CN216994732U - 一种中置电机总成及电助力自行车 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种中置电机总成及电助力自行车，涉及电动自行车技术领域。该中置电机总成用于安装于自行车的五通管处，包括与所述五通管固定连接的壳体，以及与所述五通管转动连接的中轴，所述壳体内设置有定子，所述中轴上转动设置有转子，所述转子位于所述定子的内圈，所述壳体内还设置有齿圈，以及与所述齿圈配合的行星齿轮，所述行星齿轮通过偏心轴结构与所述转子连接，且所述行星齿轮通过输出架与齿盘连接。该中置电机总成结构能够减小整体的体积并实现较大的减速增扭效果，并提升使用时的可靠性。

Description

一种中置电机总成及电助力自行车

技术领域

本申请涉及电动自行车技术领域，具体而言，涉及一种中置电机总成及电助力自行车。

背景技术

目前，电助力自行车相较于人力踩动进行驱动的自行车而言，具有行驶速度快，操作省力的特点，更受使用者的青睐。因此，电助力自行车在生活中的使用较为常见，几乎每个家庭都会选择购买一辆电助力自行车，因其骑行方便，不费力，且基本不会发生堵车的情况，所以人们在出行距离不远的情况下都会选择骑行电助力自行车出行。

目前的电助力自行车电机助力实现方案主要有两种，一种是自行车前轮或后轮加装轮毂电机，一种是采用中置电机方案。其中，采用轮毂电机的结构形式，因电机是安装在前轮或后轮上，因此轮圈需要重新编组，或者采用定制的铝合金轮圈，安装不方便，同时也增加车辆的操控难度。中置电机方案，将含有减速器的动力总成安装在自行车五通车架的部位，但因结构体积比较大，因此需要重新设计车架来放置中置电机总成。市场上也有不需车架改动直接安装于自行车五通处的外挂的中置电机方案，但结构体积较大，容易受到磕碰，稳定性较差。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种中置电机总成及电助力自行车，能够减小整体的体积并实现较大的减速增扭效果，并提升使用时的可靠性。

本申请的实施例是这样实现的：

本申请实施例的一方面，提供一种中置电机总成，用于安装于自行车的五通管处，包括与所述五通管固定连接的壳体，以及与所述五通管转动连接的中轴，所述壳体内设置有定子，所述中轴上转动设置有转子，所述转子位于所述定子的内圈，所述壳体内还设置有齿圈，以及与所述齿圈配合的行星齿轮，所述行星齿轮通过偏心轴结构与所述转子连接，且所述行星齿轮通过输出架与齿盘连接。

可选地，所述中轴上还套设有变形套，所述变形套的一端与所述中轴固定连接，另一端通过单向离合器与所述输出架连接，以使所述中轴通过单向离合器带动所述输出架转动。

可选地，所述变形套上还套设有信号采集电路，所述信号采集电路的一端与壳体固定连接，另一端通过轴承或轴套与所述变形套连接，用于采集输出所述变形套受力变形时对应的扭矩信号。

可选地，所述偏心轴结构包括相互连接的第一连接部和第二连接部，以及贯穿所述第一连接部和所述第二连接部的连接孔，所述第一连接部与所述连接孔的轴线同轴心设置，所述第二连接部与所述连接孔的轴线偏心设置；所述第一连接部通过第一轴承与所述中轴转动连接，所述转子与所述第一连接部之间固定连接，所述第二连接部与所述行星齿轮连接。

可选地，所述第二连接部上设置有第二轴承，所述第二连接部通过所述第二轴承与所述行星齿轮连接。

可选地，所述壳体包括与所述五通管固定连接的腔体，以及与所述腔体扣合的盖体，其中，所述定子与所述腔体固定连接，所述齿圈与所述盖体固定连接。

可选地，所述第一连接部上还设置有第三轴承，所述第一连接部通过所述第三轴承与所述输出架连接，所述输出架与所述行星齿轮之间分别通过卡凸和卡槽连接。

可选地，所述壳体内还设置有止推轴承，所述止推轴承抵持在所述输出架和所述盖体之间。

可选地，所述盖体与所述输出架之间设置有第一密封件，所述输出架与所述中轴之间设置有第二密封件。

可选地，所述五通管上设置有连接螺母，所述连接螺母的内圈设置有第四轴承，所述中轴通过所述第四轴承与所述连接螺母转动连接。

本申请实施例的另一方面，提供一种电助力自行车，包括如上所述任意一项所述的中置电机总成。

本申请实施例的有益效果包括：

本申请实施例提供的中置电机总成及电助力自行车，通过五通管，以及与五通管固定的连接的壳体，以便于在壳体内设置定子，并使定子与壳体之间稳定的连接。另外，通过与五通管转动连接的中轴，且与中轴转动连接的转子，转子位于定子的内圈，以便于和定子之间相互配合，在定子与转子之间相互配合，使转子相对中轴转动时，带动通过偏心轴结构与转子连接的行星齿轮转动，在偏心轴结构的偏心作用下，行星齿轮上的卡凸带动输出架上的卡槽，从而实现输出架的少齿差行星传动，并利用输出架将行星轮的自转运动传递给齿盘，以便于动力输出。少齿差行星齿轮传动具有结构紧凑、体积小，重量轻、传动比范围大、传动效率高、使用寿命长、工艺性能好、成本低等优点。采用上述形式，能够减小中置电机总成整体的体积，并提升使用时的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本申请实施例提供的中置电机总成的结构示意图之一；

图2为本申请实施例提供的中置电机总成的结构示意图之二；

图3为本申请实施例提供的中置电机总成的结构示意图之三。

图标：100-中置电机总成；105-齿盘；110-五通管；112-连接螺母；114-第四轴承；120-壳体；122-腔体；124-盖体；126-止推轴承；130-中轴；132-变形套；134-单向离合器；136-信号采集电路；140-定子；150-转子；160-齿圈；170-行星齿轮；180-偏心轴结构；182-第一连接部；184-第二连接部；186-第一轴承；188-第二轴承；189-第三轴承；190-输出架；192-第一密封件；194-第二密封件。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

目前的电助力自行车电机助力实现方案主要有两种，一种是自行车前轮或后轮加装轮毂电机，一种是采用中置电机方案。其中，采用轮毂电机的结构形式，因电机是安装在前轮或后轮上，因此轮圈需要重新编组，或者采用定制的铝合金轮圈，安装不方便，同时也增加车辆的操控难度。中置电机方案，将含有减速器的动力总成安装在自行车五通车架的部位，但因结构体积比较大，因此需要重新设计车架来放置中置电机总成100。市场上也有不需车架改动直接安装于自行车五通处的外挂的中置电机方案，但结构体积较大，容易受到磕碰，稳定性较差。针对上述问题，本申请实施例提供以下技术方案，以便于减小中置电机总成整体的体积，并提升使用时的可靠性。

请参照图1，本实施例提供一种中置电机总成100，用于安装于自行车的五通管110处，包括与五通管110固定连接的壳体120，以及与五通管110转动连接的中轴130，壳体120内设置有定子140，中轴130上转动设置有转子150，转子150位于定子140的内圈，壳体120内还设置有齿圈160，以及与齿圈160配合的行星齿轮170，行星齿轮170通过偏心轴结构180与转子150连接，且行星齿轮170通过输出架190与齿盘105连接。

具体的，五通管110在车架的底部，并且与坐管相连，外部脚踏与曲柄通过中轴130连接齿盘105，以通过链条与齿盘105连接，从而驱动后轮转动。本申请实施例中，通过在五通管110处设置壳体120，以便于在壳体120内设置转子150和定子140等部件，以实现所需的电力驱动。

通过与五通管110转动连接的中轴130，以及在中轴130上转动连接的转子150，在通电时，定子140和转子150之间相互作用，以使转子150相对定子140转动，也相对中轴130转动，这样一来，有利于通过中轴130对转子150形成稳定的支撑，以保证转子150的稳定转动。在转子150转动时，通过偏心轴结构180与转子150连接的行星齿轮170在偏心轴结构180的带动下转动，由于齿圈160与机壳固定不动,迫使行星齿轮170绕齿圈160作行星运动(即作公转又作自转)。又由于行星齿轮170与齿圈160的齿数差很少,所以行星齿轮170上的卡凸通过行星架上的卡槽带动输出架190绕偏心轴结构180中心所作运动为反向低速自转运动。利用输出架190将转子150的自转运动传递给齿盘105，以实现所需的少齿差传动。其中，齿盘105的内圈以及行星齿轮170的外圈设置有相啮合的轮齿，从而实现所需的配合关系。

本申请实施例提供的中置电机总成100，通过自行车五通管110，以及与五通管110固定的连接的壳体120，以便于在壳体120内设置定子140，并使定子140与壳体120之间稳定的连接。另外，通过与五通管110转动连接的中轴130，且与中轴130转动连接的转子150，转子150位于定子140的内圈，以便于和定子140之间相互配合，在定子140与转子150之间相互配合，使转子150相对中轴130转动时，带动通过偏心轴结构180与转子150连接的行星齿轮170转动，在偏心轴结构180的偏心作用下，行星齿轮170的卡凸在转动的同时具有自转和公转，带动输出架190转动，从而实现少齿差行星传动，并利用输出架190将转子150的自转运动传递给齿盘105，以便于动力输出。少齿差行星齿轮170传动具有结构紧凑、体积小，重量轻、传动比范围大、传动效率高、使用寿命长、工艺性能好、成本低等优点。采用上述形式，能够减小中置电机总成100整体的体积并实现较大的减速增扭效果，并提升使用时的可靠性。

如图1所示，中轴130上还套设有变形套132，变形套132的一端与中轴130固定连接，另一端通过单向离合器134与输出架190连接，以使中轴130通过单向离合器134带动输出架190转动。

具体的，变形套132与中轴130固定的一端可以通过销轴固定连接，也可以通过相互配合的平键与键槽相互连接，只要能够保证连接的稳定性即可。变形套132的另一端与中轴130之间没有连接关系，基于结构的稳定性可通过轴承套连接，此处的外圈通过单向离合器134与输出架190连接。其中，中轴130的相对两端用于安装脚蹬，以便于实现电力驱动和人力驱动两种驱动模式。在进行人力驱动时，通过脚蹬带动中轴130转动，在通过中轴130带动变形套132转动，变形套132再通过单向离合器134带动输出架190转动，输出架190转动时，带动与其连接的齿盘105转动，同时带动行星齿轮170转动，以便于带动转子150与定子140之间相对转动，这样一来，在进行人力驱动时，还可以实现充电功能。另外，在定子140的绕组通电时，带动转子150转动，进而带动输出架190转动时，由于输出架190与变形套132之间通过单向离合器134连接，并不会带动变形套132的转动。

在本申请的可选实施例中，中置电机总成100还包括套设在变形套132上的信号采集电路136，信号采集电路136的一端与壳体120固定连接，另一端通过轴承或轴套与变形套132连接，用于采集输出变形套132受力扭转时对应的扭矩信号。

可以理解的，变形套132在传递扭矩时，具有一定的变形量，可以根据套设在变形套132上的信号采集电路136，以便于感知变形套132的扭成变形，从而实现采集输出对应的扭矩信号的目的。

如图1和图2所示，偏心轴结构180包括相互连接的第一连接部182和第二连接部184，以及贯穿第一连接部182和第二连接部184的连接孔，第一连接部182与连接孔的轴线同轴心设置，第二连接部184与连接孔的轴线偏心设置；第一连接部182通过第一轴承186与中轴130转动连接，转子150与第一连接部182之间固定连接，第二连接部184与行星齿轮170连接。

具体的，通过贯穿第一连接部182和第二连接部184的连接孔，以便于将偏心轴结构180套设在变形套132的外圈，可以理解的，当不设置变形套132时，偏心轴结构180套设在中轴130的外圈即可。通过在第一连接部182与第一轴套之间设置第一轴承186，以便于第一连接部182通过第一轴承186与中轴130转动连接，并且使转动过程更加平稳，还能降低转动时产生的噪音。另外，通过将第一连接部182与连接孔的轴线同轴心设置，且转子150与第一连接部182之间固定连接，能够使转子150通过第一连接部182相对中轴130平稳的转动。由于第一连接部182和第二连接部184偏心设置，在第一连接部182转动时，通过第一连接部182带动行星齿轮170偏心转动。

如图2所示，第二连接部184上设置有第二轴承188，第二连接部184通过第二轴承188与行星齿轮170连接。

具体的，第二连接部184通过第二轴承188与行星齿轮170连接，这样一来，在通过偏心轴结构180带动行星齿轮170做转动运动的同时，并相对第二连接部184转动，以便于通过行星齿轮170输出动力。

如图1和图2所示，壳体120包括与五通管110固定连接的腔体122，以及与腔体122扣合的盖体124，其中，定子140与腔体122固定连接，齿圈160与盖体124固定连接。

具体的，通过与五通管110固定连接的腔体122，以及与腔体122扣合的盖体124，以便于壳体120形成稳定的密封空间。在定子140与腔体122固定连接，齿圈160与盖体124固定连接时，使得定子140与齿圈160之间并排设置，并且有利于降低装配难度。

如图2所示，第一连接部182上还设置有第三轴承189，第一连接部182通过第三轴承189与输出架190连接，输出架190与行星齿轮170之间分别通过卡凸和卡槽连接。

具体的，通过在第一连接部182上设置第三轴承189，在以便于输出架190通过第三轴承189与第一连接部182之间转动连接，同时，输出架190的转动依靠单向离合器134或行星齿轮170传递动力。在通过行星齿轮170传动时，通过卡凸和拉槽连接,在运动过程中卡凸始终与卡槽的内壁接触,从而使行星齿轮170的自转运动通过卡槽传给输出架190,以实现与转子150转动方向相反的减速运动。其中，卡凸设置在输出架190上时，卡槽设置在行星齿轮170上；卡凸设置在行星齿轮170上时，卡槽设置在输出架190上，这样一来，就可以实现卡凸和卡槽之间的配合。另外，卡槽的孔径要大于卡凸的直径，避免传动过程中因偏心作用而产生干涉。

如图2所示，壳体120内还设置有止推轴承126，止推轴承126抵持在输出架190和盖体124之间。

具体的，通过在输出架190和盖体124之间设置止推轴承126，在输出架190转动时，避免因输出架190产生轴向窜动而与盖体124之间摩擦，有利于保证传动的平稳运行。

如图3所示，盖体124与输出架190之间设置有第一密封件192，输出架190与中轴130之间设置有第二密封件194。

具体的，采用上述形式，有利于保证连接处的密封性，避免外界的尘土或水渍等渗入到壳体120内部，有利于保证壳体120内部环境的干净程度，从而保证传动的平稳运行。

如图1所示，五通管110上设置有连接螺母112，连接螺母112的内圈设置有第四轴承114，中轴130通过第四轴承114与连接螺母112转动连接。

具体的，通过在五通管110上设置连接螺母112，以便于将中轴130与五通管110之间建立稳定的连接关系，同时，便于进行装配组装。另外，通过在连接螺母112的内圈设置第四轴承114，便于中轴130与五通管110之间平稳的转动，并减小转动阻力。

本申请实施例还公开了一种电助力自行车，包括前述实施例中的中置电机总成100。该电助力自行车包含与前述实施例中的中置电机总成100相同的结构和有益效果。中置电机总成100的结构和有益效果已经在前述实施例中进行了详细描述，在此不再赘述。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种中置电机总成，用于安装于自行车的五通管处，其特征在于，包括与所述五通管固定连接的壳体，以及与所述五通管转动连接的中轴，所述壳体内设置有定子，所述中轴上转动设置有转子，所述转子位于所述定子的内圈，所述壳体内还设置有齿圈，以及与所述齿圈配合的行星齿轮，所述行星齿轮通过偏心轴结构与所述转子连接，且所述行星齿轮通过输出架与齿盘连接。

2.根据权利要求1所述的中置电机总成，其特征在于，所述中轴上还套设有变形套，所述变形套的一端与所述中轴固定连接，另一端通过单向离合器与所述输出架连接，以使所述中轴通过单向离合器带动所述输出架转动。

3.根据权利要求2所述的中置电机总成，其特征在于，所述变形套上还套设有信号采集电路，所述信号采集电路的一端与壳体固定连接，另一端通过轴承或轴套与所述变形套连接，用于采集输出所述变形套受力变形时对应的扭矩信号。

4.根据权利要求2所述的中置电机总成，其特征在于，所述偏心轴结构包括相互连接的第一连接部和第二连接部，以及贯穿所述第一连接部和所述第二连接部的连接孔，所述第一连接部与所述连接孔的轴线同轴心设置，所述第二连接部与所述连接孔的轴线偏心设置；所述第一连接部通过第一轴承与所述中轴转动连接，所述转子与所述第一连接部之间固定连接，所述第二连接部与所述行星齿轮连接。

5.根据权利要求4所述的中置电机总成，其特征在于，所述第二连接部上设置有第二轴承，所述第二连接部通过所述第二轴承与所述行星齿轮连接。

6.根据权利要求4或5所述的中置电机总成，其特征在于，所述壳体包括与所述五通管固定连接的腔体，以及与所述腔体扣合的盖体，其中，所述定子与所述腔体固定连接，所述齿圈与所述盖体固定连接。

7.根据权利要求6所述的中置电机总成，其特征在于，所述第一连接部上还设置有第三轴承，所述第一连接部通过所述第三轴承与所述输出架连接，所述输出架与所述行星齿轮之间分别通过卡凸和卡槽连接。

8.根据权利要求6所述的中置电机总成，其特征在于，所述壳体内还设置有止推轴承，所述止推轴承抵持在所述输出架和所述盖体之间。

9.根据权利要求6所述的中置电机总成，其特征在于，所述盖体与所述输出架之间设置有第一密封件，所述输出架与所述中轴之间设置有第二密封件。

10.根据权利要求9所述的中置电机总成，其特征在于，所述五通管上设置有连接螺母，所述连接螺母的内圈设置有第四轴承，所述中轴通过所述第四轴承与所述连接螺母转动连接。

11.一种电助力自行车，其特征在于，包括权利要求1-10任意一项所述的中置电机总成。

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