多模式助力的中置电机结构的制作方法

1.本实用新型属于电动助力自行车技术领域，尤其涉及一种多模式助力的中置电机结构。


背景技术：

2.在电动助力自行车车领域，中置电机是指电动助力自行车的驱动电机安装在车身的中间位置即脚踏位置的电机，该电机与车身连接，并通过链条与后轮进行连接而传递动力，同时电机的两侧安装有脚踏，在电机没有电源的情况下，骑行者可以通过脚踏实现自行车的人力骑行。
3.目前，配置了中置电机的助力自行车一般可以有三种骑行模式，即人力骑行模式、助力骑行模式和全自动骑行模式，骑行者可以根据自己的实际需要在这三种骑行模式中进行切换和选择，其中助力骑行模式以其健康而高续航的助力骑行特点，是未来的发展趋势。但是由于骑行者在骑行过程中，会遭遇各种各样的路况，例如上坡路段需要较大的推力，平坦路段适合快速骑行，而现有的助力自行车只能提供单一的助力模式，无法根据使用场景在大转矩和高转速中切换，不能获得更理想的骑行助力效果。


技术实现要素：

4.针对上述问题和技术需求，本实用新型提供一种多模式助力的中置电机结构，针对使用场景的不同，能够通过手动切换，将中置电机调整到不同的助力模式，使骑行者获得更好的骑行体验。
5.本实用新型的技术方案如下：多模式助力的中置电机结构，包括机箱、电机轴和中轴，电机轴和中轴平行设置于机箱内，所述电机轴上设有第一齿轮和第二齿轮，第一齿轮与电机轴固定连接，第二齿轮通过单向滚针轴承安装在电机轴上，中轴上设有输出齿轮，所述电机轴和输出齿轮之间设有一级传动组件和二级传动组件；电机轴正转时，第二齿轮空转，第一齿轮和一级传动组件啮合传动，一级传动组件和二级传动组件啮合传动，二级传动组件和输出齿轮啮合传动，带动中轴旋转；电机轴反转时，所述第二齿轮直接和二级传动组件啮合传动，二级传动组件和输出齿轮啮合传动，带动中轴旋转。
6.进一步的，所述一级传动组件包括第一传动轴、第三齿轮和第四齿轮，第三齿轮固定设置在第一传动轴上，第四齿轮通过单向滚针轴承安装在第一传动轴上，并且第四齿轮与第一齿轮啮合连接。
7.进一步的，所述二级传动组件包括第二传动轴、第五齿轮和第六齿轮，第五齿轮固定设置在第二传动轴上，第六齿轮通过单向滚针轴承安装在第二传动轴上，第五齿轮与输出齿轮保持啮合，第六齿轮在电机轴正反转情况下，分别与第二齿轮或者第三齿轮的齿部啮合。
8.在上述方案中，通过手动切换电机轴的转动方向，可以实现电机轴和中轴之间的两种啮合连接形式。
9.第一种：电机轴顺时针转动，第一齿轮随之顺时针转动，第二齿轮和第六齿轮之间打滑空转，第四齿轮和第一齿轮啮合，第四齿轮逆时针转动，第四齿轮通过单向滚针轴承带动第三齿轮逆时针转动，第三齿轮带动第六齿轮顺时针转动，第六齿轮通过单向滚针轴承带动第五齿轮顺时针转动，第五齿轮啮合输出齿轮逆时针向前转动；在本模式下，传动路径为电机轴—第一齿轮—第四齿轮—第三齿轮—第六齿轮—第五齿轮—输出齿轮—中轴， 此路径电机轴的转速较低而转矩较大，适合车辆在需要登高爬坡的情况下使用。
10.第二种：电机轴逆时针转动，第一齿轮随之逆时针转动，第四齿轮与第一传动轴之间打滑空转，一级传动组件整体不参与传动；第二齿轮随电机轴逆时针转动，第二齿轮带动第六齿轮顺时针转动，第六齿轮通过单向滚动轴承带动第五齿轮顺时针转动，第五齿轮啮合输出齿轮逆时针向前转动；在本模式下，传动路径为电机轴—第二齿轮—第六齿轮—第五齿轮—输出齿轮—中轴，此路径传动长度较短，因此中轴获得较大的转速，适合车辆在平坦道路上快速骑行。
11.进一步的，所述输出齿轮通过滚针轴承与中轴连接，输出齿轮和中轴之间还设有输出离合器。输出离合器用于连接和断开输出齿轮和中轴之间的啮合，当输出离合器断开时，中置电机不工作，开启人力骑行模式，骑行者通过脚踩中轴两端驱动中轴转动，获得向前骑行的动力。
12.进一步的，所述中轴的外侧设有力矩传感组件，机箱内设有控制器，力矩传感组件和控制器电性连接，将中轴的扭矩变化传递给控制器。中轴转动时会产生微量的扭转形变，设置在中轴外侧的力矩传感组件通过捕捉形变的方向和大小，来测算出中轴的受力变化，领会骑行者的骑行意图，并将信息传递给控制器，由控制器来判断下一步是否需要向中轴输出动力及输出动力的大小，形成合适的助力。
13.进一步的，所述机箱内还设有定子线圈，定子线圈围绕着电机轴固定设置，所述控制器和定子线圈电性连接。控制器接受来自力矩传感器的信息，向中轴提供适当的动力，同时骑行者可以手动操作控制器，控制器通过控制定子线圈来改变电机轴的转动方向和转速。
14.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型中置电机利用电机轴的正反转功能，为骑行者提供两种助力模式，一种是低转速大转矩的登高爬坡模式，另一种是高速转小转矩的极速模式，骑行者能在这两种模式下自由切换，以适应不同路况下的骑行需求；与现有的中置电机相比，本实用新型的使用场景更加多样化，助力效果更好，骑行者能获得更满意的骑行体验。
附图说明
15.图1 为本实用新型多模式助力的中置电机结构的整体剖面结构图；
16.图2为本实用新型中机箱内部各传动部件的装配结构图；
17.图中标记为：机箱1、电机轴2、第一齿轮21、第二齿轮22、单向滚针轴承221、一级传动组件3、第一传动轴31、第三齿轮32、第四齿轮33、单向滚针轴承331、二级传动组件4、第二传动轴41、第五齿轮42、第六齿轮43、单向滚针轴承431、中轴5、输出齿轮51、滚针轴承52、输出离合器53、力矩传感组件6、控制器7、定子线圈8。
具体实施方式
18.下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的描述。
19.如图1-2所示为本实用新型多模式助力的中置电机结构，包括机箱1、电机轴2和中轴5，电机轴2和中轴5平行设置于机箱1内，所述电机轴2和输出齿轮51之间设有一级传动组件3和二级传动组件4。
20.所述电机轴2上设有第一齿轮21和第二齿轮22，第一齿轮21与电机轴2固定连接，第二齿轮22通过单向滚针轴承221安装在电机轴上，中轴5上设有输出齿轮51，电机轴2顺时针旋转转时，第二齿轮22空转，第一齿轮21和一级传动组件3啮合传动，一级传动组件3和二级传动组件4啮合传动，二级传动组件4和输出齿轮51啮合传动，带动中轴5旋转；电机轴2逆时针旋转时，所述第二齿轮22直接和二级传动组件4啮合传动，二级传动组件4和输出齿轮51啮合传动，带动中轴5旋转。
21.所述一级传动组件3包括第一传动轴31、第三齿轮32和第四齿轮33，第三齿轮32固定设置在第一传动轴31上，第四齿轮33通过单向滚针轴承331安装在第一传动轴31上，并且第四齿轮33与第一齿轮31啮合连接。所述二级传动组件4包括第二传动轴41、第五齿轮42和第六齿轮43，第五齿轮42固定设置在第二传动轴41上，第六齿轮43通过单向滚针轴承431安装在第二传动轴41上，第五齿轮42与输出齿轮51保持啮合，第六齿轮43在电机轴2正反转情况下，分别与第二齿轮22或者第三齿轮32的齿部啮合。
22.所述输出齿轮51通过滚针轴承52与中轴5连接，输出齿轮51和中轴5之间还设有输出离合器53；中轴5的外侧设有力矩传感组件6，机箱1内设有控制器7，力矩传感组件6和控制器7电性连接，将中轴5的扭矩变化传递给控制器7；所述机箱1内还设有定子线圈8，定子线圈8围绕着电机轴2固定设置，所述控制器7和定子线圈8电性连接。
23.本实用新型中置电机能提供两种助力骑行模式，分别为登高爬坡模式和极速模式，通过手动切换电机轴2的转动方向，可以实现电机轴2和中轴5之间的两种啮合连接形式，完成两种模式的自由切换。
24.登高爬坡模式的传动路径：电机轴2顺时针转动，第一齿轮21随之顺时针转动，第二齿轮22和第六齿轮43之间打滑空转，第四齿轮33和第一齿轮21啮合，第四齿轮33逆时针转动，第四齿轮33通过单向滚针轴承331带动第三齿轮32逆时针转动，第三齿轮32带动第六齿轮43顺时针转动，第六齿轮43通过单向滚针轴承431带动第五齿轮42顺时针转动，第五齿轮42啮合输出齿轮51逆时针向前转动；在本模式下，传动路径为电机轴2—第一齿轮21—第四齿轮33—第三齿轮32—第六齿轮43—第五齿轮42—输出齿轮51—中轴5， 此路径电机轴2的转速较低而转矩较大，适合车辆在需要登高爬坡的情况下使用。
25.极速模式的传动路径：电机轴2逆时针转动，第一齿轮21随之逆时针转动，第四齿轮33与第一传动轴31之间打滑空转，一级传动组件3整体不参与传动；第二齿轮22随电机轴2逆时针转动，第二齿轮22带动第六齿轮43顺时针转动，第六齿轮43通过单向滚动轴承带动第五齿轮42顺时针转动，第五齿轮42啮合输出齿轮51逆时针向前转动；在本模式下，传动路径为电机轴2—第二齿轮22—第六齿轮43—第五齿轮42—输出齿轮51—中轴5，此路径传动长度较短，因此中轴获得较大的转速，适合车辆在平坦道路上快速骑行。
26.除了上述两种助力骑行模式，安装了本中置电机的助力自行车还能选择人力骑行模式和全自动骑行模式，所述输出离合器53用于连接和断开输出齿轮51和中轴5之间的啮
合，当输出离合器53断开时，中置电机不工作，开启人力骑行模式，骑行者通过脚踩中轴5两端驱动中轴5转动，获得向前骑行的动力，此为人力骑行模式。骑行者还可以通过对控制器7手动操作，控制电机轴2的运行方向和转速，实现纯电力驱动行驶，此为全自动骑行模式。
27.以上所述，仅为本实用新型较佳的几个实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化和替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。