CN210653531U - 电动车轮及应用该电动车轮的自行车 - Google Patents

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Abstract

一种自行车,包括车架以及电动车轮,所述车架上形成有车轴,所述电动车轮包括轮毂、以及环套于轮毂上的轮胎,所述轮毂转动地连接于车轴上,所述轮毂上设置有电池、与电池连接的控制模块、以及驱动模块,所述驱动模块包括与控制模块连接的电机、以及传动连接所述电机与轮毂的齿轮减速机构,本实用新型电动车轮内设电池以及驱动模块,整体结构模组化,可以直接安装于现有车辆的车轴上,在安装、更换、以及使用上极为方便。

Description

电动车轮及应用该电动车轮的自行车
技术领域
本发明涉及车轮技术领域,特别是涉及一种电动车轮。
背景技术
电动自行车是以蓄电池作为电池,在普通人力自行车的基础上发展起来的机电一体化交通工具,具有方便、省力、节能、环保等特点,越来越受到人们的青睐。然而,现有电动自行车是在车身上配置电池与驱动电机、通过传动件等与车轮连接,就其驱动机构而言本身结构复杂,另外在与车身的装配上也存在一定的难度,因此用户难以将既有的人力自行车改装为电动自行车。
发明内容
有鉴于此,提供一种驱动一体化的电动车轮以及应用该电动车轮的自行车。
一方面,本发明提供一种电动车轮,包括轮毂,所述轮毂上设置有电池、与电池连接的控制模块、以及驱动模块,所述驱动模块包括与控制模块连接的电机、以及传动连接所述电机与轮毂的齿轮减速机构。
较佳地,所述齿轮减速机构为多级减速机构,每一级减速机构包括传动连接的小齿轮与大齿轮,每一级减速机构的小齿轮与上一级减速机构的大齿轮同步转动,第一级减速机构的小齿轮与电机传动连接,最末一级减速机构的大齿轮与自行车的车轴固定连接。
较佳地,所述驱动模块还包括有齿轮箱箱体,所述齿轮箱箱体固定连接于轮毂上,所述齿轮箱箱体上形成有对应各个小齿轮与大齿轮的轴承孔,所述轴承孔内装配有轴承支撑小齿轮、大齿轮的转动,最末一级减速机构的大齿轮位于齿轮箱外,电机启动驱动齿轮箱箱体绕最末一级减速机构的大齿轮转动。
较佳地,所述轮毂的中央形成轴孔,所述轴孔内固定设置有轴套,所述自行车的车轴转动地插接于轴套内,所述最末一级减速机构的大齿轮环套所述轴套并与轴套转动连接。
较佳地,所述小齿轮与大齿轮之间还设置有惰轮。
较佳地,所述轮毂上形成有开口,所述开口为2~12个,所述每一开口处设置有壳体,所述电池、驱动模块、控制模块收容于壳体内,所述壳体形成有开孔用于电池、驱动模块、控制模块的连线。
较佳地,所述电池为充电电池,所述壳体上形成有充电接口。
较佳地,所述控制模块包括通信单元、与电池连接的电池管理单元、以及与电机连接的电机调速单元,所述通信单元接收外部操作指令,所述电机调速单元根据操作指令启停电机。
另一方面,本发明提供一种自行车,包括车架以及上述电动车轮,所述车架上形成有车轴,所述电动车轮的轮毂转动地连接于车轴上。
较佳地,所述车架上设有遥控器,所述遥控器与控制模块的通信单元无线通讯。
相较于现有技术,本发明电动车轮内设电池以及驱动模块,整体结构模组化,可以直接安装于现有车辆的车轴上,在安装、更换、以及使用上极为方便。
附图说明
图1为本发明电动车轮一实施例的结构示意图。
图2为图1所示电动车轮沿A-A线的剖视图。
图3为图1所示电动车轮的爆炸图。
图4为图1所示电动车轮的内部结构示意图。
图5为图1所示电动车轮的驱动模块的内部结构示意图。
图6为图5所示驱动模块的爆炸图。
图7为应用本发明电动车轮的自行车系统方框图。
具体实施方式
为了便于理解本发明,下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中示例性地给出了本发明的一个或多个实施例,以使得本发明所公开的技术方案的理解更为准确、透彻。但是,应当理解的是,本发明可以以多种不同的形式来实现,并不限于以下所描述的实施例。
图1-3所示为本发明电动车轮一实施例的结构示意图,所述电动车轮包括电池10、与电池10连接的控制模块20、与控制模块20连接的驱动模块30、由驱动模块30驱动而转动的轮毂40。电动车轮还可以包括套设于轮毂40上的轮胎50。本发明电动车轮自带电池与驱动,整个车轮结构一体化、模组化,可以直接安装于现有自行车的车轴上形成电动自行车,当然本发明电动车轮可应用于任何车辆,如汽车、三轮车,并不以应用于自行车为限。对应地,如图7所示,在自行车的车把上设置有遥控器60,所述遥控器60与控制模块20设置有对应的通讯单元,优选地为无线通讯单元,通过蓝牙、zigbee、WiFi等方式进行通信,用户通过操作遥控器60,驱动所述电动车轮行进、转弯、加速、减速、刹停等。所述遥控器60还可与云实现无线通讯,方便远程监测器,如电脑、iPAD、手机等了解车辆的运行位置、状况、以及使用人员的相关状况。
如图2及图3所示,所述轮毂40的中央固定(例如,一体地)设有轴套44,用于供自行车的车轴90(例如,前车轴)穿过并与自行车的车轴90转动连接,将电动车轮的轮毂40转动地连接至车轴90上。所述轮毂40环绕轴套44形成有开口46,用于安装电池10、控制模块20、驱动模块30等,所述驱动模块30、控制模块20、电池10之间通过导线电连接。本实施例中,所述开口46为3个,每一开口46处装配有一壳体48,以下分别称第一壳体48a、第二壳体48b、以及第三壳体48c。所述各个壳体48的结构类似,均由底壳481与盖子483构成。所述壳体48的尺寸略大于开口46的尺寸,装配时底壳481与盖子483分别位于轮毂40的两侧并对正开口46所在位置,底壳481与盖子483的边缘抵顶轮毂40环绕开口46的部位,然后螺钉等固定件将底壳481与盖子483固定连接,同时将壳体48固定连接在轮毂40上。
所述驱动模块30设置于第一壳体48a内;所述控制模块20设置于第二壳体48b内;所述电池10为两组,分别设置于第二壳体48b与第三壳体48c内,所述电池10作为整个电动车轮的电池,优选地为充电电池。较佳地,所述第三壳体48c上形成充电接口485,所述充电接口485用于连接电池10与外部电池或充电器,来对电池10充电。较佳地,所述各个壳体48a、48b、48c相互靠近的侧边上均形成有开孔487,便于导线穿过连接电池10、控制模块20、以及驱动模块30。所述各个壳体48a、48b、48c对内部安装的元器件起到固定、保护的同时,还使得各元器件不会外露,令本发明电动车轮的整体外观简单、美观。应当理解地,所述开口46的数量可以根据需要改变,通常为2~12个;所述各个器件的位置也可以根据需要做相应的调整,可以集中于同一开口46处、也可以分散设置,尽量保证本发明电动车轮重量的均衡分布。
请同时参阅图4-5,所述驱动模块30包括齿轮箱箱体32、设置于齿轮箱箱体32内的电机34、以及齿轮减速机构36。所述齿轮箱箱体32固定连接于轮毂40上,所述电机34固定于齿轮箱箱体32内,优选地为无刷直流电机(BLDC)、异步电机、磁阻电机等。较佳地,所述控制模块20包括有与电机34连接的电机调速单元,如BLDC驱动器或变频逆变器,用以控制驱动模块30升速、降速、巡航、刹车运行等,且具有能耗制动电能反馈功能,可使车轮实现2~7种变速比。另外,所述控制模块20还包括与电池10连接的电池管理单元,所述电池管理单元具有自动恒流、恒压、脉冲激活充电转换功能;过流、过压、欠压自动保护功能;能耗制动电能反馈至电池功能;电池电量、输出电流、电池老化测量功能;还可定时将相关信息传送给遥控器60,提醒骑乘人员及时充电并维护电动车轮。
本实施例中,所述齿轮减速机构36为三级减速,根据需要所述齿轮减速结构可以有更多变速方式。每一级减速机构包括传动连接的小齿轮与大齿轮,所述大齿轮在尺寸、齿数上远大于小齿轮,若大齿轮的齿数与小齿轮的齿数比为N(N>1),则大齿轮的转速为小齿轮的转速的1/N,如此通过大、小齿轮的齿数的差异降低转动速度,经三级或更多级的降速后,齿轮减速机构36的输出速度相对于电机34呈数量级的下降。所述小齿轮、大齿轮可以直接相啮合,也可以通过惰轮传动连接,通过惰轮连接不仅可以降低速度、还可以改变传输方向。所述齿轮减速机构36的第一级的小齿轮与电机34传动连接,最末一级的大齿轮与轮毂40经轴承转动连接,并且与车轴90固定连接,将电机34的高速转动转化为轮毂40围绕末级大齿轮的低速转动,驱动本发明电动车轮行驶。
具体地,如图6所示,一级减速机构包括一级小齿轮361和一级大齿轮362,二级减速机构包括二级小齿轮364和二级大齿轮365,三级减速机构包括三级小齿轮366和三级(末级)大齿轮367。
一级小齿轮361固定套设于电机34的输出转轴37上,随电机34同步高速转动;一级大齿轮362与一级小齿轮361之间通过一级惰轮363连接。对应地,所述齿轮箱箱体32在其上侧形成有第一轴承孔38,所述第一轴承孔38内设置有第一轴承39,用于与电机34的输出转轴37的末端相枢接,支撑电机34以及一级小齿轮361的转动。另外,所述齿轮箱箱体32在其上下两侧分别形成有第二轴承孔382,每一第二轴承孔382内设置有第二轴承392。所述一级大齿轮362固定套接于第二转轴372上,所述第二转轴372的两端分别可转动地枢接于两第二轴承392内。所述齿轮箱箱体32在其上下两侧还分别形成有第三轴承孔383,每一第三轴承孔383内设置有第三轴承393。所述一级惰轮363固定套接于第三转轴373上,所述第三转轴373的两端分别可转动地枢接于两第三轴承393内。
所述二级小齿轮364固定套设于第二转轴372上并叠置于一级大齿轮362上随一级大齿轮362同步转动;所述二级大齿轮365直接与二级小齿轮364相啮合。所述齿轮箱箱体32在其上下两侧还分别形成有第四轴承孔384,每一第四轴承孔384内设置有第四轴承394。所述二级大齿轮365固定套接于第四转轴374上,所述第四转轴374的两端分别可转动地枢接于两第四轴承394内。
所述三级小齿轮366固定套设于第四转轴374上并叠置于二级大齿轮365套下方随二级大齿轮365同步转动;所述三级(末级)大齿轮367通过三级惰轮368与三级小齿轮366传动连接。所述齿轮箱箱体32在其上下两侧还分别形成有第五轴承孔385,每一第五轴承孔385内设置有第五轴承395。所述三级惰轮368固定套接于第五转轴375上,所述第五转轴375的两端分别可转动地枢接于两第五轴承395内。
末级大齿轮367固定设置在一环形元件80上。在所示的实施例中,末级大齿轮367与环形元件80一体成型。环形元件80环套在轴套44上,在环形元件80的环形内周面与轴套44外周面之间设置一轴承42,因此末级大齿轮367和轴套44之间可相对转动。较佳地,所述轴承42为滚珠轴承,其外圈与环形元件80固定、内圈与轴套44固定。在操作中,轴承42的外圈不转,内圈随轴套44转动。在所示的实施例中,轴承42与轴套44的外周面之间还设置一车轮主轴承套43,所述齿轮箱箱体32向外伸出形成一连接环320,所述连接环320套设于主轴承套43上。环形元件80的一端设有车轴连接部82,车轴连接部82设有连接孔84,用于供自行车车轴90穿过并与自行车车轴90固定连接。
所述三级大齿轮367位于齿轮箱箱体32之外并通过环形元件80固定套接于车轴90上,车轴90是不转的,因此三级大齿轮367在操作中是固定不动的,如此在电机34的驱动以及三级大齿轮367的反向作用下,齿轮箱箱体32、以及设置于齿轮箱箱体32内的电机34、一级小齿轮361、一级大齿轮362、二级小齿轮364、二级大齿轮365、三级小齿轮366整体绕三级大齿轮367转动。由于驱动模块30的主体与轮毂40固定连接,轮毂40与车轴90转动连接,从而使得轮毂40以及轮胎50相对车轴90转动,实现了车轮的行进。
本发明电动车轮内设电池10、控制模块20以及驱动模块30,整体结构模组化,可以直接安装于车辆的车轴上,通过遥控器60即可控制车辆行进,在安装、更换、以及使用上极为方便,通过直接更换车轮即可将原人力自行车、三轮车改装为电动自行车、电动三轮车,可以合理利用现有资源,实现一车二用,而利用本发明电动车轮所构成的电动车,还可实现车辆的自动化与智能化,增加了使用者的兴趣与乐趣,特别在坡道等骑行道路上,可以增加助力,节省体能,方便出行。
需要说明的是,本发明并不局限于上述实施方式,根据本发明的创造精神,本领域技术人员还可以做出其他变化,这些依据本发明的创造精神所做的变化,都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种电动车轮,包括轮毂,其特征在于,所述轮毂上设置有电池、与电池连接的控制模块、以及驱动模块,所述驱动模块包括与控制模块连接的电机、以及传动连接所述电机与轮毂的齿轮减速机构。
2.如权利要求1所述的电动车轮,其特征在于,所述齿轮减速机构为多级减速机构,每一级减速机构包括传动连接的小齿轮与大齿轮,每一级减速机构的小齿轮与上一级减速机构的大齿轮同步转动,第一级减速机构的小齿轮与电机传动连接,最末一级减速机构的大齿轮用于与自行车的车轴固定连接。
3.如权利要求2所述的电动车轮,其特征在于,所述驱动模块还包括有齿轮箱箱体,所述齿轮箱箱体固定连接于轮毂上,所述齿轮箱箱体上形成有对应各个小齿轮与大齿轮的轴承孔,所述轴承孔内装配有轴承支撑小齿轮、大齿轮的转动,最末一级减速机构的大齿轮位于齿轮箱外,电机启动驱动齿轮箱箱体绕最末一级减速机构的大齿轮转动。
4.如权利要求2所述的电动车轮,其特征在于,所述轮毂的中央固定设置有轴套,所述轴套供所述自行车的车轴转动地插接于其内,所述最末一级减速机构的大齿轮环套所述轴套并与轴套转动连接。
5.如权利要求2所述的电动车轮,其特征在于,所述小齿轮与大齿轮之间还设置有惰轮。
6.如权利要求1所述的电动车轮,其特征在于,所述轮毂上形成有开口,所述开口为2~12个,所述每一开口处设置有壳体,所述电池、驱动模块、控制模块收容于壳体内,所述壳体形成有开孔用于电池、驱动模块、控制模块的连线。
7.如权利要求6所述的电动车轮,其特征在于,所述电池为充电电池,所述壳体上形成有充电接口。
8.如权利要求1所述的电动车轮,其特征在于,所述控制模块包括通信单元、与电池连接的电池管理单元、以及与电机连接的电机调速单元,所述通信单元接收外部操作指令,所述电机调速单元根据操作指令启停电机。
9.一种自行车,包括车架,所述车架上形成有车轴,其特征在于:还包括权利要求1-8任意一项所述的电动车轮,所述电动车轮的轮毂转动地连接于车轴上。
10.如权利要求9所述的自行车,其特征在于,所述车架上设有遥控器,所述遥控器与控制模块的通信单元无线通讯。
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