一种用于助力自行车的中置驱动机构及助力自行车

技术领域

本发明涉及减速机构装配技术领域，特别涉及一种用于助力自行车的中置驱动机构。本发明还涉及一种采用所述用于助力自行车的中置驱动机构的助力自行车。

背景技术

现有技术中，助力自行车一般采用中置驱动机构，中置驱动机构通常包括电机，与电机传动连接的行星齿轮，行星齿轮输出端连接锥齿轮减速，最终由锥齿轮连接牙盘支座，驱动牙盘转动，从而为助力自行车提供助力。现有技术的中置驱动机构，行星齿轮的输出端，即行星齿轮输出支架需要定位结构，现有技术中通常采用双排轴承定位结构，而锥齿轮的主动端同样需要设置单独的定位结构，这两部分零件的定位结构导致中置驱动机构在轴向上的尺寸较大，整机不紧凑。中置驱动机构的相邻的连接部件在电机轴向方向上依次排布、分别定位，导致电机轴向尺寸大，压缩了车架立管上可利用的安装空间，无法安装更大容量的电池。

因此，如何避免由于相邻的连接部件在电机轴向方向上依次排布及分别定位而导致传统中置驱动机构中轴向长度较大是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种用于助力自行车的中置驱动机构，所述中置驱动机构可以通过缩小轴向长度，从而可以留足车架立管的长度空间，以便能够容纳更大容量的电池，使得助力车输出功率更大、续航时间更长。

本发明的另一个目的在于提供一种采用所述用于助力自行车的中置驱动机构的助力自行车。

为了达到上述目的，本发明提供一种用于助力自行车的中置驱动机构，包括外壳、用以提供驱动力的电机、与电机输出轴同轴连接的行星齿轮机构、锥齿轮主动端、与锥齿轮主动端啮合的锥齿轮从动端，锥齿轮从动端连接牙盘，所述行星齿轮机构包括行星齿轮和行星齿轮输出支架，还包括：

套设在所述行星齿轮输出支架外部的锥齿轮支座，所述行星齿轮输出支架和锥齿轮支座之间设置离合器，所述行星齿轮输出支架和锥齿轮支座通过所述离合器传动连接；

所述锥齿轮主动端与所述锥齿轮支座同轴固定连接，所述锥齿轮支座外部设置支撑组件，所述支撑组件用于支撑所述行星齿轮输出支架和所述锥齿轮主动端。

优选地，所述行星齿轮输出支架具有轴部，所述锥齿轮支座具有第二环状凸起，所述第二环状凸起环绕所述轴部，所述第二环状凸起与所述行星齿轮输出支架之间设有与所述锥齿轮支座和所述行星齿轮输出支架配合连接、用以实现所述锥齿轮支座和所述行星齿轮输出支架二者的连接与分离的所述离合器；所述支撑组件设置在所述第二环状凸起外部。

优选地，所述锥齿轮支座具有位于所述第二环状凸起内侧的第一环状凸起，所述锥齿轮主动端与所述第一环状凸起的内壁连接，所述轴部远离所述行星齿轮的一端具有凹槽，所述第一环状凸起插入所述凹槽中，且所述第一环状凸起与所述凹槽内壁之间存在空隙。

优选地，所述离合器两端各设置一个滑动轴承，所述滑动轴承支撑于所述轴部和所述第二环状凸起之间。

优选地，所述锥齿轮支座呈杯状，具有连接在所述第二环状凸起一端的底部，所述底部开设通孔，所述通孔用于固接所述锥齿轮主动端。

优选地，所述支撑组件包括分隔设置的第一轴承和第二轴承，所述第一轴承和所述第二轴承分别环绕设置在所述第二环状凸起侧部。

优选地，所述第一轴承设置在接近所述行星齿轮的一端，所述第二轴承设置在远离所述行星齿轮的一端，所述第一轴承的外径小于第二轴承的外径。

优选地，所述用于助力自行车的中置驱动机构还包括牙盘支座，所述锥齿轮从动端通过所述牙盘支座连接所述牙盘；所述牙盘支座与所述外壳之间设有用以支撑定位所述牙盘支座的轴承组件。

优选地，所述行星齿轮的上端面设有用以防止所述行星齿轮磨损并能够防止所述行星齿轮沿其轴向窜动的垫片。

本发明还提供一种助力自行车，包括所述用于助力自行车的中置驱动机构，包括下管、电池包，所述用于助力自行车的中置驱动机构和所述电池包均安装在所述下管中。

与现有技术相比，本发明公开的一种用于助力自行车的中置驱动机构及助力自行车的优点在于：所述用于助力自行车的中置驱动机构沿电机轴向的长度更短，结构紧凑，体积较小；所述用于助力自行车的中置驱动机构的定位零件更少，结构可靠，运行稳定性好；采用所述用于助力自行车的中置驱动机构的助力自行车可以安装更大容量的电池，续航时间更长。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1所示为本发明一种用于助力自行车的中置驱动机构第一个较佳实施例的剖面结构示意图。

图2所示为第一个较佳实施例中的行星齿轮输出支架与锥齿轮支座的连接结构示意图。

图3所示为图2的装配结构示意图。

图4所示为本发明一种用于助力自行车的中置驱动机构第二个较佳实施例的剖面结构示意图。

图5所示为第二个较佳实施例中的行星齿轮输出支架与锥齿轮支座的连接结构示意图。

图6所示为本发明一种采用所述用于助力自行车的中置驱动机构的助力自行车的车架结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的核心是提供一种用于助力自行车的中置驱动机构，该中置驱动机构轴向长度短，结构紧凑，体积较小。本发明的另一核心是提供一种包括上述用于助力自行车的中置驱动机构的助力自行车，中置驱动机构安装在自行车车架管中，可以预留更多的空间，能够容纳更大容量的电池，使得助力车输出功率更大、续航时间更长。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

需要说明的是，下文所述的“上端、下端、左侧、右侧”等方位词都是基于说明书附图所定义的。

如图1所示，为本发明一种用于助力自行车的中置驱动机构的第一个较佳实施例，所述用于助力自行车的中置驱动装置包括电机2、行星齿轮机构、离合器6、锥齿轮机构、牙盘支座11和牙盘13，其中，锥齿轮机构包括锥齿轮支座8、锥齿轮主动端9和锥齿轮从动端10，电机2的输出轴传动连接行星齿轮机构，电机2用于提供驱动力，行星齿轮机构包括行星齿轮4和行星齿轮输出支架5，行星齿轮4与电机2的输出轴传动连接，行星齿轮输出支架5插入锥齿轮支座8中，且行星齿轮输出支架5和接锥齿轮支座8之间安装离合器6，锥齿轮支座8连接锥齿轮主动端9，锥齿轮主动端9连接有用于带动牙盘支座11转动的锥齿轮从动端10，锥齿轮从动端10与牙盘支座11固定连接或一体成型。这样一来，通过行星齿轮输出端连接锥齿轮减速，最终由锥齿轮机构连接牙盘支座11以驱动牙盘13转动，从而为助力自行车助力。

具体的，参见图2和图3，行星齿轮输出支架5具有轴部51，锥齿轮支座8具有第二环状凸起82，第二环状凸起82环绕轴部51，离合器6设置在第二环状凸起82的内壁与轴部51之间，离合器6与锥齿轮支座8和行星齿轮输出支架5配合连接并用于实现锥齿轮支座8和行星齿轮输出支架5的连接和分离，这样当电机2断电或不启动的情况下，离合器6可以实现断开牙盘与电机的传动连接，从而可以避免人脚踏助力自行车时带动电机转动。离合器6优选滚针离合器，离合器6的设置可以参照现有技术。

更进一步的，锥齿轮支座8设有位于第二环状凸起82内侧的第一环状凸起81，第一环状凸起81与第二环状凸起82同轴，且第二环状凸起82与第一环状凸起81之间设有预设间隙。轴部51远离行星齿轮4的一端具有凹槽52，凹槽52与行星齿轮输出支架5同轴设置。第一环状凸起81插入凹槽52中，且第一环状凸起81与凹槽52内壁之间留有空隙。锥齿轮主动端9与第一环状凸起81的内壁连接。通过设置第一环状凸起81与凹槽52嵌套设置，确保了行星齿轮输出支架5与锥齿轮主动端9的连接长度，连接牢固，同时能够进一步缩小所述中置驱动机构的轴向长度。

此外，第二环状凸起82的外壁连接有用于供锥齿轮支座8支撑定位的支撑组件7，行星齿轮输出支架5的外部设有用于实现防护的外壳1，外壳1与牙盘支座11之间设有用于支撑定位牙盘支座11的轴承组件12。当然，根据实际需要，支撑组件7和轴承组件12具体可以设置为两个轴承并排排布或者可以设置为单个双列轴承。

支撑组件7环绕设置在第二环状凸起82的外壁，且支撑组件7与外壳1连接，同时实现了对锥齿轮支座8和行星齿轮输出支架5的支撑。这样不仅可以简化结构，减少定位件的数量，而且可以缩短中置驱动机构在轴向方向的长度，从而使中置驱动机构的整体结构更加紧凑，体积更小。

进一步地，上述第一环状凸起81与锥齿轮主动端9固接，锥齿轮主动端9用于传递锥齿轮支座8的运动与动力，且锥齿轮主动端9的外壁与第一环状凸起81的内壁可以通过过盈配合。当然，根据实际需要，在满足扭力传递功能的情况下，也可以将锥齿轮主动端9与锥齿轮支座8焊接在一起，当然二者也可以一体成型，这样可以减小甚至避免过盈压装需要的过盈配合长度，从而可以进一步缩短中置驱动机构的轴向长度。

这样一来，相对于传统锥齿轮支座8向下凸出，并与锥齿轮主动端9连接，而为了保证连接强度和可靠性，会设计某一理论长度的过盈连接，也就是说，锥齿轮主动端9与锥齿轮支座8紧密配合的长度要大于某一理论值，这样锥齿轮在电机轴向上更靠近下游，这样会导致其轴向尺寸较大，且需要单独的定位结构来定位锥齿轮主动端9。然而，本申请的锥齿轮主动端9与第一环状凸起81配合的部分设置在凹槽52内部，锥齿轮支座8的外壁包围行星齿轮输出支架5的轴部分，这样可以使锥齿轮支座8与锥齿轮主动端9过盈配合的部分与行星齿轮输出支架5在电机轴向方向上是重叠的，从而使整体结构的轴向尺寸得到缩短，并且这样仅需在锥齿轮支座8的外壁上设置定位机构，定位结构简单。

为了优化上述实施例，行星齿轮4的上端面设有用于防止磨损行星齿轮4并能够防止行星齿轮4沿其轴向窜动的垫片3，垫片3具体可以设置为圆环状垫片，圆环状垫片的中心孔用于供电机2的输出轴穿过。

这样一来，相对于传统行星齿轮4的保持支架的设置，即行星齿轮4设有上保持架和下保持架，行星齿轮4的定位轴的一端与上保持架间隙配合，另一端与下保持架过盈配合，本申请通过在外壳1与行星齿轮4之间设置垫片3，这样可以省略行星齿轮4上端的保持架，从而可以进一步减小整机的轴向长度，且由于没有设置上保持架，行星齿轮4的定位轴无需与上保持架间隙配合，这样可以避免摩擦，降低损耗，提高传动效率。

如图4所示，为本发明一种用于助力自行车的中置驱动机构的第二个较佳实施例，与第一个较佳实施例的区别点在于行星齿轮输出支架5A、离合器6A、支撑组件7A、锥齿轮支座8A以及锥齿轮主动端9A。行星齿轮输出支架5A连接离合器6A，离合器6A外连接锥齿轮支座8A，锥齿轮支座8A连接锥齿轮主动端9A，支撑组件7A环绕锥齿轮支座8A设置。

具体的，参见图5，在第二个较佳实施例中设置锥齿轮支座8A为杯状结构，锥齿轮支座8A具有底部81A和第二环状凸起82A，底部81A中部开设通孔，锥齿轮主动端9A通过通孔与锥齿轮支座采用过盈、焊接、螺纹等方式固定连接。行星齿轮输出支架5A具有轴部51A，轴部51A插入第二环状凸起82A中。离合器6A设置在轴部51A和第二环状凸起82A之间，离合器6A与轴部51A和第二环状凸起82A配合连接并用于实现锥齿轮支座8A和行星齿轮输出支架5A的连接和分离。为了保持机构轴向长度不增加，离合器6A优选楔块式离合器。

值得注意的是，锥齿轮主动端9A的末端具有过渡结构，方便螺旋安装，但不与行星齿轮输出支架5A形成强度连接，为了进一步减小轴向长度，设置锥齿轮主动端9A的末端穿出底部81A，轴部51A对应位置具有凹槽52A，锥齿轮主动端9A的末端伸入凹槽52A中，且与凹槽52A内壁之间留有空隙，防止转动过程中形成干扰。

离合器6A两端各设置一个滑动轴承61A，滑动轴承61A支撑于轴部51A和第二环状凸起82A之间。两个所述滑动轴承61A实现对行星齿轮输出支架5A的限位，防止偏摆。

支撑组件7A包括并列的第一轴承71A和第二轴承72A，第一轴承71A和第二轴承72A分别环绕设置在第二环状凸起82A侧部，且第一轴承71A和第二轴承72A分隔设置，第一轴承71A设置在接近行星齿轮4的一端，第二轴承72A设置在远离行星齿轮4的一端。通过分隔设置第一轴承71A和第二轴承72A，能够增加两者中心支撑面之间的距离，延长支撑力臂，从而对锥齿轮主动端9A的支撑更加稳定。具体的，两个轴承之间设置隔离片73A，实现分隔。隔离片73A可为环绕锥齿轮支座8A的垫片或与锥齿轮支座8A一体的侧部凸起。

进一步的，第一轴承71A与第二轴承72A内径相同，第一轴承71A的外径小于第二轴承72A的外径，即第二轴承72A的尺寸大于第一轴承71A的尺寸。支撑组件7A对锥齿轮主动端9A构成悬臂支撑结构，相较于第一轴承71A，第二轴承72A与锥齿轮主动端9A的距离更近，第二轴承72A提供更强的支撑力，通过设置二轴承72A的尺寸大于第一轴承71A的尺寸，能够进一步增加两者中心支撑面之间的距离，延长支撑力臂，对锥齿轮主动端9A的支撑更加稳定。

本发明所提供的一种助力自行车，包括上述较佳实施例中所描述的用于助力自行车的中置驱动机构；如图6所示，助力自行车的车架包括上管20，下管30、立管40、后叉50、电池包60，上管20、下管30、立管40依次首尾连接，构成三角结构，后叉50与下管连接，用于连接后轮。用于助力自行车的中置驱动机构安装在下管30中，且用于助力自行车的中置驱动机构位于下管30与立管40连接的一端，电池包60也安装在下管30中。由于中置驱动机构的轴向长度得到缩短，下管30内的剩余空间也就越大，这样即可在下管30中容纳更多的电芯，以提高助力自行车的续航优势。助力自行车的其他部分可以参照现有技术，本文不再展开。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。