自行车轮及其智能轮毂的制作方法

1.本实用新型涉及自行车技术领域，特别是涉及一种自行车轮及其智能轮毂。


背景技术：

2.自行车是日常生活中最常见、最便捷的交通工具，其最初是通过骑行者踩踏自行车的脚踏驱动车轮行进，后来逐渐发展出电助力自行车和纯电动自行车，电助力自行车的驱动由人力和电力共同来完成，纯电动自行车则完全由电力驱动，人在骑行时出力小或者无需出力、体验更为舒适。
3.自行车电力驱动的基本构成包括电机和对电机供电的电源，其中电机通常设置于车轮的轮毂内并带动轮毂随之转动，电源固定于车架上可以方便地进行充电，骑行时电机和电源相对转动，因此两者的电路连接较为负责也容易产生故障。另外，现有自行车的操控，如电机的调速、车辆的上锁与开锁等不够智能。


技术实现要素：

4.有鉴于此，提供一种结构简化、操控智能的自行车轮及其智能轮毂。
5.本实用新型提供一种智能轮毂，包括轮毂壳和设置于所述轮毂壳内的驱动电机，所述驱动电机与轮毂壳传动连接以驱动所述轮毂壳转动，其特征在于，所述轮毂壳包括内壳和外壳，所述内壳内形成第一空间安装所述驱动电机，所述内壳和外壳之间形成第二空间，所述第二空间沿其周向分布若干安装位，所述安装位内分别设置有电子锁和电池，所述电池与所述电机、电子锁电性连接。
6.进一步地，其中一所述安装位内设置所述电子锁，其余所述安装位内分别设置一所述电池。
7.进一步地，所述电子锁包括壳体、设置于所述壳体内的锁车电机以及由所述锁车电机驱动的锁舌；所述壳体的前侧端形成充电接口用于对所述电池充电，所述壳体的后侧端形成开口供所述锁舌伸缩移动。
8.进一步地，所述轮毂壳还包括分别位于其轴向两侧端的前端盖和后端盖，一轮轴穿设于所述轮毂壳的中央并且其两端分别伸出所述前端盖和后端盖之外，所述前端盖对应所述电子锁的充电接口形成充电口；所述后端盖对应所述电子锁的开口形成开孔。
9.进一步地，所述轮轴伸出所述后端盖的一端套接有刹车盘，所述刹车盘上套接一锁盘，所述锁盘围绕所述轮轴设置一圈锁孔，所述锁舌与其中任一锁孔插接实现锁车。
10.进一步地，所述轮毂壳还包括分别位于其轴向两侧端的前端盖和后端盖，一轮轴穿设于所述轮毂壳的中央并且其两端分别伸出所述前端盖和后端盖之外，所述轮轴伸出所述前端盖的一端套接有飞轮，所述飞轮与所述前端盖之间连接一传动环，所述传动环上设置一应变片，所述应变片与所述驱动电机的控制端电性连接。
11.进一步地，所述电机包括定子、转子、控制电路板以及行星轮机构，所述转子活动地设置于所述轮毂壳内，所述行星轮机构传动连接所述转子和所述后端盖，所述定子和控
制电路板固定设置于所述轮毂壳内，所述控制电路板上设置有电机调速模块，所述电机调速模块连接所述应变片和所述驱动电机的控制端。
12.进一步地，所述控制电路板上还设置有与所述电池连接的电源管理模块、与所述电子锁连接的电子锁控制模块以及无线通信模块。
13.进一步地，所述电机还包括磁环，所述磁环位于所述转子朝向所述控制电路板的一侧。
14.本实用新型还提供一种自行车轮，包括上述智能轮毂、环绕所述智能轮毂的轮胎以及连接所述智能轮毂和轮胎的辐条。
15.相较于现有技术，本实用新型自行车轮的智能轮毂将电机、电池、电子锁等集成于其轮毂壳内，整个自行车轮的电气连接都是在相对静止的元件之间进行，整体上的电路设计变得简单，连接后的稳定性和可靠性也能得到保障，而且用户可以利用手机等控制电子锁等，操作上智能、方便。
附图说明
16.图1为本实用新型自行车轮一实施例的结构示意图。
17.图2为图1所示自行车轮的智能轮毂的爆炸图。
18.图3为智能轮毂的另一角度爆炸图。
19.图4为智能轮毂的剖视图。
20.图5为智能轮毂前端盖打开时的平面视图。
21.图6为智能轮毂后端盖打开时的平面视图。
具体实施方式
22.为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中示例性地给出了本实用新型的一个或多个实施例，以使得本实用新型所公开的技术方案的理解更为准确、透彻。但是，应当理解的是，本实用新型可以以多种不同的形式来实现，并不限于以下所描述的实施例。
23.本实用新型附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，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的具体含义。
24.如图1所示，本实用新型提供一种自行车轮，包括智能轮毂100、轮胎200以及连接智能轮毂100和轮胎200的辐条300。
25.请同时参与同图2至图4，所述智能轮毂100包括轮毂壳20以及设置于轮毂壳20内的驱动电机30、电池40和电子锁50。轮毂壳20整体呈圆柱状，中央形成有孔用于穿设一轮轴60，装配时轮轴60与自行车的车架固定连接。轮胎200环绕轮毂壳20设置并与轮毂壳20在径向上相间隔，根据自行车轮尺寸的不同所述间隔不同。辐条300呈放射状连接于轮毂壳20和轮胎200之间，使得轮毂壳20能带动轮胎200同步转动。较佳地，辐条300为钢丝，将轮毂壳20
的中心调节到轮胎200的中心，然后通过轮轴60将整个自行车轮装在自行车上。本实用新型自行车轮在行进的过程中，轮轴60保持固定不动、智能轮毂100和轮胎200相对于轮轴60转动。
26.轮毂壳20包括内壳22、外壳24、前端盖26以及后端盖28。其中，内壳22环套轮轴60设置，两者在径向上间隔出环形的第一空间62，用于安装驱动电机30；外壳24环绕内壳22设置，两者在径向上间隔出环形的第二空间64，用于安装电池40和电子锁50等。前端盖26和后端盖28分别盖设于内壳22/外壳24的轴向两侧，将第一空间62、第二空间64封闭。应当理解地，在一些实施例中，前端盖26与内壳22和/或外壳24可以是一体结构，后端盖28与内壳22和/或外壳24也可以是一体结构。较佳地，前端盖26和后端盖28的中央分别沿轴向向外突出形成一轴承座262、282，轴承座262、282内分别设置一轴承29支撑轮毂壳20相对轮轴60的转动。
27.请同时参阅图5和图6，第二空间64内设置若干安装位640，安装位640沿第二空间64的周向顺序排布，其中一安装位640内设置电子锁50，其它安装位640内分别设置一电池40。图示实施例中，安装位640的数量为二十一个、电池40的数量为二十个。电池40作为整个自行车轮的电源，相互之间串联、并联、或者串并联，并通过导线等与驱动电机30和电子锁50电性连接。应当理解地，电池40的数量以及连接方式可以根据需要进行调整，第二空间64在安装电池40和电子锁50之外，也可以空余出安装位640装配其它电子元件，方便扩展本实用新型自行车轮及其智能轮毂100的功能。
28.驱动电机30优选地为减速齿轮电机，包括相对转动的定子32和转子34、与定子32的线圈电性连接的控制电路板36以及与转子34传动连接的行星轮机构38。转子34活动地套设于轮轴60上，定子32环绕转子34设置；控制电路板36设置于定子32和转子34的轴向侧端，靠近前端盖26并与前端盖26固定连接；行星轮机构38位于转子34朝向后端盖28的一侧并与后端盖28传动连接。驱动电机30启动时，转子34相对于定子32高速转动，经过行星轮机构38减速后驱动与之连接的后端盖28低速转动，进而带动整个智能轮毂100转动，驱动自行车轮行进。较佳地，驱动电机30还包括套设于轮轴60上的磁环39，磁环39靠近控制电路板36设置，用于检测车速并反馈至控制电路板36。
29.电子锁50包括壳体52、设置于壳体52内的锁车电机54以及由锁车电机54驱动的锁舌56。其中，锁车电机54与控制电路板36电性连接，在启动时驱动锁舌56沿一平行于轮轴60的方向移动。本实施例中，壳体52在其朝向前端盖26的一端形成充电接口520，对应地前端盖26上形成充电口260，用于连接外部电源对电池40充电；壳体52在其朝向后端盖28的一端形成开口522，对应地后端盖28上形成有开孔280，锁舌56穿过开口522和开孔280而伸出轮毂壳20的后端盖28，与一锁盘58的锁孔59相插接实现上锁；反之锁舌56退出锁孔59实现开锁。
30.本实施例中，轮轴60在其伸出后端盖28的一端上套接有刹车盘66，刹车盘66与后端盖28作用来刹停自行车。锁盘58环套于刹车盘66并与刹车盘66固定连接，锁孔59较佳地为多个，沿锁盘58的周向均匀间隔设置。自行车轮在行进的过程中，其电子锁50的锁舌56顺序地与各个锁孔59对齐，如此可以在停车时方便地实现锁车。
31.本实施例中，轮轴60在其伸出前端盖26的一端上套设有飞轮68，飞轮68与自行车的脚踏通过链条等传动连接，同时飞轮与前端盖26通过传动环69连接，人力踩踏自行车的
脚踏，通过链条带动飞轮68转动，飞轮68通过传动环69带动轮毂壳20的前端盖26转动，进而带动整个智能轮毂100转动，驱动自行车轮行进。较佳地，传动环69为弹性体且内置有应变片，应变片与控制电路板36电性连接。传动环39在传输动力的过程中受力变形，应变片检测传动环69变形时的应变力并反馈至控制电路板36，控制电路板36据此控制驱动电机30的输出，骑行者踩踏的力量越大，传动环39的变形越大、应变力越大，驱动电机30输出越高；反之，骑行者踩踏的力量越小，驱动电机30的输出越小。
32.控制电路板36可以作为整个自行车路的主控板，包括有多个功能模块，如电机调速模块、电池管理模块、电子锁控制模块、通信模块等。
33.电机调速模块接收应变片的信号并据此输出相应的控制信号给驱动电机30的控制端，从而根据传动环69受力变形时的应变力来控制驱动电机30的定子32的线圈电流，进而控制驱动电机30的转速，使得自行车轮加速、减速或者停止。电池管理模块与电池40电性连接，具有自动恒流、恒压、脉冲激活充电转换等功能。电子锁控制模块与电子锁50的锁车电机54电性连接，根据用户上锁或者开锁的指令控制锁车电机54的转向，使锁舌56插入锁孔59或退出锁孔59。通信模块优选地为蓝牙、wifi等无线通信模块，用户可以通过手机、ipad等无线终端向下达指令，控制本实用新型自行车轮的运行。
34.本实用新型自行车轮在使用时，首先用户可以通过手机等下达指令使电子锁50开锁，在使用完成后同样可以通过手机等下达指令使电子锁50上锁，这特别适用于共享单车等。在骑行时，根据路况的不同使用不同的踩踏力，如在上坡等费力路段时相对用力踩踏，加大驱动电机30的输出；在平缓路段时轻踏而减小驱动电机30的输出；在下坡路段时可以完全不用力，此时驱动电机30可以无输出。如此，人力与电力共同作用驱动车轮行进，构成电助力自行车，既能减轻骑行者的负荷，也能更合理的控制驱动电机30的输出、减少电力消耗，达到助力骑行的目的。
35.本实用新型自行车轮的智能轮毂100将电机30、电池40、电子锁50等集成于其轮毂壳20内，转子34相对轮毂壳20转动，智能轮毂100的其它元件，包括定子32、控制电路板36、电池40、电子锁50、传动环69等相对轮毂壳20固定不动，如此整个自行车轮的电气连接都是在相对静止的元件之间进行，不受转动元件的影响，整体上的电路设计变得简单，连接后的稳定性和可靠性也能得到保障。另外，在电机30的外围设置电池40和电子锁50，方便了电池40的布置以及其它元件的扩展，使得整个自行车轮的设计更为灵活。再另外，用户可以利用手机等控制电子锁50、驱动电机30等，用户的操作更为智能与便捷，而电子锁50、驱动电机30等隐藏于轮毂壳20内而不易被破坏，也使得本实用新型自行车轮的安全性更高。
36.需要说明的是，本实用新型并不局限于上述实施方式，根据本实用新型的创造精神，本领域技术人员还可以做出其他变化，这些依据本实用新型的创造精神所做的变化，都应包含在本实用新型所要求保护的范围之内。