轮毂电机结合轴传动的自行车驱动系统的制作方法

本申请涉及电动自行车领域，具体涉及一种轮毂电机结合轴传动的自行车驱动系统。

背景技术：

一直以来电动车轮毂电机都是结合链条传动。链条暴露在外，容易生锈腐蚀，传动不稳定链条易脱落，卷入杂物润滑不便易受磨损。这些缺陷增加了自行车的维护成本。

为了增加自行车的免维护性，重点就放在了优化电动自行车的传动机构上。针对上述问题，有人设计了无链条的轴传动装置来取代链条传动装置。然而，现有轴传动装置和轮毂电机连接处的配合结构设计的不够合理，容易存在卡涉问题。

本申请由此而来。

技术实现要素：

本申请目的是：针对上述问题，提出一种轮毂电机结合轴传动的自行车驱动系统，其结构稳定，使用寿命长。

本申请的技术方案是：一种轮毂电机结合轴传动的自行车驱动系统，包括中轴、轮毂电机以及传动连接于中轴和轮毂电机之间的轴传动装置；

所述轮毂电机包括：

同轴布置的左半轴和右半轴，

旋转套设在所述左半轴和右半轴外的轮毂，

收容于所述轮毂内的转子和定子，其中定子与所述左半轴和右半轴相对固定，

同轴旋转套设于所述右半轴外的外接套筒，

与所述右半轴同轴布置的单向离合器，该单向离合器包括相互配合的离合器内圈和离合器外圈，其中离合器内圈与所述轮毂固定，离合器外圈上一体成型有内齿圈，以及

连接在所述转子和所述内齿圈之间的行星齿轮减速机构；

所述轴传动装置包括：

第一斜齿轮，其同轴固定于所述中轴上，

第二斜齿轮，其同轴固定套设在所述外接套筒上，

与所述第一斜齿轮啮合连接的第三斜齿轮，

与所述第二斜齿轮啮合连接的第四斜齿轮，以及

同轴固定连接在所述第三斜齿轮和所述第四斜齿轮之间的传动轴；

所述离合器内圈上一体成型有棘轮，所述外接套筒上设置有：与所述棘轮相连的棘爪以及与所述棘爪相连的棘爪弹簧，所述棘轮、棘爪和棘爪弹簧相配合而形成棘轮棘爪单向离合器。

本申请在上述技术方案的基础上，还包括以下优选方案：

所述第二斜齿轮与所述外接套筒的连接方式为：所述第二斜齿轮上同轴设置一套接孔，该套接孔的孔壁上形成有沿其轴向直线延伸的卡筋，所述外接套筒的外壁上形成有直线延伸的且与所述卡筋相匹配的卡槽，所述卡筋沿其长度方向嵌入所述卡槽中，并且第二斜齿轮与外接套筒之间设置将二者轴向锁紧的卡簧。

所述轴传动装置还包括轴套以及与该轴套固定的车架连接板，所述传动轴通过支撑轴承旋转设置于轴套内。

所述外接套筒与所述右半轴之间支撑有轴向间隔分布的第一轴承轴承和第二支撑轴承，并且第一轴承轴承位于第二支撑轴承的轴向内侧，所述第一轴承轴承和第二支撑轴承均包括旋转配合的轴承内圈和轴承外圈，所述右半轴上活动套设有位于所述第一轴承轴承和第二支撑轴承之间、且位于所述外接套筒内的衬套，所述衬套的轴向内端面与所述第一轴承轴承轴承内圈的轴向外端面抵靠连接，所述衬套外同轴套设平面推力球轴承，该平面推力球轴承的轴向内端面轴向向内抵靠在形成于所述衬套外壁上的环形台阶上，所述第二支撑轴承轴承外圈的轴向内端面与所述平面推力球轴承的轴向外端面抵靠连接，所述外接套筒内连接卡簧，该卡簧与所述第二支撑轴承轴承外圈的轴向外端面抵靠连接。

所述中轴通过中轴支撑轴承旋转穿设于五通管中，且中轴的轴向两端伸出五通管外，中轴和五通管通过中轴锁紧盖轴向锁紧固定。

所述离合器内圈与所述轮毂通过沉头螺钉锁紧固定。

所述行星齿轮减速机构包括：

与所述转子固定、且与所述右半轴同轴布置的太阳齿轮，

与所述右半轴固定的行星架，以及

旋转连接在所述行星架上的至少三个行星齿轮；

所述行星齿轮同时与所述太阳齿轮和所述内齿圈啮合连接。

所述转子固定在一转轴上，该转轴通过设置于其轴向两端的支撑轴承同轴旋转连接在所述左半轴和右半轴之间，所述太阳齿轮直接成型于该转轴上。

所述轮毂电机为内转子外定子结构。

本申请的优点是：

1、本申请通过轴传动装置和轮毂电机结合的方式来带动自行车的行驶，避免了传统的链条式传动在使用时容易断裂损坏，误伤使用者，污损使用者衣物，需要经常维护的问题。

2、轴传动装置和轮毂电机的连接处采用特殊结构设计，可避免该连接处轴承轴承的轴承内、外圈受到错开的轴向力，从而保证连接处的结构稳定性，进而提高该驱动系统的使用寿命。

3、该驱动系统的轮毂电机采用内转子外定子和二级减速结构，结构简单巧妙，性能稳定。

附图说明

下面结合附图及实施例对本申请作进一步描述：

图1为本申请实施例中自行车驱动系统的整装图；

图2为本申请实施例中轮毂电机的结构示意图；

图3为本申请实施例中轴传动装置的分解图；

图4为本申请实施例中轴传动装置与轮毂电机连接处的结构示意图；

图5为本申请实施例中外接套筒的结构示意图；

图6为本申请实施例中第二斜齿轮的结构示意图；

其中：100-轮毂电机，200-中轴，300-轴传动装置，400-五通管，500-中轴锁紧盖，600-中轴支撑轴承；

101-左半轴，102-右半轴，103-轮毂，103a-轮毂外壳，103b-轮毂端盖，104-转子，105-定子，106-外接套筒，106a-卡槽，107-离合器内圈，108-离合器外圈，108a-内齿圈，109-行星齿轮减速机构，109a-太阳齿轮，109b-行星架，109c-行星齿轮，1010-第一轴承轴承，1011-第二支撑轴承，1012-衬套，1013-平面推力球轴承，1014-卡簧，1015-转轴，1016-锁紧螺母；

301-第一斜齿轮，302-第二斜齿轮，302a-卡筋，303-第三斜齿轮，304-第四斜齿轮，305-传动轴，306-轴套，307-车架连接板。

具体实施方式

图1至图6示出了本申请这种自行车驱动系统的一个具体实施例，其包括中轴200、轮毂电机100以及传动连接于所述中轴和所述轮毂电机之间的轴传动装置300。

轮毂电机100为内转子外定子结构，其主要包括：左半轴101、右半轴102、轮毂103、转子104、定子105、外接套筒106、单向离合器和行星齿轮减速机构109。其中：

左半轴101和右半轴102同轴布置，在实际应用时，二者水平固定在电动自行车的后车架上。

轮毂103通过两个支撑轴承(图中未标注)旋转套设在左半轴101和右半轴102外。轮毂103由通过沉头螺钉固定在一起的轮毂外壳103a和轮毂端盖103b构成，轮毂外壳103a通过其中一个支撑轴承旋转套设在左半轴101外，而轮毂端盖103b则通过另一个支撑轴承旋转套设在右半轴102外。实际上，轮毂103也即轮毂电机100的电机外壳。

转子104和定子105均收容于轮毂103内，其中定子105与左、右半轴相对固定。

外接套筒106同轴旋转套设于右半轴102外。

单向离合器与右半轴102同轴布置，其包括相互配合的离合器内圈107和离合器外圈108，其中离合器内圈107通过沉头螺钉与轮毂103固定，离合器外圈108上一体成型有内齿圈108a。本实施例中，该单向离合器为超越离合器，其还包括设于离合器内圈和离合器外圈之间的滚子和弹簧。

行星齿轮减速机构109传动连接在转子104和内齿圈108a之间。具体地，该行星齿轮减速机构包括：与转子104固定、且与右半轴102同轴布置的太阳齿轮109a，与右半轴102固定的行星架109b，以及旋转连接在行星架上的三个行星齿轮109c，行星齿轮109c同时与太阳齿轮109a和内齿圈108a啮合连接。可见，该行星齿轮减速机构109为两级减速。

上述轴传动装置300主要由第一斜齿轮301、第二斜齿轮302、第三斜齿轮303、第四斜齿轮304和传动轴305构成。其中：

第一斜齿轮301同轴固定在中轴200上，二者可为分体式结构，也可以做成一体式结构。

第二斜齿轮302同轴固定套设在外接套筒106上。

第三斜齿轮303与第一斜齿轮301啮合连接，而第四斜齿轮304与第二斜齿轮302啮合连接。

传动轴305固定连接在第三斜齿轮303和第四斜齿轮304之间，并且传动轴305与第三斜齿轮303和第四斜齿轮304同轴布置，即三者同轴布置而且相互固定。

实际应用时，在中轴200两端连接曲柄，并在曲柄上安装脚踏，轮毂电机100的电机外壳(即上述轮毂103)与车辆后轮同轴连接，左半轴101和右半轴水平固定在车架上。骑行者踩踏脚踏而通过曲柄带动中轴200旋转，中轴200再通过上述轴传动机构带动轮毂电机100的电机外壳(即上述轮毂103)转动，轮毂103再带动车辆后轮转动而使车辆前行。

为了保证上述轴传动装置300的结构稳定性以及便于该轴传动装置300在车架上的安装，同时避免传动轴305直接裸露在环境中存在安全隐患，为了还设置了轴套306以及与该轴套固定的车架连接板307，上述传动轴305通过支撑轴承旋转设置于轴套306内，车架连接板307共有两块。实际应用时，利用螺栓将车架连接板307固定连接在车架上。中轴200通过中轴支撑轴承600旋转穿设于五通管400中，且中轴200的轴向两端伸出五通管400外，中轴200和五通管400通过中轴锁紧盖500轴向锁紧固定。轴套306为分体式结构，其包括中间的轴套管以及用螺栓连接在该轴套管两端的两个轴套座。

在本实施例中，上述第二斜齿轮302与外接套筒106的连接方式具体如下：

第二斜齿轮302上同轴设置一套接孔，该套接孔的孔壁上形成有沿其轴向直线延伸的卡筋302a，外接套筒106的外壁上形成有直线延伸的且与所述卡筋相匹配的卡槽106a，卡筋302a沿其长度方向嵌入卡槽106a中，从而实现第二斜齿轮302和外接套筒106周向固定。而且第二斜齿轮302与外接套筒106之间设置将二者轴向锁紧的卡簧(图中未标注)。

而且，外接套筒106与右半轴102之间支撑有轴向间隔分布的第一轴承轴承1010和第二支撑轴承1011，并且第一轴承轴承1010位于第二支撑轴承1011的轴向内侧。第一轴承轴承1010和第二支撑轴承1011均包括旋转配合的轴承内圈和轴承外圈，右半轴102上活动套设有位于第一轴承轴承1010和第二支撑轴承1011之间、且位于外接套筒106内的衬套1012。衬套1012的轴向内端面与第一轴承轴承1010轴承内圈的轴向外端面抵靠连接。衬套1012外同轴套设平面推力球轴承1013，该平面推力球轴承1013的轴向内端面轴向向内抵靠在形成于衬套1012外壁上的环形台阶上(即衬套1012的外壁上形成有环形台阶)。第二支撑轴承1011轴承外圈的轴向内端面与平面推力球轴承1013的轴向外端面抵靠连接。外接套筒106内连接卡簧1014，该卡簧1014与第二支撑轴承1011轴承外圈的轴向外端面抵靠连接。

第二斜齿轮302与外接套筒106采用上述连接方式的好处在于：因第二斜齿轮302和第四斜齿轮304均为斜齿轮，在啮合传动时，第四斜齿轮304对第二斜齿轮302会施加沿第二斜齿轮轴线方向向内的压力。第二斜齿轮302受到的轴向力施加至外接套筒106，外接套筒106通过卡簧1014施加到第二支撑轴承1011的轴承外圈，第二支撑轴承1011轴承外圈再施加到平面推力球轴承1013，平面推力球轴承1013通过衬套1012施加到第一轴承轴承1010的轴承内圈，第一轴承轴承1010的轴承内圈再将该轴向受力施加给右半轴102(右半轴102固定在车架上不会移动)。如此可避免第一轴承轴承1010的轴承内、外圈受到轴向错开的力，同时也避免第二支撑轴承1011的轴承内、外圈受到轴向错开的力，保证第一轴承轴承1010和第二支撑轴承1011的结构及工作的稳定性。

上述转子104在轮毂103内的具体安装方式为：转子104固定在一转轴1015上，该转轴1015通过设置于其轴向两端的支撑轴承同轴旋转连接在所述左半轴101和右半轴102之间。而且，上述太阳齿轮109a直接成型于该转轴1015上。换言之，该转轴1015上成型有一圈中轴齿，这一圈中轴齿即为上述的太阳齿轮109a。

上述第一轴承轴承1010是6801轴承，第二支撑轴承1011是16001轴承。

当然，上述实施例只为说明本申请的技术构思及特点，其目的在于让人们能够了解本申请的内容并据以实施，并不能以此限制本申请的保护范围。凡根据本申请主要技术方案的精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本申请的保护范围之内。