具有行星齒輪超速傳動和階式小齒輪行星的中間驅動電動自行車功率流的制作方法

本發明總體上涉及的領域包括電動自行車，且更具體地包括具有行星驅動機構的電動自行車。

背景技術：

電動自行車可具有各種車輪布置且可包括車載電機，該車載電機可用于通過一個或多個齒輪進行推進。

技術實現要素：

多個變型可涉及一種產品，該產品可包括齒輪組，該齒輪組可具有第一齒輪、可與第一齒輪接合的第二齒輪以及第三齒輪。第三齒輪可固定以防旋轉，并可與第二齒輪接合。輪架可承載第二齒輪進行旋轉。曲柄可連續地與輪架相連接，以向其提供輸入。扭矩測量裝置可連接至第三齒輪。

通過本文提供的具體說明，本發明范圍內的其它示例性變型將變得顯而易見。應該理解，具體說明和具體示例雖然公開了本發明范圍內的變型，但僅旨在用于說明的目的而并非旨在限制本發明的范圍。

附圖說明

通過具體說明和附圖可進一步透徹地理解本發明范圍內的所選變型示例，其中：

圖1示出了根據多個變型的電動自行車。

圖2示出了根據多個變型的電動自行車動力系的示意圖。

圖3示出了根據多個變型的電動自行車動力系的杠桿圖。

具體實施方式

下面對于變型的描述在本質上僅是說明性的，而非旨在限制本發明的范圍、其應用或用途。

圖1示出了可包括電動自行車40的多個變型。在多個變型的任意中，電動自行車40可包括框架42，該框架42可包括連接至座位管46的頂部管44。轉向管45可從頂部管44延伸。轉向管45可以可操作地連接至前輪叉56，該前輪叉56可附接至前輪54。手把48可附接至轉向管45且可用來通過前輪叉56控制前輪54的方向。控制桿50可設置在手把48上且可構造且布置成與一個或多個電子控制裝置58、在后面將進行描述的一個或多個機械機構，和/或電機60進行通信。一個或多個電子控制裝置58可包括電子處理部件，用于接收輸入信號并發送信號以控制電動自行車40的各種部件，這可包括發送輸出信號以控制電機60的運行。在多個變型中，一個或多個電子控制裝置58可包括存儲器、處理器和軟件和/或硬件，用于處理輸入信號并生成輸出信號，且可包括公式、查找表或其它用于比較并處理數據的方式。如果需要的話，制動桿52也可設置在手把48上。

電動自行車40還可包括曲柄組件62，該曲柄組件62可包括具有連接至其的第一踏板組件66和第二踏板組件70的曲軸64。第一踏板組件66可包括第一腳踏板68，且第二踏板組件70可包括第二腳踏板72。連接元件71(其可以是鏈輪或皮帶輪或另一裝置)可以可操作地連接至曲軸64用于驅動連接構件76。連接構件76可以是鏈條或傳動帶或另一適于接合連接元件71的連接，且可以可操作地連接至后連接元件78，后連接元件78可以可操作地連接至后輪82的輪轂80。連接元件78可以是鏈輪或皮帶輪或另一適于接合連接構件76的裝置。

電動自行車40可構造且布置成允許騎車者以全順時針或逆時針旋轉來旋轉第一踏板組件66和第二踏板組件70以為電動自行車40提供動力，或可允許騎車者使用基于踏板力的推進系統，其中第一踏板組件66和第二踏板組件70可在大致水平位置處固定，使得騎車者可通過在順時針或逆時針方向上向附接到第一踏板組件66的第一腳踏板68或附接到第二踏板組件70的第二腳踏板72施加力來提供直觀的輸入命令。輸入命令對于騎車者而言可能是直觀的，且可類似于騎非機動自行車，其中騎車者通過向向前定位的腳踏板施加力來向自行車曲柄施加順時針的力，以使得自行車向前移動，且騎車者通過向向后定位的腳踏板施加力來向自行車曲柄施加逆時針的力，以使得自行車減速。這里的順時針或逆時針是相對于騎車者面向電動自行車40的向前移動方向時自行車的右手側而言的。電動自行車40可以是具有曲柄組件62的自行車、三輪車或四輪電動自行車，該曲柄組件62構造且布置成允許騎車者通過使用第一踏板組件66和第二踏板組件70來向其提供輸入。

參照圖2和圖3以及圖1，在多個變型中，電動自行車40可包括產品100，其中產品100可包括電動馬達/發電機60，電動馬達/發電機60可用來推進電動自行車40，并從馬達/發電機再生制動產生電。馬達/發電機60可在框架42處附接到電動自行車40，并可鄰近踏板組件66和70、連接元件71和/或曲軸64。馬達/發電機60可包括若干類型的馬達/發電機中的任一個，包括但不限于無刷環形馬達。馬達/發電機60可包括定子101和轉子102。轉子102可在定子101內旋轉，定子101可固定或接地至殼體103。馬達/發電機60可由電池或任何數量的電池或電池組件供電。在若干變型中，一個或多個齒輪組可位于馬達60內。在一個變型中，可以是行星齒輪組的第一齒輪組104可與馬達60可操作地相連接，并可與其一同包括作為公共組件的一部分，而且其還可用于為馬達60提供額外的齒輪比。

在若干變型中，第一齒輪組104包括可以是太陽齒輪且可與一個或多個齒輪106可操作地相接合的齒輪105，該第一齒輪組104可以是行星齒輪，使得當齒輪105進行旋轉時，可引起一個或多個齒輪106在環形齒輪107內旋轉，環形齒輪107可固定或接地。在若干變型中，一個或多個齒輪106可以可操作地連接至輪架108，并可在一個或多個齒輪106可旋轉時引起輪架108旋轉。一個或多個齒輪106可以是階式小齒輪，其中直徑較大的小齒輪109與齒輪107相接合，直徑較小的小齒輪110通過扭矩傳遞元件112、選擇性地接合的機械機構57和扭矩傳遞元件116與連接元件71相接合。扭矩傳遞元件112可以是機械機構57的一部分，或可連接至其上。扭矩傳遞元件112可包括環形齒輪，或可以是環形齒輪，環形齒輪具有與小齒輪110相嚙合的內輪齒。齒輪組104可通過連接元件71可操作地連接至連接構件76。連接構件76可驅動后連接元件78。

在若干變型中，齒輪105可在通過扭矩傳遞元件111由馬達60驅動時，使一個或多個齒輪106和輪架108旋轉。在齒輪107固定或接地的情況下(這可防止其進行旋轉)，一個或多個齒輪106可繞著齒輪107的內部行進，并且輪架108可沿著與轉子102相同的方向以較慢的速度進行旋轉。這可允許從馬達60至連接元件71的高速度輸入，該高速度輸入通過齒輪組104減少。

在若干變型中，來自于齒輪組104的輸出可通過小齒輪110進行提供。小齒輪110可與小齒輪109相連接，并可在相同的方向上進行旋轉，但是，由于其直徑較小，因而其可提供較慢的相對輸出。扭矩可通過扭矩傳遞元件112和機械機構57從小齒輪110傳遞至可與連接元件71相連接的扭矩傳遞元件116。扭矩傳遞元件112可包括用于與小齒輪110相接合的齒輪。扭矩傳遞元件116可以是用于機械機構57與連接元件71之間的接合和提供下文所述的額外功能的管或其他結構元件。

在若干變型中，機械機構57可以可操作地連接在扭矩傳遞元件112與扭矩傳遞元件116之間。機械機構57可構造和布置成當其關閉時，傳遞至連接元件78的扭矩可由轉子102的旋轉產生，且恢復扭矩可從后連接元件78傳遞至馬達60，馬達60也可用作發電機。在若干變型中，機械機構57可以是離合器和/或可包括本領域已知的選擇性地操作的離合器機構，以用于在扭矩傳遞元件112與扭矩傳遞元件116之間提供開啟和關閉狀態。機械機構57可通過機械方式、電動方式或其他方式進行致動，或由其組合進行致動。

在若干變型中，第二齒輪組114可通過扭矩傳遞元件116與馬達60的轉子102可操作地相連接并由其驅動，以及/或者可通過曲軸64由曲柄組件62驅動。第二齒輪組114可包括輪架118，輪架118可以可操作地與一個或多個齒輪120相連接，所述一個或多個齒輪120可以是行星齒輪。曲柄組件62可通過曲軸64和扭矩傳遞元件122與輪架118相連接，使得在踏板68和72可旋轉曲柄時，輪架118可通過曲軸64和扭矩傳遞元件122進行旋轉。曲軸64可延伸穿過扭矩傳遞元件116。在若干變型中，輪架118的旋轉可引起一個或多個齒輪120旋轉并圍繞齒輪124的內部行進，其中齒輪124可以是具有內輪齒的環形齒輪，并可固定或接地。如此一來，齒輪124可以是非旋轉元件。在若干變型中，一個或多個齒輪120可通過扭矩傳遞元件與機械機構55可操作地連接，扭矩傳遞元件可以是或包括齒輪126，且其可以是齒輪126。齒輪126可以是太陽齒輪，并可包括與一個或多個齒輪120相嚙合并與一個或多個齒輪120相接合的輪齒。機械機構55可以可操作地與扭矩傳遞元件116相接合，使得在關閉時，曲柄組件62的旋轉可使得連接元件71通過曲軸64、扭矩傳遞元件122、輪架118、一個或多個齒輪120、齒輪126、機械機構55和扭矩傳遞元件116進行旋轉。機械機構55可以是任何適合于提供以下內容中的至少一項的類型：(1)允許第一踏板組件66和第二踏板組件70在順時針方向和逆時針方向這兩個方向上自由旋轉；(2)鎖止第一踏板組件66和第二踏板組件70，并防止在順時針方向和逆時針方向這兩個方向上的旋轉；(3)鎖止第一踏板組件66和第二踏板組件70，并防止順時針方向上的移動，但允許逆時針方向上的旋轉；或(4)鎖止第一踏板組件66和第二踏板組件70，并防止逆時針方向上的旋轉，但允許順時針方向上的旋轉。此外，機械機構55可允許扭矩傳遞元件116以快于曲柄組件62的速度進行旋轉，例如，在超限運動狀態中。機械機構55和57可以是于2015年5月18日提交的題為“具有雙行星齒輪組和環形齒輪踏板反作用扭矩測量的電動自行車動力系統”的第14/714,495號美國專利申請中所公開的類型，其中該美國專利特此通過引用的方式并入本文中。在若干其他變型中，機械機構55和57可以是本領域已知的離合器。

在若干變型中，可構造和設置成測量扭矩的扭矩測量裝置130可包括但不限于本領域已知的變形測量器。扭矩測量裝置130還可以可操作地連接到齒輪組114，并可用于測量來自于曲柄組件62上的踏板輸入的反作用扭矩。扭矩測量裝置130可以可操作地連接在齒輪124與殼體103處的地面之間，并可測量齒輪124的反作用扭矩，反作用扭矩可與通過曲柄組件62的駕駛者輸入扭矩成比例。扭矩測量裝置130可用于控制電動馬達60或電動馬達60內的再生制動系統中的至少一個的操作。

電動自行車40可構造和設置成選擇性地提供以下功能或模式中的至少一個：(A)踏板輔助，其中扭矩(以及可選地，曲柄的轉速、位置和方向)檢測出來，且轉動曲軸64的輔助由電動馬達60提供來作為對所檢測到的扭矩的響應，(以及可選地，曲軸64的轉速和方向)；(B)具有與道路同步的旋轉馬達60的慣性滑行，其中曲軸64從電動馬達斷開，且駕駛者不旋轉電動自行車40的踏板組件66和70，但是車輪54和82以及馬達60處于旋轉狀態中；(C)不具有與道路同步的旋轉電機的慣性滑行，其中曲軸64不聯接到電動馬達60，且馬達60不聯接到連接元件71；(D)具有再生制動模式的電動自行車，其中第一踏板組件66和第二踏板組件70可不進行旋轉，且曲軸64從電動馬達60斷開；而且，駕駛者可將向后力施加至第一腳踏板68或第二腳踏板72，使得扭矩測量裝置130可測量反作用扭矩，并可使得再生制動命令發送到電動馬達60，以產生可傳遞入電池的能量；(E)再生制動模式，其中馬達60在再生制動命令發送到馬達60以產生可傳遞入電池的能量時，降低電動自行車40的速度；(F)踏板力節氣門模式，其中在機械機構55關閉時，可測量曲軸64的順時針扭矩/力，且其中，可檢測到駕駛者施加至踏板上的力，并可將其用作為傳遞至馬達60的節氣門輸入；(G)不具有反向驅動鎖止的踏板模式，其中駕駛者可使曲軸64在順時針方向上旋轉來使電動自行車40向前移動，且駕駛者可在不具有反向驅動鎖止或在向后移動時不鎖止后輪82的自由旋轉模式中使曲軸64在逆時針方向上旋轉；或(H)安全鎖止模式，其中第一踏板組件66和第二踏板組件70可不在順時針或逆時針方向上旋轉，但是電動自行車40可轉動。

圖3以杠桿圖的形式示出了產品100。由于扭矩測量裝置130無需旋轉，因而可以以簡化的形式從接地齒輪124獲得扭矩測量值。用于輪轂80的驅動扭矩可由曲柄組件64和/或馬達60提供。可在寬范圍內適用的超速傳動比，可以通過固定或接地齒輪124提供，提供輸入到輪架118，通過齒輪126輸出。通過齒輪組114的這種構造，可以得到最大的加速。

變型的以下描述僅例證性地說明視為落在本發明范圍內的部件、元件、動作、產品和方法，而非以任何方式意在限制具體公開或未明確設定的本發明范圍。如本文所述的部件、元件、動作、產品和方法可按不同于本文明確描述的方式進行組合和重新安排，而仍然視為是在本發明的范圍內。

變型1可以涉及一種產品，其可以包括可具有第一齒輪、可與第一齒輪嚙合的第二齒輪以及第三齒輪的齒輪組。第三齒輪可固定以防旋轉，并可以與第二齒輪接合。輪架可以承載第二齒輪進行旋轉。曲柄可以連續地與輪架相連接，以向其中提供輸入。扭矩測量裝置可連接至第三齒輪。

變型2可以包括根據變型1所述的產品，并可以包括連接構件和與該連接構件接合的連接元件。連接元件可以通過機械機構連接到第三齒輪，該機械機構可構造和布置成在第三齒輪和連接元件之間選擇性地傳遞扭矩。

變型3可以包括根據變型2所述的產品，其中該機械機構可以是離合器。

變型4可以包括根據變型1至3的任一項所述的產品，并可以包括第二齒輪組，該第二齒輪組可具有可形如環狀的第四齒輪、可與第四齒輪接合的第五齒輪以及可與第五齒輪接合的第六齒輪。第二輪架可以承載第五齒輪進行旋轉。電機可以包括在內，并可以具有可與第六齒輪直接接合的轉子。機械機構可以連接在第五齒輪和連接元件之間，二者可以由第二齒輪組選擇性地驅動。

變型5可以包括根據變型4所述的產品，其中所述機械機構可以通過可以是管狀的扭矩傳遞元件連接到連接元件。

變型6可以包括根據變型4或5所述的產品，其中機械機構構造和布置成選擇性地在第五齒輪與連接元件之間傳遞扭矩。

變型7可以包括根據變型4至6的任一項所述的產品，其中第五齒輪可包括第一小齒輪以及可以小于第一小齒輪的第二小齒輪。第一小齒輪可與第四齒輪直接接合，第二小齒輪可以通過環形齒輪及所述機械機構與連接元件接合。

變型8可以包括根據變型7所述的產品，并可以包括連接在環形齒輪與機械機構之間的扭矩傳遞元件。

變型9可以包括根據變型1至8的任一項所述的產品，并可以包括可以是管狀的扭矩傳遞元件。第三齒輪可以連接到扭矩傳遞元件，并可以從齒輪組提供輸出。曲柄可以包括可延伸穿過扭矩傳遞元件的軸。

變型10可以包括根據變型9所述的產品，并可以包括連接到扭矩傳輸元件的連接元件。連接構件可以與連接元件接合。后輪轂可以與連接構件接合。

變型11可以涉及一種產品，其可以包括可具有第一齒輪、可以與第一齒輪嚙合的第二齒輪以及可以與第二齒輪嚙合的第三齒輪的第一齒輪組。第一輪架可以承載第二齒輪。第二齒輪組可以具有第四齒輪、可與第四齒輪嚙合的第五齒輪以及可與第五齒輪嚙合的第六齒輪。第二輪架可以承載第五齒輪。曲柄組件可以與第一輪架接合，并可以向第一齒輪組提供輸入。第一機械機構可以連接在第三齒輪和扭矩傳遞元件之間，并可以從第一齒輪組提供輸出。馬達可以與第六齒輪相接合，并可以向第二齒輪組提供輸入。第五齒輪可以通過第二機械機構連接到扭矩傳遞元件，并可以從第二齒輪組提供輸出。

變型12可以包括根據變型11所述的產品，其中第一齒輪可以固定以防旋轉。

變型13可以包括根據變型12所述的產品，并可以包括扭矩裝置，該裝置可連接到第一齒輪，并可以測量施加到第一齒輪的扭矩。

變型14可以包括根據變型13所述的產品，并可以包括可容納第一和第二齒輪組的殼體。扭矩裝置可連接在第一齒輪和殼體之間。

變型15可以包括根據變型11至14的任一項所述的產品，其中第五齒輪可包括第一小齒輪以及可以小于第一小齒輪的第二小齒輪。第一小齒輪可與第四齒輪直接接合。第二小齒輪可以與機械機構接合。

變型16可以包括根據變型11至15的任一項所述的產品，其中第四齒輪可以固定以防旋轉。

變型17可包括根據變型11至15中的任一項所述的產品，并可包括連接元件以及可驅動地與連接元件相接合的鏈輪。鏈輪可固定至扭矩傳遞元件上。

變型18可涉及電動自行車動力系統，電動自行車動力系統可包括可具有輪轂的車輪。扭矩傳遞元件可與輪轂相連接。第一齒輪組和第二齒輪組可與扭矩傳遞元件相連接。第一齒輪組可具有第一齒輪，第一齒輪可固定以防旋轉。第二齒輪可與第一齒輪相接合，且第三齒輪可與第二齒輪相接合。第三齒輪可將輸出從第一齒輪組提供至扭矩傳遞元件。第二齒輪組可具有第四齒輪、可與第四齒輪相接合的第五齒輪以及可與第五齒輪相接合的第六齒輪。第五齒輪可與扭矩傳遞元件相連接，并可提供來自于第二齒輪組的輸出。

變型19可包括根據變型18所述的產品，并可包括扭矩測量裝置，扭矩測量裝置可與第一齒輪相接合。

變型20可包括根據變型18或19所述的產品，并可包括馬達，馬達可具有可與第六齒輪相接合的轉子。

上述關于在本發明的范圍內的精選變型的描述本質上僅僅是示例性的，因此，不將變型或其變體視為背離本發明的精神和范圍。