动力车轮及包含该动力车轮的自行车的利记博彩app

本发明涉及车辆车轮，其能够自行推进，并且适于安装在自行车、三轮车及四轮车辆上。

背景技术：

许多现代自行车和轻型车辆设计成利用电力驱动车轮前进，作为人力脚踏结构的替代或补充。典型的电动自行车的特征为安装在自行车上的电机，该电机或者直接连接到车轮轴或者通过类似带或链条的传动机构连接到车轮轴。为使电机正常工作，还可以在自行车上安装可充电电池和控制器，并将该可充电电池和控制器连接到电机以便与电机合作使用。

然而，许多传统的电动自行车(或者称为e-bike)需要配置与电机模块分开的电池模块，并且电池模块需要固定在自行车车架上的某处。另外，电动自行车的控制器也制成为固定在自行车车架上的另一位置上的单独模块。这种设计不利地增加了自行车结构的设计复杂度，因为自行车车架上的一些空间必须留作安装电池和控制器，而且还会消极地影响自行车的人体工程学设计，因为这些独立的模块可能会妨碍使用者的脚踏运动。另外，由于车架可能会与需要安装以驱动车轮的这些单独模块不适配，这给使用者将传统自行车变换成电动自行车提出了挑战。

技术实现要素：

鉴于上述背景，本发明一个目的是提供一种替代的电动自行车及其车轮模块，其能够解决或至少部分缓解上述技术问题。

上述目的通过组合主权利要求的特征来实现。从属权利要求公开了本发明的进一步有利的实施方式。

本领域技术人员将从下面的说明书得出本发明的其它目的。因此，前面声明的目的并不详尽的，而仅是用于说明本发明的许多目的中的一部分。

因此，本发明的一个方面为一种车轮轮毂，其能够连接到车轮的轮轴，以使所述车轮轮毂能够围绕所述轮轴旋转。所述车轮轮毂包括：适于可旋转地支撑在所述轮轴上的外壳；包括定子和转子的电机；以及电池模块。所述定子适于固定地连接到所述轮轴。所述转子通过传动机构连接到所述外壳。所述电池模块和所述电机均位于所述外壳里面，而所述电池模块置于所述电机外面。

优选地，所述电机的转子和定子布置成当所述车轮轮毂支撑在所述轮轴上时与所述轮轴围绕中心轴线同轴。位于所述外壳的内部空间中的所述电池模块从所述中心轴线沿径向位于所述转子和定子的外面。

更优选地，所述内部空间为圆周形状。

在本发明的一种示例性实施方式中，所述电池模块还包括在所述内部空间中均匀分布的多个电池单元。

在一种实施方式中，每个所述电池单元均为纵向形状。至少一部分电池单元以其纵向平行于所述中心轴线的方式配置。

在另一种实施方式中，所述电池模块包括沿所述径向彼此堆叠的两排或更多排电池单元。

在本发明的另一种示例性实施方式中，两个或更多个电池单元通过一个或更多个导电片电连接在一起。

在一种变化中，所述电池模块固定地连接到所述电机的壳体，从而所述电池模块不能相对于所述轮轴旋转。

根据本发明的又一种示例性实施方式，所述传动机构还包括齿轮减速模块。

优选地，所述齿轮减速模块为行星齿轮系统。该行星齿轮系统的输入端连接到所述电机的输出轴，该行星齿轮系统的输出端连接到所述外壳。

根据本发明的又一种示例性实施方式，所述传动机构还包括单向离合器。该单向离合器的输入端连接到所述电机的输出轴；该单向离合器的输出端连接到所述外壳。

优选地，所述单向离合器包括飞轮。

在一种变化中，所述车轮轮毂还包括容纳在所述外壳内并连接到所述电机的控制器。该控制器还适于连接到外部设备。

在另一种变化中，所述车轮轮毂还包括固定地连接到所述外壳的链轮齿。该链轮齿适于连接到外部链条并由外部链条驱动。

根据本发明的另一方面，公开了一种动力车轮，其适于连接到车辆车架。所述动力车轮包括：轮轴，该轮轴用于将所述动力车轮连接到所述车辆车架；车轮轮毂，该车轮轮毂连接到所述轮轴，以使所述车轮轮毂能够围绕所述轮轴旋转；以及轮圈，该轮圈固定地连接到所述车轮轮毂的外壳。所述车轮轮毂还包括：适于可旋转地支撑在所述轮轴上的外壳；包括定子和转子的电机，所述定子适于固定地连接到所述轮轴；以及电池模块。所述转子通过传动机构连接到所述外壳。所述电池模块和所述电机均位于所述外壳里面。所述电池模块置于所述电机外面。

优选地，所述动力车轮还包括多个辐条，所述车轮轮毂的外壳通过所述多个辐条连接到所述轮圈。

根据本发明的又一方面，公开了一种自行车，其包括车架和可旋转地连接到所述车架的至少一个动力车轮。所述动力车轮包括：轮轴，该轮轴用于将所述动力车轮连接到所述车辆车架；车轮轮毂，该车轮轮毂连接到所述轮轴，以使所述车轮轮毂能够围绕所述轮轴旋转；以及轮圈，该轮圈固定地连接到所述车轮轮毂的外壳。所述车轮轮毂还包括：适于可旋转地支撑在所述轮轴上的外壳；包括定子和转子的电机，所述定子适于固定地连接到所述轮轴；以及电池模块。所述转子通过传动机构连接到所述外壳。所述电池模块和所述电机均位于所述外壳里面。所述电池模块置于所述电机外面。

优选地，所述自行车还包括连接到所述车架的车把手以及安装在所述车把手上的显示面板。所述动力车轮还包括容纳在所述外壳内并连接到所述电机的控制器。该控制器进一步电连接到所述显示面板。

在一种变化中，所述控制器通过电线连接到所述显示面板。

在另一种变化中，所述控制器通过无线通信设备连接到所述显示面板。

本发明具有许多优点。首先，可以看出根据本发明的动力车轮是单独的一体的部件，因为车轮自推进所必需的所有重要构件都容纳在动力车轮的外壳内。这些构件包括电机、电池模块、控制器、以及齿轮减速模块。换句话说，一旦动力车轮安装到独轮车、自行车、三轮车或四轮车辆上，动力车轮无需庞大的外部构件或装置来发挥作用。通过这种方式，动力车轮能够容易地配置成替代自行车中的现有自行车车轮，从而将自行车变换成电动自行车。根据使用者的偏好，可以用根据本发明的动力车轮替代上述车辆的一个或多个车轮，以实现多轮驱动或全轮驱动。

另外，本发明介绍了电池模块配置，其中电池单元容纳在动力车轮外壳的内部空间中且位于电机的外面。因此电池单元不置于电机的任何部分里面，而是位于沿动力车轮的径向比电机更远离的位置。这种配置不仅允许大量的电池单元应用于动力车轮，因而增加了电动自行车的动力和续航能力，而且意味着能够根据需要例如通过增加外壳的尺寸来改变电池单元的数量。动力车轮中用于存储电池单元的可用空间仅依赖于整个动力车轮的直径。

附图说明

本发明的上述及进一步的特征将通过下面结合附图的仅以示例方式提供的优选实施方式的描述而明了：

图1是根据本发明一种实施方式的动力车轮的主视图。

图2是图1中的动力车轮的侧剖视图。

图3是图2的动力车轮中的动力车轮轮毂的侧剖视图。

图4是沿图3中a-a线截取的动力车轮中的动力车轮轮毂的另一剖视图。

图5a显示了根据本发明一种实施方式的动力车轮中各个电池单元之间的连接，其形成了多个电池部件，每个电池部件均具有负极。

图5b显示了图5a的动力车轮中各个电池单元之间的连接，其形成了多个电池部件，每个电池部件均具有正极。

图6显示了根据本发明一种实施方式的自行车，该自行车具有安装为前轮的动力车轮并且动力车轮通过电线连接到显示面板。

图7显示了根据本发明另一种实施方式的自行车，该自行车具有安装为后轮的动力车轮并且动力车轮通过电线连接到显示面板。

图8显示了根据本发明又一种实施方式的自行车，该自行车安装有两个动力车轮并且动力车轮通过电线连接到显示面板。

在附图中，相似的附图标记在这里所描述的几个实施方式中指示相似的部件。

具体实施方式

在所附的权利要求书以及本发明的先前描述中，除上下文另有要求，否则由于表达语言或必要的含义，词语“包括”或其变形是用作包容的意思，即明确存在所述特征，但不排除在本发明的各种实施方式中存在或添加其他特征。

如这里以及权利要求书中所使用的，除非另有说明，“连结”或“连接”是指通过一个或多个电气机构直接或间接电连结或电连接。

术语例如“水平”、“垂直”、“向上”、“向下”、“上面”、“下面”以及这里所使用的类似术语是为了以其正常使用的方位描述本发明，而不是将本发明限制为任何特定的方位。

图1显示了根据本发明第一实施方式的动力车轮50，其包括车轮轮胎1、轮圈2、车轮轮毂3、以及多个辐条4。车轮轮毂3通过多个辐条4连接到轮圈2，从而当车轮轮毂3通过机械力驱动移动时轮圈2和车轮轮毂3一起旋转。为了能够旋转，车轮轮毂3以及轮圈2依次可旋转地支撑在轮轴10(将在下文详细地描述)上。如本领域技术人员所理解的，轮胎1覆盖轮圈2的外表面，以保护轮圈并提供更好的车辆性能。本实施方式中的动力车轮50制成典型的自行车车轮的尺寸，从而通过将轮轴10简单地连接到车架或更具体地自行车车架的勾爪(未示出)，动力车轮50能够用于替换现有自行车上的常规自行车车轮。

现在参照图2，车轮轮毂的外壳由第一盖6、第二盖7以及外壳主体5限定。动力车轮的自推进操作所必需的所有构件都容纳在所述外壳内。第一盖6、第二盖7以及外壳主体5通过多个螺钉23连接在一起。车轮轮毂外壳如上所述可旋转地支撑在轮轴10上。由第一盖6和第二盖7分开最远的部分之间的距离限定的外壳的宽度大于轮胎1的宽度。外壳宽度如此确定是为了外壳能够容纳电机及其传动机构。在轮轴10的一端配置有链轮齿30，链轮齿30固定到第二盖并可与第二盖一起旋转。如本领域技术人员所理解的，链轮齿30能够与自行车的链条(未示出)啮合。邻近轮轴10的另一端，电线31延伸出第一盖6之外。电线31的一端连接到动力车轮轮毂中的控制器(将在下文更详细地描述)，另一端能够连接到外部设备例如显示面板或控制按钮。

现在参照图3，其中显示了动力车轮轮毂的具体结构。车轮轮毂的外壳通过一个以上的轴承可旋转地支撑在轮轴10上。具体地，第一盖6通过第一轴承8连结到轮轴10。位于另一侧的第二盖7通过螺钉25连接到连接法兰24。连接法兰24进一步配置有轴承9以连接到轮轴10。因此连接法兰24使得第二盖7可旋转地支撑在轮轴10上。轴承8和9一起将整个车轮轮毂支撑在轮轴10上，自行车的整个或部分重量进而支撑在动力车轮上。

轮轴10的两个端部53成形为具有扁平的横截面，换句话说这两个端部53的横截面为沿一个正交方向的尺寸与沿另一正交方向的尺寸不同。与轮轴端部53的这种扁平横截面形状相对应的，两个钩状垫圈18配置成分别通过钩状垫圈18上形成的扁平开口54套在轮轴10的两个端部53上。开口54的形状也是扁平的，因此与轮轴端部53的横截面形状相对应。因而，由于扁平的轮轴端部53和钩状垫圈18可防止轮轴10相对于钩状垫圈18旋转。如本领域技术人员所理解的，钩状垫圈18用于将轮轴和动力车轮安装到自行车车架的勾爪(未示出)。

电机11配置在轮轴10上同时位于车轮轮毂的外壳内。电机11包括中空轴12，轮轴10穿过该中空轴12。由于轴12两端上的轴承14和15，轴12可相对于轮轴10旋转。轴承14将轴12支撑在第一电机盖16上，轴承15将轴12支撑在第二电机盖17上。另外，第二电机盖17具有与轮轴10上的对应凹槽部分(未示出)相配合的平键29，以使电机11作为整体牢固地连接到轮轴10并且相对于轮轴10不可旋转。电机11进一步包括定子42和转子40，定子42和转子40与电机轴12、事实上是与轮轴10围绕中心轴线43同轴。定子42围绕转子40，即公知的“外定子内转子”的电机配置。转子40固定地连结到轴12，所以二者同时旋转。定子42在其沿中心轴线43的两端上固定到第一电机盖16和第二电机盖17。

动力车轮轮毂进一步包括传动机构，该传动机构包括齿轮减速模块和单向离合器。如图3中所示，轴12的一端连接有多个行星齿轮19和环形齿轮20，此处环形齿轮20固定到电机11的第一电机盖16。环形齿轮20允许内圆周与环形齿轮20啮合的行星齿轮19转动。多个行星齿轮19进一步连接到输出承载架22以及固定到轴12的齿轮13。输出承载架22提供齿轮减速模块的输出驱动力。当轴12旋转时，行星齿轮19被驱动沿环形齿轮20的内圆周转动，这使得输出承载架22以低于轴12的角速度旋转。

另外，齿轮减速模块连接到单向离合器，因此尽管来自齿轮减速模块的输出驱动力可以通过单向离合器驱动动力车轮，但是动力车轮的旋转不会反向地使齿轮减速模块被动地旋转。具体地，单向离合器包括通过连接法兰24和多个螺栓25固定地连接到电机11的第二电机盖17的飞轮23。飞轮23同时连结到输出承载架22和外壳主体5。典型地，这种飞轮23包括图中未显示的从动件(例如棘齿)和驱动部件(例如环形齿轮)。从动件连接到外壳主体5，驱动部件连接到输出承载架22。如本领域技术人员所理解的，从动件将由驱动部件驱动，以仅当驱动部件的旋转速度大于从动件的旋转速度时进行旋转。相反地，当从动件以大于驱动部件的速度旋转时，从动件在驱动部件上面滑动且不会使驱动部件旋转。

在轴12的另一端，配置有电连接到电机11和电池模块(将在下文更详细地描述)的控制器28。配置控制器28用于控制电机操作。控制器28从上面提到的电线31接收外部命令信号。而且，电线31从控制器28向外部设备例如显示面板传输包括参数和操作状态的各种数据。

图3中还显示了动力车轮50的电池模块，该电池模块包括安装在动力车轮轮毂内的多个电池单元32。电池模块固定地连接到电机11，因而电池模块相对于轮轴10不可旋转。电池单元32通过电池支撑33固定到动力车轮轮毂外壳，而该电池支撑33通过螺栓27固定到电机11的第二电机盖17。图4显示了电池模块的具体细节。电池支撑33为配置在电机11外面且与轮轴10和轴12同轴的圆形部件，轮轴10和轴12都共享相同的中心轴线43(见图3)。动力车轮轮毂中有两个电池支撑33，并且这两个电池支撑配置成彼此平行。

电池单元32置于由外壳主体5的内圆周形成的周向内部空间和电机11之间。电池单元32和电池支撑33从中心轴线43沿径向比包括电机定子42和转子40的电机11更远离电机轴12。因此，电池单元32和电池支撑33在电机11外面，从而没有一个电池单元32置于由电机11限定的空间里面。

电池单元32在周向内部空间中布置成两排，并且沿360°圆周方向均匀分布。如图4所示，一排电池单元32沿径向置于另一排电池单元32外面。换句话说，一排电池单元32沿径向堆叠在另一排电池单元32上。但是，每一排中的电池单元32的数量是相同的。每个电池单元32成纵向形状，并且电池单元32以其纵向方向平行于轴12的方式配置。在电池模块中，多个邻近的电池单元32通过导电片34，35互相连接。导电片34，35由金属制成。如图4所示，每个短的导电片35将四个电池单元32连接在一起，相比之下每个长的导电片34将八个电池单元32连接在一起。

现在参照图5a和图5b。电池单元32之间的电连接用短的导电片35和长的导电片34的图示表示。图5a显示了沿一个方向看电池模块的视图，图5b显示了沿相反方向的视图。通过单个导电片34，35连接的电池单元形成电池部件。对于通过短的导电片35连接的四个电池单元32来说，四个电池单元32的正极通过短的导电片35连接，该短的导电片35提供总的负输出作为电池部件的负极，如图5a中所示。同样地，这四个电池单元32的负极通过另一短的导电片35连接，该短的导电片35提供总的正输出作为电池部件的正极，如图5b中所示。这两个短的导电片35一起提供与单个电池单元32电压相同但容量/电流是单个电池单元32的四倍的输出。这是因为四个电池单元32通过短的导电片35并联连接。

对于通过长的导电片34连接的八个电池单元32来说，八个电池单元32的正极通过长的导电片34连接，该长的导电片34提供总的负输出作为电池部件的负极，如图5a中所示。同样地，这八个电池单元32的负极通过另一长的导电片34连接，该长的导电片34提供总的正输出作为电池部件的正极，如图5b中所示。这两个长的导电片34一起提供电压是单个电池单元32的两倍而容量/电流是单个电池单元32的四倍的输出。这是因为在这八个电池单元32中，每四个并联连接且两个四电池单元部件串联连接。之后所有长的导电片34和短的导电片35的输出以某种方式连接以提供电池模块的整体输出。

图6至图8显示了自行车的三种不同实施方式，其中配置有不同数量的动力车轮。图1至图5b中所描述的动力车轮的实施方式可适用于图7和图8中所示的自行车。在图6中，仅有一个动力车轮150，其安装在自行车上作为前轮。后轮为传统的非自推进车轮152。动力车轮150通过如上所述的钩状垫圈和轮轴安装到自行车车架的前叉155。电线131将动力车轮150的控制器连接到靠近自行车车把手142安装的显示面板136。

在图7中，也只有一个动力车轮250，但是其安装在自行车上作为后轮。前轮为传统的非自推进车轮252。动力车轮250通过如上所述的钩状垫圈和轮轴安装到自行车车架的后下叉156。电线231将动力车轮250的控制器连接到靠近自行车车把手242安装的显示面板236。

在图8中，有两个动力车轮350安装在自行车的前侧和后侧。因此，有两组电线331将这两个动力车轮350连接到共同的显示面板336和车把手342。

现在介绍上文所描述的动力车轮的操作。在操作过程中，骑行者能够选择脚踏自行车和/或起动动力车轮以推进自行车。在仅前侧(例如图6中所示)一个动力车轮的情况下，因为脚踏板和链条系统仅为传统的非自推进后轮工作，所以脚踏板和链条系统与动力车轮完全分离。骑行者可以选择脚踏自行车、利用前动力车轮、或者二者同时利用。

在仅后侧(例如图7中所示)一个动力车轮的情况下，脚踏板和链条系统能够驱动后动力车轮。骑行者可以选择脚踏自行车或利用前动力车轮，但是二者不能同时使用。当骑行者不脚踏自行车而是使用动力车轮的电动推进时，电机产生旋转驱动力，之后该旋转驱动力通过齿轮减速模块转换成具有低速但高扭矩的输出动力。输出动力之后传递到单向离合器。由于在此情况(车轮轮毂空转)下单向离合器的输出承载架旋转得比车轮轮毂快，所以单向离合器能够传递驱动力，车轮轮毂以及动力车轮通过电机驱动旋转。当骑行者脚踏自行车而不使用动力车轮的推进功能时，如上所述的单向离合器不会使动力车轮轮毂旋转，自行车此时仅如没有动力车轮的传统自行车一般使用。但是，由于动力车轮的存在，不能同时利用脚踏动力和电机输出动力来驱动动力车轮。

当如图8中所示的情况自行车的两个车轮都是动力车轮时，前轮是独立的且能够与后轮分别控制。后轮以与图7中类似的方式使用。

在使用自行车动力车轮的过程中，骑行者看着上文所描述的显示面板以获得自行车/动力车轮的操作状态和其他重要信息，包括自行车车速、里程信息、剩余电池寿命、扭矩等。当骑行者想要控制动力车轮例如起动/停止动力车轮时，他或她可以使用安装在车把手上的可旋转按钮。可旋转按钮在动作时通过电线向动力车轮中的控制器发出控制信号，从而能够控制动力车轮。

对本发明的示例性实施方式进行了充分地描述。尽管描述涉及特定的实施方式，但是本领域技术人员很清楚，本发明可以以这些具体细节的变化来实践。因此本发明不应仅限于此处所阐述的实施方式。

尽管在附图和前述说明书中对本发明进行了详细的图示和描述，这些应被视为对特征的说明而非限制，应当理解的，仅对示例性的实施方式进行了显示和描述，而不是以任何方式限制本发明的范围。应该意识到，这里所描述的任何特征可用于任何实施方式。图示的实施方式互不排斥或者不排斥这里未阐述的其它实施方式。因此，本发明还提供包括上文所描述的一个或多个图示实施方式的组合的实施方式。在不脱离本发明精神和范围的前提下可以对本发明进行如这里所阐述的修改和变化，因此，所附的权利要求书指出了这些仅应被施加的限制。

例如，如图1至图8中所描述和图示的动力车轮制成标准的自行车车轮尺寸。但是，应当清楚，对于其他类型的车辆，根据本发明的动力车轮也能够制成其它尺寸，例如(当沿径向看时)具有不同的半径和宽度。特别地，动力车轮轮毂的外壳能够设计成具有更大的半径和/或宽度，从而为容纳电池单元提供更大或更小的内部空间。

另外，如图3至图5b中所示的电池单元布置成垂直于动力车轮的径向。换句话说，电池单元以其纵向平行于电机轴的中心轴线的方式配置。但是，在其他变化中，电池单元可以以不同的方式固定，例如电池单元可以以放射状模式对齐，每个电池单元沿动力车轮的径向放置。

在本发明的变化中，上面安装有动力车轮的自行车不具有用于利用脚踏力驱动车轮的链轮齿和链条系统。而是发电机连结到脚踏板，从而骑行者的脚踏动作可使发电机产生电力。之后电力传递到电池模块用于对电池模块进行再充电。同时，脚踏板连接到传感器，该传感器能够根据脚踏板的力、速度、扭矩等产生控制命令给动力车轮控制器。之后可以根据由骑行者的脚踏动作产生的命令来控制动力车轮。

在上文所描述的优选实施方式中，动力车轮安装在自行车上。无疑地，动力车轮也可以用于其他类型的车辆，以实现自推进，例如独轮车、自行车、三轮车或四轮车辆。

在一种变化中，从动力车轮轮毂的控制器延伸的电线也可以用于提供电流以对动力车轮中的电池模块进行再充电。在此情况下，将具有多个电线，其中一部分用作电力传输，其它用作传送信号。

在另一变化中，靠近自行车车把手安装的显示面板可以与具有按钮或按键以控制动力车轮的控制面板集成在一起。当利用集成的显示和控制面板时，可旋转的按钮或其他单独的控制机构可以省略。

在上述图4至图5b所示的实施方式中，四个电池单元通过短的导电片连接，八个电池单元通过长的导电片连接。但是本领域技术人员应当认识到其它类型的电池连接和组合也是可以的，例如可以将更多或更少的电池单元连接成组，并联/串联连接可以根据实际需要配置以提供具有所需电压/电流的电池模块的总输出。