CN220865593U - 一种同轴行星轮系中置电机及助力自行车 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种同轴行星轮系中置电机及助力自行车，所述中置电机包括：电机组件、传动组件和单向器组件；电机组件包括电机定子、电机转子及定子盖；传动组件包括主轴、脚踏输入衬套、太阳齿轮组、双阶行星齿轮、内齿轮、内齿轮支架、行星支架衬套、左行星支架和右行星支架；单向器组件包括第一单向器爪、第二单向器爪和第三单向器爪。本实用新型提供的技术方案，将行星支架由既有的固定在输出套筒上连动大链盘改为与踩踏输入组件结合,并在踩踏输入组件与行星支架之间设置单向器，使马达转速与骑乘者踩踏速两者相加输出到大链盘带动后轮毂,推动整车前行；并能实现纯人力骑乘,纯电力骑乘以及电力人力速度混和输出骑乘等三种骑乘模式。
Description
技术领域
本实用新型涉及助力自行车，尤其是一种同轴行星轮系中置电机及助力自行车。
背景技术
目前，市面上的中置电机式电助力自行车在功能上都是以电机的扭力来辅助脚踏力，而很少有用电机来辅助脚踏速度的设计。现有技术中，专利号CN202220567241.4(以下简称为参考案)已公开了速度动力辅助的技术。
具体而言，现有电动自行车或电助力自行车的既有电机结构是在提供电动力，动力输出依据转把值，或踩踏力值，或踩踏速度来驱动电机输出扭力；而对于踏速与车速的变化，需要外置变速器来完成。变速器由人来操控或者智能操控，属于有段位的换挡方式，少见有自动无段位变速方案。
同时，在参考案中，电机机芯与输出动力轴为不同轴设计，整体结构的长度较长，且在纯电动力输出条件下，必须在踏板处顶住以防止踏板逆转，用户的体验感和便利性有待提高。
发明内容
为克服现有技术的缺点，本实用新型提供一种同轴行星轮系中置电机及助力自行车。
一种同轴行星轮系中置电机，其特征在于，包括电机组件、传动组件和单向器组件，其中，
所述电机组件包括：电机定子(004)、电机转子(005)及定子盖(011)；
所述传动组件包括：主轴(013)、由曲柄驱动并与所述主轴联动的脚踏输入衬套(009)、由所述电机转子驱动并与所述主轴联动的太阳齿轮组(001)、与所述太阳齿轮组联动的双阶行星齿轮(002)、与所述双阶行星齿轮联动的内齿轮(003)、与所述内齿轮联动的内齿轮支架(008)和行星支架衬套(010)、将所述双阶行星齿轮夹定于其间的左行星支架(006)和右行星支架(007)；所述左行星支架和右行星支架为联动关系；
所述单向器组件包括：由所述脚踏输入衬套驱动并与所述内齿轮支架联动的第一单向器爪(121)；由所述行星支架衬套驱动的第二单向器爪(122)；能咬定所述定子盖、限制所述左行星支架转动的第三单向器爪(123)。
一种助力自行车，所述助力自行车配置有如上述的同轴行星轮系中置电机，所述助力自行车具有纯电力输出模式、纯人力输出模式和混合动力输出模式。
本同轴行星轮系中置电机及助力自行车，不同于传统行星轮架构之处在于，将行星支架由既有的固定在输出套筒上连动大链盘改为与踩踏输入组件结合,并在踩踏输入组件与行星支架之间设置单向器，使马达转速与骑乘者踩踏速两者相加输出到大链盘带动后轮毂,推动整车前行。
在纯电模式下，电机转子带动太阳齿轮组转动,此时主轴、脚踏输入衬套、第二单向器爪静止，由于太阳齿轮组转动的反作用力矩,驱使第三单向器爪咬住定子右盖及左行星支架，使得左行星支架、右行星支架也静止不转动,电机机芯便以减速比值带动内齿轮、内齿轮支架、大链盘带动车后轮行驶。
在纯人力模式下，电机机芯不转动且骑乘者踩踏曲柄驱动主轴,通过脚踏输入衬套带动第一单向器爪驱动内齿轮支架连动大链盘带动车后轮行驶。
在混合动力输出模式下，此时控制器接受到踩踏速度与车速讯号,依据控制器软件设定的值,电机会输出对应的转速指令,驱使电机转子转动,连动太阳齿轮组,带动双阶行星齿轮,带动内齿轮、内齿轮支架、大链盘转动,使内齿轮支架的转速大于主轴的踩踏转速,因此使得主轴与内齿轮支架不同步转动,并依据软件设定的比例运行,可以控制大链盘与主轴的转速变动比例,达到顺畅无间断的无级变速结果。而此时混和动力的大链盘转速为转子转速乘上行星轮组减速比加上踩踏轴转速。
本同轴行星轮系中置电机及助力自行车，具有以下有益效果：
1、使电机机芯与输出齿盘、踩踏轴为同一轴芯，构造简单、体积及重量小，利于减小空间；
2、第三单向器爪使得在纯电力模式下，不会造成脚踏板有反向扭矩产生；
3、电机动力直接驱动行星轮组，同时，踩踏输入连接到行星轮组支架,内齿轮与内齿轮支架连结带动大齿盘,产生电机转速动力与人力踏速动力相结合来驱动后轮毂的效果。
4、踩踏输入轴与内齿轮支架间安置一单向器,产生无电力时踩踏动力可以驱动大齿盘的效果。
5、应用在助力自行车上，可建构成无级变速自行车,可以轻松的踩踏速度高速驾驭自行车,有极佳的骑乘驾驭感。
附图说明
图1为本实用新型实施例中同轴行星轮系中置电机的剖视图；
说明书附图中的标记说明如下：
001、太阳齿轮组； 101-110、轴承(1-10)
002、双阶行星齿轮； 121、第一单向器爪；
003、内齿轮； 122、第二单向器爪；
004、电机定子； 123、第三单向器爪；
005、电机转子； 131、螺栓1；
006、左行星支架； 132、螺栓2；
007、右行星支架； 133、螺栓3；
008、内齿轮支架； 134、平键；
009、脚踏输入衬套； 141、大链盘；
010、行星支架衬套； 201、左曲柄；
011、定子盖； 202、右曲柄；
012、行星支架连结套筒； 203、左端盖；
013、主轴； 204、右端盖；
具体实施方式
为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
一种同轴行星轮系中置电机，如图1所示，包括电机组件、传动组件和单向器组件，其中，
电机组件包括：电机定子004、电机转子005及定子盖011；
传动组件包括：主轴013、由曲柄(图中201和202，由人力踩踏驱动)驱动并与主轴联动的脚踏输入衬套009、由电机转子驱动并与主轴联动的太阳齿轮组001、与太阳齿轮组联动的双阶行星齿轮002、与双阶行星齿轮联动的内齿轮003、与内齿轮联动的内齿轮支架008和行星支架衬套010、将双阶行星齿轮夹定于其间的左行星支架006和右行星支架007；左行星支架和右行星支架为联动关系；
单向器组件包括：由脚踏输入衬套驱动并与内齿轮支架联动的第一单向器爪121；由行星支架衬套驱动的第二单向器爪122；由太阳齿轮组驱动并能咬定定子盖、限制左行星支架转动的第三单向器爪123。
其中，主轴即中轴，与中轴的类型相对应，可以是平键(图中134)的，也可以是花键的。
其中,主轴与行星支架衬套010可采用花键或栓槽方式连结。
在上述的结构安排下,骑乘者可以从零速起步到高速之间无须换档,仅需程序设定好不同踏速对应的车速,并由程控电机转速来达到踏速与车速的预设值,其中该比值为连续性,没有机械换速的顿挫现象,达到无极变速的效果；并且，该电力助力与踩踏输入动力的比值为如下公式:
(大链盘转速-踩踏转速)/踩踏转速。
同时，增加了一组可以锁固行星轮支架与壳体的单向器(123)组,在纯电力驱动模式运行下,电机的输出扭力不会传递到主轴(脚踏轴),已改进了(参考案)不适合纯电力驱动的模式。
进一步地，第三单向器爪设置在定子盖和左行星支架之间；第一单向器爪设置在主轴和内齿轮支架之间。
进一步地，还包括与内齿轮支架联动的大链盘141，也可以是皮带、传动带等。
进一步地，在左行星支架和右行星支架之上分别套设有行星支架连结套筒012，并与三只二阶行星轮组等分度交错配置,用以补强传动组结构强度。
进一步地，还包括左端盖203和右端盖204，左端盖和右端盖将电机组件、传动组件和单向器组件的主体包裹于内，起到外壳保护的作用。
一种助力自行车，该助力自行车配置有如上述的同轴行星轮系中置电机，助力自行车具有纯电力输出模式、纯人力输出模式和混合动力输出模式。其具体功能如上所述，此处不再赘述。
以上是对本实用新型同轴行星轮系中置电机及助力自行车进行了阐述，用于帮助理解本实用新型，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，任何未背离本实用新型原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种同轴行星轮系中置电机，其特征在于，包括：电机组件、传动组件和单向器组件，其中，
所述电机组件包括：电机定子(004)、电机转子(005)及定子盖(011)；
所述传动组件包括：主轴(013)、由曲柄驱动并与所述主轴联动的脚踏输入衬套(009)、由所述电机转子驱动并与所述主轴联动的太阳齿轮组(001)、与所述太阳齿轮组联动的双阶行星齿轮(002)、与所述双阶行星齿轮联动的内齿轮(003)、与所述内齿轮联动的内齿轮支架(008)和行星支架衬套(010)、将所述双阶行星齿轮夹定于其间的左行星支架(006)和右行星支架(007)；所述左行星支架和右行星支架为联动关系；
所述单向器组件包括：由所述脚踏输入衬套驱动并与所述内齿轮支架联动的第一单向器爪(121)；由所述行星支架衬套驱动的第二单向器爪(122)；能咬定所述定子盖、限制所述左行星支架转动的第三单向器爪(123)。
2.如权利要求1所述的同轴行星轮系中置电机，其特征在于，所述第三单向器爪设置在所述定子盖和左行星支架之间。
3.如权利要求1所述的同轴行星轮系中置电机，其特征在于，所述第一单向器爪设置在所述主轴和内齿轮支架之间。
4.如权利要求1所述的同轴行星轮系中置电机，其特征在于，还包括与所述内齿轮支架联动的大链盘(141)。
5.如权利要求1所述的同轴行星轮系中置电机，其特征在于，在所述左行星支架和右行星支架之上分别套设有行星支架连结套筒。
6.如权利要求1至5任一项所述的同轴行星轮系中置电机，其特征在于，还包括左端盖和右端盖，所述左端盖和右端盖将所述电机组件、传动组件和单向器组件的主体包裹于内。
7.一种助力自行车，其特征在于，所述助力自行车配置有如权利要求1至6任一项所述的同轴行星轮系中置电机，所述助力自行车具有纯电力输出模式、纯人力输出模式和混合动力输出模式。
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