自行车轮毂电机、助力自行车和助力自行车骑行方法与流程

本发明属于车辆技术领域，涉及一种自行车，特别是一种自行车轮毂电机。

本发明属于车辆技术领域，涉及一种自行车，特别是一种电动助力自行车。

本发明属于车辆技术领域，涉及一种自行车，特别是一种电动助力自行车骑行方法。

背景技术：

自行车又称脚踏车或单车，通常是二轮的小型陆上车辆。人骑上车后，以脚踩踏板为动力。

电动自行车是指以蓄电池作为辅助能源在普通自行车的基础上，安装了电机、控制器、蓄电池、转把等操纵部件和显示仪表系统的机电一体化的车辆。

关于电动自行车的相关文献较多，如电动自行车(公告号cn87203736u)，用于电动自行车的一体化无刷电机(公告号cn85201783u)。本领域技术人员希望能够提出更多不同结构以及不同特性的电动自行车供消费者选择。

技术实现要素：

本发明提出了一种自行车轮毂电机，本发明要解决的技术问题是如何提出另一种结构的自行车轮毂电机。

本发明提出了一种助力自行车，本发明要解决的技术问题是如何提出另一种结构的助力自行车。

本发明提出了一种助力自行车骑行方法，本发明要解决的技术问题是如何提出一种设计实际骑行的助力自行车骑行方法。

本发明的要解决的技术问题可通过下列技术方案来实现：方案一：本自行车轮毂电机包括一根固定轴，固定轴上套设有一个轮毂中心架和一台电机；所述固定轴上还套设有一根人力输入轴和一组行星齿轮组件；轮毂中心架与固定轴转动连接；电机和行星齿轮组件位于轮毂中心架内，人力输入轴的一端穿入轮毂中心架内，行星齿轮组件位于人力输入轴和电机之间；电机的定子与固定轴固定连接，电机的转子与固定轴转动连接；行星齿轮组件中太阳轮的轴部与电机的转子固定连接；行星齿轮组件的外齿圈与人力输入轴固定连接；行星齿轮组件的行星架与轮毂中心架固定连接。

方案二：一种自行车轮毂电机，包括一根固定轴，固定轴上套设有一个轮毂中心架和一台电机；所述固定轴上还套设有一根人力输入轴和一组行星齿轮组件；轮毂中心架与固定轴转动连接；电机和行星齿轮组件位于轮毂中心架内，人力输入轴的一端穿入轮毂中心架内，行星齿轮组件位于人力输入轴和电机之间；电机的定子与固定轴固定连接，行星齿轮组件的外齿圈与电机的转子固定连接；行星齿轮组件中太阳轮的轴部与人力输入轴固定连接，行星齿轮组件的行星架与轮毂中心架固定连接。

一种助力自行车，包括车架和两个车轮，车架上转动连接有踏板转轴，踏板转轴上固定有脚踏板，本助力自行车还包括一台上所自行车轮毂电机、控制电路、蓄电池和转把，蓄电池、电机和转把均与控制电路电连接，固定轴与车架固定连接；人力输入轴与踏板转轴之间通过机械传动结构相连接。

一种助力自行车骑行方法包括单人力驱动骑行方法、单电力驱动骑行方法和混合驱动骑行方法；单人力驱动骑行方法为锁住电机，人力踩踏脚踏板使踏板转轴转动；单电力驱动骑行方法为锁住人力输入轴，操纵转把使控制电路控制电机的转子转动；混合驱动骑行方法为人力踩踏脚踏板使踏板转轴转动以及操纵转把使控制电路控制电机的转子转动，电机的转子转动方向与人力输入轴转动方向相同。

与现有技术相比，本自行车轮毂电机和本助力自行车既可纯人力踩踏脚踏板骑行自行车，也可纯电动驱动自行车，以及人力和电动共同驱动自行车。混合驱动骑行自行车时相对于纯人力踩踏骑行自行车还是纯电动驱动自行车来说，均实现提高行车速度以及提高输出扭矩，进而显著提高自行车的行车速度和爬坡能力。

人们骑行该助力自行车时可在单人力驱动骑行方法、单电力驱动骑行方法和混合驱动骑行方法中任意且灵活地切换，进而保证满足骑行者对骑行自行车不同速度的需求以及满足自行车在不同路况下骑行速度的需求。

在上述的自行车轮毂电机中，所述电机包括定子和位于定子外侧的转子，定子和固定轴之间具有安装空间，转子中具有位于安装空间内的转动连接管部；转动连接管部与固定轴之间通过轴承相连接。该结构既实际转子与固定轴转动连接，又使电机具有结构紧凑性效率高、噪声低、重量轻和安装维修方便以及与行星齿轮组件连接方便的优点。

在上述方案一的自行车轮毂电机中，所述行星齿轮组件中太阳轮的轴部与电机的转子的转动连接管部之间通过螺栓固定连接；该结构显然具有连接方便的优点，进而使本自行车轮毂电机组装方便以及制作成本低的优点。

附图说明

图1是本自行车轮毂电机且隐藏部分部件后的立体结构示意图。

图2是本自行车轮毂电机的侧视结构示意图。

图3是图2中a-a的剖视结构示意图。

图4是本助力自行车的侧视结构示意图。

图中，1、固定轴；2、轮毂中心架；2a、端盖；2b、钢圈连接座；2c、传动连接座；3、电机；3a、定子；3b、转子；3b1、转动连接管部；4、人力输入轴；5、行星齿轮组件；5a、太阳轮；5b、行星架；5c、外齿圈；5d、齿轮轴；5e、行星轮；6、第一轴承；7、第二轴承；8、第三轴承；9、钢圈；10、轮辐；11、第四轴承；12、齿圈安装座；13、第一密封圈；14、第二密封圈；15、车架；16、脚踏板；17、前链轮；18、后链轮；19、链条。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

本自行车轮毂电机包括一根固定轴1，固定轴1上套设有一个轮毂中心架2、一台电机3、一根人力输入轴4和一组行星齿轮组件5。

电机3和行星齿轮组件5位于轮毂中心架2内。人力输入轴4与固定轴1之间通过第一轴承6相连接，且人力输入轴4的一端穿入轮毂中心架2内；由此可知，人力输入轴4的另一端为输入端，用于与脚踏板16机械传动连接。行星齿轮组件5位于人力输入轴4和电机3之间。

轮毂中心架2包括两个端盖2a和位于两个端盖2a之间的一个钢圈连接座2b和传动连接座2c，两个端盖2a、钢圈连接座2b和传动连接座2c通过螺栓固定连接。一个端盖2a与固定轴1之间直接通过第二轴承7相连接，另一个端盖2a与人力输入轴4之间通过第三轴承8相连接；因而轮毂中心架2也能稳定且灵活地转动。自行车的钢圈9与钢圈连接座2b之间可通过多根钢丝辐条连接，或通过多根轮辐10相连接，轮辐10的一端与钢圈连接座2b连为一体，另一端与钢圈9连为一体。具体来说，电机3位于钢圈连接座2b的内侧，行星齿轮组件5位于传动连接座2c的内侧；该结构能够提高零部件加工方便性，降低零部件制作成本以及降低本自行车轮毂电机组装成本。

电机3包括定子3a和位于定子3a外侧的转子3b，定子3a与固定轴1固定连接；转子3b中具有转动连接管部3b1，定子3a和固定轴1之间具有安装空间，转子3b的转动连接管部3b1位于上述安装空间内且转子3b的转动连接管部3b1与固定轴1之间通过第四轴承11相连接，因而转子3b既能灵活且稳定旋转，又具有提高电机3结构紧凑性的优点。本电机3还具有效率高、噪声低、重量轻和安装维修方便等优点。

根据实际情况，电机3也可采用内转子3b电机3，即定子3a和位于定子3a内侧的转子3b定子3a与固定轴1固定连接，转子3b与固定轴1之间通过第四轴承11相连接。

行星齿轮组件5中太阳轮5a的轴部与电机3的转子3b的转动连接管部3b1之间通过螺栓固定连接；行星齿轮组件5的行星架5b与传动连接座2c固定连接，说明书附图给出行星架5b与传动连接座2c连为一体。人力输入轴4的一端固定连接有齿圈安装座12，说明书附图给出人力输入轴4与齿圈安装座12连为一体，行星齿轮组件5的外齿圈5c与齿圈安装座12固定连接。行星架5b上固定有多个齿轮轴5d，每个齿轮轴5d上均转动连接有与太阳轮5a和外齿圈5c均啮合的行星轮5e。

人力输入轴4与固定轴1之间、人力输入轴4与轮毂中心架2之间和固定轴1与轮毂中心架2之间均设有第一密封圈13，避免雨水和粉尘进入轮毂中心架2内，进而保证本自行车轮毂电机运行稳定以及使用寿命。行星齿轮组件5的行星架5b位于行星轮5e和电机3之间；行星架5b和太阳轮5a的轴部之间设有第二密封圈14，该结构可进一步提高行星齿轮组件5的密封性，避免润滑油脂流失以及粉尘进入，实现进一步提高本自行车轮毂电机运行稳定以及使用寿命。

本助力自行车包括车架15和一台上述自行车轮毂电机，自行车轮毂电机的固定轴1与车架15固定连接。说明书附图给出自行车轮毂电机用于驱动自行车后车轮，车架15上转动连接有踏板转轴，踏板转轴上固定有脚踏板16和前链轮17，自行车轮毂电机的人力输入轴4上固定有后链轮18，前链轮17和后链轮18之间通过链条19相连接。根据实际情况，踏板转轴与人力输入轴4之间可采用下述结构替换，踏板转轴上固定有前齿轮，自行车轮毂电机的人力输入轴4上固定有后齿轮，车架15上转动连接有传动轴，传动轴的两端部均具有伞齿，传动轴的一端部与前齿轮相啮合，传动轴的另一端部与后齿轮相啮合。

本助力自行车还包括控制电路、蓄电池和转把，蓄电池、电机3和转把均与控制电路电连接。

助力自行车骑行方法包括单人力驱动骑行方法、单电力驱动骑行方法和混合驱动骑行方法。

单人力驱动骑行方法为锁住电机3，人力踩踏脚踏板16，踏板转轴转动进而带动人力输入轴4转动，人力输入轴4依次带动外齿圈5c、行星轮5e、行星架5b和轮毂中心架2转动，即实现自行车前行。锁住电机3的方法可采用控制电路控制电机3线圈的通电方向以及电流实现，也可采用机械方式实现。

单电力驱动骑行方法为锁住人力输入轴4，转动转把，控制电路控制电机3的转子3b转动，电机3的转子3b依次带动太阳轮5a、行星轮5e、行星架5b和轮毂中心架2转动，即实现自行车前行。锁住人力输入轴4的方法为骑行者的脚放置在脚踏板16上，或采用机械方式实现。

混合驱动骑行方法为人力踩踏脚踏板16带动人力输入轴4转动，转动转把控制电路控制电机3的转子3b转动，且电机3的转子3b转动方向与人力输入轴4转动方向相同。此时状态下自行车轮毂电机提高较大的扭矩以及输出较高的转速，进而自行车适合高速骑行，自行车也适合爬陡坡。

实施例二

本实施例同实施例一的结构及原理基本相同，基本相同之处不再累赘描述，仅描述不一样的地方，不一样的地方在于：

行星齿轮组件5的太阳轮5a轴部与人力输入轴4固定连接；行星齿轮组件5的外齿圈5c与电子的转子3b固定连接。

行星齿轮组件5的行星架5b位于行星轮5e和端盖2a之间；本自行车轮毂电机不具有第二密封圈14。

单人力驱动骑行方法为锁住电机3，人力踩踏脚踏板16，踏板转轴转动进而带动人力输入轴4转动，人力输入轴4依次带动太阳轮5a、行星轮5e、行星架5b和轮毂中心架2转动，即实现自行车前行。

单电力驱动骑行方法为锁住人力输入轴4，转动转把，控制电路控制电机3的转子3b转动，电机3的转子3b依次带动外齿圈5c、行星轮5e、行星架5b和轮毂中心架2转动，即实现自行车前行。

本自行车轮毂电机尤其适合具有重载要求的自行车，以及适合经常爬坡路段骑行。