本發(fā)明涉及電動(dòng)助力腳踏自行車。

背景技術(shù)：

1、腳踏自行車有多種形式。一種傳統(tǒng)的腳踏自行車形式是僅由騎車者向踏板施加力來驅(qū)動(dòng)的腳踏自行車，這種自行車有時(shí)被稱為“腳蹬式自行車(push?bike)”。另一種較新的腳踏自行車形式是電動(dòng)助力腳踏自行車，通?，F(xiàn)在稱為“電動(dòng)自行車”，其中電力用于輔助或代替騎車者的努力。傳統(tǒng)腳踏自行車和電動(dòng)自行車都可能有兩個(gè)輪子、三個(gè)輪子或四個(gè)輪子，在某些情況下甚至更多。在本文件中，術(shù)語“腳踏自行車”用于包括傳統(tǒng)腳踏自行車和電動(dòng)自行車。

2、如上所述，在電動(dòng)自行車中，電力用于輔助或在某些情況下代替騎車者的努力。因此，電動(dòng)自行車包括用于儲(chǔ)存電能的裝置，例如電池，以及布置成與踏板輸入結(jié)合或代替踏板輸入推進(jìn)的電動(dòng)機(jī)?？梢酝ㄟ^將電池插入電能源(例如主電源插座)來為電池充電；在某些情況下，也可以通過再生制動(dòng)從自行車運(yùn)動(dòng)中回收能量，而在其他情況下，則通過串聯(lián)混合構(gòu)造發(fā)電。再生制動(dòng)的原理對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說很熟悉。

3、電動(dòng)自行車通?？梢苑譃閮深悺５谝活愂亲孕熊嚳梢噪S時(shí)按需提供電動(dòng)輔助，無論騎車者是否在踩踏板。這一類自行車可以被認(rèn)為通常等同于電動(dòng)輕便摩托車。踏板輸入可能很少使用，或者僅在電池用電耗盡時(shí)作為“跛行回家”功能。第二類自行車僅在騎車者踩踏板時(shí)提供電動(dòng)輔助。這些被稱為“電動(dòng)助力車”。

4、目前，在包括英國在內(nèi)的許多國家，電動(dòng)助力車實(shí)際上在法律上被歸類為傳統(tǒng)自行車，因此可以在沒有駕駛執(zhí)照或保險(xiǎn)的情況下騎行，只要電動(dòng)助力車的速度在25公里/小時(shí)時(shí)停止(盡管還有一類單獨(dú)的“高速電動(dòng)助力車”，其速度限制為45公里/小時(shí)，需要執(zhí)照和保險(xiǎn))。因此，擁有和操作電動(dòng)助力車幾乎沒有障礙。

5、近年來，電動(dòng)自行車中使用的機(jī)電驅(qū)動(dòng)裝置以及相關(guān)的能量?jī)?chǔ)存和回收裝置取得了技術(shù)進(jìn)步。這些進(jìn)步使得電動(dòng)自行車能夠由騎車者以更高的效率操作，因此也更輕松。

6、由于上述所有原因，電動(dòng)自行車在世界各地越來越受歡迎。

7、作為背景，讀者可參閱我們的pct公布wo2010/092345、wo2017/021715和wo2018/020259，其中提供了大量有關(guān)電動(dòng)自行車的信息。其中特別提到了無級(jí)變速器(cvt)在電動(dòng)助力車中的使用。

8、cvt在電動(dòng)助力車中的應(yīng)用是最近才開始的，其特點(diǎn)是使用非常方便等優(yōu)點(diǎn)。盡管如此，鑒于電動(dòng)助力車早期采用直接驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，需要調(diào)整cvt的騎行感覺，使其行為和感覺類似于已成為常態(tài)的直接驅(qū)動(dòng)。這涉及修改cvt的機(jī)械構(gòu)造，以在啟動(dòng)和高扭矩需求情況下提供額外的增壓能力。然后出現(xiàn)的問題是如何以受控且平穩(wěn)的方式接通和斷開額外的電動(dòng)輔助。

9、使用cvt系統(tǒng)的一個(gè)方面是，在對(duì)電動(dòng)輔助有最高速度限制的地區(qū)(許多國家/地區(qū)為25公里/小時(shí))，騎車者可能希望將速度提高到該限制以上，而這必須在沒有電動(dòng)輔助的情況下完成。因此，需要能夠以受控且平穩(wěn)的方式從電動(dòng)輔助切換到手動(dòng)踩踏以獲得更高的速度，然后再切換回來。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案旨在提供電動(dòng)助力車及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，以尋求滿足上述要求。本發(fā)明的實(shí)施方案在cvt變速器中使用3分支功率組合行星傳動(dòng)裝置(兩個(gè)輸入和一個(gè)輸出)時(shí)可能特別有效。

2、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了用于電動(dòng)助力踏板自行車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：

3、輸入，所述輸入在使用中接受來自所述自行車的踏板的驅(qū)動(dòng)并繞軸旋轉(zhuǎn)；

4、輸出，所述輸出在使用中繞所述軸旋轉(zhuǎn)以向所述自行車的從動(dòng)輪提供驅(qū)動(dòng)；

5、電機(jī)，所述電機(jī)在使用中向所述輸出提供電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)；以及

6、傳動(dòng)系，所述傳動(dòng)系在使用中從所述電機(jī)和所述踏板接受驅(qū)動(dòng)并將驅(qū)動(dòng)力傳遞到所述輸出：

7、其中：

8、在自行車速度v1和v2之間，其中v2大于v1，所述傳動(dòng)系提供無級(jí)變速器(cvt)，通過該無級(jí)變速器踏板節(jié)奏由所述電機(jī)控制；以及

9、在自行車速度v2以上，所述傳動(dòng)系使驅(qū)動(dòng)脫離所述電機(jī)以僅從所述踏板提供輸出驅(qū)動(dòng)。

10、優(yōu)選地，vl>0，并且并且在自行車速度0和v1之間，所述傳動(dòng)系僅從所述踏板提供輸出驅(qū)動(dòng)。

11、優(yōu)選地，在自行車速度v2以上，所述傳動(dòng)系提供的齒輪比高于在自行車速度v1以下提供的齒輪比。

12、優(yōu)選地，所述傳動(dòng)系包括行星齒輪組，所述行星齒輪組具有與所述電機(jī)連接的第一輸入和與所述踏板連接的第二輸入。

13、優(yōu)選地，所述行星齒輪組是雙行星齒輪組，所述雙行星齒輪組具有相互連接的第一級(jí)和第二級(jí)，所述第一級(jí)包括第一太陽輪、行星輪和齒圈，所述第二級(jí)包括第二太陽輪、行星輪和齒圈。

14、優(yōu)選地，所述電機(jī)具有連接以驅(qū)動(dòng)所述第一太陽輪的轉(zhuǎn)子。

15、優(yōu)選地，來自所述踏板的驅(qū)動(dòng)被連接以驅(qū)動(dòng)所述第二行星架。

16、優(yōu)選地，所述第一齒圈被連接以與所述輸出一起旋轉(zhuǎn)。

17、優(yōu)選地，所述第二太陽輪被連接以與所述輸出一起旋轉(zhuǎn)。

18、優(yōu)選地，第二齒圈被連接以與第一行星架一起旋轉(zhuǎn)。

19、優(yōu)選地，第一單向離合器連接在所述踏板輸入和所述輸出之間，以防止所述踏板輸入比所述輸出旋轉(zhuǎn)得更快。

20、優(yōu)選地，第二離合器連接在所述傳動(dòng)系的可移動(dòng)部分和所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)或相應(yīng)自行車的固定部分之間，并且所述第二離合器的致動(dòng)器激活所述離合器以單向模式運(yùn)行。

21、優(yōu)選地，所述致動(dòng)器響應(yīng)于所述輸出的角速度。

22、優(yōu)選地，所述致動(dòng)器是電動(dòng)操作的。

23、優(yōu)選地，所述致動(dòng)器能選擇性地操作以使所述第二離合器將所述第二行星架鎖定到所述固定部分。

24、優(yōu)選地，所述傳動(dòng)系的所述可移動(dòng)部分是所述第二齒圈。

25、優(yōu)選地，第三單向離合器連接在所述電機(jī)和所述傳動(dòng)系之間。

26、優(yōu)選地，v1＝5kph。

27、優(yōu)選地，v2＝25kph。

28、本發(fā)明延伸到具有根據(jù)本發(fā)明的前述任一方面的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的電動(dòng)助力踏板自行車。

29、電動(dòng)助力踏板自行車可以是僅在所述騎車者踩踏板時(shí)提供電動(dòng)助力的電動(dòng)助力車。

30、替代地，電動(dòng)助力既可以在騎車者踩踏板時(shí)提供，也可以在騎車者不踩踏板時(shí)提供。

31、在這種情況下，電動(dòng)助力踏板自行車可以具有節(jié)流控制，騎車者可以通過節(jié)流控制施加或疊加所需量的電動(dòng)助力。

32、傳動(dòng)系可以位于從動(dòng)輪的輪轂內(nèi)。替代地，傳動(dòng)系可以位于連接兩個(gè)踏板曲柄的曲軸周圍或附近。

33、從動(dòng)輪可以是后輪或前輪。

34、本發(fā)明延伸至根據(jù)本發(fā)明的上述任一方面的電動(dòng)助力踏板自行車的操作方法，包括以下步驟：通過所述電機(jī)向所述自行車的所述從動(dòng)輪提供電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，以及通過所述傳動(dòng)系統(tǒng)向所述自行車的所述從動(dòng)輪提供踏板驅(qū)動(dòng)。

35、在本說明書的上下文中，術(shù)語“電動(dòng)助力車”是指電動(dòng)助力踏板自行車，其中僅在騎車者踩踏板時(shí)才提供電動(dòng)助力。

技術(shù)特征：

1.用于電動(dòng)助力踏板自行車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，該系統(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，v1>0，并且在自行車速度0和v1之間，所述傳動(dòng)系僅從所述踏板提供輸出驅(qū)動(dòng)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中，在自行車速度v2以上，所述傳動(dòng)系提供的齒輪比高于在自行車速度v1以下提供的齒輪比。

4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中，所述傳動(dòng)系包括行星齒輪組，所述行星齒輪組具有與所述電機(jī)連接的第一輸入和與所述踏板連接的第二輸入。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中，所述行星齒輪組是雙行星齒輪組，所述雙行星齒輪組具有相互連接的第一級(jí)和第二級(jí)，所述第一級(jí)包括第一太陽輪、行星輪和齒圈，所述第二級(jí)包括第二太陽輪、行星輪和齒圈。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中，所述電機(jī)具有連接以驅(qū)動(dòng)所述第一太陽輪的轉(zhuǎn)子。

7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中，來自所述踏板的驅(qū)動(dòng)被連接以驅(qū)動(dòng)所述第二行星架。

8.根據(jù)權(quán)利要求5、6或7所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中，所述第一齒圈被連接以與所述輸出一起旋轉(zhuǎn)。

9.根據(jù)權(quán)利要求5至8中的任一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中，所述第二太陽輪被連接以與所述輸出一起旋轉(zhuǎn)。

10.根據(jù)權(quán)利要求5至9中的任一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中，第二齒圈被連接以與第一行星架一起旋轉(zhuǎn)。

11.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中，第一單向離合器連接在所述踏板輸入和所述輸出之間，以防止所述踏板輸入比所述輸出旋轉(zhuǎn)得更快。

12.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中，第二離合器連接在所述傳動(dòng)系的可移動(dòng)部分和所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)或相應(yīng)自行車的固定部分之間，并且所述第二離合器的致動(dòng)器激活所述離合器以單向模式運(yùn)行。

13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中，所述致動(dòng)器響應(yīng)于所述輸出的角速度。

14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中，所述致動(dòng)器是電動(dòng)操作的。

15.根據(jù)權(quán)利要求12、13或14所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中，所述致動(dòng)器能選擇性地操作以使所述第二離合器將所述第二行星架鎖定到所述固定部分。

16.根據(jù)從屬于權(quán)利要求5的權(quán)利要求12至15中的任一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中，所述傳動(dòng)系的所述可移動(dòng)部分是所述第二齒圈。

17.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中，第三單向離合器連接在所述電機(jī)和所述傳動(dòng)系之間。

18.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中，v1＝5kph。

19.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中，v2＝25kph。

20.具有根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的電動(dòng)助力踏板自行車。

21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的電動(dòng)助力踏板自行車，其為僅在所述騎車者踩踏板時(shí)提供電動(dòng)助力的電動(dòng)助力車。

22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的電動(dòng)助力踏板自行車，其在所述騎車者踩踏板時(shí)以及還有所述騎車者不踩踏板時(shí)均提供電動(dòng)助力。

23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的電動(dòng)助力踏板自行車，其具有節(jié)流控制，騎車者可通過該節(jié)流控制施加或疊加所需量的電動(dòng)助力。

24.根據(jù)權(quán)利要求20至23中的任一項(xiàng)所述的電動(dòng)助力踏板自行車，其中所述傳動(dòng)系位于所述從動(dòng)輪的輪轂內(nèi)。

25.根據(jù)權(quán)利要求20至23中的任一項(xiàng)所述的電動(dòng)助力踏板自行車，其中所述傳動(dòng)系位于連接兩個(gè)踏板曲柄的曲軸周圍或附近。

26.根據(jù)權(quán)利要求20至25中的任一項(xiàng)所述的電動(dòng)助力踏板自行車的操作方法，包括以下步驟：通過所述電機(jī)向所述自行車的所述從動(dòng)輪提供電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，以及通過所述傳動(dòng)系統(tǒng)向所述自行車的所述從動(dòng)輪提供踏板驅(qū)動(dòng)。

27.用于電動(dòng)助力踏板自行車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)與前面參考附圖所描述的基本相同。

28.電動(dòng)助力踏板自行車，與前面參考附圖所描述的基本相同。

29.電動(dòng)助力踏板自行車的操作方法，與前面參考附圖所描述的基本相同。

技術(shù)總結(jié)
電動(dòng)助力踏板自行車(10)具有驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有輸入80，該輸入80接受來自自行車(10)的踏板(40)的驅(qū)動(dòng)并繞軸線旋轉(zhuǎn)；輸出(100)，該輸出(100)繞該軸線旋轉(zhuǎn)以向自行車輪(30)提供驅(qū)動(dòng)；電動(dòng)機(jī)，該電動(dòng)機(jī)為輸出(100)提供電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)；以及傳動(dòng)系，該傳動(dòng)系接受來自電動(dòng)機(jī)和踏板(40)的驅(qū)動(dòng)并將驅(qū)動(dòng)傳遞到輸出(100)。在自行車速度V1和V2之間，其中V2大于V1，傳動(dòng)系提供無級(jí)變速器(CVT)，通過該無級(jí)變速器，電動(dòng)機(jī)控制踏板節(jié)奏。在自行車速度V2以上時(shí)，傳動(dòng)系將來自電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)脫離，僅從踏板(40)提供輸出驅(qū)動(dòng)。

技術(shù)研發(fā)人員：J·基奇,R·梅爾多萊西
受保護(hù)的技術(shù)使用者：電動(dòng)車系統(tǒng)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30