一种基于中置电机电动助力自行车的牙盘组件及其自行车的制作方法

本实用新型涉及电动助力自行车技术领域，特别是涉及一种基于中置电机电动助力自行车的牙盘组件及其自行车。

背景技术：

电动助力自行车是指在普通自行车的基础上，安装有电机、控制器等部件，并以电池作为辅助能源的个人交通工具。电动助力自行车在使用时，骑车者仍按传统自行车的方式骑车，并由电机提供助力。中置电机安装在自行车的中轴部位，即自行车脚踏处，通过传动装置把动力传动给后轮。采用中置电机的自行车在整车重量分配方面将电机置于最为合理的中间部位，提高了整车结构及骑行时的安全性；中置电机还可以在后轮配装变速器系统，有效提高整车的骑行能力。牙盘是自行车中轴和曲柄相连的部分。骑行者通过蹬踏带动曲柄，进而带动牙盘的转动，最终通过链条和飞轮，驱动后轮转动，完成自行车的整个传动链。

目前，电动助力自行车的牙盘多采用齿数较多的大齿盘。采用该类型的牙盘时，牙盘与曲柄和中轴连接，牙盘的转速与曲柄、中轴的转速为1：1：1，即骑行者踩踏曲柄转一圈，中轴转一圈，牙盘也转一圈。牙盘即是人力的输入装置，也是动力的输出装置。

在中置电机电动助力自行车中，需要通过力矩传感器来采集骑行者的踩踏力的力矩信号，从而实现对电机的控制。当采用较大齿数的牙盘时，曲柄、牙盘和中轴同速率转动，力矩信号的采集和传输只能通过无线方式传递给控制器。采用上述方案的无线信号发射器固定于中轴，并与力矩传感器电性连接采集力矩传感器的测量信号，再以非接触方式将该力矩传感器的测量信号传送至固定于车体的无线信号接收器，由无线信号接收器再把力矩传感器的测量信号传送至控制器。为保证力矩传感器的测量信号在传送过程中不发生衰减或遗失，还需要部署信号放大单元、信号调制单元和信号解调单元。同时，为保证旋转部分器件的供电，还需要使用电感线圈或者导电滑环来实现电力的供给。如此，导致结构非常复杂，由于采用元器件较多，生产成本也偏高；而且，采用无线信号传输方式时，系统的功耗也偏大。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本实用新型的目的是提供一种基于中置电机电动助力自行车的牙盘组件及其自行车，解决现有技术中采用无线信号传输方式导致元器件较多，结构复杂，生产成本高，系统功耗大的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种基于中置电机电动助力自行车的牙盘组件，其特征在于，包括：牙盘、牙盘轴和升速机构，自行车中轴通过所述升速机构与所述牙盘轴啮合连接，所述牙盘与所述牙盘轴啮合连接。

其中，所述升速机构为行星齿轮，所述行星齿轮包括内齿圈、行星架和太阳轮，所述行星架与所述中轴啮合连接，所述太阳轮与所述牙盘轴啮合连接。

其中，所述牙盘与所述牙盘轴通过花键啮合连接。

其中，所述花键为六键。

其中，所述自行车中轴与所述牙盘轴的转速比范围为1:2至1:3之间。

其中，所述牙盘的齿数为11-27个之间。

本实用新型还公开一种中置电机电动助力自行车，包括：本实用新型的基于中置电机电动助力自行车的牙盘组件。

(三)有益效果

本实用新型提供的一种基于中置电机电动助力自行车的牙盘组件及其自行车，自行车中轴通过升速机构与牙盘轴啮合连接，牙盘与牙盘轴啮合连接，牙盘仅作为动力的输出装置，可以实现人力输入和动力输出的分离，可以通过力矩传感器直接对升速机构采集骑行者踩踏力的力矩信号，避免采用无线信号传输方式导致元器件较多，结构复杂，生产成本高，系统功耗大的问题。

附图说明

图1为本实用新型一种基于中置电机电动助力自行车的牙盘组件的结构示意图；

图2为本实用新型A-A剖面图；

图3为本实用新型B-B剖面图。

图中，1、中轴；2、升速机构；21、内齿圈；22、行星架；23、太阳轮；3、牙盘；4、牙盘轴；5、花键。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1-图3所示，本实用新型公开一种基于中置电机电动助力自行车的牙盘组件，其特征在于，包括：牙盘3、牙盘轴4和升速机构2，自行车中轴1通过升速机构2与牙盘轴4啮合连接，牙盘3与牙盘轴4啮合连接。

具体的，本实用新型可采用小齿数的小齿盘作为牙盘3，利用自行车中轴1与牙盘轴4之间的升速机构2，提高转速，使牙盘3可等效化为大齿盘，其齿数比即为升速机构2的升速比，通过力矩传感器测量升速机构2的力矩，无需采用无线信号传输。

本实用新型提供的一种基于中置电机电动助力自行车的牙盘组件及其自行车，自行车中轴通过升速机构与牙盘轴啮合连接，牙盘与牙盘轴啮合连接，牙盘仅作为动力的输出装置，可以实现人力输入和动力输出的分离，可以通过力矩传感器直接对升速机构采集骑行者踩踏力的力矩信号，避免采用无线信号传输方式导致元器件较多，结构复杂，生产成本高，系统功耗大的问题。

其中，升速机构2为行星齿轮，行星齿轮包括内齿圈21、行星架22和太阳轮23，行星架22与中轴1啮合连接，太阳轮23与牙盘轴4啮合连接。具体的，内齿圈21固定不动，中轴1带动行星架22输入力矩，传动给太阳轮23，太阳轮23带动牙盘轴4输出力矩。本实施例中通过行星齿轮实现升速，将小齿盘的牙盘3等效化为大齿盘。根据实际需要，也可以利用其他升速机构2实现升速效果。

其中，牙盘3与牙盘轴4通过花键5啮合连接。优选地，花键5为六键。根据实际情况，也可以选用其他类型的花键5或者其他的传动连接方式。

其中，自行车中轴1与牙盘轴4的转速比范围为1:2至1:3之间。牙盘3的转速与曲柄、中轴1的转速比范围也为1:2至1:3。即骑行者通过踩踏带动曲柄旋转一周，中轴1同样转动一周，由于升速机构2的存在，使得牙盘轴4带动牙盘3转动2-3周，实现了人力输入和动力输出的分离。

其中，牙盘3的齿数为11-27个之间，通过升速机构2，等效后的大齿盘齿数与自行车的标准牙盘的齿数相当。根据实际需要，本领域技术人员可采用其他数值的转速比和牙盘齿数，并最终等效为自行车标准牙盘的齿数。

本实用新型还公开一种中置电机电动助力自行车，包括：本实用新型的基于中置电机电动助力自行车的牙盘组件。

本实用新型提供的一种基于中置电机电动助力自行车的牙盘组件及其自行车，自行车中轴通过升速机构与牙盘轴啮合连接，牙盘与牙盘轴啮合连接，牙盘仅作为动力的输出装置，可以实现人力输入和动力输出的分离，可以通过力矩传感器直接对升速机构采集骑行者踩踏力的力矩信号，避免采用无线信号传输方式导致元器件较多，结构复杂，生产成本高，系统功耗大的问题。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。