轮毂电机的内转子双模双速内变速系统的制作方法

1.本发明属于助力自行车领域。


背景技术：

2.自行车采用电机和脚踏双驱动模式的自行车在高速骑行时，由于轮毂自身转动速度过快，骑行者的脚蹬会使不上力，与此同时电机输出端也会因轮毂的过快转动而降低传递效率，从而脚蹬部分和电机部分均无法对自行车进一步的提速；与此同时现有的电机和脚踏双驱动模式结构在不用电机驱动时，机芯转子的被动旋转也会形成一定的阻力，影响骑行者体验。


技术实现要素：

3.发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种轮毂电机的内转子双模双速内变速系统，能实现电机和脚踏的同时变速。
4.技术方案：为实现上述目的，本发明的轮毂电机的内转子双模双速内变速系统，包括a行星轮系和b行星轮系、脚踏扭矩输入单元、电机扭矩入单元、以及相互连接的轮毂和端盖；
5.所述脚踏扭矩输入单元驱动连接所述a行星轮系的行星架；所述电机扭矩入单元驱动连接b行星轮系的太阳轮；
6.所述b行星轮系的内齿圈与a行星轮系的行星架通过离合器同轴心离合连接；当电机扭矩入单元处于运行状态时，所述离合器为接合状态；当电机扭矩入单元处于关闭状态时，所述离合器为分离状态；
7.所述端盖通过第一超越离合器同轴心离合连接所述a行星轮系的行星架；所述端盖还通过离心离合器与所述a行星轮系的内齿圈同轴心离合连接，当端盖转速超过离心离合器的接合转速时，所述端盖与a行星轮系的内齿圈通过所述离心离合器同步。
8.进一步的，所述a行星轮系的太阳轮和b行星轮系的行星架均为固定件。
9.进一步的，所述脚踏扭矩输入单元包括飞轮和同轴心固定连接飞轮的传动套；所述传动套通过第二超越离合器与所述a行星轮系的行星架同轴心离合传动。
10.进一步的，电机扭矩入单元包括机芯定子、机芯转子和同轴心连接在机芯转子上的输出轴；所述b行星轮系的太阳轮同轴心连接在输出轴上。
11.进一步的，第一超越离合器和第二超越离合器均为棘轮离合器。
12.进一步的，a行星轮系上的太阳轮、行星架、行星轮和内齿圈分别记为a太阳轮、a行星架、a行星轮和a内齿圈；还包括固定状态的第一中心轴，所述a行星架和传动套均通过轴承与所述第一中心轴外壁同轴心转动配合，所述a太阳轮同轴心固定在第一中心轴上。
13.进一步的，所述b行星轮系上的太阳轮、行星架、行星轮和内齿圈分别记为b太阳轮、b行星架、b行星轮和b内齿圈；所述第一中心轴的一端固定连接有连接盘，所述连接盘通过第一锁紧件固定连接所述b行星架；所述b行星架还通过轴承与所述输出轴转动配合。
14.进一步的，所述轮毂与端盖通过若干第二锁紧件固定连接。
15.进一步的，还包括固定安装且与所述第一中心轴同轴心的第二中心轴；所述轮毂远离端盖的一端通过轴承与所述第二中心轴转动配合；所述机芯转子通过支架与第二中心轴固定连接。
16.有益效果：本发明的结构在在以下三种状态下产生的技术效果如下：
17.状态一，轮毂与端盖处于低转速的骑行状态时，端盖的转速没有超过离心离合器的接合转速，因此离心离合器处于脱开状态；来自脚踏扭矩输入单元输入的扭矩和电机扭矩入单元输入的扭矩最终均传递给a行星架，使a行星架转动，进而a行星架通过第一超越离合器将扭矩传递给端盖，从而驱动轮毂低速旋转；
18.状态二，轮毂与端盖处于高转速的骑行状态时，来自脚踏扭矩输入单元输入的扭矩和电机扭矩入单元输入的扭矩仍然最终均传递给a行星架；由于这时轮毂与端盖的转速超过离心离合器的接合转速，离心离合器进入接合状态；从而在离心离合器的接合下使端盖与a行星轮系的a内齿圈同步；根据行星轮系的传动关系，a行星轮系的a内齿圈的转速要大于a行星架的转动速度，因此端盖的转速要超越a行星架转速，从而起到同时对脚踏扭矩输入单元和电机扭矩入单元变挡增速的作用，由于端盖的转速超越了a行星架的转速，这时的第一超越离合器不传递扭矩，这样使最终传递给轮毂的转速变大，避免高速骑行时，由于轮毂自身转动速度过快，骑行者的脚蹬和电机都使不上力的问题。
附图说明
19.附图1为本装置的整体结构示意图。
具体实施方式
20.下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
21.如附图1所示的轮毂电机的内转子双模双速内变速系统，包括a行星轮系和b行星轮系、脚踏扭矩输入单元、电机扭矩入单元、以及相互连接的轮毂20和端盖24；本实施例的轮毂20与端盖24通过若干第二锁紧件23固定连接；(注：由于“行星轮系”结构是本领域人员熟知的结构，“行星轮系”内的部件之间的传动关系也是本领域人员熟知的，具体结构不再进行详述)；
22.脚踏扭矩输入单元驱动连接a行星轮系的行星架；电机扭矩入单元驱动连接b行星轮系的太阳轮；a行星轮系的太阳轮和b行星轮系的行星架均为固定件；
23.脚踏扭矩输入单元包括飞轮25和同轴心固定连接飞轮25的传动套6；传动套6通过第二超越离合器7(棘轮离合器)与a行星轮系的行星架同轴心离合传动，传动套6的扭矩通过第二超越离合器7传递给a行星轮系的行星架；飞轮25也称为自行车的链轮，用于传递脚踏扭矩；
24.电机扭矩入单元包括机芯定子12、机芯转子16和同轴心连接在机芯转子16上的输出轴16；b行星轮系的太阳轮同轴心连接在输出轴16上；
25.b行星轮系的内齿圈与a行星轮系的行星架通过离合器21同轴心离合连接；当电机扭矩入单元处于运行状态时，离合器21为接合状态；当电机扭矩入单元处于关闭状态时，离合器21为分离状态；
26.端盖24通过第一超越离合器2(棘轮离合器)同轴心离合连接a行星轮系的行星架；端盖24还通过离心离合器22与a行星轮系的内齿圈同轴心离合连接，当端盖24转速超过离心离合器22的接合转速时，端盖24与a行星轮系的内齿圈通过离心离合器22同步。
27.本实施例的a行星轮系上的太阳轮、行星架、行星轮和内齿圈分别记为a太阳轮3、a行星架1、a行星轮5和a内齿圈；还包括固定状态的第一中心轴4，a行星架1和传动套6均通过轴承与第一中心轴4外壁同轴心转动配合，a太阳轮3同轴心固定在第一中心轴4上。
28.本实施例的b行星轮系上的太阳轮、行星架、行星轮和内齿圈分别记为b太阳轮8、b行星架11、b行星轮10和b内齿圈9；第一中心轴4的一端固定连接有连接盘18，连接盘18通过第一锁紧件18固定连接b行星架11；b行星架11还通过轴承与输出轴16转动配合。
29.还包括固定安装且与第一中心轴4同轴心的第二中心轴15；轮毂20远离端盖24的一端通过轴承与第二中心轴15转动配合；机芯转子16通过支架13与第二中心轴15固定连接。
30.工作原理：
31.状态一，轮毂20与端盖24处于低转速的骑行状态时，端盖24的转速没有超过离心离合器(22)的接合转速，因此离心离合器(22)处于脱开状态；来自脚踏扭矩输入单元输入的扭矩和电机扭矩入单元输入的扭矩最终均传递给a行星架1，使a行星架1转动，进而a行星架1通过第一超越离合器2将扭矩传递给端盖24，从而驱动轮毂20低速旋转；
32.状态二，轮毂20与端盖24处于高转速的骑行状态时，来自脚踏扭矩输入单元输入的扭矩和电机扭矩入单元输入的扭矩仍然最终均传递给a行星架1；由于这时轮毂20与端盖24的转速超过离心离合器(22)的接合转速，离心离合器(22)进入接合状态；从而在离心离合器(22)的接合下使端盖24与a行星轮系的a内齿圈同步；根据行星轮系的传动关系，a行星轮系的a内齿圈的转速要大于a行星架1的转动速度，因此端盖24的转速要超越a行星架1转速，从而起到同时对脚踏扭矩输入单元和电机扭矩入单元变挡增速的作用，由于端盖24的转速超越了a行星架1的转速，这时的第一超越离合器2不传递扭矩，这样使最终传递给轮毂20的转速变大，避免高速骑行时，由于轮毂自身转动速度过快，骑行者的脚蹬和电机都使不上力的问题。
33.状态三，机芯定子12不通电时，机芯转子16不输出扭矩，离合器21进入分离状态，从而使a行星架1与b内齿圈9脱开，避免反向推车时仍然会拖动机芯转子16，降低反向推车时的阻力。
34.以上所述仅是本发明的优选实施方式，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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。