[发明专利]用于车辆特别是人力车辆的电动推进设备

说明书

本发明一种用于车辆(11)的电动推进设备(10)，该车辆特别是人力车辆(11)，优选为自行车等形式，电动推进设备包括：支撑本体(12)；用于车辆的前进致动的电动推进装置(14)，优选为电动马达的形式，特别是无刷类型的电动马达，具有对应的可旋转轴(140)，以用于输出由相同的电动致动装置或马达(14)产生的动力；和用于输出由电动推进设备(10)产生的动力的装置(16)，特别是包括用于接合或啮合车辆的传动装置(19)的所述操作连接装置(193)即细长和闭环构件或铰接链(193)的装置(16)。所述用于将由所述电动致动装置或马达(14)产生的动力传递到所述用于输出由电动推进设备(10产生的动力的装置(16)的装置包括第一减速器级(18a)和第二减速器级(18b)。

技术领域

本发明涉及一种用于车辆、特别是人力车辆的电动推进设备。

所述车辆优选为自行车或类似物的形式。

背景技术

用于踏板辅助自行车的电动马达正逐渐在市场上普及，从而引发了该领域的不断创新。

直到几年前，电动自行车的马达通常安装在车轮的轮毂中，以便这些马达所需的体积而利用原本不使用的空间。

多年来，这些马达已开始示出其极限。事实上，通常是带有外转子的无刷马达，其磁铁直接固定在车轮轮毂上，没有减速级，马达吸收大量电流以产生必要的扭矩。此外，缺乏扭矩会阻止电动自行车应对陡峭的爬坡(例如，超过10％的坡度)，这对于在平坦道路上的城市使用来说可能是可以接受的，但对于在山区使用来说却是一个无法克服的问题。

随后，为了克服这个问题，引入了无刷马达，其中与车轮轮毂的耦合不再是直接的，而是通过行星级减少了运动。这些行星级以同轴方式放置在马达活动部分的侧面。由于能够以更高的速度(例如1000-2000rpm)旋转的马达对于相同的功率输出而言将需要较低的驱动扭矩并因此需要较低绕组电流，这种权宜之计允许在没有减速阶段的情况下减少马达的尺寸和整体大小(以及因此降低了成本)。

然而，这种位于轮毂上的带有一个或两个行星减速级的马达的配置会带来一些缺点。第一个缺点是行星级的整体体积占用了马达活动部分(即用于产生能量的部分(定子、转子、绕组))的宝贵空间。第二个缺点是变速器，虽然减速了，但可能要依靠单个固定减速比，因此马达被迫在偏离很远的很宽的转速范围内运行(例如：从0到2000rpm)，在大多数情况下，来自保证最大效率的制度。

自行车后轮毂的轴向尺寸是有限的(大多数情况下小于150mm)。具有行星级的马达的解决方案被迫在冠状齿轮、行星级和马达的活动部分(定子、绕组、转子)之间对该有限空间进行划分。还应考虑到，由于整体尺寸减小，该解决方案中使用的行星系统限制了可获得的最大减速比，对于每个减速级而言最大减速比通常在3:1和4:1之间。

这些综合因素意味着该系统即使是一种改进，仍然无法充分利用电动马达的内在潜力。事实上，电动马达倾向于在2000到4000rpm的范围内提供最佳的重量/功率、尺寸/功率比，这是该系统无法实现的。事实上，考虑到电动自行车的后轮通常以每分钟60至300转的最高速度运行，所需的减速比应在6:1-66:1的范围内。这种比率很难通过一级或多级行星减速来获得，与自行车车轮后轮毂的空间限制和所需的传递扭矩相适应。

为了克服这个障碍，最近出现了“底部支架”系统，其中电动马达不再安装在车轮轮毂上，而是靠近自行车本身的底部支架，从而通过齿轮副、皮带或链传动装置将扭矩传递与自行车链接合的链片。

这种配置(称为中间驱动或曲柄驱动)提供的优势是能够以接近最佳数量(每分钟2000-4000转)的转数旋转马达，并依靠随后的减速/增速级(自行车本身的级，由一个或多个链片、传动链以及一个或多个与后轮轮毂一体的小齿轮组成，我们将其称为“次级传动装置”)，这允许将电动马达保持在接近最高效率的旋转范围内。

这些优势转化为更小的马达、更低的电流消耗，因此使用相同的电池组具有更大的自主性。