CN117022520A - 一种电动助力自行车 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电动助力自行车，包括车架、轮部组件以及动力组件，轮部组件包括前轮和后轮，前轮和后轮均包括内轮圈、外轮圈、磁悬浮机构以及胶胎，动力组件包括电源、驱动器和传动机构，传动机构采用齿轮传动方式。本发明的电动助力自行车，轮部组件采用内轮圈和外轮圈的结构形式，取消了辐条，提高了电动助力自行车的安全系数；本发明在内轮圈与外轮圈之间设置磁悬浮机构，使外轮圈处于悬浮状态，达到减振的目的，提高电动助力自行车的骑行稳定性；传动机构采用齿轮传动方式，提高了传动效率，避免了现有技术中链条传动方式传动链条易脱落的问题，提高了传动机构的工作可靠性，进一步提高了电动助力自行车的骑行稳定性。

Description

一种电动助力自行车

技术领域

本发明涉及助力车及其周边配套设施技术领域，特别是涉及一种电动助力自行车。

背景技术

近年来，人们对环保出行意识逐渐提高，骑行正成为时代的新潮流，电助力自行车更是以骑行轻松省力的优点被大家所青睐。目前市场上的电助力自行车均是在普通自行车为基础加装动力系统来实现助力，基本结构和传动方式与普通自行车相差不大，采用链条传动的方式将踩踏的动力传递至后轮，车轮采用中心安装的轮毂车轮，车胎采用充气轮胎。驱动方式有两种，一种为在后轮中心装入驱动的轮毂电机，另一种为在中轴位置安装普通的中置电机。

普通电助力自行车采用的充气轮胎的耐磨性差、失压后需补气，且碰到尖硬物体容易发生爆胎，轮毂车轮结构复杂，辐条更是容易卷入骑行者的衣物，容易出现安全问题；长距离链传动效率低，链条容易脱落；轮毂电机使后轮比较笨重，自主骑行时阻力加大，影响骑行者的体验感；普通的中置电机电机轴与输出轴平行，重力不在中心轴上，骑行时稳定性不高。

因此，如何改变现有技术中，电动助力自行车的车轮安全性不佳，且链传动影响骑行稳定性的现状，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种电动助力自行车，以解决上述现有技术存在的问题，提升电动助力自行车的安全系数，同时提高骑行稳定性。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种电动助力自行车，包括：

车架；

轮部组件，所述轮部组件包括前轮和后轮，所述前轮和所述后轮均包括内轮圈、外轮圈、磁悬浮机构以及胶胎，所述内轮圈与所述车架相连，所述外轮圈可转动地套设于所述内轮圈的外部，且所述磁悬浮机构设置于所述内轮圈与所述外轮圈之间，所述胶胎套设于所述外轮圈的外部；

动力组件，所述动力组件设置于所述车架上，所述动力组件包括电源、驱动器和传动机构，所述电源与所述驱动器电连接，所述驱动器利用传动机构与所述外轮圈传动相连，所述传动机构采用齿轮传动方式。

优选地，所述磁悬浮机构包括外磁铁和内磁铁，所述外磁铁设置于所述外轮圈的内壁上，所述内磁铁设置于所述内轮圈的外壁上，且所述外磁铁与所述内磁铁的极性相同。

优选地，所述内轮圈和所述外轮圈均为环状，且所述内轮圈与所述外轮圈的轴向截面均具有朝向轴线方向开口的U形槽状结构，所述内轮圈的轴向端面与所述外轮圈的轴向端面之间设置有滑块。

优选地，所述内轮圈连接有安装环，所述安装环伸入所述外轮圈的U形槽状结构内，所述内磁铁设置于所述安装环上；所述安装环为分体式结构。

优选地，所述传动机构包括中轴和输出轴，所述输出轴与所述驱动器的输出端相连，所述输出轴与所述外轮圈采用齿轮传动方式传动相连，所述输出轴为空心轴，所述输出轴可转动地套装于所述中轴的外部，且所述输出轴与所述中轴之间设置单向离合器，所述中轴能够带动所述输出轴转动，所述中轴与曲柄脚踏板相连，且所述中轴可转动地与所述车架相连。

优选地，所述传动机构还包括一级主动齿轮、一级从动齿轮、二级主动齿轮以及二级从动齿圈，所述一级主动齿轮与所述输出轴相连，所述一级主动齿轮与所述一级从动齿轮相啮合，所述一级从动齿轮与所述二级主动齿轮相连，所述二级主动齿轮与所述二级从动齿圈相啮合，所述二级从动齿圈与所述外轮圈相连。

优选地，所述传动机构还包括外壳和滚轮，所述外壳罩设于所述传动机构的外部，所述滚轮可转动地设置于所述外壳的内壁上，且所述滚轮的外周面与所述外轮圈相抵。

优选地，所述车架包括上管、下管和立管，所述上管、所述下管以及所述立管围成三角形结构，所述上管与所述下管的连接处设置轴套，所述轴套处安装有车把和前叉臂，所述前轮与所述前叉臂相连，所述下管与所述立管的连接处设置有用于安装所述传动机构以及所述驱动器的安装架，车座设置于所述立管的顶部，所述上管与所述立管的连接处设置有后叉管，所述后轮与所述后叉管相连。

优选地，所述下管具有与所述电源相适配的安装位，所述电源设置于所述安装位内，所述电源与所述下管可拆卸连接。

优选地，所述动力组件还包括控制器、力矩传感器和操作显示屏，所述力矩传感器和所述操作显示屏均与所述控制器通信连接，所述力矩传感器能够监测所述传动机构输出的力矩，所述操作显示屏设置于所述车架上。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明的电动助力自行车，轮部组件采用内轮圈和外轮圈的结构形式，相较于现有技术中的车轮，取消了辐条，避免了骑行者的衣服以及杂物等被绞入到辐条中的安全隐患，提高了电动助力自行车的安全系数；本发明在内轮圈与外轮圈之间设置磁悬浮机构，使外轮圈处于悬浮状态，达到减振的目的，提高电动助力自行车的骑行稳定性；与此同时，动力组件中，电源为驱动器提供电力来源，使得驱动器能够利用传动机构向外轮圈传递动力，传动机构采用齿轮传动方式，提高了传动效率，避免了现有技术中链条传动方式传动链条易脱落的问题，提高了传动机构的工作可靠性，进一步提高了电动助力自行车的骑行稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所公开的电动助力自行车的轴测示意图；

图2为本发明实施例所公开的电动助力自行车的拆解示意图；

图3为本发明实施例所公开的电动助力自行车的车架的结构示意图；

图4为本发明实施例所公开的电动助力自行车的轮部组件的结构示意图；

图5为本发明实施例所公开的电动助力自行车的轮部组件的剖切示意图；

图6为本发明实施例所公开的电动助力自行车的传动机构的部分结构示意图；

图7为本发明实施例所公开的电动助力自行车的动力组件的部分结构示意图。

其中，100为车架，200为轮部组件，300为动力组件；

1为前轮，2为后轮，3为内轮圈，4为外轮圈，5为胶胎，6为电源，7为驱动器，8为传动机构，9为外磁铁，10为内磁铁，11为滑块，12为安装环，13为中轴，14为输出轴，15为单向离合器，16为曲柄脚踏板，17为一级主动齿轮，18为一级从动齿轮，19为二级主动齿轮，20为二级从动齿圈，21为外壳，22为滚轮，23为罩壳，24为上管，25为下管，26为立管，27为轴套，28为车把，29为前叉臂，30为后叉管，31为车座，32为力矩传感器，33为操作显示屏，34为安装架。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种电动助力自行车，以解决上述现有技术存在的问题，提升电动助力自行车的安全系数，同时提高骑行稳定性。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明提供一种电动助力自行车，包括车架100、轮部组件200以及动力组件300，其中，轮部组件200包括前轮1和后轮2，前轮1和后轮2均包括内轮圈3、外轮圈4、磁悬浮机构以及胶胎5，内轮圈3与车架100相连，外轮圈4可转动地套设于内轮圈3的外部，且磁悬浮机构设置于内轮圈3与外轮圈4之间，胶胎5套设于外轮圈4的外部；动力组件300设置于车架100上，动力组件300包括电源6、驱动器7和传动机构8，电源6与驱动器7电连接，驱动器7利用传动机构8与外轮圈4传动相连，传动机构8采用齿轮传动方式。

本发明的电动助力自行车，轮部组件200采用内轮圈3和外轮圈4的结构形式，相较于现有技术中的车轮，取消了辐条，避免了骑行者的衣服以及杂物等被绞入到辐条中的安全隐患，提高了电动助力自行车的安全系数；本发明在内轮圈3与外轮圈4之间设置磁悬浮机构，使外轮圈4处于悬浮状态，达到减振的目的，提高电动助力自行车的骑行稳定性；与此同时，动力组件300中，电源6为驱动器7提供电力来源，使得驱动器7能够利用传动机构8向外轮圈4传递动力，传动机构8采用齿轮传动方式，提高了传动效率，避免了现有技术中链条传动方式传动链条易脱落的问题，提高了传动机构8的工作可靠性，进一步提高了电动助力自行车的骑行稳定性。

此处需要解释说明的是，上述提及的驱动器7与外轮圈4传动相连，具体与前轮1和/或后轮2的外轮圈4传动相连，视电动助力自行车的驱动情况确定：当电动助力自行车采用前驱方式时，驱动器7与前轮1的外轮圈4传动相连；当电动助力自行车采用后驱方式时，驱动器7与后轮2的外轮圈4传动相连；当电动助力自行车采用双驱方式时，驱动器7分别与前轮1以及后轮2的外轮圈4传动相连。

其中，磁悬浮机构包括外磁铁9和内磁铁10，请参考图5，外磁铁9设置于外轮圈4的内壁上，内磁铁10设置于内轮圈3的外壁上，且外磁铁9与内磁铁10的极性相同，利用同极相斥原理，使外轮圈4和内轮圈3处于悬浮状态。当动力组件300带动外轮圈4运动时，外轮圈4与内轮圈3处于悬浮状态，大大降低二者之间的摩擦力，提高电动助力自行车的运动稳定性。此处需要说明的是，内磁铁10和外磁铁9可采用与内轮圈3、外轮圈4形状相一致的结构，保证内轮圈3和外轮圈4的受力均匀性。在实际应用中，为了安装方便，内磁铁10和外磁铁9还可以采用分体式结构，即内磁铁10和外磁铁9均包括多个小块体，多个小块体依次紧密排布或保持一定间距排布，在满足外轮圈4处于悬浮状态的前提下，提高轮部组件200的灵活适应性。

在本具体实施方式中，内轮圈3和外轮圈4均为环状，且内轮圈3与外轮圈4的轴向截面均具有朝向轴线方向开口的U形槽状结构，即内轮圈3和外轮圈4的轴向端面均朝向轴线方向延伸，方便内轮圈3与车架100连接，同时便于内轮圈3与外轮圈4的轴向定位；在内轮圈3的轴向端面与外轮圈4的轴向端面之间设置有滑块11，减小外轮圈4转动时的摩擦力，提高轮部组件200的运动稳定性。

为了方便内磁铁10的安装定位，内轮圈3连接有安装环12，安装环12伸入外轮圈4的U形槽状结构内，内磁铁10设置于安装环12上，提高了内磁铁10的安装便捷性。另外，在实际应用中，安装环12可设置为分体式结构，滑块11可对安装环12进行辅助定位，降低装配难度，提高操作便捷性。

除此之外，还需要说明的是，在本具体实施方式中，胶胎5与外轮圈4的形状相一致，胶胎5的外周面上设置防滑纹路，增大胶胎5与路面之间的摩擦力，保证骑行安全。胶胎5为实心结构，无须充气，为骑行者提供了便利；胶胎5可采用橡胶材质制成，为了方便更换，胶胎5与外轮圈4可设置为可拆卸连接形式，在胶胎5磨损后方便更换，降低电动助力自行车的使用成本。

具体地，请参考图6和图7，传动机构8包括中轴13和输出轴14，输出轴14与驱动器7的输出端相连，输出轴14与外轮圈4采用齿轮传动方式传动相连，输出轴14为空心轴，输出轴14可转动地套装于中轴13的外部，且输出轴14与中轴13之间设置单向离合器15，中轴13能够带动输出轴14转动，中轴13与曲柄脚踏板16相连，骑行者利用曲柄脚踏板16带动中轴13转动，进而将转矩传递至输出轴14，从而实现助力功能，且中轴13可转动地与车架100相连。此处需要强调的是，输出轴14与驱动器7的输出端同轴设置，受力均匀，运转平稳，提高了传动效率；在实际应用中，驱动器7的输出端可采用联轴器与输出轴14相连，以实现扭矩的顺利传递。在实际应用中，中轴13与车架100之间设置滑动轴承，当路面不平或有尖硬异物时，外轮圈4出现振动时，传动机构8连同外轮圈4可绕中轴13进行微小转动，而车架100基本不会窜动，达到避振效果。

更具体地，传动机构8还包括一级主动齿轮17、一级从动齿轮18、二级主动齿轮19以及二级从动齿圈20，一级主动齿轮17与输出轴14相连，一级主动齿轮17与一级从动齿轮18相啮合，一级从动齿轮18与二级主动齿轮19相连，二级主动齿轮19与二级从动齿圈20相啮合，二级从动齿圈20与外轮圈4相连。输出轴14传递的动力经一级主动齿轮17、一级从动齿轮18、二级主动齿轮19以及二级从动齿圈20，传递至外轮圈4，带动外轮圈4转动，一级主动齿轮17、一级从动齿轮18、二级主动齿轮19以及二级从动齿圈20的传动结构，在传递动力的同时起到减速作用，齿轮的级数可根据电动助力自行车的具体规格进行调整。

为了对传动机构8提供保护，本发明的传动机构8还包括外壳21，外壳21罩设于传动机构8的外部，避免外部污物损伤传动机构8、影响传动机构8的正常工作。另外，为了保证外轮圈4的正常转动，传动机构8还设置了滚轮22，滚轮22可转动地设置于外壳21的内壁上，且滚轮22的外周面与外轮圈4相抵，利用滚轮22增强对外轮圈4的定位支撑，二级从动齿圈20固定于外轮圈4上，从而在定位外轮圈4的同时，保证二级从动齿圈20与二级主动齿轮19的中心距保持不变，提高传动机构8的传动可靠性。还需要解释说明的是，在实际应用中，可设置多个滚轮22，例如分别在外轮圈4的内、外两侧设置若干个滚轮22，以进一步增强对外轮圈4的定位效果，提高电动助力自行车侧骑行稳定性。

在实际应用中，为了避免外部污物进入前轮1和后轮2的内部，可在前轮1和后轮2均设置罩壳23，在本具体实施方式中，驱动器7与后轮2的外轮圈4传动相连，罩壳23与传动机构8的外壳21相连，全方位为传动机构8和后轮2提供保护，同时方便了罩壳23以及外壳21的装配。

在本具体实施方式中，车架100包括上管24、下管25和立管26，详见图3，上管24、下管25以及立管26围成三角形结构，上管24与下管25的连接处设置轴套27，轴套27处安装有车把28和前叉臂29，前轮1与前叉臂29相连，下管25与立管26的连接处设置有用于安装传动机构8和驱动器7的安装架34，驱动器7采用中置方式，车座31设置于立管26的顶部，上管24与立管26的连接处设置有后叉管30，后轮2与后叉管30相连。车架100的具体形状可根据电动助力自行车的型号、规格进行调整。

为了方便电源6的安装定位，下管25具有与电源6相适配的安装位，电源6设置于安装位内，电源6安装后，电源6的表面与下管25的表面平齐，提高车架100的美观性；另外，电源6与下管25可拆卸连接，方便骑行者将电源6拆下充电，电源6可根据电动助力自行车的型号选择合适类型的电源，例如锂电池电源等。

进一步地，动力组件300还包括控制器、力矩传感器32和操作显示屏33，力矩传感器32和操作显示屏33均与控制器通信连接，力矩传感器32能够监测传动机构8输出的力矩，操作显示屏33设置于车架100上，且操作显示屏33与驱动器7相连，方便骑行者根据操作显示屏33获得电动助力自行车的动力输出信息，并根据自身骑行需要进行调整。此处需要解释说明的是，控制器可内置于车架100中，另外，设置控制器以及控制器的结构、工作原理均为本领域技术人员的惯用手段，此处不再赘述。

本发明的电动助力自行车，轮部组件200采用磁悬浮无轮毂轮胎，改变了传统轮胎中心固定的方式，内轮圈3与车架100固定，外轮圈4利用滚轮22定位，内轮圈3和外轮圈4利用磁铁同极相斥的原理，使外轮圈4处于悬浮状态，达到避振的目的；磁悬浮无轮毂轮胎取消了辐条，避免骑行者的衣服及杂物等被绞入到辐条中，提升了骑行安全系数。与此同时，本发明取消了链条传动结构，采用齿轮传动结构将动力传递至轮部组件200，传动效率提高，避免了链条传动传动链长容易脱落的问题；传动机构8的输出轴14与驱动器7的输出端同轴设置，受力均匀、运转平稳，进一步提高了传动效率；且传动机构8和中置的驱动器7与后轮2的外轮圈4形成整体结构，与车架100铰接，减小轮部组件200发生振动时引起的车架100振动，提高电动助力自行车的骑行稳定性。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种电动助力自行车，其特征在于，包括：

车架；

轮部组件，所述轮部组件包括前轮和后轮，所述前轮和所述后轮均包括内轮圈、外轮圈、磁悬浮机构以及胶胎，所述内轮圈与所述车架相连，所述外轮圈可转动地套设于所述内轮圈的外部，且所述磁悬浮机构设置于所述内轮圈与所述外轮圈之间，所述胶胎套设于所述外轮圈的外部；

动力组件，所述动力组件设置于所述车架上，所述动力组件包括电源、驱动器和传动机构，所述电源与所述驱动器电连接，所述驱动器利用传动机构与所述外轮圈传动相连，所述传动机构采用齿轮传动方式。

2.根据权利要求1所述的电动助力自行车，其特征在于：所述磁悬浮机构包括外磁铁和内磁铁，所述外磁铁设置于所述外轮圈的内壁上，所述内磁铁设置于所述内轮圈的外壁上，且所述外磁铁与所述内磁铁的极性相同。

3.根据权利要求2所述的电动助力自行车，其特征在于：所述内轮圈和所述外轮圈均为环状，且所述内轮圈与所述外轮圈的轴向截面均具有朝向轴线方向开口的U形槽状结构，所述内轮圈的轴向端面与所述外轮圈的轴向端面之间设置有滑块。

4.根据权利要求3所述的电动助力自行车，其特征在于：所述内轮圈连接有安装环，所述安装环伸入所述外轮圈的U形槽状结构内，所述内磁铁设置于所述安装环上；所述安装环为分体式结构。

5.根据权利要求1所述的电动助力自行车，其特征在于：所述传动机构包括中轴和输出轴，所述输出轴与所述驱动器的输出端相连，所述输出轴与所述外轮圈采用齿轮传动方式传动相连，所述输出轴为空心轴，所述输出轴可转动地套装于所述中轴的外部，且所述输出轴与所述中轴之间设置单向离合器，所述中轴能够带动所述输出轴转动，所述中轴与曲柄脚踏板相连，且所述中轴可转动地与所述车架相连。

6.根据权利要求5所述的电动助力自行车，其特征在于：所述传动机构还包括一级主动齿轮、一级从动齿轮、二级主动齿轮以及二级从动齿圈，所述一级主动齿轮与所述输出轴相连，所述一级主动齿轮与所述一级从动齿轮相啮合，所述一级从动齿轮与所述二级主动齿轮相连，所述二级主动齿轮与所述二级从动齿圈相啮合，所述二级从动齿圈与所述外轮圈相连。

7.根据权利要求6所述的电动助力自行车，其特征在于：所述传动机构还包括外壳和滚轮，所述外壳罩设于所述传动机构的外部，所述滚轮可转动地设置于所述外壳的内壁上，且所述滚轮的外周面与所述外轮圈相抵。

8.根据权利要求1-7任一项所述的电动助力自行车，其特征在于：所述车架包括上管、下管和立管，所述上管、所述下管以及所述立管围成三角形结构，所述上管与所述下管的连接处设置轴套，所述轴套处安装有车把和前叉臂，所述前轮与所述前叉臂相连，所述下管与所述立管的连接处设置有用于安装所述传动机构以及所述驱动器的安装架，车座设置于所述立管的顶部，所述上管与所述立管的连接处设置有后叉管，所述后轮与所述后叉管相连。

9.根据权利要求8所述的电动助力自行车，其特征在于：所述下管具有与所述电源相适配的安装位，所述电源设置于所述安装位内，所述电源与所述下管可拆卸连接。

10.根据权利要求8所述的电动助力自行车，其特征在于：所述动力组件还包括控制器、力矩传感器和操作显示屏，所述力矩传感器和所述操作显示屏均与所述控制器通信连接，所述力矩传感器能够监测所述传动机构输出的力矩，所述操作显示屏设置于所述车架上。