电动自行车中置电的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种电动自行车中置电机，它包括连接套筒、与该连接套筒连为一体的机壳、通过第一支撑轴承和第二支撑轴承旋转装配于所述连接套筒内的中轴、套在该中轴上的牙盘、以及套在所述中轴上且当其受到周向扭转力时会产生周向形变的弹性变形套管，连接套筒的一端制有外螺纹，另一端成型有限位台阶，弹性变形套管的一端与中轴固定，另一端与牙盘相连，弹性变形套管上设置有间隔分布的两组磁环，连接套筒的内壁上固定设置有与信号处理线路板，信号处理线路板上集成有与所述的两组磁环相对应的霍尔元件，信号处理线路板经信号引出线与电机控制器相连。本实用新型这种中置电机结构简单紧凑，且容易安装。
【专利说明】电动自行车中置电机
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型涉及一种电动自行车中置电机，该电机可安装在普通自行车上。
【背景技术】
[0002]脚踩助力型电动自行车是目前欧美和日本最为流行的一种车型，这种车只有在人脚踩时检测到人脚踩力矩的大小而对应驱动电机加力，采集力矩的方式有很多种，其中将力矩传感器置于中轴(B.B.PART)中是目前欧洲比较流行的方式，其优点是体积小隐蔽性好通用性强，由于是自行车的标准型部件，因此有利于批量生产。目前德国的FAG(世界著名的支撑轴承制造商)、THUN公司都推出了中轴式的力矩传感器，博士(BOCHS)公司将其改进后推出的助力型电动自行车已经拥有欧洲25 %的市场份额。
[0003]然而，现有的电动自行车中置电机普遍存在结构复杂，外形庞大，难于装配等缺点。
实用新型内容
[0004]本实用新型目的是:针对上述问题，提供一种结构简单紧凑、且容易安装的电动自行车中置电机。
[0005]本实用新型的技术方案是:所述的电动自行车中置电机，包括连接套筒、与该连接套筒连为一体的机壳、通过第一支撑轴承和第二支撑轴承旋转装配于所述连接套筒内的中轴、套在该中轴上的牙盘、以及套在所述中轴上且当其受到周向扭转力时会产生周向形变的弹性变形套管，连接套筒的一端制有外螺纹，另一端成型有限位台阶，弹性变形套管的一端与中轴固定，另一端与牙盘相连，弹性变形套管上设置有间隔分布的两组磁环，连接套筒的内壁上固定设置有信号处理线路板，信号处理线路板上集成有与所述的两组磁环相对应的霍尔元件，信号处理线路板经信号引出线与电机控制器相连；
[0006]所述机壳内设置有定子、转子、以及与所述转子固定的电机齿轴，所述电机齿轴通过齿轮减速机构与所述牙盘传动连接。
[0007]所述齿轮减速机构包括与所述电机齿轴相互哨合的第一齿轮、与该第一齿轮同轴连接的第二齿轮、以及与第二齿轮相互啮合的第三齿轮。
[0008]所述弹性变形套管的端部与牙盘之间是通过如下结构形式连接在一起的:第三齿轮通过第三支撑轴承旋转套设于中轴上，所述牙盘固定在第三齿轮上，第三齿轮与弹性变形套管之间设置有第一单向离合器，该第一单向离合器包括离合器内圈以及与该离合器内圈单向锁紧的离合器外圈，其中离合器外圈与第三齿轮固定，而离合器内圈与弹性变形套管端部固定。
[0009]所述第二齿轮和第一齿轮之间是通过第二单向支撑轴承连接在一起的，该第二单向离合器包括离合器内圈以及与该离合器内圈单向锁紧的离合器外圈，其中离合器外圈与所述第一齿轮固定，而离合器内圈与第二齿轮固定。
[0010]所述机壳由机壳主体、以及固定连接在该机壳主体上的机壳端盖和防水塑料盖构成，所述机壳主体中成型有一齿轮腔，齿轮腔上连接有可拆卸的齿轮盖，所述第一齿轮和第二齿轮均布置在该齿轮容置腔内。
[0011]所述第二齿轮与齿轮盖之间设置有第四支撑轴承，第二齿轮与机壳主体(6)之间设置有第五支撑轴承。
[0012]所述机壳主体上连接有可拆卸的控制器安装盒，所述电机控制器布置在该控制器安装盒中。
[0013]所述弹性变形套管包括弹性变形段以及一体设置于该弹性变形段左、右两端的左固定段和右固定段，所述弹性变形段上具有至少一个H型槽，所述H型槽具有两个周向延伸的弧形槽及连通于两弧形槽之间的轴向槽，所述弧形槽的周向长度小于弹性变形段的外周长度，所述的两组磁环分别设置在左、右固定段靠近弹性变形段的位置。
[0014]所述左固定段上设置有腰形限位孔，所述中轴上沿径向开设有一销孔，且该销孔中固定穿设有一根伸入至腰形限位孔中的限位销，所述限位销可在腰形限位孔内周向运动。
[0015]本实用新型的优点是:
[0016]1、本实用新型这种电动自行车借助安装于中轴和牙盘间的弹性变形套管受力后而产生变形，进而使弹性变形套管上的两组磁环之间发生角度位移，进而感应出中轴所受力矩大小，调节电机的输出功率。只要人对曲柄端部的脚踏加力，就会有信号传递给给电机控制器，使电机立即工作，具有很好的骑行舒适度，而且可以根据客户的不同要求设定相应的参数，以调整好电机输出力与人工加力的比例。
[0017]2、本实用新型这种中置电机在自行车电机的安装过程非常简单，只需将连接套筒穿入五通管中并用锁紧螺母锁紧即可实现该电机在车架上的固定，不需改动原有自行车车架五通管的结构。
[0018]3、电机控制器非常方便的从电机上拆卸下来，便于维修。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述:
[0020]图1为本实用新型实施例这种电动自行车中置电机剖面结构示意图；
[0021]图2为实用新型实施例中中轴的结构示意图；
[0022]图3为实用新型实施例中弹性变形套管的侧视图；
[0023]图4为实用新型实施例中弹性变形套管的剖面结构示意图
[0024]其中:1_机壳端盖,2-第六支撑轴承,3-定子,4-转子,5-电机齿轴,6-机壳主体，7-齿轮盖，8-第四支撑轴承，9-第二单向离合器，10-第一齿轮，11-第五支撑轴承，12-控制器安装盒，13-第二齿轮，14-防水塑料盖，15-牙盘，16-第七支撑轴承，17-第一单向离合器，18-第三支撑轴承，19-第三齿轮，20-盖板，21-连接套筒，2101-限位台阶，22-第一支撑轴承，23-限位销，24-信号处理线路板，25-弹性变形套管，2501-弹性变形段，25011-H型槽，25011a-弧形槽，25011b-轴向槽，2502-左固定段，25021-腰形限位孔，2503-右固定段，26-磁环，27-第二支撑轴承，28-开口螺帽，29-中轴，2901-销孔。
【具体实施方式】
[0025]图1?图4出示了本实用新型这种电动自行车中置电机的一个具体实施例，它包括连接套筒21和机壳，且连接套筒21和机壳连为一体。连接套筒21的一端制有外螺纹(图中未示出)，另一端成型有限位台阶2101。装配时，将连接套筒29穿设在自行车的五通管(图中未画出)中，并使连接套筒29的螺纹端伸出五通管外，然后在连接套筒21端部的外螺纹上锁入锁紧螺母，锁紧螺母和连接套筒21另一端的限位台阶2101共同作用，从而将锁紧螺母和自行车五通管紧紧固定在一起。
[0026]所述连接套筒21内通过第一支撑轴承22和第二支撑轴承27旋转装配有中轴29，该中轴29上套有牙盘15,其中第一支撑轴承22为滚针轴承。具体应用时，该牙盘15与自行车后轮链盘之间安装有传动链条。所述中轴29上还套有一个弹性变形套管25，当该弹性变形套管25受到周向扭转力时会产生周向形变。图1中，弹性变形套管25的一端通过花键与中轴29固定，而左端与牙盘15相连。弹性变形套管25上设置有左右间隔分布的两组磁环26，连接套筒21的内壁上固定有信号处理线路板24，信号处理线路板24上集成有与所述的两组磁环26相对应的霍尔元件，信号处理线路板24经信号引出线与电机控制器相连。实际应用时，需在中轴29两端安装曲柄，曲柄上安装脚踏。
[0027]本实施例的工作原理为:当有负载情况下左和/或右踏脚组件加力时，中轴2转动，弹性变形套管3受力发生扭曲后带动法兰6及齿盘I相对中轴产生角位移，同时两组霍尔元件9通过弹性变形套管3变形后两磁环7间角度差信号的大小，检测到人脚踩的力矩信号，以控制电机的输出功率，提供相应的助力。
[0028]当自行车骑行者用脚踩动脚踏带动中轴29转动时，中轴29将其受到的扭转力通过花键23传递给弹性变形套管25在图1中的左端，弹性变形套管25受到扭转力后发生周向扭转变形，从而使弹性变形套管25上的两组磁环26之间产生角位移，信号处理线路板24通过其上集成的霍尔元件感应出这一力矩信号并将该力矩信号通过信号输出线传递给电机控制器，再由电机控制器处理后调整电机的输出功率。骑行者踩动脚踏的力量越大，弹性变形套管25受到的扭转力越大,弹性变形套管25的变形量越大,霍尔元件感应到的力矩信号就越大。
[0029]所述机壳内设置有定子3、转子4、以及与所述转子4固定的电机齿轴5,电机齿轴5与机壳之间设置有第六支撑轴承2，所述电机齿轴5通过齿轮减速机构与所述牙盘15传动连接。电机通电运行后，转子4带动电机齿轴5转动，电机齿轴5通过齿轮减速机构带动牙盘15转动，进而带动自行车前行。
[0030]本例采用内转子外定子结构。
[0031]本例中，所述齿轮减速机构具体结构如下:它包括与所述电机齿轴5相互啮合的第一齿轮10、与该第一齿轮10同轴连接的第二齿轮13、以及与第二齿轮13相互哨合的第三齿轮19。其中第一齿轮10的直径大于第二齿轮13，第三齿轮19的之间大于第一齿轮10。
[0032]本例中，所述弹性变形套管25的端部与牙盘15之间是通过如下结构形式连接在一起的:第三齿轮19通过第三支撑轴承18旋转套设于中轴29上，牙盘15固定在第三齿轮19上，第三齿轮19与弹性变形套管25之间设置有第一单向离合器17，该第一单向离合器17包括离合器内圈以及与该离合器内圈单向锁紧的离合器外圈，其中离合器外圈与第三齿轮19固定，而离合器内圈与弹性变形套管25端部固定。
[0033]采用上述结构的好处在于:当转子4带动牙盘15转动时而使自行车处于纯电动行驶模式时，第一单向离合器的内外圈处于分离状态而能相对转动，中轴29不会跟转，从而是固定在中轴两端的区别不会跟转。而当电机不工作人踩脚踏而使自行车处于纯人力骑行模式，第一单向离合器的内外圈相互锁紧，人力踩踏曲柄两端的脚踏，通过中轴29带动第三齿轮19，再有第三齿轮19带动牙盘15转动，进而通过人力驱动自行车前行，可以像普通自行车一样正常骑行。
[0034]本例中，所述第一单向离合器17为一棘轮棘爪装置,而且本例中第三齿轮19与弹性变形套管25之间设置有第七支撑轴承16。
[0035]本例中，所述第二齿轮13和第一齿轮10之间是通过第二单向支撑轴承19连接在一起的，该第二单向离合器9包括也离合器内圈以及与该离合器内圈单向锁紧的离合器外圈，其中离合器外圈与所述第一齿轮10固定，而离合器内圈与第二齿轮13固定。
[0036]采用上述结构的好处在于可以减轻人力骑行时的阻力。原理如下:当人力骑行时，牙盘15会通过第三齿轮19带着第二齿轮13转动，这时第二单向支撑轴承9的内外圈处在分离状态，因此不会带动第一齿轮10和电机转子4转动，从而确保骑行更加轻松。而当电机通电运行时，只要电驱动的速度超过人力骑行的速度，第二单向支撑轴承9就会处在合紧的状态，从而保证电驱动力可以传递给牙盘15。
[0037]如图1所示，本例中所述机壳由机壳主体6、以及固定连接在该机壳主体6上的机壳端盖I和防水塑料盖14构成，所述机壳主体6中成型有一齿轮腔，齿轮腔上连接有可拆卸的齿轮盖8,所述的第一齿轮10和第二齿轮13均布置在该齿轮容置腔内。
[0038]所述第二齿轮13与齿轮盖8之间设置有第四支撑轴承8，第二齿轮13与机壳主体6之间设置有第五支撑轴承11。
[0039]而且本例在所述机壳主体6上连接有可拆卸的控制器安装盒12，所述电机控制器布置在该控制器安装盒12中。从而方便了电机控制器的拆卸，便于检修。
[0040]本例中，所述弹性变形套管25的具体结构可参照图3所示，它包括弹性变形段2501以及一体设置于该弹性变形段2501左、右两端的左固定段2502和右固定段2503，所述弹性变形段2501上具有两个轴向错开且周向也错开的H型槽25011，所述H型槽25011具有两个周向延伸的弧形槽25011a及连通于两弧形槽25011a之间的轴向槽25011b，所述弧形槽25011a的周向长度小于弹性变形段2501的外周长度，所述的两组磁环26分别设置在左、右固定段2502，2503靠近弹性变形段2501的位置。
[0041]上述弹性变形套管25的结构较为新颖，与传统的螺旋槽弹性变形套管和平行槽弹性变形套管相比，具有变形角度大、应力释放均匀、加工方便、线性好特点。
[0042]所述左固定段2502上设置有腰形限位孔25021，所述中轴29上沿径向开设有一销孔2901，且该销孔2901中固定穿设有一根伸入至腰形限位孔25021中的限位销23，所述限位销23可在腰形限位孔25021内周向运动。该限位销23的设置，不仅起到了限位作用，而且避免了弹性变形套管25过度扭曲而发生爆裂。
[0043]当然，上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让人们能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型主要技术方案的精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种电动自行车中置电机，其特征在于:它包括连接套筒(21)、与该连接套筒(21)连为一体的机壳、通过第一支撑轴承(20)和第二支撑轴承(27)旋转装配于所述连接套筒(21)内的中轴(29)、套在该中轴(29)上的牙盘(15)、以及套在所述中轴(I)上且当其受到周向扭转力时会产生周向形变的弹性变形套管(25)，连接套筒(21)的一端制有外螺纹，另一端成型有限位台阶(2101)，弹性变形套管(25)的一端与中轴(29)固定，另一端与牙盘(15)相连，弹性变形套管(25)上设置有间隔分布的两组磁环(26)，连接套筒(21)的内壁上固定设置有信号处理线路板(24)，信号处理线路板(24)上集成有与所述的两组磁环(26)相对应的霍尔元件，信号处理线路板(24)经信号引出线与电机控制器相连； 所述机壳内设置有定子(3)、转子(4)、以及与所述转子(4)固定的电机齿轴(5)，所述电机齿轴(5)通过齿轮减速机构与所述牙盘(15)传动连接。
2.根据权利要求1所述的电动自行车中置电机，其特征在于:所述齿轮减速机构包括与所述电机齿轴(5)相互哨合的第一齿轮(10)、与该第一齿轮(10)同轴连接的第二齿轮(13)、以及与第二齿轮(13)相互啮合的第三齿轮(19)。
3.根据权利要求2所述的电动自行车中置电机，其特征在于所述弹性变形套管(25)的端部与牙盘(15)之间是通过如下结构形式连接在一起的:第三齿轮(19)通过第三支撑轴承(18)旋转套设于中轴(29)上，所述牙盘(15)固定在第三齿轮(19)上，第三齿轮(19)与弹性变形套管(25)之间设置有第一单向离合器(17)，该第一单向离合器(17)包括离合器内圈以及与该离合器内圈单向锁紧的离合器外圈，其中离合器外圈与第三齿轮(19)固定，而离合器内圈与弹性变形套管(25)端部固定。
4.根据权利要求2所述的电动自行车中置电机，其特征在于:所述第二齿轮(13)和第一齿轮(10)之间是通过第二单向支撑轴承(19)连接在一起的，该第二单向离合器(9)包括离合器内圈以及与该离合器内圈单向锁紧的离合器外圈，其中离合器外圈与所述第一齿轮(10)固定，而离合器内圈与第二齿轮(13)固定。
5.根据权利要求2所述的电动自行车中置电机，其特征在于:所述机壳由机壳主体(6)、以及固定连接在该机壳主体(6)上的机壳端盖(I)和防水塑料盖(14)构成，所述机壳主体(6)中成型有一齿轮腔，齿轮腔上连接有可拆卸的齿轮盖(8),所述第一齿轮(10)和第二齿轮(13)均布置在该齿轮容置腔内。
6.根据权利要求5所述的电动自行车中置电机，其特征在于:所述第二齿轮(13)与齿轮盖(8)之间设置有第四支撑轴承(8)，第二齿轮(13)与机壳主体(6)之间设置有第五支撑轴承(11)。
7.根据权利要求5所述的电动自行车中置电机，其特征在于:所述机壳主体(6)上连接有可拆卸的控制器安装盒(12)，所述电机控制器布置在该控制器安装盒(12)中。
8.根据权利要求1所述的电动自行车中置电机，其特征在于:所述弹性变形套管(25)包括弹性变形段(2501)以及一体设置于该弹性变形段(2501)左、右两端的左固定段(2502)和右固定段(2503)，所述弹性变形段(2501)上具有至少一个H型槽(25011)，所述H型槽(25011)具有两个周向延伸的弧形槽(25011a)及连通于两弧形槽(25011a)之间的轴向槽(25011b)，所述弧形槽(25011a)的周向长度小于弹性变形段(2501)的外周长度，所述的两组磁环(26)分别设置在左、右固定段(2502,2503)靠近弹性变形段(2501)的位置。
9.根据权利要求8所述的电动自行车中置电机，其特征在于:所述左固定段(2502)上设置有腰形限位孔(25021)，所述中轴(29)上沿径向开设有一销孔(2901)，且该销孔(2901)中固定穿设有一根伸入至腰形限位孔(25021)中的限位销(23)，所述限位销(23)可在腰形限位孔(25021)内周向运动。
【文档编号】B62M6/45GK204021176SQ201420282509
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年5月29日 优先权日:2014年5月29日
【发明者】王晓红, 黄岩 申请人:苏州雄风电机有限公司