CN219172600U - 一种采用后置轮毂电机的电助力自行车传动系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种采用后置轮毂电机的电助力自行车传动系统，包括后平叉、后置轮毂电机、中轴及传动长轴，后置轮毂电机包括电机壳体及电机轴，中轴和电机轴分别设置在后平叉的前后两端，中轴上设有主动锥形齿轮，主动锥形齿轮与中轴之间通过第一单向驱动机构进行单向耦合传动；电机轴上设有花鼓锥形齿轮，电机壳体与花鼓锥形齿轮之间通过第二单向驱动机构进行单向耦合传动；传动长轴可转动设置在后平叉上，传动长轴的前后两端设有前传动锥形齿轮和后传动锥形齿轮，前传动锥形齿轮与主动锥形齿轮啮合，后传动锥形齿轮与花鼓齿轮啮合。本实用新型结构紧凑，传动平稳性好，安全性与传动效率高。

Description

一种采用后置轮毂电机的电助力自行车传动系统

技术领域

本实用新型涉及电助力自行车，尤其是涉及一种采用后置轮毂电机的电助力自行车传动系统。

背景技术

助力自行车，是一种新型二轮车辆，属于自行车的一种，以电池作为辅助动力来源，安有电机,并具备动力辅助系统，能实现人力骑行和电机助动一体化的新型交通工具。

在助力自行车领域，电机根据安装位置的不同可分为两大类型。一种安装在车身的中间位置即五通位置的电机，称为中置电机。中置电机与车架连接，并通过链条与后轮进行连接而传递动力，同时电机的两侧安装有脚踏，在电机没有电源的情况下，骑行者可以通过脚踏实现人力骑行，阻力和正常的自行车没有差别。例如，授权公告号CN215475589U，授权公告日2022年1月11日的中国专利公开了一种助力输出机构，包括：电机，所述的电机包括电机主体组件、电机外壳和延伸出电机外壳外部的电机脚踏轴，所述的电机外壳上设置有渐开线齿结构，所述的电机脚踏轴的延伸端设置有螺纹结构；牙碗组件，安装在电动助力车共用基座的五通管内，用于安装和限位电机的组件；所述的牙碗组件包括左牙碗组件和右牙碗；其中，所述的右牙碗内部设置有与电机外壳渐开线齿结构相配合的右牙碗渐开线结构；所述的左牙碗组件上设置有与五通管配合的外牙纹结构。但是中置电机存在以下缺点：结构比较复杂，不仅拥有主电机，且购置和售后维修成本高，同时传动的效率也不高，电耗比较大，需要配有大容量的锂电池。

另外一种则是安装在自行车的轮毂中，称为轮毂电机。轮 毂电机凭借其结构简单、成本低、传动效率高、省电、后期维护方便等优点而被电助力自行车广泛采用。轮毂电机安装分为前置轮毂电机（安装在前轮毂中）和后置轮毂电机（安装在后轮毂中）两种。

采用采用后置轮毂电机的电助力自行车中，后置轮毂电机独立驱动后轮转动，踏板则通过链条、链轮与后轮进行传动（也即链传动），后置轮毂电机（轮毂驱动）与链条（链条传动）之间相互独立，也即轮毂驱动与链条链轮传动为相对独立的两个系统。但是现有采用后置轮毂电机的动力传动系统存在以下缺陷：（1）运转时会产生附加的动载荷，传动平稳性较差，会产生振动、冲击现象，能承受的扭矩小，易磨损、易伸长，故在行驶的过程中易产生链条脱落、链条断裂以及行驶噪音大等现象；（2）传动效率较低，踩踏时较为费力。

实用新型内容

本实用新型是为了解决现有技术的电助力自行车采用链传动所存在的上述问题，提供了一种结构紧凑，传动平稳性好，安全性与传动效率高的采用后置轮毂电机的电助力自行车传动系统。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种采用后置轮毂电机的电助力自行车传动系统，包括后平叉、后置轮毂电机、中轴及传动长轴，所述后置轮毂电机包括电机壳体及电机轴，所述中轴和电机轴分别设置在后平叉的前后两端，中轴可相对后平叉发生转动，所述电机轴与后平叉之间相对固定，中轴上设有主动锥形齿轮，所述主动锥形齿轮与中轴之间通过第一单向驱动机构进行单向耦合传动，当中轴相对主动锥形齿轮沿顺时针方向转动时，中轴与主动锥形齿轮之间保持传动连接，当中轴相对主动锥形齿轮沿逆时针方向转动时，中轴与主动锥形齿轮断开传动连接；所述电机轴上设有花鼓锥形齿轮，所述花鼓锥形齿轮可相对电机轴发生转动，所述电机壳体与花鼓锥形齿轮之间通过第二单向驱动机构进行单向耦合传动，当花鼓锥形齿轮沿顺时针方向转动时，花鼓锥形齿轮与电机壳体之间保持传动连接，当花鼓锥形齿轮沿逆时针方向转动时，花鼓锥形齿轮与电机壳体之间断开传动连接；所述传动长轴可转动设置在后平叉上，传动长轴的前后两端设有前传动锥形齿轮和后传动锥形齿轮，所述前传动锥形齿轮与主动锥形齿轮啮合，所述后传动锥形齿轮与花鼓齿轮啮合。本实用新型中，电机壳体为后花鼓，也是轮毂电机的外转子，电机轴为后轮支撑轴，也是轮毂电机的内定子，后置轮毂电机及其控制方法均属于现有技术，故不赘述；中轴两端连接曲柄和脚踏，主动锥形齿轮与中轴之间通过第一单向驱动机构进行单向耦合传动，当踩动脚踏使中轴沿顺时针方向转动时（中轴正转），中轴与主动锥形齿轮之间保持传动连接，也即中轴能驱动主动锥形齿轮转动，花鼓锥形齿轮经前传动锥形齿轮、传动长轴及后传动锥形齿轮传动后也沿顺时针方向转动；当踩动脚踏使中轴沿逆时针方向转动时（中轴反转），中轴与主动锥形齿轮断开传动连接，也即中轴不会驱动主动锥形齿轮转动，以避免因中轴反转对后置轮毂电机造成反向的负载而损坏电机；当花鼓锥形齿轮相对电机壳体沿顺时针方向转动时，这里的“相对”可以是花鼓锥形齿轮与电机壳体均沿顺时针方向转动（后置轮滚电机处于助力状态），也可以是花鼓锥形齿轮沿顺时针方转动，而电机壳体没有转动（即后置轮毂电机未运行助力）或电机壳体沿逆时针方转动（溜坡时），此时花鼓锥形齿轮与电机壳体之间保持传动连接，踩动脚踏便能驱动自行车前进，在溜坡时踩动脚踏还能起到自刹和降低后置轮毂电机的逆向载荷（保护后置轮毂电机）的作用；当花鼓锥形齿轮相对电机壳体沿逆时针方向转动时，花鼓锥形齿轮与电机壳体之间断开传动连接，可避免因花鼓锥形齿轮转动驱动电机壳体反转而造成倒退。

作为优选，所述第一单向驱动机构包括主动锥形齿轮套及前棘爪轮，所述主动锥形齿轮套可转动设置在中轴上，所述主动锥形齿轮可转动设置在中轴上，主动锥形齿轮套前端与主动锥形齿轮固定连接，主动锥形齿轮套后端内部设有前棘轮环，所述前棘轮环的内壁上设有前棘齿，所述前棘爪轮固定在中轴上，前棘爪轮上设有前棘爪，所述前棘爪与前棘齿相适配。前棘爪又可称为千斤、千斤片等，前棘爪在弹簧片的作用下可处于撑开或闭合状态。

作为优选，所述主动锥形齿轮套通过第一轴承可转动设置在中轴上，所述主动锥形齿轮通过第二轴承可转动设置在中轴上。

作为优选，所述前棘轮环外壁与主动锥形齿轮套的内壁之间螺纹连接。

作为优选，所述第二单向驱动机构包括花鼓锥形齿轮套及电机套，所述花鼓锥形齿轮套与电机套分别可转动设置在电机轴上，所述电机壳体与电机套固定连接，所述花鼓锥形齿轮套前端与花鼓锥形齿轮固定连接，所述花鼓锥形齿轮与电机轴之间间隙配合，花鼓锥形齿轮套后端可转动连接在电机套上，花鼓锥形齿轮套内固定有后棘轮环，所述后棘轮环的内壁上设有后棘齿，电机套上固定有后棘爪轮，所述后棘爪轮上设有后棘爪，所述后棘爪与后棘齿相适配。

作为优选，所述花鼓锥形齿轮套与电机套分别通过第三轴承与第四轴承可转动设置在电机轴上；花鼓锥形齿轮套后端通过第五轴承可转动连接在电机套上。

作为优选，所述后棘轮环外壁与花鼓锥形齿轮套的内壁之间螺纹连接。

作为优选，所述后平叉上设有轴槽，所述传动长轴设于轴槽内，传动长轴通过轴承座与后平叉固定连接。

因此，本实用新型具有如下有益效果：

（1）通过中轴、传动长轴、第一单向驱动机构、第二单向驱动机构、主动锥形齿轮、花鼓锥形齿轮、前传动锥形齿轮及后传动锥形齿轮等结构之间的配合，当中轴正转（沿顺时针方向转动）时，能同时带动电机外壳正转（沿顺时针方向转动），当中轴反转（沿逆时针方向转动）时，不会带动电机外壳；而当电机外壳正转（沿顺时针方向转动）时，不会带动中轴转动，能够单独驱动车轮以达到助力的效果，当电机外壳反转（沿逆时针方向转动）时，又会带动中轴反转，此时踏动脚踏带动中轴正转时，便能够驱动电机外壳正转从而起到刹车作用；这种设计不仅使得骑行非常方便、省力，而且安全性也更高。

（2）整体结构紧凑，传动平稳性好，传动效率高。

附图说明

图1是本实用新型的一种立体图。

图2 是本实用新型另一视角的立体图。

图3是本实用新型的一种内部结构图。

图4是图3中A处放大图。

图5是第一单向驱动机构、第二单向驱动机构和传动长轴的配合示意图。

图6是第一单向驱动机构的俯视图。

图7是图6沿B-B方向的剖视图。

图8是后棘轮环与后棘爪轮的一种配合示意图。

图9是第二单向驱动机构的俯视图。

图10是图8沿C-C方向的剖视图。

图中：后平叉1，中轴2，传动长轴3，电机壳体4，电机轴5，主动锥形齿轮6，花鼓锥形齿轮7，前传动锥形齿轮8，后传动锥形齿轮9，主动锥形齿轮套10，前棘爪轮11，前棘轮环12，前棘齿13，前棘爪14，第一轴承15，第二轴承16，花鼓锥形齿轮套17，电机套18，后棘轮环19，后棘齿20，后棘爪轮21，后棘爪22，第三轴承23，第四轴承24，第五轴承25，轴槽26，轴承座27。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的描述。

如图1、图2、图3所示的一种采用后置轮毂电机的电助力自行车传动系统，包括后平叉1、后置轮毂电机、中轴2及传动长轴3，后置轮毂电机包括电机壳体4及电机轴5，中轴和电机轴分别设置在后平叉的前后两端，中轴可相对后平叉发生转动，电机轴与后平叉之间相对固定，中轴上设有主动锥形齿轮6，主动锥形齿轮与中轴之间通过第一单向驱动机构进行单向耦合传动，第一单向驱动机构包括主动锥形齿轮套10及前棘爪轮11（如图6、图7所示），主动锥形齿轮套通过第一轴承15可转动设置在中轴上，主动锥形齿轮通过第二轴承16可转动设置在中轴上，主动锥形齿轮套前端与主动锥形齿轮固定连接，主动锥形齿轮套后端内部设有前棘轮环12，前棘轮环外壁与主动锥形齿轮套的内壁之间螺纹连接，前棘轮环的内壁上设有前棘齿13（如图4所示），前棘爪轮固定在中轴上，前棘爪轮上设有前棘爪14，前棘爪与前棘齿相适配，当中轴相对主动锥形齿轮沿顺时针方向转动时，中轴与主动锥形齿轮之间保持传动连接，当中轴相对主动锥形齿轮沿逆时针方向转动时，中轴与主动锥形齿轮断开传动连接；电机轴上设有花鼓锥形齿轮7，花鼓锥形齿轮可相对电机轴发生转动，电机壳体与花鼓锥形齿轮之间通过第二单向驱动机构进行单向耦合传动，第二单向驱动机构包括花鼓锥形齿轮套17及电机套18（如图8、图9所示），花鼓锥形齿轮套与电机套分别可转动设置在电机轴上，电机壳体与电机套固定连接，花鼓锥形齿轮套前端与花鼓锥形齿轮固定连接，花鼓锥形齿轮与电机轴之间间隙配合，花鼓锥形齿轮套后端通过第五轴承25可转动连接在电机套上，花鼓锥形齿轮套与电机套分别通过第三轴承23与第四轴承24可转动设置在电机轴上，花鼓锥形齿轮套内固定有后棘轮环19（如图10所示），后棘轮环外壁与花鼓锥形齿轮套的内壁之间螺纹连接，后棘轮环的内壁上设有后棘齿20，电机套上固定有后棘爪轮21，后棘爪轮上设有后棘爪22，后棘爪与后棘齿相适配，当花鼓锥形齿轮相对电机壳体沿顺时针方向转动时，花鼓锥形齿轮与电机壳体之间保持传动连接，当花鼓锥形齿轮相对电机壳体沿逆时针方向转动时，花鼓锥形齿轮与电机壳体之间断开传动连接；后平叉上设有轴槽26，传动长轴设于轴槽内，传动长轴通过轴承座27与后平叉固定连接，传动长轴的前后两端设有前传动锥形齿轮8和后传动锥形齿轮9（如图5所示），前传动锥形齿轮与主动锥形齿轮啮合，后传动锥形齿轮与花鼓齿轮啮合。

本实用新型的运行原理为：

（一）无电助力：当中轴正转（沿顺时针方向转动）时，驱动主动锥形齿轮也正转，经前传动锥形齿轮、传动长轴、后传动锥形齿轮传动至花鼓锥形齿轮，驱动花鼓锥形齿轮正转，此时花鼓锥形齿轮相对电机壳体沿顺时针方向转动，花鼓锥形齿轮与电机壳体之间保持传动连接，带动电机壳体同步转动从而驱动后轮向前滚动，此时处于无电助力的状态；

（二）电助力：当中轴正转时，花鼓锥形齿轮相对电机壳体沿顺时针方向转动，同时电动壳体独立沿顺时针方向转动，可降低花鼓锥形齿轮的扭力，此时处于电助力的状态；当中轴不转或者反转时，中轴与主动锥形齿轮断开传动连接，花鼓锥形齿轮停止转动，电动壳体独立沿顺时针方向转动，花鼓锥形齿轮与电机壳体之间断开传动连接，此时处于完全由后置轮毂电机驱动的状态 ；

（三）倒退：当电机壳体反转时，花鼓锥形齿轮与电机壳体之间传动连接，花鼓锥形齿轮又会带动中轴反转，此时驱动中轴正转（踏动脚踏）时，便能够驱动电机外壳正转从而起到刹车作用。

以上所述的实施例只是本实用新型的一种较佳的方案，并非对本实用新型作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (8)

1.一种采用后置轮毂电机的电助力自行车传动系统，其特征在于，包括后平叉（1）、后置轮毂电机、中轴（2）及传动长轴（3），所述后置轮毂电机包括电机壳体（4）及电机轴（5），所述中轴和电机轴分别设置在后平叉的前后两端，中轴可相对后平叉发生转动，所述电机轴与后平叉之间相对固定，中轴上设有主动锥形齿轮（6），所述主动锥形齿轮与中轴之间通过第一单向驱动机构进行单向耦合传动，当中轴相对主动锥形齿轮沿顺时针方向转动时，中轴与主动锥形齿轮之间保持传动连接，当中轴相对主动锥形齿轮沿逆时针方向转动时，中轴与主动锥形齿轮断开传动连接；所述电机轴上设有花鼓锥形齿轮（7），所述花鼓锥形齿轮可相对电机轴发生转动，所述电机壳体与花鼓锥形齿轮之间通过第二单向驱动机构进行单向耦合传动，当花鼓锥形齿轮相对电机壳体沿顺时针方向转动时，花鼓锥形齿轮与电机壳体之间保持传动连接，当花鼓锥形齿轮相对电机壳体沿逆时针方向转动时，花鼓锥形齿轮与电机壳体之间断开传动连接；所述传动长轴可转动设置在后平叉上，传动长轴的前后两端设有前传动锥形齿轮（8）和后传动锥形齿轮（9），所述前传动锥形齿轮与主动锥形齿轮啮合，所述后传动锥形齿轮与花鼓齿轮啮合。

2.根据权利要求1所述的一种采用后置轮毂电机的电助力自行车传动系统，其特征在于，所述第一单向驱动机构包括主动锥形齿轮套（10）及前棘爪轮（11），所述主动锥形齿轮套可转动设置在中轴上，所述主动锥形齿轮可转动设置在中轴上，主动锥形齿轮套前端与主动锥形齿轮固定连接，主动锥形齿轮套后端内部设有前棘轮环（12），所述前棘轮环的内壁上设有前棘齿（13），所述前棘爪轮固定在中轴上，前棘爪轮上设有前棘爪（14），所述前棘爪与前棘齿相适配。

3.根据权利要求2所述的一种采用后置轮毂电机的电助力自行车传动系统，其特征在于，所述主动锥形齿轮套通过第一轴承（15）可转动设置在中轴上，所述主动锥形齿轮通过第二轴承（16）可转动设置在中轴上。

4.根据权利要求2所述的一种采用后置轮毂电机的电助力自行车传动系统，其特征在于，所述前棘轮环外壁与主动锥形齿轮套的内壁之间螺纹连接。

5.根据权利要求1所述的一种采用后置轮毂电机的电助力自行车传动系统，其特征在于，所述第二单向驱动机构包括花鼓锥形齿轮套（17）及电机套（18），所述花鼓锥形齿轮套与电机套分别可转动设置在电机轴上，所述电机壳体与电机套固定连接，所述花鼓锥形齿轮套前端与花鼓锥形齿轮固定连接，所述花鼓锥形齿轮与电机轴之间间隙配合，花鼓锥形齿轮套后端可转动连接在电机套上，花鼓锥形齿轮套内固定有后棘轮环（19），所述后棘轮环的内壁上设有后棘齿（20），电机套上固定有后棘爪轮（21），所述后棘爪轮上设有后棘爪（22），所述后棘爪与后棘齿相适配。

6.根据权利要求5所述的一种采用后置轮毂电机的电助力自行车传动系统，其特征在于，所述花鼓锥形齿轮套与电机套分别通过第三轴承（23）与第四轴承（24）可转动设置在电机轴上；花鼓锥形齿轮套后端通过第五轴承（25）可转动连接在电机套上。

7.根据权利要求5所述的一种采用后置轮毂电机的电助力自行车传动系统，其特征在于，所述后棘轮环外壁与花鼓锥形齿轮套的内壁之间螺纹连接。

8.根据权利要求1所述的一种采用后置轮毂电机的电助力自行车传动系统，其特征在于，所述后平叉上设有轴槽（26），所述传动长轴设于轴槽内，传动长轴通过轴承座（27）与后平叉固定连接。

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