具有行星齿轮超速传动和阶式小齿轮行星的中间驱动电动自行车功率流的制作方法

本发明总体上涉及的领域包括电动自行车，且更具体地包括具有行星驱动机构的电动自行车。

背景技术：

电动自行车可具有各种车轮布置且可包括车载电机，该车载电机可用于通过一个或多个齿轮进行推进。

技术实现要素：

多个变型可涉及一种产品，该产品可包括齿轮组，该齿轮组可具有第一齿轮、可与第一齿轮接合的第二齿轮以及第三齿轮。第三齿轮可固定以防旋转，并可与第二齿轮接合。轮架可承载第二齿轮进行旋转。曲柄可连续地与轮架相连接，以向其提供输入。扭矩测量装置可连接至第三齿轮。

通过本文提供的具体说明，本发明范围内的其它示例性变型将变得显而易见。应该理解，具体说明和具体示例虽然公开了本发明范围内的变型，但仅旨在用于说明的目的而并非旨在限制本发明的范围。

附图说明

通过具体说明和附图可进一步透彻地理解本发明范围内的所选变型示例，其中：

图1示出了根据多个变型的电动自行车。

图2示出了根据多个变型的电动自行车动力系的示意图。

图3示出了根据多个变型的电动自行车动力系的杠杆图。

具体实施方式

下面对于变型的描述在本质上仅是说明性的，而非旨在限制本发明的范围、其应用或用途。

图1示出了可包括电动自行车40的多个变型。在多个变型的任意中，电动自行车40可包括框架42，该框架42可包括连接至座位管46的顶部管44。转向管45可从顶部管44延伸。转向管45可以可操作地连接至前轮叉56，该前轮叉56可附接至前轮54。手把48可附接至转向管45且可用来通过前轮叉56控制前轮54的方向。控制杆50可设置在手把48上且可构造且布置成与一个或多个电子控制装置58、在后面将进行描述的一个或多个机械机构，和/或电机60进行通信。一个或多个电子控制装置58可包括电子处理部件，用于接收输入信号并发送信号以控制电动自行车40的各种部件，这可包括发送输出信号以控制电机60的运行。在多个变型中，一个或多个电子控制装置58可包括存储器、处理器和软件和/或硬件，用于处理输入信号并生成输出信号，且可包括公式、查找表或其它用于比较并处理数据的方式。如果需要的话，制动杆52也可设置在手把48上。

电动自行车40还可包括曲柄组件62，该曲柄组件62可包括具有连接至其的第一踏板组件66和第二踏板组件70的曲轴64。第一踏板组件66可包括第一脚踏板68，且第二踏板组件70可包括第二脚踏板72。连接元件71(其可以是链轮或皮带轮或另一装置)可以可操作地连接至曲轴64用于驱动连接构件76。连接构件76可以是链条或传动带或另一适于接合连接元件71的连接，且可以可操作地连接至后连接元件78，后连接元件78可以可操作地连接至后轮82的轮毂80。连接元件78可以是链轮或皮带轮或另一适于接合连接构件76的装置。

电动自行车40可构造且布置成允许骑车者以全顺时针或逆时针旋转来旋转第一踏板组件66和第二踏板组件70以为电动自行车40提供动力，或可允许骑车者使用基于踏板力的推进系统，其中第一踏板组件66和第二踏板组件70可在大致水平位置处固定，使得骑车者可通过在顺时针或逆时针方向上向附接到第一踏板组件66的第一脚踏板68或附接到第二踏板组件70的第二脚踏板72施加力来提供直观的输入命令。输入命令对于骑车者而言可能是直观的，且可类似于骑非机动自行车，其中骑车者通过向向前定位的脚踏板施加力来向自行车曲柄施加顺时针的力，以使得自行车向前移动，且骑车者通过向向后定位的脚踏板施加力来向自行车曲柄施加逆时针的力，以使得自行车减速。这里的顺时针或逆时针是相对于骑车者面向电动自行车40的向前移动方向时自行车的右手侧而言的。电动自行车40可以是具有曲柄组件62的自行车、三轮车或四轮电动自行车，该曲柄组件62构造且布置成允许骑车者通过使用第一踏板组件66和第二踏板组件70来向其提供输入。

参照图2和图3以及图1，在多个变型中，电动自行车40可包括产品100，其中产品100可包括电动马达/发电机60，电动马达/发电机60可用来推进电动自行车40，并从马达/发电机再生制动产生电。马达/发电机60可在框架42处附接到电动自行车40，并可邻近踏板组件66和70、连接元件71和/或曲轴64。马达/发电机60可包括若干类型的马达/发电机中的任一个，包括但不限于无刷环形马达。马达/发电机60可包括定子101和转子102。转子102可在定子101内旋转，定子101可固定或接地至壳体103。马达/发电机60可由电池或任何数量的电池或电池组件供电。在若干变型中，一个或多个齿轮组可位于马达60内。在一个变型中，可以是行星齿轮组的第一齿轮组104可与马达60可操作地相连接，并可与其一同包括作为公共组件的一部分，而且其还可用于为马达60提供额外的齿轮比。

在若干变型中，第一齿轮组104包括可以是太阳齿轮且可与一个或多个齿轮106可操作地相接合的齿轮105，该第一齿轮组104可以是行星齿轮，使得当齿轮105进行旋转时，可引起一个或多个齿轮106在环形齿轮107内旋转，环形齿轮107可固定或接地。在若干变型中，一个或多个齿轮106可以可操作地连接至轮架108，并可在一个或多个齿轮106可旋转时引起轮架108旋转。一个或多个齿轮106可以是阶式小齿轮，其中直径较大的小齿轮109与齿轮107相接合，直径较小的小齿轮110通过扭矩传递元件112、选择性地接合的机械机构57和扭矩传递元件116与连接元件71相接合。扭矩传递元件112可以是机械机构57的一部分，或可连接至其上。扭矩传递元件112可包括环形齿轮，或可以是环形齿轮，环形齿轮具有与小齿轮110相啮合的内轮齿。齿轮组104可通过连接元件71可操作地连接至连接构件76。连接构件76可驱动后连接元件78。

在若干变型中，齿轮105可在通过扭矩传递元件111由马达60驱动时，使一个或多个齿轮106和轮架108旋转。在齿轮107固定或接地的情况下(这可防止其进行旋转)，一个或多个齿轮106可绕着齿轮107的内部行进，并且轮架108可沿着与转子102相同的方向以较慢的速度进行旋转。这可允许从马达60至连接元件71的高速度输入，该高速度输入通过齿轮组104减少。

在若干变型中，来自于齿轮组104的输出可通过小齿轮110进行提供。小齿轮110可与小齿轮109相连接，并可在相同的方向上进行旋转，但是，由于其直径较小，因而其可提供较慢的相对输出。扭矩可通过扭矩传递元件112和机械机构57从小齿轮110传递至可与连接元件71相连接的扭矩传递元件116。扭矩传递元件112可包括用于与小齿轮110相接合的齿轮。扭矩传递元件116可以是用于机械机构57与连接元件71之间的接合和提供下文所述的额外功能的管或其他结构元件。

在若干变型中，机械机构57可以可操作地连接在扭矩传递元件112与扭矩传递元件116之间。机械机构57可构造和布置成当其关闭时，传递至连接元件78的扭矩可由转子102的旋转产生，且恢复扭矩可从后连接元件78传递至马达60，马达60也可用作发电机。在若干变型中，机械机构57可以是离合器和/或可包括本领域已知的选择性地操作的离合器机构，以用于在扭矩传递元件112与扭矩传递元件116之间提供开启和关闭状态。机械机构57可通过机械方式、电动方式或其他方式进行致动，或由其组合进行致动。

在若干变型中，第二齿轮组114可通过扭矩传递元件116与马达60的转子102可操作地相连接并由其驱动，以及/或者可通过曲轴64由曲柄组件62驱动。第二齿轮组114可包括轮架118，轮架118可以可操作地与一个或多个齿轮120相连接，所述一个或多个齿轮120可以是行星齿轮。曲柄组件62可通过曲轴64和扭矩传递元件122与轮架118相连接，使得在踏板68和72可旋转曲柄时，轮架118可通过曲轴64和扭矩传递元件122进行旋转。曲轴64可延伸穿过扭矩传递元件116。在若干变型中，轮架118的旋转可引起一个或多个齿轮120旋转并围绕齿轮124的内部行进，其中齿轮124可以是具有内轮齿的环形齿轮，并可固定或接地。如此一来，齿轮124可以是非旋转元件。在若干变型中，一个或多个齿轮120可通过扭矩传递元件与机械机构55可操作地连接，扭矩传递元件可以是或包括齿轮126，且其可以是齿轮126。齿轮126可以是太阳齿轮，并可包括与一个或多个齿轮120相啮合并与一个或多个齿轮120相接合的轮齿。机械机构55可以可操作地与扭矩传递元件116相接合，使得在关闭时，曲柄组件62的旋转可使得连接元件71通过曲轴64、扭矩传递元件122、轮架118、一个或多个齿轮120、齿轮126、机械机构55和扭矩传递元件116进行旋转。机械机构55可以是任何适合于提供以下内容中的至少一项的类型：(1)允许第一踏板组件66和第二踏板组件70在顺时针方向和逆时针方向这两个方向上自由旋转；(2)锁止第一踏板组件66和第二踏板组件70，并防止在顺时针方向和逆时针方向这两个方向上的旋转；(3)锁止第一踏板组件66和第二踏板组件70，并防止顺时针方向上的移动，但允许逆时针方向上的旋转；或(4)锁止第一踏板组件66和第二踏板组件70，并防止逆时针方向上的旋转，但允许顺时针方向上的旋转。此外，机械机构55可允许扭矩传递元件116以快于曲柄组件62的速度进行旋转，例如，在超限运动状态中。机械机构55和57可以是于2015年5月18日提交的题为“具有双行星齿轮组和环形齿轮踏板反作用扭矩测量的电动自行车动力系统”的第14/714,495号美国专利申请中所公开的类型，其中该美国专利特此通过引用的方式并入本文中。在若干其他变型中，机械机构55和57可以是本领域已知的离合器。

在若干变型中，可构造和设置成测量扭矩的扭矩测量装置130可包括但不限于本领域已知的变形测量器。扭矩测量装置130还可以可操作地连接到齿轮组114，并可用于测量来自于曲柄组件62上的踏板输入的反作用扭矩。扭矩测量装置130可以可操作地连接在齿轮124与壳体103处的地面之间，并可测量齿轮124的反作用扭矩，反作用扭矩可与通过曲柄组件62的驾驶者输入扭矩成比例。扭矩测量装置130可用于控制电动马达60或电动马达60内的再生制动系统中的至少一个的操作。

电动自行车40可构造和设置成选择性地提供以下功能或模式中的至少一个：(A)踏板辅助，其中扭矩(以及可选地，曲柄的转速、位置和方向)检测出来，且转动曲轴64的辅助由电动马达60提供来作为对所检测到的扭矩的响应，(以及可选地，曲轴64的转速和方向)；(B)具有与道路同步的旋转马达60的惯性滑行，其中曲轴64从电动马达断开，且驾驶者不旋转电动自行车40的踏板组件66和70，但是车轮54和82以及马达60处于旋转状态中；(C)不具有与道路同步的旋转电机的惯性滑行，其中曲轴64不联接到电动马达60，且马达60不联接到连接元件71；(D)具有再生制动模式的电动自行车，其中第一踏板组件66和第二踏板组件70可不进行旋转，且曲轴64从电动马达60断开；而且，驾驶者可将向后力施加至第一脚踏板68或第二脚踏板72，使得扭矩测量装置130可测量反作用扭矩，并可使得再生制动命令发送到电动马达60，以产生可传递入电池的能量；(E)再生制动模式，其中马达60在再生制动命令发送到马达60以产生可传递入电池的能量时，降低电动自行车40的速度；(F)踏板力节气门模式，其中在机械机构55关闭时，可测量曲轴64的顺时针扭矩/力，且其中，可检测到驾驶者施加至踏板上的力，并可将其用作为传递至马达60的节气门输入；(G)不具有反向驱动锁止的踏板模式，其中驾驶者可使曲轴64在顺时针方向上旋转来使电动自行车40向前移动，且驾驶者可在不具有反向驱动锁止或在向后移动时不锁止后轮82的自由旋转模式中使曲轴64在逆时针方向上旋转；或(H)安全锁止模式，其中第一踏板组件66和第二踏板组件70可不在顺时针或逆时针方向上旋转，但是电动自行车40可转动。

图3以杠杆图的形式示出了产品100。由于扭矩测量装置130无需旋转，因而可以以简化的形式从接地齿轮124获得扭矩测量值。用于轮毂80的驱动扭矩可由曲柄组件64和/或马达60提供。可在宽范围内适用的超速传动比，可以通过固定或接地齿轮124提供，提供输入到轮架118，通过齿轮126输出。通过齿轮组114的这种构造，可以得到最大的加速。

变型的以下描述仅例证性地说明视为落在本发明范围内的部件、元件、动作、产品和方法，而非以任何方式意在限制具体公开或未明确设定的本发明范围。如本文所述的部件、元件、动作、产品和方法可按不同于本文明确描述的方式进行组合和重新安排，而仍然视为是在本发明的范围内。

变型1可以涉及一种产品，其可以包括可具有第一齿轮、可与第一齿轮啮合的第二齿轮以及第三齿轮的齿轮组。第三齿轮可固定以防旋转，并可以与第二齿轮接合。轮架可以承载第二齿轮进行旋转。曲柄可以连续地与轮架相连接，以向其中提供输入。扭矩测量装置可连接至第三齿轮。

变型2可以包括根据变型1所述的产品，并可以包括连接构件和与该连接构件接合的连接元件。连接元件可以通过机械机构连接到第三齿轮，该机械机构可构造和布置成在第三齿轮和连接元件之间选择性地传递扭矩。

变型3可以包括根据变型2所述的产品，其中该机械机构可以是离合器。

变型4可以包括根据变型1至3的任一项所述的产品，并可以包括第二齿轮组，该第二齿轮组可具有可形如环状的第四齿轮、可与第四齿轮接合的第五齿轮以及可与第五齿轮接合的第六齿轮。第二轮架可以承载第五齿轮进行旋转。电机可以包括在内，并可以具有可与第六齿轮直接接合的转子。机械机构可以连接在第五齿轮和连接元件之间，二者可以由第二齿轮组选择性地驱动。

变型5可以包括根据变型4所述的产品，其中所述机械机构可以通过可以是管状的扭矩传递元件连接到连接元件。

变型6可以包括根据变型4或5所述的产品，其中机械机构构造和布置成选择性地在第五齿轮与连接元件之间传递扭矩。

变型7可以包括根据变型4至6的任一项所述的产品，其中第五齿轮可包括第一小齿轮以及可以小于第一小齿轮的第二小齿轮。第一小齿轮可与第四齿轮直接接合，第二小齿轮可以通过环形齿轮及所述机械机构与连接元件接合。

变型8可以包括根据变型7所述的产品，并可以包括连接在环形齿轮与机械机构之间的扭矩传递元件。

变型9可以包括根据变型1至8的任一项所述的产品，并可以包括可以是管状的扭矩传递元件。第三齿轮可以连接到扭矩传递元件，并可以从齿轮组提供输出。曲柄可以包括可延伸穿过扭矩传递元件的轴。

变型10可以包括根据变型9所述的产品，并可以包括连接到扭矩传输元件的连接元件。连接构件可以与连接元件接合。后轮毂可以与连接构件接合。

变型11可以涉及一种产品，其可以包括可具有第一齿轮、可以与第一齿轮啮合的第二齿轮以及可以与第二齿轮啮合的第三齿轮的第一齿轮组。第一轮架可以承载第二齿轮。第二齿轮组可以具有第四齿轮、可与第四齿轮啮合的第五齿轮以及可与第五齿轮啮合的第六齿轮。第二轮架可以承载第五齿轮。曲柄组件可以与第一轮架接合，并可以向第一齿轮组提供输入。第一机械机构可以连接在第三齿轮和扭矩传递元件之间，并可以从第一齿轮组提供输出。马达可以与第六齿轮相接合，并可以向第二齿轮组提供输入。第五齿轮可以通过第二机械机构连接到扭矩传递元件，并可以从第二齿轮组提供输出。

变型12可以包括根据变型11所述的产品，其中第一齿轮可以固定以防旋转。

变型13可以包括根据变型12所述的产品，并可以包括扭矩装置，该装置可连接到第一齿轮，并可以测量施加到第一齿轮的扭矩。

变型14可以包括根据变型13所述的产品，并可以包括可容纳第一和第二齿轮组的壳体。扭矩装置可连接在第一齿轮和壳体之间。

变型15可以包括根据变型11至14的任一项所述的产品，其中第五齿轮可包括第一小齿轮以及可以小于第一小齿轮的第二小齿轮。第一小齿轮可与第四齿轮直接接合。第二小齿轮可以与机械机构接合。

变型16可以包括根据变型11至15的任一项所述的产品，其中第四齿轮可以固定以防旋转。

变型17可包括根据变型11至15中的任一项所述的产品，并可包括连接元件以及可驱动地与连接元件相接合的链轮。链轮可固定至扭矩传递元件上。

变型18可涉及电动自行车动力系统，电动自行车动力系统可包括可具有轮毂的车轮。扭矩传递元件可与轮毂相连接。第一齿轮组和第二齿轮组可与扭矩传递元件相连接。第一齿轮组可具有第一齿轮，第一齿轮可固定以防旋转。第二齿轮可与第一齿轮相接合，且第三齿轮可与第二齿轮相接合。第三齿轮可将输出从第一齿轮组提供至扭矩传递元件。第二齿轮组可具有第四齿轮、可与第四齿轮相接合的第五齿轮以及可与第五齿轮相接合的第六齿轮。第五齿轮可与扭矩传递元件相连接，并可提供来自于第二齿轮组的输出。

变型19可包括根据变型18所述的产品，并可包括扭矩测量装置，扭矩测量装置可与第一齿轮相接合。

变型20可包括根据变型18或19所述的产品，并可包括马达，马达可具有可与第六齿轮相接合的转子。

上述关于在本发明的范围内的精选变型的描述本质上仅仅是示例性的，因此，不将变型或其变体视为背离本发明的精神和范围。