CN217706161U - 一种电动助力自行车的无级变速结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电动助力车技术领域，具体涉及一种电动助力自行车的无级变速结构，包括电动助力装置以及超越离合器，并且超越离合器中至少包含有第一离合器与第二离合器两个离合器结构，在骑行时可以使电机持续保持助力状态，即骑手踩踏的踏频RPM与电机的RPM呈现互相补偿的效果，实现无级变速效果。骑手踩踏脚踏带动前链轮将扭矩传递至第二离合器上，通过法兰盘、内齿圈、塔式齿轮组以及行星架带动自行车车轮转动前进，在此过程中电机接收启动助力信号，转子与太阳轮顺时针自转，电机产生的扭矩通过太阳轮、塔式齿轮组、行星架传递至电机外壳上，驱动车轮前进，完成电动助力踏频过程。设置塔式齿轮组，增加在无级变速过程中的变速比可调范围。

Description

一种电动助力自行车的无级变速结构

技术领域

本实用新型涉及电动助力车技术领域，具体涉及一种电动助力自行车的无级变速结构。

背景技术

现有电动助力自行车辅助动力部分的结构大部分为轴芯定子电机行星减速结构进行助力驱动，其中行星减速结构具有高刚性、高精度、高传动效率、高扭短/体积比以及终身免维护等优势；但其作为电动助力自行车动力传动系统的使用过程中，因其自身结构特点会造成只有在骑手保持特定踏频的情况下才会实现平稳的助力状态，对无法保持特定踏频的情况下会造成突然加速或踏空状态，从而发生危险。

下面结合现有技术中的电动助力中变速器具体结构进行说明：图1展示了目前电动助力车行业普遍采用的变速器结构类型；在骑行过程中，通过行星架101与电机轴芯102固定，形成单层行星齿轮103，其只能实现自转，无法沿内齿圈公转的稳定结构体，因此只能使用特定传动比，通过单层行星齿轮103与固定在电机转子104上的太阳轮105啮合，将力传递至外壳内齿圈与外壳相连接的单向飞轮或塔基，实现对电动自行车轮的助力驱动。现有技术中使用上述结构在助力过程中，必须通过塔基安装多级飞轮201，并且通过手动调节前链轮202与多级飞轮201来适配电机在不同转速下的耦合状态即只能调节特定的变速比使得骑手踏频与电机转速相适配，调节使用并不方便；骑手自身踏频与电机转速不适配时容易出现解耦状态，造成踏空或急加速，存在危害人生安全的风险。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种电动助力自行车的无级变速结构，以解决上述背景技术中存在的现有技术问题。

为解决上述的技术问题，本实用新型提供的技术方案为：提供了一种电动助力自行车的无级变速结构，包括电动助力装置以及超越离合器；

所述电动助力装置包括电机外壳、电机轴、转子、太阳轮、塔式齿轮组、行星架、内齿圈以及法兰盘；所述转子转动套设在电机轴上，所述太阳轮与转子同轴设置同步转动，所述塔式齿轮组与太阳轮啮合且由太阳轮驱动转动，所述行星架套设在电机轴上且由塔式齿轮组驱动转动，所述电机外壳与行星架固定连接，所述内齿圈与塔式齿轮组啮合，所述法兰盘转动套设在电机轴上且一端与内齿圈固定连接，另一端延伸至电机外壳外侧；

所述超越离合器至少包括第一离合器与第二离合器，所述第一离合器外圈与电机外壳固定连接，内圈与法兰盘端部固定连接；所述第二离合器固定套设在法兰盘端部上且位于第一离合器的外侧，所述第二离合器由前链轮驱动转动。

在上述技术方案基础上，所述电机外壳包括壳体、左端盖以及右端盖，所述左端盖、壳体以及右端盖依次固定连接且将电动助力装置以及第一离合器封装在其内部，所述左端盖转动套设在电机轴上且与行星架固定连接，所述右端盖固定套设在第一离合器外圈上。

在上述技术方案基础上，所述塔式齿轮组至少包括第一齿轮组与第二齿轮组，所述第一齿轮组包括多个第一齿轮，所述第一齿轮均与太阳轮啮合，所述第一齿轮的一侧均同轴设置有第二齿轮，多个第二齿轮形成第二齿轮组，所述第二齿轮均与内齿圈啮合，所述行星架一端设置有与第二齿轮同轴设置的支撑杆。

在上述技术方案基础上，所述第二齿轮的直径小于第一齿轮的直径。

在上述技术方案基础上，所述第一离合器设置为单向轴承，所述第二离合器设置为塔基或飞轮。

在上述技术方案基础上，所述第一离合器的锁止方向设置为内圈逆时针旋转锁止，外圈顺时针旋转锁止，所述第二离合器与第一离合器的锁止方向相同。

在上述技术方案基础上，所述电机外壳的壳体与自行车后轮通过辐条连接。

本实用新型提供的技术方案产生的有益效果在于：

1、本实用新型中设置有电动助力装置以及超越离合器，并且超越离合器中至少包含有第一离合器与第二离合器两个离合器结构，在骑行时可以使电机持续保持助力状态，即骑手踩踏的踏频RPM与电机的RPM呈现互相补偿的效果，实现无级变速效果。具体的，骑行时骑手踩踏脚踏带动前链轮将扭矩传递至第二离合器上，通过法兰盘、内齿圈、塔式齿轮组以及行星架带动自行车车轮转动前进，在此过程中电机接收启动助力信号，转子与太阳轮顺时针自转，电机产生的扭矩通过太阳轮、塔式齿轮组、行星架传递至电机外壳上，驱动车轮前进，完成电动助力踏频过程。

2、通过设置塔式齿轮组，可以有效增加在无级变速过程中的变速比可调范围，使用更加方便。更优选的，塔式齿轮组上的第一齿轮组与第二齿轮组中齿轮直径设置不同，通过调整两层齿轮齿数的不同来适配不同功率的电机RPM输出效果，从而使电机达到适合的RPM区间。

附图说明

图1是现有技术中变速器的内部结构示意图；

图2是现有技术中变速器的安装状态下的结构示意图；

图3是本实用新型的爆炸视图；

图4是本实用新型的内部剖面视图；

图5是本实用新型的内部结构的侧视图；

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、等指示的方位或位置关系均为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

如图1至图5所示，一种电动助力自行车的无级变速结构，包括电动助力装置以及超越离合器；

所述电动助力装置包括电机外壳1、电机轴2、转子3、太阳轮4、塔式齿轮组5、行星架6、内齿圈7以及法兰盘8；所述转子3转动套设在电机轴2上，所述太阳轮4与转子3同轴设置同步转动，所述塔式齿轮组5与太阳轮4啮合且由太阳轮4驱动转动，所述行星架6套设在电机轴2上且由塔式齿轮组5驱动转动，所述电机外壳1与行星架6固定连接，所述内齿圈7与塔式齿轮组5啮合，所述法兰盘8转动套设在电机轴2上且一端与内齿圈7固定连接，另一端延伸至电机外壳1外侧；

所述超越离合器至少包括第一离合器9与第二离合器10，所述第一离合器9外圈与电机外壳1固定连接，内圈与法兰盘8端部固定连接；所述第二离合器10固定套设在法兰盘8端部上且位于第一离合器9的外侧，所述第二离合器10由前链轮202驱动转动。

其中需要说明的是，所述第一离合器与第二离合器均设置为环形结构，因此分为内圈与外圈，如图3和图4所示；更优选的，所述第一离合器9设置为单向轴承，所述第二离合器10设置为塔基或飞轮。所述第一离合器9设置为单向轴承，在电机工作时，单向轴承起作用，限制法兰盘8的单向转动，使得电机启动后转子3的转动传递至电机外壳1上，具体的，将助力过程中产生的转速比通过太阳轮4、塔式齿轮组5、行星架6均传递给电机外壳1，用于驱动车轮转动，减少助力过程中的动力损失，传递效率高，助力效果好。

在上述技术方案基础上，所述电机外壳1包括壳体11、左端盖12以及右端盖13，所述左端盖12、壳体11以及右端盖13依次固定连接且将电动助力装置以及第一离合器9封装在其内部，所述左端盖12转动套设在电机轴2上且与行星架6固定连接，所述右端盖13固定套设在第一离合器9外圈上。如图4所示，靠近行星架6一侧的端盖定义为左端盖12，靠近法兰盘8一侧的端盖定义为右端盖13。所述左端盖、壳体以及右端盖依次固定连接，将上述电动助力装置以及超越离合器中除第二离合器外将封装在壳体内部；在电机运转过程中，电机轴上设置有定子14，在通电后定子14驱动转子转动，这部分与现有技术中电机运转机理是相同的，此处不再赘述。

本实用新型中设置有电动助力装置以及超越离合器，并且超越离合器中至少包含有第一离合器9与第二离合器10两个离合器结构，在骑行时可以使电机持续保持助力状态，即骑手踩踏的踏频RPM与电机的RPM呈现互相补偿的效果，实现无级变速效果。

具体的，骑行时骑手踩踏脚踏带动前链轮202并通过链条机构，将扭矩传递至第二离合器10上，第二离合器10带动法兰盘8以及内齿圈7转动，内齿圈7与塔式齿轮组5啮合带动塔式齿轮组5转动，塔式齿轮组5转动带动行星架6转动，行星架6与电机外壳1的左端盖12固定，即带动电机外壳1转动，从而驱动自行车车轮转动。

同时在此过程中，电机接收启动电动助力信号，启动电动助力装置，转子3转动同时太阳轮4同步转动，塔式齿轮组5与太阳轮4啮合，太阳轮4带动塔式齿轮组5转动，塔式齿轮组5带动行星架6转动，行星架6带动电机外壳1转动，从而驱动自行车车轮前进；同时塔式齿轮组5转动时也会带动内齿圈7转动，相应减少骑手骑行过程中的踩踏力，即骑手进行踩踏的踏频RPM与电机的RPM呈现互补效果。在此过程中，转子3与太阳轮4以第二离合器10的外端面为正视面进行顺时针自转，带动塔式齿轮组5逆时针自转，在第一离合器9的内圈左自转锁止的条件下，内齿圈7无法进行逆时针自转，这样电机产生的扭矩通过太阳轮4、塔式齿轮组5、行星架6传递至电机外壳1上，驱动车轮前进，完成电动助力踏频过程。

本实用新型中通过对行星变速器结构进行改进，可以使得电机持续保持助力状态，通过设置第一离合器9在实际使用过程中实现法兰盘8与内齿圈7单向转动，即防止其逆时针自转，将电动助力过程中产生的转速比均传递至电机外壳1上，用于驱动车轮转动，避免助力过程中转速比损失，效率更高；通过设置第二离合器10与行星架6始终耦合保持电机对车轮保持平稳的助力状态。本实用新型中的变速器结构实现了骑手踏频与电机助力相互补偿的效果，即骑手进行踩踏的踏频RPM与电机的RPM呈现互补效果：当骑手减低踏频RPM输出时，电机会及时补充减少的RPM；当骑手加快踏频时，电机会及时降低RPM；从而避免因踏频的快速变化而产生急加速或踏空情况的出现，实现无级变速的效果，其中RPM是指每分钟转速。

在上述技术方案基础上，所述塔式齿轮组5至少包括第一齿轮组51与第二齿轮组52，所述第一齿轮组51包括多个第一齿轮501，所述第一齿轮501均与太阳轮4啮合，所述第一齿轮501的一侧均同轴设置有第二齿轮502，多个第二齿轮502形成第二齿轮组52，所述第二齿轮502均与内齿圈7啮合，所述行星架6一端设置有与第二齿轮502同轴设置的支撑杆61。通过设置塔式齿轮组5，可以有效增加在无级变速过程中的变速比可调范围，使用更加方便。通过在行星架6一侧设置有支撑杆61，所述支撑杆61与塔式齿轮组5中的第一齿轮501以及第二齿轮502均同轴设置且通过轴承连接，因此塔式齿轮组5中第一齿轮501、第二齿轮502公转时带动行星架6转动；其中塔式齿轮组5的公转是第一齿轮501、第二齿轮502以太阳轮4的圆心为轴芯进行的圆周运动。

在上述技术方案基础上，所述第二齿轮502的直径小于第一齿轮501的直径。更优选的，塔式齿轮组5上的第一齿轮组51与第二齿轮组52中齿轮直径设置不同，通过调整两层齿轮齿数的不同来适配不同功率的电机RPM输出效果，从而使电机达到适合的RPM区间。

在上述技术方案基础上，所述第一离合器9的锁止方向设置为内圈逆时针旋转锁止，外圈顺时针旋转锁止，所述第二离合器10与第一离合器9的锁止方向相同；如图5所示。上述需要说明的是，所述第一离合器9的锁止方向是以第二离合器10的外端面为正视面进行定义的，即第一离合器9的内圈逆时针自转锁止即左自转锁止，外圈反之；第二离合器10也是相同的锁止方向。

另外，所述太阳轮4的转动方向设置为顺时针自转。同样的，如上所述，所述太阳轮4的自转方向也是以第二离合器10的外端面为正视面进行定义的，即太阳轮4转动方向为顺时针自转也即右自转方向。

在上述技术方案基础上，所述电机外壳1的壳体11与自行车后轮通过辐条连接。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征，对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，因此应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种电动助力自行车的无级变速结构，其特征在于，包括电动助力装置以及超越离合器；

所述电动助力装置包括电机外壳(1)、电机轴(2)、转子(3)、太阳轮(4)、塔式齿轮组(5)、行星架(6)、内齿圈(7)以及法兰盘(8)；所述转子(3)转动套设在电机轴(2)上，所述太阳轮(4)与转子(3)同轴设置同步转动，所述塔式齿轮组(5)与太阳轮(4)啮合且由太阳轮(4)驱动转动，所述行星架(6)套设在电机轴(2)上且由塔式齿轮组(5)驱动转动，所述电机外壳(1)与行星架(6)固定连接，所述内齿圈(7)与塔式齿轮组(5)啮合，所述法兰盘(8)转动套设在电机轴(2)上且一端与内齿圈(7)固定连接，另一端延伸至电机外壳(1)外侧；

所述超越离合器至少包括第一离合器(9)与第二离合器(10)，所述第一离合器(9)外圈与电机外壳(1)固定连接，内圈与法兰盘(8)端部固定连接；所述第二离合器(10)固定套设在法兰盘(8)端部上且位于第一离合器(9)的外侧，所述第二离合器(10)由前链轮(202)驱动转动。

2.根据权利要求1所述的一种电动助力自行车的无级变速结构，其特征在于，所述电机外壳(1)包括壳体(11)、左端盖(12)以及右端盖(13)，所述左端盖(12)、壳体(11)以及右端盖(13)依次固定连接且将电动助力装置以及第一离合器(9)封装在其内部，所述左端盖(12)转动套设在电机轴(2)上且与行星架(6)固定连接，所述右端盖(13)固定套设在第一离合器(9)外圈上。

3.根据权利要求1所述的一种电动助力自行车的无级变速结构，其特征在于，所述塔式齿轮组(5)至少包括第一齿轮组(51)与第二齿轮组(52)，所述第一齿轮组(51)包括多个第一齿轮(501)，所述第一齿轮(501)均与太阳轮(4)啮合，所述第一齿轮(501)的一侧均同轴设置有第二齿轮(502)，多个第二齿轮(502)形成第二齿轮组(52)，所述第二齿轮(502)均与内齿圈(7)啮合，所述行星架(6)一端设置有与第二齿轮(502)同轴设置的支撑杆(61)。

4.根据权利要求3所述的一种电动助力自行车的无级变速结构，其特征在于，所述第二齿轮(502)的直径小于第一齿轮(501)的直径。

5.根据权利要求1所述的一种电动助力自行车的无级变速结构，其特征在于，所述第一离合器(9)设置为单向轴承，所述第二离合器(10)设置为塔基或飞轮。

6.根据权利要求1所述的一种电动助力自行车的无级变速结构，其特征在于，所述第一离合器(9)的锁止方向设置为内圈逆时针旋转锁止，外圈顺时针旋转锁止，所述第二离合器(10)与第一离合器(9)的锁止方向相同。

7.根据权利要求2所述的一种电动助力自行车的无级变速结构，其特征在于，所述电机外壳(1)的壳体(11)与自行车后轮通过辐条连接。

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