CN207843208U - 一种新型轮毂动力装置及电动自行车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型轮毂动力装置及电动自行车，所述装置包括电机机构、中心轴、齿轮机构和外部壳体，所述齿轮机构包括依次向外套设在所述中心轴上的空心轴套、单向离合器、太阳轮和双联行星齿轮；所述齿轮机构还包括行星架组件和齿圈组件；所述行星架组件包括固定连接的左行星架和右行星架；所述齿圈组件包括左齿圈和右齿圈，所述左齿圈和右齿圈均在所述双联行星齿轮的外侧的中部与所述双联行星齿轮相啮合；并且，所述左齿圈与所述外部壳体相固定，所述右齿圈通过辅助件与所述中心轴相连接。本实用新型的动力装置具有较小的结构体积，能够实现更大的传动比；且中心轴为整轴结构，不会削弱中心轴(定轴)的强度，安全系数高。

Description

一种新型轮毂动力装置及电动自行车

技术领域

本实用新型涉及电机技术领域，尤其涉及一种新型轮毂动力装置及电动自行车。

背景技术

近年来，电动自行车作为一种环保、节能的交通工具已经逐渐被广大消费者所接受，无论在国内还是国外，电动自行车在世界范围内的销量也在逐年增加，电动自行车替代自行车的趋势逐步扩大，而电动自行车轮毂动力装置作为电动自行车的核心部件，其质量的好坏往往决定着电动自行车整体的优劣。

目前市面上的电动自行车轮毂动力装置主要分为两大类，直驱动力装置和传统带齿动力装置；其中，所述直驱动力装置的缺点是体积大，输出扭矩小，爬坡吃力，遇大负载容易烧坏；传统带齿动力装置虽然较直驱电机扭矩有所提升，但是体积仍然较大，影响外观。并且，为实现齿轮传动较大的传动比，现有动力装置(电机)一般会使用断轴设计，所述断轴设计是指将中心轴分成三段，用于把太阳轮做小，从而增加传动比；但是这种结构将导致整个芯轴强度削弱；传统动力装置还有使用定轴中空出线，也就是在定轴中部开设通孔将出线端引出，这也同样会削弱芯轴强度。所以，现有的轮毂动力装置会极大的降低电动自行车整体的工作可靠性和安全性。

实用新型内容

为解决现有技术中存在的问题，本实用新型提出了一种新型轮毂动力装置及电动自行车，具体地：

第一方面提供了一种新型轮毂动力装置，所述装置包括电机机构、中心轴、齿轮机构和外部壳体，所述电机机构、中心轴、齿轮机构均位于所述外部壳体内，且所述电机机构和齿轮机构均套设在所述中心轴上；

所述齿轮机构包括依次向外套设在所述中心轴上的空心轴套、单向离合器、太阳轮和双联行星齿轮；并且所述空心轴套的一端与所述电机机构固定连接，所述空心轴套的另一端与所述单向离合器的内圈过盈配合；所述单向离合器的外圈与所述太阳轮的内圈过盈配合，所述太阳轮的外圈与所述双联行星齿轮的内侧相啮合；

所述齿轮机构还包括行星架组件和齿圈组件；

所述行星架组件包括固定连接的左行星架和右行星架；并且所述左行星架和右行星架上均设置有轴承；所述左行星架的轴承的内侧与所述双联行星齿轮的一端过盈配合，所述右行星架的轴承的内侧与所述双联行星齿轮的另一端过盈配合；

所述齿圈组件包括左齿圈和右齿圈，所述左齿圈和右齿圈均在所述双联行星齿轮的外侧的中部与所述双联行星齿轮相啮合；并且，所述左齿圈与所述外部壳体相固定，所述右齿圈通过辅助件与所述中心轴相连接。

进一步地，所述电机机构包括电机转子和嵌线定子；所述嵌线定子和电机转子依次套设在所述中心轴上；

并且所述嵌线定子与所述中心轴固定连接；所述电机转子与所述空心轴套的一端固定连接。

进一步地，所述外部壳体包括主壳体和端盖；

所述主壳体的一端与所述端盖的一端相固定，所述主壳体的另一端与所述端盖的另一端均套设在所述中心轴上；所述主壳体、端盖和中心轴构成封闭的空间结构，所述电机机构和齿轮机构均位于所述空间结构内；

并且，所述主壳体上开设有出线孔，与所述嵌线定子的绕组出线端相连的电源线缆贯穿所述出线孔。

进一步地，所述双联行星齿轮包括行星轮左轮和行星轮右轮；所述行星轮左轮与所述行星轮右轮过盈配合，或是为一体结构。

进一步地，所述轴承的数量为偶数，且在所述左行星架上的轴承的数量与所述右行星架上的轴承的数量相等。

进一步地，所述电机机构还包括磁钢，所述磁钢设置在所述电机转子和嵌线定子之间。

进一步地，所述左行星架和右行星架上均具有凸台，所述凸台上均开设有安装孔；

所述左行星架和右行星架通过连接件在相应凸台的安装孔处进行螺栓连接。

进一步地，所述辅助件为固定支架，所述固定支架设置在所述右行星架靠近所述外部壳体的空间结构内；

所述固定支架的一端与所述右齿圈的端面相固定，所述固定支架的另一端与所述中心轴相连接。连接方式为可过盈配合或是键连接；

进一步地，所述齿轮机构还包括定位件，所述定位件包括左垫片和右垫片；

所述左垫片位于所述左行星架与所述电机转子之间，所述右垫片位于所述右行星架和所述固定支架之间。

第二方面提供了一种电动自行车，包括上述的装置；还包括车轮和多个辐条；所述辐条以所述中心轴的中点所在的垂直面为对称面，对称设置在所述轮毂电机的两侧。

本实用新型提供的新型轮毂动力装置，在车子向前运行时，所述装置电机机构中的转子进行转动，其中，转子与空心轴套的一端固定，使得转子的转动带动所述空心轴套转动；空心轴套的另一端与单向离合器的内圈过盈配合，使得空心轴套带动所述单向离合器处于啮合状态也就是工作状态；单向离合器的外圈与太阳轮的内圈过盈配合，使得单向离合器带动所述太阳轮转动；所述太阳轮的外圈与双联行星齿轮的内侧相啮合，使得太阳轮带动双联行星齿轮转动；其中设置在左右行星架上的轴承均与所述双联行星齿轮过盈配合，并且，所述左齿圈与所述双联行星齿轮相啮合，使得双联行星齿轮带动所述左齿圈转动，同时，左行星架和右行星架同时转动；最后，因为左齿圈与外部壳体相固定，所以，左齿圈带动外部壳体转动，最终驱动所述轮毂动力装置对应的整车向前行驶。

本实用新型提供的新型轮毂动力装置，当车子往前滑行时(也就是没有电动力，车子下坡或是因惯性向前走的情况)，所述动力装置对应的轮毂向前滑行，外部壳体的转动带动左齿圈转动，所述左齿圈(向前)带动双联行星轮转动，所述双联行星轮带动太阳轮转动，此时单向离合器处于空转状态也就是分离状态，车辆顺利往前滑行。

本实用新型提供的新型轮毂动力装置，当车子往后推行时，所述动力装置对应的轮毂向后推行，外部壳体的转动带动左齿圈转动，左齿圈(向后)带动双联行星轮转动，双联行星轮带动太阳轮转动，此时单向离合器处于啮合状态也就是工作状态，带动空心轴套转动，进而带动整个电机转子反转，车辆能顺利向后推行。

本实用新型设置左齿圈和右齿圈在所述双联行星齿轮的外侧的中部与所述双联行星齿轮相啮合；不仅使得动力装置具有较小的结构体积，而且使能够实现更大的传动比；并且，本实用新型使用外部壳体的端面出线，中心轴为整轴结构，不会削弱中心轴(定轴)的强度，安全系数高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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实用新型的一些实施例，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是本实用新型实施例中提供的一种新型轮毂动力装置主要框架图；

图2是本实用新型实施例中提供的一种新型轮毂动力装置结构剖视图；

图3是本实用新型实施例中提供的具有所述新型轮毂动力装置的电动自行车示意图。

图中：电机机构1，电机转子11，嵌线定子12，磁钢13，电源线缆14，中心轴2，齿轮机构3，空心轴套31，单向离合器32，太阳轮33，双联行星齿轮34，左行星架35，右行星架36，轴承37，左齿圈38，右齿圈39，固定支架391，外部壳体4，主壳体41，端盖42，车轮51，辐条52。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要给与说明的是，本实用新型的“外侧”和“内侧”的是依照所述装置的中心轴来看的，靠近所述中心轴的那一侧为“内侧”，与所述内侧相对也就是远离所述中心轴的那一侧为“外侧”。本实用新型中的“左”和“右”是依照所述装置的电机机构来看的，靠近所述电机机构的那一边为“左”，远离所述电机机构的那一边为“右”。

实施例：

本实施例提出了一种新型轮毂动力装置，如图1所示，所述装置包括电机机构1、中心轴2、齿轮机构3和外部壳体4；具体地，如图2所示，所述电机机构1、中心轴2、齿轮机构3均位于所述外部壳体4内，且所述中心轴2为固定轴，所述电机机构1和齿轮机构3均套设在所述中心轴2 上；

如图2所示，所述齿轮机构3包括依次向外套设在所述中心轴2上的空心轴套31、单向离合器32、太阳轮33和双联行星齿轮34；并且所述空心轴套31的一端与所述电机机构1固定连接，所述空心轴套31的另一端与所述单向离合器32的内圈过盈配合；所述单向离合器32的外圈与所述太阳轮33的内圈过盈配合，所述太阳轮33的外圈与所述双联行星齿轮34的内侧相啮合。其中，所述双联行星齿轮34包括行星轮左轮和行星轮右轮；所述行星轮左轮与所述行星轮右轮过盈配合，或是为一体结构，图2中所示为行星轮左轮(双联行星齿轮的左侧部分)和行星轮右轮(双联行星齿轮的右侧部分)过盈配合的方式。

所述齿轮机构3还包括行星架组件和齿圈组件。具体是：

对于齿轮机构3中的行星架组件给与说明的是：如图2所示，所述行星架组件包括固定连接的左行星架35和右行星架36；并且所述左行星架 35和右行星架36上均设置有轴承37，通过将轴承37固定在所述安置孔内进而固定在对应的行星架上；具体地，所述左行星架35的轴承的内侧与所述双联行星齿轮34的一端过盈配合，所述右行星架36的轴承的内侧与所述双联行星齿轮34的另一端过盈配合。其中，所述轴承37的数量为偶数，且在所述左行星架35上的轴承的数量与所述右行星架36上的轴承的数量相等；优选地，如图2所示，所述左行星架35上的轴承和所述右行星架36 上的轴承的数量均为3个或是4个；也就是说，所述左行星架上的轴承的数量为3个，右行星架上的轴承的数量为3个；或者，所述左行星架上的轴承的数量为4个，右行星架上的轴承的数量为4个。

其中对于左行星架35与右行星架36的固定连接给与说明的是；所述左行星架35和右行星架36上还均具有凸台(图中未示出)，所述凸台上均开设有安装孔；所述左行星架35和右行星架36通过连接件在相应凸台的安装孔处进行螺栓连接或锁紧。其中，所述连接件比如为销子、铆钉或铰制孔螺栓等。

对于齿轮机构3中的齿圈组件给与说明的是：如图2所示，所述齿圈组件包括左齿圈38和右齿圈39，所述左齿圈38和右齿圈39均在所述双联行星齿轮34的外侧的中部与所述双联行星齿轮34相啮合。并且，所述左齿圈38与所述外部壳体4相固定，其中可以是螺钉连接、销连接或是花键连接等，还可以是过盈配合；所述右齿圈39通过辅助件与所述中心轴2相连接；可见，所述右齿圈39为固定齿圈，不转动。

进一步地，上述的辅助件为固定支架391，如图2所示，所述固定支架 391设置在所述右行星架36靠近所述外部壳体4的空间结构内；并且，所述固定支架391的一端与所述右齿圈39的端面相固定，所述固定支架391 的另一端与所述中心轴2相连接，其中，所述固定支架391的另一端与所述中心轴2的连接方式为可过盈配合或是键连接。

所述齿轮机构3还可以包括定位件(图中未示出)，所述定位件包括左垫片和右垫片；所述左垫片位于所述左行星架35与所述电机转子11之间，所述右垫片位于所述右行星架36和所述固定支架391之间。通过定位件的定位将左行星架35与右行星架36固定，防止左行星架35、右行星架 36的串动。

对于所述电机机构1给与说明的是：如图2所示，所述电机机构1包括电机转子11和嵌线定子12；所述嵌线定子12和电机转子11依次套设在所述中心轴2上；并且所述嵌线定子12与所述中心轴2固定连接；所述电机转子11与所述空心轴套31的一端固定连接。所以，电源线缆14通电后，中心轴2为固定轴，对应地，嵌线定子12固定不动；电机转子11转动，进而带动空心轴套31转动。

进一步地，如图2所示，所述电机机构1还包括磁钢13，所述磁钢13 设置在所述电机转子11和嵌线定子12之间。其中，所述磁钢13为高磁场强度的磁性材料，优选地，采用采用钕铁錋稀土磁钢13。

对于所述外部壳体4给与说明的是：如图2所示，所述外部壳体4包括主壳体41和端盖42；所述主壳体41的一端与所述端盖42的一端相固定，所述主壳体41的另一端与所述端盖42的另一端均套设在所述中心轴2上；其中，所述主壳体41的一端与所述端盖42的一端的固定方式为螺钉连接或是卡扣连接。所述主壳体41、端盖42和中心轴2构成封闭的空间结构，所述电机机构1和齿轮机构3均位于所述空间结构内；并且，所述主壳体 41上开设有出线孔，与所述嵌线定子12的绕组出线端相连的电源线缆14 贯穿所述出线孔，可见本实施例所述装置的中心轴2为整轴结构，进而具有较高的安全系数。

需要给与说明的是，本实施例中的齿轮采用强度高、重量轻的齿轮结构，比如可以用塑料齿轮、粉末冶金齿轮。

实施例：

本实施例提供了一种电动自行车，如图3所示，包括上述实施例中的新型轮毂动力装置；还包括车轮51和多个辐条52；所述辐条以所述动力装置的中心轴的中点所在的垂直面为对称面，对称设置在所述轮毂动力装置的两侧。

且所述外部壳体上设置有辐条孔，所述辐条的一端集中固定在所述外部壳体上的辐条孔上，另一端均匀安装在所述电动自行车的轮毂内壁上；从而通过辐条将轮毂动力装置与车轮51固连，进而带动车轮51前进。

需要给与说明的是，利用本实用新型所述轮毂动力装置进行设计的产品不仅仅是用于电动自行车，还可以是电助力自行车或是自平衡车等一类的产品，均属于本实用新型的保护范围。

综上所述，本实用新型提供的新型轮毂动力装置，在车子向前运行时，所述装置电机机构中的转子进行转动，其中，转子与空心轴套的一端固定，使得转子的转动带动所述空心轴套转动；空心轴套的另一端与单向离合器的内圈过盈配合，使得空心轴套带动所述单向离合器处于啮合状态也就是工作状态；单向离合器的外圈与太阳轮的内圈过盈配合，使得单向离合器带动所述太阳轮转动；所述太阳轮的外圈与双联行星齿轮的内侧相啮合，使得太阳轮带动双联行星齿轮转动；其中设置在左右行星架上的轴承均与所述双联行星齿轮过盈配合，并且，所述左齿圈与所述双联行星齿轮相啮合，使得双联行星齿轮带动所述左齿圈转动，同时，左行星架和右行星架同时转动；最后，因为左齿圈与外部壳体相固定，所以，左齿圈带动外部壳体转动，最终驱动所述轮毂动力装置对应的整车向前行驶。

本实用新型提供的新型轮毂动力装置，当车子往前滑行时也就是没有电动力，车子下坡或是因惯性向前走的情况，所述动力装置对应的轮毂向前滑行，外部壳体的转动带动左齿圈转动，所述左齿圈向前带动双联行星轮转动，所述双联行星轮带动太阳轮转动，此时单向离合器处于空转状态也就是分离状态，车辆顺利往前滑行。

本实用新型提供的新型轮毂动力装置，当车子往后推行时，所述动力装置对应的轮毂向后推行，外部壳体的转动带动左齿圈转动，左齿圈向后带动双联行星轮转动，双联行星轮带动太阳轮转动，此时单向离合器处于啮合状态也就是工作状态，带动空心轴套转动，进而带动整个电机转子反转，车辆能顺利向后推行。

本实用新型设置左齿圈和右齿圈在所述双联行星齿轮的外侧的中部与所述双联行星齿轮相啮合，左齿圈设置在所述电机外壳上，右齿圈与固定的中心轴相连接；这样不仅使得动力装置具有较小的结构体积，而且使能够实现更大的传动比；并且，本实用新型使用外部壳体的端面出线，中心轴为整轴结构，不会削弱中心轴(定轴)的强度，安全系数高。

总之，本实用新型提供的的轮毂电机，能够提升电动自行车整体的工作可靠性和安全性，还具有较长的使用寿命，进而提升了使用者的使用体验。

在本实用新型的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种新型轮毂动力装置，包括电机机构(1)、中心轴(2)、齿轮机构(3)和外部壳体(4)，所述电机机构(1)、中心轴(2)、齿轮机构(3)均位于所述外部壳体(4)内，且所述电机机构(1)和齿轮机构(3)均套设在所述中心轴(2)上；其特征在于，

所述齿轮机构(3)包括依次向外套设在所述中心轴(2)上的空心轴套(31)、单向离合器(32)、太阳轮(33)和双联行星齿轮(34)；并且所述空心轴套(31)的一端与所述电机机构(1)固定连接，所述空心轴套(31)的另一端与所述单向离合器(32)的内圈过盈配合；所述单向离合器(32)的外圈与所述太阳轮(33)的内圈过盈配合，所述太阳轮(33)的外圈与所述双联行星齿轮(34)的内侧相啮合；

所述齿轮机构(3)还包括行星架组件和齿圈组件；

所述行星架组件包括固定连接的左行星架(35)和右行星架(36)；并且所述左行星架(35)和右行星架(36)上均设置有轴承(37)；所述左行星架(35)的轴承的内侧与所述双联行星齿轮(34)的一端过盈配合，所述右行星架(36)的轴承的内侧与所述双联行星齿轮(34)的另一端过盈配合；

所述齿圈组件包括左齿圈(38)和右齿圈(39)，所述左齿圈(38)和右齿圈(39)均在所述双联行星齿轮(34)的外侧的中部与所述双联行星齿轮(34)相啮合；并且，所述左齿圈(38)与所述外部壳体(4)相固定，所述右齿圈(39)通过辅助件与所述中心轴(2)相连接。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电机机构(1)包括电机转子(11)和嵌线定子(12)；所述嵌线定子(12)和电机转子(11)依次套设在所述中心轴(2)上；

并且所述嵌线定子(12)与所述中心轴(2)固定连接；所述电机转子(11)与所述空心轴套(31)的一端固定连接。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述外部壳体(4)包括主壳体(41)和端盖(42)；

所述主壳体(41)的一端与所述端盖(42)的一端相固定，所述主壳体(41)的另一端与所述端盖(42)的另一端均套设在所述中心轴(2)上；所述主壳体(41)、端盖(42)和中心轴(2)构成封闭的空间结构，所述电机机构(1)和齿轮机构(3)均位于所述空间结构内；

并且，所述主壳体(41)上开设有出线孔，与所述嵌线定子(12)的绕组出线端相连的电源线缆(14)贯穿所述出线孔。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述双联行星齿轮(34)包括行星轮左轮和行星轮右轮；所述行星轮左轮与所述行星轮右轮过盈配合，或是为一体结构。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述轴承(37)的数量为偶数，且在所述左行星架(35)上的轴承的数量与所述右行星架(36)上的轴承的数量相等。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电机机构(1)还包括磁钢(13)，所述磁钢(13)设置在所述电机转子(11)和嵌线定子(12)之间。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述左行星架(35)和右行星架(36)上均具有凸台，所述凸台上均开设有安装孔；

所述左行星架(35)和右行星架(36)通过连接件在相应凸台的安装孔处进行螺栓连接。

8.根据权利要求1-7任一所述的装置，其特征在于，所述辅助件为固定支架(391)，所述固定支架(391)设置在所述右行星架(36)靠近所述外部壳体(4)的空间结构内；

所述固定支架(391)的一端与所述右齿圈(39)的端面相固定，所述固定支架(391)的另一端与所述中心轴(2)相连接。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述齿轮机构(3)还包括定位件，所述定位件包括左垫片和右垫片；

所述左垫片位于所述左行星架(35)与所述电机转子(11)之间，所述右垫片位于所述右行星架(36)和所述固定支架之间。

10.一种电动自行车，其特征在于，包括权利要求1-9任一所述的装置；

还包括车轮(51)和多个辐条(52)；所述辐条以所述中心轴的中点所在的垂直面为对称面，对称设置在所述轮毂电机的两侧。