CN112722143A - 内置链传动机构的电动自行车中置电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种内置链传动机构的电动自行车中置电机，包括：中轴，用于安装曲柄和脚踏以承受骑行踏力；主牙盘，用于向电动自行车的驱动轮传递脚踏力；电动驱动机构，具有用于输出动力且与中轴平行的输出轴；动力传递机构，连接输出轴和主牙盘以将电动驱动机构的动力传递给后者；其特征在于：动力传递机构包括牙盘座套、第一、第二单向离合器和链传动机构，牙盘座套前部固定主牙盘，链传动机构包括第一、第二传动牙盘及链条；牙盘座套后部内周经第一单向离合器与中轴相连，而后部外周则经第二单向离合器与第一传动牙盘内周相连，第二传动牙盘固定至输出轴上。本发明结构简单，更易制造，生产成本更低，而工作可靠性更高。

Description

内置链传动机构的电动自行车中置电机

技术领域

本发明涉及一种内置链传动机构的电动自行车中置电机。

背景技术

现有的电动自行车的中置电机往往是一系列机构的总成，通常包含电动驱动机构、中轴、单向离合器、减速传动机构和牙盘，部分还带有传感器。这类中置电机的结构形式是多种多样的，不同的结构导致机构最终的传动效率和性能都是千差万别的。

目前电动自行车行业内应用广泛的一种中轴电机，其中轴与电动驱动机构的输出轴平行布置，通过在壳体上引出安置中轴的中轴套管以便能够插入装配在市场上通用规格的车架五通管内，因此这种电机无需与专门的吊架配合，能够适配市面上大多数规格的车架，有着很好的适应性。

已知的上述中置电机的固有结构形式中，牙盘通常都与一辅助齿轮同轴连接，而辅助齿轮通过齿轮传动机构与电动驱动机构的输出轴传动连接。电动驱动机构输出的动力经齿轮传动机构传递至辅助齿轮上，再传递至牙盘上，最后由牙盘经链条传递至后轮驱动电动自行车运行。

此外，上述结构中，还需安装两套单向离合器，其中一套安装在牙盘和中轴之间，用于将脚踏力单向的传递到牙盘上，而另一套则安装在电动驱动机构向辅助齿轮传递辅助动力的传递路径上，也即齿轮传动机构内部，用于仅单向传递电动驱动机构的动力。

然而，在实践中上述中置电机暴露出如下缺点：

1） 齿轮传动机构中，齿轮由于啮合装配关系，齿轮与齿轮之间的中心距离是固定的，无法再调节，这就造成传动机构的中心距离选择范围较窄，设计空间较小；且齿轮传动机构的装配精度要求非常高，稍有误差就会影响速比。

2） 在中置电机生产制造时，齿轮传动机构的装配造成电动驱动机构的输出轴与中轴的中心距离精度要求较高，装配难度增大，制造成本变高；

3） 两处单向离合器的位置较为分散，且结构复杂，安装工序繁复，不便于安装，装配效率较低，且稍有误差就会降低中置电机整体性能；

4）齿轮传动机构无法有效吸收和缓和动力部分及负载部分带来的震动和冲击。

由于存在上述缺点，因此目前的上述中置电机在生产难易性、制造成本、可靠性方面依旧存在不足，亟待改进。

发明内容

本发明目的是：提供一种内置链传动机构的电动自行车中置电机，其结构简单，更易制造，生产成本更低，而工作可靠性更高。

本发明的技术方案是：一种内置链传动机构的电动自行车中置电机，包括：

中轴，用于安装曲柄和脚踏以承受骑行踏力；

主牙盘，用于向电动自行车的驱动轮传递脚踏力；

电动驱动机构，具有用于输出动力且与中轴平行的输出轴；

动力传递机构，用于连接输出轴和主牙盘，以将电动驱动机构的动力传递给主牙盘；

其特征在于：动力传递机构包括牙盘座套、第一单向离合器、第二单向离合器和链传动机构，其中牙盘座套的前部固定主牙盘，链传动机构包括第一传动牙盘、第二传动牙盘及连接两者的链条；牙盘座套的后部内周经第一单向离合器与中轴相连，而牙盘座套的后部外周则经第二单向离合器与第一传动牙盘内周相连，第二传动牙盘固定至电动驱动机构的输出轴上。

进一步的，本发明中所述牙盘座套的后部内周与第一单向离合器的外圈固定或一体设置，而第一单向离合器的内圈与中轴固定或一体设置；牙盘座套的后部外周则与第二单向离合器的内圈固定或一体设置，第二单向离合器的外圈与第一传动牙盘的内周固定或一体设置；所述中轴、第一单向离合器、牙盘座套、第二单向离合器和第一传动牙盘预先装配构成模块件，整体安装和拆卸。

进一步的，本发明中所述牙盘座套的前部经轴肩部连有主牙盘安装部，主牙盘通过花键连接装配至该主牙盘安装部外围，同时主牙盘安装部上铣有外螺纹，同一锁紧螺母配合以将主牙盘轴向锁紧至轴肩部上。

更进一步的，本发明中所述主牙盘安装部内周与中轴之间装配有牙盘座套支撑轴承。

进一步的，本发明中所述中轴容纳于套管内，而所述动力传递机构容纳于同套管固定或一体相连的外壳内，所述主牙盘位于外壳外侧。

更进一步的，本发明中所述外壳包括扣合固定的前壳体和后壳体，其中后壳体与套管一体成型，且所述套管内侧装配有若干支撑中轴的中轴轴承。实际组装时，套管通常被固定至电动自行车的车架上。

进一步的，本发明中同常规技术一样，所述电动驱动机构包括电机和减速机构。电机内部同转子固定的芯轴同减速机构相连，例如行星减速机构，而减速机构的输出轴也即电动驱动机构的输出轴。由于减速机构的结构并非本发明的改进点，故不展开详述。

进一步的，本发明中所述第一单向离合器为棘轮棘爪单向离合器，第二单向离合器为单向滚针离合器。

本发明的工作原理如下：

第一单向离合器，仅用于将中轴上的脚踏力传递至牙盘座套及主牙盘上的单向传递。

第二单向离合器，仅用于将电动驱动机构输出的动力传递至牙盘座套及其主牙盘上的单向传递。

电动驱动机构工作状态，输出轴输出动力，经链传动机构并借助第二单向离合器的咬合作用，将动力传递至牙盘座套及主牙盘上，主牙盘再将动力传递至电动自行车的驱动轮上，驱动电动自行车行进。此状态下，由于第一单向离合器的作用，牙盘座套与中轴脱开，防止中轴跟转。

人骑行踩踏工作状态，脚不停踩踏安装至中轴两端曲柄上的脚踏，借助第一单向离合器的咬合作用，将动力传递至牙盘座套及主牙盘上，主牙盘再将动力传递至电动自行车的驱动轮上，驱动电动自行车行进。这一过程中，由于第二单向离合器的作用，第一传动牙盘与牙盘座套之间脱开，使牙盘座套及其主牙盘的运转不会受到电动驱动机构的输出干涉。

本发明的优点是：

1.本发明将内部原先动力传递机构中的齿轮传动机构改为了链传动机构，相比齿轮传动机构，链传动机构的两个传动牙盘之间的中心距离可调节，且调节不会影响已定的速比，故选择范围大，使得中置电机内部设计空间也加大，装配精度要求则降低。

2.同样由于采用链传动机构，使得电动驱动机构的输出轴和中轴之间的中心距离的精度装配要求大大降低，装配难度随之下降，制造成本也相应大大降低。

3.相比现有技术，本发明将两个单向离合器均搬到了牙盘座套的位置，且使得牙盘座套兼作为第一单向离合器的外圈和第二单向离合器的内圈，有利于模块化设计。且实际操作时，我们将中轴、第一单向离合器、牙盘座套、第二单向离合器和第一传动牙盘预先装配构成模块件，整体安装和拆卸，减小各种干扰因素，不仅能够简化结构和装配，也能够提高产品性能。

4．内部使用链传动机构能够有效吸收和缓和动力部分（电动驱动机构）及负载部分（牙盘座套及主牙盘）带来的震动和冲击，提高中置电机的整体运行可靠性。

综合来说，本发明结构简单，更易制造，生产成本更低，而工作可靠性更高。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明一种具体实施例的主剖面图；

图2为图1中第一传动牙盘处的横向截面视图（用于揭示中轴、第一单向离合器、牙盘座套、第二单向离合器和第一传动牙盘的内部装配关系）。

其中：1、中轴；2、主牙盘；3、电动驱动机构；3a、输出轴；4、牙盘座套；4a、轴肩部；4b、主牙盘安装部；5、第一单向离合器；6、第二单向离合器；7、第一传动牙盘；8、第二传动牙盘；9、链条；10、锁紧螺母；11、牙盘座套支撑轴承；12、套管；13、外壳；13a、前壳体；13b、后壳体；14、中轴轴承；15、车架。

具体实施方式

实施例：下面结合图1和图2所示对本发明提供的这种内置链传动机构的电动自行车中置电机的具体实施方式进行说明如下：

首先如图1所示，这种内置链传动机构的电动自行车中置电机同常规技术一样，具有中轴1、容纳中轴1的套管12、主牙盘2、电动驱动机构3、与套管12一体相连的外壳13和设于外壳13内的动力传递机构。其中：

中轴1，用于安装曲柄和脚踏（图中省略）以承受骑行踏力，且所述套管12内侧装配有两个支撑中轴1的中轴轴承14。实际组装时，套管12通常被固定至电动自行车的车架15上；

主牙盘2，用于向电动自行车的驱动轮传递脚踏力，同已知技术一样其上安置传动链（图中未标出）与安装在电动自行车的驱动轮上的牙盘连接；

电动驱动机构3，具有用于输出动力且与中轴1平行的输出轴3a；同常规技术一样，所述电动驱动机构3由电机和减速机构构成。电机采用内定子外转子构型，减速机构为常规的行星减速机构。转子中心固定芯轴同行星减速机构相连，而行星减速机构的输出轴也即电动驱动机构的输出轴3a；

动力传递机构，用于连接输出轴3a和主牙盘2，以将电动驱动机构3的动力传递给主牙盘2。本实施例中所述动力传递机构容纳于同套管12一体相连的外壳13内。外壳13由扣合固定的前壳体13a和后壳体13b构成，其中后壳体13b与套管12一体成型，所述主牙盘2位于外壳13外侧。

动力传递机构为本发明改进的核心点，其构成如下：具有牙盘座套4、第一单向离合器5、第二单向离合器6和链传动机构，其中牙盘座套4的前部伸出前壳体13a上设有的开孔固定主牙盘2，链传动机构由第一传动牙盘7、第二传动牙盘8及连接两者的链条9共同构成。牙盘座套4的后部内周经第一单向离合器5与中轴1相连，而牙盘座套4的后部外周则经第二单向离合器6与第一传动牙盘7内周相连，第二传动牙盘8固定至电动驱动机构3的输出轴3a上。

并且具体结合图1所示，本实施例中所述牙盘座套4的前部经轴肩部4a连有主牙盘安装部4b，主牙盘2通过花键连接装配至该主牙盘安装部4b外围，同时主牙盘安装部4b上铣有外螺纹，同一锁紧螺母10配合以将主牙盘2轴向锁紧至轴肩部4a上。同时所述主牙盘安装部4b内周与中轴1之间装配有牙盘座套支撑轴承11。

具体再如图2所示，本实施例中所述第一单向离合器5为棘轮棘爪单向离合器，第二单向离合器6为单向滚针离合器。棘轮棘爪单向离合器的外圈为棘齿圈，而内圈则是同棘齿圈配合的棘爪圈。而单向滚针离合器，其内圈为一个环形保持架，而外圈上通常设置滚针槽、滚针及弹簧。

结合图2所示，所述牙盘座套4的后部内周与第一单向离合器5的外圈一体设置，而第一单向离合器5的内圈与中轴1一体设置；牙盘座套4的后部外周则与第二单向离合器6的内圈一体设置，第二单向离合器6的外圈与第一传动牙盘7的内周一体设置。牙盘座套4兼作为第一单向离合器5的外圈和第二单向离合器6的内圈，这样有利于模块化设计。并且实际装配时所述中轴1、第一单向离合器5、牙盘座套4、第二单向离合器6和第一传动牙盘7预先装配构成模块件，整体安装和拆卸，减小各种干扰因素，不仅能够简化结构和装配，也能够提高产品性能。

本发明的工作原理如下：

第一单向离合器5，仅用于将中轴1上的脚踏力传递至牙盘座套4及主牙盘2上的单向传递。

第二单向离合器6，仅用于将电动驱动机构3输出的动力传递至牙盘座套4及其主牙盘2上的单向传递。

电动驱动机构3工作状态，输出轴3a输出动力，经链传动机构并借助第二单向离合器6的咬合作用，将动力传递至牙盘座套4及主牙盘2上，主牙盘2再将动力传递至电动自行车的驱动轮上，驱动电动自行车行进。此状态下，由于第一单向离合器5的作用，牙盘座套4与中轴1脱开，防止中轴1跟转。

人骑行踩踏工作状态，脚不停踩踏安装至中轴1两端曲柄上的脚踏，借助第一单向离合器5的咬合作用，将动力传递至牙盘座套4及主牙盘2上，主牙盘2再将动力传递至电动自行车的驱动轮上，驱动电动自行车行进。这一过程中，由于第二单向离合器6的作用，第一传动牙盘7与牙盘座套4之间脱开，使牙盘座套4及其主牙盘2的运转不会受到电动驱动机构3的输出干涉。

当然上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种内置链传动机构的电动自行车中置电机，包括：

中轴（1），用于安装曲柄和脚踏以承受骑行踏力；

主牙盘（2），用于向电动自行车的驱动轮传递脚踏力；

电动驱动机构（3），具有用于输出动力且与中轴（1）平行的输出轴（3a）；

动力传递机构，用于连接输出轴（3a）和主牙盘（2），以将电动驱动机构（3）的动力传递给主牙盘（2）；

其特征在于：动力传递机构包括牙盘座套（4）、第一单向离合器（5）、第二单向离合器（6）和链传动机构，其中牙盘座套（4）的前部固定主牙盘（2），链传动机构包括第一传动牙盘（7）、第二传动牙盘（8）及连接两者的链条（9）；牙盘座套（4）的后部内周经第一单向离合器（5）与中轴（1）相连，而牙盘座套（4）的后部外周则经第二单向离合器（6）与第一传动牙盘（7）内周相连，第二传动牙盘（8）固定至电动驱动机构（3）的输出轴（3a）上。

2.根据权利要求1所述的内置链传动机构的电动自行车中置电机，其特征在于所述牙盘座套（4）的后部内周与第一单向离合器（5）的外圈固定或一体设置，而第一单向离合器（5）的内圈与中轴（1）固定或一体设置；牙盘座套（4）的后部外周则与第二单向离合器（6）的内圈固定或一体设置，第二单向离合器（6）的外圈与第一传动牙盘（7）的内周固定或一体设置；所述中轴（1）、第一单向离合器（5）、牙盘座套（4）、第二单向离合器（6）和第一传动牙盘（7）预先装配构成模块件，整体安装和拆卸。

3.根据权利要求1所述的内置链传动机构的电动自行车中置电机，其特征在于所述牙盘座套（4）的前部经轴肩部（4a）连有主牙盘安装部（4b），主牙盘（2）通过花键连接装配至该主牙盘安装部（4b）外围，同时主牙盘安装部（4b）上铣有外螺纹，同一锁紧螺母（10）配合以将主牙盘（2）轴向锁紧至轴肩部（4a）上。

4.根据权利要求3所述的内置链传动机构的电动自行车中置电机，其特征在于所述主牙盘安装部（4b）内周与中轴（1）之间装配有牙盘座套支撑轴承（11）。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的内置链传动机构的电动自行车中置电机，其特征在于所述中轴（1）容纳于套管（12）内，而所述动力传递机构容纳于同套管（12）固定或一体相连的外壳（13）内，所述主牙盘（2）位于外壳（13）外侧。

6.根据权利要求5所述的内置链传动机构的电动自行车中置电机，其特征在于外壳（13）包括扣合固定的前壳体（13a）和后壳体（13b），其中后壳体（13b）与套管（12）一体成型，且所述套管（12）内侧装配有若干支撑中轴（1）的中轴轴承（14）。

7.根据权利要求1所述的内置链传动机构的电动自行车中置电机，其特征在于所述电动驱动机构（3）包括电机和减速机构。

8.根据权利要求1所述的内置链传动机构的电动自行车中置电机，其特征在于所述第一单向离合器（5）为棘轮棘爪单向离合器，第二单向离合器（6）为单向滚针离合器。

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