CN210852778U - 一种助力自行车及其具有减轻负载功能的中置驱动机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有减轻负载功能的中置驱动机构，包括电机、减速机构、离合器以及用于与自行车踩踏曲柄连接的中轴，减速机构的输入端与电机连接，减速机构的输出端与离合器连接，以便将电机的转矩输出至离合器上；离合器为单向离合器，并套接于中轴上，用于直接驱动安装于中轴上的自行车牙盘。由于离合器为单向离合器且离合器的主动端为减速机构、从动端为自行车牙盘，电机不转动时离合器与中轴脱离，中轴与电机以及减速机构间的连接被切断，自行车踏板可带动中轴自由转动，无需带动部分减速齿轮转动，人工骑行状态下的负载减小，节省了使用者体力。此外，本实用新型还提供了一种包括上述具有减轻负载功能的中置驱动机构的助力自行车。

Description

一种助力自行车及其具有减轻负载功能的中置驱动机构

技术领域

本实用新型涉及助力自行车技术领域，更具体地说，涉及一种具有减轻负载功能的中置驱动机构。此外，本实用新型还涉及一种包括上述中置驱动机构的助力自行车。

背景技术

助力自行车具备动力辅助系统，是一种能够实现人力骑行和电机助动一体化的新型交通工具。

依据动力辅助系统安装的位置，助力自行车的电机可以分为中置电机和轮毂电机两种，其中，中置电机在技术和性能等方面均具有较大的优势，应用更为广泛。

在现有技术中，为了减小中置驱动结构的体积，多选择单向滚针离合器作为离合器，并将离合器布置在减速齿轮之间。但是由于离合器设置在减速齿轮之间，驱动结构停止、离合器脱开后，仍有部分减速齿轮与自行车踩踏曲柄连接，导致负载增大，使用者使用时除自行车踩踏曲柄外，还需驱动与之连接的减速齿轮，十分费力，用户体验较差。

综上所述，如何减轻助力自行车在人工骑行时的负载，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种具有减轻负载功能的中置驱动机构，离合器设置在减速机构与中轴之间，在离合器与中轴脱开后中轴能自由转动，减轻了人工骑行时的负载。

此外，本实用新型还提供了一种具有上述中置驱动机构的助力自行车。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种具有减轻负载功能的中置驱动机构，包括电机、减速机构、离合器以及用于与自行车踩踏曲柄连接的中轴，所述减速机构的输入端与所述电机连接，所述减速机构的输出端与所述离合器连接，以便将所述电机的转矩输出至所述离合器上；

所述离合器为单向离合器，并套接于所述中轴上，用于直接驱动安装于所述中轴上的自行车牙盘。

优选的，所述减速机构包括与所述电机的输出轴连接的行星减速齿轮、与所述行星减速齿轮连接的第一锥齿轮以及与所述第一锥齿轮配合的第二锥齿轮；

在所述中轴用于安装所述自行车牙盘的一端，所述第二锥齿轮通过所述离合器与所述中轴套接。

优选的，所述行星减速齿轮的减速比为9:1。

优选的，所述第一锥齿轮与所述第二锥齿轮的减速比为5:1。

优选的，在所述中轴上套接有用于安装自行车牙盘的牙盘支座，所述离合器设置在所述第二锥齿轮与所述牙盘支座之间，且在所述牙盘支座与所述第二锥齿轮之间设置有轴承。

优选的，在所述牙盘支座与所述中轴之间，所述中轴上套设有至少一个牙盘离合器。

优选的，所述电机的电机轴与所述中轴垂直，且所述电机的电机轴与所述自行车车架平行。

优选的，所述离合器为锲块式离合器。

一种助力自行车，包括车架与安装于车辆上的中置驱动机构，所述中置驱动机构为上述任一项所述的具有减轻负载功能的中置驱动机构。

本实用新型提供的中置驱动机构，包括电机、减速机构、离合器以及用于与自行车踩踏曲柄连接的中轴，减速机构的输入端与电机连接，减速机构的输出端与离合器连接，以便将电机的转矩输出至离合器上；离合器为单向离合器，并套接于中轴上，用于直接驱动安装于中轴上的自行车牙盘。

由于离合器为单向离合器，且离合器的主动端为减速机构、从动端为自行车牙盘，因此电机运转时离合器与中轴啮合，电机的驱动转矩可以依次通过减速机构、离合器传递至自行车牙盘上，带动自行车的链条转动并驱动自行车车轮转动，实现了电机助力功能；当电机不转动时离合器与中轴脱离，中轴与电机以及减速机构之间的连接被切断，自行车踏板可以带动中轴自由转动并将转动传递至自行车牙盘，与现有技术中相比，无需带动部分减速齿轮一同转动，使得人工骑行状态下的负载减小，为使用者节省了大量的体力，优化了用户使用体验。

本实用新型还提供了一种包括上述具有减轻负载功能的中置驱动机构的助力自行车，人工骑行状态下负载更小，使得使用者使用更加轻松省力。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型所提供的具有减轻负载功能的中置驱动机构的具体实施例的结构示意图；

图2为图1所提供的具有减轻负载功能的中置驱动机构的减速机构的爆炸示意图。

图1-图2中：

1为自行车牙盘、2为自行车踩踏曲柄、3为壳体、4为电机、5为中轴、6为离合器、7为行星减速齿轮、8为锥齿轮、9为行星齿轮轴、10为上支撑板、11为下支撑板、12为牙盘支座、13为轴承、14为齿轮箱顶盖、15为C型圈、16为锥齿轮垫圈、17为牙盘离合器。

具体实施方式

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，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的核心是提供一种具有减轻负载功能的中置驱动机构，离合器设置在减速机构与中轴之间，在离合器与中轴脱开后中轴能自由转动，减轻了人工骑行时的负载。

此外，本实用新型还提供了一种包括上述中置驱动机构的助力自行车。

请参考图1-2，图1为本实用新型所提供的具有减轻负载功能的中置驱动机构的具体实施例的结构示意图；图2为图1所提供的具有减轻负载功能的中置驱动机构的减速机构的爆炸示意图。

本实用新型提供的具有减轻负载功能的中置驱动机构，包括电机4、减速机构、离合器以及用于与自行车踩踏曲柄2连接的中轴5，减速机构的输入端与电机4连接，减速机构的输出端与离合器6连接，以便将电机4的转矩输出至离合器6上；离合器6为单向离合器，并套接于中轴5上，用于直接驱动安装于中轴5上的自行车牙盘。

电机4是中置驱动机构内的动力源，用于帮助使用者驱动自行车牙盘。电机4与减速机构连接，减速机构与离合器6连接，离合器6与自行车牙盘连接，因此电机4输出的扭矩依次通过减速机构、离合器6后可传递至自行车牙盘上，进而带动自行车链条及自行车车轮的转动。

减速机构与电机4的输出轴连接，用于对电机4的输出转速进行减速，使之与自行车的速度相适应。

减速机构具体的结构可以是行星齿轮减速机构、蜗轮蜗杆减速机构等，只要是符合要求的结构即可。

中轴5的两端安装有自行车踩踏曲柄2，中轴5安装于壳体3内，电机4与壳体3连接。

优选的，可以设置电机4的电机轴与中轴5垂直，且电机4的电机轴与自行车车架平行，可以将电机4部分收纳于自行车车架中，节省了中置驱动机构所需的安装空间。

由于离合器6为单向离合器，且离合器6的主动端为减速机构、从动端为自行车牙盘，因此电机4运转时离合器6与中轴5啮合，电机4的驱动转矩可以依次通过减速机构、离合器6传递至自行车牙盘上，带动自行车的链条转动并驱动自行车车轮转动，实现了电机助力功能；当电机不转动时离合器6与中轴5脱离，中轴5与电机4以及减速机构之间的连接被切断，自行车踏板可以带动中轴5自由转动并将转动传递至自行车牙盘。

因此，在本实施例中，比现有技术相比，离合器6与中轴5脱离后，中轴5无需带动部分减速机构一同转动，使得人工骑行状态下的负载减小，为使用者节省了大量的体力，优化了用户使用体验。

在上述实施例的基础上，对减速机构的结构进行限定，减速机构可以包括与电机4的输出轴连接的行星减速齿轮7、与行星减速齿轮7连接的第一锥齿轮以及与第一锥齿轮配合的第二锥齿轮；在中轴5用于安装自行车牙盘1的一端，第二锥齿轮通过离合器与中轴5套接。

行星减速齿轮7与电机4的输出轴连接，构成了一级传动结构，上述一级传动结构的减速比为行星减速齿轮7的直径与电机4的输出轴直径之比。

行星减速齿轮7的数量可以为一个，可以为两个，可以为多个，其具体数量可以根据实际情况的需要进行设计。

当行星减速齿轮7的数量为两个或者多个时，优选的，行星减速齿轮7在输出轴的圆周方向上均匀分布。

请参考图1，行星减速齿轮7的数量为三个，且在电机4输出轴的圆周方向上均匀分布。

优选的，考虑到行星减速齿轮7运行的稳定性问题，可以对行星减速齿轮7的两端均进行支撑，请参考图1和图2，行星减速齿轮7安装于行星齿轮轴9上，行星齿轮轴9的两端分别与上支撑板10和下支撑板11连接，使得行星减速齿轮7的两端均具有支撑结构，减小了运行过程中行星减速齿轮7的晃动。

第一锥齿轮和第二锥齿轮可以统称为锥齿轮8，构成了二级传动机构，上述二级传动机构的减速比为第二锥齿轮的直径与第一锥齿轮的直径之比。

第一锥齿轮与行星减速齿轮7连接，请参考图1和图2，第一锥齿轮下支撑板11中央的锥齿轮安装孔内，下支撑板11通过轴承13安装于齿轮箱顶盖14的下支撑板安装孔内。

优选的，可以在下支撑板安装孔内安装有C型圈15。

优选的，在第一锥齿轮和下支撑板11之间可以设有锥齿轮垫圈16。

第二锥齿轮是减速机构中的最后一级传动机构的从动齿轮，第二锥齿轮通过离合器与中轴5套接，实现了减速机构、离合器6和中轴5之间的依次连接关系。

一级传动的减速比和二级传动的减速比的乘积为减速机构的总减速比，总减速比根据电机4的输出转速和中轴5能够承受的转速范围来确定，在总减速比确定的情况下，一级传动的减速比和二级传动减速比的分配需要考虑零件尺寸、零件承受的扭矩以及该类传动机构的常见的减速比范围等问题。

优选的，可以设置行星减速齿轮7的减速比为9:1。

优选的，考虑到锥齿轮8的体积较小、可具有较高的传动比，锥齿轮的减速比为5:1。

当然，也可选择其他满足要求的减速比分配方案和减速比。

行星减速齿轮7和锥齿轮8的尺寸和齿数，受到减速比、安装空间等因素的影响。

在上述实施例的基础上，为了实现中轴5与自行车牙盘1的连接，请参考图1，可以在中轴5上套接有用于安装自行车牙盘1的牙盘支座12，离合器6设置在第二锥齿轮与牙盘支座12之间，且在牙盘支座12与第二锥齿轮之间设置有轴承13，用于支撑第二锥齿轮。

优选的，在牙盘支座12与中轴5之间，中轴5上可以套设有至少一个牙盘离合器17。

牙盘离合器17的具体数量，可以根据牙盘支座12的长度以及牙盘离合器17的长度确定。

单向离合器包括滚柱式离合器和锲块式离合器两种，其中锲块式离合器呈环形，横截面高度低且承载能力较强。优选的，可以选择锲块式离合器作为离合器6，以节省安装空间。

优选的，可以选择锲块式离合器作为牙盘离合器，以节省安装空间。

除了上述中置驱动装置，本实用新型还提供了一种包括上述实施例公开的中置驱动装置的助力自行车，该助力自行车包括车架以及安装于车架上的中置驱动机构，中置驱动机构为上述实施例公开的中置驱动机构，该助力自行车的其它结构可参考现有技术，本具体实施例不再赘述。

需要进行说明的是，本申请文件中提到的第一锥齿轮和第二锥齿轮中的第一和第二仅用于区分位置的不同，而不含对顺序的限定。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本实用新型所提供的助力自行车及其具有减轻负载功能的中置驱动机构的助力自行车进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。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，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种具有减轻负载功能的中置驱动机构，包括电机(4)、减速机构、离合器(6)以及用于与自行车踩踏曲柄(2)连接的中轴(5)，其特征在于，所述减速机构的输入端与所述电机(4)连接，所述减速机构的输出端与所述离合器(6)连接，以便将所述电机(4)的转矩输出至所述离合器(6)上；

所述离合器(6)为单向离合器，并套接于所述中轴(5)上，用于直接驱动安装于所述中轴(5)上的自行车牙盘。

2.根据权利要求1所述的具有减轻负载功能的中置驱动机构，其特征在于，所述减速机构包括与所述电机(4)的输出轴连接的行星减速齿轮(7)、与所述行星减速齿轮(7)连接的第一锥齿轮以及与所述第一锥齿轮配合的第二锥齿轮；

在所述中轴(5)用于安装所述自行车牙盘(1)的一端，所述第二锥齿轮通过所述离合器(6)与所述中轴(5)套接。

3.根据权利要求2所述的具有减轻负载功能的中置驱动机构，其特征在于，所述行星减速齿轮(7)的减速比为9:1。

4.根据权利要求2所述的具有减轻负载功能的中置驱动机构，其特征在于，所述第一锥齿轮与所述第二锥齿轮的减速比为5:1。

5.根据权利要求2所述的具有减轻负载功能的中置驱动机构，其特征在于，在所述中轴(5)上套接有用于安装自行车牙盘(1)的牙盘支座(12)，所述离合器设置在所述第二锥齿轮与所述牙盘支座(12)之间，且在所述牙盘支座(12)与所述第二锥齿轮之间设置有轴承(13)。

6.根据权利要求5所述的具有减轻负载功能的中置驱动机构，其特征在于，在所述牙盘支座(12)与所述中轴(5)之间，所述中轴(5)上套设有至少一个牙盘离合器(17)。

7.根据权利要求1-6任一项所述的具有减轻负载功能的中置驱动机构，其特征在于，所述电机(4)的电机轴与所述中轴(5)垂直，且所述电机(4)的电机轴与自行车车架平行。

8.根据权利要求7所述的具有减轻负载功能的中置驱动机构，其特征在于，所述离合器(6)为锲块式离合器。

9.一种助力自行车，包括车架与安装于车辆上的中置驱动机构，其特征在于，所述中置驱动机构为权利要求1-8任一项所述的具有减轻负载功能的中置驱动机构。

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