一种电助力中轴变速器的制作方法

【技术领域】

本发明涉及自行车变速器领域，尤其涉及一种电助力中轴变速器。

背景技术：

参中国专利第201721524099.0号，其揭示了一种两挡变速传动装置，包括：变速机构及车轮，所述变速机构包括：主传动轴、安装于主传动轴上的变速器框架及安装于变速器框架内的从动轴，所述主传动轴与变速器框架之间通过轴承连接，所述主传动轴的两端分别与车轮轮毂相连接，所述主传动轴上设有输入轮、输出轮及主动轮，所述输入轮套设于主传动轴上并可相对主传动轴作径向转动和轴向移动，所述输入轮上设有第一啮合部及第二啮合部，所述主动轮上设有与第一啮合部相配合的第三啮合部，所述主传动轴上设有与第二啮合部相配合的第四啮合部，所述主动轮套设于主传动轴上并可相对于主传动轴转动，所述输出轮与主传动轴固定连接，所述从动轴与变速器框架之间设有轴承，所述从动轴上设有与主动轮相配合的第一从动轮及与输出轮相配合的第二从动轮，所述第一从动轮与第二从动轮分别与从动轴固定连接。通过轴向移动输入轮来实现高速挡与低速挡的切换，该种传动装置的缺陷在于：1、该装置采用的是手动换挡，操作较为不便，换挡效率较低，2、该装置结构较为复杂，制造较为困难，3、该装置没有电助力，只能人工踩踏。

因此，有必要提供一种解决上述技术问题的电助力中轴变速器。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种结构紧凑并且可实现电助力的电助力中轴变速器。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种电助力中轴变速器，包括：踩踏轴、自动离心换挡机构、变速机构及助力电机，所述踩踏轴安装于车架上并可相对于车架作相对转动，所述助力电机安装于车架上且助力电机的电机轴与踩踏轴呈平行设置，所述自动离心换挡机构包括：棘轮、棘爪件架及安装于棘爪件架上的至少一个棘爪件、至少两个配重件及至少一个平衡件，所述配重件与棘爪件形成一组合件或单独设置，所述棘爪件上设有与棘轮相配合的棘爪部，所述棘爪件架套设于踩踏轴上并可相对于踩踏轴作相对转动，所述配重件及棘爪件均通过弹性件来控制初始位置，所述平衡件连接两个相邻的配重件，所述变速机构包括：第一传动轮、第二传动轮、第三传动轮及第四传动轮，所述第一传动轮套设于踩踏轴上并与踩踏轴之间通过第一超越离合器连接，所述第二传动轮套设于踩踏轴上并与棘爪件架固定连接或一体成型，所述第二传动轮上设有与第二传动轮固定连接的输出轮，所述第一传动轮与第三传动轮组成第一传动副，所述第二传动轮与第四传动轮组成第二传动副，所述第三传动轮及第四传动轮套设于电机轴上且能相对于电机轴转动，所述棘轮设置于第一传动轮上或踩踏轴上，当棘轮设置于第一传动轮上时，所述第三传动轮与电机轴之间通过第二超越离合器连接，所述第四传动轮与第三传动轮之间通过第三超越离合器连接；当棘轮设置于踩踏轴上时，所述第三传动轮与所述第四传动轮形成一组合件，所述组合件与电机轴之间通过第二超越离合器连接。

优选地，本发明中的一种电助力中轴变速器进一步设置为：所述电助力中轴变速器还包括固定设置于车架上的安装架，所述助力电机及踩踏轴均安装于安装架上。

优选地，本发明中的一种电助力中轴变速器进一步设置为：所述变速器还包括力矩传感器及控制器，所述控制器分别与力矩传感器及助力电机相连。

优选地，本发明中的一种电助力中轴变速器进一步设置为：所述踩踏轴与车架之间设有轴承，所述踩踏轴的两端设有踩踏件。

优选地，本发明中的一种电助力中轴变速器进一步设置为：所述第一传动轮、第二传动轮、第三传动轮及第四传动轮均为齿轮。

优选地，本发明中的一种电助力中轴变速器进一步设置为：所述第一传动轮与第三传动轮之间通过第一传动介质连接，所述第二传动轮与第四传动轮之间通过第二传动介质连接。

优选地，本发明中的一种电助力中轴变速器进一步设置为：所述第一传动轮、第二传动轮、第三传动轮及第四传动轮为链轮或带轮，所述第一传动介质及第二传动介质为链条或传动带。

优选地，本发明中的一种电助力中轴变速器进一步设置为：所述输出轮为链轮或带轮，后车轮轮毂上设置有第五传动轮，所述输出轮通过链条或传动带带动第五传动轮，所述第五传动轮与轮毂固定连接。

优选地，本发明中的一种电助力中轴变速器进一步设置为：所述棘爪件通过销安装于棘爪件架上，所述弹性件为扭簧，所述平衡件为平衡拉杆。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明中的电助力中轴变速器结构紧凑、安装方便，本发明中的电助力中轴变速器可实现自动变速，人工踩踏较吃力时可借助电助力，大大提高了骑行效率。

【附图说明】

图1为本发明实施例1中电助力中轴变速器的结构示意图。

图2为本发明实施例1中电助力中轴变速器的剖视结构示意图。

图3为本发明实施例1中电助力中轴变速器的分解结构示意图。

图4为本发明实施例2中电助力中轴变速器的剖视结构示意图。

图1至图4中：1、安装架，2、踩踏轴，3、自动离心换挡机构，30、棘轮，31、棘爪件架，32、棘爪件，320、棘爪部，33、配重件，34、平衡件，35、销，36、弹性件，4、变速机构，40、第一传动轮，41、第二传动轮，42、第三传动轮，43、第四传动轮，44、第一超越离合器，45、输出轮，46、第二超越离合器，47、第三超越离合器，5、助力电机，50、电机轴。

【具体实施方式】

下面通过具体实施例对本发明所述的一种电助力中轴变速器作进一步的详细描述。

实施例1

请参图1至图3所示，一种电助力中轴变速器，包括：安装架1、踩踏轴2、自动离心换挡机构3、变速机构4、助力电机5、力矩传感器(未图示)及控制器(未图示)，所述安装架1固定设置于车架上，所述助力电机5及踩踏轴2均安装于安装架1上，所述助力电机5的电机轴50与踩踏轴2呈平行设置，所述踩踏轴2可相对于安装架1作相对转动，在本实施方式中，所述踩踏轴2与安装架1之间设有轴承(未图示)，所述踩踏轴2的两端设有踩踏件(未图示)。所述控制器分别与力矩传感器及助力电机5相连。所述控制器可以包括微处理器(mcu)，该mcu可以包括中央处理单元(centralprocessingunit,cpu)、只读存储模块(read-onlymemory,rom)、随机存储模块(randomaccessmemory,ram)、定时模块、数字模拟转换模块(a/dconverter)、以及复数输入/输出埠。当然，控制器也可以采用其它形式的集成电路，如：特定用途集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)或现场可程序化门阵列(fieldprogrammablegatearray，fpga)等，在本实施方式中，所述控制器为plc控制器。所述力矩传感器安装于自行车的踩踏件与输出轮之间或者直接安装在踩踏轴2上，踩踏轴2在受力时会产生极为细微的扭力形变，力矩传感器用于测量踩踏轴2表面的细微形变信号即可得出当前踩踏的力矩的大小，当力矩传感器测量出当前踩踏的力矩较大时，将信号传递给控制器，控制器再将信号传递给助力电机5，通知助力电机5启动进行电助力。

所述自动离心换挡机构3包括：棘轮30、棘爪件架31及安装于棘爪件架31上的至少一个棘爪件32、至少两个配重件33及至少一个平衡件34，所述棘爪件32通过销35安装于棘爪件架31上，所述配重件33与棘爪件32形成一组合件或单独设置，在本实施方式中，所述配重件33与棘爪件32一体成型。所述棘爪件32上设有与棘轮30相配合的棘爪部320，所述棘爪件架31套设于踩踏轴2上并可相对于踩踏轴2作相对转动，所述配重件33及棘爪件32均通过弹性件36来控制初始位置，在本实施方式中，所述弹性件36为扭簧，所述平衡件34连接两个相邻的配重件33，在本实施方式中，所述平衡件34为平衡拉杆。

所述变速机构4包括：第一传动轮40、第二传动轮41、第三传动轮42及第四传动轮43，所述第一传动轮40套设于踩踏轴2上并与踩踏轴2之间通过第一超越离合器44连接，所述棘轮30设置于踩踏轴2上并与踩踏轴2一体成型或固定连接，所述第二传动轮41套设于踩踏轴2上并与棘爪件架31固定连接或一体成型，所述第二传动轮41上设有输出轮45且与输出轮45固定连接，在本实施方式中，所述输出轮45为链轮或带轮，后车轮轮毂上设置有第五传动轮，所述输出轮45通过链条或传动带带动第五传动轮，所述第五传动轮与轮毂固定连接。所述第三传动轮42及第四传动轮43套设于电机轴50上且能相对于电机轴50转动，在本实施方式中，所述第三传动轮42与所述第四传动轮43形成一组合件，所述组合件套设于电机轴50上并与电机轴50之间通过第二超越离合器46连接，所述第一传动轮40与第三传动轮42组成第一传动副，所述第二传动轮41与第四传动轮43组成第二传动副，在本实施方式中，所述第一传动轮40、第二传动轮41、第三传动轮42及第四传动轮43均为齿轮，当然在其他的实施方式中，所述第一传动轮40与第三传动轮42之间也可通过第一传动介质连接，所述第二传动轮41与第四传动轮43之间也可通过第二传动介质连接。所述第一传动轮40、第二传动轮41、第三传动轮42及第四传动轮43为链轮或带轮，所述第一传动介质及第二传动介质为链条或传动带，同样可以实现本发明。

本实施例中电助力中轴变速器的工作原理为：低速挡时，人踩动踩踏件，带动踩踏轴2转动，踩踏轴2通过第一超越离合器44带动第一传动轮40转动，由于第一传动轮40与第三传动轮42相啮合，因此第三传动轮42转动，由于第三传动轮42与第四传动轮43组成一组合件，因此第四传动轮43转动，由于第四传动轮43与第二传动轮41相啮合，因此第二传动轮41转动，从而带动第二传动轮41上的输出轮45输出动力，低速挡是减速输出；低速挡骑行时，当力矩传感器监测到踩踏的力矩较大时，将信号传递给控制器，控制器通知助力电机5启动，助力电机5驱动电机轴50转动，电机轴50通过第二超越离合器46带动第三传动轮42及第四传动轮43转动，第四传动轮43再带动第二传动轮41转动，由于输出轮45与第二传动轮41固定连接，因此输出轮45输出动力。

高速挡时，随着踩踏轴2的转速越来越快，第二传动轮41的转速也越来越快，由于棘爪件架31与第二传动轮41一体成型，棘爪件32又设置于棘爪件架31上，因此棘爪件32的转速也越来越快，当棘爪件32的转速达到一定值时，其配重件33在离心力的作用下沿远离圆心的方向运动，从而使棘爪件32的棘爪部320向着圆心方向运动从而与棘轮30相啮合，由于棘轮30与踩踏轴2固定连接或一体成型，因此踩踏轴2直接带动棘爪件32及棘爪件架31转动，棘爪件架31带动第二传动轮41转动，由于输出轮45与第二传动轮41固定连接，因此输出轮45进行动力输出，此时第一传动轮40、第三传动轮42及第四传动轮43处于随动状态，高速挡是动力1:1输出；高速挡骑行时，当力矩传感器监测到踩踏的力矩较大时，将信号传递给控制器，控制器通知助力电机5启动，助力电机5驱动电机轴50转动，电机轴50通过第二超越离合器46带动第三传动轮42及第四传动轮43转动，第四传动轮43再带动第二传动轮41转动，由于输出轮45与第二传动轮41固定连接，因此输出轮45输出动力，此时第一传动轮40随动。

实施例2

请参图4所示，本实施例中的其余结构均与实施例1相同，不同之处在于：1、棘轮30的设置位置不同，2、第三传动轮42及第四传动轮43与电机轴50的装配结构不同，在实施例1中，所述棘轮30设置于踩踏轴2上并与踩踏轴2一体成型或固定连接，所述第三传动轮42与第四传动轮43形成一组合件，所述组合件套设于电机轴50上并与电机轴50之间通过第二超越离合器46连接，而在本实施方式中，所述棘轮30设置于第一传动轮40上并与第一传动轮40一体成型或固定连接，所述第三传动轮42与第四传动轮43分开设置，所述第三传动轮42与电机轴50之间通过第二超越离合器46连接，所述第四传动轮43与第三传动轮42之间通过第三超越离合器47连接，从而可解决第三传动轮42与第四传动轮43之间的速度差问题。

本实施例中电助力中轴变速器的低速挡工作原理与实施例1相同，而高速挡的工作原理与实施例1不相同，本实施例中电助力中轴变速器的高速挡工作原理为：高速挡时，随着踩踏轴2转速越来越快，第二传动轮41的转速也越来越快，由于棘爪件架31与第二传动轮41固定连接或一体成型，因此棘爪件架31及棘爪件32的转速也越来越快，棘爪件32的配重件33在离心力的作用下向远离圆心的方向运动，从而使棘爪件32的棘爪部320向着圆心方向运动并与棘轮30相啮合，由于棘轮30与第一传动轮40固定连接或一体成型，踩踏轴2通过第一超越离合器44带动第一传动轮40转动，第一传动轮40带动棘爪件架31转动，棘爪件架31带动第二传动轮41转动，由于输出轮45与第二传动轮41固定连接，输出轮45输出动力，此时第三传动轮42及第四传动轮43随动，高速挡是动力1:1输出；高速挡骑行时，当力矩传感器监测到踩踏的力矩较大时，将信号传递给控制器，控制器通知助力电机5启动，助力电机5驱动电机轴50转动，电机轴50通过第二超越离合器46带动第三传动轮42转动，由于第三传动轮42与第一传动轮40相啮合，第三传动轮42带动第一传动轮40转动，第一传动轮40带动棘爪件架31转动，棘爪件架31带动第二传动轮41转动，由于输出轮45与第二传动轮41固定连接，输出轮45输出动力，此时第四传动轮43超越随动。

综上所述，本发明中的电助力中轴变速器结构紧凑、安装方便，本发明中的电助力中轴变速器可实现自动变速，人工踩踏较吃力时可借助电助力，大大提高了骑行效率。

上述的实施例仅例示性说明本发明创造的原理及其功效，以及部分运用的实施例，而非用于限制本发明；应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。