电动自行车复合增速驱动装置的制作方法

本发明涉及一种用于电动自行车、电动辅助自行车复合增速的驱动装置。

背景技术：

电动自行车也叫电动摩托车是当今社会中相当常见的一种交通工具，虽造型各异，但主体结构和功能基本类似。一般都是采用蓄电池经控制系统控制电气单元驱动安装在后轮轮毂内的电机，再经齿轮减速后驱动后轮，蓄电池的电能是电动自行车的主要动力来源。其中，部分电动自行车的后轮轴上还设置有飞轮并配以相应的脚踏板及链条驱动，当人力踩踏踏板驱动飞轮的速度大于电机驱动的速度时，脚踏驱动可以起到助力和加速的作用。但是，由于电动自行车的实际设计和运行速度要高于普通自行车的速度，且电动自行车本身的自重也大于自行车，因此，对应设计的电动自行车纯人力骑行的速度比普通自行车要低。这样，即使部分电动自行车设置有脚踏助力功能，实际使用过程中也只有在起步以及蓄电池电量不足等特殊情况下起作用，其他情况下踩也只是空踏，无法实现人力与电动的复合驱动。

另外，市场上还有采用电动助力的自行车，也就是在自行车上增加一套微型电驱动装置，通过实时检测人骑行踩踏踏板的扭力以及速度提供适时适度的助力，以缓解上坡、加速等过程中对人力的需求，实现平稳骑行。自行车运行的速度取决于骑行人的骑行速度，电动部分增力不增速。而若增大电动部分输出的功率，只是进一步减少人力，其功能和效果又趋同于前面所述的电动自行车了。

因此，无论是现有的电动自行车还是电动助力自行车，均没有很好的实现电动和人力骑行的融合，以更进一步达到节能环保的效果。其主要原因是现有的驱动原理和结构实现的只是相互助力，而没有实现两者速度的复合增加。

技术实现要素：

有鉴于前述现有电动自行车和电动助力自行车存在的不足，本发明提供一种电动自行车复合增速驱动装置，其可有效解决上述缺点。

为达到上述的发明目的，本发明所采用的技术手段为设计一种电动自行车复合增速驱动装置，其中包含：

一壳体，其内部设有行星架；

一电机，包含转子和定子；

一左侧板和一右侧板，分别固定在壳体两端；

多个行星齿轮，分别通过行星轮轴和轴承均布安装在壳体内部的行星架上；

一太阳轮轴，其一端设有太阳齿轮与各行星齿轮相啮合，另外一端与电机的转子相连接，并且通过轴承支撑在壳体内；

一输入齿圈，其套设太阳齿轮，且与各行星齿轮相啮合，与太阳齿轮和各行星齿轮一同组合成行星齿轮组；所述输入齿圈一端轴向伸出左侧板并连接有飞轮；

一支撑轴，其同轴心设置在壳体、左侧板、输入齿圈、太阳轮轴、电机、右侧板内，并与电机的定子相连接；

一超越离合器，其设置在输入齿圈与支撑轴之间，用以保证输入齿圈相对支撑轴只能单向转动。

本发明的优点在于，在电动自行车驱动轮轮毂中央设有与轮辐固定连接的壳体，壳体内侧行星支撑板上设有行星架，行星架上装有多个行星齿轮；各行星齿轮分别与太阳轮轴一端的太阳齿轮相啮合，太阳轮轴的另一端与电机的转子固定连接；太阳齿轮外围套设有输入齿圈，输入齿圈一侧的齿圈轴上固定有与普通自行车飞轮类似的用于单向传递链条驱动动力的飞轮；输入齿圈分别与各行星齿轮相啮合，并与太阳齿轮、行星齿轮组合成行星齿轮组。根据行星传动原理，与驱动轮相固连的行星架的转速取决于与电机转子相连的太阳齿轮的转速以及经链条、飞轮驱动的输入齿圈的速度，也就是说电动自行车驱动轮的转速取决于电机转速和飞轮转速。因此，实现了两路驱动动力的复合增速。

此外，在与电动自行车驱动轮轮辐相固定连接的壳体两侧分别设有与其固定连接的左侧板和右侧板，其轴心设有支撑轴，左侧板和右侧板分别通过轴承支撑在输入齿圈和支撑轴上，使整个复合增速驱动装置形成驱动轮中间的一个封闭的轮毂。而支撑轴两端固定在电动自行车车架上。因此，本发明设计的复合增速驱动装置无论外形结构还是安装方式都与现有电动自行车及其驱动轮相一致，其应用不会改变现有电动自行车的整体结构和控制方法。

再者，在输入齿圈与支撑轴之间设有超越离合器，可以防止当链条不提供驱动力或制动力的情况下，电机转子将经太阳轮轴、行星齿轮带动输入齿圈和飞轮空转从而不能驱动驱动轮前进。因此，本发明保持了现有电动自行车的纯电驱动模式。

最后，太阳轮轴和输入齿圈分别通过轴承支撑在壳体内部行星支撑板以及左侧板上，有效保证了行星传动三元件的轴向安装和固定。同时，减小了太阳齿轮的径向尺寸，有利于增大行星传动比，提高电机到驱动轮的减速比。并且有效降低了轴承转速，从而减小了轴承对润滑的需求。

附图说明

图1为本发明的结构原理图。

图2为本发明在电动自行车上的安装示意图。

其中，附图标记如下：

1 壳体 2 左侧板

3 右侧板 4 行星齿轮

5 太阳轮轴 6 支撑轴

7 输入齿圈 8 飞轮

9 超越离合器 10 电机

11 第二轴承 12 第四轴承

13 行星轮轴 14 行星轮轴承

15 第一轴承 16 第五轴承

17 制动毂 18 车架

19 踏板 20 链条

21 驱动轮

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细的说明，所列举的实施例，只是用于帮助理解本发明，不应理解为对发明范围保护的限定，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理和思想的前提下，还可对本发明进行改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求保护的范围。

如图1所示，本发明的电动自行车复合增速驱动装置包含有一壳体1，一左侧板2，一右侧板3，多个行星齿轮4，一太阳轮轴5，一支撑轴6，一输入齿圈7，一飞轮8，一超越离合器9，一电机10。

所述壳体1，其同轴心设置在电动自行车驱动轮21的轮毂中央并与轮辐固定连接，且其内部设有中空的圆盘状行星支撑板101，行星支撑板101一侧设有行星架102，另一侧设有第一轴承座103。所述壳体1两端分别固定连接有左侧板2和右侧板3，左侧板2和右侧板3的中央分别设有第二轴承座201和第四轴承座301，轴承座内分别装有第二轴承11和第四轴承12。

所述行星架102上通过行星轮轴13和行星轮轴承14均布安装有多个行星齿轮4。所述太阳轮轴5通过第一轴承15支撑在壳体1内部的第一轴承座103上，其一端设有太阳齿轮501并分别与各行星轮4相啮合，另一端与电机10的转子1001固定连接。所述输入齿圈7，其套设于太阳齿轮501，并与各行星齿轮4相啮合，与太阳齿轮501、各行星齿轮4组合成一行星传动。所述输入齿圈7相对行星支撑板101的一侧设有齿圈支撑板701，齿圈支撑板701一侧设有齿圈轴702，齿圈轴702外圈通过第二轴承11支撑在左侧板2内，其内圈设有第五轴承16。所述齿圈轴702轴向延伸至第二轴承11和左侧板2外侧，并且其轴端固定连接有飞轮8。

所述电机10的定子1002固定在支撑轴6上。所述右侧板3上的第四轴承座301轴向延伸，且其末端固定连接有制动毂17。

所述支撑轴6沿壳体1轴心内设于齿圈轴702、太阳轮轴5和右侧板3，且两端分别伸出齿圈轴702和右侧板3，并固定在车架18上。所述支撑轴6通过第四轴承12支撑右侧板3，并通过第五轴承16、齿圈轴702和第二轴承11支撑左侧板2，从而使壳体1以及整个驱动轮21轴向固定在支撑轴6上，并可相对支撑轴6旋转。

所述输入齿圈7内侧第三轴承座703与支撑轴6之间设有超越离合器9用于控制输入齿圈7相对支撑轴6只能单向转动。

如图1和图2所示，当电机10和人力同时驱动电动自行车时，人力脚踏踏板19通过链条20带动飞轮8，从而带动输入齿圈7转动。同时，电机10的转子1001通过太阳轮轴5带动太阳齿轮501转动。此时，根据行星传动原理，与行星架102固连的行星支撑板101、壳体1以致驱动轮21的转速则为输入齿圈7转速和太阳齿轮501转速的线性之和。因此，实现了人力脚踏踏板19驱动转速和电机10驱动转速的复合。无论电机10加速还是人脚踏踏板19加速都可以实现驱动轮21的加速，也就是电动自行车的加速。

当人力不给踏板19施加驱动力或制动力，比如脚离开踏板19时，若电机10工作则此时超越离合器9将限制输入齿圈7相对支撑轴6反转，输入齿圈7转速为零。而电机转子1001通过太阳齿轮501、行星齿轮4、行星架102带动驱动轮21转动，驱动轮21转速与电机10转速成线性关系，为纯电驱动。其工作原理与现有的电动自行车和电动摩托车相一致。