CN114104182B - 一种链轮驱动机构及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种链轮驱动机构及其使用方法，包括电机端盘、链轮、内固定套筒、外驱动套筒和弹簧件；电机端盘上设置有内齿圈，内固定套筒固定安装在轮轴上，外驱动套筒通过轴承转动套装在内固定套筒上，链轮固定套装在外驱动套筒上；在外驱动套筒上设置有与内齿圈的棘齿相对应的常闭的棘爪，在内固定套筒上设置有一圈凸齿，弹簧件固定安装在所述外驱动套筒上，弹簧件由一根弹性钢丝进行弯曲制作而成，弹簧件的端部***棘爪底面和外驱动套筒之间，当弹簧件随外驱动套筒一同转动时，弹簧件的折弯部与内固定套筒上的凸齿接触，凸齿将弹簧件向外顶起，使弹簧件的端部驱动外驱动套筒上的棘爪向上升起，使棘爪与电机端盘上的内齿圈啮合。

Description

一种链轮驱动机构及其使用方法
技术领域
本发明属于电动自行车及自行车技术领域，具体涉及一种链轮驱动机构及其使用方法。
背景技术
参见附图1和2，现有的电动自行车后轮驱动结构是，电机轮安装在后轮轴a上，电机轮的电机端盘b上设置有用于安装飞轮(即链轮)的螺纹口b-1，飞轮c通过螺纹安装在该螺纹口上实现与电机轮固定安装，飞轮外圈上有一圈齿牙，以使飞轮外圈通过链条与曲柄轮盘链接，实现链传动，并且飞轮的内部采用棘轮棘爪结构以保证骑行的单向传动，这种飞轮传动结构存在以下问题：1.飞轮始终随电机轮一起运转，大大增加了飞轮的工作时长，又由于飞轮内具有棘轮棘爪结构来保证骑行的单向传动，使得飞轮内部的棘轮棘爪结构容易发生损伤，导致飞轮使用寿命较低。2.飞轮长时间工作老化后，容易发生曲柄跟转的情况(电机轮运转时，由于飞轮内部老化摩擦力增大，可能会带动飞轮外圈转动，进而飞轮外圈带动链条转动，链条带动曲柄跟转)，曲柄跟转会造成车助力传感器发出助力信号给控制器，控制器误以为客户使用助力功能，造成飞车，对客户出行安全带来隐患。3.飞轮长时间工作老化后，电机轮带动飞轮运转时，会发生较大噪音。
专利号为CN212423372U的专利公开了一种离合式链轮驱动机构，该装置包括轮轴、侧部端盘、链轮套筒、内套筒、弹性垫圈和拨扭；侧部端盘转动安装在轮轴上，侧部端盘上设置有齿牙；内套筒固定安装在轮轴上，弹性垫圈固定安装在内套筒的内端面；拨扭活动套装在轮轴上并安装在弹性垫圈内侧，拨扭上设置有拨齿，当拨扭向侧部端盘方向运动后，拨扭的拨齿能够与侧部端盘上的齿牙相啮合；链轮套筒通过轴承安装在内套筒上，链轮套筒的外侧一端具有链轮，用于与链条连接；链轮套筒的内侧一端具有一圈圆筒，在该圆筒的筒壁上设置有用于与所述拨扭的拨齿配合的导向槽道，拨扭的拨齿位于该导向槽道中。骑行者向前骑行时，链条驱动链轮套筒正向运转时，链轮套筒的导向槽道会带动拨扭正向转动，拨扭正向转动时弹性垫圈上的凸起弹性片会驱动拨扭向侧部端盘方向运动，进而实现拨扭与侧部端盘上内齿圈的齿牙啮合，驱动侧部端盘转动；当骑行者停止骑行后，车体继续向前运动，此时侧部端盘随车轮正向转动，侧部端盘内齿圈的齿牙的第二齿面会促使拨扭的拨齿沿第二齿面退出齿牙，从而不会带动链轮套筒转动；当骑行者向后踩踏脚蹬时，链条驱动链轮套筒反向运转，此时链轮套筒的导向槽道会带动拨扭反向转动，拨扭反向转动时弹性垫圈上的凸起弹性片也会驱动拨扭向侧部端盘反向运动，但是由于拨扭反向转动时，拨扭的拨齿是与侧部端盘内齿圈的齿牙的第二齿面作用，因此拨扭不会驱动侧部端盘反向运动，而是侧部端盘的齿牙的第二齿面会促使拨扭的拨齿沿第二齿面退出齿牙，同时拨扭压缩弹性垫圈上的凸起弹性片。上述离合式链轮驱动机构虽然解决了飞轮始终随电机轮一起运转的问题，但是这种离合式链轮驱动机构的结构过于复杂，工作不够稳定。
专利申请号为202110655619.6的专利公开了一种开关式链轮驱动机构，其包括电机端盘、链轮、内固定套筒、驱动套筒和弹性开关；电机端盘的外侧端设置有内齿圈，内固定套筒固定安装在轮轴上，驱动套筒转动套装在内固定套筒上，链轮固定套装在驱动套筒上；在驱动套筒上设置有棘爪，该棘爪与电机端盘上的内齿圈的齿牙相配合，形成棘爪棘齿配合结构；弹性开关安装在驱动套筒上，用于控制所述驱动套筒上的棘爪的升起和下压状态；在内固定套筒上设置有用于驱动弹性开关的顶触部位；在骑行状态下，顶触部位会驱动弹性开关向外侧打开(即向电机端盘方向打开)，使驱动套筒上的棘爪失去弹性开关的限位作用而抬起与内齿圈的齿牙接触；在非骑行状态下，弹性开关将棘爪限定在下压状态，使棘爪与电机端盘的内齿圈分离。上述开关式链轮驱动机构虽然也解决了飞轮始终随电机轮一起运转的问题，但是这种开关式链轮驱动机构中的弹性开关的结构过于复杂，弹性开关需要每次横向切入或者脱离棘爪，工作还是不够稳定，使用寿命低。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种链轮驱动机构及其使用方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种链轮驱动机构及其使用方法，包括电机端盘、链轮、内固定套筒、外驱动套筒和弹簧件；所述电机端盘安装在轮轴上，电机端盘的外侧端设置有内齿圈，内齿圈的内壁设置有一圈棘齿；内固定套筒固定安装在轮轴上，外驱动套筒通过轴承转动套装在内固定套筒上，链轮固定套装在外驱动套筒上；在外驱动套筒上设置有与内齿圈的棘齿相对应的棘爪，在外驱动套筒上的棘爪所在位置的圆周外壁上开设有一圈安装槽，安装槽中套装有弹性圈，该弹性圈将棘爪套住，使棘爪保持闭合状态；闭合状态下的棘爪的底面和外驱动套筒之间具有空间；
在所述内固定套筒外壁上沿其圆周等间距设置有一圈凸齿，所述弹簧件固定安装在所述外驱动套筒上，弹簧件由一根弹性钢丝进行弯曲制作而成，弹簧件的端部***棘爪底面和外驱动套筒之间的空间，弹簧件上具有和内固定套筒上的凸齿配合使用的折弯部，该折弯部向凸齿方向折弯；
骑行者向前骑行时，链条驱动链轮正向运转时，链轮同步带动外驱动套筒转动，外驱动套筒转动时同步带动弹簧件转动，弹簧件转动时，弹簧件的折弯部与内固定套筒上的凸齿接触，凸齿将弹簧件向内固定套筒的径向外侧方向顶起，使弹簧件的端部驱动外驱动套筒上的棘爪克服弹性圈的弹力向上升起，使棘爪与电机端盘上的内齿圈的棘齿啮合，从而棘爪驱动电机端盘转动；
非骑行状态下，外驱动套筒上的棘爪为闭合转态，不与电机端盘上的内齿圈的棘齿接触。
在上述技术方案中，内固定套筒的内壁具有对称布置的两个平面，轮轴上也对应的铣有平面。
在上述技术方案中，棘爪的数量为两个，对称设置在外驱动套筒上。
在上述技术方案中，在棘爪底面对应的外驱动套筒外壁处设置有凹槽，以使闭合状态下的棘爪的底面和外驱动套筒之间具有一定的空间。
在上述技术方案中，在外驱动套筒上对称开设有两个用于安装所述弹簧件的安装孔，弹簧件上具有与该安装孔对应的向外折弯部，该向外折弯部从外驱动套筒的内侧向外侧嵌入所述安装孔，从而实现将弹簧件固定在外驱动套筒上。
在上述技术方案中，在内固定套筒和外驱动套筒的外侧端设置有外端盘，该外端盘通过螺纹与内固定套筒连接，通过该外端盘起到对外驱动套筒的轴向限位作用。
在上述技术方案中，在外驱动套筒外壁上设置有至少一条定位凹槽，在链轮内壁设置有与该定位凹槽对应的定位凸台，用于实现链轮固定套装在外驱动套筒上。
在上述技术方案中，在外驱动套筒外壁上还设置有防护罩。
在上述技术方案中，当骑行者向后踩踏脚蹬时，链条驱动链轮反向运转，链轮带动外驱动套筒反向转动，此时，内固定套筒上的凸齿也会顶触弹簧件的折弯部，凸齿将弹簧件向内固定套筒的径向外侧方向顶起，使弹簧件的端部驱动外驱动套筒上的棘爪克服弹性圈的弹力向上升起，使棘爪与电机端盘上的内齿圈的棘齿啮合，但是由于外驱动套筒是反向转动的，因此在外驱动套筒反向转动过程中，电机端盘内齿圈的棘齿会下压外驱动套筒上的棘爪，使外驱动套筒能够反向转动。
本发明的目的还在于，提供一种电动自行车，该电动自行车包括上述链轮驱动机构。
本发明的优点和有益效果为：
本发明的链轮驱动机构结构简单，设计合理，实现了只有在正向骑行状态下，外驱动套筒上的棘爪才会与电机端盘上的内齿圈进行传动啮合，以驱动电机轮运转。与现有技术相比，本发明的技术方案大大减少了棘爪的工作时长，延长了机构的使用寿命，减少了链轮驱动机构的运转噪音，并且有效避免了曲柄跟转的情况发生。
本发明的链轮驱动机构中的弹簧件由一根弹性钢丝进行弯曲制作而成，制作工艺简单，成本低，具有良好的使用寿命。弹簧件的端部***棘爪底面和外驱动套筒之间的空间，弹簧件上具有和内固定套筒上的凸齿配合使用的折弯部，该折弯部向凸齿方向折弯，当弹簧件随外驱动套筒一同转动时，弹簧件的折弯部与内固定套筒上的凸齿接触，凸齿将弹簧件向内固定套筒的径向外侧方向顶起，使弹簧件的端部驱动外驱动套筒上的棘爪克服弹性圈的弹力向上升起，使棘爪与电机端盘上的内齿圈的棘齿啮合。
此外，由于本发明的链轮直接安装在轮轴上，相比传统的链轮安装在电机端盘的螺纹口上，其内径更小，因此，有利于缩小链轮的尺寸，车型设计更加美观，而且不会发生链轮退丝的风险。
附图说明
图1是现有技术的电动自行车后轮驱动结构的结构示意图(未安装飞轮状态)。
图2是现有技术的电动自行车后轮驱动结构的结构示意图。
图3是本发明的链轮驱动机构的剖视图。
图4是本发明的链轮驱动机构中的内固定套筒、外驱动套筒和弹簧件装配后的立体结构示意图。
图5是本发明的链轮驱动机构中的内固定套筒、外驱动套筒和弹簧件装配后的侧面结构示意图。
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，可以根据以上附图获得其他的相关附图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
参见附图3-5，一种链轮驱动机构，包括电机端盘1、链轮2、内固定套筒3、外驱动套筒4和弹簧件5。
所述电机端盘1安装在轮轴0上，电机端盘的外侧端设置有内齿圈1-1，内齿圈的内壁设置有一圈棘齿1-2，或者所述内齿圈和电机端盘可以是一体式结构也可以是分体连接结构。
所述内固定套筒3固定安装在轮轴0上，内固定套筒3的内壁具有对称布置的两个平面3-1，轮轴0上也对应的铣有平面，因此内固定套筒3和轮轴之间不会发生相对转动。
所述外驱动套筒4通过轴承a转动套装在内固定套筒3上，链轮2固定套装在外驱动套筒4上；在外驱动套筒4上设置有棘爪4-1，棘爪4-1的数量为两个，对称设置在外驱动套筒4上，该棘爪4-1与电机端盘1上的内齿圈1-1的棘齿1-2相配合，形成棘爪棘齿配合结构；所述棘爪4-1在外驱动套筒4上为常闭状态，即，在外驱动套筒4上的棘爪4-1所在位置的圆周外壁上开设有一圈安装槽4-2，安装槽中套装有弹性圈，该弹性圈将棘爪4-1套住(棘爪4-1上设置有用于安装弹性圈的凹槽4-11，这样在弹性圈不会突出棘爪表面)，在没有外力作用下，该弹性圈使棘爪4-1保持闭合状态。此外，在棘爪4-1 底面对应的外驱动套筒4外壁处设置有凹槽4-3，以使在棘爪4-1闭合状态下，棘爪4-1 底面和外驱动套筒4之间形成一定的空间。
在所述内固定套筒3外壁上沿其圆周等间距设置有一圈凸齿3-2，凸齿3-2的数量优选为7-12个。
所述弹簧件5固定安装在所述外驱动套筒4上，弹簧件5由一根弹性钢丝进行弯曲制作而成，弹簧件5的端部***棘爪4-1底面和外驱动套筒4之间的空间，弹簧件5上具有和内固定套筒3上的凸齿3-2配合使用的折弯部5-1，该折弯部向凸齿3-2方向折弯，当弹簧件5随外驱动套筒4一同转动时，弹簧件5的折弯部5-1与内固定套筒3上的凸齿3-2接触，凸齿3-2将弹簧件5向内固定套筒3的径向外侧方向顶起，使弹簧件5的端部驱动外驱动套筒4上的棘爪4-1克服弹性圈的弹力向上升起，使棘爪4-1与电机端盘1 上的内齿圈1-1的棘齿1-2啮合。
进一步的说，在外驱动套筒4上对称开设有两个用于安装所述弹簧件5的安装孔4-4，弹簧件5上具有与该安装孔4-4对应的向外折弯部5-2，弹簧件5的该向外折弯部5-2从外驱动套筒4的内侧向外侧嵌入所述安装孔4-4，从而实现将弹簧件5固定在外驱动套筒 4上。
进一步的说，在内固定套筒3和外驱动套筒4的外侧端设置有外端盘6，该外端盘6通过螺纹与内固定套筒3连接，通过该外端盘6起到对外驱动套筒4的轴向限位作用。
进一步的说，在外驱动套筒4外壁上设置有至少一条定位凹槽4-3，在链轮2内壁设置有与该定位凹槽4-3对应的定位凸台，用于实现链轮2固定套装在外驱动套筒4上。
进一步的说，在外驱动套筒4外壁上还设置有防护罩7。
所述链轮驱动机构的运行方法如下：
骑行者向前骑行时，链条驱动链轮2正向运转时，链轮2同步带动外驱动套筒4转动，外驱动套筒4转动时同步带动弹簧件5转动，弹簧件5转动时，弹簧件5的折弯部 5-1与内固定套筒3上的凸齿3-2接触，凸齿3-2将弹簧件5向内固定套筒3的径向外侧方向顶起，使弹簧件5的端部驱动外驱动套筒4上的棘爪4-1克服弹性圈的弹力向上升起，使棘爪4-1与电机端盘1上的内齿圈1-1的棘齿1-2啮合，从而棘爪4-1驱动电机端盘1转动。
非骑行状态下(即链轮无转动)，外驱动套筒4上的棘爪4-1为闭合转态，不与电机端盘1上的内齿圈1-1的棘齿1-2接触，此时电机可正常驱动后车轮运动，而棘爪4-1 和棘齿1-2无接触，没有噪音。
当骑行者向后踩踏脚蹬时，链条驱动链轮反向运转，链轮带动外驱动套筒4反向转动，此时，内固定套筒3上的凸齿3-2也会顶触弹簧件5的折弯部5-1，凸齿3-2将弹簧件5向内固定套筒3的径向外侧方向顶起，使弹簧件5的端部驱动外驱动套筒4上的棘爪4-1克服弹性圈的弹力向上升起，使棘爪4-1与电机端盘1上的内齿圈1-1的棘齿1-2 啮合，但是由于外驱动套筒4是反向转动的，因此在外驱动套筒4反向转动过程中，电机端盘1内齿圈的棘齿1-2会下压外驱动套筒4上的棘爪4-1，使外驱动套筒4能够反向转动。
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种链轮驱动机构，其特征在于：包括电机端盘、链轮、内固定套筒、外驱动套筒和弹簧件；所述电机端盘安装在轮轴上，电机端盘的外侧端设置有内齿圈，内齿圈的内壁设置有一圈棘齿；内固定套筒固定安装在轮轴上，外驱动套筒通过轴承转动套装在内固定套筒上，链轮固定套装在外驱动套筒上；在外驱动套筒上设置有与内齿圈的棘齿相对应的棘爪，在外驱动套筒上的棘爪所在位置的圆周外壁上开设有一圈安装槽，安装槽中套装有弹性圈，该弹性圈将棘爪套住；闭合状态下的棘爪的底面和外驱动套筒之间具有空间；
在所述内固定套筒外壁上沿其圆周等间距设置有一圈凸齿，所述弹簧件固定安装在所述外驱动套筒上，弹簧件由一根弹性钢丝进行弯曲制作而成，弹簧件的端部***棘爪底面和外驱动套筒之间的空间，弹簧件上具有和内固定套筒上的凸齿配合使用的折弯部，该折弯部向凸齿方向折弯；
骑行者向前骑行时，链条驱动链轮正向运转时，链轮同步带动外驱动套筒转动，外驱动套筒转动时同步带动弹簧件转动，弹簧件转动时，弹簧件的折弯部与内固定套筒上的凸齿接触，凸齿将弹簧件向内固定套筒的径向外侧方向顶起，使弹簧件的端部驱动外驱动套筒上的棘爪克服弹性圈的弹力向上升起，使棘爪与电机端盘上的内齿圈的棘齿啮合，从而棘爪驱动电机端盘转动；
非骑行状态下，外驱动套筒上的棘爪为闭合转态，不与电机端盘上的内齿圈的棘齿接触。
2.根据权利要求1所述的链轮驱动机构，其特征在于：内固定套筒的内壁具有对称布置的两个平面，轮轴上也对应的铣有平面。
3.根据权利要求1所述的链轮驱动机构，其特征在于：棘爪的数量为两个，对称设置在外驱动套筒上。
4.根据权利要求1所述的链轮驱动机构，其特征在于：在棘爪底面对应的外驱动套筒外壁处设置有凹槽，以使闭合状态下的棘爪的底面和外驱动套筒之间具有一定的空间。
5.根据权利要求1所述的链轮驱动机构，其特征在于：在外驱动套筒上对称开设有两个用于安装所述弹簧件的安装孔，弹簧件上具有与该安装孔对应的向外折弯部，该向外折弯部从外驱动套筒的内侧向外侧嵌入所述安装孔，从而实现将弹簧件固定在外驱动套筒上。
6.根据权利要求1所述的链轮驱动机构，其特征在于：在内固定套筒和外驱动套筒的外侧端设置有外端盘，该外端盘通过螺纹与内固定套筒连接。
7.根据权利要求1所述的链轮驱动机构，其特征在于：在外驱动套筒外壁上设置有至少一条定位凹槽，在链轮内壁设置有与该定位凹槽对应的定位凸台。
8.根据权利要求1所述的链轮驱动机构，其特征在于：在外驱动套筒外壁上还设置有防护罩。
9.一种电动自行车，其特征在于：该电动自行车包括如权利要求1-8之一所述的链轮驱动机构。
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