：自行车电传动装置的制作方法
夲发明涉及一种电动自行车或电子自行车由脚踏传动及辅助电传动装置驱动该电传动装置通常包括位于前轮、后轮车轴上或底托架上的電机。为了容纳该电传动装置电动自行车的设计与普通自行车的设计明显不同。因此未经大幅变动，电传动装置无法添加到普通自行車上如拓宽前叉宽度。相反需特别设计车轮支架或底托架。进一步地普通电传动装置为自行车施加大量重量。
美国第3961678号专利示出了普通自行车的辅助电传递装置该辅助电传动装置包括横向穿过后轮圆周的直流电机，其中所述电机驱动由摆臂支撑的滚轮该滚轮与后輪圆周轮胎相接触。先前技术文献中所示的电传动装置需大量空间以便于该传动装置只连接到额外支架构造上，如安装在后轮上的车架进一步地，根据美国第3961678号专利的电传动装置固定连接到自行车上并延伸至横向后轮上。考虑到尺寸和安装方式该电传动装置的操控性能不佳。因此本发明的一个目的是提供一种具有改进操控性能的电传动装置。
采用根据权利要求1中的电传动装置可解决此问题本发奣中的电传动装置集成配置传动和电机，以大大减小尺寸进一步地，本发明中的电传动装置的复杂性和成本大大减少同时效率明显改善。本发明中的电传动装置集成配置电机和输出激励装置因此，本发明中的传动零件在横向上未延伸至传动装置以便于灵活安装尤其昰具有有限空间的自行车区域，如底托架上进一步地，使用较为紧凑的电机可减小电机尺寸和重量另外，根据本发明的电机磨损大大減少并高速运行定子线圈磁极与方向，而无需配备额外的减速传动装置如齿轮。本发明中的传动电机为一种电动机优选地，本发明Φ的传动电机为一种无电刷电动机其中机械换向器未占用额外空间。或者该电机包括一种带有电刷的机械换向器。进一步地无电刷電动机的磨损问题较少，转速增力口无电刷电动机为一种电子换向电机，优选为同步电动机优选地，本发明中的传动装置包括一种带囿外转子(包括电机定子)的电机也称作“外转子电机”，尤其是一种无电刷永磁电机本发明涉及一种自行车电传动装置。该辅助电传动裝置包括电机(优选为无电刷电动机)和带有外接触面的接触滚轮该外表面可用作自行车车轮的摩擦传动。该电机包括带有多个定子线圈的萣子以及相应的磁转子元件该磁转子元件沿定子四周周向配置。进一步地该转子元件固定连接到所述接触滚轮的内表面。该接触滚轮(鉯及附带的转子元件)内装定子本发明中，机电电机组件位于滚轮内其中所述滚轮以(旋转)外表面形式配有输出激励装置。该滚轮结合电機的电磁元件如磁转子元件，和输出激励表面如外接触面。因此磁转子元件和外接触面存在直接连接。尤其该磁转子元件和外接觸面通过所述接触滚轮壁彼此直接连接。该滚轮壁延伸至接触滚轮内表面和外接触面尤其，该滚轮壁周向密封和连续不断并配有具有內表面和外接触面的单一同质空心体，或具有内表面的空心体其中所述空心体由具有外接触面的套筒覆盖。该接触滚轮内装定子和磁转孓元件尤其，所述接触滚轮内装线圈即:所述接触滚轮内装定子铁心，其中线圈放在所述铁心上该线圈包括绕组和铁心，其中所述铁惢与线圈进行磁性连接接触滚轮具有圆形横截面，并沿电机旋转轴延伸滚轮纵向上的滚轮优选为凹形，尤其当曲率小于自行车轮胎运荇面的互补曲率或者，该滚轮可为圆筒状具有恒定圆形横截面。该滚轮包括一个金属片尤其是硬度增加的钢或铝合金。尤其该滚輪包括一种磁性材料，其中所述材料具有高磁导率并提供磁回路连接用于关闭电机磁性元件配备的磁路。所述线圈铁心与磁性材料进行磁性连接；尤其该铁心包括部分磁性材料。该滚轮包括两种材料一种具有高磁导率，另一种具有高硬度具有高硬度的材料带有接触媔。该滚轮的几何形状和(至少一种)滚轮材料具有很低的磁阻该接触滚轮包括由硬质材料制成的圆筒壁，如金属或合金优选为钢，尤其為电工钢；优选地根据DIN
EN10106或10107标准要求。该圆筒壁形成导磁环因此，根据本发明的另一个方面该圆筒壁包括导磁材料或由导磁材料制成。该导磁材料优选为一种顺磁或铁磁材料如钢，优选为电工钢其中所述电工钢具有机械刚度和高磁导率(和低涡流和磁滞损耗)。因此該圆筒壁具有机械刚度和导磁性。根据所提供的材料通过选择适当的具有两种性能的材料，或至少选择两种材料和结构可实现这一点其中至少两种材料包括至少一种顺磁或铁磁材料和具有高刚度的材料。该顺磁或铁磁材料的相对磁导率至少为50、200或400优选为至少500,1000或2000。该接觸滚轮壁的厚度至少为1.2mm、l.5mm、2mm、2.5mm或3mm尤其,最大厚度至少为1.5mm和2.5mm。这样提供足够的机械刚度尤其当接触滚轮由钢制成时。进一步地因根据旋轉磁场切换的线圈引起的噪声减少，其中所述磁场用于电机的旋转运动更进一步地，接触滚轮的长度和直径之比优选小于1.5更优选小于1.3，最优选小于1.1在特定实施例中，此比率约为1±30、20或10%发明人已发现，此比率对上述噪声具有明显影响且相比大于1.5比率的给定比率允许夶大减少噪声。尤其发明人已发现，本发明中接触滚轮的长度和直径之比可大大减小谐波尤其是行车噪声产生的第2、3和更高泛音。该滾轮外接触面的构造满足增加接触面和轮胎之间的摩擦力优选地，该外接触面包括多个凹口或高程或二者兼得该凹口或高程仅在径向仩延伸或在径向和垂直方向上延伸，其中所述垂直方向与滚轮切线方向相倾斜如以凹槽的形式。在另一实施例中外接触面可配有安装茬滚轮上的额外套筒。该套筒优选可替换并部分由弹性材料制成，如橡胶或塑料该套筒包括接触面上的防滑材料，如砂纸或砂带尤其是粘合连接侧的砂带。该套筒包括靠近滚轮的粘合内层该滚轮可配有紧固元件，其中所述紧固元件与套筒中相应的紧固元件相啮合所述紧固元件可为机械元件或粘合元件，如砂带该外表面优选涂有增强颗粒层，如由陶瓷材料制成的陶瓷颗粒或陶瓷复合材料例如，所述陶瓷材料包括AI2O3
(根据维氏硬度计)的材料有益地，该层还包括绑定组件(如矩阵)用于固定颗粒到滚轮上，如铝、铝合金或钢或另一种金屬或合金相反或结合陶瓷颗粒一起使用，可使用金属或合金硬质材料如碳化钨，以提供增强颗粒该外表面可配有滚轮的外表面或套筒的外表面。所述增强颗粒和/或绑定组件可用作电弧喷涂层该套筒由此层制成。该层通过粘合剂优选连接到接触滚轮的外表面尤其是溫度敏感粘合剂。该外表面是滚轮或其截面的外圆周表面此时，温度敏感是指当温度大于温度T时所述粘合剂在物理和/或化学上进行分解。温度大于T时该层从接触滚轮上剥落。可替换地或组合地该层增强颗粒通过粘合剂连接到该层上，尤其通过之前所述的温度敏感粘匼剂温度T优选约为:70°
C、80° C、90° CUOO0或120° C。进一步地温度T对应于电子器件和/或本发明中电传动磁性元件的温度上限，尤其是本发明中传动电機的温度上限温度上限与温度T之间的安全范围为10° C、20° C或40°
C。温度T可高于温度上限尤其是安全范围。通过高功率时运行本发明中的传動装置并降低冷却，可达到温度T此时该层和/或其颗粒由于粘合剂分解而瓦解。这样自动结束传动装置的进一步升温，可用作温度保險丝可轻易更换该层。该层可为常见握带或砂带该粘合剂为该层的一部分，用于覆盖该层的一侧或者，该粘合剂层压在接触滚轮之湔涂抹在该层一侧(优选粘合剂或握侧相反侧)。另一实施例包括接触面上的粗糙区如接触滚轮的外表面。所述粗糙区优选为圆周延伸尤其是圆柱形延伸。该粗糙区在接触滚轮的另一端延伸该粗糙区优选在一个零件或滚轮另一端多个零件上延伸。尤其该零件在接触滚輪的另一端中部配置。零件不止一个时零件沿接触滚轮长度排列。该粗糙区优选配有滚轮制成材料如金属或合金。该粗糙区可用作接觸滚轮不可分割的一部分或作为单个零件，连接到接触滚轮上如以可拆卸套筒形式。该粗糙区以另一种机械方式可滚花、轻刷或粗糙无电刷电动机的定子为一种内定子，其中转子(作为外转子)围绕所述内定子配置该定子包括铁心元件(由磁性材料制成)以及配置在其上的繞组，其中这两种元件组成线圈因此，所述定子包括由铁心元件组成的线圈和相应配置在其上的绕组通过电机内的直接电气连接，可將该线圈电组合在一起该线圈根据三相系统组合，其中相互相移为nxl20°，11是个整数邻近线圈被分配到不同相上。以相同的顺序定期重复彡个不同相位将线圈配置在周向序列中。铁心元件(以及磁性材料)彼此进行磁性连接由具有高导磁率的磁性材料制成，如铁素体或铁或鐵合金铁心元件纵向延伸至定子。该定子通过安装组件与自行车定子(非旋转)零件进行机械连接定子绕组，如定子线圈与电气(电子)换姠器电路进行电连接。该定子包括一个电枢其中绕组配置在所述电枢上。该电枢包括线圈铁心元件以及连接铁心元件的磁性材料线圈鐵心元件以及连接电枢铁心元件的磁性材料彼此固定连接，其中所述电枢提供磁性和机械连接电枢包括一个内部开口，其中安装轴延伸穿过所述开口安装轴和电枢在内部开口内壁处彼此固定连接。安装轴可直接连接到电枢上以便于所述安装轴和电枢彼此进行物理接触。在优选实施例中所述安装轴通过机械阻尼元件连接到电枢上,参见如下所述的弹性衬套。该电枢包括铁心元件和连接铁心元件的磁性材料，可用作导磁材料的片材堆该片材沿着电机纵向轴堆积。为减少涡流损耗所述片材进行电绝缘，优选通过绝缘涂层磁转子元件圍绕定子配置，并由接触滚轮的内表面支撑该磁转子元件优选为永磁体，尤其为稀土磁体该磁体包括钕、钐钴或铝镍钴磁体或其他具囿高矫顽力的磁体材料。
在优选实施例中定子配有固定连接到定子绕组上的安装轴，如固定连接到绕组铁心上换句话说，所述安装轴連接到线圈上该安装轴不适合转子的旋转运动。相反所述安装轴为本发明中传动装置(固定连接到安装组件上)的固定组件，其中所述滚輪与安装相比可转动该安装轴形成了固定轴。尤其该安装轴与定子绕组间接连接(如连接到线圈)。优选地该安装轴与电枢进行机械连接，如电枢的内部开口该安装轴固定连接到铁心上，其中绕组置于所述铁心上优选无自由度或至少无转动自由度。该安装轴可直接连接到电枢或，作为优选实施例通过如下所述的弹性阻尼元件连接到电枢上。所述阻尼元件进行的任何阻尼运动不应被视为自由度运动在特定实施例中，安装轴包括两个安装衬套其中所述衬套至少部分延伸至铁心纵向中心孔内，且(纵)销连接到安装衬套上安装轴纵向延伸穿过接触滚轮。进一步地安装轴在接触滚轮的两个相对端面处包括两个连接部分。优选地所述连接部分从接触滚轮的有关端面中伸出。尤其至少一个附件部分包括连接元件(如孔或螺纹孔)，其中至少一种连接元件不位于电机的旋转轴上可替换地或组合地，至少一種连接部分包括一个非圆形连接元件在两种替代方案中，所述连接元件适于定子和自行车截面之间的传递扭矩其中本发明中的传动装置连接到自行车截面上。延伸至电机(如定子)上的安装轴尤其适合对称、稳定和简单连接到自行车上在优选实施例中，安装轴和线圈(铁心)の间配有弹性阻尼元件该弹性阻尼元件优选为两个弹性衬套，其中所述衬套配置在安装衬套和铁心元件上尤其，所述弹性阻尼元件配置在电枢和安装轴之间如电枢内部开口，其中安装轴优选配备安装衬套通过电机支架振动(尤其在可听范围内)中的电机内部组件(定子)的機械去耦，弹性阻尼元件明显减少因电机运行产生的噪声在安装组件上部配置阻尼元件。因此该阻尼元件配置在(大部分)安装组件和配囿根据本发明的传动装置的自行车之间。阻尼元件可配置在车梁和车臂上(尤其在枢轴点)其中所述阻尼元件形成一个枢轴轴承支架，用于連接电机臂和安装轴因此，所述阻尼元件可配置在安装组件内用于连接顶部零件和定子。进一步地该阻尼元件可配置在安装轴内。該阻尼元件由弹性材料制成或为弹性构造以便于吸收振动该阻尼元件可为片材或弹性材料垫，如橡胶根据本发明的一个方面，电传动裝置配有第一和第二滚动体轴承该轴承可支撑滚轮、定子或安装轴。该轴承位于传动装置不同的纵向位置如在滚轮的另一端。该轴承連接安装轴和接触滚轮但具有旋转自由度。该轴承位于安装轴的相反纵向位置该轴承可为滚柱轴承、滚珠轴承或滚针轴承。旋转元件(忣其接触面)可由钢、淬火钢、经表面处理的钢或其任意组合制成进一步地，所述旋转元件(及其接触面)可由陶瓷制成或包括陶瓷表面层尤其包括Si3N4或ZrO2。第一和第二轴承如电传动装置另一端上的两个轴承，优选为同一类型优选地，该轴承具有相同的尺寸并由相同的材料淛成。尤其该轴承具有相同的尺寸、性能、额定载荷、径向载荷能力和/或额定寿命。因此就支撑性能或载荷能力而言，该轴承是对称嘚比较带有外转子的普通无电刷电动机，该实施例具有对称载荷能力换句话说，就径向力而言两个轴承的载荷能力相同。这样本發明中的电传动装置具有很高的使用寿命。另外大多数组件对称，可使用高度相似或相同的零件以减少生产成本在特定实施例中，电源线(连接到定子绕组或线圈)延伸穿过定子尤其穿过安装轴。因此定子(尤其是安装轴)包括一个中空截面或内部通道，其中(部分)电源线延伸穿过所述通道该定子，尤其是安装轴可配有周向密封通道或开式通道如以凹槽形式。该电源线延伸穿过定子通道或安装轴根据本發明的这一方面，安装轴是空心的或包括一个中空纵截面该电源线延伸穿过形成通道，并延伸至定子外侧该电源线延伸穿过安装轴端媔，以便于与定子外侧的其他电气组件相连接该安装轴界定一个内部通道，其中电源线位于所述通道中该电源线延伸穿过至少一个端截面和/或安装轴的端面。根据第一实现目的该电源线直接连接到定子绕组上(如连接到线圈上)。根据一个替代方案和第二实现目的该电源线连接到位于控制滚轮内的无电刷电机控制电路上(如定子内，或优选在安装轴的端面上)。所述无电刷电机控制电路用于控制已连接的萣子绕组(如线圈)在第一实现目的中，该电源线是个多相线其中所述多相线包括相线(尤其，除中性导线之外)如带有相位R、S和T的三相线。所述定子线圈(如绕组)根据其相位进行电气分组在N相位系统中，N绕组逐一涉及到不同的相位位于其他相位的N-1线圈之间的线圈为串联或並联连接。N是个整数或等于3或更大不同相位的线圈配置在特定相序中，其中所有绕组重复进行所述序列配有N相位系统时，线圈及其互聯提供旋转磁场线圈中的连接件位于定子内。进一步地其连接件或线圈(如绕组)包括塞子，其中多相线连接到所述塞子上每个线圈(如各自绕组)还可配置相线，其中所述线圈(因此涉及到特定相位或组)在定子外侧相互连接。此时该电源线由构成单个绕组的线组成。在第②实现目的中该电源线优选包括两个供电导线，如具有V+和GND电压的直流导线这些导线连接到电机控制电路上。除电源线之外至少一个額外线(也连接到电机控制电路上)用于传输控制数据(如作为设定点数据的转速数据或功率数据或扭矩数据)和/或传感器数据(如电机或电机传感器提供的温度数据或载荷数据)。在优选实施例中延伸穿过安装轴的电源线为三相线(带有三相导线或三相导线和额外中性导线)，其中所述彡相线连接到绕组上并根据相位系统成组连接。在这些优选实施例中电机控制电路位于安装轴和定子外侧，但是电传动装置的一个组件优选位于电传动装置的安装组件内。电机控制电路包括一个无电刷电机控制器(作为集成电路)和由其驱动的输出级开关(作为电子开关)┅般，线圈的电气特性和性能适用于各线圈绕组该电机控制电路可配有传感器输入端或传感器，用于感应电机内的磁场方向或电机和定孓的方向该磁场方向为控制器配备输入端，用于磁场定向控制(带有或不带有磁场传感器)或者，该电机控制电路提供一种无传感控制装置尤其，所配备的控制装置为一种换向控制装置该电机控制电路提供一种六级块换向、正弦换向和/或磁场定向换向装置。尤其电子換向器(例如，控制电路)驱动带有多相移、梯形或正弦电流或电压的线圈激励电流或电压具有正、负半周期。梯形形状包括用于半周期的遞增、恒定和递减相位阶跃因此，每个周期的梯形电流或电压包括六级另外，激励电压电流性能可为任何形状大约为正弦形状。此外考虑到线圈、转子磁体和电枢的机械和电性能，激励电压或激励电流可满足产生反电动势电压其中所述电压的形状类似于以上激励電流或电压的形状。该电机控制电路提供一种脉冲宽度调制(PWM)用于控制有效功率，如电机电流的RMS0该电机控制电路适用于梯形换向控制(或任哬其他形式导致低高频分量或转矩脉动，如正弦换向控制)该电机可用作永磁同步电机。优选地所述电枢缠绕以产生梯形或正弦反电動势。
根据本发明的一个方面电传动装置包括位于外接触面的一端的冷却面。优选地电传动装置包括外接触面两端的两个(对称)冷却面。接触滚轮的外表面区域包括接触面用于接触自行车车轮以及至少一个冷却面。该冷却面位于外接触面区域的侧端优选地，该接触滚輪的外表面区域包括接触滚轮侧端的两个冷却面如配有两个冷却面，该接触滚轮配置在冷却面的中间该冷却面优选配有周向凹槽用于增加冷却效果。冷却面具有冷却效果如通过气流，尤其通过自行车运动产生的风力额外的冷却效果由接触面传热提供至接触滚轮的接觸车轮。在特定优选实施例中该冷却面配置在接触滚轮的端面上。该冷却面可用作接触滚轮一端上的圆周截面优选作为接触滚轮两端仩的相对圆周截面。组合地或可替换地在接触滚轮的一个端面上配置冷却面，如在如下所述的盖构件上或，优选地有两个冷却面，┅个在接触滚轮的两个端面上如在如下所述的两个相对盖构件上。该冷却面配有凹槽优选与接触滚轮旋转轴同轴。该凹槽可配置在接觸滚轮的内表面和/或传动装置内部的盖构件上或配置在接触滚轮外表面和/或盖构件上。优选地该凹槽位于滚轮的内侧和外侧，以便于接收滚轮内部热量并释放热量到滚轮外侧该凹槽优选由金属材料制成，其中所述金属材料为接触滚轮的制成材料该凹槽可沿着接触滚輪圆周轴向线圈连续形成和/或作为接触滚轮至少一个端面上的同心圆，尤其在如下所述的盖构件上该凹槽还可在接触滚轮部分圆周上作為一个或多个螺旋物和/或作为接触滚轮一个端面或两个端面的螺旋，优选在一个或两个盖构件上所述盖构件和/或滚轮优选为传热材料，洳金属或合金例如钢。接触滚轮内侧和/或外侧上的表面凹槽沿螺旋物延伸，形成“风车效应”其中根据此效应，空气中夹带接触滚輪转动因此,接触滚轮表面上的气流增加,从而增加了冷却效果。进一步地沿螺旋物延伸的凹槽在接触滚轮表面上提供非层流。所得湍流進一步增加了冷却效果为保护传动装置的内部区域，该电传动装置还包括至少一个盖构件用于覆盖定子一个端面或优选两个端面上或接触滚轮一个端面或优选两个端面上的定子。该盖构件朝径向延伸该盖构件延伸至滚动体和接触滚轮内表面。该滚动体轴承直接置于定孓上优选在安装轴定子上，所述盖构件与具有滚轮内表面的滚动体轴承相连接所述滚动体轴承内表面装配在安装轴上，其中一个盖构件装配在滚动面外表面上(可旋转及滚动面内表面)所述盖构件装配在接触滚轮的内表面内。所述盖构件直接连接到接触滚轮的内表面优選通过压入配合。因此所述盖构件以及滚动体轴承在接触滚轮(或定子)的端面配有密封外表面。另外所述盖构件以及滚动体轴承以旋转方式支撑接触滚轮和定子/安装轴。额外盖构件可用于盖住滚动体轴承内部元件和外部元件之间的缝隙该滚动体轴承可为滚珠轴承或滚柱軸承。优选地所述滚动体轴承为防尘轴承，优选为双防尘轴承该滚动体为密封装置，其中外侧附近的唯一移动零件为滚动体外圈电機内部零件完全密封，这样灰尘无法进入定子和转子之间的微小间隙中进一步地，密封元件可配置在定子或接触滚轮的端面上密封元件用于密封安装轴和滚轮(留存微小间隙)，以便于转动接触滚轮和安装轴(以及定子)根据本发明的另一方面，电传动装置包括安装组件用於安装电传动装置到自行车上，优选安装到自行车车架凹槽或另一个支架安装元件链拉条、立叉或竖梁上，其中所述自行车车架位于底託架(如在底托架外壳下侧)下方该安装组件配有顶部零件，其中所述顶部零件配有第一紧固元件第一紧固元件适用于连接到支架凹槽或叧一零件或上述自行车车架上。一般第一紧固元件用于安装到自行车连接组件上。在特定实施例中第一紧固元件包括一个表面，其中所述表面与部分支架凹槽互补优选地，所述顶部零件适用于连接到支架凹槽上并包括一个螺丝板，其中所述螺丝板尺寸如下:62x30mm
(长x宽)或56x33mm (长x寬)±5%、2%或1%该顶部零件尺寸满足容纳在支架凹槽内或连接到自行车车架的安装元件上，其中所述自行车车架位于底托架外壳下方电传动裝置的顶部安装组件与底托架外壳互补。根据自行车车架配备的安装元件尺寸顶部零件尺寸包括53x26_(长 X 宽)、53xl4mm (长 x 宽)、62x30mm (长 x 宽)、60x44mm (长 x
(长x宽)±5%、2%或1%。进┅步地所述顶部零件可配有孔或槽孔，用于调整组件到自行车轮胎的距离该槽孔优选直径或宽度为10mm±5%、2%或1%，优选约为10.5mm或者，该顶部零件包括从顶部零件延伸的螺栓该螺栓配有一个外螺纹，其中该螺纹直径为10mm±5%、2%或1%优选约为10.5mm。或者所述外螺纹直径为4、6或8mm
(±5%、2%或1%)，其中可配置单一螺栓或多个螺栓(尤其两个螺栓)另外，可配置用于对称安装顶部零件到链拉条(立叉或竖梁)上的安装元件其中所述安装元件连接到顶部零件上。顶部零件可作为顶板配置优选垂直于车梁。在另一实施例中所述安装组件的顶部零件包括支架紧固件，其中所述紧固件适用于与自行车车架的两个链拉条进行机械连接尤其与自行车车架底托架旁边的链拉条端部相连接。该支架紧固件包括由螺纹え件连接的两个支架该螺纹元件(如与螺纹螺栓啮合的螺丝)适于改变紧固件支架之间的距离，从而夹紧紧固件支架之间的链拉条优选地，该支架包括适于接触链拉条上部零件和下部零件的凸面每个支架端部包括两个凸面，其中每个支架凸面之间的隔开距离约为:60mm±20%、10%或5%
(中惢到中心)该凸面包括半径至少为15mm、20mm或25mm曲率。凸面形状与其连接的链拉条形状相对应该螺纹元件的长度至少为15或20_，以便于容纳螺纹元件の间的链拉条直径在特定实施例中，所述安装组件的顶部零件还包括一个与桥管啮合的紧固部件其中所述桥管与靠近(如距离为30-60mm)底托架嘚链拉条相连接。该紧固部件可至少配有一个支架或额外元件(如支架)出于稳定性原因，大多数普通自行车车架包括此类桥管(垂直于链拉條)该桥管、链拉条端部和底托架构成了小车架。所述安装组件的顶部零件包括安装在此车架上的紧固元件在优选实施例中，第一紧固え件包括弹性元件如由橡胶、硅或类似弹性材料制成。该弹性元件在传动装置余下零件和自行车之间作为垫圈安装该弹性元件用于减尐本发明中传动装置的振动。该弹性元件由一层弹性材料制成尤其是天然橡胶，或硅或发泡弹性材料。根据本发明有关电传动安装组件的另一个方面该安装组件包括一个或多个支点，优选位于从顶部零件两个平行边延伸的两个侧梁上因此，所述两个侧梁及其中间的頂部零件可为U形或另一种形状其中所述顶部零件连接两个侧梁，至少一部分顶部零件垂直于安装轴连接的侧梁安装部分第二紧固元件包括两个车臂，其中所述臂与侧梁支点在所述臂(优选通过支点的枢轴轴承)第一端进行枢轴连接就支点而言，所述臂是关键的所述臂的苐二端与定子相连接。所述臂的第二端与第一端相对侧梁彼此分开，提供空间用以容纳接触滚轮的长度该侧梁通过侧梁端部相对的顶蔀零件相连接，其中所述侧梁与支撑安装轴的臂相连接利用偏置臂以便于在电传动装置驱动的车轮上压住接触滚轮。所得力(尤其对于产苼力的组件张力元件)优选可控。第二紧固元件包括张力元件其中所述张力元件连接所述臂或定子的一个第二端到一个侧板上。这样苐二紧固元件提供的力施加在接触滚轮上。该张力元件位于侧梁板和接触滚轮定子之间提供压紧力或，优选地拉力。该张力元件连接所述臂(或定子/安装轴)的一个第二端以及侧板的一个位置，其中所述位置相对于所述臂的第一端较靠近第一紧固元件。或者每个臂可配有一个张力元件，用于对称支撑接触滚轮或任何其他位置该张力元件在定子或朝向侧板的所述臂第二端上施加弹性力，其中所述侧板與张力元件相连接该偏置张力元件提供偏置力或偏置转矩，以压住/牵引滚轮远离安装组件(朝向驱动轮)该张力元件适于在滚轮与驱动轮楿接触的位置提供一定的偏置力(如接触位置)。该偏置力对应于所述滚轮外接触面和驱动轮表面上的静摩擦系数朝向车轮移动滚轮的偏置仂由张力元件产生的力提供；所施加的弹簧力由张力元件产生(有效杠杆长度)以及滚轮和车轮表面的接触角在接触力方向确定。优选地可根据车轮和接触滚轮之间的摩擦系数调整偏置力(或弹簧力)，尤其根据目前路况(干燥/潮湿/多尘)可配备致动元件以便于调整偏置力，如通过鮑登线(或机电等效物)连接到本发明中传动装置上的杠杆该机械装置，包括一个张力元件和控制装置同样如下详述。随着传动转矩的增加(减少)尤其是接触滚轮施加在车轮上的切向力的增加(减少)，接触滚轮强制施加在驱动轮上的接触力从而增加(减少)传动转矩与接触滚轮強制施加在车轮上(如，以远离安装组件的方向)的接触力(=法向力)之间的单调相关性严格递增起因于:滚轮以(切线)驱动力相反的方向朝向车轮移動其中由于电机转矩所述驱动力由接触滚轮施加在车轮上。该相关性(在第一量级中)大致为线性相关性其中所述线性相关性(与压紧力相關)的偏移量对应于偏置力，且线性相关斜率由接触滚轮方向和支点确定其中用以容纳接触滚轮的所述臂在该点处由侧梁支撑。尤其所述斜率为r*t/n，其中r是指接触滚轮的半径t是指所述臂支点和滚轮切线在接触点之间的距离，η是指容纳滚轮的所述臂支点和滚轮接触点之间的切线偏移量，如切线方向上接触点与支点之间的距离。η是指接触点(如接触点上滚轮或车轮的切线)和侧梁上所述臂支点的切线偏移量。所述滚轮的接触点是指滚轮与车轮进行物理接触的点(=啮合线的剖视图)距离η反映了接触力相对方向上安装组件臂之间的倾斜角，其中η对應于所述倾斜角相反方向的直角三角形一侧(反映了所述臂方向)。该相关斜率根据既定静摩擦系数提供其中所述系数反映了接触力(法向力)與所得最大切向力之间的比例相关性。静摩擦元件所得的最大切向力比接触滚轮用以电机实现的所有传动转矩施加的切向力较大这可避免打滑。尤其根据滚轮和车轮(在一定标准条件下)的表面性能和所得摩擦系数，至少可提供一个物理量r、t和n其中所述物理量用于确定本發明中传动装置的尺寸。进一步地根据目前街道条件可通过适应机制(如包括杠杆、鲍登线和机电致动器)调整t或n，如根据目前摩擦系数進一步地，车梁上不同的支撑点用以提供不同的臂枢轴点通过提供不同的臂枢轴点(至少两个)，可提供不同的尺寸t或η。同样，可提供张力元件车臂上不同的作用点或张力元件在车梁上不同的锚点。与张力元件相连接的锚点为作用点。支撑点(提供枢轴点)、作用点和/或锚点上嘚特定点可加以选择以便于选择一定的t和/或S尺寸。对于不同的点t和/或S不同。这样可确定和选择接触力和传动转矩之间的某些所需相关性尤其根据实际街道条件上的目前摩擦系数。根据滚轮和车轮的不同离散方向可调整方向(调整接触力与传动转矩之间的相关性)，如通過枢轴点、作用点和锚点进一步地，通过连续调整方向可调整此方向如通过配有包括调节螺钉或规定螺钉的机制，以便于至少调整一個t或S尺寸该机制配有安装组件。该张力元件按压或拉动定子(如安装轴/滚轮)朝向一个方向其中所述方向满足预载荷法向力产生并在车轮仩压住滚轮，以对应于如上所述的接触力偏置除恒定预载荷(偏置)之外，根据以上关系滚轮提供的传动转矩增加了滚轮压在车轮上的机械力。根据以上线性关系更强的扭矩导致更强的压紧力。因此在较低扭矩巡航模式下，整个系统效率相对于固定压紧力有所增加该接触力足以防滑，但接触滚轮不会导致车轮不必要的变形以便于大大降低效率。尤其这样可尽量减少车轮额外弯曲。该张力元件优选包括两个压力弹簧如图3所示。该张力元件提供工作点此处接触滚轮与自行车车轮接触且张力元件所产生的力从侧梁远离朝向车轮。优選地该安装组件配有枢轴阻尼元件，用于抑制接触滚轮的枢转运动该枢轴阻尼元件可配有摩擦元件或液压或气动阻尼器。该枢轴阻尼え件可配置在至少一个侧梁与至少一个车臂之间或配置在所述臂的支点处，进一步地该枢轴阻尼元件可配置在所述臂的枢轴轴承上。茬优选实施例中摩擦元件配有一个枢轴轴承垫圈。该枢轴阻尼元件(如垫圈)提供至少一个车臂和侧梁之间的摩擦力有益地，垫圈用作枢軸阻尼元件其中所述垫圈配有摩擦表面或两个(相对的)摩擦表面。该垫圈可由塑料制成如聚乙烯、聚酰胺或类似材料，或配有由这些材料制成的表面垂直于所述垫圈处施加偏置压紧力。通过调整偏置压紧力可调整用作枢轴阻尼元件的垫圈的阻尼效果一般，所述枢轴阻胒元件优选位于枢轴轴承内利用所述枢轴阻尼元件可消除或减少车臂和接触滚轮的振动，尤其在低速时该张力元件可配有扭力弹簧。該扭力弹簧优选位于枢轴轴承内或围绕或在枢轴轴承内轴向延伸或者，所述张力元件可配有气动和/或液压元件优选位于枢轴轴承上或位于至少一个车臂和至少一个侧梁之间。容纳所述接触滚轮的车臂长度优选为35-100mm其中所述长度从支点和接触滚轮轴处测量，如臂和安装轴嘚连接点该安装组件臂的倾角优选为45-10°，尤其为32-20°。该倾角根据摆臂(支点与接触滚轮轴之间的线)和自行车车轮与支点之间的线之间的角喥确定。该倾角基于以下情况给出:所述滚轮与驱动轮胎相接触在另一实施例中，该传动装置包括止动器或桥台用以限制远离安装组件方向上的滚轮运动。该止动器配置在安装组件上尤其在车梁上。该止动器配置在车臂范围之内以便于在止动器预确定的端位置上与车臂楿啮合预确定的端位置由止动器相对于车臂的空间方位而确定。如车臂位于端位置上所述滚轮与车轮相接触。张力元件可配备弹簧、鮑登线、伺服电机、电磁阀、气动或液压元件或其组合鲍登线优选与致动元件相连接，如用于人工致动的杠杆进一步地，可配备与张仂元件相连接的控制装置如机械控制装置(如鲍登线)或电气控制装置。进一步地该张力元件可连接到各自臂/第二紧固元件上。另外可配备机械或电气致动元件，其中所述元件连接到第二紧固元件上尤其，所述机械致动元件可为适用于人工致动的杠杆进一步地，可配備闩锁装置优选连接到致动元件上。在特定实施例中用于人工致动的杠杆与闩锁装置结合使用，同时控制第二紧固元件上的弹性张力え件该杠杆用以调整张力元件的压缩度，如控制张力元件产生的力该张力元件在车臂上施加力，用以朝向自行车车轮压住(或拉动)接触滾轮(如在啮合模式下)如致动元件不再致动，该闩锁元件用以位置张力元件的压缩度进一步地，该致动元件用以释放闩锁元件优选地，如释放闩锁元件额外弹簧从车轮后侧移动接触滚轮，如在解脱模式下该控制装置用以控制车臂方位，并提供啮合和解脱模式在啮匼模式下，将远离张力元件配有的安装组件的力施加在车臂上这样，朝向自行车车轮移动接触滚轮其中所述车轮安装有传动装置。在解脱模式下张力元件或控制装置朝向安装组件放置接触滚轮。进一步地该致动元件可朝向安装组件放置接触滚轮，如远离安装有传动裝置的自行车车轮通过改变车臂相对于安装组件(就相对于车梁)的方位来移动接触滚轮。在特定实施例中第二紧固元件包括用以支撑定孓(如安装轴)的导轨，其中张力元件在远离安装组件的方向上压紧安装轴(而朝向车轮)。该张力元件包括离心力转换器用以将电机的部分旋转功率转换为纵向力，其中所述纵向力远离安装组件而朝向车轮压紧定子(或车臂)。该离心力转换器可用作旋转摆锤和摆锤离心力推动嘚轴向引导装置这样，所配备的机械调节元件用以控制接触力(如施加在接触滚轮上的力其中所述力用以在车轮上压住滚轮，远离安装組件也称为法向力)。一般该安装组件包括去除装置，用以电力条件无法满足时从车轮上取下接触滚轮该去除装置可配有张力元件，並进行机电(作为伺服电机或电磁阀)或机械(作为离心力转换器)配置用以控制接触力的去除装置和张力元件可配备相同的机械或机电元件，洳伺服传动装置另外，通过控制电机转速或电机的机械输出功率或电机转矩可控制张力元件。或者使用2个传感器可控制张力元件，其中所述传感器用以检测滚轮与自行车车轮之间的速度差如传动装置和车轮之间的滑动。如检测到滑动情况可配置已连接的控制装置鉯增加接触力。根据转速、机械输出功率或转矩调节元件用以控制张力元件产生的力。转速、机械输出功率或转矩增加时所述调节元件会增加张力元件产生的力。该力施加在接触滚轮上以便于从安装组件处移动接触滚轮，如朝向车轮该调节元件可配备电子电路，其Φ所述电子电路连接到电机或电机控制电路上该调节元件包括输出端口，其中所述端口连接到张力元件上尤其连接到伺服电机上，以便于根据电机转速、机械输出功率或转矩从安装组件处压紧接触滚轮根据本发明中电传动装置的特定实施例，安装组件包括卡扣其中所述卡扣连接顶部零件到底座上，且该底座固定连接到自行车上优选在支架安装位置上。该卡扣包括快速释放元件该快速释放元件用鉯致动时释放卡扣连接件。该安装组件包括止动器、导向装置或二者兼得该止动器和导向装置用以定位自行车上的顶部零件。该止动器戓导向装置为顶部零件和导向元件提供咬接位置其中所述导向元件固定连接到顶部零件。这样可将余下电传动装置简便拆下并插入部汾安装组件上。本发明中电传动装置的另一方面涉及用于驱动电机的控制元件该电传动装置包括无电刷电机控制器和与其相连接的输出級开关。输出级开关的控制输入端连接到控制器的输出端上所述输出级开关的功率输入端与电源(尤其是蓄电池或电池组)相连接或与电源輸入端口(构成电传动装置的一部分)相连接。该电源是本发明中传动装置的一部分包括咬合连接件，其中所述连接件与安装在自行车上的咬合连接件相啮合该电源可容纳在安装组件内。所述控制器和输出级开关组成了该无电刷电机控制电路所述输出级开关(尤其是输出端)與定子线圈相耦合，如绕组该输出级开关或无电刷电机控制器容纳在安装组件内，尤其位于侧壁之间该输出级开关为半导体开关(FET、MOSFET、GTO、IGBT或MCT)，其中双极型晶体管与安装组件进行热连接可配备电源开关用于开启和停用完整的传动装置，如以电气或电子开关或机电继电器形式配备进一步地，可配备主开关用于开启和停用电机其中当接触滚轮与车轮相接触时，所述开关致动；当接触滚轮与车轮不接触时開关不致动，反之亦然该主开关位于外壳内或处在张力元件的手动控制下。优选地所述主开关置于鲍登线手动起动杆上，用于控制接觸滚轮的位置尤其，该主开关是个密封开关如由永磁致动的磁性开关，其中所述磁体用于控制主开关的状态所述主开关用于开启/关閉电机和/或电机控制器和/或输出级。电控电源开关可用作主开关如像继电器之类的机电电源开关，或优选舌簧式继电器或者，半导体功率开关如MOSFET,可用作主开关。一方面可连接电源或电源输入端口之间的主开关；另一方面，可连接无电刷电机控制器或输出级之间的主開关优选地，在电机和控制器上游连接主开关在特定有利的实施例中，所述主开关为如上所述的磁性开关、磁传感器尤其是舌簧式繼电器。该主开关优选还包括一个磁体其中所述磁传感器和磁体通过彼此相对运动可控。磁传感器和/或磁体可配有附件或轴承用于磁傳感器和磁体之间的受控相对运动。该主开关可配有一个致动构件其中所述构件连接到磁体或磁传感器上(或连接到二者上)。该致动构件適用于将其运动传输到磁体或磁传感器上该致动构件适用于磁体和磁传感器的彼此相对运动。已发现磁传感器具有高土壤抵抗力。可使用像霍尔传感器这样的磁传感器代替磁簧开关(优选连接到输出级上)无电刷电机控制电路可用作电子电源转换器或换向器。所述无电刷電机控制电路(尤其无电刷电机控制器)包括一个输入端口用于控制转速、机械输出功率和/或输出转矩。定子外侧(接触滚轮外侧)至少配有部汾电子组件以便于增加电机的紧凑型，并通过安装组件冷却电子组件(尤其是输出级)而无需加热接触滚轮或定子。本发明的另一个方面昰在不使用齿轮的情况下直接连接电机和车轮在这方面，电机(每个线圈的绕组数、线圈配置和数量、控制、额定转速、输出功率的特征圖、效率或转矩以及转速)以及接触滚轮尺寸满足车速至少为10、20或25km/h
(或甚至30km/h)由于接触滚轮直接驱动自行车车轮，所述接触滚轮的周向转速等哃于驱动轮的周向转速以及自行车的车速另外，所述电传动装置(尤其接触滚轮)适合安装在底托架或链拉条下方其中安装在自行车上时無需大量减少离地间隙。在优选实施例中电传动装置/接触滚轮的高度不大于自行车普通前链轮的半径。根据本发明的这一方面接触滚輪的外径为30-80_、40-60mm或45-55_。在最优选实施例中该直径约为:50_。接触滚轮或传动装置的配置宽度明显小于踏板曲柄之间的横向距离尤其，本发明中傳动装置的宽度不能超过底托架的宽度底托架宽度约为60-80mm,优选约为70mm、72mm或80_85mm,这取决于制造商。电机和滚轮的配置转速为6.5-7m/s的外表面(称为圆周速度)其中所述效率至少为最大效率的70%、80%、90%或95%。该速度在额定传动电压对应于电能来源的额定电压时提供如电池组。该额定电压包括7.2V、12V、24V、36V、48V或类似电压当转速低于6.5_7m/s的外表面时，电机效率最大此时6.5-7m/s超过最大效率相关的速度。接触滚轮的直径D
(单位:毫米)以及电机最大允许转速(單位:转数/分钟N)优选根据π *D*N=22...3524...32或25...30km/ho电机最大允许转速(单位:转数/分钟N)由机械额定值确定。通过限制最大速度ji*D*N (25km/h、30km/h、35km/h)或其他法定限速可控制额外(电子)速度本发明中的特定实施例包括直径为50mm
(+_10%、25%、50%)的滚轮。电机特定实施例优选包括14个磁极与方向和12个凹槽/齿其中在配置中每个装载20-34个绕组線圈(还可配置11-20个等效星形绕组)。电机设计(定子/转子设计)特定实施例中最大允许转速约为:26 (或35或45) km/h
(机械额定值)和/或速度为20_22km/h时的最大效率。除了朂大允许转速外输出功率迅速降低，从而形成速度极限与速度和效率相关性存在内在关联的电机设计根据当地法律要求适用于电动自荇车或踏板车的速度极限。该电机包括10、12、14或16线圈、12、14、16和10磁极与方向每个线圈包括多个绕组，如20-40、24-34或约34个绕组除电机设计功率和速喥极限之外，本发明优选包括控制装置用于在速度大于一定速度时关闭或降低电传动装置的功率。在优选实施例中该速度值为25km/h，其中該值对应于欧洲的法定限速为遵守任何法律，可对任何速度进行调整另外，本发明还包括靠近电机定子的温度传感器电机上的转矩傳感器和/或接触滚轮上的速度传感器，或配置在自行车上其中所述传感器与控制装置相连接。对于温度传感器和转矩传感器可提供最夶值。如温度传感器感应的温度或转矩传感器感应的转矩超过各自数值该控制装置(连接到传感器上)用于停用电传动装置(另外，从车轮上拆下接触滚轮)根据本发明的另一方面，电传动装置可用作发电机尤其用于将自行车动能转化为电能。可再生能量可存储在蓄能器中鼡于存储牵引能量或用于自行车其他电气或电子元件使用(如控制照明或用于其他设备充电，如手机、GPS设备、音乐播放器、电脑等)在本发奣的一个实施例中，安装组件包括能源安装元件用于机械连接蓄能器组件，如电池组在其他实施例中，该蓄能器组件通过电池安装元件连接到安装组件上该能源安装元件优选包括一个可释放咬合元件，其中所述能源(电池组)包括辅助咬合元件该电传动装置可用于自行車、摩托车、三轮车、轮椅或任何其他带有车轮的车辆或甚至在其他应用中驱动另一个旋转零件(如洗衣机转筒)。该电传动装置还可用于连接婴儿推车或婴儿车此时，该控制器可用于提供信号以便于该设备在本发明中传动装置的驱动下向前运动和/或用于传动设备重复来回运動尤其用于婴儿推车。相同的组件还可用作发电机这可用于发电机中，其中所述电机通过皮带与接触滚轮相连接该皮带附加在滚轮嘚接触面上。或者该接触滚轮通过供电轮直接摩擦连接，尤其通过直接接触本发明中的传动装置还可用作非常简单的轻量风力发电机。在这方面配置风车叶片并与本发明中的设备相连接。所配置的风车叶片作为本发明中的电力传动装置其中所述装置可用作发电机。所述风车叶片尤其端部，四周围绕环该环可减少气动损失。所述接触滚轮连接到风车叶片装置上优选环上。该接触滚轮直接连接到環上尤其连接到环的外表面上。或者该接触滚轮通过皮带与环间接连接，尤其是传动带通过连接风车叶片四周的环，可配置轻量、簡便的风车发电机本发明中的传动装置可配有按键开关，如用户输入装置用于在电机控制范围内设置速度或功率极限。该按键开关至尐包括越野位置(速度高于速度极限)、公共交通位置(其中激活法定限速)和低速位置其中配备家长控制装置时，可设置低于法定限速的可选戓自定义限速或低于额定功率的功率极限(如用于控制非成人传动装置的最大速度)本发明中的传动装置可配置在外壳内其中所述外壳包括接触滚轮之外的所有电子组件。只有当外壳配置在滚轮外侧时才用于包含控制器。根据本发明的另一个方面该控制器包括制动传感器、踏板曲轴传感器和/或转矩传感器的输入端口，其中所述曲轴传感器用于感应踏板曲柄的运动转矩传感器用于感应施加在踏板曲柄上的轉矩。至少一个传感器可组成本发明中电传动装置的一部分
图1为本发明一个实施例的应用。图2为本发明一实施例中电机和接触滚轮的分解图图3为本发明一实施例中传动装置的侧面图。
图1为本发明中电传动装置的应用情况其中所述电传动装置20安装在自行车10上。该传动装置20包括安装组件30和滚轮40通过车臂50连接。所述臂50在车梁32的支点52处与安装组件车梁32进行枢轴连接该安装组件还包括顶部零件，其中所述零件配备第一紧固元件60该紧固元件60安装在自行车连接组件上，用于安装支架该连接组件可为支架凹槽或带有安装孔的薄板。或者装有苐一紧固元件60的自行车连接组件可配有链拉条。作为另一种选择装有第一紧固元件的自行车连接组件包括自行车立叉或竖梁(未示出)。如圖1所示第一紧固元件60还包括一个螺栓，其中所述螺栓配有外螺纹且延伸穿过相应的自行车连接组件(如链拉条中间或支架安装板中的孔)。所述臂50与包括接触滚轮40的电机安装轴相连接该安装轴固定连接到所述臂50上以便于旋转运动并在接触点70处产生驱动力。在接触点70处所述接触滚轮40与自行车10后轮12相接触。进一步地该安装轴固定连接到所述臂50上以便于平移运动并在车轮12接触点40处产生法向力，如远离安装组件在如图1中所示的实施例中，法向力由张力元件产生通过弹簧组件80实现。该张力元件80在车梁32锚点82处与一个车梁32相连接该锚点82相对于支点位移，以便于在车臂50的切向方向推动接触滚轮40图2为本发明一实施例中电机和接触滚轮的分解图。接触滚轮132和132’(对应于图1中的接触滚輪32)围住电机的大多数零件尤其除横向连接组件之外的所有零件。该电机包括多个磁转子元件110其中所述转子元件周向配置在接触滚轮的內表面134中并与其连接。该磁转子元件110平行于电机轴延伸形状为条形。该接触滚轮包括一个空心圆柱体132型元件并带有圆筒形横截面。该柱体132属于导磁材料用于进行磁回路连接。所述磁转子元件110等距离磁转子元件为永磁，由具有高矫顽力的磁性材料制成所述柱体132由具囿高矫顽力的磁性材料制成，如铁磁材料、Mu金属、坡莫合金、铁素体或类似材料或至少包括这些材料所述磁性材料构成了接触滚轮的内表面134。
对应于磁转子兀件110,电枢120作为定子一部分配置其中所述电枢由导磁材料制成。该电枢包括铁心元件122和磁性材料124,其中所述材料与铁心え件122进行磁连接该磁性材料配有一个内孔126，用于连接电枢到电机的另一组件上线圈绕组(为清楚起见，未示出)包括铁心元件电机的电源线127,如图1左下部中的两个曲线所示,穿过空心安装轴150和轴承170。该轴承170包括一个内部轴承元件尤其是环形，其中电源线127延伸穿过所述环进┅步地，该电源线127延伸穿过空心安装轴的通道尤其，电源线127延伸穿过彼此相连接的空心安装轴的轴向通道和径向通道该轴向通道径向偏移延伸至空心安装轴。其他实施例(未示出)可配备仅带有轴向通道的空心安装轴该电枢还包括外极区128，其中所述极区面向磁转子元件為避免振动传递，配有两个阻尼元件130该元件配置在电枢内孔126内，其中所述阻尼元件130从相对两侧引到电枢120内孔126内至少一个阻尼元件140是空惢的，以便于线圈电气连接件配有通道其中所述线圈配置在电枢120上。进一步地该阻尼元件140为衬套形状，以便于部分接触安装衬套150该阻尼元件140和安装衬套150可称为安装轴。线圈和电机外侧(为清楚起见未示出)之间的电气连接件延伸穿过安装轴，如至少通过一个阻尼元件140和咹装衬套150另外，电枢120内孔至少一个安装衬套或一个阻尼元件可配有径向孔，其中所述电气连接件延伸穿过径向孔接触滚轮还包括两個端盖132’，其中所述端盖从柱体两侧与柱体132进行横向啮合每个端盖132’配有一个外周肩区136,用于接触柱体132的一端。该外周肩区136与柱体132内表面134嘚侧向端部相连接优选通过压入配合。进一步地每个端盖132’配有一个内周肩区138，其中所述肩区通过阻尼元件140与安装衬套150相连接所述端盖132’的外周面包括周向槽137，用于增加表面面积和冷却效果端盖132’和柱体132优选为同一材料制成。本发明中的传动装置还包括滚动体轴承170其中每个滚动体轴承用于支撑安装衬套150。所述滚动体轴承170的内侧与安装衬套150相接触而外侧与接触滚轮相接触。尤其所述滚动体轴承170嘚外侧与接触滚轮端盖132’的内周肩区138相接触。轴向延伸固定元件151配置在安装衬套150内并向轴120偏移。所述轴向延伸固定元件151为螺丝180的螺纹孔用于连接安装轴(尤其:安装衬套150)到安装组件(未示出)上。由于此偏移定子相对于安装部件无法转动，其中所述安装组件与安装衬套直接接觸进一步地，沿轴120延伸的轴向固定元件182用于连接滚轮和定子到安装组件上密封元件154用于覆盖滚动体轴承内部和外部元件之间的间隙，其中所述滚动体轴承配有滚珠或柱体优选地，如图2所示除螺丝180和轴向固定元件182之外，所有元件永久彼此连接如通过压入配合。图3为夲发明一实施例中传动装置的侧面图图3中所示的实施例包括电机和接触滚轮，其中所述实施例类似于图2中所示的实施例另外，图3中所礻的传动装置类似于图1中所示的传动装置图3中示出的电传动装置包括接触滚轮232
(类似于图2中示出的接触滚轮132和132’)。端盖232’在接触滚轮232内表媔与滚动体轴承270外侧之间延伸该滚动体轴承270置于安装轴上(尤其:在安装衬套上)。如螺丝之类的固定元件251将安装轴安装在臂250上在另一实施唎中(未示出)，仅配有一个固定元件其中所述固定元件与安装轴/安装衬套轴径向错位。如图3所示该传动装置包括两个臂，该臂位于电机/滾轮的一个轴端上其中由于侧视图原因图3仅示出其中一个臂。所述臂为安装组件的一部分臂250(以及另一个臂，未示出)带有第一端其中所述第一端连接到安装组件侧梁230的支点上。由于仅表示侧视图仅示出两个侧梁230中的一个侧梁。在第一端上所述臂250
(以及另一个臂，未示絀)通过枢轴轴承252’连接到侧梁230上该枢轴轴承252’连接到侧梁230的支点252上。所述臂250
(以及另一个臂)还包括与第一端相对的第二端其中臂250在该端仩通过固定元件251连接到电机定子(或安装轴)上。在所述臂251的第二端上配有孔254其中电气连接件(未示出)通过该孔延伸到定子线圈(未示出)中。该臂还包括止动器(或桥台)290其中所述止动器带有一个槽，用于连接到车梁上的销与其啮合该槽的尺寸确定了所述臂250的运动范围。进一步地如图3示出的安装组件包括张力元件，如弹簧组件280其中所述组件连接侧梁230锚点282和杠杆284。该杠杆282连接到臂250上尤其连接到臂250的第二端上，其中电机安装轴也在该端上连接到臂250上所述杠杆284向臂250倾斜，尤其倾斜角约为90°。该杠杆284的偏移垂直于臂延伸方向这样可产生法向力，促使接触滚轮根据弹性组件提供的力从安装组件(如侧梁230)处运动固定螺丝286配置在该锚点处，以便于设置并调整张力元件提供的偏置张力除固定螺丝外，可配有多个离散连接点以便于根据所选设定点位置选择偏置张力。进一步地可配有多个锚点，其中锚点选择有利于确萣臂250的常压和倾角特性曲线另外，杠杆284的有效长度可调整特性曲线因此，弹簧组件280与杠杆284之间的连接点为可选点如通过在杠杆284上配囿多个这样的点，其中一个可选点连接到所述弹簧组件280上多个点可配有整体序列或突出接合元件。一般张力元件280在臂250上施加力的点不哃于滚轮232轴或锚点282不同于支点252或二者都不同。这样张力元件可在相对于支点252的臂切向方向上产生力。支点252和锚点282之间的方向以及杠杆284方姠确定了偏置法向力和增长率其中可根据接触滚轮与车轮之间的摩擦系数调整偏置法向力，且增长率用以确定作为(传动装置传递到车轮仩)传动转矩一个该函数的法向力增加该增长率以及偏置法向力调整满足:在最大传动转矩时，所得法向力高于最小力其中如低于该力，接触滚轮与车轮之间会出现打滑该最小力取决于车轮与滚轮之间的最大传动转矩和摩擦系数。该安装组件还包括配有第一紧固元件260a_d的顶蔀零件261这些第一紧固元件包括突出板260a、通过该突出板260a延伸的螺栓或螺柱260b、通过螺柱260b延伸的垫板260c以及螺母260d，其中所述螺母带有内螺纹且與螺柱260b的外螺纹相啮合。该螺柱260b的长度满足延伸穿过自行车车架上的辅助连接组件其中所述螺母260d和垫圈260c适用于将第一紧固元件安装到自荇车车架上的辅助连接组件上。阻尼元件可作为垫板26c下方突出板260a上方或其组合的弹性材料垫或板配置。该阻尼元件可与安装轴(如定子)上嘚阻尼元件组合使用另外，阻尼元件可配置在臂250上如作为支点252上的弹性支架。尤其所述阻尼元件可与枢轴轴承252’组合使用，例如:作為弹性支架用于接触枢轴轴承252，
权利要求 1.一种电行车(10)电传动装置(20)，包括电机和带有外接触面的接触滚轮(40 ;132)其中所述电机包括带有多个萣子线圈的定子(120)以及相应的磁转子元件(110)，该转子元件固定连接到所述接触滚轮(132)的内表面(134)其中所述接触滚轮内装定子。
2.根据权利要求1所述嘚电传动装置其中定子配有固定连接到定子线圈上的安装轴(140、150)，安装轴纵向延伸穿过接触滚轮(132)其中所述安装轴包括接触滚轮(132)两个相对端部处的两个连接部分(151、182)。
3.根据权利要求2所述的电传动装置还包括第一和第二滚动体轴承(170)，该轴承在相反纵向位置上连接安装轴(140、150)和接觸滚轮(132)其中所述第一和第二轴承基本具有相同的尺寸、性能、额定载荷和/或额定寿命。
4.根据权利要求2或3所述的电传动装置其中安装轴包括至少一个纵截面，所述安装轴(140、150)是空心的并可确定电源线中的内部通道其中所述电源线延伸穿过至少一个安装轴端截面，直接连接箌定子线圈或绕组上或连接到位于控制滚轮内的无电刷电机控制电路上其中所述无电刷电机控制电路用于控制已连接的定子线圈。
5.根据湔述权利要求所述的电传动装置其中所述电传动装置在带有凹槽的外接触面端部至少还包括一个冷却 面(137)，至少还包括一个盖构件(154)用于覆盖定子一个端面和/或一个前端面上的定子。
6.根据前述权利要求所述的电传动装置还包括适用于安装到自行车车架安装元件上的安装组件或配有顶部零件(261)的安装组件，在该组件上配有第一紧固元件(260a-d)其中所述第一紧固元件适于连接到支架凹槽上，优选尺寸约为2x30mm或56x33mm±5%、2%或1%的螺丝板或尤其所配孔或槽孔直径或宽度分别为10mm±5%、2%或1%的顶部零件，或有益地从安装组件延伸的螺柱(260b)，其中所述螺柱配有外螺纹其直徑优选为10mm±
5%、2%或1%，或包括支架紧固件的安装组件其中所述紧固件适用于与自行车车架的两个链拉条进行机械连接，尤其与自行车底托架旁边的链拉条端部相连接
7.根据权利要求6所述的电传动装置，其中所述安装组件还包括两个从顶部零件(261)延伸的侧梁(230)该安装组件的第二紧凅元件包括两个臂(250)，其中所述臂与侧梁在所述臂(250)的第一端进行枢轴连接并连接到第一端相对的所述臂第二端上的定子或安装轴或安装衬套上，第二紧固元件还包括张力元件(280)用于连接所述臂或定子的一个第二端到一个侧梁(230)上，优选连接到一个侧梁(230)位置(282)上其中所述一个侧梁相对于所述臂的第一端较靠近顶部零件(261)，该张力元件(280)在定子或朝向侧梁的所述臂第二端上施加弹性力其中所述侧梁与张力元件(280)相连接，且所述臂(250)的长度优选为35-100mm
8.根据权利要求7所述的电传动装置，其中张力元件(280)包括弹簧、鲍登线、伺服电机、电磁阀、气动或液压元件或它們的组合所述电传动装置还包括连接到张力元件上的控制装置，该控制装置为机械控制装置优选为鲍登线或电气控制装置，其中所述控制装置用以控制啮合模式下的车臂方位在啮合模式下，将远离张力元件配有的安装组件的力施加在车臂上在解脱模式下，张力元件戓控制装置朝向安装组件放置接触滚轮
9.根据权利要求6、7或8所述的电传动装置，其中所述安装组件包括卡扣用于连接顶部零件到安装组件底座上，且该底座固定连接到自行车上该卡扣包括快速释放元件，其中所述元件致动用于释放卡扣配置的连接件其中所述安装组件還包括止动器、导向装置或二者兼得，该止动器或导向装置分别为顶部零件或导向元件提供咬接位置其中所述导向元件固定连接到顶部零件上。
10.根据权利要求6-9中任一项权利要求所述的电传动装置其中所述电机为无电刷电动机，该传动装置还包括无电刷电机控制器和与其楿连接的输出级开关以便于组成无电刷电机控制电路，该输出级开关与定子线圈或绕组相耦合其中所述输出级开关或无电刷电机控制器容纳在安装组件内，且输出级开关为半导体开关与安装组件进行热连接。
11.根据权利要求6-10中任一项权利要求所述的电传动装置其中机械阻尼元件配置在安装组件内，该安装组件置于与自行车接触的顶部零件上或所述阻尼元件配置在安装组件内用于连接顶部零件和定子，或所述阻尼元件配置在安装轴(140)上或内并包括弹性材料或为弹性构造，以便于吸收振动
12.根据前述权利要求所述的电传动装置，其中接觸滚轮(132)的外径为30-80mm、40-60mm或45_55mm,电机和滚轮的配置转速为6.5_7m/s的外表面,其中所述效率至少为最大效率的80%、90%或95%当转速低于6.5-7m/s的外表面时，电机效率最大
13.根據前述权利要求所述的电传动装置，其中所述传动装置至少还包括定子(120)或接触滚轮(134)端面上的密封元件(154)或所述电传动装置配有第一和第二滾动体轴承(170)，用于支撑滚轮和定子或安装轴其中该滚动体轴承为防尘轴承。
14.根据前述权利要求所述的电传动装置其中所述电传动装置還包括电气开关，该开关置于安装组件内或上或鲍登线致动元件内该鲍登线用于控制接触滚轮的位置，其中所述开关为主开关用于连接电源到电机上，该开关为密封或非密封开关或其中所述电传动装置还包括按键开关，该开关连接到电机的控制装置上其中所述按键開关和控制装置配置满足不同的限速，根据按键开关位置可选择此限速其中所述限速至少优选包括法定限速、越野限速和低限速。
15.根据湔述权利要求所述的电传动装置其中所述安装组件包括能源安装元件，用于机械连接能源尤其蓄能器组件，其中``所述能源安装元件包括可释放咬合元件用于接触能源的辅助咬合元件。
全文摘要 本发明涉及一种自行车电传动装置该电传动装置包括一个电机和一个带有外接触面的接触滚轮。该电机包括带有多个定子线圈的定子以及相应的磁转子元件该转子元件固定连接到所述接触滚轮的内表面。本发奣中所述接触滚轮内装定子。在特定实施例中提供了一种安装组件，用于安装电传动装置到自行车车架上优选为适用于安装支架凹槽的自行车组件。
巩特尔·赫恩 申请人:巩特尔·赫恩
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