CN114302846B - 用于两轮车辆的推进装置 - Google Patents

Abstract

一种用于两轮车辆(2)、特别是用于电动自行车的推进装置(1)，包括：‑用于中轴的机构(3)，该机构设置有适于向后轮(6)提供牵引力以便手动推进所述车辆(2)的曲柄(4)和踏板(5)，‑第一行星齿轮减速器(7)，该第一行星齿轮减速器与用于所述中轴的机构(3)耦接、可由第一控制装置(9)驱动，该第一控制装置被构造成用于改变第一行星齿轮减速器(7)的几何构型并因此改变齿轮传动比，‑用于辅助蹬踏的电机(10)，该电极置于用于中轴的机构(3)和后轮(6)之间、与该机构和该后轮耦接，‑第二行星齿轮减速器(11)，该第二行星齿轮减速器可由第二控制装置(13)驱动，该第二控制装置被构造成用于改变第二行星齿轮减速器(11)的几何构型并因此改变相对应的齿轮比，第二行星齿轮减速器(11)与后轮(6)耦接并直接接触，以便将移动从推进装置(1)传递到后轮。

Description

用于两轮车辆的推进装置

技术领域

本发明涉及一种用于两轮车辆、特别是用于电动自行车类型的自行车的辅助蹬踏推进装置以及两轮车辆。

背景技术

装配到自行车上的各种辅助蹬踏系统的使用是众所周知的。

除了传统的中轴机构(曲柄、轴、带有链环和传动链的曲柄组等)之外，目前设置有辅助蹬踏系统的自行车通常还包括电机，该电机装配到自行车的车架的下部区域并由电池供电，该电池也位于上述车架上。

自行车设置有传动系统，该传动系统对于将骑车人的肌肉力量从中轴的轴传动到后轮并且因此使车辆处于运动状态是必要的。在带有齿轮的自行车的情况下，该系统由传动链、飞轮和曲柄组限定。飞轮装配到后轮的轮毂上，并由一个或多个链轮(即直径不断增大的圆形带齿元件，因此相应地具有不断增加的数量的相应齿部)组成。另一方面，曲柄组装配到中轴的轴上，并且由一到三个带齿的链环组成。中轴机构和后轮之间的齿轮传动比由链环和链轮的直径比决定。

链条由称为链节的模块化单元组成，这些链节与链轮和链环的齿接合：以这样的方式，由释放在踏板上的肌肉力量生成的扭矩(该扭矩使中轴机构的轴旋转)通过传动链传动到飞轮装配到其上的后轮。通过作用在自行车的把手上存在的杠杆上，可以通过换档来手动改变车辆的齿轮传动比：以这样的方式，换档中包括的前或后拨链器被移动，这迫使链条“脱轨”、从一个链轮移动到另一链轮(在后拨链器的情况下)、或者从一个链环移动到另一链环(在前拨链器的情况下)。

尽管这种传动系统是最常用的系统，但是使用这种传动系统具有各种缺点。

链条受到由环境因素导致的和正常使用后两者的磨损的影响。由于与自行车在其上推进的沥青上和地面上的泥土、水、灰尘和化学试剂接触，加速了腐蚀和磨损过程。前述链条和所连接的传动部件的劣化损害了正确的传动功能。事实上，为了能够正常操作，链条必须不断保持绷紧。由于链条拉伸现象，链条倾向于伸长：链条的链节不断受到的牵引力导致链节节距伸长。由于以上阐述的原因，长期使用磨损的链条对骑车人来说是不利的，甚至潜在地是危险的，发生断裂事件的可能性很高。为了避免事故的风险，自行车的使用者经常不得不更换和/或维护链条，具有最终的巨大开支。

此外，为了正确操作，传动链必须充分润滑。意想不到的是，在使用期间，骑车人可能与链条接触，被抹脏并且弄脏。

如果在使用车辆的同时链条从曲柄组脱落，骑车人必须首先停下车辆，并且手动将链条重新装配在正确的座上，由于链条上的润滑剂，骑车人的手不可避免地会变脏和抹脏。

另一方面，齿轮传动比由可能的链轮-链环组合来限定。每个组合对应于给定的度量改进，即踏板的每圈所行驶的距离。由自行车使用的齿轮的总数量是飞轮的链轮的数量乘以曲柄组的链环的数量的乘积。重要的是要记住，不是所有的齿轮可以使用，或者确切地说，存在因为害怕损坏变速器部件而不建议使用其的某些“极端”的齿轮。例如，根据与链条的正常延伸的方向相交的方向来选择以相互最大距离放置的链环和链轮所产生的齿轮传动比导致传动链相对于车架的纵向范围的方向非常倾斜的情况；由于链条受到的巨大应变(即弯曲应力的状态)(其促进过早的链条磨损)，这些齿轮传动比除了在短时段内不能被使用。取决于链轮和链环的数量，存在不连续的且有限数量的齿轮传动比(以及因此可能的速度)。增加链轮和链环的数量以便增加齿轮传动比的可能选择并且因此改进齿轮传动比值分别增加了飞轮的和曲柄组的总尺寸和重量，从而使得车辆更难移动。此外，由于倾斜，增加链轮和链环会导致过紧的传动链。还必须提及导致的结构复杂性和相对应的成本增加。

进一步，链轮上和链环上具有相当尖或尖锐的轮廓的齿部的存在构成了在骑车人意外撞上它们的情况下的受伤的可能原因。

处于上述原因，因此认为目前存在用于自行车和电动自行车类型的自行车的当前运动推进和传动装置的很大的改进空间。

发明内容

本发明的目的是改进现有的传动和推进装置，并提供一种推进装置(特别是一种用于自行车的辅助蹬踏装置)，其能够克服现有技术的上述限制。

本发明的另一目的是提供一种推进装置(特别是一种辅助蹬踏装置)，其能够确保改进和优化的运动传动。

本发明的另一目的是改进用于辅助蹬踏的现有系统，并提供一种从经济角度来看有利的技术方案、还包括重量和总体尺寸的总体减小。特别是，旨在提供一种易于适应和装配到任何类型的自行车上的推进装置。

本发明的另一目的是提供一种使得车辆的使用更加通用和容易的推进装置，这提供了没有传统系统中的限制的更广泛的齿轮传动比(以及因此车辆速度)的选择。

本发明的简要描述

上述目的可通过一种用于两轮车辆、特别是用于电动自行车的推进装置来实现，该推进装置包括：-中轴，所述中轴配备有适于为后轮提供牵引力以便手动推进车辆的曲柄臂和踏板，-第一行星齿轮减速器，所述第一行星齿轮减速器耦接到所述中轴、能够由第一控制装置驱动，所述第一控制装置被构造成改变所述第一行星齿轮减速器的几何构型并因此改变齿轮传动比，-辅助蹬踏电机，所述辅助蹬踏电机置于所述中轴和所述后轮之间、耦接到：-第二行星齿轮减速器，所述第二行星齿轮减速器能够由第二控制装置驱动，所述第二控制装置被构造成改变所述第二行星齿轮减速器的几何构型并因此改变相对齿轮传动比，所述第二行星齿轮减速器与所述后轮耦接并与所述后轮直接接触，以便将运动从推进装置传动到所述后轮。由于本发明，实现的所有设定的目的。

附图说明

参照附图，根据以下描述，根据本发明的推进装置的特征和优点将变得更加清楚，在附图中：

图1是根据本发明的推进装置的侧视图，该推进装置连接到两轮车辆特别是自行车的后轮。

图2是根据本发明的推进装置的放大侧视图，特别其示出了连接到后轮的替代性方式。

图3是图1的放大视图。

具体实施方式

参照附图，下面公开了一种用于两轮车辆2(特别是用于电动自行车，即设有电机10的自行车)的推进装置1，以帮助使用者的蹬踏，从而至少部分地减少使用者的体力耗费。

推进装置1设有用于中轴的机构3，曲柄4和踏板5连接到该机构。由于施加到踏板5上的、通过现在详细公开的系统传动到后轮6的骑车人的牵引力，使得车辆2的手动推进成为可能。

用于中轴的机构3通过由曲柄4和踏板5组成的系统而旋转。旋转运动被传动到与用于中轴的机构3耦接的第一行星齿轮减速器7。通过适当地改变第一行星齿轮减速器7的内部部件的几何构型，可以修改运动向后轮6传动的齿轮传动比。

第一行星齿轮减速器7串联连接到第二行星齿轮减速器11，在一个实施例中，该第二行星齿轮减速器完全类似于齿轮减速器5：以这种方式，增加了齿轮传动比的可变性范围。第一齿轮减速器7和第二齿轮减速器11之间的机械连接安装在齿轮减速器的外部耦接表面处，例如通过啮合，如果这些表面设有齿的话。更准确地说，在图中示出的实施例中，第一齿轮减速器7的齿8与第二齿轮减速器11的齿12耦接。

第二行星齿轮减速器11通过踏板旋转的辅助与电机10耦接。

第二行星齿轮减速器11又与后轮6的侧向表面14直接接触和耦接，以便将运动从推进装置1传动到其上。

总之，电机10和与其耦接的第二行星齿轮减速器11被安置在后轮6和与中轴机构3耦接的第一行星齿轮减速器7之间并连接到后轮6和该第一行星齿轮减速器。

在后轮6和行星齿轮减速器8之间的许多可能的耦接实施例中，示出了两个：第一实施例在图2中示出，而第二实施例在图3中示出。

在第一种情况下，侧向表面14设置在后轮6的轮缘16的具有环形形状的侧部15上：在侧向表面14上获得有齿17，该齿被成形为与设置在第二行星齿轮减速器11上的齿12啮合并接收来自该齿的传动运动。

在第二种情况下，侧向表面14设置在后轮6的轮胎18上：在侧向表面14上获得有齿19，该齿被成形为与设置在第二行星齿轮减速器11上的齿12啮合并接收来自该齿的传动运动。在轮胎18的侧向表面14上获得的齿19由具有大于轮胎18的其余部分的刚度的材料制成。

第一行星齿轮减速器7由第一控制装置9控制，而第二齿轮减速器11由第二控制装置13控制。第一控制装置9和第二控制装置13包括电机装置，该电极装置被设计成改变所述第一行星齿轮减速器7和/或所述第二行星齿轮减速器11的几何构型，然后改变运动向后轮6传动的齿轮传动比。

第一控制装置9和第二控制装置13可由骑行人通过设置在车辆2的车把21上的合适的杠杆装置20来控制。

像第一齿轮减速器7和第二齿轮减速器11一样，行星齿轮机构是具有不同直径的齿状轮系统、彼此啮合、相互协作，使得运动从一个轮传动到另一轮。根据行星齿轮机构的哪些部件被锁定或自由移动，然后通过作用在该机构的几何形状上，在增加和降低速度的两者情况下，可以连续调节齿轮传动比。

该机构的主要部件是太阳齿轮22、行星齿轮23和环形齿轮24。太阳齿轮22被放置在该机构的中心，并与被限定为被容纳在被称为行星架的部件上的行星齿轮23的一个或多个链轮啮合。一般而言，太阳齿轮半径大于行星齿轮的半径。反过来，行星齿轮23与环形齿轮24啮合。在图2和图3中，更好地示出了第一行星齿轮减速器7的部件。

类似于第一齿轮减速器7，第二齿轮减速器11包括相应的太阳齿轮32、行星轮33和环形齿轮34。太阳齿轮32被放置在该机构的中心，并与容纳在相应行星架上的行星齿轮33啮合。

在第一齿轮减速器7的情况下，太阳齿轮22通过用于中轴的机构3而连接和移动。另一方面，在第二齿轮减速器11的情况下，太阳齿轮22通过电机10而连接和移动。

车辆2可以在有或没有电机10的帮助下操作。如果电机10被关闭，车辆2仅由于骑行人的肌肉力量而运动。运动由中轴机构3传动到第一行星齿轮减速器7，然后传动到第二行星齿轮减速器11，并且最后传动到后轮6。另一方面，在电机10操作的情况下，电机以恒定的角速度运动，同时行星齿轮减速器8调节被给予后轮6的实际牵引力，一次调节车辆2运动的速度。系统设置有用于检测中轴机构3的运动并因此激活马达10的传感器。还可以提供开关装置，用于在必要时完全禁用电机10。

特别地，两个行星齿轮减速器(第一齿轮减速器7和第二齿轮减速器11)的存在增加了齿轮传动比的可变性范围。这是相对于用于调节速度变化的传统方法的改变和优点：由于可能的链环和链轮组合，后者提供了离散数量的可能速度，而所要求保护的解决方案使得能够增加齿轮传动比的可变性范围。换句话说，齿轮传动比的值是以连续的方式变化的，而不是像传统自行车齿轮改变那样以离散的方式变化。

进一步，从结构的角度来看，所公开的推进装置1被简化和减轻：较高数量的链轮和链环已经被基于行星齿轮的直接传动系统代替。不存在链环和链轮由于车辆的重量方面的减少而导致体积更小并且移动更简单的系统。消除了因撞击带齿的轮而受伤的可能性。

要求保护的传动方法不包括使用传输链，从而导致系统使用起来更简单和更直观，避免了与其使用相关的问题。

作为根据本发明的推进装置1的一部分的任何元件可以由在结构和功能方面等同的其他元件代替，并且材料只要与它们预期的特定用途兼容就可以根据所请求的要求和根据可用的现有技术适当地选择。

可以基于特定的需要和应用来配置推进装置1和确定其大小，具有对上面公开的和附图中示出的内容的可能的变化和/或添加，而不会因此落在要求保护的范围之外。

Claims (15)

1.一种用于两轮车辆(2)的推进装置(1)，所述推进装置(1)包括：

-中轴(3)，所述中轴配备有适于为后轮(6)提供牵引力以便手动推进车辆的曲柄臂(4)和踏板(5)，

-第一行星齿轮减速器(7)，所述第一行星齿轮减速器(7)耦接到所述中轴(3)、能够由第一控制装置(9)驱动，所述第一控制装置(9)被构造成改变所述第一行星齿轮减速器(7)的几何构型并因此改变齿轮传动比，

-辅助蹬踏电机(10)，所述辅助蹬踏电机(10)置于所述中轴(3)和所述后轮(6)之间、耦接到：

-第二行星齿轮减速器(11)，所述第二行星齿轮减速器(11)能够由第二控制装置(13)驱动，所述第二控制装置(13)被构造成改变所述第二行星齿轮减速器(11)的几何构型并因此改变相对齿轮传动比，所述第二行星齿轮减速器(11)与所述后轮(6)耦接并与所述后轮(6)直接接触，以便将运动从推进装置(1)传动到所述后轮(6)。

2.根据权利要求1所述的推进装置，其中，所述第二行星齿轮减速器(11)与所述第一行星齿轮减速器串联连接并与所述第一行星齿轮减速器(7)啮合，以便增加齿轮传动比的可变性范围。

3.根据权利要求1或2所述的推进装置，其中，所述第二行星齿轮减速器(11)与所述后轮(6)的侧向表面(14)接触。

4.根据权利要求3所述的推进装置，其中，所述侧向表面(14)设置在所述后轮(6)的轮缘(16)的具有环形形状的侧部(15)上，在所述侧向表面(14)上获得有第一齿(17)，所述第一齿与设置在所述第二行星齿轮减速器(11)上的第二齿(12)啮合，并接收来自所述第二齿(12)的传动运动。

5.根据权利要求3所述的推进装置，其中，所述侧向表面(14)设置在所述后轮(6)的轮胎(18)上，第一齿(19)被获得在所述侧向表面(14)上并被成形为与设置在所述第二行星齿轮减速器(11)上的第二齿(12)啮合并接收来自所述第二齿(12)的传动运动。

6.根据权利要求5所述的推进装置，其中，在所述轮胎(18)的所述侧向表面(14)上获得的所述第一齿(19)由具有比所述轮胎(18)的其余部分更大的刚度的材料制成。

7.根据权利要求1所述的推进装置，其中，所述第一控制装置(9)和/或所述第二控制装置(13)包括控制电机装置，所述控制电机装置被构造用于改变所述第一行星齿轮减速器(7)的几何构型和/或所述第二行星齿轮减速器(11)的几何构型。

8.根据权利要求7所述的推进装置，其中，所述第一控制装置(9)和/或所述第二控制装置(13)能够由用户通过设置在所述车辆(2)的车把(21)上的合适的杠杆装置(20)来控制。

9.根据权利要求1所述的推进装置，其中，所述第二行星齿轮减速器(11)位于所述第一行星齿轮减速器(7)和所述后轮(6)之间，并与所述第一行星齿轮减速器(7)和所述后轮(6)啮合。

10.根据权利要求1所述的推进装置，其中，带有行星齿轮的所述第一行星齿轮减速器(7)和所述第二行星齿轮减速器(11)各自包括：

-太阳齿轮(22，32)，所述太阳齿轮(22，32)被布置在相应的中心区域中，并啮合于：

-一个或多个行星齿轮(23，33)，一个或多个所述行星齿轮(23，33)容纳在相应的行星架上，在内部啮合于：

-相应的内环形齿轮(24，34)。

11.根据权利要求10所述的推进装置，其中，所述第一行星齿轮减速器(7)的太阳齿轮(22)通过所述中轴(3)连接并且通过所述中轴(3)而处于运动状态。

12.根据权利要求10或11所述的推进装置，其中，所述第二行星齿轮减速器(11)的所述太阳齿轮(32)通过所述电机(10)连接并通过所述电机(10)而处于运动状态。

13.根据权利要求1所述的推进装置，包括用于检测所述中轴(3)的移动并且因此激活所述电机(10)的传感器。

14.根据权利要求1所述的推进装置，包括用于在必要时完全停用所述电机(10)的开关装置。

15.一种两轮车辆(2)，其特征在于，包括根据权利要求1-14中任一项所述的推进装置(1)。