[发明专利]变速、发电电动型两用自行车

说明书

技术领域

变速、发电电动型两用自行车，属于交通工具领域。

背景技术

目前，市面上变速自行车是在中轴、后轮毂安装链轮组合齿，通过调整齿数比，实现变速，在中轴上安装的链轮组合齿，只能是左、右排列，转速比限制在较小的范围。电动车使用技术，天津自行车行业生产力促进中心专家库成员编著，人民邮电出版社，2008年5月第1版，电子函件315@PtPress.com.cn，网址http://www.ptpress.com.cn170页-172页，第11章，中轴驱动装置：日本的电动自行车以YAMAHA和松下公司为代表，开发了电动自行车的中轴驱动装置方式，经过了多次大的改进，目前已经进入到技术上比较完善的程度。而我国，对于中轴驱动装置还比较陌生，这是由于轮毂驱动长期占领了市场。发展中轴驱动装置，除了技术上尤其配套上有一些难度外，制造商的短期行为也是一种心理障碍。甚至还有人错误地认为，轮毂驱动是电动自行车中最先进和效率最高的驱动形式。

远在2000年或更早些，国内就已经开始研究电动自行车的中轴驱动装置，那时制造了几种样机，技术上各有特色，如正交轴中轴驱动装置，同轴谐波(传动)中轴驱动装置，两级减速平行轴中轴驱动装置，链传动减速中轴驱动装置等。这些中轴驱动器在设计上仍然有些缺陷，最主要的是设计时没有把驱动器当成一个整体来考虑，协调传感器、电动机和减速机构的功能，还有的性价比(性能价格比)不高或批量生产有困难(如谐波传动)。但是这些中轴驱动装置的电动自行车已经具备了中轴驱动装置的某些优异的基本性能。显露出中轴驱动装置的强大生命力。

电动自行车的中轴驱动装置属于高速驱动，是具有高性价比和非常有前途的一种驱动方式。由于带减速的轮毂电动机在结构上受到径向和轴向尺寸的限制，设计方案都免不了有这样那样的不足，甚至缺陷。中轴驱动装置的减速机构、电动机和传感器3部分尽管有非常密切的关系，并且形成一体，但是还是相对独立，结构上没有相互制约，这就使驱动器的设计有最大限度的灵活性，从而使3部分各自都获得最佳的工作状态。

中轴驱动装置相对其他形式的驱动装置，尤其是轮毂式驱动装置，有以下优点。

(1)中轴驱动装置是系统工程设计概念，结构紧凑、简洁、轻巧、重心低、外形美观、骑行舒适、安全，具有自行车的基本外观特征。

(2)中轴驱动装置设计灵活，电动机、减速机和传感器是一个协调的整体，驱动器整体高效率，高可靠性，小尺寸、低噪声、大加速度，有极优的动态性能。

(3)驱动器(包括电动机)的密封性能好，有合理的工艺性。防尘、防水、防锈设计，保证长期良好的润滑。电动机可以采用内转子的直流电动机或无刷直流电动机方案，即使采用直流电动机，电动机的寿命也极长。驱动器维修极便利。

(4)中轴驱动装置可以在后轴安装内(或外)变速器，爬坡性能优良。带转矩传感器的中轴驱动器，配合后轴变速机构可以获得不同骑行状态下转矩助力性能的极佳匹配组合。

(5)助力骑行，轻松自如，节约能源，蓄电池得到充分利用，续程加倍。无电骑行时没有任何电动机磁阻的影响，感觉和普通自行车一样，起到运动和健身的多重功能。

11.2中轴驱动装置的结构形式

中轴驱动装置一般有3种形式。(1)同心轴驱动。电力、人力驱动由一个公共的大轮盘输出，大轮盘与中轴同心，中轴通过单向机构(飞轮、单向联轴器或单向轴承)与轮盘联接。电动机与中轴可以通过平行轴齿轮机构传动也可以与中轴同轴，但前者设计灵活，后者局限性大；(2)小轮盘驱动。电力、人力驱动由一个公共的小轮盘输出。小轮盘输出与中轴分开(不同心)，人力驱动(中轴)通过变速结构和单向机构与小轮盘轴连接；(3)双轮盘驱动。电力、人力驱动分别由两个轮盘一根链条输出，电力驱动由小轮盘输出，人力驱动(中轴)通过单向机构与转矩传感器和大轮盘轴连接。上述3种驱动形式各有其特点(见表11-1)。由此可以看出，同心轴驱动外观整体性好，但是内部变速机构比较复杂，传动级数较多，制造精度高，成本较高，电动机的输出经过减速，又升速，从传动来看，不太合理。小轮盘驱动内部变速机构比较复杂，传动级数较多，成本较高。双轮盘驱动方式，人力驱动与电力驱动分开，互相没有制约，可以独立调整速比，内部变速机构比较简单，成本较低，便于维修。

中轴驱动装置不宜采用低速电动机直接驱动，因为电动机的转速要与中轴转速基本一致，即40-70r/min，如此低转速的电动机尺寸会非常大，而且性能非常差，这就完全失去了中轴驱动装置的意义。

11.3转矩助力驱动及传感器