一种中置驱动装置和具有该装置的自行车的制作方法

文档序号:20273128发布日期:2020-04-03 19:17阅读:204来源:国知局
一种中置驱动装置和具有该装置的自行车的制作方法

本发明涉及车辆设计技术领域,更具体地说,涉及一种中置驱动装置。此外,本发明还涉及一种包括上述中置驱动装置的自行车。



背景技术:

现有技术中,助力自行车的中置驱动装置,一般包括电机,与电机传动连接的第一级和第二级减速齿轮,第二级减速齿轮的输出齿轮最终驱动牙盘转动,从而为自行车助力。

在从电机传动至牙盘的传动路径上,一般在第一级减速齿轮和第二级减速齿轮之间设置离合器,用于在电机断电停转或不启动,需要进行纯人力踩踏时,离合器断开电机和第一级减速齿轮的连接,从而实现助力自行车作为普通自行车的功能。

由于二级减速齿轮的结构和空间限制,能选用的离合器通常尺寸较小,同时由于离合器常用标准件,且尺寸越小,承载扭矩越小,因此,空间限制常常不利于电机传动助力能力的提升。

更重要的是,当电机断电或不启动,纯人力踩踏的情况下,牙盘转动,第二级减速机构与牙盘是连接在一起的,牙盘会带动第二级减速齿轮参与旋转运动,此状态人力骑行做功并未全部反馈到牙盘转动上,而其中一部分力传递给了齿轮工作,即第二级减速齿轮机构成为额外的负载。

综上所述,如何提供一种离合器不受减速机构空间限制且在人力踩踏效率较高的中置驱动装置,是目前本领域技术人员亟待解决的问题。



技术实现要素:

有鉴于此,本发明的目的是提供一种中置驱动装置,该中置驱动装置能够在纯人力踩踏时,作用效率较高,降低纯人力骑行状态下的负载。

本发明的另一目的是提供一种包括上述中置驱动装置的自行车。

为了实现上述目的,本发明提供如下技术方案:

一种中置驱动装置,包括外壳、设置在所述外壳内的电机、减速机构、中轴和牙盘装置,所述减速机构与所述电机传动连接;所述中轴用于连接踩踏装置,且转动设于所述外壳内;还包括第一离合器,所述第一离合器一端连接所述减速机构的输出端,所述第一离合器的另一端连接所述牙盘装置,所述第一离合器包括传动状态和脱开状态,所述第一离合器处于传动状态时,所述中置驱动装置处于助力工作模式;所述第一离合器处于脱开状态时,所述中置驱动装置处于非助力工作模式;

所述牙盘装置与所述中轴通过第二离合器连接,以使所述中轴带动所述牙盘装置转动;

助力工作模式下,所述第一离合器传动连接所述减速机构的输出端与所述牙盘装置,以使所述输出端向所述牙盘装置输送动力;

非助力工作模式下,所述第一离合器断开所述减速机构的输出端与所述牙盘装置的动力连接。

优选地,所述牙盘装置包括牙盘和设置所述牙盘的牙盘支座;

所述减速机构包括输出齿轮,所述输出齿轮具有所述输出端,所述第一离合器为单向离合器,所述第一离合器的一侧与减速机构的输出端连接,所述第一离合器的另一侧与所述牙盘支座连接,用于实现所述输出齿轮和所述牙盘支座的连接或断开。

优选地,所述第一离合器包括单向滚针离合器或楔块式单向离合器。

优选地,所述第一离合器为单向滚针离合器,包括外圈和内圈,所述外圈与所述输出齿轮的内孔过盈配合,所述内圈与所述牙盘支座连接;

或,所述第一离合器为楔块式单向离合器,包括外圈、楔块、保持弹性件和内圈,所述外圈与所述输出齿轮的内孔间隙配合,所述内圈与所述牙盘支座连接。

优选地,所述输出齿轮靠近所述牙盘的一侧通过第一轴承支撑在所述外壳上。

优选地,所述牙盘支座靠近所述牙盘的一侧通过第三轴承支撑在所述外壳上;

所述牙盘支座远离所述牙盘的一侧通过第二轴承支撑在牙盘支座端盖上,所述牙盘支座端盖固定在所述外壳上。

优选地,所述电机的输出端为电机输出轴,所述减速机构包括:

第一齿轮,设置于所述电机输出轴上;

齿轮轴,所述齿轮轴可转动的设置在所述外壳内部;

第二齿轮,第二齿轮与所述第一齿轮啮合传动,所述第二齿轮固定于齿轮轴;

第三齿轮,固定或一体成型于所述齿轮轴上,所述第三齿轮与所述输出齿轮啮合传动,用于将减速机构的输出传递给所述输出齿轮。

优选地,所述第二齿轮为塑料齿轮。

优选地,所述第二齿轮的内周固定有轴套,所述轴套与所述第二齿轮压紧配合或一体成型,所述轴套固定于所述齿轮轴。

一种自行车,包括中置驱动装置,所述中置驱动装置为上述任一项所述的中置驱动装置。

在减速机构的输出端与牙盘装置之间设置第一离合器,第一离合器具有两个工作状态:传动状态和脱开状态,分别对应自行车的助力工作模式和非助力工作模式。

当助力工作模式下,减速机构的输出端向第一离合器输出动力,第一离合器将的输出端与牙盘装置连接并传递动力,减速机构输出的动力能够通过第一离合器传递给牙盘装置,从而实现上述动力传动;其中输出端向第一离合器提供动力的转向为能够使第一离合器锁紧以传递动力的转向。

当非助力工作模式下,电机处于断电或不启动状态,向第一离合器传递动力为零,不会驱动牙盘装置转动,而此时连接踩踏装置的中轴将助力的动力通过第二离合器向牙盘装置输送,使牙盘装置沿前进方向转动。由于第一离合器断开减速机构的输出端与牙盘装置的连接,避免牙盘装置的转动力分散到驱动输出端转动上,能够节省踩踏装置的输入动力,使得骑行更加省力。

本申请中在助力工作模式下,电机断电或不启动,内部的减速机构和电机均不参与工作,通过纯人力踩踏带动牙盘装置转动,第一离合器的单向传递作用使得此时牙盘装置与减速机构脱离连接,人使出的力直接全部反馈在牙盘转动上,并不会作用在减速机构上,避免将人力分散到带动减速机构的转动上,使人脚踏自行车时更轻便省力。本申请还提供了一种包括上述中置驱动装置的自行车。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请提供的中置驱动装置的示意图。

图1中:

1为电机、2为电机输出轴、3为输出齿轮、4为第一轴承、5为第一离合器、6为牙盘支座、7为第二离合器、8为第二轴承、9为牙盘支座端盖、10为牙盘、11为中轴、12为轴套、13为齿轮轴、14为第二齿轮。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

本发明的核心是提供一种中置驱动装置,该中置驱动装置能够在纯人力踩踏时,作用效率较高,降低纯人力骑行状态下的负载。

本发明的另一核心是提供一种包括上述中置驱动装置的自行车。

请参考图1,图1为本申请提供的中置驱动装置的示意图;

本申请提供了一种中置驱动装置,包括外壳、电机1、减速机构、中轴11、牙盘装置、第一离合器5和第二离合器。

其中,电机1设置在外壳内,中轴连接踩踏装置,设置于外壳内;减速机构与电机1的输出端传动连接,牙盘装置与减速机构的输出端传动连接。

第一离合器5一端连接减速机构的输出端,第一离合器5的另一端连接牙盘装置,第一离合器5包括传动状态和脱开状态,第一离合器5处于转动状态时,中置驱动装置处于助力工作模式;第一离合器5处于脱开状态时,中置驱动装置处于非助力工作模式;

具体地,牙盘装置与中轴11通过第二离合器7连接。

助力工作模式下,即通过电机1驱动的情况下,第一离合器5连接减速机构的输出端与牙盘装置,以使输出端向牙盘装置输送动力;

非助力工作模式下,即电机1停止输出的情况下,第一离合器5断开减速机构的输出端与牙盘装置的动力连接。

中置驱动装置的外壳可以为电机1外部的安装壳体,或者用于设置自行车的驱动系统的壳体。外壳内设置电机1、减速机构、牙盘装置等装置。

其中,电机1作为动力结构,其输出端可以为输出轴形式。减速机构可以为二级减速机构或者多级减速装置,减速机构的结构和形式可以选择现有技术中常见减速机构,以结构紧凑为选择要求。

牙盘装置包括牙盘10和用于安装牙盘的牙盘支座6,牙盘10可以部分或全部设置在外壳的外部,请参考图1,其中,牙盘10的固定部设置在牙盘支座6上,其余部分可以伸出于外壳。

传递方向为由电机输出动力传递给减速机构,减速机构连接牙盘装置,进而带动牙盘的转动,提供动力,完成自行车的整个传动链。

在减速机构的输出端与牙盘装置之间设置第一离合器5,第一离合器5具有两个工作状态,包括传动状态和脱开状态。第一离合器5处于传动状态时,中置驱动装置处于助力工作模式;第一离合器5处于脱开状态时,中置驱动装置处于非助力工作模式。

当助力工作模式下,减速机构的输出端向第一离合器5输出动力,第一离合器5将的输出端与牙盘装置连接并传递动力,减速机构输出的动力能够通过第一离合器5传递给牙盘装置,从而实现上述动力传动;其中输出端向第一离合器5提供动力的转向为能够使第一离合器锁紧以传递动力的转向。

当非助力工作模式下,电机处于断电或不启动状态,向第一离合器5传递动力为零,不能够驱动牙盘装置转动,此时连接踩踏装置的中轴11将助力的动力通过第二离合器7向牙盘装置输送,使牙盘装置沿前进方向转动。可选的,第一离合器5为单向离合器,牙盘装置的上述转动使第一离合器5处于打滑状态,从而断开减速机构的输出端与牙盘装置的连接,避免牙盘装置的转动力分散到驱动输出端转动上,能够节省踩踏装置的输入动力,使得骑行更加省力。

本申请中在非助力模式下,电机断电或不启动,内部的减速机构和电机均不参与工作,通过纯人力踩踏带动牙盘装置转动,第一离合器使牙盘装置与减速机构脱离连接,人使出的力直接全部反馈在牙盘转动上,并不会作用在减速机构上,避免将人力分散到带动减速机构的转动上,使人脚踏自行车时更轻便省力。

在上述实施例的基础之上,牙盘装置包括牙盘10和设置牙盘10的牙盘支座6;

减速机构包括输出齿轮3,输出齿轮3具有上述输出端,第一离合器5为单向离合器,第一离合器5的一侧与具有输出端3连接,第一离合器5的另一侧与牙盘10的牙盘支座6连接,用于实现输出齿轮3和牙盘支座6的连接或断开。

需要说明的是,牙盘装置除牙盘10和牙盘支座6外还包括其他连接装置,在本申请中仅说明上述二者的连接。另外,第一离合器5的两侧分别指的是作为单向离合器的相对转动的内圈和外圈。

减速机构的输出端可以为齿轮,或者为蜗轮等其他用于带动牙盘支座6转动的装置,可以采用现有技术中的其他传动连接的结构。

第一离合器5的不同侧分别和输出齿轮3、牙盘支座6连接,在第一离合器5处于不同工作状态下,实现输出齿轮3和牙盘支座6的连接和断开,连接状态指的是二者能够相互啮合传动、或其他方式的连接传动等,断开指的是二者相互脱离、打滑的状态,使得动力不能够相互传递,无论正向或者反向。

本实施例中利用牙盘支座6连接第一离合器5避免牙盘10的结构不便于设置在靠近第一离合器5的位置,并同时采用输出齿轮3传递给牙盘支架6,齿轮传递具有可靠性,且安装简便。

在上述实施例的基础之上,第一离合器5为单向滚针离合器或楔块式单向离合器。

需要说明的是,单向离合器的种类较多,选择时需要满足作为本申请的第一离合器5的使用方式。

在一个具体的实施例中,第一离合器5为单向滚针离合器,包括外圈和内圈,外圈与输出齿轮3的内孔过盈配合,内圈与牙盘支座6连接。

在一个具体的实施例中,第一离合器5为楔块式单向离合器,包括外圈、楔块、保持弹性件和内圈,外圈与输出齿轮3的内孔间隙配合,内圈与牙盘支座6连接。

相对应的,上述第二离合器7可以为单向滚针离合器。具体地,第二离合器7的内圈连接中轴11,外圈连接牙盘支座6。

在助力工作模式下,减速机构的输出端输出顺时针转动,第一离合器5的外圈顺时针转动,带动第一离合器5的内圈顺时针转动,从而牙盘装置顺时针转动实现前进。

在非助力状态下,减速机构没有输出,中轴11顺时针转动,带动第二离合器7的内圈顺时针转动,第二离合器7锁定,使得其外圈也进行顺时针转动,牙盘装置顺时针转动实现前进。同时由于牙盘装置顺时针转动,使得第一离合器5打滑,从而脱离与减速机构输出端的连接。

本实施例中,通过中轴11作为转动的中心,其上套接有牙盘支座6,牙盘支座6的外圈与第一离合器5的内圈固定,第一离合器5的外圈与输出齿轮3的内圈固定,单向滚针离合器或楔块式单向离合器能够方便的套接在输出齿轮3与牙盘支座6之间,且该结构占用空间较小。

在上述实施例的基础之上,输出齿轮3靠近牙盘10的一侧通过第一轴承支撑在外壳上。即输出齿轮3靠近牙盘10的一侧通过第一轴承4可转动的设置在外壳上。

在上述任意实施例的基础之上,牙盘支座6靠近牙盘10的一侧通过第三轴承支撑在外壳上;牙盘支座6远离牙盘10的一侧通过第二轴承8支撑在牙盘支座端盖9上,牙盘支座端盖9固定在外壳上。

也就是说,牙盘支座6通过第三轴承可转动的设置在外壳上,并通过第二轴承8可转动的设置在牙盘支座端盖9上,牙盘支座端盖9固定在外壳上。

需要说明的是,输出齿轮3为可转动的设置在外壳上,因此其端部或中部需要设置转动连接件,例如轴承。

牙盘支座6同样为转动设置在外壳的内部,也可以通过轴承设置,请参考图1,其中牙盘支座6的两端分别通过第二轴承和另一轴承支撑于外壳上。

可选的,在牙盘支座6和中轴11之间,还可以设置便于牙盘支座6相对中轴11单向转动的其他离合器。

在上述实施例的基础之上,减速机构为二级减速机构或者多级减速机构,减速机构内的传动齿轮为塑料件。

在上述任意一个实施例的基础之上,电机1的输出端为电机输出轴2,减速机构具体包括:第一齿轮、齿轮轴13、第二齿轮14和第三齿轮。

第一齿轮设置于电机输出轴2上,齿轮轴13可转动的设置在外壳内部,第二齿轮14与第一齿轮啮合传动,第二齿轮14固定于齿轮轴13,

第三齿轮固定于齿轮轴13上,或者与齿轮轴13一体成型,第三齿轮与输出齿轮3啮合传动,用于将减速机构的输出传递给输出齿轮3。

上述第二齿轮14可以设置为塑料件,用于降低噪音。第二齿轮14在上游,转速大、扭矩小,转速大会导致噪音大,换成塑料件大大降低噪音。

具体地,第二齿轮14的内周固定有轴套12,轴套12与第二齿轮14压紧配合或一体成型,轴套12固定于齿轮轴13。

在上述任意一个实施例的基础之上,轴套12为金属件。

本申请提供了一种具体的实施例,请参考图1,中置驱动装置包括电机1、两级减速齿轮机构和牙盘10,电机1的输出端连接两级减速齿轮机构,两级齿轮减速机构驱动牙盘支座6,进而驱动牙盘10旋转,实现电机助力踩踏。

具体的,两级齿轮减速机构包括第一级齿轮减速和第二级齿轮减速,第一级齿轮减速包括设置在电机输出轴2上或者与电机输出轴2一体成型的第一齿轮,以及与第一齿轮啮合的第二齿轮14,第一齿轮与第二齿轮14形成一级减速。

第二级齿轮减速机构包括齿轮轴13,齿轮轴13可以与第二齿轮14通过轴套12间接连接,或者齿轮轴13与第二齿轮14为一体成型结构,齿轮轴13上设置有第三齿轮,第三齿轮与输出齿轮3啮合,形成第二级减速。可选的,第三齿轮与齿轮轴13一体成型,或者固定设置在齿轮轴13上。

具体地,第二齿轮14可以为塑料件,选择塑料材质可以降低噪音。

为了解决此塑料齿轮14与齿轮轴的连接强度和位置精度问题,可选的,在第二齿轮14与齿轮轴13之间设置轴套12,轴套12与第二齿轮紧配或者一体成型,轴套12与齿轮轴13紧配或者套接。轴套12为金属件,确保了连接强度,保证扭矩传递。

输出齿轮3的外部与齿轮轴13啮合传动连接,输出齿轮的内圈设置第一离合器5,以实现与牙盘支座6的连接。

输出齿轮3具有两个端面,靠近牙盘10的一端面处设置第一轴承4,具体可以选择球轴承,第一轴承4的内圈与输出齿轮3连接,具体为套接于输出齿轮3或输出齿轮3所在的轴上,第一轴承4的外圈与外壳连接,具体为固定在外壳上;牙盘支座6靠近并用于连接牙盘10的一端也通过设置轴承固定在外壳上,此轴承的外圈也与外壳连接。

第一离合器5设置在输出齿轮3与牙盘支座6之间,用于当电机1断电或不启动,需要纯人力驱动牙盘10顺时针转动的情况下,断开牙盘支座6与输出齿轮3的传动连接,避免人力骑行时带动齿轮传动系统(包括两级齿轮减速机构的所有零件)以及电机转子转动,与现有技术相比,减少了该工作模式下的负载零件,即第二级齿轮减速机构的所有零件。

本发明巧妙的在牙盘支座6与输出齿轮3之间设置了第一离合器5,使得用于当电机1断电或不启动,纯人力驱动牙盘10顺时针转动的情况下,牙盘支座6能够脱离输出齿轮3单独旋转;反之,当电机1启动,输出齿轮3通过第一离合器5的啮合将牙盘支座6抱死,两者同步运动,将电机1扭矩传递至牙盘,辅助人力骑行。

另外,为了更稳定的固定牙盘支座6,在牙盘支座6上、远离牙盘10的另一端面同样设置轴承,即图1中的第二轴承8,第二轴承8的内圈连接牙盘支座6,外圈通过牙盘支座端盖9固定在外壳上,第二轴承8与牙盘支座端盖9过盈配合连接。

除了上述各个实施例中所提供的中置驱动装置,本发明还提供一种包括上述实施例公开中置驱动装置的自行车。该自行车的其他各部分的结构请参考现有技术,本文不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本发明所提供的中置驱动装置和具有该中置驱动装置的自行车进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

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