一种内置电机的内变速花鼓、自行车及换挡控制方法与流程

本发明属于内变速器，特别涉及一种内置电机的内变速花鼓、自行车及换挡控制方法。

背景技术：

1、ebike是electric bike的简称，也被称为电助力自行车，是一种利用电池和电动机提供辅助动力的自行车。与传统自行车不同，ebike采用电池和电动机提供辅助动力，使得骑行更加轻松和便捷。

2、ebike的电池通常位于车架中间部位，其电量大小决定了ebike能够行驶的最远距离。目前市场上常见的电池类型包括镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池等，其中锂离子电池被广泛应用于ebike电源系统中，因为它具有轻便、寿命长、容易充放电等特点。

3、电动机通常安装在车轮或车架中间的位置，可以通过电池供应所需的电能。安装在车轮的电动机一般称为后置电机，安装在车架中间的电动机一般称为中置电机。ebike的电动机采用直流无刷电机，可以根据不同的功率级别分为250w、350w、500w等。

4、ebike配备有踏频传感器、力矩传感器等，其中最重要的是踏频传感器，它可以通过检测踏板的转速来调整电动机的输出功率。

5、然而目前市面上ebike使用的后置电机都是单速的，骑行者在不能自由变换挡位，尤其是电池电量耗尽的情况下，ebike自重较大，骑行者骑行很吃力，骑行体验较差。

6、因此，现有技术有待改进和发展。

技术实现思路

1、本技术的目的在于提供了一种内置电机的内变速花鼓及自行车，具有手动变速和自动变速两种方式，采用电机提供辅助动力，使得骑行更加轻松和便捷。

2、为解决上述技术问题，本技术提供的内置电机的内变速花鼓，包括电机模块、输入件和输出件，芯轴，所述芯轴固定于车架，所述电机模块安装于所述芯轴，用于向输出件输出扭矩，还包括传动机构、驱动机构、换挡控制机构，所述驱动机构、所述换挡控制机构和所述传动机构依次连接且均安装在所述芯轴上；所述输入件与所述传动机构固定连接，用于将扭矩输入至传动机构；所述输出件与所述传动机构连接，用于将扭矩输出至车轮；所述传动机构具有至少两个传动比；所述驱动机构通过手动和/或自动的方式驱动所述换挡控制机构转动到特定角度，改变所述传动机构中各部件的传动关系，实现所述传动机构变更传动比。

3、进一步地，所述电机模块包括定子和磁体，所述定子与所述芯轴固定，所述磁体设置在所述定子的径向且与所述输出件连接。

4、进一步地，所述电机模块还包括电机减速装置，所述电机减速装置包括减速行星架、铰接在所述减速行星架的减速行星齿轮、减速太阳齿轮和减速齿圈，所述减速太阳齿轮与所述芯轴固定，所述减速太阳齿轮与所述减速行星齿轮外啮合，所述减速齿圈与所述减速行星齿轮内啮合，所述磁体与所述减速行星架连接，所述减速齿圈与所述输出件连接。

5、进一步地，所述驱动机构为电力驱动。

6、进一步地，所述驱动机构与所述换挡控制机构之间连接有缓冲结构。

7、进一步地，所述缓冲结构包括换挡保护件和弹性元件，所述弹性元件的一端连接换挡保护件，所述弹性元件的另一端连接所述换挡控制机构。

8、进一步地，所述驱动机构包括驱动装置、输出齿轮和换挡执行齿轮，所述驱动装置的输出轴与所述输出齿轮连接，所述输出齿轮与所述换挡执行齿轮啮合，换挡执行齿轮与所述换挡控制机构连接。

9、进一步地，所述驱动机构设置有挡位反馈模块。

10、进一步地，所述挡位反馈模块包括多个成排设置的第一霍尔元件，所述第一霍尔元件感应安装在所述驱动机构的换挡执行齿轮的第一磁铁安装槽的磁铁的磁场强度以获取脉冲信号，判断驱动机构的驱动装置转动到的挡位。

11、进一步地，所述挡位反馈模块还包括多个成排设置的第二霍尔元件，所述第二霍尔元件感应安装在所述驱动机构的换挡保护件的第二磁铁安装槽的磁铁的磁场强度以获取脉冲信号，判断内变速花鼓当前的挡位。

12、进一步地，所述驱动机构设置有转速反馈模块。

13、进一步地，所述转速反馈模块包括第三霍尔元件，所述第三霍尔元件感应安装在输出件的第三磁铁安装槽的磁铁的磁场强度以获取脉冲信号，计算出内变速花鼓的转速。

14、进一步地，所述驱动机构还包括控制盒和与控制盒连接的密封盖，所述控制盒安装有驱动装置和电路板，所述电路板设置有挡位反馈模块、转速反馈模块和控制器，所述驱动装置、挡位反馈模块和转速反馈模块分别与控制器电连接。

15、进一步地，所述换挡控制机构设置有棘爪座和换挡控制装置，所述棘爪座套接在所述芯轴上，所述棘爪座铰接有棘爪，所述换挡控制装置设置有开口槽，所述开口槽用于控制棘爪张开或收起以改变所述传动机构中各部件的传动关系。

16、进一步地，所述开口槽设置有多个。

17、进一步地，所述开口槽设置在相邻两个挡位角度之间。

18、进一步地，所述开口槽设置有控制面，通过控制面控制棘爪张开或收起。

19、进一步地，所述控制面包括第一控制面和第二控制面，所述第一控制面为圆弧面，所述第一控制面用于控制棘爪收起，所述第二控制面为斜面，所述第二控制面用于控制棘爪张开。

20、进一步地，所述换挡控制机构与所述传动机构承插连接。

21、进一步地，所述换挡控制机构设置有第三连接部，所述驱动机构设置有第二连接部，所述换挡控制机构通过所述第三连接部与所述传动机构的所述第二连接部承插连接。

22、进一步地，所述换挡控制机构包括换挡控制装置，所述换挡控制装置包括第一端部和第二端部，所述第一端部和所述第二端部通过连接杆连接。

23、进一步地，所述传动机构设置有至少两级行星齿轮机构和至少一组离合结构，所述驱动机构通过手动和/或自动的方式改变所述行星齿轮机构的传动关系，使扭矩经过行星齿轮机构变速后并经过离合结构选择性地输出至所述输出件。

24、进一步地，所述行星齿轮机构包括第一太阳齿轮、第二太阳齿轮、行星架、双联行星齿轮和齿圈，所述双联行星齿轮可转动地连接至所述行星架，所述齿圈具有第五轮齿，所述双联行星齿轮具有第三轮齿和第四轮齿，所述第一太阳齿轮具有第一轮齿，所述第二太阳齿轮具有第二轮齿，第一太阳齿轮的第一轮齿与双联行星齿轮的第三轮齿外啮合，第二太阳齿轮的第二轮齿与双联行星齿轮的第四轮齿外啮合，齿圈的第五轮齿与双联行星齿轮的第四轮齿内啮合。

25、进一步地，所述离合结构设置在行星架和所述齿圈之间。

26、本技术还提供了一种自行车，包括上述的一种内置电机的内变速花鼓。

27、本技术还提供了一种换挡控制方法，用于具有电机和变速器的自行车，在变速器执行换挡操作之前，中断电机模块的电源输入或者对电机模块进行限流，保持特定时间直至完成换挡操作，随后恢复电机模块的电源输入或者解除对电机模块的限流。

28、由上可知，本发明的内置电机的内变速花鼓，具有手动变速和自动变速两种方式，在手动变速模式下，在骑行者既可以根据实际路况自由变更挡位，提高骑行的灵活性。在自动变速模式下按照程序自动变更挡位，提高骑行的舒适性。采用电机提供辅助动力，使得骑行更加轻松和便捷，适应性强，适用于各种地形和场景，如城市、郊外、山地等骑行，以及旅行和通勤等应用。

29、本技术的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本技术了解。本技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。