專利名稱：自行車驅(qū)動(dòng)扭矩—行駛阻力智能平衡電動(dòng)輪轂的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電動(dòng)自行車部件，具體涉及自行車驅(qū)動(dòng)扭矩-行駛阻力智能平衡電動(dòng)輪轂。
背景技術(shù)：
早期的電動(dòng)自行車的蓄電池、電動(dòng)機(jī)裝在車架的中下部，調(diào)速裝置為常用的調(diào)節(jié)電壓或電流的電子調(diào)速裝置。電動(dòng)機(jī)輸出的扭矩通過(guò)鏈傳動(dòng)組件驅(qū)動(dòng)后輪轂，顯然結(jié)構(gòu)不緊湊。為了克服結(jié)構(gòu)不緊湊的缺陷，有的電動(dòng)自行車將電動(dòng)機(jī)設(shè)在后輪轂內(nèi)，電動(dòng)機(jī)輸出的扭矩通過(guò)設(shè)在后輪轂內(nèi)的減速機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)齒輪傳遞到輪轂齒輪。但還存在電子調(diào)速裝置只能按照騎車人的要求調(diào)節(jié)車速、而不能根據(jù)實(shí)際路況進(jìn)行自動(dòng)調(diào)速的不足。這樣不僅使騎車人容易產(chǎn)生疲勞，降低了乘騎舒適性，而且使電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)工作狀態(tài)不合理，造成不必要的電能損耗，使續(xù)行里程減少。為了克服人為調(diào)速的缺陷，有的電動(dòng)自行車安裝了速度傳感器和控制裝置。如CN2661568Y公告的名稱為“帶助力行駛傳感器裝置的電動(dòng)自行車”的實(shí)用新型專利，其傳感器設(shè)在車架上，正對(duì)飛輪的齒尖，傳感器通過(guò)信號(hào)線與控制器連接，但只采集速度信號(hào)。又如，CN2580426Y公告的名稱為“智能電動(dòng)自行車的壓力傳感裝置”的實(shí)用新型專利，在中管設(shè)有活塞桿，活塞桿的下端與中接頭連接固定，活塞桿上套有彈簧，中管與活塞桿上對(duì)應(yīng)設(shè)置有位移信號(hào)傳感器，中管與中管接頭之間在騎車者腳踩腳踏時(shí)產(chǎn)生周期性位移，該位移信號(hào)由傳感器傳遞給控制器，可以調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的輸出功率，以節(jié)省電能。以上兩項(xiàng)專利采集的速度信號(hào)和位移信號(hào)仍然是與騎車人的操作相關(guān)，而與電動(dòng)自行車實(shí)際工況存在著一定的差距，因而不能完全達(dá)到預(yù)期的目的。電動(dòng)自行的傳動(dòng)終端是后輪轂，后輪轂承受的扭矩和阻力及其變化情況是電動(dòng)自行車運(yùn)行的實(shí)際狀況，現(xiàn)有的自行車的電動(dòng)輪轂，采集不到扭矩變化信號(hào)，不能使電動(dòng)機(jī)輸出的扭矩與行駛阻力實(shí)現(xiàn)智能平衡，因此，需要對(duì)電動(dòng)自行車的傳動(dòng)終端部件的結(jié)構(gòu)作出實(shí)質(zhì)性改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種自行車驅(qū)動(dòng)扭矩-行駛阻力智能平衡電動(dòng)輪轂，它結(jié)構(gòu)緊湊，既是驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的終端，又是傳動(dòng)傳感智能控制系統(tǒng)的部件，能在直接參與傳動(dòng)的過(guò)程中同步采集扭矩和速度信號(hào)，為控制器(ECU)及時(shí)準(zhǔn)確地控制電動(dòng)機(jī)的輸出功率提供真實(shí)的數(shù)據(jù)，使人的腳踏力，電動(dòng)機(jī)輸出扭矩與自行車行駛狀況始終處于最佳匹配狀態(tài)。
本發(fā)明所述的自行車驅(qū)動(dòng)扭矩-行駛阻力智能平衡電動(dòng)輪轂，包括殼體、連接在殼體一端的端蓋、后輪軸、設(shè)在殼體內(nèi)并通過(guò)軸承與后輪軸配合的電動(dòng)機(jī)、與電動(dòng)機(jī)配合連接的減速器、與減速器配合連接的超越離合器、與越離合器連接的聯(lián)軸器，其特征在于在殼體內(nèi)設(shè)有一傳動(dòng)軸筒，傳動(dòng)軸筒兩端的內(nèi)壁分別與設(shè)在后輪軸上的第一軸承和第二軸承配合；傳動(dòng)軸筒的一端與端蓋配合連接，另一端與聯(lián)軸器的第二半聯(lián)軸器配合連接；在傳動(dòng)軸筒的外面和里面設(shè)有由碟形彈簧、位移推板、平面軸承和回位彈簧組成的位移傳遞組件；在殼體內(nèi)設(shè)有由第一傳感器和第一傳感元件組成的位移傳感組件；第一傳感器的傳輸導(dǎo)線從后輪軸左部的中心孔引出與控制器(ECU)連接；在殼體外設(shè)有由第二傳感器和第二傳感元件組成的速度傳感組件，第二傳感器的傳輸導(dǎo)線與控制器(ECU)連接；電動(dòng)機(jī)的電源導(dǎo)線從后輪軸右部的中心孔引出與蓄電池和控制器(ECU)連接。
所述的自行車驅(qū)動(dòng)扭矩-行駛阻力智能平衡電動(dòng)輪轂，其端蓋中心的裝配孔壁設(shè)有一平行平面A-A，與傳動(dòng)軸筒的左端外面設(shè)有的平行平面B-B配合。
所述的自行車驅(qū)動(dòng)扭矩-行駛阻力智能平衡電動(dòng)輪轂，其位移傳遞組件的碟形彈簧的左邊與端蓋的內(nèi)壁緊靠、右邊與位移推板緊靠；位移推板的一端定位連接在第二半聯(lián)軸器上，另一端穿過(guò)傳動(dòng)軸筒上的第一槽口，與設(shè)在后輪軸中部的第二槽口內(nèi)的平面軸承的一側(cè)連接，回位彈簧設(shè)在第一軸承和平面軸承之間。
所述的自行車驅(qū)動(dòng)扭矩-行駛阻力智能平衡電動(dòng)輪轂，其位移傳感組件的第一傳感器設(shè)在后輪軸中部的第二槽口的左內(nèi)壁，設(shè)在平面軸承上的第一傳感元件與其對(duì)應(yīng)；第一傳感器為線性霍爾傳感器，第一傳感元件為磁鋼。
所述的自行車驅(qū)動(dòng)扭矩-行駛阻力智能平衡電動(dòng)輪轂，其速度傳感組件的第二傳感器設(shè)在與后輪軸的左部配合的制動(dòng)器上，設(shè)在傳動(dòng)軸筒左端的第二傳感元件與其對(duì)應(yīng)；第二傳感器為測(cè)速光電傳感器，第二傳感元件為光電射板。
所述的自行車驅(qū)動(dòng)扭矩-行駛阻力智能平衡電動(dòng)輪轂，其傳動(dòng)軸筒外面的右部沿軸向設(shè)有三道第一半圓弧槽，第二半聯(lián)軸器內(nèi)壁沿軸向設(shè)有三道與其對(duì)應(yīng)的第二半圓弧槽；在每道對(duì)應(yīng)的第一半圓弧槽和第二半圓弧槽之間設(shè)有2粒以上的鋼球。
所述的自行車驅(qū)動(dòng)扭矩-行駛阻力智能平衡電動(dòng)輪轂，其第二半聯(lián)軸器的右部設(shè)有梯形嚙合齒，與第一半聯(lián)軸器左部的梯形嚙合齒配合。
所述的自行車驅(qū)動(dòng)扭矩-行駛阻力智能平衡電動(dòng)輪轂，其第一半聯(lián)軸器又為越離合器的外環(huán)，其右側(cè)面與內(nèi)環(huán)及設(shè)在內(nèi)環(huán)和外環(huán)之間的滾柱組成越離合器。
所述的自行車驅(qū)動(dòng)扭矩一行駛阻力智能平衡電動(dòng)輪轂，其減速器由電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸齒輪和三個(gè)與其嚙合的行星齒輪組成，三個(gè)行星齒輪軸與越離合器的內(nèi)環(huán)配合連接。
采用以上的結(jié)構(gòu)，即可使其結(jié)構(gòu)緊湊，并且能在直接參與傳動(dòng)的過(guò)程中傳遞扭矩信號(hào)和速度信號(hào)。電動(dòng)機(jī)輸出的扭矩傳遞路徑是電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸齒輪→行星齒輪→超越離合器→第一半聯(lián)軸器→第二半聯(lián)軸器→傳動(dòng)軸筒→端蓋及殼體。
由于端蓋中心的裝配孔壁的平行平面A-A，與傳動(dòng)軸筒左端外面的平行平面B-B配合，端蓋又固定連接在殼體上，所以，傳動(dòng)軸筒與端蓋和殼體同步旋轉(zhuǎn)；由于在傳動(dòng)軸筒外面的第一半圓弧槽與第二半聯(lián)軸器內(nèi)壁的第二半圓弧槽之間設(shè)有鋼球，所以，傳動(dòng)軸筒同時(shí)與第二半聯(lián)軸器同步旋轉(zhuǎn)；由于第二半聯(lián)軸器左端的第二梯形嚙合齒與第一半聯(lián)軸器右端的第一梯形嚙合齒配合，所以，人的腳踏力、電動(dòng)機(jī)輸出的扭矩與后輪負(fù)荷在第一半聯(lián)軸器與第二半聯(lián)軸器的配合處交匯。在上坡時(shí)，殼體的負(fù)荷增大，如果電動(dòng)機(jī)輸出的扭矩小于實(shí)際需要的扭矩，殼體的轉(zhuǎn)速與第一半聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)速就會(huì)不一致，導(dǎo)致第二半聯(lián)軸器與第一半聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)速不一致，與殼體同步旋轉(zhuǎn)的第二半聯(lián)軸器則沿軸向向左移動(dòng)，帶動(dòng)位移推板向左移動(dòng)并壓縮碟形彈簧，使設(shè)在平面軸承上的第一傳感元件與設(shè)在后輪軸的槽口左端的第一傳感器之間的距離減小，第一傳感器采集到的位移信號(hào)，即為實(shí)際需要輸出扭矩的信號(hào)，并傳輸?shù)娇刂破鳎慌c此同時(shí)，設(shè)在制動(dòng)器上的第二傳感器，采集到設(shè)在傳動(dòng)軸筒左端上的第二傳感元件反映的速度變化信號(hào)，也傳輸?shù)娇刂破鳌?br> 控制器根據(jù)收到的扭矩和速度信號(hào)進(jìn)行處理后，發(fā)出增加輸出功率的指令。在電動(dòng)機(jī)輸出的功率增加并逐步達(dá)到實(shí)際需要的過(guò)程中，位移推板在碟形彈簧的作用下逐步向右移動(dòng)，恢復(fù)原來(lái)的位置。如此周而復(fù)始，使人的腳踏力、電動(dòng)機(jī)輸出扭矩與自行車行駛狀況始終處于最佳匹配狀態(tài)，從而體現(xiàn)出自適應(yīng)的特點(diǎn)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，充分利用了殼體內(nèi)的空間；在直接參與傳動(dòng)的同時(shí)，同步檢測(cè)扭矩和速度信號(hào)，獲取的信號(hào)準(zhǔn)確、精度高；為實(shí)現(xiàn)人機(jī)合一智能控制有效地利用電能，增加續(xù)行里程奠定基礎(chǔ)，且具有自適應(yīng)的特點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是傳動(dòng)軸筒的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是圖2的左視圖。
圖4是圖2的右視圖。
圖5是端蓋的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6是圖5的左視圖。
圖7是后輪軸的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖8是第二半聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖9是圖8的左視圖。
圖10是第一半聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖11是圖10的左視圖。
圖12是圖1的A-A剖面圖。
圖13是圖1的B-B剖面圖。
圖14是圖1的C-C剖面圖。
圖15是圖1的D-D剖面圖。
圖16是圖1的E-E剖面圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步的描述。
參見(jiàn)圖1、圖7、圖15和圖16，后輪軸3的左端通過(guò)軸承與殼體1配合，電動(dòng)機(jī)4裝入殼體內(nèi)并通過(guò)軸承與后輪軸配合，由電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸齒輪29和三個(gè)與其嚙合行星齒輪30組成的減速器與電動(dòng)機(jī)配合，減速器的三個(gè)行星齒輪軸31與越離合器的內(nèi)環(huán)27配合連接，越離合器由內(nèi)環(huán)27、滾柱28和外環(huán)(即第一半聯(lián)軸器26的右側(cè)面)組成；電動(dòng)機(jī)的電源導(dǎo)線19從后輪軸右部的中心孔引出；參見(jiàn)圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖8、圖9、圖10、圖11圖12、圖13和圖14，將位移傳感組件的第一傳感器13(線性霍爾傳感器)安裝在后輪軸3中部的第二槽口21的左內(nèi)壁，將第一軸承6、回位彈簧12、平面軸承11和第二軸承7依次裝在后輪軸3的中部，將第一傳感元件14(磁鋼)安裝在平面軸承11上，并使第一傳感元件與第一傳感器對(duì)應(yīng)，第一傳感器的傳輸導(dǎo)線15從后輪軸左部的中心孔引出；將第二半聯(lián)軸器8與傳動(dòng)軸筒5外面的右部配合連接，并分別在傳動(dòng)軸筒沿軸向的三道第一半圓弧槽23和第二半聯(lián)軸器8內(nèi)壁沿軸向的三道與其對(duì)應(yīng)的第二半圓弧槽24之間安裝3粒鋼球25，并使第二半聯(lián)軸器8右部的梯形嚙合齒與第一半聯(lián)軸器26左部的梯形嚙合齒配合，傳動(dòng)軸筒5兩端的內(nèi)壁分別與安裝后輪軸3中部的第一軸承6和第二軸承7配合；將位移推板10、碟形彈簧9裝在傳動(dòng)軸筒5上，位移推板的一端定位連接在第二半聯(lián)軸器8上，另一端穿過(guò)傳動(dòng)軸筒上的第一槽口20，與安裝在后輪軸中部的第二槽口21內(nèi)的平面軸承11的一側(cè)連接；將端蓋2固定連接在殼體1的左端，并使端蓋2中心的裝配孔壁的平行平面A-A，與傳動(dòng)軸筒5的左端外面的平行平面B-B配合；將速度傳感組件的第二傳感元件17(光電射板)安裝在傳動(dòng)軸筒5的左端，速度傳感組件的第二傳感器16(測(cè)速光電傳感器)安裝在與后輪軸3左部配合的制動(dòng)器22上，第二傳感元件17與其對(duì)應(yīng)；最后，將本發(fā)明裝在電動(dòng)自行車上，將電動(dòng)機(jī)的電源導(dǎo)線19與蓄電池和控制器(ECU)連接，第一傳感器的傳輸導(dǎo)線15和第二傳感器的傳輸導(dǎo)線18分別與控制器(ECU)連接即可。
權(quán)利要求
1.自行車驅(qū)動(dòng)扭矩-行駛阻力智能平衡電動(dòng)輪轂，包括殼體(1)、連接在殼體一端的端蓋(2)、后輪軸(3)、設(shè)在殼體內(nèi)并通過(guò)軸承與后輪軸配合的電動(dòng)機(jī)(4)、與電動(dòng)機(jī)配合連接的減速器、與減速器配合連接的超越離合器、與越離合器連接的聯(lián)軸器，其特征在于在殼體(1)內(nèi)設(shè)有一傳動(dòng)軸筒(5)，傳動(dòng)軸筒兩端的內(nèi)壁分別與設(shè)在后輪軸(3)上的第一軸承(6)和第二軸承(7)配合；傳動(dòng)軸筒的一端與端蓋(2)配合連接，另一端與聯(lián)軸器的第二半聯(lián)軸器(8)配合；在傳動(dòng)軸筒(5)的外面和里面設(shè)有由碟形彈簧(9)、位移推板(10)、平面軸承(11)和回位彈簧(12)組成的位移傳遞組件；在殼體(1)內(nèi)設(shè)有由第一傳感器(13)和第一傳感元件(14)組成的位移傳感組件；第一傳感器的傳輸導(dǎo)線(15)從后輪軸左部的中心孔引出與控制器連接；在殼體(1)外設(shè)有由第二傳感器(16)和第二傳感元件(17)組成的速度傳感組件，第二傳感器的傳輸導(dǎo)線(18)與控制器連接；電動(dòng)機(jī)(4)的電源導(dǎo)線(19)從后輪軸右部的中心孔引出與蓄電池和控制器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自行車驅(qū)動(dòng)扭矩-行駛阻力智能平衡電動(dòng)輪轂，其特征在于端蓋(2)中心的裝配孔壁設(shè)有一平行平面A-A，與傳動(dòng)軸筒(5)的左端外面設(shè)有的平行平面B-B配合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自行車驅(qū)動(dòng)扭矩-行駛阻力智能平衡電動(dòng)輪轂，其特征在于位移傳遞組件的碟形彈簧(9)的左邊與端蓋(2)的內(nèi)壁緊靠、右邊與位移推板(10)緊靠；位移推板的一端定位連接在第二半聯(lián)軸器(8)上，另一端穿過(guò)傳動(dòng)軸筒上的第一槽口(20)，與設(shè)在后輪軸中部的第二槽口(21)內(nèi)的平面軸承(11)的一側(cè)連接，回位彈簧(12)設(shè)在第一軸承(6)和平面軸承(11)之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自行車驅(qū)動(dòng)扭矩-行駛阻力智能平衡電動(dòng)輪轂，其特征在于位移傳感組件的第一傳感器(13)設(shè)在后輪軸(3)中部的第二槽口(21)的左內(nèi)壁，設(shè)在平面軸承(11)上的第一傳感元件(14)與其對(duì)應(yīng)；第一傳感器(13)為線性霍爾傳感器，第一傳感元件(14)為磁鋼。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自行車驅(qū)動(dòng)扭矩-行駛阻力智能平衡電動(dòng)輪轂，其特征在于速度傳感組件的第二傳感器(16)設(shè)在與后輪軸(3)的左部配合的制動(dòng)器(22)上，設(shè)在傳動(dòng)軸筒(5)左端的第二傳感元件(17)與其對(duì)應(yīng)；第二傳感器(16)為測(cè)速光電傳感器，第二傳感元件(17)為光電射板。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自行車驅(qū)動(dòng)扭矩-行駛阻力智能平衡電動(dòng)輪轂，其特征在于傳動(dòng)軸筒(5)外面的右部沿軸向設(shè)有三道第一半圓弧槽(23)，第二半聯(lián)軸器(8)內(nèi)壁沿軸向設(shè)有三道與其對(duì)應(yīng)的第二半圓弧槽(24)；在每道對(duì)應(yīng)的第一半圓弧槽和第二半圓弧槽之間設(shè)有2粒以上的鋼球(25)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自行車驅(qū)動(dòng)扭矩-行駛阻力智能平衡電動(dòng)輪轂，其特征在于第二半聯(lián)軸器(8)的右部設(shè)有梯形嚙合齒，與第一半聯(lián)軸器(26)左部的梯形嚙合齒配合。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自行車驅(qū)動(dòng)扭矩-行駛阻力智能平衡電動(dòng)輪轂，其特征在于第一半聯(lián)軸器(26)又為越離合器的外環(huán)，其右側(cè)面與內(nèi)環(huán)(27)及設(shè)在內(nèi)環(huán)和外環(huán)之間的滾柱(28)組成越離合器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自行車驅(qū)動(dòng)扭矩-行駛阻力智能平衡電動(dòng)輪轂，其特征在于減速器由電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸齒輪(29)和三個(gè)與其嚙合的行星齒輪(30)組成，三個(gè)行星齒輪軸(31)與越離合器的內(nèi)環(huán)(27)配合連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及自行車驅(qū)動(dòng)扭矩一行駛阻力智能平衡電動(dòng)輪轂，包括殼體、端蓋、后輪軸、設(shè)在殼體內(nèi)的電動(dòng)機(jī)、減速器、超越離合器、與越離合器連接的聯(lián)軸器，其特征在于在殼體內(nèi)設(shè)有一傳動(dòng)軸筒，傳動(dòng)軸筒兩端的內(nèi)壁分別與設(shè)在后輪軸上的第一軸承和第二軸承配合；傳動(dòng)軸筒的一端與端蓋配合連接，另一端與聯(lián)軸器的第二半聯(lián)軸器配合；在傳動(dòng)軸筒的內(nèi)外設(shè)有位移傳遞組件；在殼體內(nèi)設(shè)有的位移傳感組件；在殼體外設(shè)有速度傳感組件。本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊，充分利用了殼體內(nèi)的空間；在直接參與傳動(dòng)的同時(shí)，同步檢測(cè)扭矩和速度信號(hào)，獲取的信號(hào)準(zhǔn)確、精度高，且具有自適應(yīng)的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)B60W20/00GK1821011SQ200610054118
公開(kāi)日2006年8月23日 申請(qǐng)日期2006年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月9日
發(fā)明者薛榮生, 林毓培, 劉偉 申請(qǐng)人:西南大學(xué)