一种助力一体轮及其驱动方法与流程

一种助力一体轮及其驱动方法
1.技术领域
2.本发明涉及助力一体轮领域，尤其涉及一种应用于非机动轮式车辆改装机动助力轮式车辆的一体轮及其驱动方法。


背景技术：

3.我国是自行车大国，选择通过自行车方式的出行不仅环保且便捷。但自由于电动车的出现，使得自行车在使用过程中变得较为费力，且行速较慢。而助力一体轮的出现，使得原有的自行车一体轮改装成具有一定动力的一体轮，是一种人力及电力结合的交通工具，其相比电动车更轻巧，且也更环保，在电动车没电时，推动前行非常困难，而装有助力一体轮的自行车则非常轻便。
4.以往的助力一体轮无法实时根据路况调输出动力的大小，且结构笨拙，体积大。


技术实现要素：

5.本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种助力一体轮。为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案：一种助力一体轮，将本助力一体轮替换非机动动力轴能够将非机动轮式车辆改装为助力动力车辆，其特征在于，助力一体轮包括可转动分体式轮毂外壳、传动飞轮、飞轮座、仿真力矩传感系统、电机、行星齿轮组，所述飞轮座、仿真力矩传感系统、电机行星齿轮组依次通过中心轴轴向安装并设于可转动分体式轮毂外壳内，可转动分体式轮毂外壳与行星齿轮组压紧连接，行星齿轮组带动可转动分体式轮毂外壳同步转动，所述仿真力矩传感系统与安装传动飞轮的飞轮座相接，仿真力矩传感系统用于测量传动飞轮经链轮传递来的正向转速及受力状态，并调整分体式轮毂外壳转速。
6.进一步的，所述行星齿轮组包括太阳轮、行星支架、行星轮及齿圈，所述太阳轮与电机连接，行星支架与中心轴连接，行星轮通过固定轴与行星支架连接，并以品字形啮合与太阳轮外周，所述齿圈内表面设有齿轮，该齿轮与行星轮外周啮合，齿圈与可转动分体式轮毂外壳压紧连接，确保齿圈在转动的同时可带动分体式轮毂外壳同步转动，其中齿轮间的齿数比决定了轮毂的转速比进一步的，所述可转动分体式轮毂外壳包括刹车边盖、开口边盖、外壳及电池盖，所述刹车边盖通过轴承与中心轴活动连接，开口边盖及电池盖均固定在外壳的同侧，所述刹车组件设置在刹车边盖外侧，刹车边盖与行星齿轮组压紧连接，行星齿轮组带动刹车边盖同步转动，所述刹车边盖一侧设有刹车组件，所述刹车组件为常规刹车套件。
7.进一步的，所述中心轴上设有键槽，通过键槽内的键块用于固定需要与中心轴保持固定的部件，行星支架通过设置在中心轴上的键槽和键块与中心轴紧固连接，太阳轮与电机的转子紧固连接。
8.进一步的，飞轮座上还设有传感器大轴承，传感器大轴承与传动飞轮之间设有飞轮隔套，所述传感器大轴承与可转动分体式轮毂外壳的开口边盖紧压连接。
9.进一步的，所述可转动分体式轮毂外壳内设有位于行星齿轮组及电机外侧的轮毂内衬，轮毂内衬上设有控制器电路板及电池插座，所述电池插座用于固定可拆卸电池组，仿真力矩传感系统设于轮毂内衬靠近飞轮座的一侧。
10.进一步的，所述仿真力矩传感系统包括摆杆、摆杆压盖、传感器电路板、磁铁、弹性体及弹性体垫片，所述飞轮座与可转动分体式轮毂外壳的开口边盖之间设有弹性体，所述弹性体通过弹性体垫片固定在开口边盖上的凹槽内；所述摆杆的支点设置在开口边盖上，一头与飞轮座活动连接，另一头设有磁铁并形成杠杆结构，所述摆杆上方设有摆杆压盖，用于固定摆杆的活动空间，通过摆杆的杠杆结构来控制磁铁与传感器之间的距离所述带有传感器的传感器电路板环形设置在飞轮座周围，所述传感器与摆杆上的磁铁在同一水平位置设置，当磁铁环形转动时，可通过环形设置的传感器进行数据的读取。
11.进一步的，所述传动飞轮紧固在飞轮座上，飞轮座通过轴承与中心轴连接并与仿真力矩传感系统相接，所述飞轮座转动时挤压仿真力矩传感系统中的弹性体，压力越大弹性体形变幅度越大，因此通过摆杆的杠杆结构迫使改变摆杆上磁铁与传感器之间的距离。
12.进一步的，行星支架通过设置在中心轴上的键槽和键块与中心轴紧固连接，太阳轮与电机的转子紧固连接。
13.进一步的，所述开口边盖上设有摆杆固定槽、弹性件固定凹槽、固定孔、电池盖滑轨槽和电池盖固定螺丝孔，电磁盖通过电磁盖滑轨槽活动，通过固定螺丝孔固定。
14.进一步的，所述中心轴上设有键槽，通过键槽内的键块用于固定需要与中心轴保持固定的部件。
15.一种助力一体轮的驱动方法，通过以下步骤来实现：1）在助力轮的转子和定子之间设置接近传感器和磁铁，确保接近传感器能通过助力轮的转动产生信号；2）在接近传感器一端设置调整接近传感器和磁铁相对距离的弹性体；3）通过转子与定子上接近传感器和磁铁的相对位移得到当前助力轮的转速，转子带动磁铁旋转，接近传感器设置在定子上，磁铁跟着转子旋转，每经过一次接近传感器产生一个信号，通过信号的获取频率得到当前助力轮的转速；4）通过弹性体的形变来得到当前踏板压力，通过踩压踏板带动飞轮，飞轮带动飞轮座，飞轮座对弹性体产生挤压，弹性体在固定空间内产生形变推动摆杆一端，摆杆随之改变另一端上磁铁与接近传感器之间的距离，通过距离得到当前踏板压力；5）根据采集到的当前转速和踏板压力来控制电机的输出功率，当前转速高，踏板压力小，电机平稳输出；当前转速低，踏板压力大，电机提高输出；当前转速高，踏板压力大，电机提高输出增加转速；当前转速低，踏板压力小，电机停止输出。
16.采用本发明技术方案，本发明的有益效果为：本发明实现了助力一体轮在转动的同时，保持内部电池组、控制器电路板保持相对静止，且电池跟换方便，通过所述仿真力矩传感系统可以实时根据传动飞轮所受动力大小，当前转速状态实时调整输出动力，从而让使用者在各种路况下都能省力骑行。
附图说明
17.图1是本发明提供的一种助力一体轮爆炸结构图；图2是本发明提供的助力一体轮电机与行星齿轮组的局部爆炸结构图；图3是本发明提供的助力一体轮仿真力矩传感系统轴向结构图；图4是本发明提供的助力一体轮传感器大轴承与开口边盖爆炸结构图；图5是本发明提供的助力一体轮轮毂内衬和中心轴结构图；图6是本发明提供的助力一体轮内部结构图一；图7是本发明提供的助力一体轮可拆卸电池组位置关系结构图；图8是本发明提供的助力一体轮可拆卸电池组处局部爆炸结构图；图9是本发明提供的助力一体轮内部结构图二；图10是本发明提供的助力一体轮刹车组件处局部爆炸结构图；图11是本发明提供的助力一体轮电机结构图；其中，1-中心轴；2-可转动分体式轮毂外壳；3-传动飞轮；4-飞轮座；5-可拆卸电池组；6-行星齿轮组；7-电机；8-仿真力矩传感系统；9-控制器电路板；10-轮毂内衬；11-电池插座；12-传感器大轴承；13-键槽；14-键块；15-刹车组件；201-刹车边盖；202-开口边盖；203-外壳；204-电池盖；601-太阳轮；602-行星支架；603-行星轮；604-齿圈；701-定子；702转子；801-传感器电路板；802-传感器；803-摆杆；804-摆杆压盖；805-磁铁；806-弹性体；807-弹性体垫片。
具体实施方式
18.结合附图对本发明具体方案具体实施例作进一步的阐述。如图所示，如图所示，一种助力一体轮，将本助力一体轮替换非机动动力轴能够将非机动轮式车辆改装为助力动力车辆，助力一体轮包括可转动分体式轮毂外壳2、传动飞轮3、飞轮座4、仿真力矩传感系统8、电机7、行星齿轮组6，所述传动飞轮3、飞轮座4、仿真力矩传感系统8、电机7行星齿轮组6依次通过中心轴1轴向安装并设于可转动分体式轮毂外壳2内，所述刹车组件15设置在刹车边盖201外侧，刹车边盖201与行星齿轮组6压紧连接，行星齿轮组6带动刹车边盖201同步转动，所述仿真力矩传感系统8与安装传动飞轮3的飞轮座4相接，仿真力矩传感系统8用于测量传动飞轮3转速及受力状态，并调整传动飞轮3转速。
19.所述中心轴1上设有走线通道。
20.所述行星齿轮组6包括太阳轮601、行星支架602、行星轮603及齿圈604，所述太阳轮601与电机7连接，行星支架602与中心轴1连接，行星轮603通过固定轴与行星支架602连接，并以品字形啮合与太阳轮601外周，所述齿圈604内表面设有齿轮，该齿轮与行星轮603外周啮合，齿圈604与刹车边盖201紧压连接，使齿圈604与刹车边盖201实现同步转动，刹车边盖201一侧设有刹车组件15，刹车组件15中的刹车片通过摩擦刹车边盖实现制动；外壳203与刹车边盖201和开口边盖202通过螺丝固定形成整体，实现转动和制动。
21.电机7由转子702和定子701组成，其中定子701通过设置在中心轴1上的键槽13和键块14相互作用与中心轴1实现紧固连接，中心轴1上设有走线开孔，用于电机7电源线和信号线的放置。
22.行星支架602通过设置在中心轴1上的键槽13和键块14与中心轴1紧固连接，太阳
轮601与电机7的转子702紧固连接。
23.飞轮座4上还设有传感器大轴承12，传感器大轴承12与传动飞轮3之间设有飞轮隔套，所述传感器大轴承12与可转动分体式轮毂外壳2的开口边盖202紧压连接，使开口边盖202可以转动。所述传动飞轮3紧固在飞轮座4上，飞轮座4通过轴承与中心轴1连接并与仿真力矩传感系统8相接，所述飞轮座4转动时挤压仿真力矩传感系统8中的弹性体。
24.所述可转动分体式轮毂外壳2内设有位于行星齿轮组6及电机7外侧的轮毂内衬10，轮毂内衬10上设有控制器电路板9及电池插座11，所述电池插座11用于固定可拆卸电池组5，仿真力矩传感系统8设于轮毂内衬10靠近飞轮座4的一侧。
25.轮毂内衬10通过螺丝与电机7的定子701固定连接，轮毂内衬10上设有控制器电路板9，电池插座11，轮毂内衬10靠近飞轮座4一侧环形设置有仿真力矩传感系统8的传感器。
26.所述仿真力矩传感系统8包括摆杆803、摆杆压盖804、传感器电路板801、磁铁805、弹性体806及弹性体垫片807，所述飞轮座4与可转动分体式轮毂外壳2的开口边盖202之间设有弹性体806，所述弹性体806通过弹性体垫片807固定在开口边盖202上的凹槽内；开口边盖202上设有用于固定电池盖204的滑轨槽，电池盖204通过该滑轨槽与开口边盖202滑动连接，打开电池盖204后，可进行可拆卸电池组的替换拆装。
27.所述摆杆803的支点设置在开口边盖202上，一头与飞轮座4活动连接，另一头设有磁铁805并形成杠杆结构，所述摆杆803上方设有摆杆压盖804；所述带有传感器802的传感器电路板801环形设置在飞轮座4周围，所述传感器802与摆杆803上的磁铁805在同一水平位置设置，每个传感器802间隔均匀分布。
28.所述摆杆803有1个和/或多个，摆杆803上的磁铁805以中心轴1对称偏差
±
角度设置。
29.图中所示，所述传感器电路板801为环形，其上共有12个传感器802，每个传感器802间隔30
°
均匀分布。
30.所述摆杆803有2个，2个摆杆803上的磁铁805以中心轴1对称偏差
±
15
°
设置，当其中一个磁铁805与一个传感器802对齐时，另一个磁铁805正好处于两个传感器802中间，使轮毂转动一周后通过12个传感器802能产生24个信号。
31.所述可转动分体式轮毂外壳2包括刹车边盖201、开口边盖202、外壳203及电池盖204，所述刹车边盖201通过轴承与中心轴1活动连接，开口边盖202及电池盖204均固定在外壳的同侧。
32.所述开口边盖202上设有摆杆固定槽、弹性件固定凹槽、固定孔、电池盖滑轨槽和电池盖固定螺丝孔。
33.所述中心轴1上设有键槽13，通过键槽13内的键块14用于固定需要与中心轴1保持固定的部件。
34.助力一体轮通过所述仿真力矩传感系统8实时采集传动飞轮3、飞轮座4作用所产生的信息，其信息包括测量当前转速和由仿真力矩传感系统8内的弹性材料模拟当前传动飞轮3的受力状态，并将采集到的信息发送到控制电路板，控制电路板根据接收到的信息实时向电机7发送控制指令，电机7根据控制电路板所发出的控制指令调整输出功率，促使电机7能根据传动飞轮3当前所受到力的大小实时调整输出助力。
35.助力一体轮的中心轴1、可转动分体式轮毂外壳2、传动飞轮3、飞轮座4、安装在一
体轮内的可拆卸电池组5、行星齿轮组6、电机7、仿真力矩传感系统8、控制器电路板9、轮毂内衬10来实现助力一体轮在转动的同时，保持内电池组、控制器电路板9保持静止。
36.结合实施例1的各项特征，将助力一体轮替换自行车动力轴，把自行车踏脚传动链条连接到本助力一体轮的传动飞轮3上，传动飞轮3随着自行车踏脚受到踩踏力量，经由传动链条传递而转动，传动飞轮3螺纹旋紧在飞轮座4上，传动飞轮3在转动的同时带动飞轮座4转动，飞轮座4通过轴承与中心轴1连接。
37.飞轮座4在转动过程中会挤压仿真力矩传感系统8中的弹性体806，弹性体806受压产生形变从而改变开口边盖202和飞轮座4的相对角度，迫使摆杆803以设置在开口边盖202上的支点进行摆动，摆动过程中使得设置在摆杆803另一头上磁铁805与传感器803间的相对距离随之改变，随着飞轮座4的转动，传感器可同时采集到当前转速和自行车踏脚所受踩踏力量大小的数据系信。
38.选取传感器电压值为0.8v~4.3v，对应电机输出功率0~200w，该数据信息为线性，传感器803将当前通过磁铁805所采集到的线性数据传输给控制器电路板9，控制器电路板9通过该线性数据实时调整电机7的输出功率，当前转速高，踏板压力小，电机平稳输出；当前转速低，踏板压力大，电机提高输出；当前转速高，踏板压力大，电机提高输出增加转速；当前转速低，踏板压力小，电机停止输出，实现仿真助力的输出，使骑行者在骑行过程中能切实的根据路况得到不同大小的骑行助力，让骑行过程更加轻松，愉快。
39.注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。