带转矩测量装置的电动自行车驱动单元制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于与底部支架同轴地布置在自行车车架的底部支架区域中的电动自行车驱动单元(D

【技术实现步骤摘要】
带转矩测量装置的电动自行车驱动单元


[0001]本专利技术涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的电动自行车驱动单元。

技术介绍

[0002]在以下描述中各处使用的位置或方向指示词如“左”，“右”，“前”，“后”，“上”，“下”等对应于自行车上的骑行者视角。
[0003]电动辅助驱动的越野自行车越来越受欢迎。这些自行车也被称为电动山地车或简称E
‑
MTB，分为“越野型”、“林道型”、“耐力型”和“速降型”等类别，并用于运动。
[0004]在此类应用中，对电动山地车的稳健性、车架刚度和“操控性”提出了很高的要求。在电动山地车的操控性方面，自行车的重心位置尤为重要。自行车的高重心会影响转弯性能，并增加在强烈制动减速或陡峭下坡时翻车的风险。
[0005]特别重要的是自行车重心和后轮轴之间的距离。自行车的重心在行进方向上越靠前，侧翻的危险就越高，骑行者越难以抬起前轮，特别是在没有驱动转矩辅助的情况下。
[0006]前轮抬起是最重要的驾驶技术之一，适用于各种驾驶情况。通过这种方式，可以越过较大的障碍物和台阶，或者以高速越过减速带。
[0007]此外，在电动山地自行车中，与没有附加驱动装置的山地自行车相比，后轮轴与底部支架轴之间的距离趋于增大，因为电机也占据底部支架轴区域中的结构空间，并且因为由此在那里为后轮轮胎提供较少的径向自由空间。
[0008]在全悬架自行车中，由于电动附加驱动装置，用于在底部支架的区域中的后下叉架的链撑之间的通常出于稳定性原因需要的桥接件的结构空间也受到影响。根据用于后轮悬架的后下叉运动情况，也可能产生与后轮悬架的布置在底部支架的区域中的转动关节的结构空间冲突。
[0009]此外，电动山地车，更笼统地说，还有其他具有辅助骑行者的电动附加驱动装置的自行车型号，在市场上也称为脚踏车，需要检测骑行者的输入功率以用于马达控制。马达的设计仅仅是为了通过适当的倍增器来支持骑行者的功率。出于法律原因以及出于安全原因，电机在没有骑行者通过踏板施加转矩的情况下不应起驱动作用。
[0010]对于电动山地车来说，快速准确地测量骑行者施加的转矩是特别重要的，因为许多越野骑行情况需要快速的反应时间和良好的驱动可调性。
[0011]在市场上，通过应变仪和非接触式磁致伸缩转矩测量基本上已经确立了这种转矩测量方法。为了在利用应变仪进行测量时避免滑动接触的必要性，应变仪传感器的能量供应大多以感应方式实现，从传感器到评估电子装置的信号传输同样以无线的方式进行。
[0012]在与底部支架轴不同心地构造的中置马达(其目前在电动山地车市场中占主导地位)中，电机的转矩从与底部支架轴平行的马达轴传递到驱动单元的输出空心轴上并且因此传递到自行车传动系的链轮上。从电机到输出空心轴的转矩传递通常借助于圆柱齿轮传动装置或通过齿形带实现。在这种结构中，用于转矩测量的装置可以以简单的方式放置在驱动单元中，使得与当前的马达转矩无关地仅测量由骑行者施加的转矩。
[0013]为此，马达转矩在骑行者转矩测量的区域与链环连接区域之间，即相对于转矩流在骑行者转矩测量的下游导入到输出空心轴中，由此骑行者转矩测量不被马达转矩干扰。
[0014]在这种非同心构造的中置马达驱动单元中不利的是，驱动单元至少在一个方向上具有垂直于马达轴线或底部支架轴的较大的延伸部分。沿马达轴线或底部支架轴方向的延伸部分同样较大，这是因为通向底部支架轴的减速传动机构或传动机构需要占用除马达宽度以外的结构空间。由此产生了通常不太紧凑且通常锯齿状的驱动单元。因此，难以实现驱动单元在自行车车架中的最佳集成。
[0015]与底部支架轴同心布置的中置马达驱动单元可以更紧凑地设计并且因此更好地集成到自行车车架中。在专业领域中以名称TQ HPR120S以及由文献DE202014010823U1(以下简称DE'823)已知这种结构类型的驱动单元的示例。尽管设计非常紧凑，但这款中置马达的尺寸仍然难以集成到现代电动山地车中。特别地，该驱动单元的驱动壳体的外直径约140mm，在一定程度上会造成问题，因为该尺寸的壳体直径在具有短链撑长度(特别是470mm及更小)的自行车车架中以及在常见的车轮尺寸(27.5英寸或29英寸)中可能导致结构空间冲突。
[0016]为了确保后轮有足够的径向自由空间，理想情况下，与底部支架轴同心构造的中置马达的外径不应大于100mm。中置马达的过大的外径也会使在悬架式自行车车架上定位靠近底部支架的枢轴点变得困难，而这对于后下叉悬架的特性是重要的。
[0017]在上述已知的同心驱动单元中，用于测量骑行者转矩的装置很大程度上导致了壳体直径相对较大。该已知的同心驱动单元使用由NCTE AG提供的传感器单元，用于磁致伸缩地测量骑行者转矩。在该传感器单元中，在专门设置用于测量的、包围底部支架轴的扭转测量空心轴上测量骑行者转矩。
[0018]为此，扭转测量空心轴在其一个轴向端部上抗转矩地与底部支架轴连接。在其另一轴向端部上，扭转测量空心轴相对于底托架轴自由旋转地，然而与转动方向相关地通过自由轮与驱动单元的输出空心轴连接。
[0019]通过这种已知的布置可以实现由骑行者施加到两个踏板或曲柄臂上的转矩与马达转矩和可能的弯矩隔离地测量。如开头已经提到的那样，马达转矩在该驱动单元中关于转矩流才在转矩测量的下游引入到驱动单元的输出空心轴中。在这种情况下，用于转矩测量的装置位于马达和传动装置的径向内部。
[0020]然而，这种已知的用于测量骑行者转矩的布置导致驱动单元的相对大的总直径，特别是由于测量所额外需要的扭转测量空心轴。由于驱动单元的多个组件的由此同样增大的直径，其中增大的轴直径和相应大的轴承直径，导致驱动单元的相应显著增大的重量。最后，从转矩测量装置到电子马达控制器的线缆导引在该驱动单元中也往往是复杂的并且因此一定程度上导致问题的出现。

技术实现思路

[0021]基于该现有技术，本专利技术的目的是提供一种电动自行车驱动单元，利用该电动自行车驱动单元可以克服上述缺点。特别地，在与底部支架同心地构造的自行车中置马达的情况下，应该能够测量骑行者转矩，由此可实现驱动单元的较小的径向结构尺寸。
[0022]该目的通过具有权利要求1的特征的用于与底部支架同轴地布置在自行车车架的
底部支架区域中的电动自行车驱动单元来实现。优选的实施方式是从属权利要求的主题。
[0023]驱动单元通包括用于测量由左侧的骑行者转矩和右侧的骑行者转矩构成的骑行者总转矩的转矩传感器装置、底部支承轴、与底部支承轴同轴布置的电动马达装置、用于将马达转矩和骑行者转矩传递到自行车传动系上的输出空心轴，以及用于将骑行者转矩从底部支承轴耦合到输出空心轴上的骑行者力矩耦合装置，和用于将马达转矩同样耦合到输出空心轴上的马达力矩耦合装置。
[0024]骑行者转矩和马达转矩的耦合装置通常分别是自由轮，例如夹紧件自由轮。然而，对于特定的应用目的，也可以考虑在两个方向上旋转刚性的耦合装置或切换的离合器。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电动自行车驱动单元(D
U
)，其用于与底部支架同轴地布置在自行车框架(1)的底部支架区域(D1)中，所述驱动单元(D
U
)包括转矩传感器装置(S
T
)，所述转矩传感器装置用于测量由左侧的骑行者转矩(T
RL
)和右侧的骑行者转矩(T
RR
)构成的骑行者总转矩(T
R
)；底部支架轴(S
B
)；与所述底部支架轴(S
B
)同轴地布置的电动马达装置(
ME
)；用于将马达转矩(T
M
)和骑行者总转矩(T
R
)传递到自行车传动系(3)上的输出空心轴(S
O
)以及用于将骑行者转矩(T
R
)从底部支架轴(S
B
)耦合到输出空心轴(S
O
)上的骑行者力矩耦合装置(D
CR
)和用于将马达转矩(T
M
)耦合到输出空心轴(S
O
)上的马达力矩耦合装置(D
CM
)，其特征在于，所述转矩传感器装置(S
T
)布置在所述驱动单元的由输出空心轴区段(S
OS
)限定的轴向区域(P
A
)中，其中所述轴向区域(P
A
)也被设置为导引骑行者总转矩(T
R
)和马达转矩(T
M
)。2.根据权利要求1所述的驱动单元，其特征在于，所述骑行者力矩耦合装置(D
CR
)布置在所述轴向区域(P
A
)中以及径向地布置在所述输出空心轴(S
O
)之内，其中，所述转矩传感器装置(S
T
)设置用于检测所述输出空心轴(S
O
)和...

【专利技术属性】
技术研发人员：亨利克，
申请(专利权)人：SRAM德国有限公司，
类型：发明
国别省市：