[发明专利]传动集成式无手动调速脚踏电动助力自行车

说明书

(一)技术领域：

本发明涉及脚踏电动助力自行车，具体为一种传动集成式无手动调速脚踏电动助力自行车。

(二)背景技术：

自行车的发展经历了脚踏自行车-电动自行车--脚踏电动自行车-电动助力脚踏自行车的过程。作为最新成果的电动助力脚踏自行车实际上是以脚踏为主，而电机作为辅助进行助力式驱动的自行车，这种自行车在无电动助力的情况下进行10km路程骑行时，其速度、体能消耗均与普通自行车完全一样，在电动助力状态下，骑行时，电机仅响应脚踏应力信号予以相应的助力推动，从而降低骑行者的体能消耗。

为防止切割磁力线产生的阻力，现有的电动助力脚踏自行车所用电机，不同于传统大轮毂式电机，而是独立于车轮转轴的高速助力电机，如申请号为200810030374.2的《一种电动助力自行车脚踏力矩传感系统》的发明专利，高速助力电机于脚踏中轴后置安装于车架上，高速助力电机与脚踏中轴之间通过同步带传动的脚踏力矩感应机构连接，脚踏力矩感应机构为带有感应器的行星传动机构，感应器感应脚踏的运转力矩大小并将力矩大小信号传送至微电子处理器，通过微电子处理器控制高速助力电机输出与力矩大小相匹配的转动功率。

所述《一种电动助力自行车脚踏力矩传感系统》发明专利由于传动机构的分散不集中，从而造成传动机构的复杂性，并且车架结构必须特殊设计以适应高速助力电机的安装位置，造成车架的通用性差，制造成本增加，整车重量大且外形不美观。

(三)发明内容：

本发明的目的是提供一种传动机构更简约、车架结构形式更简单的传动集成式无手动调速脚踏电动助力自行车。

能够实现上述目的的传动集成式无手动调速脚踏电动助力自行车，包括车架、车轮、车把、驱动后车轮的脚踏传动机构和电动传动机构以及检测脚踏传动机构力矩大小进而控制电动传动机构输出功率大小的脚踏力矩传感机构，脚踏力矩传感机构的控制器设于车把上，所述脚踏传动机构包括脚踏中轴、链轮轴以及连接脚踏中轴和链轮轴的减速器，所述电动传动机构包括高速助力电机、链轮轴以及连接高速助力电机输出轴和链轮轴(与脚踏传动机构共用)的减速器，所述链轮轴上的链盘通过链条连接后车轮的飞轮，所不同的是所述脚踏传动机构、电动传动机构和脚踏力矩传感机构为集中设置成以高速助力电机为主体的中置传动机构，所述车架的三角架和后叉连接在高速助力电机的机壳上。

所述中置传动机构中的高速助力电机为中空轴电机，其输出轴为中空轴，所述链轮轴为轴套结构，链轮轴转动置于输出轴内，链轮轴与输出轴之间的减速器为于高速助力电机一侧设置的电机行星轮减速器；脚踏中轴转动置于链轮轴的轴孔内，脚踏中轴与链轮轴之间的减速器为于高速助力电机另一侧设置的中轴行星轮减速器。

所述电机行星轮减速器的一种结构包括电机太阳齿轮、电机行星齿轮、电机行星架和电机行星轮内齿环，所述电机太阳齿轮同轴设于输出轴的输出端，所述电机行星齿轮均布啮合于电机太阳齿轮与电机行星轮内齿环之间，所述电机行星架通过电机超越离合器连接链轮轴；所述中轴行星轮减速器的一种结构包括中轴太阳齿轮、中轴行星齿轮、中轴行星架和中轴行星轮内齿环，所述中轴行星架通过中轴超越离合器连接脚踏中轴，中轴行星齿轮均布啮合于中轴太阳齿轮与中轴行星轮内齿环之间，中轴太阳齿轮同轴与链轮轴固连。

所述高速助力电机的输出轴输出端为齿轮式，也是电机行星变速器中的电机太阳齿轮，输出轴旋转时，驱动电机行星轮减速器，经减速后的电机行星架以低速旋转，电机行星架通过电机超越离合器驱动链轮轴，与链轮轴同轴紧配的链盘被同时驱动旋转，旋转的链轮通过链条驱动后车轮使车辆前行。

由于链轮轴与脚踏中轴之间设置有中轴超越离合器，在链盘旋转时与脚踏中轴处于相互不干涉状态，当链盘受到后车轮负载应力时，即通过电机超越离合器传回链轮轴，链轮轴通过中轴行星轮减速器传递至中轴超越离合器，中轴超越离合器与脚踏中轴是单向离合联动的，只要脚踏中轴接受到的外加应力能克服链盘受到后车轮产生的阻力，车辆就往前行驶。

所述脚踏力矩感应机构的一种结构包括传感转动盘、摆动臂、传感器和控制器，带复位弹簧的传感转动盘与中轴行星轮内齿环同轴设置，经设置使中轴行星轮内齿环的圆周具有小于15度的转动量，且其外环圆周上均布开设有局部传动齿，摆动臂围绕传感转动盘均布设置，各局部传动齿与各摆动臂的摆轴轴齿对应且啮合，各摆动臂的扇形齿与传感转动盘的齿盘啮合，控制器连接感应传感转动盘转动量的传感器与高速助力电机。