具有復合行星齒輪的電動自行車動力系統的制作方法

具有復合行星齒輪的電動自行車動力系統的制作方法
【專利摘要】多個變型可以包括電動自行車動力系統，其包括：包括轉子和定子的電動機；可操作地連接至第一踏板組件和第二踏板組件的曲軸；階梯式小齒輪行星齒輪組，其包括太陽齒輪、至少一個階梯式小齒輪，至少一個階梯式小齒輪具有彼此可操作地附接的第一小齒輪和第二小齒輪，其中，第一小齒輪可操作地連接至太陽齒輪并且在接地的第一環形齒輪內旋轉，而第二小齒輪在第二環形齒輪內旋轉；其中，太陽齒輪進一步可操作地連接至轉子；其中，第二環形齒輪可操作地連接至曲軸以及第一踏板組件和第二踏板組件；其中，第一小齒輪和第二小齒輪可操作地連接至承載架；其中，第二環形齒輪可操作地連接至鏈條；以及可操作地連接至曲軸的轉矩測量裝置。
【專利說明】
具有復合行星齒輪的電動自行車動力系統
技術領域
[0001] 本發明總體所涉及的領域包括具有基于踏板力的推進系統的電動自行車。

【發明內容】

[0002] 多個變型可以包括電動自行車動力系統，其包括:包括轉子和定子的電動機;可操 作地連接至第一踏板組件和第二踏板組件的曲軸;階梯式小齒輪行星齒輪組，其包括太陽 齒輪、至少一個階梯式小齒輪，至少一個階梯式小齒輪具有彼此可操作地附接的第一小齒 輪和第二小齒輪，其中，第一小齒輪可操作地連接至太陽齒輪并且在接地的第一環形齒輪 內旋轉，而第二小齒輪在第二環形齒輪內旋轉；其中，太陽齒輪進一步可操作地連接至轉 子;其中，第二環形齒輪可操作地連接至曲軸以及第一踏板組件和第二踏板組件;其中，第 一小齒輪和第二小齒輪可操作地連接至承載架;其中，第二環形齒輪可操作地連接至鏈環， 鏈環可操作地連接至驅動后輪的后鏈輪的鏈條；以及可操作地連接至曲軸的轉矩測量裝 置。
[0003] 多個變型可以包括電動自行車，其包括：曲軸;可操作地連接至曲軸的第一踏板組 件和第二踏板組件;可操作地連接至曲軸的鏈環;可操作地連接至鏈環的鏈條;可操作地連 接至鏈條和后輪轂的后鏈輪;連接至后輪轂的后輪；電動機，其包括可操作地連接至曲軸的 定子和轉子；可操作地連接至電動機的電池組；階梯式小齒輪行星齒輪組，其包括太陽齒 輪、至少一個階梯式小齒輪，至少一個階梯式小齒輪具有彼此可操作地連接的且可操作地 連接至太陽齒輪的第一小齒輪和第二小齒輪，其中，第一小齒輪在接地的第一環形齒輪內 旋轉，而第二小齒輪在第二環形齒輪內旋轉;其中，太陽齒輪可操作地連接至轉子和曲軸； 其中，第二環形齒輪可操作地連接至曲軸以及第一踏板組件和第二踏板組件;其中，至少一 個階梯式小齒輪可操作地連接至承載架;并且其中，承載架可操作地連接至鏈環以驅動后 鏈輪；以及可操作地連接至曲軸的轉矩測量裝置，其構造且布置成測量曲軸的反作用轉矩 并且基于曲軸的反作用轉矩來計算騎乘者輸入轉矩，以在滑行模式或再生制動模式期間控 制電動機的運行。
[0004] 在本發明的范圍內的其他示例性變型將通過下文給出的詳細描述變得顯而易見。 應當理解，雖然公開了本發明的范圍內的變型，但詳細的描述和具體實例旨在用于說明的 目的而并非旨在限定本發明的范圍。
【附圖說明】
[0005] 通過詳細的描述和附圖，將更全面地理解本發明的范圍內的變型的優選實例，其 中：
[0006] 圖1示出了根據多個變型的電動自行車的側視圖。
[0007] 圖2示出了根據多個變型的電動自行車動力系統的示意圖。
[0008] 圖3示出了根據多個變型的圖2中所示的電動自行車動力系統的杠桿圖的示意圖。
[0009] 圖4示出了根據多個變型的機械機構的示意圖。
[0010] 圖5示出了根據多個變型的機械機構的示意圖。
[0011] 圖6示出了根據多個變型的機械機構的示意圖。
[0012] 圖7示出了根據多個變型的機械機構的示意圖。
[0013] 圖8示出了根據多個變型的電動自行車動力系統的示意圖。
[0014] 圖9示出了示以正向和反向的根據多個變型的圖8中所示的電動自行車動力系統 的杠桿圖。
[0015]圖10示出了根據多個變型的電動自行車動力系統的示意圖。
[0016] 圖11示出了示以正向和反向的根據多個變型的圖10中所示的電動自行車動力系 統的杜桿圖。
[0017] 圖12示出了根據多個變型的電動自行車動力系統的示意圖。
[0018] 圖13示出了示以正向和反向的根據多個變型的圖12中所示的電動自行車動力系 統的杜桿圖。
[0019] 圖14示出了根據多個變型的電動自行車動力系統的示意圖。
[0020] 圖15示出了示以正向和反向的根據多個變型的圖14中所示的電動自行車動力系 統的杜桿圖。
[0021] 圖16示出了根據多個變型的電動自行車動力系統的示意圖。
[0022] 圖17示出了示以正向和反向的根據多個變型的圖16所示電動自行車動力系統的 杜桿圖。
[0023] 圖18示出了根據多個變型的再生制動指令的示意圖。
【具體實施方式】
[0024] 變型的以下描述在本質上僅是說明性的且絕不旨在限制本發明的范圍、其應用或 用途。
[0025]圖1示出了可以包括電動自行車30的多個變型。在多個變型的任一個變型中，電動 自行車30可以包括車架32,車架32可以包括連接至底座管36的頂管34。轉向管38可從頂管 34延伸。轉向管38可以可操作地連接至前叉40，前叉40可以附接到前輪42上。車把44可以附 接至轉向管38并且可以用來通過前叉40控制前輪42的方向。控制桿46可設置在車把44上并 且可以構造且布置成與一個或多個電子控制裝置48, 一個或多個機械機構E1、E2、E3、E4和/ 或電動機52連接，正如下面討論的。一個或多個電子控制裝置48可包括電子處理部件，以接 收輸入信號并發出信號來控制電動自行車30的各種部件，其可以包括發送輸出信號以控制 電動機52的運行。在多個變型中，一個或多個電子控制裝置48可包括存儲器、處理器和軟件 和/或硬件以處理輸入信號和產生輸出信號，并且可包括公式、查找表或其它用于比較和處 理數據的裝置。如果需要，也可在車把44上設置制動桿50。
[0026]電動自行車30可以包括曲柄組件56,曲柄組件56包括具有第一踏板組件60和與其 連接的第二踏板組件64的曲軸58。第一踏板組件60可包括第一腳踏板62,而第二踏板組件 64可包括第二腳踏板66。鏈環或鏈輪CR可以可操作地連接至曲軸58,用于驅動可操作地連 接至后鏈輪70的鏈條68,后鏈輪70可以可操作地連接至后輪74的后輪轂72。
[0027]電動自行車30可以構造且布置成允許騎乘者以完整的順時針或逆時針旋轉來旋 轉第一踏板組件60和第二踏板組件64，進而向電動自行車30供給動力，或者可以允許騎乘 者使用具有基于踏板力的推進系統的電動機52,其中，第一踏板組件60和第二踏板組件64 可以固定在大致水平的位置，使得騎乘者可通過在順時針或逆時針方向上向附接至第一踏 板組件60的第一腳踏板62或附接到第二踏板組件64的第二腳踏板66施加力來提供直觀的 輸入指令。輸入指令對于騎乘者而言是直觀的并且可以類似于騎乘非機動化自行車，其中， 騎乘者通過將力施加到向前定位的腳踏板而向自行車曲軸58施加順時針的力，從而使自行 車向前移動，并且，騎乘者通過將力施加到向后定位的腳踏板62，66而向電動自行車曲軸58 施加逆時針的力，從而使電動自行車30減速。
[0028]本文中對順時針或逆時針的引用是相對于電動自行車30的右手側，其中，操作者 面向電動自行車30的運動的前進方向。
[0029]電動自行車30可以是具有曲柄組件的自行車、三輪車或四輪電動自行車，其構造 且布置成允許騎乘者使用第一踏板組件和第二踏板組件向其提供輸入。
[0030]在多個變型中，電動自行車30可包括可用于推進電動自行車30前進的電動機/發 電機52,并且還可以包括再生系統以通過電動機/發電機制動產生電力。電動機/發電機52 可附接到與踏板組件60,64、鏈環CR(或帶環)和/或曲軸58相鄰的電動自行車30的車架32。 電動機/發電機52可包括多種類型的電動機/發電機中的任何一種，其中包括但不限于在轉 輪環電動機中的無刷電動機。電動機52可包括定子M2和轉子Ml。轉子Ml可在可接地的定子 M2內轉動。電動機52可以通過任何數量的電池組件54供給動力。在多個變型中，一個或多個 電子控制裝置48可以用來控制電動自行車30的運行。階梯式小齒輪行星齒輪組PG1可以可 操作地附接至電動機52以及第一踏板組件60和第二踏板組件64。
[0031]參照圖2,在多個變型中，階梯式小齒輪行星齒輪組PG1可以包括太陽齒輪S1，太陽 齒輪S1可以可操作地附接至轉子Ml，以使其可以從電動機52的輸入旋轉。第二環形齒輪A2 可以可操作地連接至曲軸58和一個或多個階梯式小齒輪80的第二小齒輪P2,并且可以通過 曲軸58和一個或多個階梯式小齒輪80在可以接地的第一環形齒輪A1內旋轉。在多個變型 中，第一小齒輪P1和第二小齒輪P2可以可操作地附接至每一個。一個或多個階梯式小齒輪 80的第一小齒輪P1可以具有大于一個或多個階梯式小齒輪80的第二小齒輪P2的直徑。在多 個變型中，一個或多個階梯式小齒輪80的第一小齒輪P1可以可操作地連接至太陽齒輪S1， 并且可以構造且布置成當太陽齒輪S1通過電動機/發電機52旋轉時，其使得至少一個階梯 式小齒輪80的第一小齒輪P1在可以接地的第一環形齒輪A1內旋轉。一個或多個階梯式小齒 輪80的一個或多個第二小齒輪P2可以可操作地連接至第二環形齒輪A2,并且可以在第二環 形齒輪A2內旋轉。在多個變型中，第二環形齒輪A2可以可操作地連接至曲軸58以及第一踏 板組件60和第二踏板組件64,并且可以構造且布置成使其可以接收來自第一踏板組件60和 第二踏板組件64的轉矩輸入。一個或多個階梯式小齒輪80可以可操作地連接至承載架C，并 且可以構造且布置成當一個或多個階梯式小齒輪80旋轉時，其使得承載架C也旋轉。環形齒 輪A2可以可操作地連接至鏈環CR，并且可以構造且布置成旋轉驅動后輪74的后鏈輪70的鏈 環CR。在多個變型中，第二環形齒輪A2可以可操作地連接至曲軸58以及第一踏板組件60和 第二踏板組件64,并且可以構造且布置成使其可以接收來自第一踏板組件60和第二踏板組 件64的轉矩輸入。
[0032]圖3示出了根據如圖2所示的電動自行車動力系統76的杠桿圖。
[0033]參照圖2,在多個變型中，轉矩測量裝置TM包括但不限于磁靜態應變計，其可以可 操作地連接至曲軸58,并且可以用于測量來自曲軸58的可以與騎乘者輸入轉矩成比例的反 作用轉矩。轉矩測量裝置TM可以向電子控制裝置48發送騎乘者輸入轉矩的信號，電子控制 裝置48可以使用騎乘者輸入轉矩在滑行模式或再生式制動模式期間控制電動機52的運行。 將轉矩測量設備TM放置在曲軸58上可以減少動力系統76所需的包裝空間。
[0034]在多個變型中，第一機械機構E1可以可操作地附接至第一踏板組件60和第二踏板 組件64。第一機械機構E1可以構造并布置成當第一機械機構E1關閉或接合時，可以將轉矩 從曲軸58提供至鏈環CR，并且當第一機械機構E1開啟時，可以將轉矩從電動機52和承載架C 的旋轉提供至鏈環CR。第一機械機構E1可以允許在無需反向驅動曲軸58的情況下從電動 機/發電機52向鏈環CR輸入。這可以允許來自電動機/發電機52的高速輸入。
[0035]在多個變型中，第二機械機構E2可用于控制第一踏板組件60和第二踏板組件64的 功能。第二機械機構E2可以通過第一機械機構E1和轉矩測量裝置TM可操作地連接至第一環 形齒輪A1。第二機械機構E2可以向騎乘者提供正常踏板、電子滑行剎車或踏板力油門感中 的至少一種。第二機械機構E2可以是適合于提供以下至少一種的任何類型：（1)允許第一踏 板組件60和第二踏板組件64沿順時針和逆時針兩個方向上自由旋轉；（2)鎖定第一踏板組 件60和第二踏板組件64并阻止在順時針和逆時針兩個方向上的旋轉；（3)鎖定第一踏板組 件60和第二踏板組件64、阻止在順時針方向上的移動并允許在逆時針方向上的旋轉；或者 (4)鎖定第一踏板組件60和第二踏板組件64、阻止在逆時針方向上的移動，但允許在順時針 方向上旋轉。在一個變型中，第二機械機構E2可以是選擇性單向離合器。
[0036]參照圖4至圖7，在一些變型中，第二機械機構E2可包括基板82，基板82具有多個與 其樞轉地連接的突出部84、86(第一突出部84和第二突出部86,或者第一組突出部84和第二 組突出部86)。可為每個突出部84、86設置彈簧88。彈簧88可連接至突出部84、86且連接至基 板82以在一個方向上偏置突出部84、86。可設置具有板或活塞90的螺線管或伺服機構，板或 活塞90可以相對于突出部84、86中的其中一個選擇性地移出覆蓋位置，從而使得彈簧88向 上偏置突出部84、86并且突出部84、86與可位于基板82上方的罩94的臺肩92接合。罩94可以 可操作地連接至曲軸58。罩94可具有多個形成于其中的凹部96，凹部96由罩94中的特征件 限定，使得多個凹部96中的每一個由臺肩92部分地限定，突出部84、86可抵靠臺肩92鎖定且 阻止罩94在一個方向上和/或其他方向上旋轉。罩94可以可操作地結合至曲軸58，以允許或 阻止罩94的旋轉。在一些變型中，第二機械機構E2可以是伺服控制，使得突出部84、86相對 于形成于罩94中的凹部96的臺肩92移入或移出鎖定位置。
[0037]圖4是示意圖，其示出了突出部84、86相對于基板82處于回縮位置的第二機械機構 E2，使得結合至曲軸58的罩94在順時針和逆時針兩個方向上自由旋轉。
[0038]圖5是第二機械機構E2的示意圖，其中，第一突出部84(或第一組突出部84)和第二 突出部86(或第二組突出部86)處于升高位置，使得它們與形成于結合至曲軸58的罩94中的 臺肩92接合，從而阻止罩94和曲軸58在順時針和逆時針兩個方向上移動。
[0039]圖6是第二機械機構E2的示意圖，其中，第二突出部86(或第二組突出部86)相對于 基板82處于升高位置并且使得第二突出部86與形成于罩94中的臺肩92接合，阻止罩94和曲 軸58順時針移動。然而，第一突出部84(或第一組突出部84)相對于基板82處于回縮位置并 且不與臺肩92接合且由此允許罩94和與其結合的曲軸58逆時針移動。
[0040]圖7是第二機械機構E2的示意圖，其中，第一突出部84(或第一組突出部84)相對于 基板82處于升高位置并且使得第一突出部84與罩94的臺肩92接合，阻止罩94和與其結合的 曲軸58順時針移動。然而，第二突出部86(或第二組突出部86)相對于基板82處于回縮位置 且不與罩94的臺肩92接合，從而允許罩94和與其結合的曲軸58順時針旋轉。
[00411再次參照圖2，在多個變型中，電動自行車30也可包括第三機械機構E3，其可以可 操作地附接至后輪轂72并且可構造且布置成連接或斷開從鏈環CR到后輪轂72的轉矩輸入。 當第三機械機構E3關閉時，后輪轂72可以可操作地連接至后鏈輪70，使得來自鏈環CR的轉 矩驅動后輪轂72,并且當第三機械機構E3開啟時，后輪轂72從后鏈輪70斷開，從而允許后輪 轂72和后輪74在無反向驅動鎖定的情況下自由地滑行。在一個變型中，第三機械機構E3可 以是選擇性單向離合器，通常稱為自由輪離合器。
[0042]參照圖16，在一些變型中，電動自行車30可以任選地包括第四機械機構E4,其可以 可操作地附接至轉子Ml且可構造且布置成將太陽齒輪S1連接至轉子Ml或將太陽齒輪S1從 轉子Ml斷開。當第四機械機構E4關閉時，轉子Ml可以可操作地連接至太陽齒輪S1且可以旋 轉太陽齒輪S1，太陽齒輪S1可驅動階梯式小齒輪行星齒輪組PG1，進而驅動鏈環CR。當第四 機械機構E4開啟時，轉子Ml和太陽齒輪S1可以斷開。
[0043] 在一些變型中，彈簧78可以可操作地連接至曲軸58和車架32，當第二機械機構E2 在任一方向上鎖定時，彈簧78可吸收靜態過度使用（static abuse)且可為騎乘者提供踏板 組件60、64的旋轉的均衡感(proportional feel)。
[0044]以上示出的電動自行車30可以選擇性地構造且布置成提供以下模式中的至少一 種：⑷踏板輔助，其中，檢測到轉矩(和任選地曲軸58的速度、位置和方向）且電動機52響應 于所檢測到的轉矩(和任選地曲軸58的速度和方向）提供旋轉鏈環CR的輔助；（B)旋轉電動 機52與道路同步的滑行，其中，曲軸58與電動機52脫離且騎乘者不旋轉電動自行車30的踏 板組件60、64,但是，車輪42、74和電動機52正處于旋轉狀態；（C)旋轉電動機52沒有與道路 同步的滑行，其中，曲軸58沒有聯接到電動機52且電動機52沒有聯接到鏈環CR; (D1)具有再 生制動模式的電子滑行，其中，第一踏板組件60和第二踏板組件64鎖定以免旋轉且曲軸58 與電動機52脫離，并且騎乘者可以將逆時針/向后的力施加至向后踏板62、66,使得轉矩測 量裝置TM測量反作用轉矩并且使得再生制動命令發送到電動機52以產生能量，能量饋送回 電池組54中，從而增加電動機52的效率和范圍；（D2)再生制動模式，其中，當再生制動命令 發送到電動機52時，電動機52使電動自行車30減速。參照圖18，在一個變型中，再生制動命 令可以通過施加于向后踏板62、66的逆時針/向后運動而發送到電動機52。在這個變型中， 可以使向后踏板62、66在可以大于180度的預定角度Θ內旋轉。當向后踏板組件60、64處于 180度時，可能沒有再生制動命令發送到電動機52。當向后踏板組件62、66逆時針旋轉到介 于180度與預定角度Θ之間的角度時，可以將成比例再生制動命令發送到電動機52。當向后 踏板62、66完全旋轉到預定角度Θ時，可以將最大再生制動命令發送到電動機52。在另一變 型中，再生制動命令可以通過電動自行車30上的開關或控制件的激活而發送到電動機52， 以產生可以饋送回電池組54中的能量，這可以增加電池組54的效率并且可以增加電池組54 的范圍；（E)踏板力油門模式，其中，當第二機械機構E2鎖定時，測量曲軸58的順時針轉矩/ 力，并且其中，檢測到由騎乘者施加于向前踏板62、66上的力并且將力用作電動機52的油門 輸入;或(F)無反向驅動鎖定的踏板模式，其中，騎乘者可將曲軸58按順時針方向旋轉，以將 電動自行車30向前移動，并且，騎乘者可以在沒有反向驅動鎖定或沒有在向后移動時鎖定 后輪74的情況下以自由旋轉模式將曲軸58按逆時針方向旋轉。
[0045]以下的圖表1示出了電動自行車30以一種或多種運行模式A至F運作或運行的五種 不同狀態(狀態1至5)并根據多個變型確定E1到E4的運行條件。
[0047] 圖表 1
[0048] 圖8和圖9示出了構造且布置成實現如圖表1中確定的狀態1的電動自行車動力系 統76的示意圖和杠桿圖。狀態1可以允許電動自行車30以下列模式運作或運行：（A)踏板輔 助；（B)旋轉電動機與道路同步的滑行；（D1)具有再生制動模式的電子滑行；（D2)再生，或 (F)無反向驅動鎖定的踏板模式。在狀態1中，電動機52的動力開啟。第一機械機構E1可以是 單向離合器E1，單向離合器E1可以關閉來使得到后輪轂72的轉矩是由曲軸58和電動機52供 應。在狀態1中，第二機械機構E2可以開啟來使得第一踏板組件60和第二踏板組件64可以在 順時針/向前方向和逆時針/向后方向上旋轉。在狀態1中，騎乘者可以滑行，可以將第一踏 板組件60和/或第二踏板組件64在順時針/向前方向上旋轉以將轉矩提供到鏈環CR(轉矩可 以由轉矩測量裝置TM測量，以在滑行模式或再生制動模式期間控制電動機52的運行），或者 可以在無反向驅動鎖定的情況下將第一踏板組件60和/或第二踏板組件64在逆時針/向后 方向上旋轉，并且可以通過后踏板力(逆時針)提供另外的再生制動。
[0049] 圖10和圖11示出了構造且布置成實現圖表1中確定的狀態2的電動自行車動力系 統76的示意圖和杠桿圖。狀態2可以允許電動自行車30以下列模式運作或運行：（A)踏板輔 助；（C)旋轉電動機與道路異步的滑行;或(F)無反向驅動鎖定的踏板模式。在狀態2中，電動 機52的動力開啟。第一機械機構E1可以是單向離合器E1，單向離合器E1可以關閉來使得到 后輪轂72的轉矩是由曲軸58或電動機52供應。在狀態2中，第二機械機構E2可以開啟來使得 第一踏板組件60和第二踏板組件64可以在順時針/向前方向和逆時針/向后方向上旋轉。在 狀態2中，騎乘者可以滑行，可以將第一踏板組件60和/或第二踏板組件64在順時針/向前方 向上旋轉以將另外的轉矩提供到后輪轂72的軸，并且可以由電動機52輔助或可以將第一踏 板組件60和/或第二踏板組件64在逆時針/向后方向上旋轉。第三機械機構E3可以是單向離 合器，當騎乘者在逆時針/向后方向上踩踏第一踏板組件60或第二踏板組件64中的至少一 個時，單向離合器可以開啟來將后輪轂72分離以免從鏈環CR接收轉矩，使得后輪轂72可以 在無反向驅動鎖定的情況下自由地滑行。
[0050] 圖12和圖13示出了構造且布置成實現以上圖表1中確定的狀態3的電動自行車動 力系統76的示意圖和杠桿圖。狀態3可以允許電動自行車30以下列模式運作或運行：（A)踏 板輔助；（B)旋轉電動機與道路同步的滑行；（D1)具有再生制動模式的電子滑行;或(D2)再 生。在狀態3中，電動機52的動力開啟。第一機械機構E1可以是單向離合器E1，單向離合器E1 可以關閉來使得到后輪轂72的轉矩是由電動機52供應。在狀態3中，第二機械機構E2可以布 置為使得第一踏板組件60和第二踏板組件64可以在順時針/向前方向上旋轉，但是被阻止 在逆時針/向后方向上完全地旋轉。在狀態3中，騎乘者可以滑行，可以將第一踏板組件60 和/或第二踏板組件64在順時針/向前方向上旋轉以將另外的齒輪比提供給電動機52,或者 可以將向后的力施加至第一踏板組件60或第二踏板組件64以控制再生制動。
[0051] 圖14和圖15示出了構造且布置成實現圖表1中確定的狀態4的電動自行車動力系 統76的示意圖和杠桿圖。狀態4可以允許電動自行車30以下列模式運作或運行：（B)旋轉電 動機與道路同步的滑行；（D1)具有再生制動模式的電子滑行；（D2)再生;和(E)踏板力油門。 在狀態4中，電動機52的動力開啟。第一機械機構E1可以是單向離合器E1，單向離合器E1可 以關閉來使得到后輪轂72的轉矩是由曲軸58供應并且由電動機52輔助。在狀態4中，第二機 械機構E2可以布置為使得第一踏板組件60和第二踏板組件64可被阻止在順時針/向前方向 和逆時針/向后方向上完全地旋轉。在狀態4中，騎乘者可以滑行，可以將向前的力施加至第 一踏板組件60或第二踏板組件64以控制電動自行車30的速度，或者可以將逆時針/向后的 力施加至第一踏板組件60或第二踏板組件64以發出再生制動的指令。
[0052]圖16和圖17示出了構造且布置成實現以上圖表1中確定的狀態5的電動自行車動 力系統76的示意圖和杠桿圖。狀態5可以允許電動自行車30以下列模式運作或運行：（A)踏 板輔助；（C)旋轉電動機52沒有與道路同步的滑行;或(F)無反向驅動鎖定的踏板模式。在狀 態5中，電動機52的動力開啟。第一機械機構E1可以是單向離合器E1，單向離合器E1可以關 閉來使得到后輪轂72的轉矩是由曲軸58和電動機52供應。在狀態5中，第四機械機構E4可以 關閉來使得轉子Ml可以可操作地連接至太陽齒輪S1，使得轉子Ml旋轉太陽齒輪S1來驅動階 梯式小齒輪行星齒輪組PG1，進而驅動鏈環CR。踏板組件60、64可以在順時針和逆時針方向 上自由旋轉。在狀態5中，騎乘者可以滑行，可以將第一踏板組件60和/或第二踏板組件64在 順時針/向前方向上旋轉以將轉矩提供到鏈環CR，或者可以在無反向驅動鎖定的情況下使 第一踏板組件60和/或第二踏板組件64在逆時針/向后方向上旋轉。
[0053]變型的以下描述僅僅是說明被視為在本發明的范圍內的部件、元件、動作、產品和 方法并且決無通過所具體公開或沒有明確提出的內容來限制這個范圍的意圖。如本文中描 述的部件、元件、動作、產品和方法可以不按照本文中明確描述的方式來組合和重新布置并 且仍然被視為在本發明的范圍內。
[0054]變型1可以包括電動自行車動力系統，其包括:包括轉子和定子的電動機;可操作 地連接至第一踏板組件和第二踏板組件的曲軸;階梯式小齒輪行星齒輪組，其包括太陽齒 輪、至少一個階梯式小齒輪，至少一個階梯式小齒輪具有彼此可操作地附接的第一小齒輪 和第二小齒輪，其中，第一小齒輪可操作地連接至太陽齒輪并且在接地的第一環形齒輪內 旋轉，而第二小齒輪在第二環形齒輪內旋轉;其中，太陽齒輪進一步可操作地連接至轉子； 其中，第二環形齒輪可操作地連接至曲軸以及第一踏板組件和第二踏板組件;其中，第一小 齒輪和第二小齒輪可操作地連接至承載架;其中，第二環形齒輪可操作地連接至鏈環，鏈環 可操作地連接至驅動后輪的后鏈輪的鏈條；以及可操作地連接至曲軸的轉矩測量裝置。
[0055] 變型2可以包括如變型1所述的電動自行車動力系統，其中，至少一個階梯式小齒 輪的第一小齒輪具有大于至少一個階梯式小齒輪的第二小齒輪的第二直徑的第一直徑。
[0056] 變型3可以包括如變型1至變型2中任一項所述的電動自行車動力系統，其中，第二 環形齒輪構造且布置成接收來自第一踏板組件和第二踏板組件的轉矩輸入。
[0057]變型4可以包括如變型1至變型3中任一項所述的電動自行車動力系統，其中，太陽 齒輪構造且布置成接收來自電動機的輸入。
[0058] 變型5可以包括如變型1至變型4中任一項所述的電動自行車動力系統，其進一步 包括可操作地附接至第一踏板組件和第二踏板組件的第一機械機構、可操作地附接至曲軸 的第二機械機構、可操作地附接至后鏈輪的第三機械機構或可操作地連接至轉子的第四機 械機構中的至少一個。
[0059] 變型6可以包括如變型1至變型5中任一項所述的電動自行車動力系統，其中，第一 機械機構、第二機械機構、第三機械機構或第四機械機構中的至少一個為選擇性單向離合 器。
[0060] 變型7可以包括如變型5所述的電動自行車動力系統，其中，第一機械機構構造且 布置成使得當第一機械機構開啟時，曲軸通過第一踏板組件或第二踏板組件中的至少一個 的旋轉而旋轉，并且當第一機械機構關閉時，電動機通過曲軸而旋轉。
[0061] 變型8可以包括如變型5至變型7中任一項所述的電動自行車動力系統，其中，第一 機械機構構造且布置成允許在沒有對曲軸進行反向驅動的情況下從電動機或曲軸中至少 一個向鏈環的輸入。
[0062] 變型9可以包括如變型5至變型8中任一項所述的電動自行車動力系統，其中，第二 機械機構構造且布置成允許第一踏板組件和第二踏板組件在順時針和逆時針兩個方向上 的自由旋轉、阻止第一踏板組件和第二踏板組件在順時針和逆時針兩個方向上的旋轉、阻 止第一踏板組件和第二踏板組件在順時針方向上的旋轉且允許其在逆時針方向上的旋轉 或阻止第一踏板組件和第二踏板組件在逆時針方向上的旋轉且允許其在順時針方向上的 旋轉中的至少一種。
[0063] 變型10可以包括如變型5至變型9中任一項所述的電動自行車動力系統，其中，第 三機械機構構造且布置成使得當第三機械機構關閉時，后輪轂可操作地連接至后鏈輪，以 接收來自后鏈輪的轉矩，并且當第三機械機構開啟時，后輪轂從后鏈輪脫離，以允許后輪轂 自由滑行。
[0064] 變型11可以包括如變型5至變型10中任一項所述的電動自行車動力系統，其中，第 四機械機構構造且布置成使太陽齒輪與轉子連接或脫離。
[0065]變型12可以包括如變型1至變型11中任一項所述的電動自行車動力系統，其中，階 梯式小齒輪行星齒輪組布置在電動機內。
[0066]變型13可以包括如變型1至變型12中任一項所述的電動自行車動力系統，其中，轉 矩測量裝置測量曲軸的反作用轉矩且用來計算騎乘者輸入轉矩。
[0067]變型14可以包括如變型13所述的電動自行車動力系統，其中，轉矩測量裝置將騎 乘者輸入轉矩的信號發送至電子控制裝置，以在滑行模式或再生制動模式期間控制電動機 的運行。
[0068] 變型15可以包括如變型1至變型14中任一項所述的電動自行車動力系統，其進一 步包括可操作地連接至第二機械機構的彈簧，其構造且布置成當第二機械機構鎖定第一踏 板組件和第二踏板組件使其無法旋轉時，吸收靜態過度使用并為騎乘者提供均衡感受。
[0069] 變型16可以包括如變型1至變型15中任一項所述的電動自行車動力系統，其中，電 動自行車動力系統構造且布置成選擇性地以踏板輔助模式、旋轉電動機與道路同步的滑行 模式、旋轉電動機沒有與道路同步的滑行模式、電子滑行/再生模式、再生模式、踏板油門模 式或無反向驅動鎖定模式的踏板模式中的至少一種模式下運行。
[0070] 變型17可以包括如變型16所述的電動自行車動力系統，其中，在再生模式下，在再 生制動指令發送至電動機的同時，電動機使電動自行車減速。
[0071] 變型18可以包括如變型17所述的電動自行車動力系統，其中，再生制動指令通過 施加到向后踏板組件的逆時針運動而發送至電動機，其中，使向后踏板組件在大于180度的 預定角度內旋轉，使得當向后踏板組件處于180度時，再生制動指令不發送至電動機，并且 當向后踏板組件在180度與預定角度之間的范圍內旋轉時，成比例再生制動指令發送至電 動機。
[0072] 變型19可以包括如變型17所述的電動自行車動力系統，其中，再生制動指令通過 電動自行車上的開關或控制件的激活而發送至電動機。
[0073]變型20可以包括電動自行車，其包括：曲軸;可操作地連接至曲軸的第一踏板組件 和第二踏板組件;可操作地連接至曲軸的鏈環;可操作地連接至鏈環的鏈條;可操作地連接 至鏈條和后輪轂的后鏈輪;連接至后輪轂的后輪；電動機，其包括可操作地連接至曲軸的定 子和轉子;可操作地連接至電動機的電池組；階梯式小齒輪行星齒輪組，其包括太陽齒輪、 至少一個階梯式小齒輪，至少一個階梯式小齒輪具有彼此可操作地連接且可操作地連接至 太陽齒輪的第一小齒輪和第二小齒輪，其中，第一小齒輪在接地的第一環形齒輪內旋轉，而 第二小齒輪在第二環形齒輪內旋轉;其中，太陽齒輪可操作地連接至轉子和曲軸;其中，第 二環形齒輪可操作地連接至曲軸以及第一踏板組件和第二踏板組件；其中，至少一個階梯 式小齒輪可操作地連接至承載架;并且其中，承載架可操作地連接至鏈環以驅動后鏈輪；以 及可操作地連接至曲軸的轉矩測量裝置，其構造且布置成測量曲軸的反作用轉矩并且基于 曲軸的反作用轉矩來計算騎乘者輸入轉矩，以在滑行模式或再生制動模式期間控制電動機 的運行。
[0074]變型21可以包括如變型20所述的電動自行車，其進一步包括第一機械機構、第二 機械機構、第三機械機構或第四機械機構中的至少一種，第一機械機構可操作地附接至第 一踏板組件和第二踏板組件，并且構造且布置成使得當第一機械機構關閉時，后鏈輪的轉 矩由電動機或第一踏板組件和第二踏板組件中的至少一個來提供，并且當第一機械機構開 啟時，后鏈輪的轉矩由電動機提供;第二機械機構可操作地連接至轉矩傳感器，其中，第二 機械機構構造且布置成選擇性地提供以下中的至少一種:第一踏板組件和第二踏板組件在 順時針和逆時針兩個方向上的自由旋轉、在順時針和逆時針兩個方向上鎖定第一踏板組件 和第二踏板組件、僅在順時針方向上鎖定第一踏板組件和第二踏板組件或僅在逆時針方向 上鎖定第一踏板組件和第二踏板組件；第三機械機構可操作地附接至后輪轂，并且構造且 布置成使得當第三機械機構關閉時，后輪轂可以可操作地連接至后鏈輪，并且當第三機械 機構開啟時，后輪轂從后鏈輪脫離;第四機械機構構造且布置成使太陽齒輪與轉子連接或 脫離。
[0075] 變型22可以包括如變型20至變型21中任一項所述的電動自行車，其中，電動自行 車構造且布置成選擇性地以踏板輔助模式、旋轉電動機與道路同步的滑行模式、旋轉電動 機沒有與道路同步的滑行模式、電子滑行/再生模式、再生模式、踏板油門模式或無反向驅 動鎖定模式的踏板模式中的至少一種模式下運行。
[0076] 本發明的范圍內的優選變型的以上描述本質上僅是說明性的，因此，其變型或變 體不被視為背離本發明的精神和范圍。
【主權項】
1. 一種電動自行車動力系統，其包括： 電動機，其包括轉子和定子； 曲軸，其可操作地連接至第一踏板組件和第二踏板組件； 階梯式小齒輪行星齒輪組，其包括太陽齒輪和至少一個階梯式小齒輪，所述至少一個 階梯式小齒輪具有彼此可操作地附接的第一小齒輪和第二小齒輪，其中，所述第一小齒輪 可操作地連接至所述太陽齒輪且在接地的第一環形齒輪內旋轉，并且所述第二小齒輪在第 二環形齒輪內旋轉； 其中，所述太陽齒輪進一步可操作地連接至所述轉子； 其中，所述第二環形齒輪可操作地連接至所述曲軸以及所述第一踏板組件和所述第二 踏板組件； 其中，所述第一小齒輪和所述第二小齒輪可操作地連接至承載架； 其中，所述第二環形齒輪可操作地連接至鏈環，所述鏈環可操作地連接至驅動后輪的 后鏈輪的鏈條；以及 轉矩測量裝置，其可操作地連接至所述曲軸。2. 如權利要求1所述的電動自行車動力系統，其中，所述至少一個階梯式小齒輪的所述 第一小齒輪具有大于所述至少一個階梯式小齒輪的所述第二小齒輪的第二直徑的第一直 徑。3. 根據權利要求1所述的電動自行車動力系統，其中，所述第二環形齒輪構造且布置成 接收來自所述第一踏板組件和所述第二踏板組件的轉矩輸入。4. 根據權利要求1所述的電動自行車動力系統，其中，所述太陽齒輪構造且布置成接收 來自所述電動機的輸入。5. 根據權利要求1所述的電動自行車動力系統，其進一步包括可操作地附接至所述第 一踏板組件和所述第二踏板組件的第一機械機構、可操作地附接至所述曲軸的第二機械機 構、可操作地附接至所述后鏈輪的第三機械機構或可操作地連接至所述轉子的第四機械機 構中的至少一個。6. 根據權利要求1所述的電動自行車動力系統，其中，所述階梯式小齒輪行星齒輪組布 置在所述電動機中。7. 根據權利要求1所述的電動自行車動力系統，其中，所述轉矩測量裝置測量所述曲軸 的反作用轉矩且用來計算騎乘者輸入轉矩。8. 根據權利要求1所述的電動自行車動力系統，其進一步包括可操作地連接至所述第 二機械機構的彈簧，所述彈簧構造且布置成當所述第二機械機構鎖定所述第一踏板組件和 所述第二踏板組件使其無法旋轉時，吸收靜態過度使用并為騎乘者提供均衡感。9. 根據權利要求1所述的電動自行車動力系統，其中，所述電動自行車動力系統構造且 布置成選擇性地以踏板輔助模式、旋轉電動機與道路同步的滑行模式、旋轉電動機沒有與 道路同步的滑行模式、電子滑行/再生模式、再生模式、踏板油門模式或無反向驅動鎖定模 式的踏板模式中的至少一種模式運行。10. 根據權利要求9所述的電動自行車動力系統，其中，在所述再生模式下，在再生制動 指令發送至所述電動機的同時，所述電動機使所述電動自行車減速。
【文檔編號】B62M11/00GK106080944SQ201610258306
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年4月22日 公開號201610258306.6, CN 106080944 A, CN 106080944A, CN 201610258306, CN-A-106080944, CN106080944 A, CN106080944A, CN201610258306, CN201610258306.6
【發明人】S·L·海斯利特, S·H·斯威爾斯
【申請人】通用汽車環球科技運作有限責任公司