一种行星轮组中置电机及助力自行车的制作方法

1.本实用新型涉及助力自行车，尤其涉及一种行星轮组中置电机及助力自行车。


背景技术：

2.助力自行车，具有省力、负载大、车速快等优势，近年来已成为了人们途短出行和运输的替代工具。
3.目前市场大部分助力自行车的电机仅能够提供扭力动力输出，减轻骑行者的负担，但不具备智能无段变速功能，而助力自行车的变速方式主要通过外设变速器进行多级变速，该种变速方式在换挡变速过程中因链条切换齿盘会产生顿挫感，并且对于不熟悉换挡的使用者而言，其操作不当会造成链条脱链等问题，影响骑行体验。
4.为了解决上述问题，专利号：cn202010176572.0中一种异轴式自动无段混动变速系统及助力自行车，其电机经谐波传动减速机构与轮毂结合，并使用控制器根据轮毂转速控制电机转速的方式实现速度混合及无段变速，但目前因其使用谐波传动机构，造价成本相对高，且动力输出仍存在上升空间。


技术实现要素：

5.为克服现有技术的缺点，本实用新型目的在于提供一种行星轮组中置电机，以解决背景技术所指出的问题。
6.本实用新型通过以下技术措施实现的，包括马达组件，踩踏轴、第一传动组件以及第二传动组件；马达组件包括相对所述踩踏轴平行设置的马达轴，还包括定子以及与所述马达轴驱动连接的转子；所述踩踏轴的一端驱动连接有动力输入组件，另一端驱动连接有动力输出组件；所述踩踏轴通过单向器组件与所述动力输出组件连接；所述马达组件通过第一传动组件和第二传动组件驱动连接；所述第二传动组件为设置于所述踩踏轴的行星轮组机构，所述马达组件依次通过第一传动组件和所述第二传动组件与所述动力输出组件驱动连接。
7.作为一种优选方式，所述第一传动组件包括皮带、与所述马达轴驱动连接的第一皮带轮、与所述踩踏轴转动连接的第二皮带轮，所述第二皮带轮与所述第二传动组件驱动连接。
8.作为一种优选方式，所述皮带为齿形皮带，所述第一皮带轮、所述第二皮带轮为齿形皮带轮。
9.作为一种优选方式，所述皮带为齿形皮带，所述第一皮带轮、所述第二皮带轮为齿形皮带轮。
10.作为一种优选方式，所述第一传动组件包括与所述马达轴驱动连接的第一齿轮、与所述踩踏轴转动连接的第三齿轮，以及分别与所述第一齿轮、第三齿轮啮合的第二齿轮。
11.作为一种优选方式，所述第二传动组件包括：
12.太阳齿轮，与所述踩踏轴转动连接，与所述第一传动组件驱动连接；
100.马达组合
具体实施方式
26.下面结合实施例并对照附图对本实用新型作进一步详细说明。
27.一种行星轮组中置电机，参考图1，包括马达组件，踩踏轴25、第一传动组件以及第二传动组件；马达组件包括相对踩踏轴25平行设置的马达轴10，还包括定子6以及与马达轴10驱动连接的转子5；踩踏轴25的一端驱动连接有动力输入组件，另一端驱动连接有动力输出组件；踩踏轴25通过单向器组件与动力输出组件连接；马达组件通过第一传动组件和第二传动组件驱动连接；第二传动组件为设置于踩踏轴25的行星轮系，马达组件通过第一传动组件驱动第二传动组件与动力输出组件驱动连接。
28.其中，动力输入组件即包括踩踏轴25和曲柄，由骑乘者踩踏驱动；动力输出组件包括链盘26，与车轮驱动连接，链盘26上设置链条与后轮的轮毂驱动连接；本中置电机包括主壳体3、马达壳体1、马达壳盖2、主壳盖4；马达组件设置于马达壳体1内，马达壳体1 与主壳体3连接；第一传动组件、第二传动组件设置于主壳体3内，踩踏轴25穿设于主壳体3且两端伸出，马达轴10穿设于马达壳体1 内且与马达壳体1、马达壳盖2之间设有轴承，其一端伸出，并与第一传动组件连接，该伸出端与主壳盖4之间设有轴承；本电机壳体及马达壳体1装配结构紧凑、体积小。
29.应当理解的是，本实施例的马达组件包括内转子5和外定子6；原理为现有技术，不做过多阐述。
30.在本实施例中，参考图1，第二传动组件具体包括：
31.太阳齿轮20，与踩踏轴25转动连接，与第一传动组件驱动连接；其中，太阳齿轮20通过螺柱锁紧固定于皮带轮一侧，太阳齿轮20和第一传动组件的内壁连接位置与踩踏轴25之间设有另一第一轴承；踩踏轴25于该第一轴承处设有轴肩。
32.行星架组件，驱动连接于踩踏轴25；该行星架组件具体包括一套设于踩踏轴25的呈环形的固定器18，固定器18与踩踏轴25之间设有键；还包括呈环形的第一支架16和第二支架17，其中，第一支架16固定于固定器18一侧；第二支架17转动连接于太阳齿轮20 齿座的外壁，其与齿座之间设有第二轴承32；
33.行星齿轮，通过行星轮轴14转动连接于行星架组件，行星齿轮的一阶行星齿12与太阳齿轮20啮合；具体的，行星齿轮中间穿设行星轮轴14，行星齿轮与行星轮轴14之间设有轴承；行星轮轴14的两端分别连接于与第一支架16和第二支架17，第一支架16和第二支架17之间与行星轮轴14相对的一侧设有支柱15，保持结构稳固；
34.内齿轮22，与踩踏轴25驱动连接，并与行星齿轮的二阶行星齿 13啮合；具体的，本实施例中内齿轮22一体成型于输出套筒21(其他实施例中也可与输出套筒21驱动连接)，输出套筒21转动连接于踩踏轴25，与踩踏轴25之间分别设有第三轴承30和第四轴承31；输出套筒21与主壳体3之间设有第五轴承33；踩踏轴25与主壳盖4 之间设有第六轴承34；输出套筒21的一端设置链盘26，并通过链盘螺帽27锁紧
35.本中置电机的工作原理：由骑乘者踩踏曲柄驱动踩踏轴25、带动单向器组件；在马达没有动力输出时，即踩踏力经单向器组件驱动链盘26转动；当马达转动输出动力时，由马达轴10经第一传动组件、第二传动组件与踩踏动力混合转速驱动输出套筒至驱动链盘26转
动。
36.进一步的，还包括控制器和检测装置；控制器即为马达驱动器8，检测装置与控制器电连接，用于检测踩踏轴25的转速；控制器用于根据检测装置反馈的踩踏轴25的转速向马达驱动器8发送控制信号，以控制电机组件的转速；其中，检测装置包括转速磁环7，转速磁环 7分别设置于踩踏轴25和马达轴10。
37.基于此，本中置电机具有速度混合功能，在其工作过程中，骑乘者无电力助力骑行时踩踏曲柄驱动踩踏轴25转动，经单向器组件24 带动输出套筒21驱动链盘26转动；
38.骑乘者有电力助力骑行时，踩踏曲柄驱动踩踏轴25转动，踩踏轴驱动行星架带动行星轮组公转转动，控制器根据踩踏轴25转速按照预设转速值(该预设转速值与踩踏转速保持预设比例)驱动马达轴 10，经第一传动组件驱动太阳齿轮20，太阳齿轮20传动连接行星轮组并和踩踏轴25的动力共混驱动内齿轮22及输出套筒21，以驱动链盘26转动，保持动态变速比，该比值具有连续性，用户从0速起步至高速无需换挡，没有机械变速器变速时产生的顿挫感，骑乘者可以在低踏速情况下借由电力人力两者转速加成的速度混合输出达到高速顺畅的无极变速效果，提高用户骑乘体验。
39.在本实施例中，参考图2，第一传动组件包括皮带28、与马达轴 10驱动连接的第一皮带轮9、与踩踏轴25转动连接的第二皮带轮19，第二皮带轮19与第二传动组件驱动连接；其中，皮带28优选为齿形皮带28、皮带轮优选为齿形皮带轮，成本低，重量轻，精度要求小，传动效率高；第二皮带轮19与踩踏轴25之间设置有第一轴承29；
40.在其他实施例中，参考图3，第一传动组件也可以包括与马达轴 10驱动连接的第一齿轮35、与踩踏轴25转动连接的第三齿轮37，以及分别与第一齿轮35、第三齿轮37啮合的第二齿轮36，相比皮带轮传动，使用齿轮传动没有粉尘，疲劳寿命显著长于皮带，但成本更高，重量大，精度要求高，传动效率较皮带低。
41.基于此，本实施例的中置电机内设置有防尘罩11，降低粉尘影响。
42.进一步的，单向器组件包括单向器内衬23和单向器爪24，单向器内衬23与踩踏轴25驱动连接，单向器爪24设置于输出套筒21 与单向器内衬23之间，三者传动连接且具有单向传动功能。
43.在无电力动力辅助模式下，即骑乘者踩踏曲柄驱动踩踏轴25，带动单向器内衬23转动传动单向器爪24带动输出套筒21驱动链盘26、链盘螺帽27同步转动输出；
44.在速度混合模式下，马达转子5输出带动第一皮带轮驱动齿形皮带28带动大皮带轮转动，太阳齿轮20与第二皮带轮同步转动，此时一阶行星齿12、二阶行星齿13、由太阳齿轮20驱动转动并混合了踩踏轴驱动连接来的行星轮架转速，两者转速混和传动输出至设有内齿轮22，驱动输出套筒21驱动链盘26、链盘螺帽27、最终驱动链条带动后轮转动行驶。
45.应当理解的是，电力辅助动力模式下，即由马达组件经过各传动组件加上踩踏轴25转速共同驱动链盘26转动，此时输出套筒21转速大于踩踏轴25转速、单向器爪24脱钩，输出套筒不与踩踏轴同步，有别于无电力辅助同步状态。
46.本实施例的中置电机使用外转子5电机及行星轮组机构与踏力输入组件结合，马达经齿型皮带轮组连接太阳齿轮20，踩踏曲柄输入连接至行星架组件，内齿圈与输出套筒21驱动连接或一体成型并连接带动链盘26，使马达速度动力与人力速度动力结合来驱动后轮毂，该结构输出力矩高，与踩踏轴25转速混合后最大可达120ntm；踩踏轴25与输出套筒21
之间设置单向器组件，在无电力辅助或有电力辅助动力情况下都可顺畅驱动链盘26；另外，其体积小且制造相对容易，制造成本大幅降低，提高市场竞争力。
47.将本中置电机安装于搭配的自行车架上，可自行选择是否再加装机械变速装置，由于行星轮系混和了踩踏转速与马达转速的动力，受控下使车速远大于踩踏速度，骑乘者可以依据控制器的智能控制下实现轻松驾驭自行车的无段变速档位舒适与快感。
48.以上是对本实用新型一种行星轮组中置电机及助力自行车进行的阐述，用于帮助理解本实用新型，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，任何未背离本实用新型原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。