本發(fā)明涉及電動(dòng)自行車(electrically?powered?bicycles，e-bikes)領(lǐng)域，該電動(dòng)自行車具有一電動(dòng)馬達(dá)，以輔助騎者的踏板動(dòng)力。更具體地，本發(fā)明涉及用于電動(dòng)自行車的一混合動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、大多數(shù)已知設(shè)計(jì)的電動(dòng)自行車傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)單地改造自傳統(tǒng)的自行車傳動(dòng)系統(tǒng)，特別是通常是變速器或輪轂齒輪系統(tǒng)的齒輪機(jī)構(gòu)。這些系統(tǒng)的缺點(diǎn)是當(dāng)受到電動(dòng)助力馬達(dá)產(chǎn)生的額外扭矩時(shí)耐用性差或效率低下。此外，控制踏板與后輪之間的傳動(dòng)比也具有好處。將對(duì)助力馬達(dá)與傳動(dòng)比的控制整合在一起，可最大限度地降低對(duì)騎者的要求，從而減少他們的疲勞，同時(shí)也減少電力消耗。

2、動(dòng)力分配混合動(dòng)力概念在汽車工程中廣為人知，并且在學(xué)術(shù)研究中也被提議用于電動(dòng)自行車。該提議描述此概念的實(shí)際機(jī)械實(shí)現(xiàn)，其有可能被裝備在自行車的踏板之間。

3、直到今天，電動(dòng)自行車的傳動(dòng)系統(tǒng)通常都使用標(biāo)準(zhǔn)的自行車部件。無(wú)論助力馬達(dá)裝配在框架中央或一輪轂內(nèi)，將踏板連接到后輪的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)以及齒輪機(jī)構(gòu)通常由一驅(qū)動(dòng)鏈或皮帶、以及一裝配在輪轂上的齒輪系統(tǒng)或撥鏈器系統(tǒng)(用以改變比例)組成。通常，齒輪的選擇是手動(dòng)的，由騎者自行決定。

4、已經(jīng)上市的一些系統(tǒng)試圖改進(jìn)傳統(tǒng)的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)概念——例如nuvinci無(wú)級(jí)變速行星變速器，其是一個(gè)裝配在輪轂上的系統(tǒng)，提供無(wú)級(jí)變速齒輪比，并且可以是電子切換的，也可用于電動(dòng)助力馬達(dá)與控制器接合。參見(jiàn)wo?2005/019686?a2。

5、汽車動(dòng)力總成的混合動(dòng)力(藉由提供一或多個(gè)與一電能儲(chǔ)存器耦接的電機(jī))的概念已在汽車行業(yè)進(jìn)行了非常詳細(xì)的研究，其中藉由設(shè)計(jì)內(nèi)燃機(jī)的大小成僅產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)車輛所需的平均動(dòng)力以實(shí)現(xiàn)效率優(yōu)勢(shì)，同時(shí)在需要峰值動(dòng)力時(shí)(例如在加速或爬坡時(shí))依靠?jī)?chǔ)存的能量來(lái)補(bǔ)充。值得注意的是，在汽車行業(yè)，混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)已經(jīng)非常成功地采用周轉(zhuǎn)齒輪系統(tǒng)將一內(nèi)燃機(jī)與兩個(gè)電機(jī)耦接，從而提供靈活高效的混合動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)概念。披露“動(dòng)力分配”(power-split)布局的示例性專利公報(bào)是jp?h0946821a、ep?0791495?a2、以及us2004/00550597a1。

6、為自行車提供電力輔助的目的是為了讓騎者僅提供移動(dòng)車輛所需的平均動(dòng)力，同時(shí)電機(jī)在加速或爬坡期間提供輔助，這與內(nèi)燃機(jī)混合動(dòng)力車輛的需求非常相似。chen、li、以及pen在2014年在學(xué)術(shù)上確認(rèn)將“動(dòng)力分配”車輛傳動(dòng)系統(tǒng)概念應(yīng)用于自行車的潛力，并在美國(guó)機(jī)械工程師協(xié)會(huì)動(dòng)力系統(tǒng)以及控制會(huì)議(asme?dynamic?systems?and?controlconference，dscc2014)上介紹。他們展示關(guān)于在自行車上使用此種系統(tǒng)的好處的仿真以及研究，特別是在減輕騎者疲勞方面。

7、wo?2020/260772?a1披露了一種用于腳踏車的動(dòng)力單元。動(dòng)力單元包括一踏板軸、一輸出軸、一主周轉(zhuǎn)齒輪組、一助力馬達(dá)、以及一控制馬達(dá)，輸出軸被布置為將扭矩傳遞到一車輪，主周轉(zhuǎn)齒輪組布置為控制踏板軸與輸出軸之間的傳動(dòng)比，助力馬達(dá)連接到主周轉(zhuǎn)齒輪組的一助力齒輪，控制馬達(dá)連接到主周轉(zhuǎn)齒輪組的一控制齒輪?？刂岂R達(dá)與控制齒輪形成動(dòng)力單元的一控制組件。動(dòng)力單元包括一單向離合器，該單向離合器關(guān)聯(lián)于動(dòng)力單元的控制組件并且被布置為僅在一第一旋轉(zhuǎn)方向上傳遞旋轉(zhuǎn)。

8、de?102017003945?a1披露了一種用于自行車的電動(dòng)輔助驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括一助力馬達(dá)、一控制馬達(dá)、一踏板曲軸、以及一周轉(zhuǎn)齒輪機(jī)構(gòu)，踏板曲軸供一騎者操作，周轉(zhuǎn)齒輪機(jī)構(gòu)布置為確定踏板曲軸與用于將旋轉(zhuǎn)傳遞到自行車的一后輪的一輸出軸之間的傳動(dòng)比。助力馬達(dá)以及控制馬達(dá)被設(shè)計(jì)為空心軸驅(qū)動(dòng)，內(nèi)齒接合個(gè)別的周轉(zhuǎn)齒輪的行星組。由助力馬達(dá)接合的第一行星齒輪組具有的行星架，第二行星齒輪組同樣具有一與太陽(yáng)齒輪接合的行星架，太陽(yáng)齒輪被固定為與一輸出軸以及環(huán)形齒輪一起旋轉(zhuǎn)。此環(huán)形齒輪剛性地連接到由控制馬達(dá)的內(nèi)齒驅(qū)動(dòng)的一第三行星齒輪組的行星架。控制馬達(dá)的速度確定環(huán)形齒輪的速度，從而確定踏板曲軸與輸出軸之間的傳動(dòng)比。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)前述背景，本發(fā)明提供一種用于自行車的電動(dòng)輔助驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其具有權(quán)利要求1中定義的特征。優(yōu)選實(shí)施例在附屬權(quán)利要求中定義。

2、根據(jù)一方面，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括踏板曲軸、周轉(zhuǎn)齒輪機(jī)構(gòu)、助力馬達(dá)、以及控制馬達(dá)，踏板曲軸由騎者操作。周轉(zhuǎn)齒輪機(jī)構(gòu)布置為確定踏板曲軸與輸出軸之間的傳動(dòng)比，輸出軸用于將旋轉(zhuǎn)傳遞到自行車的一后輪。在周轉(zhuǎn)齒輪機(jī)構(gòu)中，太陽(yáng)齒輪被固定以與輸出軸一起旋轉(zhuǎn)，行星齒輪組被布置在太陽(yáng)齒輪與環(huán)形齒輪之間。一行星架被固定以與踏板曲軸一起旋轉(zhuǎn)并支撐行星齒輪。助力馬達(dá)具有一轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)地固定到一齒輪或與太陽(yáng)齒輪一體成形以驅(qū)動(dòng)輸出軸?？刂岂R達(dá)驅(qū)動(dòng)地連接到環(huán)形齒輪以控制輸出軸與踏板曲軸之間的傳動(dòng)比。

技術(shù)特征：

1.一種用于電動(dòng)自行車的電動(dòng)輔助驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中所述輸出軸(25)包括軸向延伸的中央管狀部分，所述中央管狀部分同軸地圍繞所述踏板曲軸(7)的長(zhǎng)度。

4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中所述環(huán)形齒輪(13)提供有雙組齒，其中

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中所述環(huán)形齒輪(13)上的第一組齒以及第二組齒設(shè)置在所述環(huán)形齒輪(13)的軸向交錯(cuò)或軸向偏移部分上。

6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括鏈環(huán)(11)，所述鏈環(huán)(11)與所述輸出軸(25)一體成形，并具有允許其驅(qū)動(dòng)鏈輪(18)的周邊形狀，所述鏈輪(18)裝配到所述自行車的后輪轂(41)，藉此所述鏈環(huán)(11)以及后輪的所述鏈輪(18)限定數(shù)值上小于1的傳動(dòng)比。

7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中所述電動(dòng)馬達(dá)(m1、m2)圍繞所述踏板曲軸(7)軸向?qū)R、并且同心地布置。

8.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中所述電動(dòng)馬達(dá)(m1、m2)都徑向偏移地布置或布置在所述踏板曲軸(7)外，所述馬達(dá)(m1、m2)的每一個(gè)具有各自的轉(zhuǎn)子(2、4)，所述轉(zhuǎn)子(2、4)與相應(yīng)單級(jí)正齒輪布置驅(qū)動(dòng)連接以減速。

9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，還包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中所述電子控制器(16)被配置為正向旋轉(zhuǎn)所述助力馬達(dá)(m2)，同時(shí)反向旋轉(zhuǎn)所述控制馬達(dá)(m1)，以將所述環(huán)形齒輪(13)與所述太陽(yáng)齒輪(10)反向轉(zhuǎn)動(dòng)，以達(dá)到空轉(zhuǎn)狀態(tài)。

11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，還包括耦接裝置(42)，所述耦接裝置(42)用于選擇性地鎖定所述太陽(yáng)齒輪(10)與所述行星齒輪架(6)一起旋轉(zhuǎn)。

12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，還包括空轉(zhuǎn)裝置(46)，所述空轉(zhuǎn)裝置(46)與所述踏板曲柄軸(7)以及所述行星齒輪架(6)可操作地連接。

技術(shù)總結(jié)
一種用于自行車的電動(dòng)輔助驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括踏板曲軸(7)、周轉(zhuǎn)齒輪機(jī)構(gòu)(30)、助力馬達(dá)(M2)以及控制馬達(dá)(M1)，踏板曲軸(7)由騎者操作，周轉(zhuǎn)齒輪機(jī)構(gòu)(30)布置為確定踏板曲軸與輸出軸(25)之間的傳動(dòng)比，輸出軸(25)用于將旋轉(zhuǎn)傳遞到自行車的后輪。周轉(zhuǎn)齒輪包括環(huán)形齒輪(13)、太陽(yáng)齒輪(10)、行星齒輪(9)、以及行星架(6)，太陽(yáng)齒輪(10)被固定以與輸出軸(25)一起旋轉(zhuǎn)，行星齒輪(9)在太陽(yáng)齒輪(10)與環(huán)形齒輪(13)之間，行星架(6)固定以與踏板曲軸(7)一起旋轉(zhuǎn)并支撐行星齒輪(9)。助力馬達(dá)(M2)具有轉(zhuǎn)子(4)，其受驅(qū)動(dòng)地連接到太陽(yáng)齒輪(10)以驅(qū)動(dòng)輸出軸(25)?？刂岂R達(dá)(M1)驅(qū)動(dòng)地連接到環(huán)形齒輪(13)，以控制輸出軸(25)與踏板曲軸(7)之間的傳動(dòng)比。

技術(shù)研發(fā)人員：B·C·斯特魯韋,S·博納爾多
受保護(hù)的技術(shù)使用者：萊卡姆動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)責(zé)任有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9