)和输出轴(5)上，以及安装在附加轴(21)上的第七盘形构件(26)和第八盘形构件(27)。第二盘形构件(7)、第三盘形构件(8)、第七盘形构件(26)、第八盘形构件(27)安装第一超越离合器(11)的轴上，只将旋转方向从中间轴(9)传输到输出轴(5)。执行图4时，第七盘形构件(26)安装在第一超越离合器(11)上。第二盘形构件(7)、第三盘形构件(8)和第八盘形构件(27)被固定轴上。第二盘形构件(7)、第三盘形构件(8)、第七盘形构件(26)和第八盘形构件(27)采用齿轮形式。
机械传动装置的第二部分分别压缩安装在中间轴(9)和输出轴(5)上的第四盘形构件(12)和第五盘形构件(13)。第四盘形构件(12)或第五盘形构件(13)安装在第二超越离合器(14)的轴上，只将旋转方向从输出轴(5)传输到中间轴(9)。执行图4时，第五盘形构件(13)是安装在第二超越离合器(14)上，并且第四盘形构件(12)是牢牢固定在中间(9)上。第四盘形构件(12)和第五盘形构件(13)采用链齿轮的形式。
如例1所述，第二超越离合器(14)是耦合(控制)的，。
齿轮箱(1)的输出轴(5)上装有第六盘形构件(25)通过链传动连接到第一盘形构件(6)上。第一盘形构件(6)和踏板盘形构件(15)连接组成一个链轮块。
实施例6
在齿轮箱(1)内，机械传动装置的第一部分和第二部分位于输入轴(2)和输出(5)轴之间(图5)。
机械传动装置第一部分的第二盘形构件(7)和第三盘形构件(8)分别压缩了安装在输入轴(2)和输出轴(5)上，以及安装在附加轴(21)上的第七盘形构件(26)和第八盘形构件(27)。第二盘形构件(8)、第三盘形构件(8)、第七盘形构件(26)、第八盘形构件(27)中的任一个安装在第一超越离合器(11)的轴上，将旋转方向只从输入轴(2)传输到输出轴(5)。执行图5时，第三盘形构件(8)安装在第一超越离合器(11)上。第二盘形构件(7)、第七盘形构件(26)和第八盘形构件(27)被牢牢地固定在其轴上。第二盘形构件(7)和第七盘形构件(26)以锥齿轮的形式制成。第三盘形构件(8)和第八盘形构件(27)采用圆柱齿轮形式。
机械传动装置第二部分的第四盘形构件(12)和第五盘形构件(13)分别压缩安装在输入轴(2)和输出轴(5)上。第四盘形构件(12)或第五盘形构件(13)安装在第二超越离合器(14)的轴上，只将旋转方向从输出轴(5)传输到输入轴(2)。执行图5时，第四盘形构件(12)安装在第二超越离合器(14)上，并且第五盘形构件(13)被牢牢固定在输出轴(5)上。第四盘形构件(12)和第五盘形构件(13)以锥齿轮的形式制成。
齿轮箱(1)的输出轴(5)上装有第六盘形构件(25)，通过链传动连接到第一盘形构件(6)上。
第二超越离合器(14)是耦合(可控制)的，如实施例1所述。第一盘形构件(6)和踏板盘形构件(15)牢牢连接，组成一个链轮块。
实施例7
在齿轮箱(1)内部，输入轴(2)通过齿轮与中间轴(9)连接(图6)。
机械传动装置的第一部分和第二部分位于中间轴(9)和第一盘形构件(6)之间。
机械传动装置第一部分的第二盘形构件(7)和第三盘形构件(3)分别压缩安装在齿轮箱内部(1)的中间轴(9)和输出轴(5)上的。在齿轮箱(1)之外，第五盘形构件(13)安装在输出轴(5)上，第五盘形构件(13)也是第一部分的一部分。第五盘形构件(13)与第一盘形构件(6)啮合在链传动中。
第二盘形构件(7)、第三盘形构件(8)或第五盘形构件(13)任意一个安装在第一超越离合器(11)的轴上，则该第一超越离合器(11)仅将旋转方向从中间轴(9)转移到第五盘形构件上(13)。执行图6时，将第五盘元件(13)安装在第一超越离合器(11)上，将第二盘形构件(7)和第三盘形构件(8)固定在其轴上。
第四个盘形构件(12)安装在齿轮箱(1)外部的第二超越离合器(14)的中间轴(9)上，由一个带有第一盘形构件(6)和第五盘形构件(13)的单链驱动器覆盖。第二超越离合器(14)仅将旋转方向从第四盘形构件(12)转移到中间轴(9)。
第二盘形构件(7)和第三盘形构件(8)采用齿轮形式，在其它情况下，第二盘形构件(7)与第七盘形构件(8)可以制成链轮或滑轮的形式。
第一盘形构件(6)、第四盘形构件(12)和第五盘形构件(13)的齿轮元件之间的单个传动装置也可以制成皮带或齿轮。
在实施例7中的传递中的旋转传递如下：
-从齿轮箱(1)的输入轴(2)到中间轴(9)的齿轮传动比为6：1；
-从中间轴(9)到输出轴(5)的齿轮传动比为7：1；
-从输出轴(5)到第一盘形构件(6)采的齿轮传动比为3：1的链传动，这种链传动可以配备张紧器。
第四盘形构件(12)和第五盘形构件(13)是相同的链轮。
第二超越离合器(14)是耦合(可控制)的，如实施例1所述。
齿轮箱(1)放置在框架上，当发动机(3)运行时，来自第五盘形构件(13)的牵引力由链动部分直接传送到第一盘形构件(6)(图7)。与此同时，在发动机(3)启动时，来自第一盘形构件(6)的牵引力直接转移到第四盘形构件(12)。表明该设计是减少链传动中间元件负载的最佳方案，包括第一盘形构件(6)、第四盘形构件(12)和第五盘形构件(13)。
齿轮箱(1)的中间轴(9)和输出轴(5)的长度能够增加，以便安装在自行车上时尽可能靠近自行车的车架。在本实施例中，链轮(12，13)放置在框架的一侧，齿轮(7，8)位于框架的另一侧，解决方案的目的在于在减少齿轮箱(1)作用于自行车车架上的力矩。
第一盘形构件(6)和踏板盘形构件(15)之间牢牢连接，组成一个单独的链轮块。第一盘形构件(6)被放置得更靠近自行车车架。
与电动机一起使用变速器的目的在于提供的标称功率达到4000/分钟，变速器的传动轴(4)的转数与第一个盘形构件(6)的转数之比为126：1。同时，为了启动发动机，传动装置的传动比与第一个盘形构件(6)的转数与轴(4)的转数之比约为1：18。
这种变速器可以应用在大多数自行车设计中，包括装在所有车轮都装有弹簧悬挂的自行车上。
在另一个实例中，第二超越离合器(14)和第一个盘形构件(6)可按实施例2所述制造。
实施例8
类似于例7，但不同之处在于它齿轮箱的内部设计(1)不同(图8)。
齿轮箱的转动传递如下：
-从齿轮箱(1)的输入轴(2)到附加轴(21)由伞齿轮进行传动，齿轮传动比为4.1：1至4.5：1；
-从附加轴(21)到中间轴(9)由齿轮进行传动，齿轮传动比为2.2：1；
-从中间轴(9)到输出轴(5)由齿轮传动，齿轮传动比为6：1；
-从输出轴(5)到第一盘形构件(6)采用齿轮传动比2.3：1的链传动。这种链传动可以配备张紧装置。
实施例9
机械传动装置的第一部分和第二部分位于输入轴(2)和第一盘形构件(6)之间(图9，10)。
机械传动装置第一部分的第二盘形构件(7)和第三盘形构件(8)分别压缩安装在齿轮箱内的输入轴(2)上和输出轴(5)上。在齿轮箱(1)之外，第五盘形构件(13)安装在输出轴(5)上，输出轴(5)也是第一部分的一部分。第五盘形构件(13)与第一盘形构件(6)处于链传动中。
第二盘形构件(7)、第三盘形构件(8)或第五盘形构件(13)任意一个安装在第一超越离合器(11)的轴上都会使该离合器将旋转方向从输入轴(2)转移到第五盘形构件(13)。执行图9时，将第三盘形构件(8)安装在第一超越离合器(11)上，将第二盘形构件(7)和第五盘形构件(13)牢牢地固定在其轴上。
机械传动装置第二部分齿轮箱(1)外的第四盘形构件(12)安装在第二超越离合器(14)的输入轴(2)上，由一个带有第一盘形构件(6)和第五盘形构件(13)的单链驱动器覆盖。第二超越离合器(14)仅将旋转方向从第四盘形构件(12)转移到输入轴(2)。
第二盘形构件(7)和第三盘形构件(8)以齿轮的形式制成。在其它情况下，第二盘形构件(7)和第三盘形构件(8)可以制成链轮或滑轮的形式。
第一盘形构件(6)、第四盘形构件(12)和第五盘形构件(13)之间的单传动也可做成带式传动或齿轮传动。
第四盘形构件(12)和第五盘形构件(13)采用相同的链轮。
第二超越离合器(14)是耦合(可控制)的，如实施例1所述。第一盘形构件(6)和踏板盘形构件(15)之间是固定连接的，组成一个单独的链轮块。
实施例10
机械传动装置的第一部分和第二部分位于输入轴(2)和第一盘形构件(6)之间(图11)。
机械传动装置的第一部分压缩安装在齿轮箱(1)内部，第二盘形构件(7)和第三盘形构件(8)分别安装在输入轴(2)和输出轴(5)上。第二盘形构件(7)和第三盘形构件(8)采用锥齿轮形式。在齿轮箱(1)之外，第五盘形构件(13)安装在输出轴(5)上，输出轴(5)也是第一部分的一部分，第五盘形构件(13)与第一盘形构件(6)啮合在链传动中。
第二盘形构件(7)、第三盘形构件(8)或第五盘形构件(13)任意一个安装在第一超越离合器(11)的轴上，都可使该离合器仅将旋转方向从输入轴(2)转移到第五盘形构件(13)。执行图11时，将第三盘形构件(8)安装在第一超越离合器(11)上，将第二盘形构件(7)和第五盘形构件(13)牢牢地固定在其轴上。
机械传动装置的第二部分压缩安装在齿轮箱(1)内部，第七盘形构件(26)和第八盘形构件(27)分别安装在输入轴(2)和中间轴(9)上。第七盘形构件(26)和第八盘形构件(27)采用锥齿轮形式制成。在齿轮箱(1)之外，第四盘形构件(12)安装在中间轴(9)上，中间轴(9)也是第二部分的一部分。第四盘形构件(12)由带有第一盘形构件(6)和第五盘形构件(13)的单链传动装置覆盖。
第四盘形构件(12)、第七盘形构件(26)或第八盘形构件(27)任意一个安装在第二超越离合器(14)的轴上，都使得该离合器将旋转方向从第四盘形构件(12)转移到输入轴(2)，如图11所示，第七盘形构件(26)、第八盘形构件(27)和第四盘形构件(12)固定安装在第二超越离合器(14)的中间轴(9)上。
第四盘形构件(12)和第五盘形构件(13)采用相同的链轮。
在第一盘形构件(6)、第四盘形构件(12)和第五(13)盘形构件之间的单传动也可做成带式传动或齿轮传动。
第二超越离合器(14)是耦合(可控制)的，如实施例1所述。
第一盘形构件(6)和踏板盘形构件(15)之间固定连接，组成一个单独的链轮块。第一盘形构件(6)被放置得更靠近自行车车架。
所提出的技术方案的实施方式并不局限于上述实施例。特别是：
-轴(4)可以是复合材料，其各部件之间可以以一定角度放置更好地填充空间；
-轴(4)与齿轮箱(1)的输入轴(2)之间的连接可以采用任何已知的方法，例如离合器；
-为了提供其他方法，允许从发动机到齿轮箱之间进行旋转传递，例如，利用链传动或带式传动；
-在发动机(3)和齿轮箱(1)之间还可以安装一个中间齿轮箱；
-发动机(3)可配置电动或手动起动器、变压器或齿轮箱；
-如果在发动机中使用的不是自动离合器，而是控制离合器，在自行车的车把上安装附加的离合器控制杆；
-超越离合器可以采用任何已知的结构，例如棘轮，球，滚轮，弹簧，螺丝或楔等；
-在上述任何一个盘形构件之间都可以安装额外的传动装置，特别是以轴和安装在轴上齿轮的形式，齿轮安装或不安装离合器均可以。
对于机械传动装置的说明：
在初始状态下，发动机熄火，机械传动装置不动。
启动后，骑手转动踏板，踏板带动曲轴(10)。曲轴(10)通过超越离合器(17)驱动踏板盘形构件(15)，踏板盘形构件(15)通过链条或万向传动驱动车轮。
当踏板盘形构件(15)牢牢连接到第一盘形构件(6)时，第一盘形构件(6)也会受到驱动。如果第一盘形构件(6)通过一个可锁定超越离合器(20)连接到踏板盘形构件(15)上(如实施例3所述)，离合器被锁定，则只有当车手使用适当的复位杆，才会驱动第一盘形构件(6)，否则，踏板盘形构件(15)的转动动能将不会传递到第一盘形构件(6)上。
通过机械传动装置第二部分第一盘形构件(6)的转动动能被传递到齿轮箱的输入轴(2)。如果在这个路径上机械传动装置有受控的离合器，必须由骑手使用复位杆进行适当地啮合，否则踏板盘形构件(15)的转动动能将不会传递到输入轴(2)，尤其是当受控离合器是由实施例1(互锁(控制)的第二超越离合器(14)(图1))、实施例2(锁定超越离合器的第六盘形构件(25))、实施例7((互锁控制)第二超越离合器(14)(图6))提供。
由于机械传动装置第一部分的设计，第一盘形构件(6)的转动动能没有通过该部分传递到输入轴(2)。
来自输入轴(2)的转动通过轴(4)传递到发动机(3)。如果发动机装有离心式离合器，则从轴(4)的转动通过超越离合器(18)传递到发动机(3)。在有燃料供应和点火的情况下，发动机的轴(3)开始转动。
启动发动机(3)后，通过轴(4)转到齿轮箱(1)的输入轴(2)。如果发动机(3)装有自动离心式离合器(22)，则只有当发动机达到预定的曲轴转数时，才能转动轴(4)。
作用在齿轮箱(1)的输入轴(2)上的力通过机械传动装置的第一部分传递到第一盘形构件(6)上。由于机械传动装置第二部分的设计，输入轴(2)的旋转没有通过第二部分传递到第一盘形构件(6)。
来自第一盘形构件(6)的转动传递到踏板盘盘形构件(15)，并从踏板盘形构件(15)传递到车轮。
由于在超越离合器(17)上安装了踏板盘形构件(15)，它的转动没有传递到踏板和踏板的曲轴(10)上。
工业应用。
本发明的技术方案是通过工业生产的设备和材料实现的，该技术方案可以在任何工业企业中生产，支持应用在大多数自行车的设计上，也可广泛用于现代化的人力驱动的轮式车辆。
Claims (14)
1.一种电动自行车变速器，包括机械传动装置，所述机械传动装置包括齿轮箱和将踏板置于曲轴轴线上的第一盘形构件，所述机械传动装置包括构造成仅从齿轮箱的输入轴到第一盘形构件方向上传递的具有第一齿轮传动比旋转的第一部分，所述机械传动装置包括与第一部分平行的第二部分，所述第二部分构造成仅沿从第一盘形构件到输入轴的方向将旋转传递到第二齿轮传动比，所述第二齿轮传动比与第一齿轮传动比不同。
2.根据权利要求1所述的一种电动自行车变速器，其特征在于，所述第一盘形构件与同轴的踏板盘形构件刚性或可移动地连接，所述踏板盘形构件以齿轮、链轮、滑轮组、皮带轮或齿轮组的形式制成，所述踏板盘构件安装在飞轮踏板的曲轴上，将旋转方向从该曲轴传递到踏板盘形构件上。
3.根据权利要求2所述的一种电动自行车变速器，其特征在于，所述齿轮箱的输入轴通过齿轮与中间轴相连接，所述机械传动装置的第一部分的第二盘形构件和第三盘形构件附接到所述中间轴和所述输出轴上，所述第二盘形构件和第三盘形构件分别与齿轮箱中的中间轴和输出轴连接，所述第二盘形构件和第三盘形构件安装第一超越离合器的轴上，所述第一超越离合器沿从中间轴到输出轴的方向传递旋转，所述机械传动装置第二部分的第四盘形构件和第五盘形构件安装在齿轮箱的中间轴和输出轴上，所述第四盘形构件和第五盘形构件分别安装在第二超越离合器的中间轴和输出轴上，所述第二超越离合器仅从输出轴到中间轴的方向上传递旋转，所述输出轴上设置有与第一盘形构件机械连接的第六盘形构件。
4.根据权利要求3所述的一种电动自行车变速器，其特征在于，所述输入轴通过齿轮与中间轴相连，所述第二盘形构件和第四盘形构件以齿轮的形式安装在中间轴上，所述第二超越离合器处于第六盘形构件和第一个盘形构件的耦合链中，所述第一盘形构件与踏板盘形构件链接连接。
5.根据权利要求3所述的一种电动自行车变速器，其特征在于，所述输入轴通过齿轮与中间轴相连，所述第二盘形构件与第四盘形构件以齿轮的形式安装在中间轴上，所述第六盘形构件通过可锁定的超越离合器在锁定状态从输出轴转动到第六盘形构件时处于解锁状态，所述第六盘形构件与第一盘形构件在形成的链盘中所述第一盘形构件与踏板盘形构件刚性连接。
6.根据权利要求3所述的一种电动自行车变速器，其特征在于，所述输入轴通过齿轮与中间轴相连，所述第二盘形构件与第四盘形构件是以齿轮形式安装在中间轴上，所述第六盘形构件与第一盘形构件由链条制成，所述第一盘形构件通过可锁定的超越离合器固定在踏板盘形构件上，所述超越离合器在锁定状态下能够将转动从第一盘形构件传递到处于解锁状态下的踏板盘形构件。
7.根据权利要求2所述的一种电动自行车变速器，其特征在于，所述机械传动装置的第一部分安装在齿轮箱的输入轴和输出轴上，所述第二盘形构件或第三盘形构件安装在第一超越离合器的轴上将转动从输入轴传递到输出轴，所述机械传动装置的第二部分是安装在齿轮箱的输入轴和输出轴上，所述第四盘形构件或第五盘形构件安装在第二超越离合器的输入轴和输出轴上，从输入轴到输出轴的方向上传递旋转，所述输出轴上设置有第六盘形构件，所述第六盘形构件与第一盘形构件连接。
8.根据权利要求2所述的一种电动自行车变速器，其特征在于，所述齿轮箱的输入轴通过齿轮与中间轴连接，所述机械传动装置的第一部分分别安装在齿轮箱的中间轴和输出轴上，所述第二盘形构件与第三盘形构件安装在中间轴或输出轴上，所述第七盘形构件与第八盘形构件安装在与第二盘形构件及第三盘形构件相对应的输入轴或输出轴上，所述第三盘形构件、第七盘形构件或第八盘形构件安装在其轴上的第一超越离合器，旋转传递方向仅从中间轴到输出轴，所述机械传动装置的第二部分分别安装在齿轮箱的中间轴和输出轴上，所述第四盘形构件和第五盘形构件分别安装在第二超越离合器的中间轴和输出轴上，旋转传递方向仅从输出轴到中间轴，所述输出轴上设置有与第一盘形构件连接的第六盘形构件。
9.根据权利要求2所述的一种电动自行车变速器，其特征在于，所述机械传动装置的第一部分分别安装在齿轮箱的输入轴和输出轴上，位于第二盘形构件与第三盘形构件之间，所述第七盘形构件与第八盘形构件安装在附加轴上，所述第二盘形构件、第三盘形构件、第七盘形构件、第八盘形构件安装在第一超越离合器的输入轴和输出轴上，从输入轴到输出轴方向传递旋转，所述机械传动装置中第一齿轮分别安装在齿轮箱的输入轴和输出轴上，所述第四盘形构件和第五盘形构件、第四盘形构件或第五盘形构件安装在第二超越离合器的轴上，从输出轴到输入轴的方向传递旋转，所述输出轴与所述第一盘形构件机械耦合的第六盘形构件连接。
10.根据权利要求2所述的一种电动自行车变速器，其特征在于，所述齿轮箱的输入轴通过齿轮与中间轴连接，所述机械传动装置的第一部分是安装在齿轮箱的中间轴和输出轴上，所述第二盘形构件和第三盘形构件分别安装在输出轴上，所述第二盘形构件、第三盘形构件或第五盘形构件安装在第一超越离合器的轴上，从中间轴旋转传递到第五盘形构件上，所述机械传动装置的第二部分中第四盘形构件安装在齿轮箱的中间轴上，所述中间轴安装在第二超越离合器上，从第四盘形构件到中间轴方向传递旋转，所述第一盘形构件、第四盘形构件和第五盘形构件是由单个传动装置覆盖。
11.根据权利要求2所述的一种电动自行车变速器，其特征在于，所述输入轴通过齿轮与中间轴连接，所述第二盘形构件和第三盘形构件以齿轮形式安装在中间轴上，所述第一盘形构件、第四盘形构件、第五盘形构件由单链传动覆盖，所述第二超越离合器互锁，所述第一盘形构件与踏板盘形构件连接。
12.根据权利要求10所述的一种电动自行车变速器，其特征在于，所述输入轴通过齿轮与中间轴连接，所述第二盘形构件和第三盘形构件以齿轮形式安装在中间轴上，所述第一盘形构件、第四盘形构件和第五盘形构件由单链传动装置覆盖，所述第一盘形构件通过一个可锁定的超越离合器固定到踏板盘形构件上，所述超越离合器能够在锁定状态下进行连接，能够将旋转从第一盘形构件传递到处于解锁状态下的踏板盘形构件。
13.根据权利要求2所述的一种电动自行车变速器，其特征在于，所述传机械传动装置的第一部分分别安装在齿轮箱的输入轴和输出轴上，所述第二盘形构件、第三盘形构件与第五盘形构件安装在输出轴上，所述第二盘形构件、第三盘形构件或第五盘形构件安装在第一超越离合器上，从输入轴方向传递旋转到第五盘形构件，所述机械传动装置的第二部分固定时，所述第四盘形构件安装在齿轮箱的输入轴上，所述输入轴安装在第二超越离合器上，在啮合状态下，将旋转从第四盘形构件方向传递旋转到输入轴，并在分离状态下作为轴承运行，所述第一盘形构件、第四盘形构件和第五盘形构件由单一传动装置覆盖。
14.根据权利要求2所述的一种电动自行车变速器，其特征在于，所述机械传动装置的第一部分分别安装在齿轮箱的输入轴和输出轴上，所述第二盘形构件、第三盘形构件与第五盘形构件安装在输出轴上，所述第二盘形构件、第三盘形构件或第五盘形构件安装在第一超越离合器上，从输入轴方向传递旋转到第五盘形构件，所述机械传动装置的第二部分固定时，所述第七盘形构件和第八盘形构件分别安装在齿轮箱的输入轴和中间轴上，在啮合状态下，从第四盘形构件传递旋转到输入轴，在分离状态下作为轴承运行，所述第一盘形构件、第四盘形构件和第五盘形构件由单一传动装置覆盖。
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