陈戈平 (中国广东省佛山市南海区罗村沙坑工业区佛山南海丹亚自行车制造有限公司, Guangdong 0, 528000, CN)
ZHAO, Yingquan (Foshan Nanhai Danya Bicycle Manufacture Co, LtdLuocun Shakeng Industrial Park, Nanhai Distric, Foshan Guangdong 0, 528000, CN)
陈戈平 (中国广东省佛山市南海区罗村沙坑工业区佛山南海丹亚自行车制造有限公司, Guangdong 0, 528000, CN)
ZHAO, Yingquan (Foshan Nanhai Danya Bicycle Manufacture Co, LtdLuocun Shakeng Industrial Park, Nanhai Distric, Foshan Guangdong 0, 528000, CN)
| 权 利 要 求 书 1. 一种电动助力自行车助力传动机构， 包括有外壳 （1)， 中轴 （2)、 主 链盘 （3)、 链条、 第一轴承 （4)、 第一单向离合器 （5)、 助力电机 （6)、 安 装在助力电机 （6) 上的传动链盘 （7)， 主链盘 （3) 与传动链盘 （7) 通过链 条连接， 主链盘 （3) 设有第一轴承 （4)， 中轴穿过第一轴承， 其特征在于： 在中轴 （2) 上设有带复位功能的扭矩凸轮机构， 扭矩凸轮机构的主动轮固定 连接有滑套 （13)， 从动轮与主链盘 （3) 固定连接， 第一单向离合器 （5) 安 装在主动轮与中轴 （2) 之间， 在该滑套 （13) 的相应位置处设有传感装置， 信号处理器 （21) 与传感装置和助力电机 （6) 电路连接。 2. 根据权利要求 1所述的一种电动助力自行车助力传动机构， 其特征在 于： 所述的主动轮由弹性材料制成， 沿主动轮斜齿 （11) 的一侧以及其根部 加工有断口槽 （12)， 滑套 （13) 与主动轮的斜齿 （11) 固定连接， 在主动轮 的与主链盘 （3) 配合一端的另一端紧贴有第二轴承 （18)。 3. 根据权利要求 1所述的一种电动助力自行车助力传动机构， 其特征在 于： 主动轮的内圈成型有轴向滑槽 （25)， 在第一单向离合器的外环 （51) 上 成型有轴向花键 （23)， 外环 （51) 插于主动轮内， 在外环 （51) 插入端的另 一端边缘上成型有限位边 （28)， 限位边 （28) 与主动轮端面之间套装有复位 弹簧 （29)。 4. 根据权利要求 1、 2或 3所述的一种电动助力自行车助力传动机构， 其特征在于： 主动轮和从动轮互相配合的端面设有直齿啮合， 齿口 （9) 的开 口宽度比直齿 (31) 大。 5. 根据权利要求 1 所述的一种电动助力自行车助力传动机构， 其特征 在于：传感装置由磁性件和传感器构成，磁性件和传感器其一安装在滑套（13 ) 上， 另一安装在外壳 （1 ) 上。 6. 根据权利要求 1、 2或 3所述的一种电动助力自行车助力传动机构， 其特征在于： 所述的第一单向离合器为棘轮机构 （5)。 7. 根据权利要求 1所述的一种电动助力自行车助力传动机构， 其特征在 于： 在助力电机 （6 ) 的主轴 （32 ) 与传动链盘 （7 ) 之间连接有第二单向离 合^。 |
技术领域：
本发明涉及一种电动助力自行车助力传动机构 。
背景技术：
电动助力自行车国家给予的定义是人体体能脚 踏为主， 电机为辅进行助 力驱动的自行车， 目前市场上的电动助力自行车控制助力电机运 转都是通过 脉冲开关电路感应骑乘人骑行情况实现的， 但脉冲电路的电流信号是迅时电 信号， 信号处理器接收到这种迅时电信号后会指令助 力电机迅时加速， 所以 采用脉冲电路的助力自行车骑乘过程会产生顿 挫加速，影响骑乘的连贯及舒 适性。
另外， 由于结构原因， 传统助力自行车的无论中轴是顺时针旋转还是 逆 时针旋转， 助力电机都是与中轴同步转动的， 这样在纯人力骑行时， 由于人 力蹬踏的过程中， 会带动助力电机同步转动， 这时， 电机转子切割磁力线产 生安培磁场阻力， 人骑乘起来非常吃力。
发明内容：
本发明的目的是为了克服上述现有技术的缺点 ， 提供一种传动平稳、 不 干扰制动、 骑乘轻便的电动助力自行车助力传动机构。
为实现上述目的， 本发明提供的技术方案为： 一种电动助力自行车助力 传动机构， 包括有外壳， 中轴、 主链盘、 链条、 第一轴承、 第一单向离合器、 助力电机、 安装在助力电机上的传动链盘， 主链盘与传动链盘通过链条连接， 主链盘设有第一轴承， 中轴穿过第一轴承， 在中轴上设有带复位功能的扭矩 凸轮机构， 扭矩凸轮机构的主动轮固定连接有滑套， 从动轮与主链盘固定连 接， 第一单向离合器安装在主动轮上， 中轴穿过第一单向离合器， 在该滑套 的相应位置处设有传感装置， 信号处理器与传感装置和助力电机电路连接。
所述的主动轮由弹性材料制成， 沿主动轮斜齿的一侧以及其根部加工有 断口槽， 滑套与主动轮的斜齿固定连接， 在主动轮的与主链盘配合一端的另 一端紧贴有第二轴承。
主动轮的内圈成型有轴向滑槽， 在第一单向离合器的外环上成型有轴向 花键， 外环插于主动轮内， 在外环插入端的另一端边缘上成型有限位边， 限 位边与主动轮端面之间套装有复位弹簧。
主动轮和从动轮互相配合的端面设有直齿啮合 ， 齿口的开口宽度比直齿 大。
传感装置由磁性件和传感器构成， 磁性件和传感器其一安装在滑套上， 另一安装在外壳上。
所述的第一单向离合器为棘轮机构。
在助力电机的主轴与传动链盘之间连接有第二 单向离合器。
本发明的电动助力自行车与传统的相比较， 具有的优点是： 当对脚踏施 力时， 中轴的扭力通过带有复位功能的扭矩凸轮机构 传递给主链盘， 同时推 动滑套作轴向滑动， 使滑套和外壳之间的感应装置产生感应信号， 在这个过 程， 滑套的移动和感应信号的增强都是线性的， 信号处理器接收到感应信号 后， 指令助力电机线性增加其转速， 使助力电机产生的助力柔和地增加， 提 高骑行的舒适性， 而要切断助力， 只要取消蹬踏力， 施加在扭矩凸轮机构的 应力即瞬间消失， 扭矩凸轮机构也瞬间复位， 磁性件和传感器远离至磁性件 脱离传感器的感应范围， 信号处理器接收不到传感器的信号后， 马上指令助 力电机停止转动， 避免紧急情况下， 影响刹车效果； 另外， 通过在助力电机 上加装第二单向离合器， 从而避免纯人力蹬踏时， 主链盘带动助力电机转子 转动而产生安培磁场阻力， 使蹬踏变得轻便。 附图说明：
图 1是本发明自行车助力传动机构实施例一的结 示意图；
图 2 是本发明自行车助力传动机构实施例一的主链 盘安装到主轴上的结 构图；
图 3是本发明自行车助力传动机构实施例一的立 分解图；
图 4是本发明自行车助力传动机构实施例一滑套 结构示意图； 图 5是本发明自行车助力传动机构实施例二的结 示意图；
图 6 是本发明自行车助力传动机构实施例二助力状 态下主动轮轴向移动 后的结构示意图；
图 7 是本发明电动助力自行车助力传动机构实施例 二把滑套切除部分后 的结构图；
图 8是本发明电动助力自行车助力传动机构实施 二的立体分解图； 图 9 是本发明电动助力自行车助力传动机构实施例 二的主链盘安装到主 轴上的结构图；
图 10是本发明电动助力自行车助力传动机构实施 二主动轮的结构图； 图 11是本发明电动助力自行车助力传动机构实施 二的棘轮机构外环的 结构图；
图 12是本发明电动助力自行车助力传动机构实施 二滑套的结构图。 具体实施方式：
现结合附图详细阐述本发明：
实施例一 （如图 1〜图 4所示）
本实施例的电动助力自行车助力传动机构包括 有外壳 1， 中轴 2、 主链盘 3、 链条 （未绘出）、 第一轴承 4、 第一单向离合器、 助力电机 6、 安装在助力 电机 6上的传动链盘 7， 第一单向离合器为内啮合的棘轮机构 5， 链条同时连 接主链盘 3、 传动链盘 7和车轮链盘 （未绘出）， 主链盘 3设有主链盘轴套 8， 该轴套 8与中轴 2通过第一轴承 4连接， 棘轮机构 5套装于中轴 2上， 本实 施例的棘轮机构外环 51即为主动轮， 而轴套 8即为从动轮， 该主动轮由弹性 材料制成， 棘轮机构 5的外环 51与主链盘轴套 8成啮合， 它们互相啮合的端 面圆周上同时设有三组按 120度圆周分布的斜齿啮合和直齿啮合， 其中直齿 啮合的直齿口 9宽度比齿 10的宽度略大， 直齿啮合可起到限制斜齿啮合的两 斜齿相互滑动的幅度， 避免斜齿脱离配合， 沿棘轮机构外环斜齿 11的一侧以 及其根部加工有断口槽 12， 扭力传递时， 可供外环斜齿 11发生轴向变形的空 间， 棘轮机构外环 51上设有滑套 13， 在外环 51的斜齿 11上插接有限位销 14， 而滑套 13与之配合的一端圆周上成型有缘边 15， 同时还加工有供限位销 14插进的槽口 16， 在限位销 14插进槽口 16后， 限位销 14与缘边 15之间套 上扣环 17， 使棘轮机构外环 51与滑套 13固定连接在一起， 在外环 51的与主 链盘 3配合一端的另一端紧贴有第二轴承 18，该第二轴承 18的作用是在扭力 传递时， 与从中轴 2传递过来的扭力一同配合， 在斜齿的作用下， 使主链盘 3 和外环 51—同转动， 转动的同时使外环斜齿 11发生轴向弹性变形， 变形的 过程带动滑套 13轴向滑动。 在滑套 13与斜齿 11配合一端的另一端固定安装 有环形磁铁 19， 在外壳 1内部对应处设有单向线性传感器 20， 用以感应环形 磁铁 19磁场的强度， 单向线性传感器 20与信号处理器 21电路连接。
助力传动机构的动作过程是： 骑乘者蹬踏自行车脚踏， 中轴 2产生扭矩， 经棘轮机构 5的作用， 扭矩被传递给棘轮机构 5的外环 51， 利用外环 51与主 链盘轴套 8互相配合的斜齿， 在扭矩以及滑套 13末端的第二轴承 18相互配 合下， 使主链盘 3和固装在一起的外环 51和滑套 13三者同步转动， 转动的 同时， 外环斜齿 11发生轴向弹性变形， 变形过程带动滑套 13作远离主链盘 3 的方向滑动， 使环形磁铁 19向单向线性传感器 20作线性靠近， 单向线性传 感器 20感应到磁场强度线性增强， 同时向信号处理器 21发出指令， 命令助 力电机 6线性地提高转速， 使助力电机 6产生的助力柔和地增加， 提高骑行 的舒适性， 而要切断助力时， 只要取消蹬踏力， 施加在棘轮机构外环 51上的 扭矩瞬间消失， 外环斜齿 11也瞬间复位， 环形磁铁 19和单向线性传感器 20 远离至环形磁铁 19脱离单向线性传感器 20的感应范围， 信号处理器 21接收 不到单向线性传感器 20的信号后， 马上指令助力电机 6停止转动。
本电动助力自行车可设置三种骑行模式， 分别是人力驱动模式、 电机驱 动模式和人机同时驱动模式， 在手把上设有模式转换器， 现逐一详细描述每 种工作模式：
1. 人机同时驱动模式
在人力蹬踏和助力电机 6 同时作用下， 人力蹬踏产生的人工扭力传递的 路径为： 中轴 2—棘轮机构 5—主链盘 3， 此时， 在人工扭力的作用下， 棘轮 机构外环 51的斜齿 11与主链盘轴套 8的斜齿 22沿斜面产生滑动， 驱使外环 斜齿 11产生轴向弹性变形， 从而连动滑套 13作轴向移动， 使安装在滑套 13 上的环形磁铁 19靠近单向线性传感器 20， 单向线性传感器 20根据感应到的 磁场强度大小向信号处理器 21发出信号， 信号处理器 21指令助力电机 6转 动， 骑行辅助力， 辅助骑乘者驱动车辆， 当然， 环形磁铁 19越靠近单向线性 传感器 20， 单向线性传感器 20感应到的磁场强度越强， 信号处理器 21指令 助力电机 6增加转速， 使助力增大。
2. 人力驱动模式
这种驱动方式助力电机 6电路被切断。 人蹬踏脚踏时， 中轴 2的扭力依 次经棘轮机构 5和主链盘轴套 8传递， 然后传递给主链盘 3， 此时， 虽然外环 斜齿 11产生轴向弹性变形， 驱使滑套 13滑动， 使环形磁铁 19接近单向线性 传感器 20， 但由于助力电机 6线路被切断， 所以在这个模式下助力电机 6不 会产生助力。
3. 电机驱动模式
助力电机 6转动会把动力直接传递给车轮， 而它还同时带动主链盘 3— 起同步转动， 此状态下的棘轮机构外环 51始终保持与主链盘 3啮合，所以主 链盘 3又会带动外环 51转动， 但由于棘轮机构 5的存在， 所以此时的中轴 2 不会转动， 骑乘者可以放心的把脚置于脚踏上。
实施例二 （如图 5〜图 12所示）
本实施例的电动助力自行车助力传动机构包括 有外壳 1， 中轴 2、 主链盘 3、 链条、 第一轴承 4、 第一单向离合器、 助力电机 6、 安装在助力电机 6上 的传动链盘 7， 第一单向离合器为内啮合的棘轮机构 5， 链条同时连接主链盘 3、 传动链盘 7和车轮链盘， 主链盘 3设有主链盘轴套 8， 轴套 8与中轴 2通 过第一轴承 4连接， 轴套 8即为本实施例的从动轮， 棘轮机构 5套装于中轴 2 上， 在棘轮机构 5的外环 51圆周表面上设有轴向花键 23， 在主动轮 24的内 圈设有轴向滑槽 25， 外环 51插于主动轮 24内， 这时花键 23置于滑槽 25内， 既实现扭力从棘轮机构 5传递给主动轮 24，同时又使主动轮 24可沿棘轮机构 外环 51作轴向来回滑动， 在主动轮 24的外圆周上套装有滑套 13， 在主动轮 24和滑套 13两者的连接端圆周上， 主动轮 24成型有连接边 26， 滑套 13成 型有缘边 15， 连接边 26和缘边 15上各自相应加工有切口 261和槽口 16， 主 动轮 24和滑套 13通过连接边 26与槽口 16、 缘边 15与切口 261互相套合， 套合后在两连接边之间套上扣环 17，从而使主动轮 24和滑套 13固接在一起， 滑套 13连接端的另一端内圈成型有环形缘边 27， 中轴 2从环形缘边 27轴线 穿过， 在棘轮机构外环 51远离主链盘 3的一端成型有限位边 28， 在棘轮机构 外环 51上套装有复位弹簧 29， 在主动轮 24和滑套 13固接后， 棘轮机构外环 51会受到滑套环形缘边 27的压制， 使复位弹簧 29被压缩在主动轮端面与外 环限位边 28之间。
主链盘轴套 8和主动轮 24相对的端面都分别成型有互相啮合的斜齿 22、 30， 另外， 在主动轮 24的端面上还成型有直齿 31， 而相应的主链盘轴套 8端 面上成型有直齿口 9， 直齿 31伸至直齿口 9内， 直齿口 9的开口宽度比直齿 31长， 从而限制主链盘 2与主动轮 24之间相对转动的角度， 避免主链盘轴套 斜齿 22与主动轮斜齿 30因转动过度而脱离配合。
在滑套 13的环形缘边 27外侧设有环形磁铁 19， 而在外壳 1上朝环形磁 铁 19方向伸出一单向线性传感器 20，单向线性传感器 20与信号处理器 21电 路连接。
本实施例的电动助力自行车也可以设置成实施 例一的三种骑行模式， 下 面介绍它的传动过程。
1 . 人机同时驱动模式
在人力蹬踏和助力电机 6 同时作用下， 人力蹬踏产生的人工扭力传递的 路径为： 中轴 2—棘轮机构 5—主动轮 24—主链盘 3， 此时， 在人工扭力的作 用下， 主动轮 24的斜齿 30与主链盘轴套 8的斜齿 22沿斜面产生滑动， 驱使 主动轮 24朝单向线性传感器 20作轴向移动， 使安装在主动轮 24上的环形磁 铁 19靠近单向线性传感器 20， 其它动作与实施例一的一样。
2. 人力驱动模式
这种驱动方式助力电机 6是不工作的。 人蹬踏脚踏时， 中轴 2的扭力依 次经棘轮机构 5和主动轮 24传递， 然后传递给主链盘 3， 此时， 虽然主动轮 24在斜齿 22、 30的作用下产生朝单向线性传感器 20方向移动， 使环形磁铁 19接近单向线性传感器 20，但可通过手把上的模式开关切断助力电机 6线路， 所以在这个模式下助力电机 6不会产生助力。
3. 电机驱动模式
助力电机 6转动会把动力直接传递给车轮， 而它还同时带动主链盘 3— 起同步转动， 由于复位弹簧 29的弹力作用， 使此状态下的主动轮 24始终保 持与主链盘 3啮合，所以主链盘 3又会带动主动轮 24转动， 但由于主轴 2上 设置了棘轮机构 5， 所以此时的中轴 2不会转动， 骑乘者可以放心的把脚置于 脚踏上。
对于上述实施例一和实施例二， 在助力电机 6的主轴 32与传动链盘 7之 间连接有第二单向离合器， 该第二单向离合器为超越离合器 33， 这样就助力 电机主轴 32与传动链盘 7而言， 当助力电机主轴 32的转动作为主动力时， 它可带动传动链盘 7转动， 相反当传动链盘 7的转动作为主动力时 （即人力 驱动模式）， 超越离合器 33切断传动链盘 7传递给助力电机主轴 32的动力， 避免纯人力蹬踏时， 因助力电机 6 转动产生的安培阻力， 增加骑乘者的体力 消耗。
以上所述之实施例只为本发明的较佳实施例， 并非以此限制本发明的实 施范围， 故凡依本发明之形状、 构造及原理所作的等效变化， 均应涵盖于本 发明的保护范围内。
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