CN101941501B - 电动助力车驱动轮毂 - Google Patents

Abstract

电动助力车驱动轮毂，结构中包括有轮毂套单元，动力结构单元，传动驱动结构单元和人力驱动结构单元等部分。其电力驱动和人力驱动方式共用一套减速/增速变速系统，具有电力驱动和人力驱动混用的功能，可实现电机驱动的多速功能和人力驱动多速功能间的转换，并还可具有电动驱动倒档和人力驱动倒档功能；可进一步实现人力驱动无链条传动，可有效防止外界环境的影响，是一种更为安全可靠的全封闭的电动助力车驱动轮毂结构，为小轮径车和各型车辆提供了更广阔的发展空间。

Description

电动助力车驱动轮毂

技术领域

本发明涉及一种改进的电动助力车驱动轮毂结构。

背景技术

以充电电池作为动力源的电动自行车、电动三轮车等电动助力车作为普遍的代步工具，目前的使用越来越普及。目前电动助力车的驱动方式都是通过其驱动轮毂内的电动机及相应的变速结构系统实现的。但是其存在有很多缺陷，如：其驱动轮毂普遍只有一个速度，当电动自行车启动时和爬坡时电机的电流相当大且效率很低，会造成电机发热，加速电器的老化和磁性材料退磁等，轻则减少电动自行车使用寿命，重则烧毁电器，并使驾驶人员的骑乘舒适性和安全性大打折扣。此外，目前同时带有人力驱动功能的电动助力车中的人力驱动传动装置，普遍采用链盘式变速驱动，除变速固定外，速比也较小，加之驱动装置多数零件常年暴露在外很快失效，这不仅起不到助力和人力驱动效果，还给骑行者埋下不安全隐患。

发明内容

针对上述情况，本发明提供了一种新结构形式的电动助力车的驱动轮毂结构，可有效解决目前同类产品中存在的上述问题，为小轮径车和各型电动助力车辆提供了更广阔的发展空间。

本发明的电动助力车驱动轮毂结构中，同样包括有可带动车轮转动的轮毂套和设置于轮毂套内的电动机及相应的传动驱动结构等基本组成，具体包括有轮毂套单元，动力结构单元，传动驱动结构单元和人力驱动结构单元。其中：

轮毂套单元——包括有由轮毂外壳及经连接件连接在其两端的端盖组成具有容置空间的可转动壳体。其一侧端盖经轴承与支承轴连接，支承轴的外端可支承固连车辆的一侧后平叉——通常多为左后侧平叉，支承轴的内端支承连接沿轴线设置于该壳体容置空间中的电动机；另一侧端盖在与车辆另一侧后平叉——通常多为右后侧平叉经轴承连接的同时，还经另一轴承与传动驱动结构单元中的齿圈盘连接。该齿圈盘则再经一轴承连接在与该支承轴同轴方向设置于另一侧的人力驱动轴上的同时，还经锁定结构与该侧的后平叉相互固定，形成一侧(左侧)的支承轴静止，另一侧(右侧)的人力驱动轴可转动的状态。

动力结构单元——包括一个沿上述轮毂套单元可转动壳体容置空间轴线设置并由支承轴支承连接的电动机，其动力输出的轴伸端连接有一个与其同步旋转并经轴承配合于所说的人力驱动轴内伸端上的连接座。该连接座与套置并固连于人力驱动轴上的中心齿轮经连接件连接，且连接座上还设有可与离合操纵结构配合的车速档位第一离合机构。

传动驱动结构单元——包括在上述轮毂外壳内圈固定连接的一个支承圈，其内圈经圆周导向结构定位配合有一个经螺钉等连接件与上述轮毂套单元中的齿圈盘固连的齿圈。在齿圈内配合有一组与中心齿轮保持啮合并与所说的人力驱动轴保持传动连接的变速齿轮传动机构。该支承圈经连接件还连接有一个离合器座，其上带有可分别与设置在所说变速齿轮传动机构中的第二离合结构以及所说动力结构单元中的车速档位第一离合机构作交叉式离合配合的对应配合结构。

人力驱动结构单元——包括上述可由人力驱动的外曲柄带动旋转的人力驱动轴，及与其保持传动连接的所说变速齿轮传动机构。

在本发明上述结构的驱动轮毂中，所说传动驱动结构单元中的车速档位第一离合机构，除可以选择目前已有报道和/或使用的不同形式离合机构外，较简单的可如在所提供可作参考的具体实施例所示的方式，采用为设置在连接座与电动机外壳间的拨叉式离合结构，包括有可相互配合的离合拨叉圈和离合器拨杆，该离合拨叉圈设置在由拨叉扛杆支承并配置有档位复位拉簧等弹簧结构的离合拨叉杆的一端，离合拨叉杆的另一端与离合操纵结构连接；该离合器拨杆设置在与连接座连接并可随其同步转动的离合器拨叉座上的一摆轴上，并配合有使其被定位和在连接座的旋转轴所在平面内作摆动/复位的拨叉定位弹簧；该离合器拨杆上还带有可与所说传动驱动结构单元中该离合器座上的对应结构相配合的离合棘凸。

上述传动驱动结构单元中所说的支承圈与齿圈间的圆周导向结构，最简便的可采用设置于支承圈与齿圈圆周配合面间环状沟槽中的若干滚珠的方式。

上述驱动轮毂中所说的传动驱动结构单元中，齿圈内配合的变速齿轮传动机构，可以选择采用在电动自行车等电动助力车中目前已多有报道和/或使用多种齿轮变速机构，但以采用由若干行星齿轮与中心齿轮内缘啮合组成的行星齿轮机构的方式为佳。即：各行星齿轮分别装配在行星架中由对应的行星齿轮轴承支承的行星轴上，各行星齿轮的外缘均与所说的齿圈啮合，行星架与所说的人力驱动轴作传动连接。行星齿轮变速机构不仅结构紧凑，体积小，且变速速比范围大，可根据不同需要方便选择和调整。一般情况下，行星齿轮机构中设置在行星架中的行星齿轮采用为3个即可满足需要。

在上述传动驱动结构单元中采用为行星齿轮机构时，其行星架中还可进一步同轴心设置有双向超越离合器，并使该行星齿轮机构经由该双向超越离合器以键与所说的人力驱动轴作传动连接。

为使电动驱动和人力驱动能更好地共用一套上述结构形式传动/变速系统，上述传动驱动结构单元中所说该行星齿轮机构形式变速齿轮传动机构中的第二离合结构，采用为设置在该行星架上且配置有伸缩弹簧的棘凸座内、并可与所说动力结构单元中的第一离合机构共用所说离合器座上的对应结构相配合的离合棘凸，是更为合理和理想的。

采用上述结构形式的本发明电动助力车驱动轮毂结构，可以方便地使电力驱动和人力驱动两种方式共用一套减速/增速变速系统，具有电力驱动和人力驱动混用的功能，并可实现电机驱动的多速功能和人力驱动多速功能间的转换，还能具有电动驱动倒档和人力驱动倒档的功能。此外，还可以进一步实现人力驱动无链条传动，并能有效防止外界环境的影响，是一种更为安全可靠的全封闭的电动助力车驱动轮毂结构，为小轮径车和各型车辆提供了更广阔的发展空间。

以下结合由附图所示实施例的具体实施方式，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包括在本发明的范围内。

附图说明

图1是本发明电动助力车驱动轮毂的一种轴向剖视结构的示意图。

图2是图1中B-B结构的示意图。

图3是图1中C-C结构的示意图。

图4是图1中D-D结构的示意图。

具体实施方式

如图所示的本发明该电动助力车驱动轮毂，结构中包括有轮毂套单元，动力结构单元，传动驱动结构单元和人力驱动结构单元等几部分结构单元。其中：

轮毂套单元——由经轮辐45可与轮胎46连为以旋转驱动车轮的轮毂外壳7及经连接件6连接在其两端的端盖4，36组成具有容置空间的可转动壳体，其一侧端盖4经轴承5与支承轴2连接，支承轴2的外端可支承固连车辆的左后平叉3，内端支承连接沿轴线设置于该壳体容置空间中的电动机16；另一侧端盖36在与车辆右后平叉44经轴承38连接的同时，还经另一轴承39与传动驱动结构单元中的齿圈盘33连接，该齿圈盘33则再经一轴承41连接在与支承轴2同轴方向设置于另一侧的人力驱动轴43上的同时，还由固定销等锁定结构37经齿圈盘33轴向外露端的固定孔40，与该侧的后平叉44相互固定；

动力结构单元——有一沿轮毂套单元可转动壳体容置空间轴线设置并由支承轴2支承连接的电动机16，其电源线和控制线1均可由上述支承轴2的外露端引出；电动机16的动力输出轴伸18端连接有一个与其同步旋转并经轴承20配合于该人力驱动轴43内伸端上的连接座19。该连接座19与套置并固连于人力驱动轴43上的中心齿轮21经螺钉等连接件22连接，使中心齿轮21与连接座19同步转动。连接座19上还设有可与拉线等形式的离合操纵结构8配合的车速档位第一离合机构，使中心齿轮21能实现在电动驱动的常速档和高速档之间的切换。

该车速档位第一离合机构采用的是设置在连接座19与电动机16外壳间的拨叉式离合结构，其中包括有可相互配合的离合拨叉圈12和离合器拨杆13。离合拨叉圈12设置在由拨叉扛杆10支承并配置有档位复位拉簧11的离合拨叉杆9的一端，离合拨叉杆9的另一端与该离合操纵结构8连接；离合器拨杆13的根部设置在与连接座19连接并可随其同步转动的离合器拨叉座17上的一摆轴上(该摆轴与连接座19的旋转轴所在平面垂直，图中未示出)，并配合有使其定位和在连接座19的旋转轴所在平面内作摆动/复位的拨叉定位弹簧15，离合器拨杆13上还带有可与下述传动驱动结构单元中该离合器座27上的对应棘孔结构相配合的离合棘凸14。

传动驱动结构单元——在轮毂外壳7内圈固定连接一支承圈30，其内圈经圆周导向结构29定位配合有一个经螺钉等连接件32与齿圈盘33固定连接的齿圈28。该圆周导向结构29为设置于支承圈30与齿圈28圆周配合面间的一环状沟槽中的若干滚珠。齿圈28内配合有一组与中心齿轮21保持啮合并与人力驱动轴43保持传动连接的行星齿轮机构形式的变速齿轮传动机构。支承圈30经固定螺钉等连接件31还连接有一个离合器座27，其上带有可分别与设置在该行星齿轮机构上的第二离合结构及所说动力结构单元中的该车速档位第一离合机构作交叉式离合配合的对应棘孔结构；

该行星齿轮机构的结构是，在行星架35中分别由对应的行星齿轮轴承23支承的行星轴24上装配的三个行星齿轮26组成。各行星齿轮26与中心齿轮21内缘啮合，外缘均与所说的齿圈28啮合。在行星架35中还同轴心设置有双向超越离合器34，并使该双向超越离合器34以键42与所说的人力驱动轴43作传动连接。各行星齿轮26在中心齿轮21的驱动和与齿圈28内齿的啮合下，行星齿轮26和行星架35可形成自转和公转，公转的转速为中心齿轮21与齿圈28速比之和。此状态的转速即为电动驱动时的常速档。

所说的行星齿轮机构形式变速齿轮传动机构中的该第二离合结构，采用为可设置在该行星架35上且配置有伸缩弹簧的棘凸座内的离合棘凸25，该离合棘凸25能与上述动力结构单元中的第一离合机构共用该离合器座27上的对应棘孔结构作离合配合。

人力驱动结构单元——包括可由人力驱动的外曲柄带动旋转的人力驱动轴43及上述与其保持传动连接的行星齿轮机构形式的变速齿轮传动机构等相应结构。行星架35上的行该离合器棘凸25可实现电动和人力驱动的功率输出转换。

本发明上述驱动轮毂的集中不同工作状态和过程如下：

电动常速档时：将控制拉线等形式的离合操纵结构8放松，使第一离合机构中的离合拨叉杆9经拨叉扛杆10在拨叉拉簧11的作用下将第一离合机构的棘凸14与离合器座27的离合棘孔分离，使连接座19上的离合器拨叉座17和离合拨杆13上的离合器棘凸14处于空转状态，棘凸25则在其棘凸座内的弹簧作用下被顶出而与离合器座27处于啮合状态。电机轴伸18经连接座19带动中心齿轮21转动，中心齿轮21带动行星齿轮26转动，行星齿轮26在中心齿轮21和齿圈28的齿数差啮合下形成行星齿轮26自转和公转。行星架35上的行星轴24将行星齿轮26进行约束，使行星齿轮26公转的扭矩由行星架35上的第二离合结构的离合棘凸25传递给离合器座27，由离合器座27带动支承圈30和轮毂外壳7，驱动车轮转动。

电动高速档时：将拉线等形式的离合操纵结构8拉紧，使第一离合机构中的拨叉杆9在拨叉扛杆10的作用下拉长拨叉拉簧11，使拨叉圈12拨动离合拨杆13。离合拨杆13在外力和拨叉定位拉簧15的共同作用下可使离合器棘凸14与离合器座27啮合。离合器座27即可直接带动支承圈30和轮毂外壳7，驱动车轮同步转动。

电动倒档时：将拉线等形式的离合操纵结构8拉紧，使第一离合机构中的拨叉杆9在拨叉扛杆10的作用下拉长拨叉簧11，使拨叉圈12拨动离合拨杆13。离合拨杆13在外力和拨叉定位拉簧15的共同作用下，使其离合器棘凸14与离合器座27啮合。将电动机16反向旋转，其轴伸18即同步带动连接座19和其上的离合器拨叉座17，离合器棘凸14即带动离合器座27、并经支承圈30带动轮毂外壳7同步反向转动。

电机轴伸18在反向旋转时，在第一离合机构的离合器棘凸14与离合器座27啮合时，就可将共用的行星架第二离合结构中的离合棘凸25顶出离合器座27，使其在外部滑动，与轮毂外壳7的反转不相干涉。

人力驱动时：由外接曲柄和连杆产生的蹬踏动力驱动人力驱动轴43，人力驱动轴43将此力矩由平键42传至行星架双向离合器34和行星架35，行星架35经其上的第二离合结构中的离合棘凸25与离合座27啮合而带动离合座27旋转，由离合器座27带动支承圈30和轮毂外壳7转动，驱动车轮，可实现无链驱动之效果。这是人力驱动的启步档，以及在人力驱动下的低速档或爬坡档(一般时速低于10公里)。

人力驱动高速档：是在电动驱动高速档位时实现的。当人力驱动转速大于10公里时使将第一离合机构中的档位处于上述的高速档，人力驱动的转矩可通过行星架35中的行星轮26驱动中心轮21，由中心轮21依次带动连接座19和离合器拨叉座17，使第一离合机构中的离合器棘凸14与离合器座27啮合，再由离合器座27带动支承圈30和轮毂外壳7，驱动车轮转动。

人力倒档：上述的人力高速档也是人力倒档位的档位，只需经操纵拉线等使双向离合器34反向啮合反向蹬踏曲柄等人力驱动结构，使人力驱动轴43反转，使双向超越离合器34也反向转动即可。

Claims (5)

1.电动助力车驱动轮毂，包括带动车轮转动的轮毂套和设置于轮毂套内的电动机及相应的传动驱动结构，其特征是包括有轮毂套单元，动力结构单元，传动驱动结构单元和人力驱动结构单元，其中：

轮毂套单元——由轮毂外壳(7)及经第一连接件(6)连接在其两端的端盖(4，36)组成具有容置空间的可转动壳体，其一侧端盖(4)经第一轴承(5)与支承轴(2)连接，支承轴(2)的外端可支承固连车辆的一侧后平叉(3)，内端支承连接沿轴线设置于该壳体容置空间中的电动机(16)；另一侧端盖(36)在与车辆另一侧后平叉(44)经第二轴承(38)连接的同时，还经第三轴承(39)与传动驱动结构单元中的齿圈盘(33)连接，该齿圈盘(33)则再经第四轴承(41)连接在与支承轴(2)同轴方向设置于另一侧的人力驱动轴(43)上的同时，还经锁定结构(37)与该侧的后平叉(44)相互固定；

动力结构单元——有一沿轮毂套单元可转动壳体容置空间轴线设置并由支承轴(2)支承连接的电动机(16)，其动力输出的轴伸(18)端连接有一个与其同步旋转并经第五轴承(20)配合于人力驱动轴(43)内伸端上的连接座(19)，该连接座(19)与套置并固连于人力驱动轴(43)上的中心齿轮(21)经第二连接件(22)连接，连接座(19)上还设有可与离合操纵结构(8)配合的车速档位第一离合机构，第一离合机构为设置在连接座(19)与电动机(16)外壳间的拨叉式离合结构，包括有可相互配合的离合拨叉圈(12)和离合器拨杆(13)，离合拨叉圈(12)设置在由拨叉扛杆(10)支承并配置有档位复位弹簧(11)的离合拨叉杆(9)的一端，离合拨叉杆(9)的另一端与离合操纵结构(8)连接；离合器拨杆(13)设置在与连接座(19)连接并可随其同步转动的离合器拨叉座(17)上的一摆轴上，并配合有使其定位和在连接座(19)的旋转轴所在平面内作摆动/复位的拨叉定位弹簧(15)，离合器拨杆(13)上还带有可与所说传动驱动结构单元中该离合器座(27)上的对应结构相配合的离合棘爪(14)；

传动驱动结构单元——在轮毂外壳(7)内圈固定连接一支承圈(30)，其内圈经圆周导向结构(29)定位配合有一个经第四连接件(32)与齿圈盘(33)固定连接的齿圈(28)，齿圈(28)内配合有一组与中心齿轮(21)保持啮合并与人力驱动轴(43)保持传动连接的变速齿轮传动机构，支承圈(30)经第三连接件(31)还连接有一个离合器座(27)，其上带有可分别与设置在所说变速齿轮传动机构中的第二离合结构以及所说动力结构单元中的车速档位第一离合机构作交叉式离合配合的对应配合结构，齿圈(28)内配合的变速齿轮传动机构为由若干行星齿轮(26)与中心齿轮(21)内缘啮合组成的行星齿轮机构，各行星齿轮(26)分别装配在行星架(35)中由对应的行星齿轮轴承(23)支承的行星轴(24)上，各行星齿轮(26)的外缘均与所说的齿圈(28)啮合，行星架(35)与所说的人力驱动轴(43)作传动连接，第二离合结构为设置在行星架(35)上配置有伸缩弹簧的棘凸座内，并可与所说动力结构单元中的第一离合机构共用所说离合器座(27)上的对应结构相配合的离合棘凸(25)；

人力驱动结构单元——包括可由人力驱动的外曲柄带动旋转的人力驱动轴(43)及与其保持传动连接的所说变速齿轮传动机构。

2.如权利要求1所述的电动助力车驱动轮毂，其特征是所说的轮毂套单元中与一侧端盖(4)支承连接的车辆后平叉(3)为左后侧平叉，与另一侧端盖(36)连接的车辆后平叉(44)为右后侧平叉。

3.如权利要求1所述的电动助力车驱动轮毂，其特征是所说传动驱动结构单元中的支承圈(30)与齿圈(28)间的圆周导向结构(29)为设置于支承圈(30)与齿圈(28)圆周配合面间环状沟槽中的若干滚珠。

4.如权利要求1所述的电动助力车驱动轮毂，其特征是所说传动驱动结构单元中的行星齿轮机构中设置在行星架(35)中的行星齿轮(26)为3个。

5.如权利要求1所述的电动助力车驱动轮毂，其特征是所说传动驱动结构单元中的行星架(35)中还同轴心设置有双向超越离合器(34)，并经由该双向超越离合器(34)以键(42)与所说的人力驱动轴(43)作传动连接。

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