CN208487197U - 配合无级变速花鼓的电控调速系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种配合无级变速花鼓的电控调速系统，该系统通过采集骑行时的踏频以及后轮速度等参数，采用电机带动蜗杆蜗轮以及齿轮调速机构输出转矩带动花鼓上的花键轴套实时转动，通过花鼓的花键轴套转动到合适的位置，使花鼓输出合适的速比。本实用新型内部机械结构采用电机输出端连接蜗轮蜗杆再连接齿轮进行转矩输出的方式，可节省横向跨距，减小整个机构的宽度。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种调速辅助装置，具体为一种配合无级变速花鼓的电控调速系统。
背景技术
通常使用的无级变速花鼓例如Nuvinci无级变速花鼓工作时输入盘从踏板获得动力，输出盘则驱动后轮推动自行车前进，调整滚珠旋转轴的角度，就能改变滚珠与输入盘的接触位置，当遇到上坡需要用到低档时，可以转动拨盘让滚珠轴向输入盘倾斜，输入盘与滚珠接触的圆周直径变大，输出轴一端沿着较小的圆周转动，即可实现减速。现有的无级变速花鼓多采用机械指拨机构，指拨机构结构相对复杂，并且调节的精度较低，需要通过人为判别应该减速还是加速，故实际调节效果不理想。电控调速系统现已逐渐成为电助力自行车PAS系统的一个重要组成部分，通过智能控制，来适时的调节花鼓的传动比，可以给人以舒适的骑行体验。
实用新型内容
实用新型目的：本实用新型提供一种配合无级变速花鼓的电控调速系统，该电控调速系统能够通过智能控制，来调节无级变速花鼓的传动比，使得无级变速花鼓处于正确的速比区域，从而减小骑行者的负重感降低踩踏频率，减少踏空感。
技术方案：一种配合无级变速花鼓的电控调速系统，包括壳体、控制器、电机、齿轮传动组件、踏频传感器以及速度传感器；控制器、电机以及齿轮传动组件固定安装在壳体内，壳体包括外壳和盖板，盖板固定连接在外壳敞开的一侧形成封闭的壳体，安装时盖板与花鼓端面相邻；盖板上设置空心凸块，空心凸块端面离花鼓端面约0.01～1mm，空心凸块内安装有速度传感器用于检测花鼓转速。
其中，电机安装在壳体的外壳下侧的凹槽内并使用盖板压紧，其输出轴与齿轮传动组件中的蜗杆连接，蜗杆与其上方的蜗轮啮合形成蜗杆蜗轮减速组件；蜗轮与圆柱齿轮组件中的输入齿轮啮合，蜗杆一端通过轴承固定在外壳下方的轴承座上；圆柱齿轮组件包括两组复合圆柱齿轮以及输出齿轮，其输出齿轮内圆周上设置有内花键与无级变速花鼓的中轴上的花键轴套一端的外花键啮合，带动花键轴套转动至一定位置，从而调整无级变速花鼓的速比，蜗轮以及两组复合圆柱齿轮分别套接在三个齿轮轴上并相互啮合，齿轮轴固定在外壳上，蜗轮以及两组复合圆柱齿轮可围绕齿轮轴转动。
蜗轮及两组复合圆柱齿轮每一组均由一大一小两个齿轮组成，每一组复合圆柱齿轮均为一体成型结构，并且可与齿轮轴相对转动，由此可知蜗轮及两组复合圆柱齿轮与齿轮轴并不是相对固定的，可以径向转动以及轴向窜动，故需要有部件能够在轴向将蜗轮及两组复合圆柱齿轮位置进行约束；外壳内侧设置有两个定位凸台，两个定位凸台的上段定位凸台的直径小于下段定位凸台的直径；齿轮组固定片两转角处的孔套接在两个上段定位凸台上，并通过盖板与下段定位凸台压紧；齿轮组固定片上开还设有与蜗轮及两组复合圆柱齿轮的齿轮轴一一对应的轴孔，三组复合圆柱齿轮的齿轮轴分别穿过轴孔；三组复合齿轮靠近齿轮组固定片的一侧设置有轴向凸台，轴向凸台套接在齿轮轴上并分别与三组复合齿轮一体成型，齿轮组固定片与轴向凸台相邻端面之间的距离约为0.01mm～1mm，由此，齿轮组固定片即可限制圆柱齿轮组件的轴向窜动。
为了将整个电控调速系统固定在无级变速花鼓中轴上，外壳上还设置有内齿片注塑时内嵌入在外壳中；内齿片外圆周上设多个半圆形缺口，注塑成型后与外壳形成一个整体，并且保证在内齿片受到外力转矩时，内齿片与外壳不会产生相对转动，，内齿片内圆周上设置有内花键与花鼓上的花键螺母相啮合，花鼓上的花键螺母固定设置在花鼓中轴上，从而将整个电控调速系统固定在花鼓中轴上。
工作原理：踏频传感器、速度传感器分别将检测到的踩踏频率、后轮转速传输至控制器，实时检测当前的骑行状态，在爬坡或减速时，当传感器检测到车速变慢，踏频减小时，会给出相应的反馈信号到电控调速系统的PCBA控制器，控制器发出指令，高速电机经齿轮组的减速输出，调节无级变速花鼓的变速齿轮，将速比调至低速区，减小骑行者的负重感；反之，当下坡或车速过快时，系统会自动调节至高速区，降低踩踏频率，减少踏空感；当车子速度降低至零或停车时，系统会默认将速比调至最低速区，保证骑行者在加速或下次骑行开始时能够比较轻松的起步，增加骑行的舒适感。
有益效果：本实用新型公开的配合无级变速花鼓的电控调速系统，能够实时检测骑行状态，并且智能控制调节无级变速花鼓的速比，从而减小骑行者的负重感，降低踩踏频率，减少踏空感。
附图说明
图1为本实用新型的主视图；
图2为本实用新型的后视图；
图3为本实用新型的壳体的外壳的内部结构主视图；
图4为本实用新型去掉盖板12后的主视图；
图5为本实用新型齿轮传动组件的结构示意图；
图6为本实用新型立体结构示意图；
图7为本实用新型的内齿片结构示意图。
具体实施方式
如图所示，一种配合无级变速花鼓的电控调速系统，包括壳体1、控制器2、电机3、齿轮传动组件4、踏频传感器、以及速度传感器；控制器2、电机3以及齿轮传动组件4固定安装在壳体1内，壳体1包括外壳11和盖板12，盖板12 固定连接在外壳11敞开的一侧形成封闭的壳体1，盖板12与外壳11接缝处设置有密封圈13，安装时盖板12与花鼓端面相邻。盖板12上设置空心凸块121，空心凸块121与无级变速花鼓上的速度传感器配合，空心凸块端面离花鼓端面约 0.01～1mm，空心凸块121内安装有速度传感器用于检测花鼓转速；电机3安装于壳体1的外壳11下侧的凹槽内并通过盖板12压紧，齿轮传动组件4则按次序由下至上安装，控制器2安装于外壳11的左侧，外壳11上还开设有线圈孔113，线圈孔上设置有橡胶护线圈，用于穿过相应的线路。控制器2采用PCBA控制器，其上设置有霍尔感应器21，霍尔感应器21与装配在无级变速花鼓上的踏频传感器外圈上的磁珠相对应，用于检测踩踏频率。
为了将整个电控调速系统固定在无级变速花鼓的中轴上，外壳11上设置有内齿片，内齿片8注塑时内嵌在在外壳11上；内齿片8外圆周上设有多个半圆形缺口，注塑成型后与外壳形成一个整体，并且保证在内齿片受到外力转矩时，内齿片与外壳不会产生相对转动，内齿片8内圆周上设置有内花键与花鼓上的花键螺母相啮合，花鼓上的花键螺母固定设置在花鼓中轴上，从而将整个电控调速系统固定在花鼓中轴上。
齿轮传动组件4包括蜗杆蜗轮组件41和圆柱齿轮组件42，蜗杆蜗轮组件41 中的蜗杆411一端与电机3的输出端连接，另一端通过轴承固定在轴承座上，蜗轮412为复合圆柱齿轮，包括一大一小两个圆柱齿轮，其中直径较大的齿轮与蜗杆411啮合，直径较小的齿轮则与圆柱齿轮组件42的输入齿轮4211啮合。圆柱齿轮组件42包括第一复合圆柱齿轮421、第二复合圆柱齿轮422以及输出齿轮 423，第一复合圆柱齿轮421、第二复合圆柱齿轮422均有一大一小两个圆柱齿轮一体成型而成，其中蜗轮412、第一复合圆柱齿轮421、第二复合圆柱齿轮422 分别套接在三个齿轮轴5上并可围绕齿轮轴5转动，齿轮轴5固定在外壳11上。输出齿轮423设置于内齿片8靠近盖板12的一侧，并与内齿片8中心轴线重合，输出齿轮423内圆周上设置有内花键与无级变速花鼓上的花键轴套一端的外花键啮合，花键轴套可绕着无级变速花鼓中轴转动并调节无级变速花鼓的变速角度从而调整无级变速花鼓的转速比。
上述蜗杆411与蜗轮412中的较大的齿轮啮合其减速比为30:1，蜗轮412 直径较小的齿轮与第一复合圆柱齿轮中的大齿轮即输入齿轮4211啮合其减速比为44:13，第一复合圆柱齿轮中的小齿轮与第二复合圆柱齿轮422中的大齿轮啮合其减速比为20:10，第二复合圆柱齿轮422中的大齿轮与输出齿轮423啮合其减速比啮合其减速比为38:12，故齿轮传动组件4整体减速比约为643，在此减速比之下配合额定转速12850rpm，额定转矩4.9mN.m，启动转矩34.5mN.m的电机可以带动最小转矩为0.32N.M、变速角度范围为120°的Nuvinci无级变速花鼓的花键轴套转动，且保证响应时间不大于1S。
为了防止齿轮组件轴向窜动，外壳11内侧设置有两个定位凸台111，两个定位凸台111的上段定位凸台的直径小于下段定位凸台的直径；齿轮组固定片6 两转角处的孔61套接在两个上段定位凸台上，并通过盖板12与下段定位凸台压紧；齿轮组固定片6上开设有与三个齿轮轴5一一对应的轴孔，蜗轮412、第一复合圆柱齿轮421、第二复合圆柱齿轮422的齿轮轴5分别穿过轴孔；蜗轮412、第一复合圆柱齿轮421、第二复合圆柱齿轮422靠近齿轮组固定片6的一侧设置有轴向凸台7，所述轴向凸台7套接在所述齿轮轴上并分别与蜗轮412、第一复合圆柱齿轮421、第二复合圆柱齿轮422一体成型，齿轮组固定片6与轴向凸台 7相邻端面之间的距离约为0.01mm～1mm，齿轮组固定片6可限制圆柱齿轮组件 42的轴向窜动。
踏频传感器、速度传感器分别将检测到的踩踏频率以及后轮转速传输至控制器2，控制器2发出指令驱动电机3运转，电机3输出轴连接齿轮传动组件4，齿轮传动组件4进行减速输出，齿轮传动组件4的输出齿轮423带动无级变速花鼓的花键轴套转动从而调节无级变速花鼓的速比。
Claims (9)
1.一种配合无级变速花鼓的电控调速系统，包括壳体(1)、控制器(2)、电机(3)、齿轮传动组件(4)、踏频传感器、速度传感器；所述控制器(2)、电机(3)以及齿轮传动组件(4)固定安装在壳体(1)内，其特征在于：所述踏频传感器以及速度传感器分别将检测到的踩踏频率以及后轮转速传输至控制器，控制器发出指令驱动电机(1)运转，电机(1)输出轴连接齿轮传动组件(4)，齿轮传动组件(4)进行减速输出，齿轮传动组件(4)的输出齿轮(423)内圆周上设置有内花键与无级变速花鼓的中轴上的花键轴套一端的花键啮合，带动花键轴套转动至一定位置，调整无级变速花鼓的速比。
2.根据权利要求1所述的配合无级变速花鼓的电控调速系统，其特征在于：所述壳体(1)包括外壳(11)和盖板(12)，盖板(12)固定连接在外壳(11)敞开的一侧形成封闭的壳体(1)，安装时盖板(12)与花鼓端面相邻。
3.根据权利要求2所述的配合无级变速花鼓的电控调速系统，其特征在于：所述盖板(12)上设置空心凸块(121)，空心凸块(121)与无级变速花鼓上的速度传感器配合，空心凸块端面离速度传感器端面约0.01～1mm左右，空心凸块(121)内安装有霍尔传感器通过感应速度传感器的转速来确定花鼓转速。
4.根据权利要求1所述的配合无级变速花鼓的电控调速系统，其特征在于：所述齿轮传动组件包括蜗杆蜗轮组件(41)和圆柱齿轮组件(42)，所述蜗杆蜗轮组件(41)中的蜗杆(411)一端与电机(3)的输出端连接，另一端通过轴承固定在轴承座上，蜗轮(412)与圆柱齿轮组件(42)的输入齿轮(4211)啮合，圆柱齿轮组件(42)传动的最后一级为输出齿轮(423)。
5.根据权利要求4所述的配合无级变速花鼓的电控调速系统，其特征在于：所述圆柱齿轮组件(42)包括依次啮合减速输出的第一复合圆柱齿轮(421)、第二复合圆柱齿轮(422)以及输出齿轮(423)；所述蜗轮(412)、第一复合圆柱齿轮(421)和第二复合圆柱齿轮(422)均由一大一小两个圆柱齿轮组成，蜗轮(412)、第一复合圆柱齿轮(421)和第二复合圆柱齿轮(422)分别套接在三个齿轮轴(5)上并依次啮合减速最终由输出齿轮(423)输出转矩，形成5级减速；齿轮轴(5)固定在外壳(11)上，三组复合圆柱齿轮可围绕齿轮轴(5)转动。
6.根据权利要求5所述的配合无级变速花鼓的电控调速系统，其特征在于：外壳(11)内侧设置有两个定位凸台(111)，两个定位凸台(111)的上段定位凸台的直径小于下段定位凸台的直径；齿轮组固定片(6)两转角处的孔(61)套接在两个上段定位凸台上，并通过盖板(12)与下段定位凸台压紧；齿轮组固定片(6)位于三个齿轮轴(5)靠近盖板（12）的一侧可限制圆柱齿轮组件(42)以及蜗轮(412)的轴向窜动。
7.根据权利要求6所述的配合无级变速花鼓的电控调速系统，其特征在于：所述齿轮组固定片(6)上开设有与三个齿轮轴(5)一一对应的轴孔，齿轮轴(5)分别穿过轴孔，蜗轮(412)、第一复合圆柱齿轮(421)和第二复合圆柱齿轮(422)靠近齿轮组固定片(6)的一侧设置有轴向凸台(7)，所述轴向凸台(7)套接在所述齿轮轴上，所述齿轮组固定片(6)与轴向凸台(7)相邻端面之间的距离约为0.01mm～1mm。
8.根据权利要求1所述的配合无级变速花鼓的电控调速系统，其特征在于：所述轴向凸台(7)分别与蜗轮(412)、第一复合圆柱齿轮(421)和第二复合圆柱齿轮(422)一体成型。
9.根据权利要求1所述的配合无级变速花鼓的电控调速系统，其特征在于：外壳(11)上设置有内齿片(8)，内齿片(8)在注塑时内嵌在入外壳(11)内，一体成型；所述内齿片(8)外圆周上设有多个半圆形缺口，注塑成型后与外壳(11)形成一个整体，内齿片(8)内圆周上设置有内花键，所述内花键与花鼓上的花键螺母相啮合，花鼓上的花键螺母固定设置在花鼓中轴上。
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| CN108506481B (zh) * | 2018-05-10 | 2023-12-22 | 江苏铱拜科技有限公司 | 配合无级变速花鼓的电控调速系统 |
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