[发明专利]电动自行车的中置驱动系统

说明书

技术领域

本发明涉及电动自行车的技术领域，具体说是一种与车架间采用单点同轴安装、同轴输出且单级斜齿轮平行传动，从而减小了减速箱和电机体积的电动自行车的中置驱动系统。

背景技术

目前，国内电动自行车保有量已经超过1.6亿辆，成为名副其实的第一交通工具。国内现有的电动自行车几乎全部为轮毂电机驱动形式。轮毂电机又分为轮毂直驱形式和减速形式，轮毂直驱形式基本安装在电动自行车后轮上，该类型电机重量大，体积大，电磁噪声大，骑行阻力大，由于采用了大量磁性材料，制造成本比较高。为解决轮毂直驱电机体积大、噪声大、骑行阻力大等问题，市场上出现了带有内置减速的轮毂电机，该电机一般采用行星齿轮减速形式，从而使电机转速较轮毂电机相比有所提升，这样同等功率下的电机体积有所减小。该类型轮毂电机一般采用分数槽设计技术，磁阻转矩与轮毂直驱相比大为减小，但仍有磁阻转矩存在，在人力骑行时，还是存在一定的骑行阻力。该形式的轮毂电机主要用于以锂电池为能源的电动自行车。目前国内外销的自行车款的电动自行车几乎采用该类型电机。

现有技术中电动自行车的轮毂电机虽然得到了极为广泛的应用，但其仍有缺点无法解决。

出于保护电动自行车电池的原因，控制器会对电池输出电流进行限制，36V锂电池一般限流值在12-14A左右。以配装700C出口车型的轮毂电机为例，当限流值为14A时，电机输出转矩不超过20N·m，电驱动爬坡能力不超过3°。而采用轮毂电机会导致整车重量分配不好，自行车最合理的重心应该置于中轴处，轮毂电机通常安装在前轮或后轮中心处，对自行车整车的重量分配不利。由于轮毂电机置于自行车车轮轴处，所以除承担驱动力外，同时承担整车和所承载重量的载荷，因此对轮毂电机外壳的强度和刚度要求比较高。

当轮毂电机置于前轮位置处时，驱动力通过前叉对整车起到一个拉力作用，当突然急速或转弯时，前叉受力情况非常恶略，很容易造成前叉断裂，从而对骑行者造成伤害。轮毂电机在整车上安装时一般距离控制器的距离比较远，加之考虑到走线的隐蔽性，轮毂电机的电机引线长度往往超过1米，有的甚至超过1.5米，过长的引线造成很严重的损耗。

而电动自行车中置驱动技术有效的解决了轮毂电机的以上缺点。中置驱动可以通过在自行车后轮安装变速器的方式，改变中置电机和后轮之间的传动比，有效的解决轮毂电机爬坡能力不足的问题。该专利产品的中置驱动系统在14A限流的情况下，配装外变速器后，自行车后轮可以输出40N·m转矩，爬坡能力超过6°。由于中置电机置于中轴位置，正好置于自行车最合理的重心位置处，对自行车重量分配有利。中置电机外壳不承载重力，保留了自行车最原始的传动结构。中置电机动力输出端与自行车后轮之间通过链传动，实现力传递，故不存在轮毂电机外壳承载重量所带来的安全隐患。中置电机与控制器之间的距离很近，电机引线可以很短，与轮毂电机相比，大幅度减小了线上功率损耗。

电动自行车中置驱动系统主要分为以下几种：从驱动输出形式分类，中置驱动系统分为同轴输出、小轮盘输出和双轮盘输出；从安装形式看，目前国内外市场上的中置驱动系统全部采用吊装式安装。

同轴输出，整体感强，电动和人力采用同一大链轮，保留了自行车最初的传动结构。但该结构内部设计复杂，该结构经常采用多级减速形式。小轮盘驱动，电动和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结构与小轮盘连接。该结构设计复杂，基本采用多级减速形式。双轮盘驱动。电动和人力分别由两个轮盘一根链条输出，电动驱动有小轮盘输出，人力驱动（中轴）通过单向结构域大轮盘连接。该形式驱动结构简单，可以采用一级减速，但由于增加了两个链轮，对电机在整车的安装要求比较高，容易出现链传动噪声。

吊装式安装类似于摩托车发动机安装，将中置驱动系统吊装在自行车车架上。该形式安装对自行车车架的改动非常大，按照该方式安装后，电动自行车与自行车原外观之间偏差比较大。但该结构的中置驱动系统设计难度相对较低。

在上述的驱动输出形式中，同轴输出为最合理的力输出结构，但目前国内外市场的同类产品中，减速系统均为多级减速或行星轮减速，该减速系统结构复杂，减速体体积庞大，对自行车外观影响非常大。而吊装式安装方式对车架设计和安装工艺要求严格，加之其安装后外观对自行车外观影响很大这个因素，使得吊装式对自行车整体设计及制造所带来的影响不容忽视。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种与车架间采用单点同轴安装、同轴输出且单级斜齿轮平行传动，从而减小了减速箱和电机体积的电动自行车的中置驱动系统。