電動自行車中置電的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種電動自行車中置電機，它包括連接套筒、與該連接套筒連為一體的機殼、通過第一支撐軸承和第二支撐軸承旋轉裝配于所述連接套筒內的中軸、套在該中軸上的牙盤、以及套在所述中軸上且當其受到周向扭轉力時會產生周向形變的彈性變形套管，連接套筒的一端制有外螺紋，另一端成型有限位臺階，彈性變形套管的一端與中軸固定，另一端與牙盤相連，彈性變形套管上設置有間隔分布的兩組磁環，連接套筒的內壁上固定設置有與信號處理線路板，信號處理線路板上集成有與所述的兩組磁環相對應的霍爾元件，信號處理線路板經信號引出線與電機控制器相連。本實用新型這種中置電機結構簡單緊湊，且容易安裝。
【專利說明】電動自行車中置電機
【技術領域】
[0001 ] 本實用新型涉及一種電動自行車中置電機，該電機可安裝在普通自行車上。
【背景技術】
[0002]腳踩助力型電動自行車是目前歐美和日本最為流行的一種車型，這種車只有在人腳踩時檢測到人腳踩力矩的大小而對應驅動電機加力，采集力矩的方式有很多種，其中將力矩傳感器置于中軸(B.B.PART)中是目前歐洲比較流行的方式，其優點是體積小隱蔽性好通用性強，由于是自行車的標準型部件，因此有利于批量生產。目前德國的FAG(世界著名的支撐軸承制造商)、THUN公司都推出了中軸式的力矩傳感器，博士(BOCHS)公司將其改進后推出的助力型電動自行車已經擁有歐洲25 %的市場份額。
[0003]然而，現有的電動自行車中置電機普遍存在結構復雜，外形龐大，難于裝配等缺點。
實用新型內容
[0004]本實用新型目的是:針對上述問題，提供一種結構簡單緊湊、且容易安裝的電動自行車中置電機。
[0005]本實用新型的技術方案是:所述的電動自行車中置電機，包括連接套筒、與該連接套筒連為一體的機殼、通過第一支撐軸承和第二支撐軸承旋轉裝配于所述連接套筒內的中軸、套在該中軸上的牙盤、以及套在所述中軸上且當其受到周向扭轉力時會產生周向形變的彈性變形套管，連接套筒的一端制有外螺紋，另一端成型有限位臺階，彈性變形套管的一端與中軸固定，另一端與牙盤相連，彈性變形套管上設置有間隔分布的兩組磁環，連接套筒的內壁上固定設置有信號處理線路板，信號處理線路板上集成有與所述的兩組磁環相對應的霍爾元件，信號處理線路板經信號引出線與電機控制器相連；
[0006]所述機殼內設置有定子、轉子、以及與所述轉子固定的電機齒軸，所述電機齒軸通過齒輪減速機構與所述牙盤傳動連接。
[0007]所述齒輪減速機構包括與所述電機齒軸相互哨合的第一齒輪、與該第一齒輪同軸連接的第二齒輪、以及與第二齒輪相互嚙合的第三齒輪。
[0008]所述彈性變形套管的端部與牙盤之間是通過如下結構形式連接在一起的:第三齒輪通過第三支撐軸承旋轉套設于中軸上，所述牙盤固定在第三齒輪上，第三齒輪與彈性變形套管之間設置有第一單向離合器，該第一單向離合器包括離合器內圈以及與該離合器內圈單向鎖緊的離合器外圈，其中離合器外圈與第三齒輪固定，而離合器內圈與彈性變形套管端部固定。
[0009]所述第二齒輪和第一齒輪之間是通過第二單向支撐軸承連接在一起的，該第二單向離合器包括離合器內圈以及與該離合器內圈單向鎖緊的離合器外圈，其中離合器外圈與所述第一齒輪固定，而離合器內圈與第二齒輪固定。
[0010]所述機殼由機殼主體、以及固定連接在該機殼主體上的機殼端蓋和防水塑料蓋構成，所述機殼主體中成型有一齒輪腔，齒輪腔上連接有可拆卸的齒輪蓋，所述第一齒輪和第二齒輪均布置在該齒輪容置腔內。
[0011]所述第二齒輪與齒輪蓋之間設置有第四支撐軸承，第二齒輪與機殼主體(6)之間設置有第五支撐軸承。
[0012]所述機殼主體上連接有可拆卸的控制器安裝盒，所述電機控制器布置在該控制器安裝盒中。
[0013]所述彈性變形套管包括彈性變形段以及一體設置于該彈性變形段左、右兩端的左固定段和右固定段，所述彈性變形段上具有至少一個H型槽，所述H型槽具有兩個周向延伸的弧形槽及連通于兩弧形槽之間的軸向槽，所述弧形槽的周向長度小于彈性變形段的外周長度，所述的兩組磁環分別設置在左、右固定段靠近彈性變形段的位置。
[0014]所述左固定段上設置有腰形限位孔，所述中軸上沿徑向開設有一銷孔，且該銷孔中固定穿設有一根伸入至腰形限位孔中的限位銷，所述限位銷可在腰形限位孔內周向運動。
[0015]本實用新型的優點是:
[0016]1、本實用新型這種電動自行車借助安裝于中軸和牙盤間的彈性變形套管受力后而產生變形，進而使彈性變形套管上的兩組磁環之間發生角度位移，進而感應出中軸所受力矩大小，調節電機的輸出功率。只要人對曲柄端部的腳踏加力，就會有信號傳遞給給電機控制器，使電機立即工作，具有很好的騎行舒適度，而且可以根據客戶的不同要求設定相應的參數，以調整好電機輸出力與人工加力的比例。
[0017]2、本實用新型這種中置電機在自行車電機的安裝過程非常簡單，只需將連接套筒穿入五通管中并用鎖緊螺母鎖緊即可實現該電機在車架上的固定，不需改動原有自行車車架五通管的結構。
[0018]3、電機控制器非常方便的從電機上拆卸下來，便于維修。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]下面結合附圖及實施例對本實用新型作進一步描述:
[0020]圖1為本實用新型實施例這種電動自行車中置電機剖面結構示意圖；
[0021]圖2為實用新型實施例中中軸的結構示意圖；
[0022]圖3為實用新型實施例中彈性變形套管的側視圖；
[0023]圖4為實用新型實施例中彈性變形套管的剖面結構示意圖
[0024]其中:1_機殼端蓋,2-第六支撐軸承,3-定子,4-轉子,5-電機齒軸,6-機殼主體，7-齒輪蓋，8-第四支撐軸承，9-第二單向離合器，10-第一齒輪，11-第五支撐軸承，12-控制器安裝盒，13-第二齒輪，14-防水塑料蓋，15-牙盤，16-第七支撐軸承，17-第一單向離合器，18-第三支撐軸承，19-第三齒輪，20-蓋板，21-連接套筒，2101-限位臺階，22-第一支撐軸承，23-限位銷，24-信號處理線路板，25-彈性變形套管，2501-彈性變形段，25011-H型槽，25011a-弧形槽，25011b-軸向槽，2502-左固定段，25021-腰形限位孔，2503-右固定段，26-磁環，27-第二支撐軸承，28-開口螺帽，29-中軸，2901-銷孔。
【具體實施方式】
[0025]圖1?圖4出示了本實用新型這種電動自行車中置電機的一個具體實施例，它包括連接套筒21和機殼，且連接套筒21和機殼連為一體。連接套筒21的一端制有外螺紋(圖中未示出)，另一端成型有限位臺階2101。裝配時，將連接套筒29穿設在自行車的五通管(圖中未畫出)中，并使連接套筒29的螺紋端伸出五通管外，然后在連接套筒21端部的外螺紋上鎖入鎖緊螺母，鎖緊螺母和連接套筒21另一端的限位臺階2101共同作用，從而將鎖緊螺母和自行車五通管緊緊固定在一起。
[0026]所述連接套筒21內通過第一支撐軸承22和第二支撐軸承27旋轉裝配有中軸29，該中軸29上套有牙盤15,其中第一支撐軸承22為滾針軸承。具體應用時，該牙盤15與自行車后輪鏈盤之間安裝有傳動鏈條。所述中軸29上還套有一個彈性變形套管25，當該彈性變形套管25受到周向扭轉力時會產生周向形變。圖1中，彈性變形套管25的一端通過花鍵與中軸29固定，而左端與牙盤15相連。彈性變形套管25上設置有左右間隔分布的兩組磁環26，連接套筒21的內壁上固定有信號處理線路板24，信號處理線路板24上集成有與所述的兩組磁環26相對應的霍爾元件，信號處理線路板24經信號引出線與電機控制器相連。實際應用時，需在中軸29兩端安裝曲柄，曲柄上安裝腳踏。
[0027]本實施例的工作原理為:當有負載情況下左和/或右踏腳組件加力時，中軸2轉動，彈性變形套管3受力發生扭曲后帶動法蘭6及齒盤I相對中軸產生角位移，同時兩組霍爾元件9通過彈性變形套管3變形后兩磁環7間角度差信號的大小，檢測到人腳踩的力矩信號，以控制電機的輸出功率，提供相應的助力。
[0028]當自行車騎行者用腳踩動腳踏帶動中軸29轉動時，中軸29將其受到的扭轉力通過花鍵23傳遞給彈性變形套管25在圖1中的左端，彈性變形套管25受到扭轉力后發生周向扭轉變形，從而使彈性變形套管25上的兩組磁環26之間產生角位移，信號處理線路板24通過其上集成的霍爾元件感應出這一力矩信號并將該力矩信號通過信號輸出線傳遞給電機控制器，再由電機控制器處理后調整電機的輸出功率。騎行者踩動腳踏的力量越大，彈性變形套管25受到的扭轉力越大,彈性變形套管25的變形量越大,霍爾元件感應到的力矩信號就越大。
[0029]所述機殼內設置有定子3、轉子4、以及與所述轉子4固定的電機齒軸5,電機齒軸5與機殼之間設置有第六支撐軸承2，所述電機齒軸5通過齒輪減速機構與所述牙盤15傳動連接。電機通電運行后，轉子4帶動電機齒軸5轉動，電機齒軸5通過齒輪減速機構帶動牙盤15轉動，進而帶動自行車前行。
[0030]本例采用內轉子外定子結構。
[0031]本例中，所述齒輪減速機構具體結構如下:它包括與所述電機齒軸5相互嚙合的第一齒輪10、與該第一齒輪10同軸連接的第二齒輪13、以及與第二齒輪13相互哨合的第三齒輪19。其中第一齒輪10的直徑大于第二齒輪13，第三齒輪19的之間大于第一齒輪10。
[0032]本例中，所述彈性變形套管25的端部與牙盤15之間是通過如下結構形式連接在一起的:第三齒輪19通過第三支撐軸承18旋轉套設于中軸29上，牙盤15固定在第三齒輪19上，第三齒輪19與彈性變形套管25之間設置有第一單向離合器17，該第一單向離合器17包括離合器內圈以及與該離合器內圈單向鎖緊的離合器外圈，其中離合器外圈與第三齒輪19固定，而離合器內圈與彈性變形套管25端部固定。
[0033]采用上述結構的好處在于:當轉子4帶動牙盤15轉動時而使自行車處于純電動行駛模式時，第一單向離合器的內外圈處于分離狀態而能相對轉動，中軸29不會跟轉，從而是固定在中軸兩端的區別不會跟轉。而當電機不工作人踩腳踏而使自行車處于純人力騎行模式，第一單向離合器的內外圈相互鎖緊，人力踩踏曲柄兩端的腳踏，通過中軸29帶動第三齒輪19，再有第三齒輪19帶動牙盤15轉動，進而通過人力驅動自行車前行，可以像普通自行車一樣正常騎行。
[0034]本例中，所述第一單向離合器17為一棘輪棘爪裝置,而且本例中第三齒輪19與彈性變形套管25之間設置有第七支撐軸承16。
[0035]本例中，所述第二齒輪13和第一齒輪10之間是通過第二單向支撐軸承19連接在一起的，該第二單向離合器9包括也離合器內圈以及與該離合器內圈單向鎖緊的離合器外圈，其中離合器外圈與所述第一齒輪10固定，而離合器內圈與第二齒輪13固定。
[0036]采用上述結構的好處在于可以減輕人力騎行時的阻力。原理如下:當人力騎行時，牙盤15會通過第三齒輪19帶著第二齒輪13轉動，這時第二單向支撐軸承9的內外圈處在分離狀態，因此不會帶動第一齒輪10和電機轉子4轉動，從而確保騎行更加輕松。而當電機通電運行時，只要電驅動的速度超過人力騎行的速度，第二單向支撐軸承9就會處在合緊的狀態，從而保證電驅動力可以傳遞給牙盤15。
[0037]如圖1所示，本例中所述機殼由機殼主體6、以及固定連接在該機殼主體6上的機殼端蓋I和防水塑料蓋14構成，所述機殼主體6中成型有一齒輪腔，齒輪腔上連接有可拆卸的齒輪蓋8,所述的第一齒輪10和第二齒輪13均布置在該齒輪容置腔內。
[0038]所述第二齒輪13與齒輪蓋8之間設置有第四支撐軸承8，第二齒輪13與機殼主體6之間設置有第五支撐軸承11。
[0039]而且本例在所述機殼主體6上連接有可拆卸的控制器安裝盒12，所述電機控制器布置在該控制器安裝盒12中。從而方便了電機控制器的拆卸，便于檢修。
[0040]本例中，所述彈性變形套管25的具體結構可參照圖3所示，它包括彈性變形段2501以及一體設置于該彈性變形段2501左、右兩端的左固定段2502和右固定段2503，所述彈性變形段2501上具有兩個軸向錯開且周向也錯開的H型槽25011，所述H型槽25011具有兩個周向延伸的弧形槽25011a及連通于兩弧形槽25011a之間的軸向槽25011b，所述弧形槽25011a的周向長度小于彈性變形段2501的外周長度，所述的兩組磁環26分別設置在左、右固定段2502，2503靠近彈性變形段2501的位置。
[0041]上述彈性變形套管25的結構較為新穎，與傳統的螺旋槽彈性變形套管和平行槽彈性變形套管相比，具有變形角度大、應力釋放均勻、加工方便、線性好特點。
[0042]所述左固定段2502上設置有腰形限位孔25021，所述中軸29上沿徑向開設有一銷孔2901，且該銷孔2901中固定穿設有一根伸入至腰形限位孔25021中的限位銷23，所述限位銷23可在腰形限位孔25021內周向運動。該限位銷23的設置，不僅起到了限位作用，而且避免了彈性變形套管25過度扭曲而發生爆裂。
[0043]當然，上述實施例只為說明本實用新型的技術構思及特點，其目的在于讓人們能夠了解本實用新型的內容并據以實施，并不能以此限制本實用新型的保護范圍。凡根據本實用新型主要技術方案的精神實質所做的等效變換或修飾，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種電動自行車中置電機，其特征在于:它包括連接套筒(21)、與該連接套筒(21)連為一體的機殼、通過第一支撐軸承(20)和第二支撐軸承(27)旋轉裝配于所述連接套筒(21)內的中軸(29)、套在該中軸(29)上的牙盤(15)、以及套在所述中軸(I)上且當其受到周向扭轉力時會產生周向形變的彈性變形套管(25)，連接套筒(21)的一端制有外螺紋，另一端成型有限位臺階(2101)，彈性變形套管(25)的一端與中軸(29)固定，另一端與牙盤(15)相連，彈性變形套管(25)上設置有間隔分布的兩組磁環(26)，連接套筒(21)的內壁上固定設置有信號處理線路板(24)，信號處理線路板(24)上集成有與所述的兩組磁環(26)相對應的霍爾元件，信號處理線路板(24)經信號引出線與電機控制器相連； 所述機殼內設置有定子(3)、轉子(4)、以及與所述轉子(4)固定的電機齒軸(5)，所述電機齒軸(5)通過齒輪減速機構與所述牙盤(15)傳動連接。
2.根據權利要求1所述的電動自行車中置電機，其特征在于:所述齒輪減速機構包括與所述電機齒軸(5)相互哨合的第一齒輪(10)、與該第一齒輪(10)同軸連接的第二齒輪(13)、以及與第二齒輪(13)相互嚙合的第三齒輪(19)。
3.根據權利要求2所述的電動自行車中置電機，其特征在于所述彈性變形套管(25)的端部與牙盤(15)之間是通過如下結構形式連接在一起的:第三齒輪(19)通過第三支撐軸承(18)旋轉套設于中軸(29)上，所述牙盤(15)固定在第三齒輪(19)上，第三齒輪(19)與彈性變形套管(25)之間設置有第一單向離合器(17)，該第一單向離合器(17)包括離合器內圈以及與該離合器內圈單向鎖緊的離合器外圈，其中離合器外圈與第三齒輪(19)固定，而離合器內圈與彈性變形套管(25)端部固定。
4.根據權利要求2所述的電動自行車中置電機，其特征在于:所述第二齒輪(13)和第一齒輪(10)之間是通過第二單向支撐軸承(19)連接在一起的，該第二單向離合器(9)包括離合器內圈以及與該離合器內圈單向鎖緊的離合器外圈，其中離合器外圈與所述第一齒輪(10)固定，而離合器內圈與第二齒輪(13)固定。
5.根據權利要求2所述的電動自行車中置電機，其特征在于:所述機殼由機殼主體(6)、以及固定連接在該機殼主體(6)上的機殼端蓋(I)和防水塑料蓋(14)構成，所述機殼主體(6)中成型有一齒輪腔，齒輪腔上連接有可拆卸的齒輪蓋(8),所述第一齒輪(10)和第二齒輪(13)均布置在該齒輪容置腔內。
6.根據權利要求5所述的電動自行車中置電機，其特征在于:所述第二齒輪(13)與齒輪蓋(8)之間設置有第四支撐軸承(8)，第二齒輪(13)與機殼主體(6)之間設置有第五支撐軸承(11)。
7.根據權利要求5所述的電動自行車中置電機，其特征在于:所述機殼主體(6)上連接有可拆卸的控制器安裝盒(12)，所述電機控制器布置在該控制器安裝盒(12)中。
8.根據權利要求1所述的電動自行車中置電機，其特征在于:所述彈性變形套管(25)包括彈性變形段(2501)以及一體設置于該彈性變形段(2501)左、右兩端的左固定段(2502)和右固定段(2503)，所述彈性變形段(2501)上具有至少一個H型槽(25011)，所述H型槽(25011)具有兩個周向延伸的弧形槽(25011a)及連通于兩弧形槽(25011a)之間的軸向槽(25011b)，所述弧形槽(25011a)的周向長度小于彈性變形段(2501)的外周長度，所述的兩組磁環(26)分別設置在左、右固定段(2502,2503)靠近彈性變形段(2501)的位置。
9.根據權利要求8所述的電動自行車中置電機，其特征在于:所述左固定段(2502)上設置有腰形限位孔(25021)，所述中軸(29)上沿徑向開設有一銷孔(2901)，且該銷孔(2901)中固定穿設有一根伸入至腰形限位孔(25021)中的限位銷(23)，所述限位銷(23)可在腰形限位孔(25021)內周向運動。
【文檔編號】B62M6/45GK204021176SQ201420282509
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年5月29日 優先權日:2014年5月29日
【發明者】王曉紅, 黃巖 申請人:蘇州雄風電機有限公司