CN102237753A

CN102237753A - 自动双挡电动自行车毂电机

Info

Publication number: CN102237753A
Application number: CN2010101517515A
Authority: CN
Inventors: 陈清雄
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-04-20
Filing date: 2010-04-20
Publication date: 2011-11-09

Abstract

本发明公开了一种自动双挡电动自行车毂电机，属于电动自行车的传动机构。其结构是在电动车轮毂的内腔中心，设置一个转子，转子轴的一个端面上安装有与其固定为一体的太阳轮，太阳轮与行星齿轮啮合，行星齿轮再与外齿圈啮合，行星盘上设置有凸出的行星盘轴，行星盘轴的内圆安装有单向离合器与转子轴配合，行星盘轴的外圆与毂离合器配合，毂离合器再与其前端的离心离合器配合，离心离合器前端设置有端盖，轮毂的另一个端面上也设置有一个端盖。本设计更加简洁、合理和易于维护。本设计与传统毂电机相比，生产成本增加不足佰元等特点，其毂电机的结构外形和安装尺寸基本与传统电动自行车电机相同，使传统电动车毂电机的更新和取代成为可能。

Description

自动双挡电动自行车毂电机

技术领域

本发明涉及电动自行车的传动机构，具体的说是一种自动双挡电动自行车毂电机。

背景技术

随着社会的进步和科学技术的发展，电动自行车由于其环保，节能和使用方便等诸多优势，也趋于迅猛地发展，并广泛倍受人们的青睐。然而，现有技术中的电动自行车在使用过程中缺少对其行进速度的自动切换变速，以及在其启动和爬坡等存在有一定的缺陷。虽然目前有许多油、电双摩的电动车出现，也仅仅是解决其行进速度的加快和增强爬坡的能力而已。

从包括中国专利在内的有关资料检索表明，目前尚未见到电动自行车通过低速挡的变化，增强其启动，上坡以及达到进一步节能等功效的自动双挡电动自行车毂电机传动机构的相关报道。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的是要提供一种结构简单，合理，易于维护的一种自动双挡电动自行车毂电机。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种自动双挡电动自行车毂电机，其特征是：在电动车轮毂的内腔中心，设置一个转子，转子轴的一个端面上安装有与其固定为一体的太阳轮，太阳轮与行星齿轮啮合，行星齿轮再与外齿圈啮合，行星盘上设置有凸出的行星盘轴，行星盘轴的内圆安装有单向离合器与转子轴配合，行星盘轴的外圆与毂离合器配合，毂离合器再与其前端的离心离合器配合，离心离合器前端设置有端盖，轮毂的另一个端面上也设置有一个端盖。

所述的转子为中心为电机轴的现有技术中使用的电机转子，该电机的控制引出线由转子轴中心孔引出。

所述的毂离合器由一个外圈内设置有保持架和保持架前端的端盘及外圈与保持架之间配合的离心滚针等组成。

所述的离心离合器由支架及与其配合的离心块及弹簧等组成。

本发明将原电动车作为转子的轮毂，改进为一个独立的转子，并将其放入到原轮毂的中间，再将太阳轮固定在其上，且与行星轮配合，再通过行星盘上的盘轴与毂离合器和单向离合器配合，毂离合器再与离心离合器配合，从而形成了一种自动双档的电动自行车的毂电机的结构。

本发明的结构中：

一、行星齿轮组件：内齿圈安装在轮毂外壳上，通过左端盖螺丝与左端盖紧固，太阳轮直接安装在电机的转子上；行星盘由超越离合器和毂离合器锁定；

二、自动换挡离合器：行星盘左侧，由毂离合器组成的可控单向离合器，固定在左端盖上，然后总装左端盖时套入行星盘轴的外圆；行星盘轴的内圆上安装有单向超越离合器，两个单向离合器互为反向安装。毂离合器总成由外圈，保持架、保持架上盖、滚针、以及离心离合器总成组成；外圈中内圆表面有6个等分的斜台面，对应于保持架的6个槽口，在保持架槽口中竖直安装有6个滚针，上面盖有保持架上盖，并通过保持架螺丝与外圈组装起来，离心离合器支架通过定位孔安装在外圈底部；

三、离心离合器：离心离合器由离心支架、离心弹簧、离心块组成，安装在毂离合器总成上；离心离合器的支架与左端盖、毂离合器外圆被螺丝锁定在一起；离心离合器与毂离合器组合使用，离心块的内壁安装在毂离合器的保持架上。

本发明的有益效果是：由于本发明巧妙的应用了行星齿轮的同轴减速和超越离合器相结合的共同优点，使电动自行车的毂电机在机械变速部分的设计更加简洁、合理和易于维护。使用本设计的轮毂电机，在不增加电机功率的情况下，通过低速档的变换，使电动自行车在起步、爬坡上性能大为增强。从而有效的延长的电动车的行驶距离，大大的延长了电机以及蓄电池使用寿命。特别适合在都市行驶中频繁的起步、刹车的人群，是真正一款节能环保的低碳产品。本设计与传统毂电机相比，还具有加工简单，组装容易，生产成本增加不足佰元等特点，其毂电机的结构外形和安装尺寸基本与传统电动自行车电机相同，使传统电动车毂电机的更新和取代成为可能。

附图说明

以下结合附图及实施例对本发明进行进一步的描述。

图1是本发明的毂电机装配示意图。

图2是本发明的行星变速器总成示意图。

图3是本发明的毂离合器装配示意图。

图4是本发明的离心离合器装配示意图。

图1中轮毂11，转子9，太阳轮8，变速器6，毂离合器4，离心离合器3，单向离合器7，左端盖2，右端盖12，轮毂轴10。

图2中行星盘6-1，行星齿轮6-2，外齿圈6-3，行星盘轴6-4。

图3中外圈4-4，保持架4-5，保持架端盖4-2，离心滚针4-3。

图4中支架3-5，离心块3-3，弹簧3-1。

具体实施方式

实施例1：

请参阅1~4图，在电动车轮毂11的内腔中心，设置一个转子9，转子轴的一个端面上安装有与其固定为一体的太阳轮8，太阳轮与变速器6的行星齿轮6-2啮合，行星齿轮再与外齿圈6-3啮合，行星盘6-1上设置有凸出的行星盘轴6-4，行星盘轴的内圆安装有单向离合器7与转子轴配合，行星盘轴的外圆与毂离合器4配合，毂离合器再与其前端的离心离合器3配合，离心离合器前端设置有左端盖2，轮毂的另一个端面上也设置有一个右端盖12。

实施例的毂离合器4由一个外圈4-4内设置有保持架4-5和保持架前端的端盖4-2及外圈与保持架之间配合的离心滚针4-3组成。

实施例的离心离合器3由支架3-5及与其配合的离心块3-3及弹簧3-1等组成。

本发明的行星齿轮中的太阳轮安装在电机转子上，利用电机的动力由太阳轮传送给轮毂，电机的设计可以与传统毂内电机匹配，转子的右侧是轮毂和右端盖，电机及控制的引出线由右侧电机轴中心孔引出。

1、行星齿轮组件：

行星齿轮组件与传统的行星齿轮相类似，内齿圈通过左端盖螺丝与左端盖一起锁紧在轮毂外壳上，太阳轮直接安装在电机的转子上，行星盘通过两只单向离合器安装在轮毂轴与左端盖之间。当低速档行驶时，电机反转，行星盘被超越离合器锁定在轮毂轴上保持不动，电机的动力由行星齿轮，按一定的传动比传递给内齿圈上，再由内齿圈传到轮毂，从而，在低速档行驶时，有行星齿轮减速使电动车的行驶的速度是正常行驶的三分之一或四分之一，轮毂所提供的扭矩也是正常行驶下的三到四倍。随着行驶速度的升高，并到达一定时速后，控制系统使电机退出反转，切换到正转，由此来进行对轮毂进行自动换挡运行。当电机正转后，毂离合器使行星盘被固定在轮毂的左端盖上，同时外齿圈也安装在轮毂上固定。因此，行星齿轮中两组齿轮同时被固定在一个轮毂上，行星齿轮不能变速而失效，电机以1∶1的传动比直接把动力由行星盘直接传递给轮毂。电动车按高速传动比行驶。

2、自动离合器：

该组件安装在行星盘左侧，由毂离合器、离心离合器组合成的可控的单向可控超越离合器，套装在行星盘轴的外圆；行星盘轴的内圆上安装有单向超越离合器，他们两个单向离合器互为反向安装。毂离合器总成由外圈，保持架、保持架上盖、滚针、以及离心离合器总成组成。外圈中内圆表面铣有6个等分的斜台面，对应与保持架的6个槽口，在保持架槽口中竖直安装有6个滚针，上面盖有保持架端盖，并通过保持架螺丝与外圈组合起来，离心离合器支架通过定位孔安装在毂离合器外圈的底部，通过毂离合器螺丝与左端盖锁在一体。在电动车起步或低速运行时，电机反转，毂离合器处于正向超越脱离状态，毂离合器不起作用，电机反转将带动行星盘反转，使安装在行星盘内圆的单向离合器反向超越而逆止，行星盘被轮毂轴固定。当电机正传时，电动车的惯性在行星齿轮上产生的摩擦力和转子的正转在行星齿轮上摩擦力，均使电机带动行星盘发生正转，从而使单向离合器形成正向超越，行星盘自动的脱离轮毂轴，电机带动的行星盘一起旋转，单行星盘的转速超越轮毂转速时，在毂离合器形成反向超越逆止，使行星盘与轮毂左端盖被毂离合器锁死。行星盘和外齿圈同时被固定在轮毂上不能相对运动。因此，行星齿轮失去作用，此时电机的扭矩只能直接作用在行星盘上，由毂离合器传递到轮毂上，达到一比一的传送效果。

3、离心离合器：

离心离合器由离心支架、离心弹簧、离心块组成，安装在毂离合器总成上，用于在极低转速或停车下使毂离合器脱离单向超越功能，从而保证在停车后由于单向离合器自锁使车辆无法倒退。该离心离合器的支架与左端盖、毂离合器外圆被螺丝被固定在轮毂上，直接被轮毂带动，调整弹簧拉力，能确保在一定行驶速度下，使毂离合器恢复超越离合功能。其离心离合器控制点低于自动换挡的行驶速度。离心离合器与毂离合器组合使用，离心块的内壁安装在毂离合器的保持架槽内，用于调节保持架角度。当轮毂旋转时，离心块由离心力的作用向外张开时，就可调整保持架与外圈的相对位置，从而推动离合滚针压紧在外圆的斜面与行星轴表面上，毂离合器进入工作状态。在停车状态下，离心块收缩，带动滚针脱离上述的表面，使外圆与行星轴脱离咬合，毂离合器失去单向离合功能。即毂离合器中的滚针保持架受控于离心离合器，从而使电动车在停车状态下能使毂离合器的单向离合功能失效，提供倒车时轮毂能自由旋转。

4、毂离合器工作过程：

1)当电动车在低速档行驶时，离心块随转速升高逐步张开，从而推动滚针压紧在外圈和行星盘轴的表面。此时，电机反转，毂离合器处于正向超越状态，毂离合器没有发生作用，滚针与上述的两表面产生滚动摩擦，类似于滚动轴承工作。2)当电机达到换挡速度后，电机开始停转，由于车的惯性会使离心块保持在原来的张开状态下，电机正转后会推动行星盘正传使之超越轮毂转速，毂离合器变成反向超越状态，毂离合器逆止，行星盘被毂离合器锁紧在轮毂左端盖上，此时毂离合器滚针被超越自锁，离心块调节失去作用。3)在减速或要停车时，使用者都会先关闭油门，电动车总会有一小段滑行过程，此时，轮毂变成动力源，电机变成负载源，又使毂离合器变成正超越运动，把被夹紧的滚针释放出来，离心块恢复作用，并由离心弹簧使滚针复位到脱离状态。

5、加速变挡与过渡：

起步、加速状态：在起步时，驾车者开启油门手把，电机受控制器一个反转信号，电机开始反转并加速，此时，电机先把动力优先传给行星盘，促使行星盘反转，由于行星盘受单向超越离合器的控制，反转运动被锁死，单向离合器的反向止逆基本没有间隙小。因此在起步中电机均能把0转速传递到轮毂，没有起步的冲击感。当电动车速度的提高到(约为一档速度的1/2)离心离合器张开时，使毂离合进入工作状态，并保持滚动超越离合。随着车辆的速度进一步的提高，控制器得到换挡速度后，先暂停电机的供电，使电机停止运转，此时由于惯性使得轮毂继续向前运转，外齿圈在摩擦力的作用下，就会带动行星盘由原来的禁止状态开始正转，同时行星盘左侧的两个超越离合器都处在超越分离状态，这时候行星盘的转速大于0小于轮毂转速。控制器经一小段输出暂停后，给电机一个正转信号，电机以一定的软启动加速状态下正转，并带动行星盘加速正转，直到转速超越轮毂转速，就能锁上的毂离合器1，在这段时间内由于行星盘或电机都要由零转速提升到轮毂转速，提供了电机反转所需的缓冲时间，加上毂超越离合器的同步离合，使换挡没有顿挫感。达到平稳换挡的过渡。

6、滑行、退档、停车：

当电动车遇到下坡或前面有障碍物时，松开油门把手，电动车就以滑行形式下工作，两个超越离合器也都处于超越分离状态，此时行星盘的转速依然以大于0小于毂转速下运转，滑行阻力很小。当电动车由于刹车或滑行后速度达不到二档水平，控制器在加速后会回到一档工作状态。此时，行星盘会由于有一定的正转速度，电机在反转后会有一小段时间来抵消行星盘的正转，从而给行驶中的电动车换挡提供了一个缓冲时间。使电机在退档后也能平稳的过渡。当电动车在爬坡或重载的情况下，由于控制器检测到的工作电流比实际工作电流大，控制器会提前或滞后换挡，并对缓冲时间进行相应的调整，以满足换挡的平稳过渡。

Claims

1.一种自动双挡电动自行车毂电机，其特征是：在电动车轮毂的内腔中心，设置一个转子，转子轴的一个端面上安装有与其固定为一体的太阳轮，太阳轮与行星齿轮啮合，行星齿轮再与外齿圈啮合，行星盘上设置有凸出的行星盘轴，行星盘轴的内圆安装有单向离合器与转子轴配合，行星盘轴的外圆与毂离合器配合，毂离合器再与其前端的离心离合器配合，离心离合器前端设置有端盖，轮毂的另一个端面上也设置有一个端盖。

2.根据权利要求1所述的一种自动双挡电动自行车毂电机，其特征是：所述的电机的控制引出线由转子轴中心孔引出。

3.根据权利要求1所述的一种自动双挡电动自行车毂电机，其特征是：所述的毂离合器由一个外圈内设置有保持架和保持架前端的端盘及外圈与保持架之间配合的离心滚针组成。

4.根据权利要求1所述的一种自动双挡电动自行车毂电机，其特征是：所述的离心离合器由支架及与其配合的离心块及弹簧组成。