技术领域
[0001] 本实用新型涉及
电动自行车、电动摩托车技术领域，特别涉及一种或人
力或电力或双力并驱的传动装置，尤其涉及一种高能效电力驱动部及链传动装置。
背景技术
[0002] 众所周知，由
轮毂电机驱动的电动自行车及轻便电动摩托车，现已成为一种普及型短程代步车辆，特别对于普通上班一族而言，电动自行车或已作为日常上下班的主要交通工具之一。然而，随着城市扩大道路延伸，而用于短程代步的电动自行车则使出行距离受到一定限制。因此，有效提高现有电动自行车续行能力，增加其行驶里程，则更符合人们的实际需求。
[0003] 公知的，就现有电动自行车技术及其产品开发应用之现状而言，如何来增加其续行里程，或局限于如下两种解决方案：其一，是通过增加
蓄电池的容量配置来增加续行里程，而前提是须配用轻量化高性能的
蓄电池，以减轻其重量，例如，现逐步推广应用的锂电池等，但目前成本偏高；显然，上述解决方案之关键，或更多依赖于在电池技术上有所突破，并形成规模化、工业化生产，方能有效降低其成本。其二，是通过改进提高电力驱动系统之“能效比”，来降低
驱动电机之所需功率，则可相应减少蓄电池的
能量消耗，从而增加续行里程；但目前所采用的“轮毂式”电机，由于其构造及驱动方式的局限性，“能效比”难于实现较大幅度的提高。现就目前所采用的轮毂电机之现状及优缺点，简析如下：
[0004] 1.外
转子式直流低速轮毂电机：由于低速轮毂电机的生产设备及制造工艺相对简单，因而目前所生产和销售的电动自行车中，大多都采用了此类电机；而由于该低速轮毂电机无减速机构，为获得足够的
扭矩，则电机功率普遍较大；为降低电机所需功率，或采用小轮径满盘电机，即：通过减小轮径相应提高转速，以及通过增加电机外转子径向尺寸来延长驱动
力臂等，以期电机功效得以提高，但由于其结构的限制，则“能效比”提高幅度有限。
[0005] 2.高速轮毂电机：通过由行星
齿轮等构成的减速机构来增加扭矩，增力效果较为显著，但不足之处在于：与电机置于一体的减速机构难于实现液态油润滑，机构磨损较快，寿命受到影响；为改善减速机构的耐用性能，或可采用相互独立的分腔设计方案，即：“由液态润滑减速机构与轮毂电机通过轴连接而组成一体”之设计方案，但这将导致其体积较大及轴向尺寸增加，因而不便于整车的优化设计，并且其成本明显增加；显然，对于普及型代步车辆而言，采用上述高速轮毂电机作为电动自行车的驱动电机，则整车性价比相对较低。
[0006] 3.交流轮毂电机：对于交流电机而言，其本身结构简单、造价较低，具有功率强劲、无噪声、寿命长之优点；而缺点是调速控制和电池的直流输出要逆变为交流输出，制造成本目前偏高；而它与直流低速轮毂电机存在相同的不足之处在于：其“能效比”难于实现较大幅度的提高。实用新型内容
[0007] 本实用新型之任务在于：克服
现有技术不足，提供一种低成本、高能效之技术解决方案，对电动自行车之驱动及传动装置实施改进，以期“能效比”得以较大幅度的提高；其目的之一在于：有效降低电力驱动系统之所需功率，从而较大幅度的减少蓄电池的能量消耗，增加其续行里程；其目的之二在于：或可较大幅度的减少蓄电池其容量配置，有效减轻车辆自重，并使整车造价大幅度降低，以提高性价比。
[0008] 为完成本实用新型之任务，总体构成方案是这样的：本实用新型采用电动与
脚踏并行的链传动方式，并根据
飞轮(单向
超越离合器)所具有的单向传
动能力之特征，设计构成了一种相对独立于脚踏系统的电力驱动系统，不仅可作为电动摩托车的驱动及传动装置，而且方便适配于带有脚踏功能的电动自行车；其中，在电力驱动及传动装置中，采用了一种
外圈为
链轮盘的低速飞轮(或称之为减速飞轮)，可将电力驱动之
传动系统与脚踏传动系统自动脱开，也不影响二者间的自由转换或双力并驱；还采用了一种带有缓冲部件的轴套式
联轴器，以实现由脚踏转换至电动、或由
滑行转换至电动
加速时的平稳过渡与无间隙衔接。
[0009] 为实现本实用新型之目的，具体技术解决方案是这样来实现的：电力驱动系统的动力源为一高能效电力驱动部(或称之为增力电机)，所称电力驱动部是由一小功率的高速电机、与一减速机构结合成一体而构成的，具有构成简约、结构紧凑、容易实施、造价低廉等优点(其结构特征详见后述具体实施方式)；其中，所述减速机构采用了平行轴
齿轮传动及液态油润滑，不仅磨损小、效率高、寿命长，而且增力效果显著；所述电力驱动部可置于
中轴与后轮之间部位，而对于不带有脚踏装置的电动摩托车，则将该电力驱动部中置即可。本实用新型之电力驱动及传动装置构成方案概述如下：将电力驱动部之
驱动轴，通过一带有缓冲部件的联轴器与一高速链轮相连接，再由高速链轮通过链条来带动后置低速飞轮之外圈链轮盘转动(注：低速飞轮之外圈链轮盘其轮径大于高速链轮)，并通过单向超越离合器之棘爪止回功能，则又带动低速飞轮之
内圈(内套)一同转动，从而带动与其相连接的后轮(毂)转动，车辆前行。本实用新型通过采用上述电力驱动部的机构减速，以及由高速链轮与低速飞轮所构成的链传动装置减速，即可获得显著的增力效果。显然，通过选配高速电机并采用高效率的减速机构来增大“减速比”，不但可获得大扭矩(或满足所需要的扭矩)，而且能使驱动电机之所需功率得以有效降低；而其工作效率的显著提高，则可大幅度提高“能效比”。
[0010] 综上所述显而易见，由于驱动电机之所需功率有效降低，则又能较大幅度的减少蓄电池的容量配置，从而使整车自重大大减轻，使其仍具有传统自行车的轻量便捷之优点。而与轮毂电机驱动的电动自行车相比，有所不同的是，本实用新型电动与脚踏传动系统之间，是通过飞轮将二者相互自动脱开的，因此，当脚踏驱动时则不带动驱动电机一同转动，从而保持了传统自行车轻捷高效之脚踏效果。本实用新型如上所述的“一种高能效电动自行车、电动摩托车之驱动及传动装置”，包括电力驱动部、轴套式联轴器、高速链轮或高速飞轮、低速飞轮或低速链轮盘、以及后轮毂连接部、脚踏驱动飞轮、脚踏链轮盘、电驱动链条、脚踏驱动链条，其主要特征在于：
[0011] 电力驱动部之驱动轴，通过一轴套式联轴器与一高速链轮相连接，其中，所述联轴器的一端带有内
螺纹，与驱动轴其端部带有的
外螺纹相吻合，而联轴器的另一端带有外螺纹，则与高速链轮之轴心孔内壁上带有的
内螺纹相吻合；所述联轴器与驱动轴之间的
螺纹连接、高速链轮与联轴器之间的螺纹连接，依次旋紧时其旋转方向，均与驱动轴的旋转方向相反，所称驱动轴的旋转方向，为驱动车辆前行时的旋转方向；将所述高速链轮通过链条与一低速飞轮相连接；
[0012] 所述低速飞轮是由一单向超越离合器、在其外圈装配一链轮盘而构成；将低速飞轮和一脚踏驱动飞轮都安装于后轮毂连接部上，而所述连接部为一带有外螺纹的管状连接体，其中，所述低速飞轮及脚踏驱动飞轮之内套所带有的内螺纹，均与连接部之外螺纹相吻合；上述两只飞轮与连接部装配旋紧时，其旋转方向均与
车轮前行时的旋转方向相同，而两只飞轮之外圈单向滑动时的旋转方向，则与车轮前行时的旋转方向相反；所述低速飞轮与脚踏驱动飞轮其内套相邻侧之间垫有一弹性
垫圈；将所述脚踏驱动飞轮通过链条与脚踏链轮盘相连接。
[0013] 为节省本
说明书篇幅和便于理解，本实用新型所述的电力驱动部、轴套式联轴器其构造及技术特征，以及“或由高速飞轮与低速链轮盘所构成的链传动减速装置”及其技术特征，则由后述具体实施方式并结合
附图一并给出。
[0014] 本实用新型有益效果：
[0015] 1、本实用新型采用了电力驱动部的机构减速及链传动装置减速，从而获得显著的增力效果。与采用低速轮毂电机驱动的电动自行车相比，其“能效比”大幅度提高，所产生的积极效果在于：不仅可有效降低驱动电机之所需功率、减少蓄电池容量配置，而且也使车架、轮毂等部件的
载荷减轻，利于结构优化和节省用材，从而可进一步减轻重量。很明显，这既实现了整车的轻量化，同时也能较大幅度的减少成本，使整车造价降低；并且，由于重量减轻、行驶惯性相应减小，更利于车辆
制动，
刹车效果及安全性能将得到有效改善。
[0016] 2、本实用新型在电力驱动及传动装置中，采用了带有缓冲部件的轴套式联轴器，可使减速机构及链传动装置的耐用性能提高，其传动能力及工作可靠性也相应提高；而传动装置各部件之间采用了螺纹连接方式，不但结构简单、连接牢固、方便装配以及组装效率高，而且零部件加工容易、造价低廉。本实用新型相比于现有轮毂电机驱动的电动自行车，其综合实施成本更为低廉，性价比显著提高。
[0017] 3、本实用新型采用了简约的传动系统设计，不但实现了电力驱动系统与脚踏驱动系统互不影响，而且相比于现有轮毂电机驱动的电动自行车，脚踏驱动更为轻捷高效；由于电力驱动与传动部件之间采用了缓冲连接方式，不仅利于脚踏过渡至电动时的平稳衔接，而且也不影响双力并用时脚踏驱动力的自然施加，其优点在于它更符合人们
骑车时的自然状态；例如，当车辆加速、上坡及顶
风时，可采用人力和电力并驱，则能有效降低电机的负荷
电流以及蓄电池的能量消耗，又可相应增加其续行里程，或可进一步减少蓄电池容量配置，以及进一步减轻重量等；
[0018] 但上述双力并用时的驱
动力分配比例则是动态变化的，因人而异，这更便于驾车者自由掌握和体能的发挥；同时，也利于电机控制及调速系统的低成本简约设计，而驾车者无需驱动模式之转换操作，则更符合普通人群之骑(驾)车习惯；而相比于较复杂的智能型控制方式(例如，采用力矩
传感器实现驱动力按比例分配之方案)，其优点在于实施成本低廉且更切合实用；例如，当平路行驶时，可根据道路环境状况或脚踏或电动，二者间可自由转换，以消除长时间脚踏易产生疲劳或纯电动时易出现疲劳感，融运动健身与代步休闲于一体，并可大大延长行车里程。
[0019] 综上所述，本实用新型积极效果及进步在于：为优化及改进现有电动自行车及摩托车之驱动方式，提供了一种高能效比及高性价比之技术解决方案。
附图说明
[0020] 附图用于对本实用新型的进一步理解，它与
实施例一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。
[0021] 图1、图1A是本实用新型之驱动及传动装置的总体结构示意图；其中，图1A是图1的俯视图及零部件装配连接示意图。
[0022] 图1B是本实用新型之电力驱动及传动装置的结构示意图。
[0023] 图2、图2A 是本实用新型之电力驱动部(增力电机)的结构示意图；其中，图2A是电力驱动部之从动轴的结构示意图。
[0024] 图3是本实用新型之轴套式联轴器的结构示意图。
[0025] 附图中标记为：1、电力驱动部，2、电力驱动部之驱动轴，3、轴套式联轴器，4、高速链轮，5、电驱动链条，6、低速飞轮，7、脚踏驱动飞轮，8、后轮毂连接部，9、弹性垫圈，10、脚踏驱动链条，11、脚踏链轮盘，12、高速飞轮，13、低速链轮盘；101、减速箱壳体之盒体，102、盒盖，103、高速电机，104、从动轴，105、双
轴承，106、轴承套，107、高速电机之
转轴，108、对应孔，109、减速机构，110、高速轮，111、低速轮，112、从动轴中段部位之凸台；301、302、轴套式联轴器之对接盘，303、联轴器之轴，304、联轴器之套，305、环形槽，306、弹性卡环，307、挡圈，308、对接盘之叉柱，309、对接盘之孔，310、柔性
套管，311、套管之凸沿，312、内螺纹连接部，313、外螺纹连接部。
具体实施方式
[0026] 下面结合附图对本实用新型做进一步说明。
[0027] 图1、图1A，一种高能效电动自行车、电动摩托车之驱动及传动装置，包括电力驱动部、轴套式联轴器、高速链轮或高速飞轮、低速飞轮或低速链轮盘、以及后轮毂连接部、脚踏驱动飞轮、脚踏链轮盘、电驱动链条、脚踏驱动链条，其主要特征在于：
[0028] 电力驱动部(1)之驱动轴(2)，通过一轴套式联轴器(3)与一高速链轮(4)相连接，其中，所述联轴器(3)的一端带有内螺纹，与驱动轴(2)其端部带有的外螺纹相吻合，而联轴器(3)的另一端带有外螺纹，则与高速链轮(4)之轴心孔内壁上带有的内螺纹相吻合；所述联轴器(3)与驱动轴(2)之间的螺纹连接、高速链轮(4)与联轴器(3)之间的螺纹连接，依次旋紧时其旋转方向，均与驱动轴(2)的旋转方向相反，所称驱动轴的旋转方向，为驱动车辆前行时的旋转方向；将所述高速链轮(4)通过链条(5)与一低速飞轮(6)相连接；
[0029] 所述低速飞轮(6)是由一单向超越离合器、在其外圈装配一链轮盘而构成；将低速飞轮(6)和一脚踏驱动飞轮(7)都安装于后轮毂连接部(8)上，而所述连接部(8)则为一带有外螺纹的管状连接体，其中，所述低速飞轮(6)及脚踏驱动飞轮(7)之内套所带有的内螺纹，均与连接部(8)之外螺纹相吻合；上述两只飞轮(6、7)与连接部(8)装配旋紧时，其旋转方向均与车轮前行时的旋转方向相同，而两只飞轮之外圈单向滑动时的旋转方向，则与车轮前行时的旋转方向相反；所述低速飞轮(6)与脚踏驱动飞轮(7)其内套相邻侧之间垫有一弹性垫圈(9)；将所述脚踏驱动飞轮(7)通过链条(10)与脚踏链轮盘(11)相连接。
[0030] 如上图1、图1A所示及实施例，是本实用新型总体构成方案的一种优选实施方式，但不仅限于此。其中，电力驱动及传动装置，不仅可单独用于不带有脚踏装置的电动摩托车，或小型电动
踏板车及
滑板车；而且，在不脱离本实用新型技术方案精神和原则之内，仍可做些相应的
修改或等效替换。例如，参见附图1B，由一低速链轮盘(13)替换图1、图1A中所示的低速飞轮(6)，而由一高速飞轮(12)来替换高速链轮(4)。如上所述，由高速飞轮(12)与低速链轮盘(13)所构成的链传动装置，不仅保留其“传动及减速”之功能不变，而且产生的积极效果更在于：低速链轮盘(13)相比于低速飞轮(6)受力强度提高，而高速飞轮(12)其轮径小于低速飞轮(6)，则使飞轮及其棘爪部件之耐用性能提高，尤其在车辆爬坡、加速等大扭矩工作状态时，传动装置的耐用性能及工作可靠性将得以有效提高。据上所述，显然，本实用新型之特征还可以是：
[0031] (参见附图1B)电力驱动部(1)之驱动轴(2)也可以通过轴套式联轴器(3)与一高速飞轮(12)相连接，而高速飞轮(12)则通过链条(5)与一低速链轮盘(13)相连接，再由低速链轮盘(13)其内圈与后轮毂连接部(8)相连接。
[0032] 图2，本实用新型所述的电力驱动部(1)，是由一小功率高速电机与一减速箱结合而成的，其中，所述减速箱
外壳大致呈扁盒形状，它由盒体(101)与盒盖(102)两部分构成；在所述盒体(101)底部之外壳上安装一高速电机(103)，所述高速电机(103)之壳体与盒体(101)底部之外壳结合成一体；而由从动轴(104)与双轴承(105)所构成的从动轴组件，则装于轴承套(106)中，而所述轴承套(106)之壳体与盒体(101)底部之外壳是构为一体的；
所述高速电机(103)其转轴(107)与所述从动轴(104)二者间呈平行状，将高速电机其转轴(107)经盒体(101)底部之对应孔(108)伸进盒体内，而从动轴(104)的一端也置于盒体(101)内，二者分别与盒体内的减速机构(109)之传动轮相连接；
[0033] 所述减速机构(109)之传动轮，可采用圆柱(圆盘)型
直齿轮或
斜齿轮，或者是其他平行轴传动齿轮，也可采用链轮传动之链轮；所述减速机构(109)可以是单级的也可以是多级的，其中，高速轮(110)或最初的高速轮，安装于高速电机的转轴(107)上，而低速论(111)或最终的低速论，则安装于从动轴(104)置于盒体(101)内的一端上；而所述从动轴(104)的另一端，则伸出轴承套(106)之壳体外，与一轴套式联轴器相连接，所述从动轴(104)为所称电力驱动部(1)之驱动轴；将所述减速箱之盒体(101)与盒盖(102)结合后，则形成一密封式腔体，腔体内注有液态
润滑油。
[0034] 图2A，如图2中所示的电力驱动部(1)之从动轴(104)，在它的中段部位带有一防止轴向窜动的凸台(112)，该凸台(112)位于双轴承之间，所述凸台(112)其外径小于或等于双轴承其内圈之外沿。
[0035] 如上图2所示的电力驱动部之高速电机(103)，既可选用直流电机，也方便采用交流电机，而采用交流电机之效果在于：①选用交流电机时，须将蓄电池的直流输出逆变为交流输出，而电机之所需功率有效降低，则使电机电流减小，从而可使逆变器(变频装置)之功率器件的耗散功率大幅降低，继而使变频调速装置成本大大降低。②与直流电机相比，交流电机其结构简单、造价低廉，不仅无噪声、寿命长，而且功率强劲，利于优化调速系统及改善电机之动力性能。
[0036] 由图2可见，本实用新型所述电力驱动部(1)，采用了一扁平状的减速箱，而驱动电机(103)与从动轴(104)即驱动轴，则平行置于减速箱的一侧，不仅结构紧凑、体积小巧、方便实施，而且利于优化整车结构和简化设计，从而可实现整车的低造价、轻量化和高能效比及高性价比。
[0037] 现就本实用新型减速系统及其装置之优选实施方案推介如下：
[0038] 由于电机之额定转速通常≤3000转/分钟，为便于与车轮转速相匹配，则减速机构及装置其减速比设为8左右为宜，其中：
[0039] (1)电力驱动部的减速机构之减速比或可设为3.2，其优点在于：①或可仅采用一级减速，能使减速机构设计更为简约，既方便实施，也使成本降低；②方便采用平行轴传动及选择圆柱(圆盘)型直齿轮或斜齿轮，不仅与其转速及载荷强度相适宜，而且耐用性能及使用寿命等综合经济技术指标相对提高。
[0040] (2)由高速链轮或高速飞轮与低速飞轮或低速链轮盘所构成的链传动减速装置，其减速比或可设为2.5较为恰当，也与其转速及传动能力相适应。
[0041] 如上所述，本实用新型减速系统之减速比且设为：3.2×2.5＝8；从理论上讲，设减速比为8则可提高功效8倍，即同比续行里程增加8倍，但减速系统(即传动机构及装置)之功率损耗尚未列其中；现就本实用新型传动系统之综合效率取值参考如下：电力驱动部之减速机构，由于采用液态油润滑则效率较高，可取η1≥0.95，而链传动装置之效率可取η2≥0.9，则综合效率为η＝η1×η2＝0.95×0.9＝0.855；为留有一定余量，则综合效率取值η＝0.8为宜。那么，设减速比为8，取η＝0.8，则功效可相应提高6倍以上；据此，相比于低速轮毂电机驱动的车辆，则电机之所需功率仅为其1/6，或可省去蓄电池5/6的容量，或可增加续行里程6倍，若按现有车辆平均续行里程约五十公里计，则本实用新型同比可将续行里程提高至三百公里以上。据上所述可见，本实用新型其工作效率之显著提高，远大于减速机构及装置之功率损耗，从而可大幅度降低电力驱动系统之所需功率，以实现高能效。
[0042] 图3，本实用新型所述轴套式联轴器(3)，是由各自带有一只对接盘(301、302)的轴(303)与套(304)构成，轴(303)套(304)之间为动配合，轴(303)之轴伸端部位有一环形槽(305)并装有弹性卡环(306)，再通过一挡圈(307)来限制轴套间的轴向窜动；所述两只对接盘(301、302)均位于所述联轴器(3)的中段，其中，一只对接盘上至少带有两个及以上的叉柱(308)、且与另一只对接盘上开有的孔(309)相对应并置于孔中；所述叉柱(308)上均套有由
橡胶或其他柔性材料制成的套管(310)，所述套管(310)其一端带有凸沿(311)，所述凸沿(311)位于两只对接盘(301、302)之间；所述轴套式联轴器(3)其两端分别带有螺纹连接部，其中，一端带有内螺纹连接部(312)并与一只对接盘是构为一体的，而另一端带有外螺纹连接部(313)则与另一只对接盘是构为一体的。
[0043] 上述带有缓冲部件的联轴器(3)之功用及效果，类似于链传动的两轮机动摩托车其后轮毂装有的“缓冲部”，但有所不同的是，本实用新型将“缓冲部”中置，则可优化后轮毂设计，即简化结构、提高强度、节约用材、降低成本等；显然，本实用新型技术方案之部分技术特征，也可用于现有机动摩托车或类似传动方式的车辆，且具有简便易实施之优点；而对于跨骑式电动摩托车，或将本实用新型之电力驱动部及链传动装置、直接替换现有机动摩托车之
发动机及链传动装置即可。
[0044] 最后需要着重说明的是，本实用新型如上所述诸实施例，仅作为优选实施方式，并非构成对本实用新型的限制；例如，也可将所述电力驱动部及链传动装置装于
前叉上，用于
前轮驱动，或应于其它类似驱动方式的车辆(包括前后两轮车、双前轮转向单
后轮驱动的三轮车，以及双后轮驱动的三轮车或四轮车等)。显而易见，就本领域技术人员而言，依然可以对本实用新型进行修改或扩展其应用范围，但凡在本实用新型技术方案精神和原则之内，或将本实用新型技术特征做些等效替换，或者是将本实用新型部分技术特征(如：电力驱动部、轴套式联轴器或二者之结合等)应用于类似的驱动及传动装置，则都应包含在本实用新型
权利要求之保护范围内。
