CN114929571A - 电动自行车马达系统 - Google Patents
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Abstract
一种具有电动马达驱动齿轮的电动马达自行车系统，所述电动马达驱动齿轮适于驱动联接到自行车轮毂的车轮齿轮。马达驱动齿轮通过链条联接到车轮齿轮。链条可以用一个或多个张紧器张紧，这允许更紧密的系统几何结构。马达可以由适于安装到工业标准盘制动器安装接口的支架支撑。在一些方面，马达驱动齿轮联接到车轮轮毂的盘安装接口。在一些方面，电动马达自行车系统还可以具有集成在其中的盘制动器系统。
Description
相关申请的交叉引用
本申请是2019年8月14日提交的Saiki的第16/541,130号美国专利申请的部分延续，此申请要求2018年8月14日提交的Saiki的第62/718,921号美国临时专利申请的优先权，以及要求2018年12月27日提交的Saiki的第62/785,263号美国临时专利申请的优先权，它们的全部内容通过引用并入本文。
背景技术
技术领域
本发明涉及电动运输，更具体地涉及电动自行车马达系统。
相关技术的描述
在与汽油动力汽车相关的环境、公共卫生、生态和碳足迹问题的推动下，研究人员、政府和整个社会一直在寻找可行的替代方案。电动自行车(e-bike)由踏板和电池供电的电动马达的组合驱动，是汽车运输的有前途的替代品。它们的主要优点包括：与汽车相比更低的购买成本和运营成本；与传统自行车相比能够行驶更远的距离和更少的体力消耗；以及运行过程中的零排放。
再生制动是一种独特的技术，用于EV中，用于获取车辆由于其运动而产生的能量，或者换言之，当车辆在制动而减速时其动能会浪费掉。通过测量初始车辆速度和最终车辆速度，可以计算出制动损失的动能量。
由于城镇周围存在交通控制系统，城市驾驶循环有相当长的加速时间和减速时间，因此，在减速时，会损失大量的能量。然而，通过再生制动，这种能量可以被获取，并且可以利用“浪费”的能量并用于车辆推进。同样，由于爬坡和下坡，越野自行车也有相当大的加速和减速需求。
附图说明
图1是根据本发明一些实施例的电动自行车马达系统的等距视图。
图2A是其上安装有根据本发明一些实施例的电动自行车马达系统的自行车的左侧视图。
图2B是其上安装有根据本发明一些实施例的电动自行车马达系统的自行车的俯视图。
图3是根据本发明一些实施例的电动自行车马达系统的右侧视图。
图4是根据本发明一些实施例的电动自行车马达系统的左侧视图。
图5是根据本发明一些实施例的电动自行车马达系统的侧视截面图。
图6A是其上安装有根据本发明一些实施例的电动自行车马达系统的自行车的等距视图。
图6B是其上安装有根据本发明一些实施例的电动自行车马达系统的自行车的等距视图。
图7是根据本发明一些实施例的用于电动自行车马达的安装支架的等距视图。
图8A是根据本发明一些实施例的电动自行车马达系统的分解等距视图。
图8B是根据本发明一些实施例的马达壳体的内部视图。
图9是其上安装有根据本发明一些实施例的电动自行车马达系统的自行车的左侧视图。
图10是根据本发明一些实施例的电动自行车马达系统的等距视图。
图11是根据本发明一些实施例的电动自行车马达系统的侧视截面图。
图12是根据本发明一些实施例的具有盘制动器的电动自行车马达系统的等距视图。
图13是根据本发明一些实施例的具有盘制动器的电动自行车马达系统的截面图。
图14是根据本发明一些实施例的电动自行车马达系统的分解等距视图。
图15是根据本发明的一些实施例的用于电动自行车马达的安装支架的等距视图。
图16是根据本发明的一些实施例的用于电动自行车马达的安装支架的等距视图。
图17A示出了根据本发明一些实施例的支架。
图17B示出了根据本发明一些实施例的安装接口。
图18是根据本发明一些实施例的马达和电池系统的流程图。
图19示出了根据本发明一些实施例的具有一体式框架安装件的电动自行车马达系统。
图20示出了根据本发明一些实施例的具有一体式框架安装件的自行车框架。
图21示出了根据本发明一些实施例的一体式框架安装件的接口区域。
图22示出了根据本发明一些实施例的具有一体式框架安装件的电动自行车马达系统。
图23示出了根据本发明一些实施例的具有一体式复合框架安装件的电动自行车马达系统。
图24示出了根据本发明一些实施例的具有一体式复合框架安装件的复合自行车框架。
图25示出了根据本发明一些实施例的具有一体式框架安装件的电动自行车马达系统。
图26示出了根据本发明一些实施例的具有复合框架的一体式框架安装件的接口区域。
图27示出了根据本发明一些实施例的具有复合框架的一体式框架安装件的接口区域。
图28示出了根据本发明一些实施例的用于复合框架的框架安装件的框架插入件。
图29示出了根据本发明一些实施例的用于复合框架的框架安装件的框架插入件。
图30示出了根据本发明一些实施例的电动自行车马达系统。
图31示出了根据本发明一些实施例的具有一体式框架安装件的电动自行车马达系统。
图32示出了根据本发明一些实施例的具有一体式框架安装件的自行车框架。
图33示出了根据本发明一些实施例的用于具有一体式框架安装件的电动自行车马达系统的马达壳体。
图34示出了根据本发明一些实施例的用于具有一体式框架安装件的电动自行车马达系统的马达壳体保持器。
图35是根据本发明一些实施例的用于具有一体式框架安装件的电动自行车马达系统的安装接口的截面图。
发明内容
一种具有电动马达驱动齿轮的电动马达自行车系统，所述电动马达驱动齿轮适于驱动联接到自行车轮毂的车轮齿轮。所述马达驱动齿轮通过链条联接到所述车轮齿轮。所述链条可以用一个或多个张紧器张紧，这允许紧密间隔的系统几何结构。所述马达可以由适于安装到工业标准盘制动器安装接口的支架支撑。在一些方面，所述马达驱动齿轮联接到车轮轮毂的盘安装接口。在一些方面，所述电动马达自行车系统还可以具有集成在其中的盘制动器系统。所述电动马达自行车系统可以包括再生制动系统，其可以是完全成比例的再生制动系统。
具体实施方式
在本发明的一些实施例中，如图1、图3、图4以及图5所示，电动自行车马达系统100通过驱动链条103将马达单元101联接到驱动齿轮102。马达单元101联接到安装支架110，安装支架110适于将马达单元101安装到自行车上。在一些方面，安装支架110适于安装自行车的后部盘制动器安装接口107。在一些方面，安装支架110适于安装到工业标准制动器安装接口。通过这样的系统，可以将非电动自行车转换为电动自行车。在一些方面，电动自行车系统适于安装到定制的安装接口。
在示例性应用中，如图2A和图2B所示，电动自行车系统100可以安装到设计成容纳后部盘制动器系统的现有自行车上。自行车上的后轮组件可以包括轮辋106，轮辋106上安装有轮胎105。轮辋106可以联接到包括盘安装接口109的轮毂。后部盘制动器安装接口107可以位于框架104的后部部分上。代替安装后部盘和后部盘制动器机构，齿轮102的安装接口119可以安装到后部轮毂的盘接口109上。适于支撑马达单元101的支架110安装在盘安装接口109上，并且马达单元101联接到支架110。以这种方式，电动自行车系统100容易地结合到工业标准自行车中，而无需任何返工或额外的安装改变或支架。使用电动自行车系统作为后部制动器制动系统消除了对后部盘制动器的需求，从而允许使用用于驱动齿轮102和马达单元101以及马达支架110的盘和盘制动器机构安装接口。在一些方面，除了用作制动器的马达单元的后部制动机构之外，自行车上没有其他后部制动机构。在一些方面，齿轮102安装在车轮轮毂安装接口上，并且齿轮接口由在直径为44mm的螺栓圆圈上具有大约5m直径的孔的六孔样式组成。
与驱动齿轮102的旋转轴线同轴的后轮106的旋转轴线108由点(station)153沿着自行车的前后轴线标记，并在图2A中示出。在一些方面，自行车框架被构造成使得后轮将安装到框架中的固定位置，使得框架将具有后轮安装轴线，此后轮安装轴线将在组装自行车时与后轮旋转轴线同轴。自行车的纵向轴线156用于表示部件在前后方向的位置点。马达单元101的旋转轴线由点152沿自行车的纵向轴线标记，相对于后轮的旋转轴线的点153，点152沿自行车的纵向轴线向前。马达单元的质心相对于车轮的旋转轴线的向前的点允许在不将马达悬置在后轮轴线的后面的情况下安装马达单元。在一些方面，车轮轮辋106沿纵向轴线156的最前面位置155表示马达旋转轴线112的最远的向前位置。在一些方面，马达旋转轴线沿着纵向位置轴线156位于旋转轴线108的点153和车轮轮辋106的最前面位置155的点155之间的点。在一些方面，马达的旋转轴线不仅不在车轮轮辋106的点155的更前面，而且在其他点，也不在车轮轮辋的径向外侧。
自行车的后轮可以具有踏板驱动侧，即驱动齿轮安装到曲柄组件上的位置。类似地，在具有曲柄的踏板驱动侧的一侧上的自行车框架的一侧可以称为框架的踏板驱动侧。在一些方面，自行车框架可能不是左右对称的，例如，这可能是由于存在联接到框架的变速器脱扣器。
如图2B所示，联接到曲柄臂151的踏板(未示出)的内侧边缘位于垂直于曲柄轴线的距离处，此距离等于或更外侧于马达单元101的外表面。图2B是在图2A的左侧视图中看到的实施例的俯视图。如图2A所示，马达单元101的旋转轴线和质心可以位于后轮的旋转轴线的前面。此外，马达单元101可以延伸到不比联接到曲柄的踏板的内侧边缘的旋转路径的平面更远的外侧，这将允许用户的脚在实践中离开马达单元101。在一些方面，马达单元离开曲柄臂的外侧表面。在一些方面，无论是使用较宽的“增压(Boost)”曲柄还是使用常规的“非增压(non-Boost)”曲柄组，马达单元都不会突出曲柄臂的外侧表面的外侧。在一些方面，马达单元的最外面部分将不会突出比曲柄臂的外表面更远的外侧，并且马达单元的最内侧表面将在轮胎和车轮组件的任何潜在干扰部分的外侧。在一些方面，远离自行车的中心平面的马达单元的外侧表面将与踏板曲柄臂的最远外表面大致在一条直线上或将在踏板曲柄臂的最远外表面的内侧。在一些方面，马达单元的最内侧表面将在车轮轮辋的外侧表面的外侧。在一些方面，马达单元的最内侧表面将在轮胎的外侧表面的外侧。马达单元的非常薄的特性允许将马达单元定位在自行车上以前无法获得的位置。
图3示出了根据本发明一些实施例的电动自行车系统100的后视图。电动自行车系统100包括两个张紧机构114、117，这两个张紧机构114、117允许大量的链条缠绕在小齿轮111上，并且在向后轮的动力传递期间和在制动状态下通过马达制动后轮期间都提供链条103的动态稳定性。马达单元101可以具有联接到外部转子的旋转轴线112，此外部转子联接到小齿轮111。在一些方面，如图8进一步所示，马达101具有外部转子135，外部转子135联接到马达101的内侧壳体134并且围绕联接到内部定子136的内侧定子136旋转。第一张紧器114联接到第一安装枢轴接口115并利用第一弹簧加载齿轮113向链条103提供张紧力。第二张紧器117联接到第二安装枢轴接口118并利用第二弹簧加载齿轮116向链条103提供张紧力。马达单元101的固定外侧壳体137联接到安装支架110，此安装支架110可以通过紧固件120、121附接到自行车的后部盘制动器安装接口。驱动齿轮安装部分131适于提供驱动齿轮102到后部轮毂上的安装接口119的安装。
在一些方面，驱动齿轮的旋转轴线和马达的旋转轴线之间的中心到中心距离在100mm至350mm的范围内。这个最宽的范围大致由两个齿轮之间的最小的中心到中心距离和由自行车轮辋半径界定的最大的中心到中心距离界定。在一些方面，驱动齿轮的旋转轴线和马达的旋转轴线之间的中心到中心距离在125mm至290mm的范围内。这个中间范围提供了更好的最小链条缠绕和更短的链条长度。在一些方面，驱动齿轮的旋转轴线和马达的旋转轴线之间的中心到中心距离在150mm至230mm的范围内。这个较窄的范围提供了良好的链条缠绕和最小化的链条长度。在示例性实施例中，中心到中心距离为大约187mm。
在此说明性实施例中，小齿轮具有13个齿。小齿轮齿的数量可以变化，以在小齿轮和驱动齿轮之间提供理想的齿数比。在一些方面，驱动小齿轮齿的数量具有9至30个齿之间的范围。在此说明性实施例中，驱动齿轮具有133个齿。驱动齿轮齿的数量可以变化，以在小齿轮和驱动齿轮之间提供理想的齿数比。在一些方面，驱动齿轮齿的数量具有60至200个齿之间的范围。通常，驱动齿轮具有更多的齿，以提供允许小齿轮比驱动齿轮旋转得更快从而提供齿轮减速的齿数比。
在示例性实施例中，链条具有1/4英寸的节距。这是标准化的链条节距。在其他方面，还有将正常发挥作用的其他更小或更大的标准化链条节距。也可以利用英制单位、公制单位或非标准化节距的链条节距。小齿轮和驱动齿轮的近似直径由齿数乘以链条节距加上齿形的某个附加直径确定。
在本发明的一些实施例中，如图4所示，马达单元101通过紧固件122、123联接到支架110。外侧马达壳体137可以具有槽124，此槽124适于允许马达单元101相对于支架110的位置的一些调整。图5以截面图示出了马达单元101。在此视图中，示出了小齿轮111的齿、链条103以及驱动齿轮102的齿的垂直对准。
图6A和图6B示出了用于马达单元101的安装支架的不同实施例。图6A示出了支架110，此支架110联接到马达单元并且还联接到自行车框架，并且在一些方面可以联接到盘制动器卡钳安装接口。图6B示出了支架部分110a，它是自行车框架的一部分。
尽管在自行车的背景下进行了讨论，但在一些方面，本发明可以在自行车以外的其他事物中看到，诸如，具有两个前轮和单个后轮的三轮车。
图7示出了根据本发明一些实施例的安装支架110。安装支架110包括通孔125、126，通孔125、126的尺寸可以设置成与工业标准盘制动器安装接口相配合。如图8B所示，槽131可以容纳马达单元101的外侧马达壳体137的配合部分152。将马达单元附接到支架110的紧固件122、123可以联接到接收孔127、128，在一些方面，接收孔127、128可以是螺纹通孔。在一些方面，支架110可以具有延伸臂129，在其下端具有联接垫130。在一些方面，联接垫可以抵靠自行车框架安置，以提供适于抵消可能施加到支架中的力矩载荷的附加的支撑点。在一些方面，通过小齿轮的径向载荷可能导致不在由两个接收孔127、128的轴线限定的平面内的一些载荷。在一些方面，可以将间隔件结合或以其他方式固定到自行车框架上，以提供支架110的联接垫130到自行车框架的接触配合。在一些方面，可能存在单个紧固件122或紧固件123。在一些方面，可能存在三个或更多紧固件。
图8A示出了根据本发明一些实施例的电动自行车系统100的分解视图。驱动齿轮102通过紧固件132联接到驱动齿轮安装件143。驱动齿轮安装件131可适于与后轮轮毂上的工业标准后部盘安装件接合。固定的外部马达壳体137联接到内部定子136。内部定子136可以具有绕组和绕组棒。外侧轴承139位于外部马达壳体137的外侧凹部内，内侧轴承138位于外部马达壳体的内侧凹部内。外侧轴承139和内侧轴承138支撑与旋转的内部马达壳体134成一体的马达轴。固位器142联接到内部壳体134的轴并且相对于彼此轴向地限制内部壳体和外部壳体。可拆除的盖141通过紧固件140联接到外部壳体137，并允许接近固位器142和外部轴承139。马达小齿轮111直接安装到从内部马达壳体134延伸的一体式接合轴上，并且通过紧固联接器133联接到壳体。外部转子135联接到内部壳体134。外部壳体137通过紧固件122、123联接到支架110并位于槽131内，此槽131允许支架沿着槽131的主轴线的方向某种程度地安装到马达单元上。图8B进一步示出了根据本发明一些实施例的外部壳体137的细节。外部壳体137可以包括轴向支撑部分151，此轴向支撑部分151具有适于支撑内部轴承138的外圈的轴承接收器部分150。滑动模块(sliding form)152适于驻留在支架110或其他支架中的槽131内。外部壳体137中的槽153、154允许相对于安装紧固件122、123的相对运动。
在一些方面，马达是无刷直流马达(BLDC)。在一些方面，马达是外转式BLDC马达。在这种马达中，马达使外部转子围绕其绕组旋转。这与具有外部定子和内部转子的更典型的马达配置形成对比。对于给定的外径，外转式配置产生更大的扭矩并且递送本文描述的配置中所需的动力。马达外壳的内衬上有磁体，且定子包含钢板的层压叠层，马达绕组在齿上。在一些方面，马达是盘形马达。马达可以是低纵横比的马达。马达的纵横比被定义为减去安装支架和硬件的马达壳体的轴向长度与马达壳体的直径之比。低纵横比的马达是纵横比小于2的马达。
层压叠层厚度与层压叠层厚度直径之比是影响马达纵横比的一个方面。图37至图40示出了根据本发明一些实施例的层压制件、层压叠层厚度以及层压制件直径的各方面。单个层压制件601具有围绕其外围的槽602。层压制件601具有直径604。层压叠层606由多个层压制件601组成，并且层压叠层606具有厚度605。
在本发明的一些实施例中，马达定子的定子直径大于层压叠层厚度的2倍。在本发明的一些实施例中，马达定子的定子直径大于层压叠层厚度的4倍。在本发明的一些实施例中，马达定子的定子直径大于层压叠层厚度的6倍。在一些实施例中，定子叠层高度小于30mm。在一些实施例中，定子叠层高度小于20mm。
在一些方面，如图8所示，在仅驱动电动自行车系统中通常没有定向离合器。由于在没有这种离合器的情况下使自行车滑行时可能存在一些马达阻力，因此为了提供无摩擦的感觉，驱动电子装置可以在自行车滑行时向马达提供最小量的驱动电力。
在本发明的一些实施例中，如图9所示，马达单元安装在后撑杆和链条撑杆之间。与本文所述的其他实施例类似，马达旋转轴线在后轮的旋转轴线的前面并且在后部轮辋的最前面部分的后面。在一些方面，如下所述，马达壳体安装到马达安装法兰的内侧，马达安装法兰与自行车框架的后撑杆或链条撑杆成一体。
在本发明的实施例中，电动自行车系统将进一步包括电池、马达控制器，以及将马达、电池和马达控制器联接在一起的相关线束。在一些方面，电池是由锂离子电芯组成的电池组。这些电芯在体积小、重量轻的封装中提供大量的能量存储。在一些方面，可以利用其他类型的能量储存器，诸如，铅酸电池、燃料电芯，或其他能量储存装置。
马达控制器从电池中获取能量并将其转换为可控制的形式以用于驱动电动马达。马达控制器可以具有其他功能，诸如，处理骑手输入或控制其他功能。马达控制器还可以具有获取马达产生的能量并将其转换为将能量输入电池的形式的能力。这些类型的马达控制器通常被称为能够再生或重生的控制器，但可能有许多名称和类型。在一些方面，电动自行车系统将包括具有再生能力的马达控制器。
图18示出了根据本发明一些实施例的可以与电动自行车系统结合使用的电气子系统400。电池401联接到马达控制器/驱动器402，马达控制器/驱动器402又联接到马达403。在驱动场景中，电池向马达控制器/驱动器提供电力404，然后马达控制器/驱动器可以调制电力并将其405提供给马达403。在再生制动场景中，马达可通过马达驱动器/控制器402提供电力407，并送至406和电池401。
在本发明的另一个示例性实施例中，如图9所示，电动自行车系统安装在自行车框架的后撑杆下面的位置。在其他实施例中，马达的位置也可以在链条撑杆的上面或下面。另外的实施例可以具有或根本不具有链条撑杆或座椅撑杆，或者可能具有不对称撑杆，这些不对称撑杆仅在左侧或右侧上存在或不存在。将后轮连接到自行车框架的其余部分的结构的许多示例都是可能的。
在其他实施例中，自行车框架的后面部分可以是可移动的，以提供悬架。这有时但并非唯一地被称为后悬架。
在本发明的一些实施例中，如图12所示，电动自行车系统300包含结合到电气驱动系统中的盘制动器系统。马达单元301通过安装支架310联接到自行车。链条306以与上述实施例类似的方式驱动驱动齿轮302。齿轮安装支架308支撑驱动齿轮302，并且还支撑制动器盘303。附接支架308的紧固件305也可以附接盘303。盘制动器卡钳机构304也可以由支架310支撑，并且适于将夹紧力提供到盘303上，以向车轮提供制动。如图13中的截面图所示，根据上述实施例，部件的薄轮廓允许组合式马达和盘制动器组件的装配，并且类似地避开了轮胎、车轮、曲柄以及用户。
图14示出了电动自行车系统300的分解图。在一些方面，马达单元可以具有定向离合器308，此定向离合器308适于允许马达在驱动方向上传递扭矩，但适于自由旋转以在马达不驱动驱动齿轮时允许马达和驱动齿轮之间的相对旋转自由。外部壳体310联接到内部定子316，而内部壳体313联接到外部转子317。轴309联接到离合器309的内部并且由轴承311、312支撑。外部轴形成在内部壳体313中并且联接到离合器309的外部。外部轴由轴承318、314支撑，以提供内部壳体313相对于外部壳体310的支撑。链条306驱动由支架308支撑的驱动齿轮302。盘利用与支架308相同的安装紧固件，并且附接到车轮轮毂的盘安装接口。
图15示出了根据本发明一些实施例的安装支架170。制造这种类型的安装支架是为了便于将马达和盘制动器卡钳安装到框架上。安装支架170包括通孔171、172，通孔171、172的尺寸可以设置成与框架上的工业标准盘制动器安装接口相配合。提供了另外的孔173和174，以将盘制动器卡钳重新安装在可以符合卡钳安装标准的替代位置。这个标准可能适用于更小或更大的盘式转子。
图16示出了根据本发明一些实施例的安装支架180。这种类型的安装支架是图7所示支架的变体，但包括螺纹孔181和182。可以将定位螺钉或螺钉等螺纹紧固件安装在这些孔中，以便提供与框架接触的可调整的多个接触点。
在本发明的一些实施例中，如图17A和图17B所示，使用了增强的安装系统。支架440具有适于与马达单元接合的接口部分446。第一安装件441具有通孔442，通孔442适于接收可以将支架440紧固到自行车框架的紧固件。第二安装件443具有通孔441，通孔441适于接收可以将支架440紧固到自行车框架的紧固件。安装垫部分445包括扩展的接口区域，当支架安装到其配合部件时，此扩展的接口区域提供增加的横向稳定性和载荷分布。自行车框架后部部分450可以包括具有第一安装接口451的支架安装区域，此第一安装接口451具有紧固件接收部分452。第二安装接口453可以包括具有扩展的接口区域455的第二安装接口453，此扩展的接口区域455可以与支架440的安装垫部分445的扩展的接口区域配对。在一些方面，除了扩展的垫部分之外的接口尺寸是用于后部盘制动器安装接口的标准尺寸。
在本发明的一些实施例中，如图19至图21所示，非常紧凑的电动自行车马达系统501具有安装在自行车框架502的内侧的马达556。马达556的外侧壳体505安装到一体式安装法兰503。框架502可以具有座椅撑杆504和链条撑杆560，它们相交以在轴线555处支撑后轮的轮轴。座椅撑杆是支撑后轮轴安装件的结构性构件，并且可以包括后轮轴安装件的连接细长结构性构件的部分。框架可以是金属的，并且具有一体式安装件503。在一些方面，框架可以由各种合金中的铝、钢或钛制成。在一些方面，利用盘制动器安装件安装到支架的马达可能无法提供设计要求所规定的刚度、强度或耐用性。一体式安装件可以克服这些问题。
图21示出了根据本发明一些实施例的具有一体式安装件503的座椅撑杆504的后部的内部区域的视图。一体式安装件503的内表面509为马达壳体505的配合接口表面510提供接口表面。在一些方面，一体式安装件503的内表面509可以与座椅撑杆504的后部部分的内表面508共面。在一些方面，内表面509可以偏离座椅撑杆504的后部部分的内表面508的外部3.5mm。在其他方面，内表面509可以位于相对于车轮轮毂与框架相交的端部的预定距离处。在其他方面，内表面509可以位于相对于车轮轮毂将具有安装在其上的盘的平面的预定距离处。一体式安装件503的内表面509可以具有槽506，槽506具有平行的侧面，适于提供配合件在单个轴线530上的调整。两个孔507提供了用于安装紧固件以将马达壳体505联接到一体式安装件503的对准。
尽管内表面509和孔507的多个位置是可能的，但是存在结构上更高效并且可能更容易测量以在生产框架上进行检查的配置。在一些方面，孔507的对准大致与后轮轴中心线成一条直线。在一些方面，孔507与后轮轴中心线的对准可以在0度至60度的角度范围内。在一些方面，轮轴中心线和最远的孔507之间的径向距离是119mm。在一些方面，轮轴中心线和最远的孔507之间的径向距离可以具有可以在50mm至200mm的范围内的距离。在一些方面，最远的孔507的位置与连接马达旋转轴线和后轮轴轴线的线的距离可以是10mm。在一些方面，最远的孔507的位置与马达旋转轴线和后轮轴轴线之间的线的距离可以在0mm至100mm的范围内。在一些方面，孔507之间的距离可以是22mm。在一些方面，孔507之间的距离可以具有可以在6mm至100mm的范围内的距离。
图33示出了根据本发明一些实施例的用于与一体式安装件503配合的马达505的配合接口的各方面。马达壳体具有配合法兰521，此配合法兰521又具有配合表面510，此配合表面510适于配合到一体式马达安装件503的接口表面509上。第一引导件513和第二引导件514在配合表面510上方凸起，并且适于紧贴地位于一体式马达安装件503中的槽506内。引导件513、514侧面的突出部511、512适于沿着轴线531与槽506紧贴滑动。装配槽514允许马达壳体505沿轴线531运动，这可以允许调整电动自行车马达系统中的链条张紧力。
图34和图35示出了根据本发明一些方面将马达壳体505附接到一体式马达安装件503的其他方面。壳体保持器522允许紧固件516将安装法兰521紧固到马达安装件上。壳体保持器522具有凸起部分524，凸起部分524扩展至外部宽度525，此外部宽度525配合在马达壳体的安装法兰521背面上的槽530内。当需要沿调整轴线531进行线性调整时，紧固件516和壳体保持器522保持在相同位置，而马达壳体沿调整轴线移动。双槽系统在马达壳体和马达安装件的配合接口处提供了良好的对准和刚性。在一些方面，可以有单个紧固件516或其他数量的紧固件516。
图30示出了根据本发明一些实施例的非常紧凑的电动自行车马达系统的配置方面。层压叠层606具有被定义为层压叠层606厚度的一半的中心线620。一体式马达安装件503的安装表面509延伸为代表其横向点的线621。即使当安装表面509在座椅撑杆504的内侧上时，层压叠层606的中心线602也在一体式马达安装件的安装表面509的内侧(更靠近自行车轮胎的中心线)。
图22至图29示出了根据本发明一些实施例的具有复合自行车框架的非常紧凑的电动自行车马达系统的视图。非常紧凑的电动自行车马达系统701具有安装在自行车框架702内侧的马达556。马达556的外侧壳体705安装到一体式安装法兰703上，此一体式安装法兰703可以具有法兰安装插入件720，此法兰安装插入件720与复合自行车框架702一体成型。框架702可以具有座椅撑杆704和链条撑杆760，它们相交以在轴线555处支撑后轮的轮轴。框架可以是复合结构，并且具有一体式安装件703。在一些方面，框架可以是碳纤维的。
图24和图26示出了根据本发明一些实施例的具有一体式安装件703的座椅撑杆704的后部的视图。一体式安装件703的内表面709为马达壳体505的配合接口表面510提供接口表面。在一些方面，一体式安装件703的内表面709可以与座椅撑杆704的后部部分的内表面708共面。一体式安装件703的内表面709可以具有槽706，槽706具有平行的侧面，适于提供配合件在单个轴线730上的调整。两个孔707提供用于安装紧固件以将马达壳体505联接到一体式安装件703的对准。
就复合自行车框架702而言，法兰安装插入件720可以结合到框架702的复合结构中。在一些方面，法兰安装插入件是金属的，诸如，铝、铝合金、钢或钛。如图27中的截面图所示，法兰安装插入件720可以具有槽706和孔707作为其结构的一部分，以及允许用于将马达壳体505紧固到一体式安装件703的紧固件的头部凹进的沉孔(counterbore)731。
图31和图32示出了非常紧凑的电动自行车马达系统的另一个实施例，其中马达安装在链条撑杆上。链条撑杆是支撑连接细长结构性构件的后轮轴安装件的结构性构件。链条撑杆是支撑后轮轴安装件的结构性构件，并且可以包括后轮轴安装件的连接细长结构性构件的部分。在最常见的配置中，将有两个撑杆：链条撑杆和座椅撑杆。下撑杆是链条撑杆，而上撑杆是座椅撑杆。具有一个、两个、三个或更多个撑杆的许多不同实施例是可能的。在一些方面，链条撑杆可以从曲柄到后轮轴大致成一条直线。在其他方面，链条撑杆可以提升到更高的位置。
从上面的描述中显而易见的是，可以从本文给出的描述中配置各种各样的实施例，并且本领域技术人员将容易想到另外的优点和修改。因此，本发明在其更广泛的方面不限于所示和描述的具体细节和说明性示例。因此，可以在不脱离申请人的总体发明的精神或范围的情况下偏离此类细节。
Claims (21)
1.一种电动自行车系统，所述电动自行车系统包括：
自行车框架，所述自行车框架具有纵向轴线，所述自行车包括第一侧和第二侧，所述自行车框架包括在所述自行车框架的第二侧的链条撑杆或座椅撑杆上的一体式马达安装件，所述一体式马达安装件具有用于沿着所述一体式马达安装件的内侧表面的马达单元的安装表面；
后轮，联接到所述自行车框架，所述后轮包括：
旋转轴线；
所述后轮的第一踏板驱动侧，联接到所述自行车框架的第一侧；以及
所述后轮的第二侧，联接到所述自行车框架的第二侧；
马达单元，所述马达单元包括具有轴向中心线的低纵横比的马达，所述马达单元联接到所述自行车框架的一体式马达安装件，其中所述马达单元的轴向中心线的中点位于所述一体式马达安装件的安装表面的内侧；
输出齿轮，联接到所述马达；以及
驱动齿轮，联接到所述后轮的第二侧，所述驱动齿轮机械地联接到所述马达的输出齿轮。
2.所述的电动自行车系统，其中，所述马达单元联接到所述自行车框架的第二侧，使得所述马达的旋转轴线在所述后轮的旋转轴线的纵向前面并且在所述后轮的外径之内。
3.根据权利要求2所述的电动自行车系统，其中，所述低纵横比的电动马达是BLDC外转式电动马达，其中所述马达包括马达定子，并且其中所述马达定子的定子直径大于层压叠层厚度的2倍。
4.根据权利要求3所述的电动自行车系统，其中，所述层压叠层厚度具有沿所述马达的轴向中心线的叠层中点，并且其中所述叠层中点位于所述一体式马达安装件的安装表面的内侧。
5.根据权利要求2所述的电动自行车系统，其中，所述低纵横比的电动马达是BLDC外转式电动马达，其中所述马达包括马达定子，并且其中所述马达定子的定子直径大于层压叠层厚度的4倍。
6.根据权利要求3所述的电动自行车系统，其中，所述后轮包括沿所述后轮的第二侧的制动器盘安装接口，并且其中所述驱动齿轮安装到所述制动器盘安装接口。
7.根据权利要求1所述的电动自行车系统，还包括链条，其中所述驱动齿轮通过所述链条机械地联接到所述马达的输出齿轮。
8.根据权利要求1所述的电动自行车系统，其中，所述马达单元适于用作驱动马达和电力再生制动器。
9.根据权利要求4所述的电动自行车系统，其中，所述马达单元适于用作驱动马达和电力再生制动器。
10.根据权利要求1所述的电动自行车系统，其中，所述后轮包括具有盘制动器盘安装接口的中心轮毂，并且其中所述驱动齿轮安装到所述盘制动器安装接口。
11.根据权利要求9所述的电动自行车系统，还包括马达控制器，所述马达控制器联接到所述电源和所述马达单元，所述马达控制器适于在第一操作模式下为所述马达作为驱动马达提供电力，所述马达控制器适于在第二操作模式下使用所述马达进行再生制动。
12.根据权利要求11所述的电动自行车系统，还包括：
第一链条张紧器，沿所述马达齿轮的第一侧上的第一链条部分向所述链条施加张紧力；和
第二链条张紧器，沿所述链条的第二侧的第二链条部分向所述链条施加张紧力。
13.根据权利要求12所述的电动自行车系统，其中，所述第一链条惰轮链轮安装在弹簧加载臂上，所述弹簧加载臂适于维持所述链条上的张紧力。
14.根据权利要求13所述的电动自行车系统，还包括第二链条惰轮链轮，其沿所述马达的输出齿轮的第二侧上的第二链条部分向所述链条施加张紧力。
15.一种电动自行车系统，所述电动自行车系统包括：
自行车框架，所述自行车框架具有纵向轴线，所述自行车框架具有第一侧和第二侧，所述自行车框架包括在所述自行车框架的第二侧的链条撑杆或座椅撑杆上的一体式马达安装件，所述一体式马达安装件具有用于沿着所述一体式马达安装件的内侧表面的马达单元的安装表面；
后轮，联接到所述自行车框架，所述后轮包括：
旋转轴线；
所述后轮的第一踏板驱动侧，联接到所述自行车框架的第一侧；以及
所述后轮的第二侧，联接到所述自行车框架的第二侧；
马达单元，所述马达单元包括低纵横比的马达，所述低纵横比的马达包括轴向中心线，所述马达单元联接到所述自行车框架的一体式马达安装件，其中所述马达安装件包括：
第一平面安装表面；
通过所述安装件的一对孔，其中所述一对孔的中心线限定第一对准轴线；以及
所述安装表面中的槽，所述槽包括平行于所述第一对准轴线的侧面；
输出齿轮，联接到所述马达；以及
驱动齿轮，联接到所述后轮的第二侧，所述驱动齿轮机械地联接到所述马达的输出齿轮。
16.根据权利要求15所述的电动自行车系统，其中，所述马达单元包括联接到所述一体式马达安装件的安装配合法兰，其中所述安装配合法兰包括：
第二平面安装表面；和
一个或多个凸起的引导件，其中所述凸起的引导件位于所述槽内，允许调整所述马达单元相对于所述马达安装件沿所述第一对准轴线的位置。
17.根据权利要求16所述的电动自行车系统，其中，所述第一平面安装表面与所述座椅撑杆的内表面之间的距离在2.5mm至4.5mm的范围内。
18.根据权利要求16所述的电动自行车系统，其中，所述后轮的旋转轴线与所述一对孔中最远的孔之间的距离在50mm至200mm的范围内。
19.根据权利要求16所述的电动自行车系统，其中，所述后轮的旋转轴线与所述一对孔中最远的孔之间的距离在100mm至150mm的范围内。
20.根据权利要求17所述的电动自行车系统，其中，所述后轮的旋转轴线与所述一对孔中最远的孔之间的距离在50mm至200mm的范围内。
21.根据权利要求16所述的电动自行车系统，其中，所述第一平面安装表面和所述座椅撑杆的内表面基本上共面。
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