CN113692377B - 用于电动自行车转换器的自行车推进系统 - Google Patents

Abstract

一种自行车推进系统，包括同轴转子组件和底板组件。同轴转子组件：限定外驱动表面；限定内保持表面；包括一组链轮托架，该一组链轮托架围绕同轴转子组件的内保持表面布置，并被配置为与自行车的链轮的齿接合；并被配置为围绕自行车的链轮接合，其中外驱动表面的中心轴线与自行车的链轮的旋转轴线同轴。底板组件：被配置为固定到自行车的支撑件；包括保持子组件，该保持子组件被配置为相对于底板组件对同轴转子组件进行平移地约束；包括驱动子组件，该驱动子组件被配置为围绕同轴转子组件的外驱动表面接合；并且包括马达，该马达被配置为经由驱动子组件使同轴转子组件旋转。

Description

用于电动自行车转换器的自行车推进系统

相关申请的交叉引用

本申请要求2019年2月17日提交的美国临时申请第62/806,817号和2019年2月17日提交的美国临时申请第62/806,898号的权益，这两项美国临时申请通过该引用以其全部内容并入。

技术领域

本发明总体上涉及电动自行车推进领域，并且更具体地说，涉及电动自行车推进领域中一种新的和有用的电动自行车转换器系统。

发明内容

1)一种自行车推进系统，包括：

同轴转子组件，所述同轴转子组件：

包括第一转子元件，其附接到第一链轮托架，所述第一链轮托架被配置为接合第一自行车链轮；

包括第二转子元件，其附接到第二链轮托架，所述第二链轮托架被配置为接合所述第一自行车链轮；并且

被配置为限定圆形外驱动表面，限定圆形内保持表面，并在所述同轴转子组件的接合构型中经由所述第一链轮托架和所述第二链轮托架围绕所述第一自行车链轮瞬时地接合；和

底板组件，所述底板组件：

被配置为瞬时地固定到自行车的框架元件；

包括保持子组件，所述保持子组件被配置为当所述同轴转子组件围绕所述第一自行车链轮接合并且所述底板组件固定到所述自行车的框架元件时，相对于所述底板组件对所述同轴转子组件进行平移地约束；

包括驱动子组件，所述驱动子组件被配置为经由所述圆形外驱动表面接合所述同轴转子组件；以及

包括马达，所述马达被配置为经由所述驱动子组件使所述同轴转子组件围绕所述圆形外驱动表面的中心轴线旋转，当所述同轴转子组件围绕所述第一自行车链轮接合时，所述马达引起所述第一自行车链轮的旋转。

2)根据1)所述的自行车推进系统，其中，所述底板组件还包括：

传感器臂，其被配置为当所述同轴转子组件围绕所述第一自行车链轮接合，并且所述底板组件被固定到所述自行车的框架元件时，经由滚子偏压抵靠所述自行车的链而与所述自行车的链接合；和

电子子系统，其被配置为：

检测所述传感器臂的由所述自行车的链中的张力引起的偏转；并且

基于所述传感器臂的所述偏转，启动所述马达，以使所述同轴转子旋转。

3)根据1)所述的自行车推进系统：

其中所述同轴转子组件还包括铰链，所述铰链将所述第一转子元件连接到所述第二转子元件，所述铰链限定了旋转轴线，所述旋转轴线平行于所述圆形外驱动表面的中心轴线；

其中所述第一转子元件包括闩锁；并且

其中所述第二转子元件包括锁定销，所述锁定销被配置为接合所述闩锁，并且在所述同轴转子组件的所述接合构型中防止所述第一转子元件与所述第二转子元件分离。

4)根据1)所述的自行车推进系统，其中，所述第一链轮托架和所述第二链轮托架被配置为在所述同轴转子组件的所述接合构型中与所述第一自行车链轮的超过百分之二十五的齿接合。

5)根据1)所述的自行车推进系统：

其中所述第一链轮托架还被配置为接合所述第一自行车链轮，所述第一自行车链轮的特征在于第一齿数；

其中所述第二链轮托架还被配置为接合所述第一自行车链轮，所述第一自行车链轮的特征在于所述第一齿数；

还包括第三链轮托架，所述第三链轮托架：

被配置为代替所述第一链轮托架附接到所述第一转子元件；并且

被配置为与第二自行车链轮接合，所述第二自行车链轮的特征在于不同于所述第一齿数的第二齿数；

还包括第四链轮托架，所述第四链轮托架：

被配置为代替所述第二链轮托架附接到所述第二转子元件；并且

被配置为接合所述第二自行车链轮，所述第二自行车链轮的特征在于所述第二齿数；

其中所述同轴转子组件还被配置为在所述同轴转子组件的所述接合构型中经由所述第三链轮托架和所述第四链轮托架围绕所述第二自行车链轮瞬时地接合；

其中所述保持子组件还被配置为当所述同轴转子组件围绕所述第二自行车链轮接合并且所述底板组件固定到所述自行车的框架元件时，相对于所述底板组件对所述同轴转子组件进行平移地约束；并且

其中所述马达还被配置为经由所述驱动子组件使所述同轴转子组件围绕所述圆形外驱动表面的所述中心轴线旋转，当所述同轴转子组件围绕所述第二自行车链轮接合时，所述马达引起所述第二自行车链轮的旋转。

6)根据1)所述的自行车推进系统：

其中所述第一链轮托架还被配置为与自行车齿轮组中最内侧自行车链轮接合；

其中所述第二链轮托架还被配置为接合所述最内侧自行车链轮；并且

其中所述同轴转子组件还被配置为经由所述第一链轮托架和所述第二链轮托架在所述同轴转子组件的所述接合构型中围绕所述自行车的所述最内侧自行车链轮瞬时地接合；

其中所述同轴转子组件还被配置为在所述同轴转子组件的所述接合构型中经由所述第一链轮托架和所述第二链轮托架围绕所述最内侧自行车链轮瞬时地接合；

其中所述保持子组件还被配置为当所述同轴转子组件围绕所述最内侧自行车链轮接合并且所述底板组件固定到所述自行车的框架元件时，相对于所述底板组件对所述同轴转子组件进行平移地约束；并且

其中所述马达还被配置为经由所述驱动子组件使所述同轴转子组件围绕所述圆形外驱动表面的所述中心轴线旋转，当所述同轴转子组件围绕所述第二自行车链轮接合时，所述马达引起所述最内侧自行车链轮的旋转。

7)根据1)所述的自行车推进系统，其中，所述底板组件还包括变速器止动件，所述变速器止动件被配置为防止所述自行车的变速器转移到所述第一自行车链轮中。

8)一种自行车推进系统，包括：

同轴转子组件，其被配置为围绕自行车链轮瞬时地接合，并且包括一组链轮托架，所述一组链轮托架围绕所述同轴转子组件布置，所述一组链轮托架被配置为与所述自行车的所述链轮的齿接合；和

底板组件，所述底板组件：

被配置为瞬时地固定到所述自行车的框架元件；

包括保持子组件，所述保持子组件被配置为相对于所述底板组件对所述同轴转子组件进行平移地约束；

包括驱动子组件，所述驱动子组件被配置为接合所述同轴转子组件；

包括马达，所述马达被配置为经由所述驱动子组件使所述同轴转子组件围绕所述同轴转子组件的中心轴线旋转；

包括传感器臂，所述传感器臂被配置为经由滚子偏压抵靠所述自行的链而与所述自行车的链接合；以及

包括电子子系统，所述电子子系统被配置为：

检测所述传感器臂的由所述自行车的链中的张力引起的偏转；并且

基于所述传感器臂的所述偏转，启动所述马达，以使所述同轴转子旋转。

9)根据8)所述的自行车推进系统：

其中所述滚子在第一端联接到所述传感器臂；并且

其中所述底板组件还包括偏压弹簧，所述偏压弹簧联接到所述传感器臂的第二端，并被配置为使所述滚子偏压抵靠所述自行车的链。

10)根据8)所述的自行车推进系统，其中，所述传感器臂还包括附接到所述滚子的轴的枢轴，所述枢轴：

被配置为使所述滚子偏压抵靠所述自行车的链，并将所述滚子的轴定位成在第一位置垂直于所述自行车的链；并且

被配置为在第二位置将所述滚子从所述自行车的链移除。

11)根据8)所述的自行车推进系统：

其中所述滚子在第一端联接到所述传感器臂；

其中所述底板组件还包括联接到所述传感器臂的第二端的磁体；

其中所述电子子系统还包括霍尔效应传感器，所述霍尔效应传感器靠近所述传感器臂的所述第二端；并且

其中所述电子子系统还被配置为基于所述磁体的位移经由所述霍尔效应传感器检测所述传感器臂的偏转。

12)根据8)所述的自行车推进系统：

其中所述电子子系统还包括惯性测量单元，所述惯性测量单元被配置为检测所述底板组件相对于地平面的位置；并且

其中所述电子子系统还被配置为响应于检测到所述底板组件的所述位置在预定可操作包络之外，停止所述马达。

13)根据12)所述的自行车推进系统，其中，所述电子子系统还被配置为，响应于检测到所述传感器臂的阈值偏转：

基于所述传感器臂的周期性偏转计算所述自行车的节奏；

计算所述自行车的速度；

基于所述自行车的所述速度和所述自行车的所述节奏识别所述自行车的当前传动比；以及

基于所述自行车的所述当前传动比驱动所述马达。

14)根据8)所述的自行车推进系统，还包括：

电池组件，所述电池组件：

被配置为装配在标准自行车瓶子保持架内；

被配置为向所述马达供应电力；并且

被配置为向所述电子子系统供应电力；以及

电力缆线，其将所述电池组件电联接到所述电子子系统和所述马达。

15)一种自行车推进系统，包括：

同轴转子组件，所述同轴转子组件：

限定圆形外驱动表面；

限定内保持表面；

包括一组链轮托架，所述一组链轮托架围绕所述同轴转子组件的所述内保持表面布置，并被配置为与自行车链轮的齿接合；并且

被配置为围绕所述自行车链轮瞬时地接合，其中所述圆形外驱动表面的中心轴线与所述自行车链轮的旋转轴线是同轴的；

底板组件，所述底板组件：

被配置为瞬时地固定到所述自行车的支撑件；

包括保持子组件，所述保持子组件被配置为相对于所述底板组件对所述同轴转子组件进行平移地约束；

包括驱动子组件，所述驱动子组件被配置为接合所述同轴转子组件的所述圆形外驱动表面；以及

包括马达，所述马达被配置为经由所述驱动子组件使所述同轴转子组件围绕所述圆形外驱动表面的中心轴线旋转。

16)根据15)所述的自行车推进系统：

其中所述同轴转子组件还包括：

第一转子元件，其附接到所述一组链轮托架中的第一链轮托架；和

第二转子元件，其附接到所述一组链轮托架中的第二链轮托架，并被配置为瞬时地联接到所述第一转子元件，以限定所述圆形外驱动表面和所述内保持表面。

17)根据15)所述的自行车推进系统，其中，所述底板组件还包括：

传感器臂，其被配置为当所述同轴转子组件围绕所述第一自行车链轮接合并且所述底板组件被固定到所述自行车的框架元件时，经由滚子偏压抵靠所述自行车的链而与所述自行车的链接合；和

电子子系统，其被配置为：

检测所述传感器臂的由所述自行车的链中的张力引起的偏转；以及

基于所述传感器臂的所述偏转，启动所述马达，以使所述同轴转子旋转。

18)根据15)所述的自行车推进系统，其中，所述驱动子组件还包括：

驱动齿轮，其联接到所述马达；

驱动带，其被配置为接合所述驱动齿轮和所述同轴转子组件的所述圆形外驱动表面；以及

一组驱动带滚子，其被配置为保持所述驱动带与所述驱动齿轮以及与所述同轴转子组件的所述外驱动表面的接合。

19)根据18)所述的自行车推进系统，其中，所述驱动子组件还包括行星齿轮箱，所述行星齿轮箱：

被布置在所述马达和所述驱动齿轮之间；并且

被配置为将扭矩从所述马达传递到所述驱动齿轮。

20)根据15)所述的自行车推进系统，其中，所述保持子系统包括一组保持滚子，所述一组保持滚子被配置为经由与所述内保持表面和所述圆形外驱动表面接触，将所述同轴转子子系统作为无毂轮平移地约束。

21)根据15)所述的自行车推进系统，其中，所述一组链轮托架中的每个链轮托架还包括：

一组外侧保持齿，其被配置为接合所述自行车的所述链轮的外表面；

一组内侧保持齿，其以大于所述自行车的所述链轮的厚度从所述外侧保持齿偏移，并且被配置为接合所述自行车的所述链轮的内表面；以及

一组接合特征，其被配置为与所述自行车的所述链轮的布置在所述一组外侧保持齿和所述一组内侧保持齿之间的节距接合。

附图简述

图1是该系统的示意性表示；

图2是该系统的示意性表示；

图3是该系统的示意性表示；

图4是该系统的示意性表示；

图5是该系统的示意性表示；

图6是该系统的示意性表示；

图7是该系统的示意性表示；

图8是该系统的示意性表示；

图9是该系统的示意性表示；

图10是该系统的示意性表示；

图11是该系统的示意性表示；

图12A是该系统的示意图；

图12B是该系统的示意图；以及

图13是该系统的示意性表示。

实施例的描述

本发明的实施例的以下描述不意图将本发明限制到这些实施例，而是意图使本领域技术人员能够理解并使用本发明。本文所描述的变型、配置、实施方式、示例性实施方式和示例是可选的，并且不排除其所描述的变型、配置、实施方式、示例性实施方式和示例。本文所描述的发明可以包括这些变型、配置、实施方式、示例性实施方式和示例的任何和所有的变换。

1.自行车推进系统

如图3和图6所示，自行车推进系统100包括：同轴转子组件102；和底板组件104。同轴转子组件102：包括附接到第一链轮托架151的第一转子元件134，第一链轮托架151被配置为与第一自行车链轮接合；包括附接到第二链轮托架152的第二转子元件136，第二链轮托架152被配置为接合第一自行车链轮；并且被配置为限定圆形外驱动表面132，限定圆形内保持表面133，并且经由第一链轮托架151和第二链轮托架152在同轴转子组件102的接合构型中围绕第一自行车链轮瞬时地接合。底板组件104：被配置为瞬时地固定到自行车的框架元件；包括保持子组件，该保持子组件被配置为当同轴转子组件102围绕第一自行车链轮接合并且底板组件104固定到自行车的框架元件时，相对于底板组件104对同轴转子组件102进行平移地约束；包括驱动子组件，该驱动子组件被配置为经由圆形外驱动表面132接合同轴转子组件102；并且包括马达162，该马达162被配置为通过驱动子组件使同轴转子组件102围绕圆形外驱动表面132的中心轴线旋转，当同轴转子组件102围绕第一自行车链轮接合时，马达162引起第一自行车链轮的旋转。

如图3、图6和图7所示，自行车推进系统100的一种变型包括：同轴转子组件102和底板组件104。在该变型中，同轴转子组件102被配置为刚性且瞬时地围绕自行车的链轮接合，并且包括围绕同轴转子组件102布置的一组链轮托架150，该组链轮托架150被配置为与自行车的链轮的齿接合。在该变型中，底板组件104：被配置为瞬时地固定到自行车的框架元件；包括保持子组件，该保持子组件被配置为相对于底板组件104对同轴转子组件102进行平移地约束；包括驱动子组件，该驱动子组件被配置为接合同轴转子组件102；包括马达162，该马达162被配置为经由驱动子组件使同轴转子组件102围绕同轴转子组件102的中心轴线旋转；包括传感器臂171，该传感器臂171被配置为经由链滚子176偏压抵靠自行车的链而与自行车的链接合；并且包括电子子系统180。在该变型中，该电子子系统180被配置为：检测由自行车的链中的张力引起的传感器臂171的偏转；并且基于传感器臂171的偏转启动马达162，以使同轴转子130旋转。

如图3所示，自行车推进系统100的一种变型包括：同轴转子组件102和底板组件104。在该变型中，同轴转子组件102：限定圆形外驱动表面132；限定内保持表面133；包括一组链轮托架150，该一组链轮托架150围绕同轴转子组件102的内保持表面133布置，并被配置为与自行车链轮的齿接合；并被配置为围绕自行车链轮瞬时地接合，其中圆形外驱动表面132的中心轴线与自行车链轮的旋转轴线是同轴的。在该变型中，底板组件104：被配置为瞬时地固定到自行车的支撑件；包括保持子组件，保持子组件被配置为相对于底板组件104对同轴转子组件102进行平移地约束；并且包括驱动子组件，该驱动子组件被配置为接合同轴转子组件102的圆形外驱动表面132；并且包括马达162，马达162被配置为经由驱动子组件使同轴转子组件102围绕圆形外驱动表面132的中心轴线旋转。

2.应用

大体上，如图1所示，自行车推进系统100包括：转子，该转子被配置为瞬时地安装到自行车的链轮(例如，自行车的后链轮、自行车的前链环)；底板组件，该底板组件被配置为瞬时地安装到自行车的框架元件(例如，自行车的链支撑件、自行车的座椅支撑件)；以及马达，该马达布置在底板组件中并被配置为驱动转子，从而产生围绕自行车的链轮的额外扭矩并辅助骑车人操作自行车。

更具体地，如图3、图4、图5、图6和图7所示，自行车推进系统100包括：同轴转子组件102，该同轴转子组件102包括一组链轮托架150，该组链轮托架150被配置为在接合构型中瞬时地接合自行车的链轮，并且被配置为在脱离构型中从链轮释放；和底板组件104，该底板组件104在接合构型中固定到同轴转子组件102，瞬时地配合到自行车的链支撑件或座椅支撑件，并且包括马达162和将扭矩传递到同轴转子组件102的驱动子组件。同轴转子组件102被配置为打开(或“裂开”)，以能够安装在自行车的后齿轮组的链轮上以及从该链轮移除，而不需要从自行车的框架的后叉移除后轮。同轴转子组件102还被配置为在接合构型中围绕链轮闭合并闩锁，在接合构型中同轴转子组件102的外表面形成连续的圆形外驱动表面132；并且在接合构型中朝向同轴转子组件102的径向中心延伸的链轮托架150接合链轮的齿，以便在外驱动表面132和链轮之间传递扭矩。底板组件104包括：一组滚子，其被配置为当同轴转子组件102安装在链轮上时，以“无毂轮”构型接合和保持同轴转子组件102；包括电子马达；并且包括齿状驱动带164，该齿状驱动带164在这些滚子和同轴转子组件102的外驱动表面132之间运行，并且该齿状驱动带164将扭矩从电动马达传递到同轴转子组件102中，然后经由链轮托架150将扭矩传递到链轮中。此外，底板组件104包括凸台或支架，该凸台或支架被配置为接合自行车的框架的后悬架附近的座椅支撑件或链支撑件，从而当马达被致动时防止底板组件104围绕自行车的俯仰轴线旋转；以及带子或其他联接器，该带子或其他联接器被配置为缠绕自行车的座椅支撑件或链支撑件，从而约束底板组件104围绕自行车的偏航轴线旋转，同时同轴转子组件102和滚子协作以约束底板组件104的平移和底板组件104围绕自行车的滚动轴线旋转。

因此，底板组件104可以在不需要额外的工具的情况下，通过在自行车的后叉附近将带子缠绕在自行车的右座椅支撑件或右链支撑件而安装在自行车的框架上。同轴转子组件102然后可以被打开，第一链轮托架151(其在第一链轮托架的近端处联接到第一转子元件134)可以位于最内侧链轮或自行车的后齿轮组上。然后，第一转子元件134可以被送入底板组件104中并沿着保持滚子。附接到第二转子元件136的第二链轮托架152可以抵靠链轮的相对侧闭合，并且与第一转子元件134形成闩锁，并且通过延伸，与联接到第一转子元件134的第一链轮托架151形成闩锁。同轴转子组件102和底板组件104因此可以协作：将底板组件104完全约束在自行车的框架上；并且通过沿着滚子穿过底板组件104，使得同轴转子组件102能够与自行车的后轮一起旋转。然后，联接到传感器子组件170的链滚子176可以折叠以接合自行车的链并沿着自行车的链而安放，电池组件可以设置在安装在自行车的框架上的更粗的保持器中，并且电力缆线可以从电池组件布线到底板组件104，以完成自行车推进系统100在自行车上的组装，例如不到一分钟。随后，自行车推进系统100的这些元件可以类似地在类似的持续时间内从自行车上移除，以便将自行车恢复到无辅助构型。

因此，自行车推进系统100包括底板组件104和同轴转子组件102，它们协作：以使得当用户需要踏板辅助时(例如，为通勤做准备)，能够快速安装到自行车上；并且能够从该自行车上快速移除，例如当用户将自行车停放在公共空间中时，或者当用户不再需要踏板辅助时(例如，准备与朋友一起骑自行车或者在公园中骑自行车时)，所有这些都不需要额外的工具，并且不需要从自行车上移除轮或其他原本的部件。

此外，如图12A和图12B所示，自行车推进系统100可以：通过安放在链上的链滚子176和联接到链滚子176的传感器子组件170，监测自行车的链中的张力，该张力与用户向自行车的踏板施加的扭矩有关；从该链张力直接解读出马达的目标输出扭矩或输出动力；并相应地调节马达的扭矩或动力输出。因为传感器子组件170和链滚子176被集成到底板组件104中，所以自行车推进系统100可以监测该控制信号(即链张力)并实施闭环控制以调节马达的输出扭矩或输出动力，而不需要在自行车上安装额外的传感器或模块。

因此，自行车推进系统100可以通过在不需要任何额外的工具的情况下将三个子系统(即，同轴转子组件102、底板组件104和电池组件)定位在自行车上而被快速安装在各种几何形状和尺寸的自行车上。当使用时，自行车推进系统100可以向自行车的后齿轮组(例如，自行车盒、自由轮毂)提供额外的动力，以便根据骑行者的动力输出帮助骑行者向前推进自行车。类似地，自行车推进系统100可以快速地从自行车移除，同样无需额外的工具。因此，自行车推进系统100能够方便且暂时地将纯体力自行车转换成具有踏板辅助的电动自行车，并且反之亦然，从而使得骑行者能够将单辆自行车在纯体力配置(例如，用于运动)和电动自行车配置(例如，用于通勤)之间快速且无缝地转换。

2.1系统概述

在一个示例中，自行车推进系统100通过围绕自行车的链轮(即，位于盒、自由轮毂或链环中的自行车的链轮)安装同轴转子组件102将动力传递给自行车齿轮组。自行车推进系统100可以包括同轴转子组件102，该同轴转子组件102被配置为与自行车的后链轮接合，或者更具体地，与自行车齿轮组中的最内侧链轮接合。因此，当处于接合构型时，自行车推进系统100占据自行车的基于变速器的传动装置中的一个链轮。在替代实施方式中，自行车推进系统100包括同轴转子组件102，其被配置为与自行车的前链环接合。

因此，在接合构型中，同轴转子组件102被配置为包围链轮并向内延伸一组链轮托架150(例如，两个或更多个)，该组链轮托架150被配置为接合链轮的齿，如图11所示。在图8所示的接合构型中，同轴转子组件102还限定了圆形外驱动表面132(驱动子组件可以与其接合)和圆形内保持表面133(保持子组件可以与其接合)，从而使得底板组件104内的部件能够使同轴转子组件102围绕中心轴线(与链轮的旋转轴线对齐)旋转，其中同轴转子组件102充当无毂轮系统中的轮。此外，同轴转子组件102可以包括两个铰接的(如图9所示)或完全可分离的构件，当它们彼此接合时，使得该组链轮托架150与链轮对齐，从而相对于同轴转子组件102旋转地约束链轮，如图10所示。

如图3、图4、图5、图6和图7所示，自行车推进系统100包括底板子系统，该底板子系统将自行车推进系统100固定到自行车的框架元件上，并在向同轴转子组件102施加扭矩时防止自行车推进系统100的非旋转部件(例如马达、电子子系统180、驱动子组件和保持子组件)围绕链轮的旋转轴旋转。因此，自行车推进系统可以有效地将动力传递到链轮，同时防止由于自行车推进系统100相对于自行车的框架的意外运动而损坏自行车或自行车推进系统100。除了相对于自行车的框架约束自行车的非旋转部件之外，底板组件104容纳马达162、控制马达162的电子子系统180、将动力从马达162传递到同轴转子组件102的驱动子组件、以及防止同轴转子组件102相对于底板组件104平移运动同时使得同轴转子组件102能够作为无毂轮而旋转的保持子组件。

在一个实施方式中，自行车推进系统100被配置为固定到自行车的后链支撑件。在该实施方式中，底板组件104：包括将底板组件104固定到自行车的右链支撑件的附接元件；并且限定了容纳自行车的右链支撑件、后轮和后变速器之间的上述子组件和部件的形状因素。

在另一实施方式中，自行车推进系统100包括底板组件104，底板组件104还包括从底板组件104延伸以与自行车的链(如图2所示)接合的传感器臂171。传感器臂171可以包括压靠或偏压链(例如，通过作用在传感器臂171上的弹簧)的链滚子176。因此，当骑行者向自行车的踏板施加扭矩时，链张力增加，压在链滚子176上，并导致传感器臂171相对于其初始位置偏转。因此，自行车推进系统100可以估计骑行者在操作期间施加到自行车的踏板的动力，并且可以基于该估计来衡量马达162的动力输出。

在一个实施方式中，自行车推进系统100可以包括单独的电池组件，电池组件经由电力缆线和/或调速把组件(throttle assembly)108连接到底板组件104，用于改变自行车推进系统100的辅助输出水平。此外，自行车推进系统100可以与安装在移动计算装置(例如，智能手机、平板电脑、自行车计算机)上的应用相互作用，以使骑行者能够修改自行车推进装置的设置。

2.2示例

在自行车推进系统100的一个示例应用中，骑行者可以安装自行车推进系统100，以便将她的标准公路自行车转换成电动自行车，以便于通勤或穿越更困难的地形。此外，骑行者可以容易地移除自行车推进系统100：使用自行车进行锻炼；遵守特定地区对电动自行车的法律限制；在停放自行车时防止自行车推进系统100被盗；或者出于任何其他原因移除自行车推进系统100。同样，每当骑行者需要踏板辅助时，她可以容易地重新安装自行车推进系统100。

在另一个示例应用中，自行车共享操作者可以在自行车车队中的每辆自行车上安装自行车推进系统100的实体，以便电动地辅助该自行车车队的用户，并改善这些自行车对工作区域中的通勤者的实用性。当任何自行车推进系统100发生机械故障时，自行车共享操作员可以从受影响的自行车移除自行车推进系统100，并且在被安装在受影响的自行车上的原始自行车推进系统100经历修理时，用功能性自行车推进系统100替换自行车推进单元。因此，通过利用自行车推进系统100，而不是与自行车集成的踏板辅助系统，自行车共享操作员可以最小化电动踏板辅助自行车车队中的停机时间。

3.同轴转子组件

大体上，如图1、图8、图9和图10所示，自行车推进系统100包括同轴转子组件102，该同轴转子组件102围绕自行车齿轮组的链轮夹紧或以其他方式接合自行车齿轮组的链轮。更具体地，自行车推进系统100包括同轴转子组件102，该同轴转子组件102被配置为瞬时地围绕自行车的链轮接合，并且包括围绕同轴转子组件102布置的一组链轮托架150，该组链轮托架150被配置为与自行车的链轮的齿接合。此外，自行车推进系统100包括同轴转子组件102，同轴转子组件102：包括圆形外驱动表面132和圆形内保持表面133，从而限定了用于保持子组件的表面，以相对于底板组件104对同轴转子组件102进行平移地约束，并限定了用于驱动子组件的表面，以将动力从马达162传递到同轴转子组件102。此外，如图9所示，自行车推进系统100可以包括同轴转子组件102，该同轴转子组件102还包括：附接到第一链轮托架151的第一转子元件134和附接到第二链轮托架152的第二转子元件136，其中同轴马达162组件在第一转子元件134和第二转子元件136处于接合构型的接合期间限定圆形外驱动表面132和圆形内保持表面133。因此，自行车推进系统100包括同轴转子组件102，该同轴转子组件102能够容易地与自行车的链轮接合和从自行车的链轮脱离，并且能够有效且安全地将动力从自行车推进装置的驱动子组件和马达162传递到自行车的链轮。

在一个实施方式中，如图9所示，自行车推进系统100包括同轴转子组件102，该同轴转子组件102还包括两个近似半圆形的转子元件，这两个转子元件在一端处通过铰链附接，并且分别在第一转子元件134和第二转子元件136上限定了闩锁的凸部件和凹部件。当第一转子元件134与第二转子元件136接合时，第一转子元件134和第二转子元件136限定圆形外驱动表面132和圆形内保持表面133。

在另一实施方式中，自行车推进系统100包括同轴转子组件102，该同轴转子组件102还包括两个近似半圆形的转子元件，这两个转子元件被配置为可经由两个闩锁完全分离。因此，用户可以将两个转子元件的每一端联接到相对的转子元件的相应端，从而限定圆形外驱动表面132和圆形内保持表面133。

下面进一步详细描述附加部件和这些部件的实施方式。

3.1同轴转子

大体上，自行车推进系统100包括同轴转子130，同轴转子130作为同轴转子组件102的主要部件。更具体地，自行车推进系统100可以包括同轴转子130，同轴转子130包括限定圆形外驱动表面132并限定圆形内保持表面133的无心盘，其中圆形外驱动表面132限定齿状(即齿轮式)表面，并且圆形内保持表面133的特征在于直径大于自行车的链轮(同轴转子130被配置为与该自行车的链轮接合)。此外，自行车推进系统100可以包括同轴转子130，该同轴转子130限定厚度，使得当由驱动子组件驱动并且与自行车的链轮接合时，同轴转子130在负载下侧向稳定，例如厚度在0.5厘米和1.5厘米之间。

在一个实施方式中，同轴转子130在被分成两个或更多个独立的转子元件之前被制造成单件刚性材料。例如，同轴转子130可以由金属制成，例如不锈钢或铝合金(例如6061或7075)。例如，同轴马达162可以由单件金属铣削和/或车床加工而成。可选地，同轴转子130可以由单件金属冲压而成。然而，同轴转子130可以以任何其他方式制造。

在图8所示的另一种实施方式中，同轴转子130可以包括一组沟槽，以便减轻同轴转子130的重量，同时留下足够的材料来保持同轴转子130在来自驱动子组件的负载下的结构稳定性。

3.2外驱动表面

大体上，自行车推进系统100可以包括限定齿轮式外驱动表面132的同轴转子130，以便与驱动子组件相互作用。在一个实施方式中，自行车推进系统100可以包括同轴转子130，同轴转子130被配置为与容纳在底板组件104中的齿状驱动带164(即同步带)相互作用(即啮合)。在该实施方式中，外驱动表面132可以限定一组弯曲齿，该组弯曲齿被配置为与橡胶同步带相互作用。因此，通过与同步带相互作用，自行车推进系统100可以可靠地将动力从马达162传递到同轴转子130，而无需润滑或频繁维护。

在一个实施方式中，自行车推进系统100经由保持子组件相对于底板组件104保持同轴转子组件102，其中一对保持滚子沿着外驱动表面132安放。然而，为了防止由于与齿状外驱动表面132的碰撞而损坏保持滚子，自行车推进系统100可以包括位于外驱动表面132的齿的基部处的倒角边缘，该倒角边缘被配置为接合保持子组件的保持滚子。

3.3内保持表面

大体上，自行车推进系统100可以包括同轴转子130，同轴转子130沿着其内圆形边缘限定内保持表面133，以便底板组件104的保持子组件对同轴转子130进行平移地约束，同时通过底板组件104进给同轴转子130，使得同轴转子130围绕其中心轴线旋转。更具体地，自行车推进系统100可以包括同轴转子130，该同轴转子130限定了光滑的内保持表面133，该内保持表面133被配置为与内保持转子接合。此外，为了防止同轴转子130在旋转期间行进，同轴转子130可以限定圆形内保持表面133，该内保持表面133与外驱动表面132和链轮(同轴转子组件102被配置为与之接合)的旋转轴线同轴。在一个实施方式中，同轴转子130限定了内保持表面133，该内保持表面133包括与保持子组件中的内保持滚子122的内倒角相对应的倒角。

3.4转子元件

大体上，如图6和图7所示，自行车推进组件包括同轴转子130，该同轴转子130还包括两个(部分或完全)可分离的转子元件，每个转子元件限定完整同轴转子130的弧，以使骑行者能够将围绕自行车的链轮的同轴转子130打开以及使同轴转子130围绕该链轮夹紧。更具体地，同轴转子组件102包括：附接到第一链轮托架151的第一转子元件134，第一链轮托架151被配置为与自行车的链轮接合；和附接到第二链轮托架152的第二转子元件136，第二链轮托架152被配置为接合自行车的链轮。在一个实施方式中，同轴转子组件102包括：第一转子元件134，该第一转子元件134附接到一组链轮托架150中的第一链轮托架151；以及第二转子元件136，该第二转子元件136附接到该组链轮托架150中的第二链轮托架152，并被配置为瞬时地联接到第一转子元件134，以限定圆形外驱动表面132和内保持表面133。因此，当第一转子元件134与第二转子元件136接合时(例如，经由闩锁和/或铰链)，第一转子元件134和第二转子元件136结合以限定圆形外驱动表面132和圆形内保持表面133。

在一个实施方式中，自行车推进系统100可以包括同轴转子130，该同轴转子130在被切割成第一转子元件134和第二转子元件136之前由单件材料制成，从而确保第一转子元件134和第二转子元件136之间的精确配合。

在另一实施方式中，自行车推进系统100可以包括尺寸大致相等的第一转子元件134和第二转子元件136，以确保在同轴转子组件102旋转期间经由第一链轮托架151和第二链轮托架152向自行车的链轮的每一侧施加大致相等的负载。

在又一实施方式中，自行车推进系统100可以包括附加的转子元件，每个附加的转子元件附接到相应的链轮托架150，以便利用链轮托架150更完全地包围自行车的链轮。在该实施方式中，该组转子元件可以包括多个闩锁和/或铰链，以使用户能够将同轴转子130围绕自行车的链轮接合。

3.4.1转子铰链和闩锁

大体上，如图9所示，自行车推进系统100可以包括一组转子元件，该组转子元件通过位于每个转子元件一侧处的转子铰链138联接，并且在接合构型中通过闩锁瞬时地连接。更具体地，自行车推进系统100可以包括同轴转子组件102，该同轴转子组件102还包括：将第一转子元件134连接到第二转子元件136的铰链，该铰链限定旋转轴线，该旋转轴线平行于圆形外驱动表面132的中心轴线；插入第一转子元件134中的闩锁；以及在许多第二转子元件136内的锁定销，该锁定销被配置为接合闩锁，并且在同轴转子组件102的接合构型中防止第一转子元件134与第二转子元件136分离。因此，用户可以在不使用工具的情况下并且在短时间内围绕自行车的链轮安装同轴转子组件102和拆卸围绕自行车的链轮的同轴转子组件102，并且当处于接合构型时，同轴转子组件102保持刚性地围绕自行车的链轮接合，从而足以将扭矩从驱动子组件传递到自行车的链轮。

同轴转子组件102可以包括插入第一转子元件134的第一端中的闩锁和穿过第二转子元件136的第二端中的沟槽的闩锁销146。因此，当用户将第一转子元件134的第一端和第二转子元件136的第二端带到一起并将第一转子元件134的闩锁插入第二转子元件136中的沟槽中时，闩锁围绕闩锁销146进行闩锁，从而防止第一转子元件134从第二转子元件136脱离。此外，同轴转子组件102可包括闩锁，该闩锁被配置为在滑动构件148平移时释放闩锁销146，该滑动构件148机械地联接到闩锁并被配置为封闭插入转子元件中的闩锁。

在一个实施方式中，同轴转子组件102可以包括闩锁，该闩锁还包括弹簧加载的线性凸轮142，该线性凸轮142被配置为与钩状从动件144接合，如图9所示。图9示出了处于锁定位置的闩锁，尽管为了清楚起见，示出了彼此分离的第一转子元件134和第二转子元件136。当转子元件接合时，钩状从动件144抓住位于相对的转子元件上的闩锁销146，并围绕从动件销145旋转，直到线性凸轮142可以平移到由钩状从动件144旋转留下的沟槽中，从而防止钩状从动件144的反向旋转，并因此防止闩锁销146从钩状从动件144脱离。闩锁还可以包括滑动构件148(图9中为了清楚起见未示出)，该滑动构件148机械地联接到线性凸轮142，以使得钩状从动件144能够反向旋转，从而在施加将第一转子元件134与第二马达162分离的力时，随着钩状从动件144反向旋转，闩锁销146可以从钩状从动件144的钩上移除。

在另一个实施方式中，同轴转子组件102被配置为配合在底板组件104内，以便将闩锁隐藏在底板组件104内，从而防止接近闩锁，并且为了防盗的目的，有效地将同轴转子组件102围绕自行车的链轮锁定。更具体地，在该实施方式中，底板组件104可以包括螺线管或底板组件104内的另一机电闩锁，其被配置为与同轴转子130的相应沟槽、凹陷或外驱动表面132接合，使得当螺线管或闩锁接合时，同轴转子被锁定就位，并且闩锁被底板组件104(即，外侧框架114)隐藏。此外，闩锁或螺线管可以由实体钥匙或通过与执行骑行者的移动计算装置的应用程序的无线通信来致动，以便使闩锁或螺线管与同轴转子130的沟槽接合以及将闩锁或螺线管从同轴转子130移除，从而使得同轴转子130能够再次自由旋转。此外，自行车推进系统100可以：存储同轴转子的预定位置，对于该预定位置，闩锁(和滑动构件148)被阻挡在外侧框架114的内表面上；并且，响应于接收到将自行车推进系统100锁定到自行车的命令，自行车推进系统可以致动马达162，以将同轴转子组件102移动到预定位置，并且使防止同轴转子102旋转的机电销接合。因此，自行车推进系统100可以远程锁定到自行车的框架上，而无需用户的物理干预。

在又一实施方式中，自行车推进系统100可以包括其他锁定机构，例如集成的U形锁、缆线锁或折叠锁，其被配置为将同轴转子组件102和/或底板组件104固定到自行车的框架或轮上。此外，自行车推进系统100可以包括GPS芯片和惯性测量单元，并且可以在自行车不使用时(或者在通过用户的移动计算装置激活该安全特征时)：检测自行车和/或自行车推进系统100的运动；并将自行车推进系统的GPS位置传输到用户的移动计算装置。因此，同轴转子组件102可限定安全特征，该安全特征被配置为防止同轴转子130从链轮移除和/或防止底板组件104从自行车移除。

然而，同轴转子组件102可以包括任何类型的闩锁，当与自行车的链轮接合并且处于驱动子组件的负载下时，该闩锁能够将第一转子元件134固定到第二转子元件136。

3.5链轮托架

大体上，如图11所示，同轴转子组件102可以包括一组链轮托架150，该组链轮托架150被配置为与自行车的链轮的齿接合，使得施加到同轴转子130的扭矩被传递到自行车的链轮。更具体地，同轴转子组件102可以进一步包括一组链轮托架，每个链轮托架限定：一组外侧保持齿154，其被配置为接合自行车的链轮的外表面；一组内侧保持齿155，其以大于自行车的链轮的厚度从外侧保持齿154偏移，并被配置为接合自行车的链轮的内表面；以及一组接合特征156，该组接合特征156被配置为与自行车的链轮的布置在该组外侧保持齿154和该组内侧保持齿155之间的节距接合。因此，同轴转子组件102可以经由一组链轮托架150与自行车的链轮接合。

链轮托架可以限定一组接合特征156，当链轮托架与自行车的链轮接合时，接合特征156被配置为位于自行车的链轮的节距内(即，齿或凸齿之间)。因此，链轮托架可以限定接合特征156，该接合特征156包括一系列仿自行车的链的铆钉的一侧的半圆柱形凸齿。在一个实施方式中，链轮托架可以限定接合特征156，该接合特征156包括一系列半圆柱形凸齿，该半圆柱形凸齿的特征在于直径小于自行车的链的被配置为接合自行车的链轮的铆钉的直径。通过包括比自行车的链的铆钉(匹配于自行车的链轮)直径稍小的接合特征156，链轮托架可以更容易地安装到自行车的链轮上。

此外，链轮托架可以在接合特征156的任一侧上限定一组内侧保持齿155和外侧保持齿154，以防止链轮托架从自行车的链轮侧向脱离(例如，由于施加到同轴转子组件102的非轴向扭矩)。因此，链轮托架可以包括内侧保持齿155和外侧保持齿154，其特征在于厚度小于自行车齿轮组的内链轮间距。此外，如图11所示，链轮托架可以包括内侧保持齿155和外侧保持齿154，它们在接合特征156的任一侧上是交替的，以便于自行车推进系统100的用户将链轮托架与自行车的链轮接合。

同轴转子组件102可包括一组链轮托架150，该组链轮托架150具有接合特征156、内侧保持齿155和外侧保持齿154，该组链轮托架150被配置为与特定尺寸(即齿数)的链轮接合，其中该链轮被配置为用于特定的链标准(例如，半英寸节距链、8英寸链、3/16英寸链、5.3毫米链、5.5毫米链、6毫米链、6.5毫米链和/或7毫米链)，并且链轮的特征在于特定的链轮间距。因此，链轮托架可限定接合特征156、内侧保持齿155和外侧保持齿154，其特征在于尺寸对应于自行车的链轮(链轮托架被配置为与之接合)。

在一个实施方式中，该组链轮托架150中的每个链轮托架限定了接合弧，该接合弧的特征在于半径等于或大于自行车的链轮(链轮托架被配置为与之接合)的节距半径。因此，该组链轮托架150中的每个链轮托架的曲率近似匹配自行车的链轮(链轮托架被配置为与之接合)的曲率。

在另一实施方式中，同轴转子组件102还可以包括一组链轮托架150，其限定了大于自行车的链轮的节圆周长的25％的总弧长。因此，在同轴转子组件102包括第一链轮托架151和第二链轮托架152的实施方式中，第一链轮托架151和第二链轮托架152可以被配置为在同轴转子组件102的接合构型中与第一自行车链轮的超过百分之二十五的齿接合。例如，同轴转子组件102可包括附接到第一转子元件134的第一链轮托架151和附接到第二转子元件136的第二链轮托架152，被配置为接合限定了28个齿的链轮。在该示例中，第一链轮托架151和第二链轮托架152一起限定了弧长和接合特征156，接合特征156被配置为与链轮的至少七个齿接合。

在又一实施方式中，同轴转子组件102可以包括一组链轮托架150，该组链轮托架150限定了小于自行车链轮的节圆周长的60％的总弧长。在该实施方式中，该组链轮托架150可以与自行车链轮的少于60％的齿接合。例如，同轴转子组件102可包括附接到第一转子元件134的第一链轮托架151和附接到第二转子元件136的第二链轮托架152，被配置为接合限定了28个齿的链轮。在该示例中，第一链轮托架151和第二链轮托架152一起限定了弧长和接合特征156，被配置为与链轮的十六个或更少的齿接合。

大体上，如图5所示，该组链轮托架150中的每个链轮托架通过一组链轮支柱附接到相应的转子元件，该组链轮支柱被配置为固定到同轴转子130的一个面。在一种实施方式中，如图11所示，该组链轮支柱限定了一组螺纹孔，该组螺纹孔与插入同轴转子130的面中的螺纹孔对齐。因此，该组链轮托架150可由自行车推进系统100的用户替换和/或更换。

在一个实施方式中，同轴转子组件102包括一组链轮托架150，该组链轮托架150被配置为与自行车齿轮组中最内侧自行车链轮(例如，齿轮组中直径最大的链轮)接合。更具体地，在自行车推进系统100包括第一链轮托架151和第二链轮托架152的实施方式中：第一链轮托架151进一步被配置为与自行车齿轮组中最内侧自行车链轮接合；第二链轮托架152进一步被配置为接合最内侧自行车链轮；并且同轴转子组件102还被配置为在同轴转子组件102的接合构型中经由第一链轮托架151和第二链轮托架152围绕自行车的最内侧自行车链轮瞬时地接合；保持子组件还被配置为当同轴转子组件102围绕最内侧自行车链轮接合时，相对于底板组件104对同轴转子组件102进行平移地约束，并且底板组件104固定到自行车的框架元件；并且马达162还被配置为经由驱动子组件使同轴转子组件102围绕圆形外驱动表面132的中心轴线旋转，当同轴转子组件102围绕第二自行车链轮接合时，马达162引起最内侧自行车链轮旋转。因此，同轴转子组件102可包括一组链轮托架150，该组链轮托架150被配置为附接到同轴转子130的内侧，以避免与自行车的其他链轮相互作用，并限定向外返回的曲线(curve back outward)，使得接合特征156位于由同轴转子130的内侧面和外侧面限定的平面之间，如图10所示。在该实施方式中，该组链轮托架150可以限定圆角边缘，以减少每个链轮托架中的力集中。

该组链轮托架150可以由能够将扭矩从同轴转子130传递到自行车的链轮的任何耐磨且轻质的材料制成，例如铝或钢。该组链轮托架150可以通过冲压铣削、增材制造或任何其他制造技术来制造。

3.5.1链轮托架套件

在一个实施方式中，自行车推进系统100包括多组链轮托架150，每组链轮托架被配置为与不同类型的自行车链轮接合(例如，针对限定不同齿数或符合不同标准的链轮)。更具体地，在自行车推进系统100包括第一组链轮托架150中的第一链轮托架151和第二链轮托架152的实施方式中：第一链轮托架151进一步被配置为接合第一自行车链轮，第一自行车链轮的特征在于第一齿数；第二链轮托架152进一步被配置为接合第一自行车链轮，第一自行车链轮的特征在于第一齿数。自行车推进系统100还可以包括：第三链轮托架，其被配置为代替第一链轮托架151附接到第一转子元件134，并且被配置为与第二自行车链轮接合，第二自行车链轮的特征在于不同于第一齿数的第二齿数；以及第四链轮托架，其被配置为代替第二链轮托架152附接到第二转子元件136；并且被配置为接合第二自行车链轮，第二自行车链轮的特征在于第二齿数。在自行车推进系统100的这种实施方式中：同轴转子组件102还被配置为经由第三链轮托架和第四链轮托架在同轴转子组件102的接合构型中围绕第二自行车链轮瞬时地接合；保持子组件还被配置为当同轴转子组件102围绕第二自行车链轮接合并且底板组件104固定到自行车的框架元件上时，相对于底板组件104对同轴转子组件102进行平移地约束；并且马达162还被配置为经由驱动子组件使同轴转子组件102围绕圆形外驱动表面132的中心轴线旋转，当同轴转子组件102围绕第二自行车的链轮接合时，马达162引起第二自行车的链轮的旋转。因此，自行车推进系统100可以包括一套链轮托架150，该套链轮托架150包括多组链轮托架150，其中每组链轮托架被配置为与特定类型的齿轮组接合。因此，通过将一组链轮托架150换成另一组链轮托架150，自行车推进系统100可以与限定不同齿数、链标准或链轮间距的多种不同类型的齿轮组接合。

4.底板组件

大体上，如图3、图4、图5、图6和图7所示，自行车推进系统100包括底板组件104，底板组件104：容纳保持子组件，保持子组件相对于底板组件104对同轴转子组件102进行平移地约束；容纳驱动子组件，驱动子组件被配置为将动力从马达162传递到同轴转子组件102；容纳电子子系统180，该电子子系统180控制马达162并执行踏板辅助和安全过程；并且将自行车推进系统100固定到自行车的框架，以便在同轴转子组件102处于接合状态时防止该系统相对于自行车的框架旋转。更具体地，自行车推进系统100包括底板组件104：被配置为瞬时地固定到自行车的支撑件上；包括保持子组件，保持子组件被配置为相对于底板组件104对同轴转子组件102进行平移地约束；包括驱动子组件，该驱动子组件被配置为接合同轴转子组件102的圆形外驱动表面132；以及马达162，马达162被配置为通过驱动子组件使同轴转子组件102围绕圆形外驱动表面132的中心轴线旋转。另外，在自行车推进系统100固定到自行车的另一个框架元件的实施方式中，自行车推进系统100包括底板组件104：被配置为瞬时地固定到自行车的框架元件；包括保持子组件，该保持子组件被配置为当同轴转子组件102围绕第一自行车链轮接合并且底板组件104固定到自行车的框架元件时，相对于底板组件104对同轴转子组件102进行平移地约束；包括驱动子组件，该驱动子组件被配置为经由圆形外驱动表面132接合同轴转子组件102；并且包括马达162，该马达162被配置为通过驱动子组件使同轴转子组件102围绕圆形外驱动表面132的中心轴线旋转，当同轴转子组件102围绕第一自行车链轮接合时，马达162引起第一自行车链轮的旋转。因此，底板组件104容纳并定位马达162、驱动子组件和保持子组件，使得马达162经由驱动带164将扭矩传递到同轴转子组件102。然后同轴转子组件102经由一组链轮托架150将该扭矩传递给链轮，从而辅助骑行者向自行车的链轮施加扭矩。

底板组件104包括底板，该底板容纳保持子组件、驱动子组件、马达162和电子子系统180。底板组件104可以包括底板，该底板被配置为在适合大多数自行车的链支撑件和/或座椅支撑件的形状因素内容纳上述子组件和子系统。

在一个实施方式中，如图3、图4、图5、图6和图7所示，底板包括：外侧框架114；外侧框架114平行于内侧框架116；电子壳体；和马达罩113。在该实施方式中，外侧框架114和内侧框架116由一组支座118分开，该组支座118通过外侧框架114和内侧框架116中的一组螺纹孔紧固到外侧框架114和内侧框架116。因此，外侧框架114和内侧框架116之间包含保持子组件和驱动子组件。在该实施方式中，电子子系统180和马达162附接在外侧框架114的外侧，并分别容纳在电子壳体和马达罩113内。因此，底板组件104可以为自行车推进系统100的机械和电子部件限定不同的区域。

底板组件104可以包括由铝、钢或任何其他刚性材料冲压而成的外侧框架114和内侧框架116，以便支撑保持子组件和驱动子组件。底板组件104还可以包括外侧框架114和内侧框架116，它们限定了用于滚子和齿轮(来自保持子组件和驱动子组件)的轴和马达162的轴的附接点，从而将这些部件中的每一个相对于彼此定位。底板组件104还可以包括外侧框架114，该外侧框架114进一步限定了用于马达162、电子子系统180、电子壳体和马达罩113的附接点。在一个实施方式中，底板组件104可以包括外侧框架114，该外侧框架114包括用于传感器臂171的附接点。在另一种实施方式中，底板组件104可以包括限定变速器止动件115的外侧框架114，其被配置为延伸到自行车的变速器的路径中，如图3、图4和图5所示，以防止自行车的变速器将自行车的链转移到链轮(同轴转子130与之接合)中，从而防止自行车的变速器和/或自行车的链与自行车推进系统100之间的物理相互作用。因此，底板组件104包括变速器止动件115，变速器止动件115被配置为防止自行车的变速器转移到第一自行车链轮中。

底板组件104可以包括由硬塑料或其他刚性、非导电材料制成的电子壳体，以防止灰尘和/或水进入由电子壳体容纳的电子子系统180，同时还能够实现电子子系统180和用户的个人计算装置之间的无线通信。底板组件104可以包括通过模制(例如，注射模制)或增材制造工艺制造的电子壳体。

底板组件104还可以包括马达罩113，马达罩113被配置为围绕马达162，并防止在偶然碰撞时对马达162的物理损坏。马达162本身可以包括独立于马达罩113的附加防水壳体。在一个实施方式中，底板组件104包括单个塑料构件，该单个塑料构用作电子壳体和马达罩113两者。

底板组件104还包括附接机构，该附接机构被配置为将底板组件104瞬时地固定到自行车的框架元件，以便在底板组件104向同轴转子组件102施加扭矩时防止底板组件104围绕同轴转子组件102旋转。在一个实施方式中，底板组件104包括附接机构，该附接机构被配置为将底板组件104附接到自行车的驱动侧的链支撑件。在该实施方式中，马达162和马达罩113可以定位在附接机构下方，使得当自行车推进系统100与自行车接合时，马达162和马达罩113可以在自行车的驱动侧的链支撑件下方从外侧框架114向外延伸。在该实施方式中，底板组件104可以包括柔性橡胶或织物带子，该柔性橡胶或织物带子被配置为缠绕自行车的链支撑件并连接到底板组件104的外侧面。然而，底板组件104可以包括其他类型的附接机构，例如基于夹具或基于闩锁的附接机构。

4.1保持子组件

大体上，如图6所示，底板组件104包括保持子组件，该保持子组件还包括一组内保持滚子122和一组外保持滚子124，该组内保持滚子122和该组外保持滚子124被配置为将同轴转子组件102定位在底板组件104内，使得当扭矩通过驱动带164施加到同轴转子时，驱动带164接合同轴转子组件102的外驱动表面132，同时还使得同轴转子130(例如，作为无毂轮)能够绕其中心轴线旋转。更具体地，底板组件104包括保持子组件，保持子组件还包括一组保持滚子，保持滚子被配置为经由与内保持表面133和圆形外驱动表面132接触而将同轴转子130子系统作为无毂轮平移地约束。此外，底板组件104可以包括保持子组件，该保持子组件不与同轴转子组件102的外驱动表面132上的齿相互作用，从而减少在自行车推进系统100的运行期间保持子组件的磨损和由保持子组件产生的过量噪音。此外，底板组件104可以包括保持子组件，保持子组件使得同轴转子组件102能够从底板组件104移除，使得用户可以对自行车推进系统100的机械部件进行维护。

保持子组件包括一组内保持滚子，该组内保持滚子被配置为沿着同轴转子组件102的内保持表面133安放，而不与围绕同轴转子组件102的内保持表面133布置的一组链轮托架150相互作用。在一个实施方式中，保持子组件包括两个内保持滚子，以在与同轴转子组件102的旋转平面共面的两个维度上约束(与该组外保持滚子结合)同轴转子组件102。在另一种实施方式中，保持子组件包括内保持滚子，该内保持滚子限定开槽外表面并在开槽表面的任一侧上限定倒角，使得内保持滚子适合同轴转子组件102的相应内保持表面133，从而将同轴转子组件102侧向约束在保持滚子的开槽表面内。在该实施方式中，保持子组件可以包括限定不对称沟槽的一组保持滚子，使得该组保持滚子中的保持滚子的内侧可以越过附接在同轴转子组件102的内侧上的链轮托架150。

保持子组件包括一组外保持滚子，该组外保持滚子被配置为沿着同轴转子组件102的外驱动表面132的倒角边缘安放。因此，保持子组件将同轴转子组件102包含在该组外保持滚子和该组内保持滚子之间。在一个实施方式中，保持子组件包括一组外保持滚子，该组外保持滚子包括两个外保持滚子。在另一实施方式中，保持子组件可以包括一组外保持滚子，该组外保持滚子可以限定开槽的外表面，使得外驱动表面132的齿不与外保持滚子接触，而是外保持滚子与同轴转子组件102的倒角表面接触。

在一种实施方式中，保持子组件包括由聚甲醛、填充二硫化钼的尼龙或任何其他耐磨塑料制成的滚子。

4.2驱动子组件

大体上，如图6所示，底板组件104包括驱动子组件，以便将扭矩和动力从马达162传递到同轴转子组件102。更具体地，底板组件104可以包括驱动子组件，该驱动子组件还包括：联接到马达162的驱动齿轮166；驱动带164，其被配置为接合驱动齿轮166和同轴转子组件102的圆形外驱动表面132；和一组驱动带滚子168，该组驱动带滚子168被配置为保持驱动带164与驱动齿轮166以及与同轴转子组件102的外驱动表面132的接合。因此，通过包括驱动带164作为自行车推进系统的主要磨损部件，驱动子组件可以在没有油脂的情况下运行，从而减少日常维护，同时与链或啮合齿轮传动系统相比产生更少的噪音。此外，驱动带164可以容易地从驱动齿轮166和驱动带滚子168移除，并且可以被替换，这进一步提高了自行车推进系统100的可维护性。

驱动子组件可以包括驱动齿轮166，该驱动齿轮166与马达162共用一个轴，并且用于将动力传递给驱动带164。然后，驱动带164通过一组驱动带滚子168在内侧框架116和外侧框架114的范围内被引导，以与同轴转子组件102的外驱动表面132的弧相一致，同时同轴转子组件102与底板组件104接合。在一个实施方式中，位于驱动齿轮166附近的第一对驱动带滚子168保持驱动带164中的围绕驱动齿轮166的张力，而第三驱动带滚子168朝向底板组件104的上侧延伸驱动带164，使得驱动带164与同轴转子组件102的外驱动表面132在大圆弧上啮合，从而在驱动带164的较长长度上分配扭矩传递，以便进一步降低自行车推进系统的维护频率。在另一个实施方式中，驱动子组件可以包括一组驱动滚子168，驱动滚子168限定了光滑的外表面，并被配置为接合驱动带164的光滑侧，以便引导驱动带164围绕驱动齿轮166以及围绕同轴转子组件102的外驱动表面132。

驱动子组件可以包括齿轮导向(或惰性)滑轮，该滑轮被配置为在靠近驱动齿轮166的一对驱动滚子168和位于底板组件104上端的驱动滚子之间重新定向和张紧驱动带164的一部分。在底板组件104限定的形状因素不同于图3、图4、图5、图6和图7所示的形状因素的实施方式中，驱动子组件可以包括不同的和/或附加的驱动滚子168和/或导向滑轮169，以便将驱动带164定位成围绕驱动齿轮166以及围绕同轴转子组件102的外驱动表面132的一部分。

在一个实施方式中，驱动带164包括同步带。可选地，驱动子组件可以包括摩擦带。在该实施方式中，驱动齿轮166被驱动轮代替，并且驱动滚子168和导向轮被配置为当与同步带相比时增加摩擦带中的张力。

在另一实施方式中，驱动子组件可以包括行星齿轮箱，该行星齿轮箱布置在马达和驱动齿轮166之间，并且被配置为在驱动齿轮166和马达162之间传递扭矩，从而减小驱动齿轮166和马达162之间的齿隙。在该实施方式中，行星齿轮箱可以配置成将驱动齿轮166作为行星齿轮箱中的太阳齿轮。或者，行星齿轮箱可以配置成将驱动齿轮作为行星齿轮箱中的环形齿轮。

在又一实施方式中，驱动子组件可以包括齿轮箱(例如，行星齿轮箱)来代替上述基于驱动带的系统。在该实施方式中，驱动子组件可以包括齿轮箱，当自行车推进系统100处于接合构型时，该齿轮箱布置在底板组件104内、在驱动齿轮166和外驱动表面132之间。在一个示例中，驱动子组件可以包括行星齿轮箱(例如，单级行星齿轮箱)，其中驱动齿轮166被配置为行星齿轮箱中的太阳齿轮，并且行星齿轮箱的载体被配置为将扭矩传递到外驱动表面132(例如，经由齿状同轴表面)。在另一个示例中，驱动子组件可以包括行星齿轮箱，其中驱动齿轮166被配置为行星齿轮箱中的太阳齿轮，并且行星齿轮箱的环形齿轮被配置为将扭矩传递到同轴转子组件102的外驱动表面132。

然而，驱动子组件可以包括附加部件，该附加部件被配置为经由外驱动表面132在马达162和同轴转子组件102之间传递扭矩。

4.3马达

大体上，如图3、图4和图7所示，底板组件104包括马达162，马达162被配置为通过驱动齿轮166将扭矩传递给驱动子组件，驱动子组件然后将扭矩传递给同轴转子组件102，导致同轴转子组件102的旋转，并因此导致链轮(同轴转子组件102与之接合)的旋转。在一个实施方式中，马达162包括紧凑型电动马达162，例如径向磁通马达或轴向磁通马达162。

马达162可以联接到底板组件104的外侧框架114，从而防止马达162和自行车的轮之间的相互作用。马达162还包括延伸穿过外侧框架114进入底板组件104的内部容积的输出轴。该输出轴联接到驱动子组件的驱动齿轮166，并将动力传递到驱动带164。

在一个示例中，马达162的特征在于大于1000瓦的峰值动力输出，并且特征在于350瓦的持续动力输出，以便在持续的时间段内充分增加骑行者的动力。附加地或替代地，底板组件104可以包括马达162，该马达162被以电子方式限制(例如，限制为350瓦的输出)，以便符合针对机动交通工具的地区政府法规。

在一个实施方式中，底板组件104包括离合器，该离合器被置于输出轴和驱动子组件的驱动齿轮166之间并被配置为选择性地接合输出轴和驱动齿轮166。在该实施方式中，自行车推进系统100可以在马达162启动时接合离合器，并且可以在马达162停用时或滑行时与离合器脱离，以便在这些情况下减少由于马达162对输出轴自由旋转的内部阻力而在传动系上产生的摩擦。离合器还可以被配置为默认地使输出轴和驱动齿轮166脱离，从而当自行车推进系统100关闭时或者当电池组件放电时限制后轮上的马达阻力。

4.4传感器子组件

大体上，如图3、图4、图12A和图12B所示，底板组件104可以包括传感器子组件170，该传感器子组件170被配置为在自行车推进系统100的运行期间检测骑行者施加到自行车上的动力，从而使得电子子系统180能够执行马达162的闭环控制，以便基于骑行者当前的施力来辅助骑行者推进自行车。在一种实施方式中，传感器子组件170包括传感器臂171，该传感器臂171附接到链滚子176，该链滚子176被配置为测量自行车的链中的张力。在另一实施方式中，传感器子组件170被集成到马达162的壳体中，并且被配置为测量马达162的壳体抵靠自行车的链支撑件的压力。

除了下面描述的实施方式之外，传感器子组件170可以以任何其他方式(例如通过利用与自行车推进系统100通信的单独的动力)估计骑行者对自行车的动力输入。

4.4.1传感器臂

在图12A和图12B所示的一个实施方式中，传感器子组件170可以包括传感器臂171，该传感器臂171被配置为：从底板组件104延伸到自行车的链；包括链滚子176，其被配置为与自行车的链接合；并且被配置为基于自行车的链中的张力而偏转。更具体地，传感器子组件170包括传感器臂171，该传感器臂171被配置为经由偏压自行车的链的链滚子176与自行车的链接合，同时同轴转子组件102围绕第一自行车链轮接合，并且底板组件104固定到自行车的框架元件上；以及电子子系统180，其被配置为检测由自行车的链中的张力引起的传感器臂171的偏转，并基于传感器臂171的偏转启动马达162以使同轴转子130旋转。因此，传感器子组件170可以检测自行车的链中的张力，使得电子子系统180可以基于该检测到的张力估计骑行者施加的动力，并且基于该估计的动力执行马达162的闭环控制。

在一个实施方式中，传感器子组件170包括传感器臂171，该传感器臂171在一端处通过弹簧偏压自行车的链，并在相对端处通过链滚子176与链接合。更具体地，传感器子组件170包括：在第一端处联接到传感器臂171的链滚子176；以及偏压弹簧，其联接到传感器臂171的第二端和底板组件104，并被配置为使链滚子176偏压自行车的链。因此，传感器组件包括传感器臂171，传感器臂171被配置为杠杆，传感器臂171的轴作为支点，其中弹簧附接在传感器臂171的一端处，将相对端朝向自行车的链偏压。

传感器子组件170还包括链滚子176，以便与链接合并确保传感器臂171的偏转不是由于链的形状引起的，而是由链中的张力引起的。因此，链滚子176可以限定倾斜表面，该倾斜表面被配置为接合链的链节，以在链滚子176沿着链滚动时减少链滚子176的周期性偏转。如图13所示，链滚子176可以限定倾斜表面，并且由以下部件构成：围绕滚子的轴安装的一组倾斜壳185，倾斜壳限定一系列谷部187和峰部189，其中连续谷部和连续峰部之间的距离等于自行车的链的节距。此外，链滚子176可以包括橡胶套筒191，该橡胶套筒191被配置为围绕安装的倾斜壳185的外表面张紧。

如图2所示，传感器子组件170可以包括链滚子176，该链滚子176朝向链向下偏压，使得角度α小于180度。此外，传感器子组件170可以包括链滚子176，该链滚子176延伸穿过自行车齿轮组的整个长度，以确保与链接触，而与骑行者当前的齿轮选择无关。由于取决于当前齿轮选择的自行车的链的角度的变化，传感器组件可以被配置为在对应于典型自行车的可能齿轮选择(例如，8速、9速、10速、11速、12速和/或13速系统)的全部范围的可能的链的角度的全部范围内保持对链的偏压。

在一个实施方式中，如图12A和图12B所示，传感器组件包括传感器臂171，传感器臂171还包括附接到链滚子176的轴的枢轴，其中枢轴被配置为使链滚子176偏压自行车的链，并将滚子的轴177定位成在第一位置垂直于自行车的链(如图12A所示)；并且被配置为在第二位置(如图12B所示)从自行车的链移除链滚子176。因此，在用户安装自行车推进系统100的过程中，用户可以折叠链滚子176，使得滚子的轴177与底板组件104的外侧框架114共面，从而在自行车推进系统100移动到自行车的链支撑件处的位置时通过防止链滚子176卡在链上而促进安装。

在另一实施方式中，传感器组件可以包括传感器臂171，传感器臂171还包括：在第一端处联接到传感器臂171的链滚子176；和联接到第二端的磁体175。在该实施方式中，电子子系统180(下面进一步描述)包括靠近传感器臂171的第二端的霍尔效应传感器，并且被配置为基于磁体175的位移经由霍尔效应传感器检测传感器臂171的偏转。因此，通过在传感器臂171的一端处包括磁体175，自行车推进系统100可以经由布置在靠近传感器臂171的第二端的电子子系统180内的一个或更多个霍尔效应传感器来测量传感器臂171由于自行车的链中的张力而产生的偏转。

4.4.2压力传感器

在一个实施方式中，传感器组件包括压力传感器，该压力传感器集成到马达罩113或电子壳体的顶侧中，并被配置为测量由自行车推进系统100施加在自行车的链支撑件上的压力。由于在该实施方式中马达罩113布置在自行车的链支撑件下方，与骑行者施加的扭矩相比，马达162施加的扭矩的增加使底板组件104施加在链支撑件上的压力增加。因此，通过测量该位置的压力，自行车推进系统100可以将该压力与骑行者输入到自行车的动力相关联，并相应地调节马达162的动力。

4.5电子子系统

大体上，如图7所示，底板组件104包括电子子系统180，电子子系统180可以进一步包括控制器、6轴线惯性测量单元(或3轴线加速度计和3轴线陀螺仪)和/或一组霍尔效应传感器。因此，电子子系统180可以调节从电池组件到马达162的电力，以便响应于惯性测量单元和霍尔效应传感器组与传感器子组件170协作检测到的骑行状态，选择性地向自行车的链轮施加扭矩。此外，电子子系统180可以测量底板组件104相对于地面的定向，并估计自行车的速度，以便识别自行车推进系统100是否在其安全可操作包络内运行。此外，电子子系统180可以与移动计算装置(例如骑行者佩戴或携带的智能手机、平板电脑或智能手表)无线通信，以便报告与骑行相关的数据，例如当前电池电量、踏板辅助的当前水平和/或马达162的当前运行功率。

大体上，控制器可以包括处理器，该处理器被配置为执行自行车推进系统100的可操作包络检测和踏板辅助算法。因此，控制器可以访问来自电子子系统180中包括的各种传感器和来自控制器的数据，并且可以与其他I/O装置无线通信(例如，通过集成无线芯片)，以便执行下面进一步描述的各种过程。

4.5.1可操作包络检测

在一个实施方式中，电子子系统180被配置为检测自行车推进系统100是否在其可操作包络内，以确保仅当同轴转子组件102与自行车的链轮接合时，当底板组件固定到自行车的框架元件时，以及当自行车本身处于安全可操作状态(例如，不超过最大速度或处于不可操作的定向)时，自行车推进系统100才向自行车的链轮施加动力。更具体地，电子子系统180被配置为响应于检测到底板组件104的位置在预定可操作包络之外，则停止马达162。因此，自行车推进系统100可以确保在碰撞或自行车推进系统100相对于自行车从其标称位置移位的情况下，来自马达162的动力被切断。

在一个实施方式中，电子子系统180可以存储指示自行车推进系统100的可操作包络的一组参数，例如最大和最小侧向角度(即内侧/外侧倾斜)、最大和最小横向角度(即向前和向后倾斜)、最大和最小速度以及传感器子组件170的接合状态。在该实施方式中，电子子系统180可以在自行车推进系统100运行之前和/或运行期间测量底板组件的定向，并且响应于检测的底板组件104的定向超过最大侧向角度和/或最大横向角度和/或小于最小侧向角度或最小横向角度，电子子系统180停止和/或切断马达162的动力。在一个示例中，电子子系统180可以响应于检测到侧向角度相对于垂直方向大于30度而停止马达162。同样，电子子系统180可以通过对经由惯性测量单元记录的数据执行惯性算法来估计底板组件104的速度，并且响应于检测到速度超过最大速度或速度小于最小速度，电子子系统180可以停止马达162。

另外，电子子系统180可以在多个维度上测量底板组件的速度，并且可以存储多个最大和最小速度，每个速度对应于在不同维度上测量的速度。因此，电子子系统180可以检测侧向运动(例如，打滑)并停止马达162，以使骑行者能够更容易地恢复后轮和地面之间的抓地力。

在另一实施方式中，电子子系统180可以通过检测传感器臂171偏转是否小于由无张力链引起的阈值偏转来检测传感器臂171是否与链接合。例如，电子子系统180可以包括预定偏转，该预定偏转对应于传感器臂171没有与链接合并且被完全偏压(例如，通过偏压弹簧)抵靠硬止动件(其集成在底板组件104内)的状态。因此，响应于检测到链与传感器臂171的链滚子176脱离，并且电子子系统180不再检测到链的张力，电子子系统180可以停止马达162。

4.5.2自适应踏板辅助

大体上，电子子系统180可以基于骑行者的估计动力输出(例如，通过传感器子组件170测量链张力，通过与功率计集成，或者通过检测底板组件104施加在自行车的链支撑件上的力的压力传感器)、骑行者的当前齿轮选择、骑行者的节奏、自行车的估计倾斜度，和/或自行车的估计速度，以便选择性地将额外的动力施加到自行车的链轮上，而与对相同的自行车进行体力操作相比，基本上不改变自行车的操作或自行车的操作体验。更具体地，电子子系统180被配置为基于传感器臂171的由自行车的链中的张力引起的偏转来估计骑行者的动力输出，并基于该测量的偏转来修改马达162的输出动力；基于传感器臂171的偏转的阶跃变化来估计自行车的齿轮选择；基于来自惯性测量单元的数据估计自行车相对于地平面的倾斜度；和基于估计的骑行者的节奏和自行车的齿轮选择来估计自行车的速度。

在一个实施方式中，电子子系统180可以存储预定义的查找表(基于经验数据)或者将传感器臂171的偏转与骑行者的动力输出关联的预定义函数。在该实施方式中，电子子系统180可以接收(例如，通过在智能手机上运行的相关应用)自行车的齿轮配置(例如，品牌盒和链环的选择)。电子子系统180然后可以选择对应于自行车的齿轮配置的函数或查找表。

可选地，电子子系统180可以基于来自移动计算装置的输入来启动校准程序(例如，经由在智能手机上运行的相关应用)，以便将骑行者的动力输出与链的偏转相关联。在校准程序中，随着骑行者被指示进行一系列艰难和容易的施力时，电子子系统180可以测量自行车的链的偏转。基于这些数据，电子子系统180然后可以将自行车的链的偏转与骑行者的最大和最小施力相关联。

在另一实施方式中，电子子系统180可以：存储模型、地图或查找表，其将传感器臂的预定偏转范围链接到后齿轮组中的特定链轮选择；测量传感器臂171的偏转；并且基于该模型和测量的偏转来预测自行车的齿轮选择。可选地，电子子系统180可以通过以下方式执行校准程序：对于自行车齿轮组中的第一链轮，提示骑行者换入第一链轮和踏板(例如，以可变的施力水平)；在第一持续时间内记录传感器臂171的偏转；并且对自行车齿轮组的连续链轮重复该程序。

在又一实施方式中，电子子系统180可以：对传感器臂171随时间的测量偏转执行频率分析，以估计骑行者的节奏；并且基于骑行者的节奏来修改马达162的动力输出。例如，响应于估计到骑行者的低节奏(例如，小于每分钟70转)，电子子系统180可以增加马达162的动力输出。可选地，响应于估计到骑行者的高节奏(例如，大于每分钟100转)，电子子系统180可以降低马达162的动力输出。因此，电子子系统180利用骑行者在每个踏板行程期间施加的扭矩的循环特性来估计骑行者的节奏，并且可以基于该估计的节奏来修改马达162的动力输出。

在另一实施方式中，电子子系统180可以通过经由惯性测量单元计算底板组件104的横向定向来估计自行车的倾斜度。基于自行车在平地上时底板组件104的已知定向，电子子系统180可以计算自行车的倾斜度，并基于该倾斜度修改马达162的动力输出。

在另一实施方式中，电子子系统180可以实施递推技术，以基于惯性测量单元输出的惯性数据来估计自行车的速度。附加地或替代地，电子子系统180可以直接基于骑行者的估计节奏、估计的自行车的齿轮选择和自行车的已知轮直径来计算自行车的速度。在又一实施方式中，电子子系统180可以：测量马达162的转速(例如，通过旋转编码器、通过靠近马达的霍尔效应传感器、或者通过测量马达162的反电动势)；并且基于测量的马达162的转速、马达162和自行轮之间的传动比以及已知的自行车的轮直径来估计自行车的速度。

在计算和/或估计上述每个值时，电子子系统180可以将这些值输入到调谐函数中，以便计算马达162的输出动力。电子子系统180然后将该输出动力传送给马达162；并且从电池组件汲取足够的动力，以该输出动力运行马达162。在一个实施方式中，电子子系统180被配置为在检测到自行车的速度大于阈值速度时计算出零输出动力，以便遵守电动自行车的规定。

因此，电子子系统180可以被配置为：基于传感器臂171的周期性偏转来计算自行车的节奏；通过六轴线惯性测量单元计算自行车的速度；基于自行车的速度和自行车的节奏识别自行车的当前传动比；并基于自行车的当前传动比驱动马达162。

4.5.3自动后退辅助

在一个实施方式中，电子子系统180可以执行自动后退辅助，以使配备有自行车推进系统100的自行车能够模仿标准自行车的踩踏动力学。因为同轴转子组件102、驱动子组件和马达162全部都在马达162没有动力时对链轮施加附加阻力(例如，以摩擦、附加旋转重量的形式)，没有自动后退辅助，骑行者可能无法使自行车后退。因此，在检测到骑行者不再踩踏板时(例如，基于经由传感器臂171估计的链的张力)，电子子系统180可以使马达162以预定速度反向，从而使用户能够向后踩踏板直到对应于预定后退速度的阈值节奏。

5.电池组件

大体上，如图1所示，自行车推进系统100可以包括电池组件，电池组件通过电力缆线连接到底板组件104(或直接与底板组件104集成)，以便向电子子系统180和马达162供应电力。在一个实施方式中，自行车推进系统100被配置为：装配在标准自行车瓶子保持架内；向马达162供应电力；并向电子子系统180供应电力。在该实施方式中，电池组件还包括电力缆线，该电力缆线将电池组件电联接到电子子系统180和马达162。因此，通过包括装配在标准自行车瓶子保持架内的电池组件，自行车推进系统100可以更容易地安装在已经包括标准瓶子保持架的任何自行车上。

在一个实施方式中，自行车推进系统100包括电池组件，该电池组件还包括一组模块化电池组，该组模块化电池组被配置为彼此接合并且被配置为装配在标准自行车瓶子保持架内。该模块化电池组件使用户能够仅携带计划出行所需的电池容量，并根据所需容量减少自行车推进系统100的总重量。在一个示例中，电池组件可以包括一组圆柱形模块化电池，该组圆柱形模块化电池被配置为在圆柱体的顶部和底部连接，并且被配置为滑入标准自行车瓶子保持架中。另外，在该示例中，电池组件可以包括被配置为接合电力缆线的最上面的圆柱形电池和限定平坦底部的最下面的圆柱形电池，使得最下面的圆柱形电池平衡地搁置在标准自行车瓶子保持架的底部。在另一个示例中，电池组件可以包括外部电池壳(例如，以中空圆柱体的形式)，并且被配置为将一组模块化电池支撑在外部电池壳内。在该示例中，外部电池壳可以包括集成的电子电池管理单元，电子电池管理单元连接到该组模块化电池中的每个模块化电池，以便调节从该组模块化电池中的每个模块化电池汲取的电力。外部电池壳可以被配置为通过摩擦或通过一组机械锁或闩锁将该组模块化电池固定在外部电池壳内。该组模块化电池中的每个模块化电池可以在模块化电池的顶部和底部上分别包括凹形表面和凸形表面(或者反之亦然)，以便帮助每个模块化电池与该组模块化电池中的其他模块化电池接合。此外，在该示例中，该组模块化电池中最上面的模块化电池包括连接器或适配器，该连接器或适配器被配置为将电池组件电联接到电力缆线。

在另一个实施方式中，自行车推进系统100可以包括电池组件，该电池组件与底板组件104集成在一起，或者被配置为附接到自行车的链支撑件、座椅支撑件、座椅管、下管或上管。在每个实施方式中，自行车推进系统100可以包括适当长度的电力缆线，以将电池组件连接到底板组件104。可选地，自行车推进系统100可以包括电池组件，电池组件直接连接底板组件104，而不需要电力缆线。

6.调速把组件

在图1所示的一种变型中，自行车推进系统100包括调速把组件108。例如，调速把组件108可以包括一组按钮，并且可以将按钮选择传送给控制器。然后控制器可以：调节链张力(或骑行者输出动力)和马达的扭矩或动力输出之间的关系；或者基于这些按钮的选择来打开和关闭自行车推进系统100。调速把组件108可以附加地或替代地显示从控制器接收的系统数据，例如电池水平、辅助水平和/或行驶统计。

7.链环安装式变型

在一种变型中，自行车推进系统100被配置为与自行车的一个或更多个前链轮(即链环)接合(与后齿轮组相反)，以便在自行车或山地自行车的后三角(齿轮组链轮在阈值直径以上)附近没有足够的间隙的情况下，将自行车转换成电动辅助自行车。在该变型中，自行车推进系统100可以包括同轴转子组件102和底板组件104，同轴转子组件102被配置为与自行车的最内侧链环组接合，底板组件104被配置为搁置在座椅管和自行车的下管之间，或者被配置为附接在自行车的下管下方。可选地，在该变型中，自行车推进系统100可以包括同轴转子组件102，该同轴转子组件102被配置为与自行车的最外侧链环接合。自行车推进系统100的这种变型可以包括与上述关于后齿轮组变型相同的一组部件，该组部件替代地限定了被配置为装配在自行车的底部支架区域内的形状因素。

8.盘式制动安装式变型

在另一变型中，自行车推进系统100被配置为安装到和/或替换盘式制动自行车的后盘式制动转子和后盘式制动卡钳，以便腾出最内侧链轮，从而能够使用自行车的整个齿轮组。更具体地，在该变型中，自行车推进系统100可以包括：同轴转子组件102，其被配置为替换盘式制动自行车的后盘式制动转子，并且包括制动表面；以及底板组件104，该底板组件104被配置为安装到左侧后链支撑件和/或左侧后座椅支撑件，并且包括制动卡钳。因此，在该变型中，自行车推进系统100可以通过同轴转子组件102驱动自行车的后轮，同轴转子组件102被配置为替换盘式制动自行车的盘式制动转子，并且可以通过在同轴转子组件102上包括制动表面来替换被替换的盘式制动转子的功能。另外，在该变型中，同轴转子组件102可以包括代替盘式制动组件的贯通轴的中心轴，并且因此可以通过马达162和该贯通轴之间的直接动力传输来驱动。可选地，在自行车推进系统100的这种变型中，同轴转子组件102可以包括外驱动表面132，并且自行车推进系统100可以通过如上所述的驱动子组件向该外驱动表面132施加扭矩。

本文所描述的系统和方法可以至少部分地作为被构造成接收计算机可读介质(其存储计算机可读指令)的机器被实施和/或实现。可以由集成有应用程序、小应用程序、主机、服务器、网络、网站、通信服务、通信接口、用户计算机或者移动装置、腕带、智能手机的硬件/固件/软件元件、或其任何合适组合的计算机可执行部件来执行这些指令。实施例的其他系统和方法可以至少部分地作为被构造成接收计算机可读介质(其存储计算机可读指令)的机器被实施和/或实现。这些指令可通过由集成有以上所述类型的装置和网络的计算机可执行部件来执行。计算机可读介质可被存储在任何适当的计算机可读介质(例如RAM、ROM、闪存、EEPROM、光学装置(CD或DVD)、硬盘驱动器、软盘驱动器或任何适当的装置)上。计算机可执行部件可以是处理器，但是任何合适的专用硬件装置可以(可替代地或另外地)执行指令。

本领域技术人员根据先前的详细描述以及附图和权利要求将认识到，可以对本发明的实施例作出修改和改变，而不脱离如在所附权利要求中界定的本发明的范围。

Claims (21)

1.一种自行车推进系统，包括：

同轴转子组件，所述同轴转子组件：

包括第一转子元件，其附接到第一链轮托架，所述第一链轮托架被配置为接合第一自行车链轮；

包括第二转子元件，其附接到第二链轮托架，所述第二链轮托架被配置为接合所述第一自行车链轮；并且

被配置为限定圆形外驱动表面，限定圆形内保持表面，并在所述同轴转子组件的接合构型中经由所述第一链轮托架和所述第二链轮托架围绕所述第一自行车链轮瞬时地接合；和

底板组件，所述底板组件：

被配置为瞬时地固定到自行车的框架元件；

包括保持子组件，所述保持子组件被配置为当所述同轴转子组件围绕所述第一自行车链轮接合并且所述底板组件固定到所述自行车的框架元件时，相对于所述底板组件对所述同轴转子组件进行平移地约束；

包括驱动子组件，所述驱动子组件被配置为经由所述圆形外驱动表面接合所述同轴转子组件；以及

包括马达，所述马达被配置为经由所述驱动子组件使所述同轴转子组件围绕所述圆形外驱动表面的中心轴线旋转，当所述同轴转子组件围绕所述第一自行车链轮接合时，所述马达引起所述第一自行车链轮的旋转。

2.根据权利要求1所述的自行车推进系统，其中，所述底板组件还包括：

传感器臂，其被配置为当所述同轴转子组件围绕所述第一自行车链轮接合并且所述底板组件被固定到所述自行车的框架元件时，经由滚子偏压抵靠所述自行车的链而与所述自行车的链接合；和

电子子系统，其被配置为：

检测所述传感器臂的由所述自行车的链中的张力引起的偏转；并且

基于所述传感器臂的所述偏转，启动所述马达，以使所述同轴转子组件旋转。

3.根据权利要求1所述的自行车推进系统：

其中所述同轴转子组件还包括铰链，所述铰链将所述第一转子元件连接到所述第二转子元件，所述铰链限定了旋转轴线，所述旋转轴线平行于所述圆形外驱动表面的中心轴线；

其中所述第一转子元件包括闩锁；并且

其中所述第二转子元件包括锁定销，所述锁定销被配置为接合所述闩锁，并且在所述同轴转子组件的所述接合构型中防止所述第一转子元件与所述第二转子元件分离。

4.根据权利要求1所述的自行车推进系统，其中，所述第一链轮托架和所述第二链轮托架被配置为在所述同轴转子组件的所述接合构型中与所述第一自行车链轮的超过百分之二十五的齿接合。

5.根据权利要求1所述的自行车推进系统：

其中所述第一自行车链轮的特征在于第一齿数；

还包括第三链轮托架，所述第三链轮托架：

被配置为代替所述第一链轮托架附接到所述第一转子元件；并且

被配置为与第二自行车链轮接合，所述第二自行车链轮的特征在于不同于所述第一齿数的第二齿数；

还包括第四链轮托架，所述第四链轮托架：

被配置为代替所述第二链轮托架附接到所述第二转子元件；并且

被配置为接合所述第二自行车链轮；

其中所述同轴转子组件还被配置为在所述同轴转子组件的所述接合构型中经由所述第三链轮托架和所述第四链轮托架围绕所述第二自行车链轮瞬时地接合；

其中所述保持子组件还被配置为当所述同轴转子组件围绕所述第二自行车链轮接合并且所述底板组件固定到所述自行车的框架元件时，相对于所述底板组件对所述同轴转子组件进行平移地约束；并且

其中当所述同轴转子组件围绕所述第二自行车链轮接合时，所述马达引起所述第二自行车链轮的旋转。

6.根据权利要求5所述的自行车推进系统：

其中所述第一链轮托架还被配置为与自行车齿轮组中最内侧自行车链轮接合；

其中所述第二链轮托架还被配置为接合所述最内侧自行车链轮；并且

其中所述同轴转子组件还被配置为经由所述第一链轮托架和所述第二链轮托架在所述同轴转子组件的所述接合构型中围绕所述自行车的所述最内侧自行车链轮瞬时地接合；

其中所述保持子组件还被配置为当所述同轴转子组件围绕所述最内侧自行车链轮接合并且所述底板组件固定到所述自行车的框架元件时，相对于所述底板组件对所述同轴转子组件进行平移地约束；并且

其中当所述同轴转子组件围绕所述第二自行车链轮接合时，所述马达引起所述最内侧自行车链轮的旋转。

7.根据权利要求1所述的自行车推进系统，其中，所述底板组件还包括变速器止动件，所述变速器止动件被配置为防止所述自行车的变速器转移到所述第一自行车链轮中。

8.一种自行车推进系统，包括：

同轴转子组件，其被配置为围绕自行车的链轮瞬时地接合，并且包括一组链轮托架，所述一组链轮托架围绕所述同轴转子组件布置，所述一组链轮托架被配置为与所述自行车的所述链轮的齿接合；和

底板组件，所述底板组件：

被配置为瞬时地固定到所述自行车的框架元件；

包括保持子组件，所述保持子组件被配置为相对于所述底板组件对所述同轴转子组件进行平移地约束；

包括驱动子组件，所述驱动子组件被配置为接合所述同轴转子组件；

包括马达，所述马达被配置为经由所述驱动子组件使所述同轴转子组件围绕所述同轴转子组件的中心轴线旋转；

包括传感器臂，所述传感器臂被配置为经由滚子偏压抵靠所述自行车的链而与所述自行车的链接合；以及

包括电子子系统，所述电子子系统被配置为：

检测所述传感器臂的由所述自行车的链中的张力引起的偏转；并且

基于所述传感器臂的所述偏转，启动所述马达，以使所述同轴转子组件旋转。

9.根据权利要求8所述的自行车推进系统：

其中所述滚子在第一端联接到所述传感器臂；并且

其中所述底板组件还包括偏压弹簧，所述偏压弹簧联接到所述传感器臂的第二端，并被配置为使所述滚子偏压抵靠所述自行车的链。

10.根据权利要求8所述的自行车推进系统，其中，所述传感器臂还包括附接到所述滚子的轴的枢轴，所述枢轴：

被配置为使所述滚子偏压抵靠所述自行车的链，并将所述滚子的所述轴定位成在第一位置垂直于所述自行车的链；并且

被配置为在第二位置将所述滚子从所述自行车的链移除。

11.根据权利要求8所述的自行车推进系统：

其中所述滚子在第一端联接到所述传感器臂；

其中所述底板组件还包括联接到所述传感器臂的第二端的磁体；

其中所述电子子系统还包括霍尔效应传感器，所述霍尔效应传感器靠近所述传感器臂的所述第二端；并且

其中所述电子子系统还被配置为基于所述磁体的位移经由所述霍尔效应传感器检测所述传感器臂的偏转。

12.根据权利要求8所述的自行车推进系统：

其中所述电子子系统还包括惯性测量单元，所述惯性测量单元被配置为检测所述底板组件相对于地平面的位置；并且

其中所述电子子系统还被配置为响应于检测到所述底板组件的所述位置在预定可操作包络之外，停止所述马达。

13.根据权利要求12所述的自行车推进系统，其中，所述电子子系统还被配置为，响应于检测到所述传感器臂的阈值偏转：

基于所述传感器臂的周期性偏转计算所述自行车的节奏；

计算所述自行车的速度；

基于所述自行车的所述速度和所述自行车的所述节奏识别所述自行车的当前传动比；以及

基于所述自行车的所述当前传动比驱动所述马达。

14.根据权利要求8所述的自行车推进系统，还包括：

电池组件，所述电池组件：

被配置为装配在标准自行车瓶子保持架内；

被配置为向所述马达供应电力；并且

被配置为向所述电子子系统供应电力；以及

电力缆线，其将所述电池组件电联接到所述电子子系统和所述马达。

15.一种自行车推进系统，包括：

同轴转子组件，所述同轴转子组件：

限定圆形外驱动表面；

限定内保持表面；

包括一组链轮托架，所述一组链轮托架围绕所述同轴转子组件的所述内保持表面布置，并被配置为与自行车链轮的齿接合；并且

被配置为围绕所述自行车链轮瞬时地接合，其中所述圆形外驱动表面的中心轴线与所述自行车链轮的旋转轴线是同轴的；

底板组件，所述底板组件：

被配置为瞬时地固定到自行车的支撑件；

包括保持子组件，所述保持子组件被配置为相对于所述底板组件对所述同轴转子组件进行平移地约束；

包括驱动子组件，所述驱动子组件被配置为接合所述同轴转子组件的所述圆形外驱动表面；以及

包括马达，所述马达被配置为经由所述驱动子组件使所述同轴转子组件围绕所述圆形外驱动表面的中心轴线旋转。

16.根据权利要求15所述的自行车推进系统：

其中所述同轴转子组件还包括：

第一转子元件，其附接到所述一组链轮托架中的第一链轮托架；和

第二转子元件，其附接到所述一组链轮托架中的第二链轮托架，并被配置为瞬时地联接到所述第一转子元件，以限定所述圆形外驱动表面和所述内保持表面。

17.根据权利要求15所述的自行车推进系统，其中，所述底板组件还包括：

传感器臂，其被配置为当所述同轴转子组件围绕第一自行车链轮接合并且所述底板组件被固定到所述自行车的框架元件时，经由滚子偏压抵靠所述自行车的链而与所述自行车的链接合；和

电子子系统，其被配置为：

检测所述传感器臂的由所述自行车的链中的张力引起的偏转；以及

基于所述传感器臂的所述偏转，启动所述马达，以使所述同轴转子组件旋转。

18.根据权利要求15所述的自行车推进系统，其中，所述驱动子组件还包括：

驱动齿轮，其联接到所述马达；

驱动带，其被配置为接合所述驱动齿轮和所述同轴转子组件的所述圆形外驱动表面；以及

一组驱动带滚子，其被配置为保持所述驱动带与所述驱动齿轮以及与所述同轴转子组件的所述圆形外驱动表面的接合。

19.根据权利要求18所述的自行车推进系统，其中，所述驱动子组件还包括行星齿轮箱，所述行星齿轮箱：

被布置在所述马达和所述驱动齿轮之间；并且

被配置为将扭矩从所述马达传递到所述驱动齿轮。

20.根据权利要求15所述的自行车推进系统，其中，所述保持子组件包括一组保持滚子，所述一组保持滚子被配置为经由与所述内保持表面和所述圆形外驱动表面接触，将所述同轴转子组件作为无毂轮平移地约束。

21.根据权利要求15所述的自行车推进系统，其中，所述一组链轮托架中的每个链轮托架还包括：

一组外侧保持齿，其被配置为接合所述自行车的所述链轮的外表面；

一组内侧保持齿，其以大于所述自行车的所述链轮的厚度从所述一组外侧保持齿偏移，并且被配置为接合所述自行车的所述链轮的内表面；以及

一组接合特征，其被配置为与所述自行车的所述链轮的布置在所述一组外侧保持齿和所述一组内侧保持齿之间的节距接合。

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