一种用于自行车的轮毂电机的制作方法

1.本实用新型涉及一种用于自行车的轮毂电机。


背景技术：

2.在自行车的骑行中，可依靠轮毂电机中的行星减速组件减速原理获得较大扭矩，以达到省力的目的。现有的轮毂电机，一般通过固定连接在轮毂内表面上的齿圈与行星齿轮啮合转动，而行星架通过超越离合器与在中心轴连接。从而依靠齿圈输出动力。这就导致在同样的齿轮系统中，因减速比小而导致输出扭矩小，在低速启动时较为困难；而在滑行时，由于齿圈与行星齿轮啮合转动，增加了滑行时的阻力。
3.同时现有轮毂电机的行星减速组件中，齿圈、行星架、中心齿轮三者相互之间需固定定位，以使行星齿轮能够分别与齿圈和中心齿轮啮合转动，对零件的加工和安装精度要求较高，加工成本较高且容易损坏。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种用于自行车的轮毂电机，不仅能够在骑行时通过行星减速机构增加减速比，使电机驱动机构传递更大扭矩，低速启动时更加轻松；还能够在人力骑行无电机助力或滑行时仅轮毂转动，行星减速机构停止转动，减小骑行阻力；同时只需将行星架与中心齿轮相对定位，即可使行星减速机构具有良好的啮合效果，减小了对零件加工精度和安装精度的要求，降低了加工成本。
5.为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
6.一种用于自行车的轮毂电机，包括设于车架上的中心轴、可绕所述中心轴的轴心线方向转动地套设于所述中心轴上的轮毂，所述轮毂电机还包括设于所述轮毂内的电机驱动机构和行星减速机构；
7.所述电机驱动机构包括固定地套设于所述中心轴上的定子、可绕所述中心轴的轴心线方向转动地套设于所述中心轴上的转子，所述转子环设于所述定子外侧；
8.所述行星减速机构包括分别可绕所述中心轴的轴心线方向转动地套设于所述中心轴上的中心齿轮和行星架、环设于所述转子外侧的且通过一端固定连接在所述中心轴或所述定子上的齿圈、啮合于所述齿圈另一端内侧和所述中心齿轮外侧之间的行星齿轮，所述中心齿轮同轴排列地连接在所述转子上，所述行星齿轮可绕自身轴心线方向转动地连接在所述行星架上；
9.所述轮毂电机还包括环设于所述行星架和所述轮毂之间的且用于驱动所述轮毂转动的超越离合器。
10.优选地，所述齿圈包括筒形的第一本体、盖设于所述第一本体一端的且固定地套设于所述中心轴或所述定子上的第一连接端面。
11.更优选地，所述齿圈的第一连接端面与所述中心轴或所述定子之间通过花键连接，所述中心轴或所述定子上套设有与所述第一连接端面相抵接的定位垫片。
12.更进一步优选地，所述定位垫片为弹性垫片。
13.优选地，所述行星架包括筒形的第二本体、多组沿圆周方向间隔排列地绕设于所述第二本体上的行星臂组件，所述行星齿轮有多个，多组所述行星臂组件用于一一对应地连接多个所述行星齿轮，所述行星臂组件包括径向外凸地设于所述第二本体外周侧部的行星臂、设于所述行星臂端部的且平行于所述中心轴的行星轴，所述行星轴穿设于对应的所述行星齿轮中。
14.优选地，所述轮毂包括筒形的第三本体、分别盖设于所述第三本体两端的第一盖体和第二盖体，所述第一盖体和所述第二盖体分别通过第一轴承和第二轴承与所述中心轴转动连接。
15.更优选地，所述轮毂还包括同轴排列地连接在所述第一盖体或所述第二盖体内侧面的第一环形凸部，所述超越离合器环设于所述行星架外侧和所述第一环形凸部内侧之间。
16.优选地，所述轮毂电机还包括同轴排列地连接在所述轮毂上的飞轮组件。
17.优选地，所述定子一端向内轴向凹陷形成柱形凹槽，所述转子包括筒形的且套设于所述定子上的第四本体、盖设于所述第四本体一端的第二连接端面、连接在所述第二连接端面上的且套设于所述中心轴上的第二环形凸部，所述第二环形凸部设于所述柱形凹槽中。
18.更优选地，所述第二环形凸部和所述中心齿轮分别设于所述第二连接端面的两侧。
19.由于上述技术方案的运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：本实用新型用于自行车的轮毂电机，具有以下优点：
20.通过将齿圈固定在中心轴上，电机驱动机构驱动行星架带动轮毂转动，在中心齿轮、行星齿轮及齿圈的齿数相同的情况下能够增加减速比，在电机驱动机构输出功率相同的情况下能够传递更大扭矩，低速启动时更加轻松；
21.通过在行星架和轮毂之间设置超越离合器，在人力骑行无电机助力或滑行时仅轮毂转动，行星减速机构停止转动，从而减小骑行阻力，使骑行更加轻松省力。
附图说明
22.附图1为根据本实用新型实施例一中轮毂电机的结构示意图；
23.附图2为实施例一中轮毂电机的剖视图；
24.附图3为实施例一中轮毂电机的爆炸示意图；
25.附图4为根据本实用新型实施例三中轮毂电机的结构示意图。
26.其中：1、中心轴；2、轮毂；21、第三本体；22、第一盖体；23、第二盖体；24、第一环形凸部；3、定子；31、柱形凹槽；4、转子；41、第四本体；42、第二连接端面；43、第二环形凸部；5、中心齿轮；6、行星架；61、第二本体；62、行星臂组件；621、行星臂；622、行星轴；7、齿圈；71、第一本体；72、第一连接端面；73、传动齿；8、行星齿轮；9、超越离合器；10、第一轴承；11、第二轴承；12、飞轮组件。
具体实施方式
27.下面结合具体实施例和附图来对本实用新型的技术方案作进一步的阐述。
28.在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本实用新型实施例的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
29.在本实用新型实施例的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“内”等指示的方位或位置关系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实施例和简化描述，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实施例的限制。
30.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
31.在本实用新型实施例中，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；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；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实施例中的具体含义。
32.在本实用新型实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
33.下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本实用新型实施例的不同结构。为了简化本实用新型实施例的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型实施例。此外，本实用新型实施例可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。
34.参见图1-3所示，实施例一提供一种用于自行车的轮毂电机，包括设于车架（图中未示出）上的中心轴1、可绕中心轴1的轴心线方向转动地套设于中心轴1上的轮毂2、设于轮毂2内的电机驱动机构、行星减速机构和超越离合器9，电机驱动机构依次通过行星减速机构和超越离合器9驱动轮毂2转动。通过这个设置，电机驱动机构先将动力传递给行星减速机构，行星减速机构再将动力传递给超越离合器9，最后通过超越离合器9驱动轮毂2绕中心轴1的轴心线方向转动。
35.参见图2-3所示，在实施例一中，电机驱动机构包括固定地套设于中心轴1上的定子3、可绕中心轴1的轴心线方向转动地套设于中心轴1上的转子4，转子4设于定子3的外侧。其中，定子3右端（图1中的右即为这里的右，图1中的左即为这里的左右）向左轴向凹陷形成柱形凹槽31，转子4包括筒形的且套设于定子3上的第四本体41、盖设于第四本体41右端的
第二连接端面42、连接在第二连接端面42左侧的且套设于中心轴1上的第二环形凸部43，第二环形凸部43设于柱形凹槽31中。通过这个设置，使电机驱动机构的结构更加紧凑，从而减少轮毂电机内部空间的占用，能够进一步地减小轮毂电机的体积。
36.参见图2-3所示，在实施例一中，行星减速机构包括可绕中心轴1的轴心线方向转动地套设于中心轴1上的中心齿轮5，中心齿轮5同轴排列地连接在转子4右侧；中心齿轮5和第二环形凸部43分别设于第二连接端面42的两侧。通过这个设置，使中心齿轮5能够和转子4实现同步转动，将电机驱动机构输出的动力直接传递至行星减速机构，减少动力传递的损耗。
37.参见图2-3所示，在实施例一中，行星减速机构还包括环设于转子4外侧的且通过左端固定连接在中心轴1上的齿圈7；齿圈7包括筒形的第一本体71、盖设于第一本体71左端的且固定地套设于中心轴1上的第一连接端面72；第一连接端面72与中心轴1之间通过花键（图中未示出）连接，中心轴1上套设有与第一连接端面72相抵接的定位垫片（图中未示出），花键和定位垫片沿中心轴1的轴心线方向依次排列。在实施例一中，该定位垫片为弹性垫片。
38.通过设置在第一连接端面72与中心轴1之间的花键，能够实现齿圈7与中心轴1之间的径向定位，同时由于采用花键啮合方式，使其沿径向可留有一定间隙，从而使齿圈7与中心轴1之间留有适当的可沿径向移动的距离，不仅能够减少行星减速机构的运行阻力，还能够降低行星减速机构的安装精度和制造精度；通过在中心轴1上设置与第一连接端面72相抵接的弹性垫片，能够避免齿圈7发生沿中心轴1轴心线方向的运动，同时能够减小磨损，延长结构的使用寿命。
39.在实施例二中，与实施例一的却别仅在于，第一连接端面72与定子3之间通过花键连接，中心轴1上或定子3上套设有与第一连接端面72相抵接的定位垫片。
40.参见图2-3所示，在实施例一中，行星减速机构还包括可绕中心轴1的轴心线方向转动地套设于中心轴1上的行星架6；行星架6包括筒形的第二本体61、多组沿圆周方向间隔排列地绕设于第二本体61上的行星臂组件62；行星臂组件62包括径向外凸地设于第二本体61外周侧部的行星臂621、设于行星臂621端部的且平行于中心轴1的行星轴622；上述超越离合器9环设于第二本体61外侧和轮毂2内侧之间。通过行星架6和超越离合器9的设置，当由电机驱动机构驱动轮毂2转动时，通过行星架6的转动以驱动处于结合状态的超越离合器9转动，从而带动轮毂2转动；当轮毂处于自由滑行状态时，超越离合器9处于超越状态，使得行星减速机构停止转动，从而减小滑行时的阻力，使骑行更为轻松。
41.参见图2-3所示，在实施例一中，行星臂组件62有三组，相邻的两组行星臂组件62之间的角度为120
°
。
42.参见图2-3所示，在实施例一中，齿圈7右端的内侧周面设有传动齿73，行星减速机构还包括啮合于该传动齿73内侧和中心齿轮5外侧之间的行星齿轮8；行星齿轮8有三个，每个行星齿轮8分别可绕自身轴心线方向转动地套设于对应的行星轴622上。当中心齿轮5转动时，行星齿轮8不仅能够绕自身轴心线方向自转，还能够绕中心齿轮5的轴心线方向公转，以带动行星架6绕中心齿轮5的轴心线方向转动，并驱动处于结合状态的超越离合器9转动，从而由超越离合器9驱动轮毂2转动，在中心齿轮5、行星齿轮8及齿圈7齿数相同的情况下，与由齿圈7带动轮毂2转动相比，由行星架6带动轮毂2转动能够增加减速比，在电机驱动机
构输出功率相同的情况下能够传递更大的扭矩，使启动更加轻松，骑行更加省力。
43.参见图1-3所示，在实施例一中，轮毂2包括筒形的第三本体21、分别设于第三本体21左右两端第一盖体22和第二盖体23、同轴排列地连接在第二盖体23内侧面的第一环形凸部24，第一盖体22和第二盖体23分别通过第一轴承10和第二轴承11与中心轴1转动连接；超越离合器9环设于第二本体61外侧和第一环形凸部24内侧之间。通过第一轴承10和第二轴承11的设置，使轮毂2能够绕中心轴1的轴心线方向转动；通过第一环形凸部24的设置，能够降低超越离合器9的尺寸精度和成本。
44.参见图4所示，实施例三提供一种用于自行车的轮毂电机，与实施例一的区别在于，轮毂电机还包括同轴排列地连接在轮毂2上的飞轮组件12。通过飞轮组件12的设置，在骑行时，可通过人力驱动飞轮组件12转动，以带动轮毂2同步转动，实现自行车既可以由人力驱动骑行又可以由电机驱动机构驱动骑行。
45.以下具体阐述下本实用新型的工作过程：
46.当自行车由电机驱动机构驱动骑行时，超越离合器9处于结合状态，转子4带动中心齿轮5转动，通过行星齿轮8带动行星架6转动，再通过超越离合器9驱动轮毂2转动；
47.当自行车由人力驱动骑行时，超越离合器9处于超越状态，通过人力驱动飞轮组件12转动带动轮毂2转动，此时行星减速机构停止转动；
48.当自行车处于滑行状态时，超越离合器9处于超越状态，仅轮毂2转动，行星减速机构停止转动。
49.上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。