CN210617857U - 电动自行车动能回收装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电动自行车动能回收装置，包括：车架，车后轮，刹车机构，轮毂电机，电池；轮毂电机包括：与车架固定的电机主轴，旋转套设于电机主轴外、并且同轴固定于车后轮中心处的轮毂外壳，收容于轮毂外壳内且与轮毂外壳传动连接的转子，收容于轮毂外壳内、且与电机主轴固定的定子，设于转子与轮毂外壳传动路径上的离合器；刹车机构与离合器通过离合器锁止机构相连接，当刹车机构做出刹车动作时，刹车机构带动离合器锁止机构动作而将离合器锁合。本申请以回收电动自行车在减速刹车过程中的动能，增加电动自行车的续航里程，减缓刹车的磨损增加刹车的使用寿命。

Description

电动自行车动能回收装置

技术领域

本申请涉及一种电动自行车动能回收装置。

背景技术

随着节能减排上升为国家战略，绿色发展理念已深入人心。节能减排的核心是能源的高效利用。中国电动自行车保有量达到2.5亿辆，电动车成为人们上下班和短途出行的首选。城市拥堵的交通，众多的交叉路口，电动车需要频繁的减速和刹车，靠刹车来减速和刹车，宝贵的能源在刹车的摩擦过程中化作热量浪费掉了。频繁的刹车和减速也加速了刹车的磨损，降低了刹车的使用寿命。

发明内容

本申请目的是：针对上述问题，提出一种电动自行车动能回收装置，以回收电动自行车在减速刹车过程中的动能，增加电动自行车的续航里程，减缓刹车的磨损增加刹车的使用寿命。

本申请的技术方案是：

一种电动自行车动能回收装置，包括：

车架，

旋转安装于所述车架上的车后轮，

与所述车后轮相连的刹车机构，

驱动所述车后轮转动的轮毂电机，以及

与所述轮毂电机相连的电池；

所述轮毂电机包括：

与所述车架固定的电机主轴，

旋转套设于所述电机主轴外、并且同轴固定于所述车后轮中心处的轮毂外壳，

收容于所述轮毂外壳内、且与所述轮毂外壳传动连接的转子，

收容于所述轮毂外壳内、且与所述电机主轴固定的定子，以及

设于所述转子与所述轮毂外壳传动路径上的离合器；

所述刹车机构与所述离合器通过离合器锁止机构相连接，当所述刹车机构做出刹车动作时，所述刹车机构带动所述离合器锁止机构动作而将所述离合器锁合。

本申请在上述技术方案的基础上，还包括以下优选方案：

所述离合器为收容于所述轮毂外壳内的单向超越离合器，其包括：

固定套设于所述电机主轴外的离合器内圈，

套于所述离合器内圈外围、且与所述离合器内圈单向锁紧连接的离合器外圈，以及

可轴向移动地套设于所述电机主轴外、且与所述电机主轴周向固定的滑套；

所述离合器外圈上固定与所述电机主轴平行布置的插销,所述滑套上制有与所述插销相适配的插孔,所述离合器锁止机构的一端与所述刹车机构相连，另一端与所述滑套相连，当所述刹车机构做出刹车动作时，所述离合器锁止机构带动所述滑套朝向所述离合器外圈轴向移动，而使得所述插销插入所述插孔中。

所述刹车机构包括：

供骑行者手动操控的操作端，

与所述车后轮相连、且带有曲拐的工作端，以及

连接所述操作端与所述曲拐的刹车线；

所述离合器锁止机构与所述曲拐相连接。

所述离合器锁止机构包括：

自所述电机主轴的一端沿着所述电机主轴的轴线方向向内延伸的导移盲孔，

活动布置于所述导移盲孔内的滑块，

可轴向滑动地插于所述导移盲孔中、且一端伸出所述导移盲孔外部的推杆，

布置于所述导移盲孔内部、且被轴向夹设于所述滑块和所述导移盲孔孔底壁之间的复位弹簧，

布置于所述导移盲孔内部、且被轴向夹设于所述推杆和所述滑块之间的压簧，

与所述车架固定的基座，

一端与所述基座枢转连接的第一连杆，

一端与所述推杆的伸出端枢转连接、另一端与所述第一连杆的另一端枢转连接的第二连杆，以及

一端通过连接弹簧与所述曲拐相连、另一端与所述第二连杆相连的拉线；

所述电机主轴的表面制有轴向延伸、且与所述导移盲孔相通的导槽，所述滑块与所述滑套通过活动布置于所述导槽中的连接销固定连接。

所述基座上枢转安装一滑轮，所述拉线与所述滑轮绕接。

所述基座上固定连接将所述第一连杆、第二连杆和所述滑轮收容于其内的防护罩。

所述基座上固定设置一导套，所述拉线穿于所述导套中。

所述导移盲孔的孔口内固定连接一限位螺母，所述推杆包括：

活动穿设于所述限位螺母中的细杆段，以及

与所述细杆段连接、且位于所述限位螺母轴向内侧的粗杆段；

所述第二连杆与所述细杆段枢转连接，所述压簧被轴向夹设于所述粗杆段和所述滑块之间。

所述转子与所述轮毂外壳间的传动结构包括：

枢转安装于所述离合器外圈上的行星齿轮，

与所述转子固定、且与所述行星齿轮啮合连接的太阳齿轮，以及

固定于所述轮毂外壳内、且与所述行星齿轮啮合连接的内齿圈。

所述刹车机构与所述轮毂电机的电机控制器相连接。

本申请具有以下有益效果：

本申请将电动自行车的刹车与动能回收相互结合，对自行车做出减速刹车动作时电机控制器进入动能回收模式，电机由电动状态转换为发电状态。此时车轮的转动带动轮毂外壳内的转子一起转动，在定子中产生感应电流，产生的电流经过控制器的处理回收到电动自行车的电池中。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本申请作进一步介绍：

图1为本申请实施例中电动自行车的整体结构示意图；

图2为本申请实施例中轮毂电机部位的主视图；

图3为图2的轴向剖面图；

图4为本申请实施例中动能回收装置的局部结构示意图之一；

图5为本申请实施例中动能回收装置的局部结构示意图之二；

图6为本申请实施例中动能回收装置的局部结构示意图之三；

图7为本申请实施例中滑块和滑套的配合结构示意图；

图8为本申请实施例中电机主轴的结构示意图；

其中：1-车架，2-车后轮，3-离合器，4-电机主轴，5-轮毂外壳，6-转子， 7-定子，8-刹车机构，9-离合器锁止机构，301-离合器内圈，302-离合器外圈， 303-滑套，302a-插销，303a-插孔，801-操作端，802-工作端，802a-曲拐，803- 刹车线，901-导移盲孔，902-滑块，903-推杆，903a-细杆段，913b-粗杆段， 904-复位弹簧，905-压簧，906-基座，907-第一连杆，908-第二连杆，909-滑轮，910-拉线，911-连接销，912-导槽，913-限位螺母，914-防护罩，915-导套，916-连接弹簧，10-刹车片，11-行星齿轮，12-太阳齿轮，13-内齿圈。

具体实施方式

图1至图8示出了本申请这种电动自行车动能回收装置的一个具体实施例，其包括传统电动自行车所配置的车架1，车架1上旋转安装一车前轮和一车后轮 2，同时车架1上还安装有与前述车后轮2相连的刹车机构8、用于驱动车后轮2转动的轮毂电机、与轮毂电机相连以对该轮毂电机提供工作用电的电池。并且刹车机构8与轮毂电机的电机控制器相连接，(电动模式下)从而在刹车机构做出刹车动作时，轮毂电机断电而不再向车后轮输出旋转动力。

前述的轮毂电机包括：与车架固定连接的电机主轴4(同时该电机主轴也是车后轮的轮轴)，轮毂外壳5借助支撑轴承旋转套设于前述电机主轴外，并且该轮毂外壳5借助多根辐条同轴固定于车后轮2的中心位置。轮毂外壳5内布置有转子6和定子7，其中转子6与轮毂外壳5传动连接，而定子与电机主轴4紧固。并且前述转子6与轮毂外壳5传动路径上设置有离合器3。电动模式下，前述离合器3处于锁合(合)状态，转子6会带动轮毂外壳5以及与轮毂外壳固定的车后轮2旋转运动，使自行车前行；骑行模式下，轮毂电机断电不工作，前述离合器3处于松离(离)状态，骑行者踩踏踏板而通过链条和牙盘带动车后轮2转动，使自行车前行，此时轮毂外壳5跟随车后轮同步转动，因离合器3 处于松离状态，故轮毂外壳5的转动力并不会传递至转子6，转子6并不会跟随。

本实施例的关键改进在于：

上述刹车机构8与离合器3通过离合器锁止机构9相连接，当刹车机构做出刹车动作时，刹车机构带动与之相连的离合器锁止机构9动作，离合器锁止机构9进而将离合器3锁止。

若自行车处于电动模式下向前行进，在减速刹车时，轮毂电机的电机控制器接收到刹车信号，轮毂电机停止电动状态而进入发电状态，此时车后轮还处于转动状态，同时位于转子6与轮毂外壳5传动路径上的离合器3处于锁合状态，跟随车后轮2转动的轮毂外壳5带动转子6转动，转子6转动使得定子7 上产生感应电流，实现发电，并将发出的电能传送至电池。

若自行车处于非电动的骑行模式下向前行进，在减速刹车时，此时车后轮还处于转动状态，同时位于转子6与轮毂外壳5传动路径上的离合器3处于锁合状态，跟随车后轮2转动的轮毂外壳5带动转子6转动，转子6转动使得定子7上产生感应电流，实现发电。

与现有轮毂电机中所述配置的单向超越离合器相同的是，本实施例中的离合器3也是收容于轮毂外壳5内的单向超越离合器，其包括离合器内圈301和离合器外圈302，其中离合器内圈301同轴套设于电机主轴4外、并且二者借助销键紧固连接，离合器外圈302套于离合器内圈外围、且二者借助滚柱和弹簧等部件单向锁紧连接。

与传统单向超越离合器不同的是：

本实施例的离合器3还配置有套于电机主轴4外、且与电机主轴4花键连接的滑套303，在滑套与电机主轴的花键配合作用下，使得滑套303与电机主轴 4周向固定，同时滑套303有能够沿电机主轴4轴向移动。离合器外圈302上固定与电机主轴4平行布置的插销302a,滑套303上制有与插销302a相适配的插孔303a,前述离合器锁止机构的一端与刹车机构相连，另一端与滑套303相连。当刹车机构做出刹车动作时，离合器锁止机构带动滑套303朝向离合器外圈302 轴向移动，而使得插销302a插入插孔303a中，因滑套303与电机主轴4周向固定，当插销302a插入插孔303a后，离合器外圈302也与电机主轴4周向固定，间接实现离合器外圈302与离合器内圈301相互固定。

转子6与轮毂外壳5间的传动结构除了上述离合器3之外，还包括：枢转安装于离合器外圈302上的行星齿轮11，与转子6固定、且与前述行星齿轮啮合连接的太阳齿轮12，固定于轮毂外壳5内、且与前述行星齿轮啮合连接的内齿圈13。当离合器3处于锁合状态时，太阳齿轮12随转子6同步转动，而带动与之离合的行星齿轮11转动，行星齿轮11带动与之啮合的内齿圈13转动，内齿圈13带动与之固定的轮毂外壳5转动，轮毂盖外壳5带动与之固定的车后轮 2转动，使自行车前行。

与自行车常用刹车机构相同的是，该刹车机构8也包括：供骑行者手动操控的操作端801，与车后轮2相连、且带有曲拐802a的工作端802，连接前述操作端与曲拐802a的刹车线803。前述操作端801具体为刹车手把，而工作端 802为碟刹。使用时，骑行者捏动刹车手把，从而通过刹车线803带动碟刹上的曲拐802a摆动，进而使碟刹对车后轮做出刹车动作。

上述的离合器锁止机构9具体与刹车机构8的曲拐802a相连接，通过曲拐802a的摆动带动离合器锁止机构9动作。

进一步地，前述离合器锁止机构9主要由：导移盲孔901、滑块902、推杆 903、复位弹簧904、压簧905、基座906、第一连杆907、第二连杆908和拉线 910构成。其中：

导移盲孔901设于电机主轴4内，其自电机主轴4的左端面沿着电机主轴的轴线方向向右延伸设置。

滑块902活动布置于导移盲孔901内。

推杆903可轴向滑动地插于导移盲孔901中，并且该推杆的左端部伸出导移盲孔901外部。

复位弹簧904布置于导移盲孔901内部、且被轴向夹设于滑块902和导移盲孔901孔底壁之间。

压簧905也布置于导移盲孔901内部、且被轴向夹设于推杆903和滑块902 之间。

基座906与车架1固定，具体地：基座906上制有螺纹孔，电机主轴4端部为螺纹段，基座906与电机主轴4借助相互配合的前述螺纹孔和螺纹段螺、再配合一锁紧螺母紧固连接，而电机主轴4又与车架1固定，故间接实现了基座906与车架1固定。

第一连杆907的一端与基座906枢转连接。

第二连杆908的一端与推杆903的伸出端(即图3中的左端)枢转连接、另一端与前述第一连杆907的另一端枢转连接。

拉线910的一端通过连接弹簧916与曲拐802a相连、另一端与第二连杆908 相连。

而且电机主轴4的表面制有轴向延伸、且与导移盲孔401相通的导槽912，滑块902与滑套303通过活动布置于导槽912中的连接销911固定连接。

参照图3所示，当骑行者捏动刹车手把做出刹车动作时，曲拐802a的摆动带动拉线910运动，拉线910拉动第二连杆908，使第二连杆908摆动，第一连杆907在第二连杆908的带动下也做出摆动动作，第二连杆908推动推杆10向右移动，推杆10推动压簧905压缩变形，压簧905推动滑块902向右移动，滑块902通过连接销911带动与之固定的滑套303向右靠近离合器外圈302移动。若此时滑套303上的插孔303a刚好对准离合器外圈302上的插销302a,则向右移动的插孔303a直接套于插销302a外，实现滑套303与离合器外圈302的周向固定，进而间接实现离合器外圈和离合器内圈的紧固；若此时滑套303上的插孔303a未对准离合器外圈302上的插销302a,插销302a与滑套303右端面抵靠，并且离合器外圈302及其上的插销302a在轮毂外壳的带动下做旋转运动，当插销302a转动至插孔303a位置时，在压簧的弹力作用下，插孔303a套于插销302a外实现滑套303与离合器外圈302的周向固定，进而间接实现离合器外圈和离合器内圈的紧固。离合器3处于锁合状态，转子6与轮毂外壳5间的传动链接合，与车后轮2同步旋转的轮毂外壳5带动转子6转动，使定子7产生感应电流，电机发电。

前述连接弹簧916的作用：骑行者对自行车做出减速刹车操作时，在初期刹车手把活动很短行程、曲拐摆动较小角度时，第一和第二连杆的活动行程便达到极限，此时推杆903和第二连杆的连接部压在限位螺母于图3中的左端面，之后曲拐更大角度的旋转并不会再带动第一和第二连杆继续运动，连接弹簧被拉伸，使用连接弹簧调节剩余行程。

显然，在滑块向右移动的同时，内侧复位弹簧904也受压而缩短。若刹车动作解除，在复位弹簧的弹力作用下，前述滑块、压簧、第一连杆和第二连杆等部件回位，发电动作解除。

前述基座906上枢转安装一滑轮909，拉线910与滑轮909绕接，通过该滑轮909引导拉线910的走向。

为了对前述第一连杆907、第二连杆908和滑轮909运动件进行防护，本实施例的基座906上借助螺钉锁紧固定有一防护罩914，该防护罩914将第一连杆 907、第二连杆908和滑轮909收容于其内部。

防护罩914上制有穿线孔，穿线孔中固定设置一导套915，拉线910穿于该导套915中，以对拉线910导向。因防护罩914与基座906固定，故导套915 与基座906间接固定。当然，也可以将该导套直接固定于基座而非防护罩上。

为防止前述推杆903在正常使用过程中向外脱离导移盲孔901，本实施例在导移盲孔901左端孔口内可拆卸地固定连接一限位螺母913(盲孔孔口内壁制内螺纹)。前述推杆903包括：活动穿设于限位螺母中的细杆段903a，与细杆段 903a连接、且位于限位螺母913轴向内侧的粗杆段903b。

前述第二连杆908具体与细杆段903a枢转连接，压簧905具体被轴向夹设于粗杆段903b和滑块902之间。初始状态下，在复位弹簧的弹力作用下，粗杆段903b的左端面与限位螺母913的右端面抵靠布置，推杆903受限位螺母913 限制而不能脱离导移盲孔901，刹车机构做出刹车动作后，细杆段903a在第二连杆的推力作用下推动粗杆段903b向内移动。

当然，上述实施例只为说明本申请的技术构思及特点，其目的在于让人们能够了解本申请的内容并据以实施，并不能以此限制本申请的保护范围。凡根据本申请主要技术方案的精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电动自行车动能回收装置，包括：

车架(1)，

旋转安装于所述车架上的车后轮(2)，

与所述车后轮相连的刹车机构(8)，

驱动所述车后轮(2)转动的轮毂电机，以及

与所述轮毂电机相连的电池；

所述轮毂电机包括：

与所述车架固定的电机主轴(4)，

旋转套设于所述电机主轴外、并且同轴固定于所述车后轮中心处的轮毂外壳(5)，

收容于所述轮毂外壳内、且与所述轮毂外壳传动连接的转子(6)，

收容于所述轮毂外壳内、且与所述电机主轴固定的定子(7)，以及

设于所述转子(6)与所述轮毂外壳(5)传动路径上的离合器(3)；

其特征在于，

所述刹车机构(8)与所述离合器(3)通过离合器锁止机构(9)相连接，当所述刹车机构做出刹车动作时，所述刹车机构带动所述离合器锁止机构动作而将所述离合器(3)锁合。

2.根据权利要求1所述的电动自行车动能回收装置，其特征在于，所述离合器(3)为收容于所述轮毂外壳(5)内的单向超越离合器，其包括：

固定套设于所述电机主轴(4)外的离合器内圈(301)，

套于所述离合器内圈外围、且与所述离合器内圈单向锁紧连接的离合器外圈(302)，以及

可轴向移动地套设于所述电机主轴(4)外、且与所述电机主轴(4)周向固定的滑套(303)；

所述离合器外圈(302)上固定与所述电机主轴(4)平行布置的插销(302a), 所述滑套(303)上制有与所述插销(302a)相适配的插孔(303a),所述离合器锁止机构的一端与所述刹车机构相连，另一端与所述滑套(303)相连，当所述刹车机构做出刹车动作时，所述离合器锁止机构带动所述滑套(303)朝向所述离合器外圈(302)轴向移动，而使得所述插销(302a)插入所述插孔(303a)中。

3.根据权利要求2所述的电动自行车动能回收装置，其特征在于，所述刹车机构(8)包括：

供骑行者手动操控的操作端(801)，

与所述车后轮(2)相连、且带有曲拐(802a)的工作端(802)，以及

连接所述操作端与所述曲拐(802a)的刹车线(803)；

所述离合器锁止机构(9)与所述曲拐(802a)相连接。

4.根据权利要求3所述的电动自行车动能回收装置，其特征在于，所述离合器锁止机构(9)包括：

自所述电机主轴(4)的一端沿着所述电机主轴的轴线方向向内延伸的导移盲孔(901)，

活动布置于所述导移盲孔内的滑块(902)，

可轴向滑动地插于所述导移盲孔(901)中、且一端伸出所述导移盲孔(901)外部的推杆(903)，

布置于所述导移盲孔(901)内部、且被轴向夹设于所述滑块(902)和所述导移盲孔(901)孔底壁之间的复位弹簧(904)，

布置于所述导移盲孔(901)内部、且被轴向夹设于所述推杆(903)和所述滑块(902)之间的压簧(905)，

与所述车架(1)固定的基座(906)，

一端与所述基座(906)枢转连接的第一连杆(907)，

一端与所述推杆(903)的伸出端枢转连接、另一端与所述第一连杆(907)的另一端枢转连接的第二连杆(908)，以及

一端通过连接弹簧(916)与所述曲拐(802a)相连、另一端与所述第二连杆(908)相连的拉线(910)；

所述电机主轴(4)的表面制有轴向延伸、且与所述导移盲孔(901)相通的导槽(912)，所述滑块(902)与所述滑套(303)通过活动布置于所述导槽(912)中的连接销(911)固定连接。

5.根据权利要求4所述的电动自行车动能回收装置，其特征在于，所述基座(906)上枢转安装一滑轮(909)，所述拉线(910)与所述滑轮(909)绕接。

6.根据权利要求5所述的电动自行车动能回收装置，其特征在于，所述基座(906)上固定连接将所述第一连杆(907)、第二连杆(908)和所述滑轮(909)收容于其内的防护罩(914)。

7.根据权利要求4所述的电动自行车动能回收装置，其特征在于，所述基座(906)上固定设置一导套(915)，所述拉线(910)穿于所述导套(915)中。

8.根据权利要求4所述的电动自行车动能回收装置，其特征在于，所述导移盲孔(901)的孔口内固定连接一限位螺母(913)，所述推杆(903)包括：

活动穿设于所述限位螺母中的细杆段(903a)，以及

与所述细杆段(903a)连接、且位于所述限位螺母(913)轴向内侧的粗杆段(903b)；

所述第二连杆(908)与所述细杆段(903a)枢转连接，所述压簧(905)被轴向夹设于所述粗杆段(903b)和所述滑块(902)之间。

9.根据权利要求2所述的电动自行车动能回收装置，其特征在于，所述转子(6)与所述轮毂外壳(5)间的传动结构包括：

枢转安装于所述离合器外圈(302)上的行星齿轮(11)，

与所述转子(6)固定、且与所述行星齿轮啮合连接的太阳齿轮(12)，以及

固定于所述轮毂外壳(5)内、且与所述行星齿轮啮合连接的内齿圈(13)。

10.根据权利要求1所述的电动自行车动能回收装置，其特征在于，所述刹车机构(8)与所述轮毂电机的电机控制器相连接。

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