用于自行車的電動輔助設備及具有該設備的電動輔助自行車的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及用于自行車的電動輔助設備以及配備這種設備的自行車。
【背景技術】
[0002]在該領域中，一定數(shù)量的市場上可得的設備為公知的。
[0003]這些設備中的一些使用設置在自行車的一個車輪的輪轂中的電機。所述電機直接驅(qū)動車輪或經(jīng)由減速系統(tǒng)來驅(qū)動車輪。所述類型的設備具有質(zhì)量大的缺點，此外所述質(zhì)量位于車輪的水平處，這意味著騎行人員對其非常敏感。此外，如果必須移除車輪，例如用以更換輪胎或修理扎孔，則由于存在為電機供電所需的電連接及傳遞驅(qū)動轉(zhuǎn)矩所需的輪轂的特定附件而使得輪胎的去除較為復雜。
[0004]其他設備使用驅(qū)動自行車踏板的馬達齒輪箱，因此使用現(xiàn)有的自行車傳動裝置。這種類型的設備具有如下缺點:其大大影響自行車的結構，從而特別地，必須特別地設計自行車的框架以容納這些設備。
[0005]文獻DE-20314210-U1描述了通過電動機驅(qū)動自行車的原理，其中驅(qū)動小齒輪與緊固至自行車的前輪輞的齒嚙合，所述齒為內(nèi)齒，即指向車輪軸的齒。該系統(tǒng)的缺點在于，輪輞上的齒容易留存石塊。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]因此，為了消除這些問題中的一些或全部，本發(fā)明的一個目的是提出一種用于自行車的電動輔助設備以及配備這種設備的自行車。
[0007]為此，本發(fā)明提出了一種用于自行車的電動輔助設備，其包括:
[0008]-包括轉(zhuǎn)子的電機，
[0009]-由所述電機的轉(zhuǎn)子驅(qū)動的驅(qū)動小齒輪，
[0010]-用于將所述電機在所述自行車的車輪的輪胎的附近固定至自行車的固定裝置，
[0011]-用于為所述電機供電的電能來源，
[0012]-用于控制所述電機的裝置，
[0013]所述設備的特征在于所述驅(qū)動小齒輪包括旨在與緊固至所述輪胎的互補齒的切向嚙合的齒。
[0014]相比于諸如摩擦輥系統(tǒng)的摩擦傳動系統(tǒng)，使用小齒輪和齒的此類傳動裝置稱為“正”傳動裝置。所述正傳動系統(tǒng)不依賴于摩擦系數(shù)，因此對于惡劣天氣或所用部件的磨損相對不敏感。
[0015]所述電機優(yōu)選為永磁無刷三相同步電機。所述轉(zhuǎn)子優(yōu)選為外轉(zhuǎn)子。
[0016]所述驅(qū)動小齒輪的齒優(yōu)選為包括驅(qū)動面和非驅(qū)動面的不對稱齒，所述驅(qū)動面的張開角小于所述非驅(qū)動面的張開角。
[0017]所述驅(qū)動小齒輪優(yōu)選經(jīng)由飛輪機構而由所述電機驅(qū)動，從而當自行車向前移動時，輪胎不驅(qū)動所述電機。
[0018]所述驅(qū)動小齒輪的齒更優(yōu)選為螺旋狀齒。
[0019]所述設備更優(yōu)選地還包括顯示控制單元，所述顯示控制單元連接至所述電機的控制裝置，并適于構成騎行人員與所述控制裝置之間的界面。
[0020]所述設備更優(yōu)選地還包括連接至所述電機的控制裝置的蹬車傳感器。
[0021]所述固定裝置更優(yōu)選地包括鉸接至支撐件的搖臂，所述支撐件旨在被緊固至自行車，所述搖臂承載所述電機，使得通過所述驅(qū)動小齒輪傳遞至輪胎的驅(qū)動力在齒輪中產(chǎn)生另外的徑向壓力。
[0022]彈性裝置更優(yōu)選地對所述搖臂的定向預加應力，從而在沒有驅(qū)動力的情況下，所述驅(qū)動小齒輪使用非零承載力徑向擠壓輪胎。
[0023]所述固定裝置更優(yōu)選地限定所述電機相對于輪胎的至少兩個位置，所述至少兩個位置包括工作位置和折疊位置，在所述工作位置中，所述驅(qū)動小齒輪與輪胎的齒嚙合，在所述折疊位置中，所述驅(qū)動小齒輪保持遠離輪胎。
[0024]本發(fā)明也涉及一種包括如上所述的電動輔助設備的用于自行車的電動輔助成套部件，所述電動輔助成套部件還包括輪胎，所述輪胎為包括所述互補齒的充氣輪胎。
[0025]所述互補齒優(yōu)選設置于充氣輪胎的側(cè)面上。
[0026]所述互補齒更優(yōu)選為不對稱齒，其包括驅(qū)動面和非驅(qū)動面的，所述驅(qū)動面的張開角小于所述非驅(qū)動面的張開角。
[0027]所述互補齒的節(jié)距更優(yōu)選為1.8mm至5.5mm之間，優(yōu)選為1.8mm至2.5mm之間。
[0028]本發(fā)明也涉及一種具有電動輔助的自行車，其包括如上所述的電動輔助成套部件。
[0029]所述電動輔助成套部件優(yōu)選安裝于自行車的后輪上。
【附圖說明】
[0030]由于對優(yōu)選實施方案的描述，本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將變得明顯。附圖分別表示:
[0031]-圖1:根據(jù)本發(fā)明的第一實施方案的電動輔助自行車的示意性側(cè)視圖。
[0032]-圖2:根據(jù)本發(fā)明的電動輔助自行車的第二實施方案的更詳細的示意圖。
[0033]-圖3:顯示了根據(jù)本發(fā)明的電機與電動輔助自行車的輪胎的配合的示意性截面圖。
[0034]-圖4:根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案的驅(qū)動小齒輪與輪胎的齒嚙合的詳細截面圖。
[0035]-圖5:來自圖4的驅(qū)動小齒輪的齒的示意性截面詳細視圖。
[0036]-圖6:根據(jù)本發(fā)明的輪胎的一個優(yōu)選實施方案的齒的示意性截面詳細視圖。
[0037]-圖7:根據(jù)本發(fā)明的設備的一個優(yōu)選實施方案的具有螺旋狀齒的驅(qū)動小齒輪的側(cè)視圖。
[0038]-圖8:配備根據(jù)本發(fā)明的自行車的充氣輪胎的截面透視圖。
[0039]-圖9:根據(jù)本發(fā)明的電動輔助設備的一個優(yōu)選實施方案的細節(jié)的示意性透視圖。
[0040]-圖10:圖9實施方案的來自不同視角的示意性透視圖。
[0041]附圖表示根據(jù)本發(fā)明的電動輔助設備和電動輔助自行車的優(yōu)選實施方案的不同的總體和細節(jié)視圖。在各個附圖中，相同或類似的元件具有相同的附圖標記。為了簡化對附圖的理解，在每個附圖中不系統(tǒng)重復附圖標記。
【具體實施方式】
[0042]在圖1中可見根據(jù)本發(fā)明的電動輔助自行車的主要元件。電機2在輪胎5的附近(在此處在后車輪61的輪胎附近)固定至自行車I的框架11。電能來源(此處為電池7)經(jīng)由控制裝置8為電機供電。驅(qū)動小齒輪3與輪胎5的齒51切向嚙合，因此可將輔助騎行人員的驅(qū)動力傳遞至齒51。
[0043]圖2表示另一實施方案，其中電動輔助設備旨在與自行車的前車輪62的輪胎配合。在該圖中更好地看出電機2的固定裝置4。所述固定裝置優(yōu)選包括圍繞軸線43鉸接至固定支撐件42的搖臂41，所述軸線43基本上平行于電機的軸。支撐件42緊固至自行車，在此處緊固至自行車的前叉12。驅(qū)動小齒輪3與緊固至輪胎5的側(cè)面的齒51嚙合。固定裝置優(yōu)選如此處構造為使得由驅(qū)動小齒輪傳遞的驅(qū)動力產(chǎn)生將小齒輪擠壓至輪胎上的另外的動態(tài)力，并因此在齒輪中產(chǎn)生另外的徑向壓力。例如，如果樞軸線43如此處所示的遠離嚙合平面朝向在該構造中的輪胎的外部設置，則獲得所述效果。
[0044]彈性裝置(在圖中不可見)優(yōu)選地對搖臂的定向預加應力，從而在沒有驅(qū)動力的情況下，驅(qū)動小齒輪3以非零承載力徑向擠壓輪胎。彈性裝置可例如由圍繞搖臂的旋轉(zhuǎn)軸43起作用的扭力彈簧或者直接在搖臂41與支撐件42之間起作用的簡單的張力彈簧或壓縮彈費組成。
[0045]電機2與輪胎5之間的配合的一個優(yōu)選實施方案表示為如在圖3中的車輪平面中所見?？梢婒?qū)動小齒輪3的齒31與輪胎的互補齒51切向嚙合。電機相對于車輪61的平面611以角度α傾斜。根據(jù)本發(fā)明，角度α可變化，但優(yōu)選為-10°至+30°之間。在該實施例中，α具有大約25°的值，齒51緊固至輪胎的側(cè)面52，并徑向設置于赤道54的下方。輪胎可為充氣輪胎或非充氣輪胎，或甚至實心輪胎。
[0046]電機優(yōu)選直接驅(qū)動(也就是說在沒有中間減速裝置的情況下)驅(qū)動小齒輪，小齒輪由電機的軸承載。根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案，飛輪機構設置于軸與小齒輪之間，從而在自行車向前移動時輪胎不驅(qū)動電機。假設所述設備不包括飛輪，則當騎行人員制動時可實現(xiàn)電能的恢復。
[0047]如在所有附圖中所表示，電機2優(yōu)選相對于自行車的車輪的軸線徑向設置于驅(qū)動小齒輪3的外部，也就是說在該構造中在驅(qū)動小齒輪3的上方。
[0048]圖4詳細顯示了驅(qū)動小齒輪3與輪胎的嚙合。小齒輪將驅(qū)動力FM傳遞至輪胎。在此處可見一個優(yōu)選實施方案，其中小齒輪的齒32為不對稱的，并構造為使得它們的驅(qū)動面33的張開角小于它們的非驅(qū)動面34的張開角。緊固至輪胎的互補齒51的形狀自然相應地適應。該設置能夠顯著改進嚙合的效率，并增加可傳遞的驅(qū)動力FM的最大值。還示出了小齒輪在輪胎上施加的力F。所述力通過電機的固定裝置傳遞，并具有即使在設備的各個元件變形的情況下也保持嚙合的作用。如