一种电动助力自行车无级变速器的制作方法

1.本实用新型涉及电动助力车技术领域，具体涉及一种电动助力自行车无级变速器。


背景技术：

2.现有电动助力自行车辅助动力部分的结构大部分为轴芯定子电机行星减速结构进行助力驱动，其中行星减速结构具有高刚性、高精度、高传动效率、高扭短/体积比以及终身免维护等优势；但其作为电动助力自行车动力传动系统的使用过程中，因其自身结构特点会造成只有在骑手保持特定踏频的情况下才会实现平稳的助力状态，对无法保持特定踏频的情况下会造成突然加速或踏空状态，从而发生危险。
3.下面结合现有技术中的电动助力中变速器具体结构进行说明：图1展示了目前电动助力车行业普遍采用的变速器结构类型；在骑行过程中，通过行星架101与电机轴芯102固定，形成单层行星齿轮103，其只能实现自转，无法沿内齿圈公转的稳定结构体，因此只能使用特定传动比，通过单层行星齿轮103与固定在电机转子104上的太阳轮105啮合，将力传递至外壳内齿圈与外壳相连接的单向飞轮或塔基，实现对电动自行车轮的助力驱动。现有技术中使用上述结构在助力过程中，必须通过塔基安装多级飞轮201，并且通过手动调节前链轮202与多级飞轮201来适配电机在不同转速下的耦合状态即只能调节特定的变速比使得骑手踏频与电机转速相适配，调节使用并不方便；骑手自身踏频与电机转速不适配时容易出现解耦状态，造成踏空或急加速，存在危害人生安全的风险。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种电动助力自行车无级变速器，以解决上述背景技术中存在的现有技术问题。
5.为解决上述的技术问题，本实用新型提供的技术方案为：提供了一种电动助力自行车无级变速器，包括电动助力系统以及超越离合器；
6.所述电动助力系统包括电机芯轴、转子、太阳轮、塔式齿轮组以及行星架，所述转子套设在电机芯轴上且与电机芯轴转动连接，所述太阳轮固定设置在转子一侧且与转子同轴设置，所述塔式齿轮组与太阳轮啮合且由太阳轮驱动转动，所述塔式齿轮组驱动电机外壳转动，所述行星架套设在电机芯轴上且由塔式齿轮组曲总转动；
7.所述超越离合器至少包括第一离合器与第二离合器，所述第一离合器内圈与行星架固定连接，外圈与电机外壳固定连接，所述第二离合器固定套设在行星架上且位于第一离合器的外侧，所述第二离合器由前链轮驱动转动。
8.在上述技术方案基础上，所述电机外壳的内侧壁上固定设置有内齿圈，所述塔式齿轮组与内齿圈啮合。
9.在上述技术方案基础上，所述塔式齿轮组至少包括第一齿轮组与第二齿轮组，所述第一齿轮组包括多个第一齿轮，所述第一齿轮均与太阳轮啮合，所述第一齿轮的一侧均
同轴设置有第二齿轮，多个第二齿轮形成第二齿轮组，所述第二齿轮均与内齿圈啮合，所述行星架一端设置有与第二齿轮同轴设置的支撑杆。
10.在上述技术方案基础上，所述第二齿轮的直径小于第一齿轮的直径。
11.在上述技术方案基础上，所述第一离合器的锁止方向设置为内圈逆时针旋转锁止，外圈顺时针旋转锁止，所述第二离合器与第一离合器的锁止方向相同。
12.在上述技术方案基础上，所述第二离合器设置为塔基或飞轮。
13.在上述技术方案基础上，所述太阳轮的转动方向设置为逆时针自转。
14.在上述技术方案基础上，所述电机外壳与自行车后轮通过辐条连接。
15.本实用新型提供的技术方案产生的有益效果在于：
16.本实用新型中通过设置电助力系统以及第一离合器与第二离合器至少两组离合器结构，在使用电动助力时，骑手通过踩踏带动前链轮将扭矩传递至第二离合器，电机接收启动电动助力信号时，转子与太阳轮进行逆时针自转，带动塔式齿轮组顺时针自转，在第一离合器的内圈左自转锁止的条件下，塔式齿轮组无法进行逆时针公转；电机产生的扭矩通过太阳轮塔式齿轮组以及第一离合器传递至电机外壳的内侧壁齿圈，驱动齿轮转动，实现电动助力踏频过程。
17.本实用新型中通过对行星变速器结构进行改进，可以使得电机持续保持助力状态，通过设置第一离合器在实际使用过程中可以有效防止行星架逆时针自转，将助力过程中产生的转速比均传递至电机外壳的内齿圈上，用于车轮转动，避免助力过程中转速比损失，效率更高；通过行星架与第二离合器始终耦合保持电机对车轮保持平稳的助力状态。本实用新型中的变速器结构实现了骑手踏频与电机助力相互补偿的效果，即骑手进行踩踏的踏频rpm与电机的rpm呈现互补效果：当骑手减低踏频rpm输出时，电机会及时补充减少的rpm；当骑手加快踏频时，电机会及时降低rpm；从而避免因踏频的快速变化而产生急加速或踏空情况的出现，实现无级变速的效果，其中rpm是指每分钟转速。
附图说明
18.图1是现有技术中变速器的内部结构示意图；
19.图2是现有技术中变速器的安装状态下的结构示意图；
20.图3是本实用新型的内部剖面视图；
21.图4是本实用新型的爆炸视图；
22.图5是本实用新型中工作原理示意图；
具体实施方式
23.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：
24.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
25.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、
等指示的方位或位置关系均为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
26.如图1至图5所示，一种电动助力自行车无级变速器，包括电动助力系统以及超越离合器；
27.所述电动助力系统包括电机芯轴1、转子2、太阳轮3、塔式齿轮组4 以及行星架5，所述转子2套设在电机芯轴1上且与电机芯轴1转动连接，所述太阳轮3固定设置在转子2一侧且与转子2同轴设置，所述塔式齿轮组4与太阳轮3啮合且由太阳轮3驱动转动，所述塔式齿轮组4驱动电机外壳6转动，所述行星架5套设在电机芯轴1上且由塔式齿轮组4驱动转动；
28.所述超越离合器至少包括第一离合器7与第二离合器8，所述第一离合器7内圈与行星架5固定连接，外圈与电机外壳6固定连接，所述第二离合器8固定套设在行星架5上且位于第一离合器7的外侧，所述第二离合器8由前链轮202驱动转动。
29.所述电机外壳6的内侧壁上固定设置有内齿圈61，所述塔式齿轮组4 与内齿圈61啮合。所述电机外壳6与自行车后轮通过辐条连接。通过塔式齿轮组4的转动带动电机外壳6转动，从而驱动自行车后轮转动。
30.其中需要说明的是，所述第一离合器7与第二离合器8均设置为环形结构，因此分为内圈与外圈，具体如图3和图4所示。另外可以理解的是，所述电机外壳6的两端均设置有盖体，将上述电动助力系统以及超越离合器中除第二离合器8外将封装在电机外壳6的内部；在电机运转过程中，电机芯轴1上设置有定子部件，在通电后定子部件驱动转子2转动，这部分与现有技术中电机运转机理是相同的，具体部件在说明书附图中未标注。
31.本实用新型中通过设置电助力系统以及第一离合器7与第二离合器8 至少两组离合器结构，在使用电动助力时，骑手通过踩踏带动前链轮202 将扭矩传递至第二离合器7，电机接收启动电动助力信号时，转子2与太阳轮3进行逆时针自转，带动塔式齿轮组4顺时针自转，在第一离合器7 的内圈左自转锁止的条件下，塔式齿轮组4无法进行逆时针公转；电机产生的扭矩通过太阳轮3、塔式齿轮组4以及第一离合器7传递至电机外壳 6的内侧壁齿圈，驱动齿轮转动，实现电动助力踏频过程。
32.本实用新型中通过对行星变速器结构进行改进，可以使得电机持续保持助力状态，通过设置第一离合器7在实际使用过程中可以有效防止行星架5逆时针自转，将助力过程中产生的转速比均传递至电机外壳6的内齿圈上，用于车轮转动，避免助力过程中转速比损失，效率更高；通过行星架5与第二离合器8始终耦合保持电机对车轮保持平稳的助力状态。本实用新型中的变速器结构实现了骑手踏频与电机助力相互补偿的效果，即骑手进行踩踏的踏频rpm与电机的rpm呈现互补效果：当骑手减低踏频rpm 输出时，电机会及时补充减少的rpm；当骑手加快踏频时，电机会及时降低rpm；从而避免因踏频的快速变化而产生急加速或踏空情况的出现，实现无级变速的效果，其中rpm是指每分钟转速。
33.在上述技术方案基础上，所述塔式齿轮组4至少包括第一齿轮组41 与第二齿轮组42，所述第一齿轮组41包括多个第一齿轮401，所述第一齿轮401均与太阳轮3啮合，所述第一齿轮401的一侧均同轴设置有第二齿轮402，多个第二齿轮402形成第二齿轮组42，所述第二齿轮402均与内齿圈61啮合，所述行星架5一端设置有与第二齿轮402同轴设置的支撑杆。通过设置塔式齿轮组4，可以有效增加在无级变速过程中的变速比可调范围，使用更加方
便。通过在行星架5一侧设置有支撑杆，所述支撑杆与塔式齿轮组4中的第一齿轮401以及第二齿轮402均同轴设置且使用轴承进行固定连接，因此塔式齿轮组4中第一齿轮401、第二齿轮402公转时带动行星架5转动；其中塔式齿轮组4的公转是第一齿轮401、第二齿轮402以太阳轮3的圆心为轴芯进行的圆周运动。
34.在上述技术方案基础上，所述第二齿轮402的直径小于第一齿轮401 的直径。塔式齿轮组4上的第一齿轮组41与第二齿轮组42中齿轮直径设置不同，通过调整两层齿轮齿数的不同来适配不同功率的电机rpm输出效果，从而使电机达到适合的rpm区间。
35.在上述技术方案基础上，所述第一离合器7的锁止方向设置为内圈逆时针旋转锁止，外圈顺时针旋转锁止，所述第二离合器8与第一离合器7 的锁止方向相同，如图5所示。上述需要说明的是，所述第一离合器7的锁止方向是以第二离合器8的外端面为正视面进行定义的，即第一离合器 7的内圈逆时针自转即左自转锁止，外圈反之；第二离合器8也是相同的锁止方向。
36.在上述技术方案基础上，所述第二离合器8设置为塔基或飞轮。
37.在上述技术方案基础上，所述太阳轮3的转动方向设置为逆时针自转。同样的，如上所述，所述太阳轮3的自转方向也是以第二离合器8的外端面为正视面进行定义的，即太阳轮3转动方向为逆时针自转也即左自转方向。
38.骑行时，骑手通过踩踏脚踏带动前链轮202将扭矩传递至第二离合器 8带动后轮组驱动自行车前进，在此过程中电机通过接收器收到启动助力信号，启动电机助力系统，此时转子2与太阳轮3以第二离合器8的外端面为正视面进行逆时针自转，带动塔式齿轮组4顺时针自转，在第一离合器7的内圈左自转锁止的条件下，塔式齿轮组4无法进行逆时针公转；电机产生的扭矩通过太阳轮3、塔式齿轮组4、第一离合器7传递至电机外壳6的内齿圈61，驱动车轮前进。
39.以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征，对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，因此应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。
40.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。