CN207241949U - 电动自行车无级变速传动装置 - Google Patents
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Abstract
一种电动自行车技术领域的电动自行车无级变速传动装置，包括第一电机、第二电机、中轴以及与中轴同轴布置的行星齿轮机构；所述的行星齿轮机构包括太阳轮、内外齿圈、行星支架和行星齿轮，所述的太阳轮通过离合器套设在中轴上，所述的内外齿圈设有齿圈内齿和齿圈外齿，所述的行星齿轮周向均布在行星支架上并分别与太阳轮、齿圈内齿啮合，所述第一电机与齿圈外齿通过齿轮啮合，所述的行星支架轴向一侧与第二电机通过齿轮啮合，轴向另一侧设有与之固定连接的输出牙盘组件。本实用新型通过增加电机的方式实现无级变速输出，保证了变速的顺畅与连贯性。
Description
技术领域
本实用新型涉及的是一种电动自行车领域的技术，具体是一种电动自行车无级变速传动装置。
背景技术
目前市场上的电动自行车中置传动大多采用齿轮传动机构来连接电机与牙盘，通过增加齿轮个数的做法实现中置传动系统的变速功能。这种变速系统对齿轮的强度与寿命有很高的要求，生产成本高，同时在变速时有可能出现变速不连贯的情况。
实用新型内容
本实用新型针对现有技术存在的上述不足，提出了一种电动自行车无级变速传动装置，通过增加电机的方式实现无级变速输出，保证了变速的顺畅、连贯性与可靠性。
本实用新型是通过以下技术方案实现的：
本实用新型涉及一种电动自行车无级变速传动装置，包括第一电机、第二电机、中轴以及与中轴同轴布置的行星齿轮机构；所述的行星齿轮机构包括太阳轮、内外齿圈、行星支架和行星齿轮，所述的太阳轮通过离合器套设在中轴上，所述的内外齿圈设有齿圈内齿和齿圈外齿，所述的行星齿轮周向均布在行星支架上并分别与太阳轮、齿圈内齿啮合，所述第一电机与齿圈外齿通过齿轮啮合，所述的行星支架轴向一侧与第二电机通过齿轮啮合，轴向另一侧设有与之固定连接的输出牙盘组件。
所述的第一电机设有第一输出轴，所述的第一输出轴上设有第一输出轴齿轮；所述的第二电机设有第二输出轴，所述的第二输出轴上设有第二输出轴齿轮。
所述的行星支架在轴向一侧通过轴承套设有内外齿圈，所述的行星支架设有行星支架外圆齿轮，所述的第二输出轴齿轮与行星支架外圆齿轮啮合，所述的第一输出轴齿轮与齿圈外齿通过二级齿轮啮合，所述的二级齿轮包括同轴设置的二级第一齿轮和二级第二齿轮，所述的二级第二齿轮与第一电机输出轴齿轮啮合，所述的二级第一齿轮与齿圈外齿啮合；对应地，所述的行星齿轮为单级齿轮。
所述的第一输出轴齿轮与齿圈外齿啮合，所述的行星支架设有行星支架外圆齿轮，所述的第二输出轴齿轮与行星支架外圆齿轮啮合；对应地，所述的行星齿轮采用双联齿轮，所述的双联齿轮包括同轴设置的第一齿轮和第二齿轮；所述的第一齿轮与太阳轮啮合，所述的第二齿轮与齿圈内齿啮合。
所述的电动自行车无级变速传动装置固定在车架连接体上，所述的车架连接体与车架为一体式结构，所述无级变速传动装置的中轴在两端与曲柄组件固定连接。
技术效果
与现有技术相比，本实用新型通过增加电机的方式，无需采用传统变速机构中复杂的变速器即可实现变速输出，保证了变速的连贯性与可靠性。
附图说明
图1为实施例1的剖视图；
图2为实施例1在自行车车架上的装配示意图；
图3为图2的爆炸结构图；
图4为实施例1的爆炸结构图；
图5为实施例1的主壳体、控制单元及电机示意图；
图6a为实施例1的内部结构第一视图；
图6b为实施例1的内部结构第二视图；
图7a为实施例1中行星齿轮机构第一视图；
图7b为实施例1中行星齿轮机构第二视图；
图8为实施例1中行星齿轮机构爆炸结构图；
图9为实施例1的动力变速传动链；
图10为实施例2的剖视图；
图11a为实施例2中行星齿轮机构和电机结构第一视图；
图11b为实施例2中行星齿轮机构和电机结构第二视图；
图中：第一端盖1、第二端盖2、二级齿轮3、内外齿圈4、主壳体5、固定螺座6、太阳轮8、中轴9、滚针离合器10、行星齿轮机构11、第一电机12、输出牙盘组件13、锁紧环14、第二电机15、第四定位卡簧16、第一定位卡簧17、第二定位卡簧18、第四螺钉19、第五螺钉20、引线21、控制单元22、第三定位卡簧23、太阳齿轮垫圈24、固定螺杆25、第三螺钉26、二级第一齿轮3A、二级第二齿轮3B、齿圈内齿4A、齿圈外齿4B、行星支架11A、行星齿轮11B、行星齿轮垫圈11C、行星齿轮轴11D、第三定位卡簧11E、行星支架外圆齿轮11F、行星支架外花键11G、第一齿轮11H、第二齿轮11J、第一输出轴12A、第一输出轴齿轮12B、牙盘支架13A、牙盘13B、链盖13C、螺钉座13D、第一螺钉13E、牙盘支架内花键13F、第二输出轴15A、第二输出轴齿轮15B、第二输出轴齿轮离合器15C、无级变速传动装置100、车架101、车架连接体102、曲柄组件103。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方式对本实用新型进行详细描述。
实施例1
如图2和图3所示，本实施例涉及一种无级变速传动装置100，所述的无级变速传动装置100通过固定螺座6和固定螺杆25紧固在车架连接体102上，所述的车架连接体102与车架101为一体式结构，所述的无级变速传动装置100设有中轴9，所述的中轴9两端与曲柄组件103固定连接。
如图1、图4和图5所示，所述的无级变速传动装置100包括：第一电机12、第二电机15、主壳体5、第一端盖1、第二端盖2、输出牙盘组件13、中轴9以及与中轴9同轴布置的行星齿轮机构11，其中：主壳体5分别与第一端盖1和第二端盖2固定连接，第一电机12和第二电机15通过第四螺钉19锁紧固定在主壳体5上，主壳体5上安装有控制单元22，所述的控制单元22通过引线21与电池相连，所述的控制单元22分别与第一电机12和第二电机15相连控制动力输出。
如图1、图7a、图7b和图8所示，所述的行星齿轮机构11包括：行星支架11A、行星齿轮11B、行星齿轮轴11D、内外齿圈4和太阳轮8，其中：行星齿轮轴11D周向均布在行星支架11A上，行星齿轮11B通过支撑轴承固定在各行星齿轮轴11D上并对应支撑轴承在行星齿轮轴11D上两端设有行星齿轮垫圈11C，太阳轮8通过滚针离合器10套设在中轴9上并与行星齿轮11B啮合，太阳轮8通过第三定位卡簧23、太阳齿轮垫圈24进行轴向定位，行星支架11A在轴向一侧通过轴承套设有内外齿圈4，内外齿圈4包括齿圈内齿4A和齿圈外齿4B，齿圈内齿4A与行星齿轮11B啮合，齿圈外齿4B与第一电机12通过齿轮啮合，所述的输出牙盘组件13通过行星支架外花键11G固定在行星支架11A上并通过锁紧环14锁紧定位。
如图1、图6a和图6b所示，所述的第一电机12设有第一输出轴12A，所述的第一输出轴12A设有第一输出轴齿轮12B，所述的第一输出轴齿轮12B与内外齿圈4通过二级齿轮3啮合传动，所述的二级齿轮3包括二级第一齿轮3A和二级第二齿轮3B，二级第一齿轮3A与齿圈外齿4B啮合，二级第二齿轮3B与第一输出轴齿轮12B啮合，所述的二级齿轮3两端通过轴承设置在第一端盖1和主壳体5上；
所述的第二电机15设有第二输出轴15A，所述的第二输出轴15A设有第二输出轴齿轮15B，所述的第二输出轴齿轮15B与行星支架外圆齿轮11F啮合，所述的行星支架外圆齿轮11F通过第三定位卡簧11E在行星支架11A上定位。
如图1、图3和图4所示，所述的中轴9通过轴承套设有第一端盖1和行星支架11A，所述的行星支架11A在轴向一侧通过轴承套设在第一端盖1上并通过轴承套设有主壳体5和第二端盖2；所述的第一端盖1通过第三螺钉26固定在主壳体5上，所述的第二端盖2通过第五螺钉20固定在主壳体5上，所述的主壳体5固定螺座6和固定螺杆25固定在车架101上。
如图1和图4所示，所述的输出牙盘组件13包括：牙盘支架13A、牙盘13B、链盖13C、螺钉座13D和第一螺钉13E，其中：牙盘13B套设在牙盘支架13A外圆内侧部位，链盖13C套设在牙盘支架13A外圆外侧部位，牙盘支架13A、牙盘13B和链盖13C通过螺钉座13D、第一螺钉13E紧固，牙盘支架13A上设有牙盘支架内花键13F，锁紧环14与牙盘支架内花键13F咬合，通过锁紧环14将输出牙盘组件13轴向锁紧在中轴9上。
如图9所示，本实施例在工作时，通过下述方式实现传动并进行变速：
1)所述的中轴9作为输入端，所述的第一电机12和第二电机15不进行动力输出，则内外齿圈4固定不动；曲柄组件103输入的动力经滚针离合器10传递到太阳轮8上，带动行星齿轮11B运行，行星齿轮11B通过行星齿轮轴11D带动行星支架11A绕中轴9运行，行星支架11A通过行星支架外花键11G将动力输出到输出牙盘组件13上，牙盘13B转动，通过链条驱动脚踏车前进；此时传动比i1＝(1+Zb/Za)，其中：Zb为齿圈内齿4A的齿数，Za为太阳轮8的齿数；此为减速增矩的传动过程，适用于骑行者在平路进行脚踏骑行；
2)所述的第一电机12作为输入端，所述的中轴9和第二电机15不进行动力输出；输入的动力经第一输出轴齿轮12B、二级齿轮3传递到带动内外齿圈4上，内外齿圈4旋转，行星齿轮11B与齿圈内齿4A啮合，而太阳轮8通过滚针离合器10与中轴9之间产生离合，行星齿轮11B通过行星齿轮轴11D带动行星支架11A绕中轴9运行，行星支架11A通过行星支架外花键11G将动力输出到输出牙盘组件13上，牙盘13B转动，通过链条驱动脚踏车前进；此时传动比i2＝(Zd/Ze)×(Zf/Zg)×(1+Za/Zb)，其中：Zd为齿圈外齿4B的齿数，Ze为二级第一齿轮3A的齿数，Zf为二级第二齿轮3B的齿数，Zg为第一输出轴齿轮12B的齿数，此为减速增矩的传动过程，适用于骑行者在平路、爬坡进行电动骑行；
3)所述的第二电机15作为输入端，所述的中轴9和第一电机12不进行动力输出，则内外齿圈4固定不动；输入的动力经第二输出轴齿轮15B带动行星支架11A绕中轴9运行，而太阳轮8通过滚针离合器10与中轴9之间产生离合，行星支架11A通过行星支架外花键11G将动力输出到输出牙盘组件13上，牙盘13B转动，通过链条驱动脚踏车前进；此时传动比i3＝Zh/Zi，其中：Zh行星支架外圆齿轮11F的齿数，Zi为第二输出轴齿轮15B的齿数；此为减速增矩的传动过程，适用于骑行者在平路、爬坡进行电动骑行；
4)所述的中轴9作为输入端，所述的第一电机12作为辅助输入，所述的第二电机15不进行动力输出；中轴9输入的动力经滚针离合器10传递到太阳轮8上，带动行星齿轮11B运行，行星齿轮11B通过行星齿轮轴11D带动行星支架11A绕中轴9运行，行星支架11A通过行星支架外花键11G将动力输出到输出牙盘组件13上；同时，经第一输出轴齿轮12B、二级齿轮3传递到内外齿圈4上，内外齿圈4旋转，行星齿轮11B与齿圈内齿4A啮合，行星齿轮11B通过行星齿轮轴11D带动行星支架11A绕中轴9运行，行星支架11A通过行星支架外花键11G将动力输出到输出牙盘组件13上；随之牙盘13B转动，通过链条驱动脚踏车前进；此时，输出的动力为骑行者脚踏骑行产生的动力与第一电机12产生的动力总和，两动力为线性变化关系，根据骑行者脚踏骑行产生的动力变化，控制单元22调整第一电机12输出的动力，到达在骑行过程产生无级变速输出动力；此为减速增矩的传动过程，适用于骑行者在平路、爬坡进行助力骑行，特别在爬坡骑行中，第一电机12辅助输出，保证骑行者在助力骑行时的变速连贯性、舒适及省力；
5)所述的中轴9作为输入端，所述的第一电机12和第二电机15作为辅助输入；中轴9输入的动力经滚针离合器10传递到太阳轮8上，带动行星齿轮11B运行，行星齿轮11B通过行星齿轮轴11D带动行星支架11A绕中轴9运行，行星支架11A通过行星支架外花键11G将动力输出到输出牙盘组件13上；同时，经第一输出轴齿轮12B、二级齿轮3传递到内外齿圈4上，内外齿圈4旋转，行星齿轮11B与齿圈内齿4A啮合，行星齿轮11B通过行星齿轮轴11D带动行星支架11A绕中轴9运行，行星支架11A通过行星支架外花键11G将动力输出到输出牙盘组件13上；并且第二电机15输入的动力经第二输出轴齿轮15B带动行星支架11A绕中轴9运行，行星支架11A通过行星支架外花键11G将动力输出到输出牙盘组件13上；牙盘13B转动，通过链条驱动脚踏车前进；此时，输出的动力为骑行者脚踏骑行产生的动力、第一电机12产生的动力以及第二电机15产生的动力总和，三动力为线性变化关系，根据骑行者脚踏骑行产生的动力变化，控制单元22调整第一电机12和第二电机15输出的动力，到达在骑行过程产生无级变速输出动力；此为减速增矩的传动过程，适用于平路和爬坡骑行，特别是陡坡骑行，保证骑行者在助力骑行时的变速连贯性、舒适及更加省力。
实施例2
如图10、图11a和图11b所示，本实施例包括：第一电机12、第二电机15、中轴9以及与中轴9同轴布置的行星齿轮机构11，所述的行星齿轮机构11设有太阳轮8、内外齿圈4、行星支架11A和行星齿轮11B，所述的太阳轮8通过滚针离合器10套设在中轴9上，所述的内外齿圈4设有齿圈内齿4A和齿圈外齿4B；所述的行星齿轮11B周向均布在行星支架11A上，所述的行星齿轮11B为双联齿轮，所述双联齿轮中第一齿轮11H与太阳轮8啮合，所述双联齿轮中第二齿轮11J与齿圈内齿4A啮合；所述第一电机12与齿圈外齿4B通过齿轮啮合，所述的行星齿轮机构11轴向一侧与第二电机15通过齿轮啮合，另一侧设有与之固定连接的输出牙盘组件13；所述的输出牙盘组件13通过花键安装在行星齿轮机构11上，并通过锁紧环14锁紧定位。
所述的中轴9通过轴承套设有第一端盖1，所述的行星齿轮机构11通过轴承套设有第二端盖2，第一端盖1和第二端盖2连接形成壳体；所述的第一电机1、第二电机2和行星齿轮机构11均设置在壳体内。
所述的第一端盖1在内侧设有内外齿圈4的支撑轴承，所述的第一电机12和第二电机15通过螺钉锁紧固定在第二端盖2上；所述的第一电机12设有第一输出轴12A，所述的第一输出轴12A上设有第一输出轴齿轮12B，所述的第一输出轴齿轮12B与齿圈外齿4B啮合；所述第二电机15设有第二输出轴15A，所述的第二输出轴15A上设有第二输出轴齿轮15B和第二输出轴齿轮离合器15C，第二输出轴齿轮15B通过第二输出轴齿轮离合器15C套设在第二输出轴15A上并通过第二定位卡簧18固定。
所述的行星齿轮机构11通过支撑轴承套设在中轴9上；所述的行星齿轮机构11设有行星支架外圆齿轮11F，与第二输出轴齿轮15B啮合；所述的行星齿轮机构11设有轴向均布的行星齿轮轴11D，所述的行星齿轮11B通过支撑轴承套设在行星齿轮轴11D上并通过第一定位卡簧17在轴向定位固定。
本实施例在工作时，通过下述方式实现传动并进行变速：
1)所述的中轴9作为输入端，所述的第一电机12和第二电机15不进行动力输出，则内外齿圈4与第一输出轴齿轮12B啮合固定不动；输入的动力经滚针离合器10、太阳轮8传递至行星齿轮11B，带动行星齿轮机构11绕中轴9旋转，输出牙盘组件13随之转动，驱动电动自行车前进；此时，行星齿轮机构11与第二输出轴齿轮15B啮合，第二输出轴齿轮15B通过第二输出轴齿轮离合器15C与第二电机15之间产生离合；
2)所述的第一电机12作为输入端，所述的中轴9和第二电机15不进行动力输出；输入的动力经第一输出轴齿轮12A、内外齿圈4传递至行星齿轮11B，而太阳轮8通过滚针离合器10与中轴9之间产生离合，行星齿轮机构11在行星齿轮11B带动下绕中轴9旋转，输出牙盘组件13随之转动，驱动电动自行车前进；此时，行星齿轮机构11与第二输出轴齿轮15B啮合，第二输出轴齿轮15B通过第二输出轴齿轮离合器15C与第二电机15之间产生离合；
3)所述的第二电机15作为输入端，所述的中轴9与第一电机12不进行动力输出，则内外齿圈4与第一输出轴齿轮12B啮合固定不动；输入的动力经第二输出轴齿轮离合器15C、第二输出轴齿轮15B传递至行星齿轮机构11，行星齿轮机构11绕中轴9旋转，输出牙盘组件13随之转动，驱动电动自行车前进；此时太阳轮8通过滚针离合器10与中轴9之间产生离合；
4)所述的中轴9作为输入端，所述的第一电机12进行动力输出，第二电机15不进行动力输出；中轴9输入的动力经滚针离合器10、太阳轮8传递至行星齿轮11B；第一电机12输入的动力经第一输出轴齿轮12A、内外齿圈4传递至行星齿轮11B；行星齿轮机构11在行星齿轮11B带动下绕中轴9旋转，输出牙盘组件13随之转动，驱动电动自行车前进；此时，输出的动力为骑行者脚踏骑行产生的动力与第一电机12产生的动力总和，两动力为线性变化关系，根据骑行者脚踏骑行产生的动力变化，控制单元22调整第一电机12输出的动力，到达在骑行过程产生无级变速输出动力；此为减速增矩的传动过程，适用于骑行者在平路、爬坡进行助力骑行，特别在爬坡骑行中，第一电机12辅助输出，保证骑行者在助力骑行时的变速连贯性、舒适及省力；
5)所述的中轴9作为输入端，所述的第一电机12和第二电机15进行动力输出；中轴9输入的动力经滚针离合器10、太阳轮8传递至行星齿轮11B；第一电机12输入的动力经第一输出轴齿轮12A、内外齿圈4传递至行星齿轮11B；第二电机15输入的动力经第二输出轴齿轮离合器15C、第二输出轴齿轮15B传递至行星齿轮机构11；行星齿轮机构11绕中轴9旋转，输出牙盘组件13随之转动，驱动电动自行车前进；此时，输出的动力为骑行者脚踏骑行产生的动力、第一电机12产生的动力以及第二电机15产生的动力总和，三动力为线性变化关系，根据骑行者脚踏骑行产生的动力变化，控制单元22调整第一电机12和第二电机15输出的动力，到达在骑行过程产生无级变速输出动力；此为减速增矩的传动过程，适用于平路和爬坡骑行，特别是陡坡骑行，保证骑行者在助力骑行时的变速连贯性、舒适及更加省力。
需要强调的是：上述实施例中的传动系统除应用于脚踏车领域外，也可以应用于其他领域的变速传动；以上仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
Claims (9)
1.一种电动自行车无级变速传动装置，其特征在于，包括第一电机、第二电机、中轴以及与中轴同轴布置的行星齿轮机构；所述的行星齿轮机构包括太阳轮、内外齿圈、行星支架和行星齿轮，所述的太阳轮通过离合器套设在中轴上，所述的内外齿圈设有齿圈内齿和齿圈外齿，所述的行星齿轮周向均布在行星支架上并分别与太阳轮、齿圈内齿啮合，所述第一电机与齿圈外齿通过齿轮啮合，所述的行星支架轴向一侧与第二电机通过齿轮啮合，轴向另一侧设有与之固定连接的输出牙盘组件。
2.根据权利要求1所述的电动自行车无级变速传动装置，其特征是，所述的第一电机设有第一输出轴，所述的第一输出轴上设有第一输出轴齿轮；所述的第二电机设有第二输出轴，所述的第二输出轴上设有第二输出轴齿轮。
3.根据权利要求2所述的电动自行车无级变速传动装置，其特征是，所述的行星支架在轴向一侧通过轴承套设有内外齿圈，所述的行星支架设有行星支架外圆齿轮，所述的第二输出轴齿轮与行星支架外圆齿轮啮合，所述的第一输出轴齿轮与齿圈外齿通过二级齿轮啮合，所述的二级齿轮包括同轴设置的二级第一齿轮和二级第二齿轮，所述的二级第二齿轮与第一电机输出轴齿轮啮合，所述的二级第一齿轮与齿圈外齿啮合；对应地，所述的行星齿轮为单级齿轮。
4.根据权利要求3所述的电动自行车无级变速传动装置，其特征是，所述的中轴通过轴承套设有第一端盖和行星支架，所述的行星支架通过轴承套设有主壳体和第二端盖；所述的第一端盖固定在主壳体上，所述的第二端盖固定在主壳体上，所述的主壳体固定在车架上。
5.根据权利要求4所述的电动自行车无级变速传动装置，其特征是，所述的主壳体上安装有控制单元，所述的控制单元分别与第一电机、第二电机相连控制动力输出。
6.根据权利要求2所述的电动自行车无级变速传动装置，其特征是，所述的行星支架设有行星支架外圆齿轮，所述的第二输出轴齿轮与行星支架外圆齿轮啮合，所述的第一输出轴齿轮与齿圈外齿啮合；对应地，所述的行星齿轮采用双联齿轮，所述的双联齿轮包括同轴设置的第一齿轮和第二齿轮；所述的第一齿轮与太阳轮啮合，所述的第二齿轮与齿圈内齿啮合。
7.根据权利要求6所述的电动自行车无级变速传动装置，其特征是，所述的中轴通过轴承套设有第一端盖，所述的行星齿轮机构通过轴承套设有第二端盖，第一端盖和第二端盖连接形成壳体；所述的第一电机、第二电机和行星齿轮机构均设置在壳体内。
8.根据权利要求7所述的电动自行车无级变速传动装置，其特征是，所述的第一端盖在内侧设有内外齿圈的支撑轴承，所述的第一电机和第二电机固定在第二端盖上。
9.根据权利要求4或7所述的电动自行车无级变速传动装置，其特征是，所述的中轴两端固定有曲柄组件。
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Cited By (2)
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2017
- 2017-09-19 CN CN201721199441.4U patent/CN207241949U/zh active Active
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |