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

背景技術(shù)：

1、大多數(shù)已知設計的電動自行車傳動系統(tǒng)簡單地改造自傳統(tǒng)的自行車傳動系統(tǒng)，特別是通常是變速器或輪轂齒輪系統(tǒng)的齒輪機構(gòu)。這些系統(tǒng)的缺點是當受到電動助力馬達產(chǎn)生的額外扭矩時耐用性差或效率低下。此外，控制踏板與后輪之間的傳動比也具有好處。將對助力馬達與傳動比的控制整合在一起，可最大限度地降低對騎者的要求，從而減少他們的疲勞，同時也減少電力消耗。

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

3、直到今天，電動自行車的傳動系統(tǒng)通常都使用標準的自行車部件。無論助力馬達裝配在框架中央或一輪轂內(nèi)，將踏板連接到后輪的驅(qū)動機構(gòu)以及齒輪機構(gòu)通常由一驅(qū)動鏈或皮帶、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，齒輪的選擇是手動的，由騎者自行決定。

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

5、汽車動力總成的混合動力(藉由提供一或多個與一電能儲存器耦接的電機)的概念已在汽車行業(yè)進行了非常詳細的研究，其中藉由設計內(nèi)燃機的大小成僅產(chǎn)生驅(qū)動車輛所需的平均動力以實現(xiàn)效率優(yōu)勢，同時在需要峰值動力時(例如在加速或爬坡時)依靠儲存的能量來補充。值得注意的是，在汽車行業(yè)，混合動力驅(qū)動系統(tǒng)已經(jīng)非常成功地采用周轉(zhuǎn)齒輪系統(tǒng)將一內(nèi)燃機與兩個電機耦接，從而提供靈活高效的混合動力傳動系統(tǒng)概念。披露“動力分配”(power-split)布局的示例性專利公報是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車輛所需的平均動力，同時電機在加速或爬坡期間提供輔助，這與內(nèi)燃機混合動力車輛的需求非常相似。chen、li、以及pen在2014年在學術(shù)上確認將“動力分配”車輛傳動系統(tǒng)概念應用于自行車的潛力，并在美國機械工程師協(xié)會動力系統(tǒng)以及控制會議(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力單元。動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、以及一控制馬達，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比，助力馬達連接到主周轉(zhuǎn)齒輪組的一助力齒輪，控制馬達連接到主周轉(zhuǎn)齒輪組的一控制齒輪?？刂岂R達與控制齒輪形成動力單元的一控制組件。動力單元包括一單向離合器，該單向離合器關(guān)聯(lián)于動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輔助驅(qū)動系統(tǒng)，包括一助力馬達、一控制馬達、一踏板曲軸、以及一周轉(zhuǎn)齒輪機構(gòu)，踏板曲軸供一騎者操作，周轉(zhuǎn)齒輪機構(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比。助力馬達以及控制馬達被設計為空心軸驅(qū)動，內(nèi)齒接合個別的周轉(zhuǎn)齒輪的行星組。由助力馬達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齒輪接合的行星架，太陽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的內(nèi)齒驅(qū)動的一第三行星齒輪組的行星架?？刂岂R達的速度確定環(huán)形齒輪的速度，從而確定踏板曲軸與輸出軸之間的傳動比。

技術(shù)實現(xiàn)思路

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

2、根據(jù)一方面，驅(qū)動系統(tǒng)包括踏板曲軸、周轉(zhuǎn)齒輪機構(gòu)、助力馬達、以及控制馬達，踏板曲軸由騎者操作。周轉(zhuǎn)齒輪機構(gòu)布置為確定踏板曲軸與輸出軸之間的傳動比，輸出軸用于將旋轉(zhuǎn)傳遞到自行車的一后輪。在周轉(zhuǎn)齒輪機構(gòu)中，太陽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。助力馬達具有一轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子驅(qū)動地固定到一齒輪或與太陽齒輪一體成形以驅(qū)動輸出軸。控制馬達驅(qū)動地連接到環(huán)形齒輪以控制輸出軸與踏板曲軸之間的傳動比。

技術(shù)特征：

1.一種用于電動自行車的電動輔助驅(qū)動系統(tǒng)，包括：

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

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的驅(qū)動系統(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)的長度。

4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的驅(qū)動系統(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置在所述環(huán)形齒輪(13)的軸向交錯或軸向偏移部分上。

6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的驅(qū)動系統(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的傳動比。

7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其中所述電動馬達(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中任一項所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其中所述電動馬達(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(m1、m2)的每一個具有各自的轉(zhuǎn)子(2、4)，所述轉(zhuǎn)子(2、4)與相應單級正齒輪布置驅(qū)動連接以減速。

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

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的驅(qū)動系統(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(m2)，同時反向旋轉(zhuǎn)所述控制馬達(m1)，以將所述環(huán)形齒輪(13)與所述太陽齒輪(10)反向轉(zhuǎn)動，以達到空轉(zhuǎn)狀態(tài)。

11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的驅(qū)動系統(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)利要求中任一項所述的驅(qū)動系統(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輔助驅(qū)動系統(tǒng)，包括踏板曲軸(7)、周轉(zhuǎn)齒輪機構(gòu)(30)、助力馬達(M2)以及控制馬達(M1)，踏板曲軸(7)由騎者操作，周轉(zhuǎn)齒輪機構(gòu)(30)布置為確定踏板曲軸與輸出軸(25)之間的傳動比，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)、太陽齒輪(10)、行星齒輪(9)、以及行星架(6)，太陽齒輪(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(M2)具有轉(zhuǎn)子(4)，其受驅(qū)動地連接到太陽齒輪(10)以驅(qū)動輸出軸(25)。控制馬達(M1)驅(qū)動地連接到環(huán)形齒輪(13)，以控制輸出軸(25)與踏板曲軸(7)之間的傳動比。

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