本發(fā)明屬于驅(qū)動設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種自行車縱置電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

自行車是最常用的交通工具之一，隨著技術(shù)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展，電動助力自行車逐漸興起并為大眾接受，傳統(tǒng)的自行車，通常采用鏈?zhǔn)絺鲃咏Y(jié)構(gòu)，由于鏈?zhǔn)絺鲃咏Y(jié)構(gòu)存在易弄臟衣物，鏈?zhǔn)絺鲃有瘦^低，容易損壞，阻力較大等缺點，更優(yōu)異的無鏈?zhǔn)絺鲃咏Y(jié)構(gòu)隨即出現(xiàn)，在現(xiàn)有的助力自行車中，采用中置電機(jī)驅(qū)動的自行車通常為橫置結(jié)構(gòu)，這類自行車結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，美觀性差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足本發(fā)明提供一種自行車縱置電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)，通過設(shè)置軸傳動裝置替代傳統(tǒng)鏈?zhǔn)絺鲃咏Y(jié)構(gòu)，降低重量提高強(qiáng)度，通過設(shè)置縱向連接布置的中置電機(jī)，并與軸傳動連接，簡化設(shè)計，提高集成度和美觀度，通過設(shè)計齒輪傳動，大幅提高傳動效率，結(jié)構(gòu)緊湊且節(jié)能環(huán)保。

為了實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種自行車縱置電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)，包括電機(jī)、齒輪組、驅(qū)動組件、中軸和用于固定上述組件的車架，車架至少包括五通、下管和座管，所述電機(jī)設(shè)置在所述車架上，所述電機(jī)與所述齒輪組連接，所述齒輪組與還連接有中軸，中軸設(shè)置在所述五通內(nèi)并與所述車架轉(zhuǎn)動連接，所述齒輪組與所述驅(qū)動組件連接，所述驅(qū)動組件固定在所述車架上，所述齒輪組為轉(zhuǎn)向齒輪。

進(jìn)一步地，所述電機(jī)圍繞所述五通圓周，可在360度內(nèi)任意角度設(shè)置，所述電機(jī)兩側(cè)設(shè)置有固定軸，所述電機(jī)輸出軸設(shè)置有調(diào)心軸承。

進(jìn)一步地，所述電機(jī)設(shè)置在所述下管或所述座管內(nèi)，所述下管或所述座管與所述五通垂直且聯(lián)通，所述電機(jī)的輸出端從所述下管或所述座管伸入所述五通內(nèi)，所述五通內(nèi)設(shè)置有所述齒輪組，所述齒輪組與所述電機(jī)輸出端連接。

進(jìn)一步地，所述電機(jī)單電機(jī)或為帶減速組的電機(jī)，所述減速組為行星減速齒輪組或普通減速齒輪組，所述電機(jī)的輸出軸直接或通過單向轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)連接到輸出齒輪，所述減速齒輪組使用齒輪為直齒輪，斜齒輪、人字齒輪。

進(jìn)一步地，所述驅(qū)動組件為軸傳動組件或鏈傳動組件。

進(jìn)一步地，所述齒輪組至少包括輸出齒輪、第一齒輪和輸入齒輪，所述第一齒輪與中軸同軸連接，所述輸出齒輪與所述電機(jī)連接，所述輸入齒輪與所述驅(qū)動組件連接。

進(jìn)一步地，所述輸出齒輪與所述第一齒輪嚙合連接，與中軸連接的所述第一齒輪還與所述驅(qū)動組件的所述輸入齒輪連接向后輸出動力。

進(jìn)一步地，所述齒輪組還包括第二齒輪，所述第一齒輪通過單向旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)與中軸同軸連接，所述第一齒輪與電機(jī)的輸出齒輪嚙合連接，第二齒輪套接在中軸上，并與中軸固定連接并可同步驅(qū)動，所述第二齒輪與所述輸入齒輪連接向后輸出動力。

進(jìn)一步地，所述轉(zhuǎn)向齒輪為傘齒輪，螺旋齒輪，斜齒輪或直齒與皇冠齒輪，所述轉(zhuǎn)向齒輪為雙邊齒或單邊齒。

進(jìn)一步地，所述中軸為力矩中軸或帶有力矩傳感器，所述力矩中軸為左右套接軸。

進(jìn)一步地，所述軸傳動組件包括套桿和傳動桿，所述傳動桿同軸設(shè)置在套桿內(nèi)，并可相對于套桿自由轉(zhuǎn)動，所述傳動桿兩端連接有齒輪或連接裝置。

進(jìn)一步地，所述電機(jī)軸線與所述驅(qū)動組件軸線在平面內(nèi)的投影成角度布置。

本發(fā)明的有益效果為：

1)通過設(shè)置傘齒減速換向，降低重量，減小體積提高傳動效率，并增加電機(jī)輸出扭矩。

2)通過縱向設(shè)置的中置電機(jī)，提高驅(qū)動系統(tǒng)集成度并優(yōu)化外觀設(shè)計。

3)通過設(shè)計行星減速輪組與或通過傘齒輪減速，提高輸出扭矩并實現(xiàn)輸出軸的轉(zhuǎn)向。

4)優(yōu)選螺旋齒、斜齒設(shè)計，提高傳動系統(tǒng)承載平穩(wěn)度，降低運行噪聲。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種自行車縱置電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明一種自行車縱置電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的另一結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明一種自行車縱置電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的另一結(jié)構(gòu)改進(jìn)示意圖；

圖4為本發(fā)明一種自行車縱置電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的第三種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明一種自行車縱置電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的車架安裝示意圖；

圖6為本發(fā)明一種自行車縱置電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的另一車架安裝示意圖；

附圖中各標(biāo)注名稱如下：1、五通；2、下管；3、電機(jī)；4、中軸；5、單向旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)；6、輸出齒輪；7-1、第一齒輪；7-2、第二齒輪；8、輸入齒輪；9、傳動桿；10、套桿；11、車架；12、后輪轂。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，下面結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

一種自行車縱置電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)，包括電機(jī)3，齒輪組，驅(qū)動組件、中軸4和用于固定上述組件的車架11，車架11至少包括五通1、下管2和座管，電機(jī)3設(shè)置在車架11上，電機(jī)3與齒輪組連接，齒輪組與還連接有中軸4，中軸4設(shè)置在五通1內(nèi)并與車架11轉(zhuǎn)動連接，齒輪組的輸出與驅(qū)動組件連接，驅(qū)動組件固定在車架11上。

第一實施例

該實施列采用安裝電機(jī)3的中置電動自行車來說明，請參閱圖1、圖4和圖5：

一種自行車縱置電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)，包括電機(jī)3，齒輪組，驅(qū)動組件、中軸4和用于固定上述組件的車架11，車架11至少包括五通1、下管2和座管，電機(jī)3設(shè)置在車架11上，電機(jī)3與齒輪組連接，齒輪組與還連接有中軸4，中軸4設(shè)置在五通1內(nèi)并與車架11轉(zhuǎn)動連接，齒輪組的輸出與驅(qū)動組件連接，驅(qū)動組件固定在車架11上，齒輪組為轉(zhuǎn)向齒輪。

具體為：電機(jī)3設(shè)置在車架11的下管2內(nèi)，電機(jī)3軸線與下管2軸線平行且垂直于五通1。下管2與五通1垂直且連通，電機(jī)3的輸出端從下管2伸入五通1內(nèi)，電機(jī)3與齒輪組連接，齒輪組設(shè)置在五通1內(nèi)。

齒輪組包括輸出齒輪6、第一齒輪7-1和輸入齒輪8，第一齒輪7-1與中軸4同軸連接，為了減輕騎行負(fù)重和防止發(fā)生意外，第一齒輪7-1通過單向轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)5與中軸4同軸連接并可單向轉(zhuǎn)動，同時，輸出齒輪6后端通過單向轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)5與電機(jī)3輸出軸連接。電機(jī)3的輸出齒輪6與第一齒輪7-1嚙合連接。該單向轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)5可采用棘輪或單向軸承。輸入齒輪8與驅(qū)動組件連接。

特別的，為保證齒輪輸出旋轉(zhuǎn)方向正確，設(shè)置在中軸4上的第一齒輪7-1除了公用單邊齒牙外，還可兩邊制齒或者采用固接的兩個齒輪。

上述的齒輪組的齒輪為傘齒輪，螺旋齒輪，斜齒輪或直齒與皇冠齒輪，為保證驅(qū)動效果，齒輪組的齒輪最好采用螺旋傘齒輪。

當(dāng)然，由于五通內(nèi)采用傘形齒輪，因此，電機(jī)可圍繞五通，在360°圓周內(nèi)的任意角度布置，如圖6所示，該方案中，電機(jī)設(shè)置在座管內(nèi)。

為方便電機(jī)安裝，電機(jī)兩側(cè)設(shè)置有固定軸，電機(jī)前端的軸上設(shè)置有調(diào)心軸承，保證電機(jī)正常工作。在車架上設(shè)置有y形固定部，該固定部用于安置電機(jī)的軸，電機(jī)后端可通過設(shè)置壓板并依靠y形固定部實現(xiàn)對電機(jī)的固定。此外，該種設(shè)計也方便電機(jī)的更換和維修，拆下蓋板即可方便的取出電機(jī)。同時，y形固定部與軸的連接并配合電機(jī)使用的調(diào)心軸承，是的電機(jī)可在一定范圍內(nèi)擺動，降低車輛行駛時的沖擊對電機(jī)造成損害。

其中，該電機(jī)3為帶減速組的直流無刷電機(jī)3，減速組設(shè)置在電機(jī)3前端，為保證運行平穩(wěn)，該減速組選用行星齒輪減速組，其中電機(jī)3輸出軸設(shè)置有太陽輪，圍繞太陽輪設(shè)置有三個行星齒輪，齒圈與電機(jī)3殼體固定并依靠行星齒輪與太陽輪連接，行星輪設(shè)置在行星架上，行星架的輸出設(shè)置有輸出齒輪6。當(dāng)然該減速組也可采用多個雙層齒輪連接構(gòu)成的普通減速組。實現(xiàn)減速增扭。提高驅(qū)動力。減速齒輪組使用齒輪為直齒輪，斜齒輪、人字齒輪。

當(dāng)然，該電機(jī)3也可以為普通直流無刷電機(jī)3，該電機(jī)3的輸出軸連接有輸出齒輪6，該輸出齒輪6與中軸4的轉(zhuǎn)向齒輪構(gòu)成一級減速，此外，驅(qū)動組件構(gòu)成二級減速，通過兩級減速結(jié)構(gòu)實現(xiàn)電機(jī)3的增扭。

車架11的五通1內(nèi)設(shè)置有中軸4，該中軸4為力矩中軸4或帶有力矩傳感器的中軸4，該中軸4可采用單一中軸4或左右套接組合的兩段式中軸4。

最佳的，中軸4應(yīng)該采用左右套接式的組合中軸4，該中軸4包括內(nèi)接軸和外套軸，內(nèi)接軸為階梯式，內(nèi)接軸在較細(xì)一側(cè)設(shè)置有第一花鍵，內(nèi)接軸在較大一側(cè)設(shè)置有第二花鍵，外套軸內(nèi)部的一端設(shè)置有第三花鍵套，外套軸內(nèi)部的另一端設(shè)置有第四花鍵，其中，內(nèi)接軸的第一花鍵與外套軸的第三花件套緊密配合，內(nèi)接軸的第二花鍵與外套軸的第四花鍵構(gòu)成整體，特別的是，內(nèi)接軸的花鍵寬度小于外套軸的花鍵寬度。

本實施例中，驅(qū)動組件采用軸傳動組件，軸傳動組件包括套桿10和傳動桿9，傳動桿9同軸設(shè)置在套桿10內(nèi)，并可相對于套桿10自由轉(zhuǎn)動，傳動桿9兩端連接有齒輪或連接裝置，本實施中，傳動桿9的輸入端與傘形輸入齒輪8連接，傳動桿9的輸出端設(shè)置有轉(zhuǎn)向齒輪，該轉(zhuǎn)向齒輪傳動后輪轂12實現(xiàn)對車輪的驅(qū)動。

此外，本實施中，電機(jī)3與軸傳動組件公用一個轉(zhuǎn)向齒輪，且電機(jī)3縱置，因此，電機(jī)3軸線與軸傳動組件軸線在平面內(nèi)的投影成角度布置。

請參閱圖4，在圖1實施例的一個變形中，可將電機(jī)3的輸出齒輪6直接與輸入齒輪8連接，將電機(jī)輸出動力直接向后傳遞，僅需保證電機(jī)的輸出軸與自行車中軸無干涉即可，作為圖4方案的一個實際應(yīng)用案例，可以將電機(jī)3如圖6布置，將電機(jī)設(shè)置在座管內(nèi)，電機(jī)3的輸出齒輪6設(shè)置在中軸上端，并直接與輸出齒輪8連接，避免電機(jī)輸出軸與中軸的干涉問題。

騎行時，當(dāng)電機(jī)3不工作，中軸4帶動第一齒輪7-1旋轉(zhuǎn)，第一齒輪7-1帶動輸入齒輪8傳動軸傳動組件，最后驅(qū)動車輪旋轉(zhuǎn)。由于電機(jī)3設(shè)置有單向離合器，第一齒輪7-1傳動電機(jī)3的輸出齒輪6，由于輸出齒輪6轉(zhuǎn)速高，離合器分離，與電機(jī)3斷開連接，減輕騎行負(fù)重。

在電機(jī)3介入工作時，由于電機(jī)3轉(zhuǎn)速高，單向離合器接合，電機(jī)3動力通過輸出齒輪6傳動第一齒輪7-1并進(jìn)一步傳動輸入齒輪8和軸傳動組件。同時人力的踩踏通過單向離合器傳遞給第一齒輪7-1，與電機(jī)3共同驅(qū)動車輪運行。

當(dāng)人不踩踏，而電機(jī)3工作時，第一齒輪7-1的單向離合器分離，避免車輪或電機(jī)3反向傳動曲柄，造成人員受傷。

第二實施例

請參閱圖2、圖3和圖5

相比于實施例1，實施例2的差異在于，五通1內(nèi)的齒輪組采用個獨立的轉(zhuǎn)向齒輪，具體為：

本實施例中，齒輪組包括輸出齒輪6、第一齒輪7-1、第二齒輪7-2和輸入齒輪8，第一齒輪7-1通過單向轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)5與中軸4同軸連接并可單向轉(zhuǎn)動，電機(jī)3直接與輸出齒輪6連接，第二齒輪7-2套接在中軸4上，第二齒輪7-2與中軸4固定連接并可同步驅(qū)動。軸傳動組件的輸入齒輪8也與第二齒輪7-2嚙合連接，本方案的最大特征在于，兩個轉(zhuǎn)向齒輪相互獨立并依靠中軸4傳動，其中單向轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)5為棘輪或單向軸承。

請參閱圖3，在本實施例的一個改進(jìn)方案中，其中，第一齒輪7-1通過軸承與中軸4同軸連接，電機(jī)3直接與輸出齒輪6連接，第二齒輪7-2套接在中軸4上并通過單向軸承與中軸4固定，使得第二齒輪7-2可與中軸4單向轉(zhuǎn)動。第一齒輪7-1和第二齒輪7-2之間通過單向轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)5相互連接，使得第一齒輪7-1與第二齒輪7-2實現(xiàn)單向傳動。其中單向轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)5為棘輪或單向軸承。

相較于前述方案，本方案的中，由于中軸4通過單向軸承、棘輪或其他單向離合器與齒輪連接，在不踩踏時，避免了電機(jī)3反向傳動曲柄，造成空踩和人員傷害。此外，通過設(shè)置兩個獨立的轉(zhuǎn)向齒輪，可更方便的實現(xiàn)齒輪配速，提高電機(jī)3效能和騎行舒適度。

上述的轉(zhuǎn)向齒輪為傘齒輪，螺旋齒輪，斜齒輪或直齒與皇冠齒輪，為保證驅(qū)動效果，轉(zhuǎn)向齒輪最好采用螺旋傘齒輪。

第三實施例

相比于實施例1和實施例2，驅(qū)動組件也可以是鏈傳動組件，具體為：

第一齒輪7-1通過單向轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)5與中軸4同軸連接并可單向轉(zhuǎn)動，電機(jī)3的輸出齒輪6與第一齒輪7-1嚙合連接。輸出齒輪6后端通過單向轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)5與電機(jī)3輸出軸連接。該單向轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)5可采用棘輪或單向軸承。第一齒輪7-1一側(cè)還固定連接有鏈輪，鏈輪通過鏈條與車輪連接。

或者，第一齒輪7-1通過軸承與中軸4同軸連接，電機(jī)3直接與輸出齒輪6連接，鏈輪套接在中軸4上并通過單向軸承與中軸4固定，使得鏈輪可與中軸4單向轉(zhuǎn)動。第一齒輪7-1和鏈輪之間通過單向轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)5相互連接，使得第一齒輪7-1與鏈輪實現(xiàn)單向傳動。其中單向轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)5為棘輪或單向軸承。

在實施例一二三任意一個實施中，齒輪可按需設(shè)置成軸套狀等特殊結(jié)構(gòu)。

實施例4，請參閱圖5和圖6

請參閱圖5，一種裝有實施例一二三任意一種所示驅(qū)動系統(tǒng)的自行車，該自行車的車架11包括五通1、座管、前管、下管2、后叉管等組件后叉管固定有后輪，前管前端連接有前叉和前輪，其中，電機(jī)3設(shè)置在車架11的下管2內(nèi)，并靠近五通1設(shè)置，電機(jī)3軸線與下管2軸線平行且垂直于五通1。下管2與五通1垂直且連通，電機(jī)3的輸出端從下管2伸入五通1內(nèi)，五通1內(nèi)設(shè)置有齒輪組，電機(jī)3的輸出端與齒輪組連接，五通1內(nèi)穿入有中軸4，中軸4與齒輪組相互連接，齒輪組的輸出連接有軸傳動組件，該軸傳動組件沿一側(cè)后叉管布置并與后輪連接。其中，電機(jī)3軸線與軸傳動組件軸線成角度布置。

電機(jī)3和中軸4傳動齒輪組并依靠軸傳動組件向后輸出動力，驅(qū)動車輪運轉(zhuǎn)。

電機(jī)可圍繞五通，在360°圓周內(nèi)的任意角度布置，如圖6所示，該方案中，電機(jī)設(shè)置在座管內(nèi)。在圖5方案中，電機(jī)設(shè)置在座管內(nèi)，電池設(shè)置在下管內(nèi)，相比于電機(jī)設(shè)置在下管內(nèi)的情況，該設(shè)計可提供更大的電池容量，提高續(xù)航歷程。

當(dāng)然在某些車架上，電機(jī)可設(shè)置在五通下端或座管后面，與設(shè)置在管內(nèi)的方案并無太大區(qū)別。

為方便電機(jī)安裝，電機(jī)兩側(cè)設(shè)置有固定軸，電機(jī)前端的軸上設(shè)置有調(diào)心軸承，保證電機(jī)正常工作。在車架上設(shè)置有y形固定部，該固定部用于安置電機(jī)的軸，電機(jī)后端可通過設(shè)置壓板并依靠y形固定部實現(xiàn)對電機(jī)的固定。此外，該種設(shè)計也方便電機(jī)的更換和維修，拆下蓋板即可方便的取出電機(jī)。同時，y形固定部與軸的連接并配合電機(jī)使用的調(diào)心軸承，是的電機(jī)可在一定范圍內(nèi)擺動，降低車輛行駛時的沖擊對電機(jī)造成損害。

軸傳動組件還可替換成鏈傳動，依靠鏈條傳動車輪。

本發(fā)明一種自行車縱置電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的有益效果為：

1)通過設(shè)置傘齒減速換向，降低重量，減小體積提高傳動效率，并增加電機(jī)輸出扭矩。

2)通過縱向設(shè)置的中置電機(jī)，提高驅(qū)動系統(tǒng)集成度并優(yōu)化外觀設(shè)計。

3)通過設(shè)計行星減速輪組與或通過傘齒輪減速，提高輸出扭矩并實現(xiàn)輸出軸的轉(zhuǎn)向。

4)優(yōu)選螺旋齒、斜齒設(shè)計，提高傳動系統(tǒng)承載平穩(wěn)度，降低運行噪聲。

以上所述實施例僅表達(dá)了本發(fā)明的實施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制?？梢圆捎貌煌慕M合方式來實施本發(fā)明，如電機(jī)可以采用同心同軸安裝或者一側(cè)安裝，減速機(jī)構(gòu)可以通過行星輪減速或者其他齒輪、鏈條減速結(jié)構(gòu)，中軸可以采用單軸結(jié)構(gòu)或者左右軸結(jié)構(gòu)，傳感器可以采用各種扭矩傳感器或者速度傳感器，應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。