CN1134361C - 摩托车的电动驱动车轮组件 - Google Patents

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Abstract

一种车辆驱动组件，其具有用于通过可被旋转驱动的电机轴(38)来驱动车辆的电机(30)。第一旋臂(10)的第一端(19)内部容装有电机，而其第二端(15)可旋转地连接于车体，第一旋臂上还设有连接其两端的细长部分(11)。车辆驱动组件还具有齿轮箱(46)，其被设计成通过路面接触件将扭矩传递给路面，该组件还包括传动机构(48)，该机构直接与电机轴(38)啮合并被安装于齿轮箱内。传动机构(48)将扭矩从电机轴(38)传递给齿轮箱(46)。第二旋臂(12)可旋转地连接于车体。在第二旋臂(12)上设置有轴(74)，该轴伸入齿轮箱(46)并与传动机构(48)相连，使得第二旋臂(12)被传动机构支承。传动机构(48)最好包括行星齿轮减速单元，其带有固定的齿轮架(54)，该齿轮架可旋转地固定于第一旋臂(10)，该减速单元还具有多个与电机轴(38)和齿轮箱(46)有效相连的齿轮(52)，用于在其间传递扭矩。最好将至少一个齿轮(52)安装于齿轮架(54)，更好的是将多个齿轮安装于齿轮架。

Description

摩托车的电动驱动车轮组件
                        发明领域
本发明涉及一种用于小型摩托车的驱动车轮组件。本发明特别涉及一种小型摩托车车轮，其由安装于旋臂端部内的电机驱动，该端部与可旋转地安装于小型摩托车车体的一端部相对，其中电机轴直接地与安装于车轮内部的的传动机构啮合。
                        发明背景
由于大量的使用内燃机车辆所造成的空气污染的加剧在大城市已变得非常严重，所以在世界范围内正在努力研制一种有效的电动车辆，其不会排放污染排放物。在发展中国家的大城市中，广泛使用以二冲程发动机为动力的小型摩托车，其尤其会造成车辆的污染。这些二冲程小型摩托车产生大量的污染物和较大的噪音。另一方面，电动小型摩托车提供了一种交通方式，其基本上不排放污染物，而且产生极小的噪音。
电动双轮车辆已经开始研制了。例如，美国专利US5272938公开了一种在前轮内安装电动机的自行车。电机被置于箱体内。电机带动太阳齿轮旋转，太阳齿轮又带动与其啮合的行星齿轮旋转。可旋转地固定于轴上的行星齿轮与固定于自行车叉架上的齿圈啮合并沿齿圈转动。行星齿轮的轴固定于转动块。沿固定的齿圈转动的行星齿轮使得转动块绕其轴旋转。利用离合轮，使转动块的旋转带动箱体旋转。箱体是由两个具有相同直径的箱体半壳构成。轮辐通过两个箱体半壳安装于箱体。因此，箱体的旋转使得自行车轮辐和车轮转动，从而带动自行车前进。
但在’938号专利所公开的结构中，电机特别的薄，被不引人注目地安装于车轮内。该结构内不可能设置具有完美形状的电机，即体积较宽大和更有动力。
在美国专利US5322141中也公开其他电动车辆。该文献示出了安装于封闭箱体内的电动机，该封闭箱体通过悬挂件与乘客载运车辆相连，所述悬挂件从车辆和箱体侧向地铰接。吸振器用于吸收箱体和车辆之间的机械振动。
该公开的结构不适用于小型摩托车或其他小型车辆，在小型摩托车中，旋臂面向后并可沿着垂直于车辆的轴线平行于车轮转动。
美国专利US5613569和US5647450公开了电动小型摩托车，它们中的每一个都在可旋转的旋转动力单元内设置电动机，该旋转动力单元安装于主框架和车轮上。电机位于安装在车体上的旋转单元的端部。如’569号专利所说明的，这种位置关系需要传动机构，如皮带来向设置在旋转单元内部的车轮提供动力。电机远离车轮的这种位置关系和长的传动机构降低了驱动系统的潜在效率。
因此需要一种用于小型摩托车的高效率的驱动车轮组件，其适于采用足够尺寸的电机，并且可避免由电机远离车轮的位置关系而造成的效率低的缺陷。
发明概述
本发明提供了一种用于小型摩托车的车辆驱动组件，该摩托车上设置有用于驱动车辆的电机，包括可被旋转驱动的电机轴。小型摩托车最好具有第一和第二旋臂，每一旋臂的第一端固定于电机，第二端可旋转地并可支承地与车体相连。第一旋臂还最好包括基本上是刚性的细长部分，该部分与其第一端和第二端固定在一起。电机最好被设置于第一旋臂内部。
一种小型摩托车的车轮具有一齿轮箱，该齿轮箱被构造成利用路面接触件，如轮胎将扭矩传递给路面。被设置于齿轮箱内部的传动机构直接与电机轴啮合，减少了因采用中间传动件将电机与发动机可操作地连接所需要的皮带、链条或其他传动件所造成的效率损失。传动机构被构造成将扭矩从电机轴传递给齿轮箱。
传动机构最好包括一齿轮架，该齿轮架可旋转地固定于第一旋臂，传动机构还包括多个与电机轴和齿轮箱可操作地相连的齿轮，从而使扭矩在电机轴和齿轮箱之间传递。至少一个齿轮被安装于齿轮架。传动机构最好是行星齿轮减速单元，具有一固定于电机轴上的太阳齿轮，至少一个安装于齿轮架上的行星齿轮，和一固定于齿轮箱上的齿圈。
在较佳实施例中，在第二旋臂上固定有一轴，该轴容纳在齿轮箱内并与传动机构相连，最好与齿轮架相连。在这种情况下，传动机构支承着第二旋臂。为了将第二旋臂与该轴相连，在第二旋臂限定了一连接孔，当该轴伸入该连接孔时就可以将该轴固定。
图1是本发明的小型摩托车的左侧视图；
图2是小型摩托车的驱动车轮组件；
图3是驱动车轮组件的顶视横截面图；
图4是小型摩托车的行星减速单元的立体图。
优选实施例的详细描述
图1示出了本发明的带有两个车轮的小型摩托车，其中两轮分别是前驾驶轮8和后驱动轮18。
参照图2和图3，左旋臂10和右旋臂12绕旋转轴线16可旋转地连接于摩托车体14。旋臂10和12还与车轮18相连，因而将车轮18可旋转地安装于车体14，其旋转是绕基本上平行于车轮轴线23且基本上垂直于小型摩托车的轴线，并在基本上与车轮的旋转方向平行的旋转面上进行的。旋臂10和12具有刚性的纵长部分11和13，该部分连接旋臂的车体端15、17以及车轮端19、21，车体端和车轮端分别可旋转地连接于小型摩托车的车体14及其车轮18。
吸振器20连接于旋臂10、12和车体14之间，用于吸收其间的机械振动。吸振器20最好包括弹簧22以及减振器24，它们共同支承旋臂10和12，并对它们和车体14之间的运动进行减振。
参照图4，左边的旋臂10包括旋臂框架26，其上固定有挡盖28。旋臂框架26承受因支承小型摩托车车体14而产生的结构载荷。
电机30安装于旋臂框架26内。电机挡盖42固定于旋臂框架26，封闭住电机30。电机30还包括固定于轴38上的转子36。最好利用位于小型摩托车车体上的控制器(未示出)把能量从蓄电池供入电机30，能量是通过穿过旋臂框架26上的孔40的电缆(未示出)传递的。控制器也可以设置于左侧旋臂10。速度传感器最好安装在轴38上，用于向控制器提供速度信息。当电流通过电机时，转子36带动轴38旋转，进而驱动车轮。
如图3所示，车轮18包括齿轮箱46，其内安装有车轮传动机构48。齿轮箱46包括左箱体半壳86和右箱体半壳88，它们通过紧固件90相互固定，并在结构上支承着传动机构部分。传动机构最好是行星齿轮减速单元，其根据所采用电机和车轮的尺寸，提供6∶1到14∶1之间的减速比。图3也示出了右侧的旋臂挡盖49，其遮盖住内部的右旋臂12。
如图3-4所示，太阳齿轮50固定于由电机30驱动的轴38上，并直接啮合于其上。电机轴38最好是由经硬化处理的钢制成，用于减少轴在电机30和太阳齿轮50之间的扭力弯曲。行星齿轮52安装于齿轮架54的轴53上。行星齿轮52与太阳齿轮50啮合，同时也与齿圈66啮合，所述齿圈与太阳齿轮50同心设置。齿圈66固定于齿轮箱46，齿轮箱本身与车轮的半个轮圈68和69固连，轮圈上安装有路面接触件，如轮胎70。
大部分的行星齿轮52，在较佳实施例中的三个中的两个最好被设置于太阳齿轮50的下方，用于在尽可能多的行星齿轮52中共同分配地支承太阳齿轮50。也需要最好至少一个行星齿轮52位于太阳齿轮50上方，用于在颠簸的地带驱动小型摩托车时防止齿轮的径向错动。
齿轮架54被设计成能承受电机30所产生的旋转。在较佳实施例中，齿轮架54通过多个紧固件64固定于左旋臂10。因此，扭矩可以从电机轴38，通过太阳齿轮50被传递到行星齿轮52，然后传递到齿圈66和齿轮箱46，最后被传递到路面72，从而驱动小型摩托车。相对于轮胎70固定设置的齿轮箱46在轮胎70在路面72上滚动时与轮胎70一起旋转。
齿轮架54被固定于轴74，该轴从齿轮箱46轴向伸出并被固定于右旋臂12上，轴74包括轴肩78，该轴肩的直径大于右旋臂12上的孔76，该轴肩抵靠着右旋臂12，用于限制轴74穿过孔76。螺母82将轴74紧固于右旋臂12。具有两个旋臂可以减少由齿轮所产生的扭曲作用，使齿轮18产生的力被两个旋臂10和12共同承受。
本领域普通技术人员可以提供许多的改变和变化。例如，位于小型摩托车左侧和右侧的所述元件可以相互置换。所有这些改变都要在考虑到下述的权利要求的实质精神和范围而作出。

Claims (21)

1.一种车辆驱动组件，其包括：
一电机(30)，其被构造成用于驱动车辆，并包括一可被旋转驱动的电机轴(38)；
至少一个旋臂(10，12)，包括一第一旋臂(10)，其具有安装电机的第一部分和可旋转地并可支承地与车体(14)相连的第二部分；
一齿轮箱(46)，其被构造成与路面接触件连接并通过路面接触件(70)将扭矩传递给路面(72)；
一传动机构(48)，其与电机轴(38)直接啮合，并被安装于齿轮箱(46)内，且被构造成用于将扭矩从电机轴(38)传递给齿轮箱(46)；
其中该轴(38)相对于第一旋臂(10)是可转动的。
2.如权利要求1所述的驱动组件，其中至少一个旋臂包括一第二旋臂(12)，其可旋转地并可支承地与车体(14)相连；该驱动组件还包括一轴(74)，其固定于第二旋臂(12)并容纳在齿轮箱内并与传动机构(48)相连，使得第二旋臂(12)被传动机构(48)支承。
3.如权利要求2所述的驱动组件，其中第二旋臂(12)限定了一连接孔(76)，当所述轴(74)通过该连接孔(76)被接纳时所述轴(74)可固定在第二旋臂(12)上。
4.如权利要求1所述的驱动组件，其中该传动机构包括：
一齿轮架(54)，其可旋转地固定于第一旋臂(10)；和
多个与电机轴(38)和齿轮箱(46)可操作地相连的齿轮(50，52，66)，使扭矩在电机轴(38)和齿轮箱(46)之间传递；
其中至少其中一个齿轮(52)被安装于齿轮架(54)上。
5.如权利要求4所述的驱动组件，其中多个齿轮包括固定于电机轴(38)上的一太阳齿轮(50)，至少一个安装于齿轮架上的行星齿轮(52)，和固定于齿轮箱(46)上的一齿圈(66)。
6.如权利要求4所述的驱动组件，还包括固定于齿轮架(54)并可固定于第二旋臂(12)上的轴(74)。
7.如权利要求1所述的驱动组件，其中齿轮箱(46)相对于路面接触件(70)可转动地定位。
8.如权利要求1所述的驱动组件，其中该第一和第二部分大体被设置在至少一个旋臂的第一端(19)和第二端(15)处。
9.如权利要求8所述的驱动组件，其中第一旋臂(10)包括一基本上刚性的细长部分(11)，该部分与该第一端(19)和第二端(15)固定在一起。
10.如权利要求1所述的驱动组件，其中该电机轴(38)与路面接触件(70)大体同轴。
11.如权利要求1所述的驱动组件，其中：
该路面接触件(70)可相对于该旋臂(10)绕一转动轴线(23)转动；和
该至少一个旋臂(10)被构造成用以将该路面接触件(70)绕一摆动轴线(16)可摆动地连接于该车体，该摆动轴线(16)通常平行于该转动轴线(23)。
12.如权利要求1所述的驱动组件，其中该齿轮架(54)被固定成相对于该至少一个旋臂(10)不能转动。
13.如权利要求1所述的驱动组件，其中还包括：
一车轮(18)，其包括一路面接触件(70)和一传动机构(48)，该传动机构安装在车轮内并被构造成将扭矩通过该路面接触件(70)传递给路面(72)；其中该电机安装在该旋臂(10)的第一部分，位于车轮的外侧。
14.如权利要求13所述的驱动组件，其中该传动机构(48)包括一太阳齿轮(50)，绕该太阳齿轮(50)安装且与其啮合的至少一个行星齿轮(52)，和一绕该至少一个行星齿轮(52)设置的且与其啮合的齿圈(66)。
15.一种车辆，包括：
权利要求1的驱动组件；
一车体(14)，其中驱动组件的第一旋臂(10)的第二部分被可转动地和可支承地连接在车体(14)上；和
可支承地连接于车体(14)的前轮(8)和后轮(18)；
其中前轮包括一单一的车轮。
16.如权利要求15所述的车辆，还包括一叉件，其将前轮(8)连接于车体(14)。
17.如权利要求15所述的车辆，还包括可操作地连接于前轮(8)的手柄杆，用以使前轮转向。
18.如权利要求15所述的车辆，其中后轮(18)包括一单一的车轮，使得该车辆是一两轮车辆。
19.一种车辆，包括：
权利要求1的驱动组件；和
一车体(14)，其中驱动组件的第一旋臂(10)的第二部分被可转动地和可支承地连接在车体(14)上；和
其中该车辆是一非踏板驱动的车辆。
20.如权利要求19所述的车辆，其中该车辆是一小型摩托车。
21.一种车辆驱动组件，其包括：
一电机(30)，其被构造成用于驱动车辆，并包括一可被旋转驱动的电机轴(38)；
至少一个旋臂(10，12)，包括一第一旋臂(10)，其具有一第一部分和一可旋转地并可支承地与车体(14)相连的第二部分，其中该电机(30)容纳在该旋臂(10)的第一部分内；
一齿轮箱(46)，其被构造成与路面连接件连接并通过路面接触件(70)将扭矩传递给路面(72)；
一传动机构(48)，其与电机轴(38)直接啮合，并被安装于齿轮箱(46)内，且被构造成用于将扭矩从电机轴(38)传递给齿轮箱(46)。
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