用于移动设备的传动组件、用于移动设备的控制单元、用于移动设备的壳体和控制方法与流程

1.本发明的领域是所谓的软机动性领域，并且更具体地是结合电力推进和肌肉力量的移动设备的领域，例如电动辅助自行车。
2.本发明特别涉及电动辅助城市自行车以及山地或旅行自行车以及货运自行车。


背景技术：

3.自行车等生态交通方式长期以来受到一些国家的青睐，并不断发展，既满足休闲体育活动的需要，又满足经济生活、货物和人员运输的需要。需要提高这些类型的移动设备的性能和可靠性，以方便其制造和维护，无论它们是否是电动辅助的。
4.自行车移位时，驱动力由骑车人提供，驱动力通过绕踏板组件轴(un axe de p
é
dalier)旋转的曲柄系统传递到轮，踏板组件轴通常通过链条驱动后轮。
5.用于自行车的变速箱在现有技术中是已知的。具体地，公开fr2975367a1披露了一种用于自行车的变速装置，其包括具有齿轮系的变速箱和用于执行档位选择的滑动梭。变速箱的装置和齿轮系布置在一个共同的壳体内。壳体的不同部分的连接处设有密封件。需要促进移动设备的变速箱的齿轮系处的空气流通，移动设备特别是踏板式设备。还需要防止润滑油在循环、所有使用或休止位置从变速箱的齿轮系泄漏。
6.虽然用于运输货物或人员的轻踏板式车辆领域正在多样化，但仍需要可靠且易于制造的自动和电动变速箱。
7.申请de102009029655a1描述了一种用于调节自行车的辅助电力驱动器的方法。设置控制单元用于控制辅助电驱动器，使得均匀的驱动力自驾驶员施加的动力分量和电辅助驱动器施加的动力分量连续地产生。
8.申请ep2480446a1公开了一种针对具有辅助电驱动器的自行车的方法，其目的在于当踏板组件的旋转方向指向后时回收和积聚能量。
9.需要促进和改善电动辅助自行车的操控性。
10.当使用电动辅助自行车时，特别是在制动模式下，还需要促进能量回收。
11.现有技术的设备、特别是已知的电动辅助自行车所遇到的问题是在负载下换档。这种情况尤其发生在当骑车人接近山坡并且由于用力太猛或踩踏频率太低而感觉需要降档时。由于穿过变速箱的高扭矩，变速箱可能会发现无法换档。
12.需要促进踏板式移动设备的变速箱换档。


技术实现要素：

13.为了至少部分地满足这些需求，根据第一方面，本发明涉及一种用于移动设备的传动组件，
14.所述组件包括电动机和变速装置，所述电动机特别布置为提供用于推进设备的能量的一部分，所述变速装置在称为n
°
1档位的第一档位和最高档位之间具有多个档位，所述
电动机连接到与所述变速装置的档位中的一个对应的输出齿轮。
15.移动设备可以是电动辅助移动设备。当移动设备的瞬时速度低于阈值时，电动机尤其提供推进动力的一部分。
16.在本技术的上下文中，术语“脚踏车”、“自行车”、表述“移动设备”和“设备”将互换使用。
17.根据一种实施方式，设备包括至少一个轮，其可以包括两个、三个或四个轮，或者甚至更多。
18.在本发明的上下文中，术语“驾驶员”、“驾驶者”、“骑车人”是等同的。该设备可以在有或没有电动辅助的情况下使用。
19.在一个变型中，移动设备不包括任何电动辅助。
20.变速装置的连接到电动机的输出齿轮对应于变速装置的档位中的一个。根据本发明的不同实施例，电动机连接到输出齿轮中的一个或另一个，但这种选择不受限制。
21.有利地，根据本发明的传动组件单独或组合地具有以下特征中的一个或另一个：
22.其包括减速器，电动机经由减速器、特别是经由减速器的多个齿轮连接至变速装置的输出齿轮。所述多个齿轮可包括五个齿轮，特别是：与电动机同轴的第一齿轮；第二齿轮，是减速器的输入齿轮，与第一齿轮啮合；第三齿轮，是减速器的输出齿轮，与第二齿轮一体旋转；第三齿轮与第四齿轮啮合；第五齿轮，布置成与变速装置的输出齿轮啮合，第五齿轮与第四齿轮一体旋转。
23.其包括至少一个飞轮。其可以包括连接到电动机的飞轮和/或连接到踏板组件的飞轮。
24.在特定示例中，其包括连接到电动机的飞轮，飞轮的轴线特别不同于电动机的轴线。连接到电动机的飞轮例如位于第四齿轮中。当第一齿轮和第二初级增速齿轮的速度大于或等于与移动设备的阈值速度相对应的阈值时，该实施例特别有利，超过该阈值速度则电动机不提供动力。由于飞轮，第一齿轮和第二初级增速齿轮不再连接到电动机，并且用户不必提供额外的动力来对抗减速器和电动机的惯性。传动组件包括布置成控制电动机和变速装置中的至少一者的控制单元。根据不同的实施例，控制单元被布置为还控制制动系统、照明系统、定位和/或导航系统、人机界面系统中的至少一者，该列表不是穷举的。
25.传动组件容纳在壳体内，特别是位于踏板组件处。
26.变速装置具有2至12个档位，甚至5至9个档位。
27.当接合最高档位时，变速装置的输出速度比变速装置的输入速度高3至6倍，特别是4.5倍。
28.变速装置的两个连续档位之间的减速比跳跃在10％至50％之间，特别是在15％至40％之间，特别是在20％至40％之间。
29.变速装置还具有空档，当接合空档时，不允许踏板组件移动来推动移动设备。
30.变速装置特别包括：
[0031]-一系列输入齿轮，布置成绕选定轴自由旋转，
[0032]-一系列输出齿轮，与空心轴一体旋转，所述空心轴特别布置成围绕移动设备的踏板组件轴，
[0033]-布置成接合选定档位的变速致动器。
[0034]
每个档位在变速装置的输出速度和输入速度之间具有特定的传动比。
[0035]
变速致动器有利地包括用于档位的接合的电气器件，特别是齿轮马达。传动组件的控制单元例如布置成控制变速致动器的齿轮马达。
[0036]
变速致动器还包括用于档位的接合的机械器件，例如可在选定轴200中平移移动的梭，如申请fr2975367 a1中所描述的。
[0037]
根据另一方面，本发明的主题是一种适于容纳用于移动设备的变速装置的壳体，所述壳体包括用于至少容纳变速装置的齿轮系的第一容纳部，所述壳体包括用于使第一容纳部通风的通风口。
[0038]
根据该方面，本发明在移动设备的所有使用位置或休止位置中保持变速装置的齿轮系的通风。在壳体的所有取向上，都可以避免漏油。
[0039]
壳体的最常见的取向是：
[0040]-对应于在平坦道路上使用的水平取向，
[0041]-当移动设备通过轮或后轮悬置存放时，两种可行的竖直取向，
[0042]-倒置，例如当骑车人将自行车放在车顶上运输或将自行车倒置进行维修或保养时，
[0043]-根据地面的坡度躺下，例如当移动设备靠着踏板放置在地面上时。
[0044]
有利地，根据本发明的壳体单独或组合地具有以下特征中的一个或其他：
[0045]
通风口位于壳体的与第一容纳部分离的腔中，对于壳体的任何取向，第一容纳部的与变速装置的齿轮系的润滑油体积相对应的内部体积位于通风口下方，
[0046]
所述壳体包括位于腔和第一容纳部之间的至少一个通道，该至少一个通道特别地允许空气流通。该通道与通风口分开。有利地，壳体包括上通道和下通道。
[0047]
它包括至少一个第二容纳部，特别是容纳电动机、减速器、变速致动器和/或移动设备的控制单元。
[0048]
所述腔与一个或多个第二容纳部分开。腔有利地位于中央。它位于第一容纳部和第二容纳部之间的壳体中。
[0049]
腔以这样的方式放置：在壳体的任一取向上，第一容纳部的自然油位都不会到达通向腔的通道。这避免了将腔充满油。允许空气在第一容纳部和腔之间流通并且有时可在某些取向上使油通过的一个或多个通道。然而，如果油暂时滞留在腔中，一旦通道就位，油就会返回第一容纳部，从而允许腔通过重力排空。
[0050]
通风口位于腔中远离任何可能储存油的区域，无论油储存量多么小。从而防止抽吸油。
[0051]
根据其另一方面，本发明涉及一种用于移动设备的防盗方法，所述设备包括电动机和变速装置，所述电动机设置成确保所述设备的全部或部分推进力，所述变速装置具有在称为n
°
1档位的第一档位和最高档位之间的多个档位，档位中的每一个都具有一个传动比，所述变速装置还具有空档，当空档被接合时，其不允许踏板组件移动以推进移动设备，并且变速装置具有变速致动器，所述变速致动器设置成接合选自空档位和n
°
1档位与最高档位之间的不同档位中的一者。
[0052]
根据其又一方面，本发明还涉及一种用于移动设备的控制单元。
[0053]
所述设备包括电动机和变速装置，所述电动机设置成确保所述设备的全部或部分
推进，所述变速装置具有在被称为n
°
1档位的第一档位和最高档位之间的多个档位。
[0054]
控制单元布置成控制电动机和变速装置中的至少一者。
[0055]
优选地，控制单元布置成控制电动机和变速装置。
[0056]
控制单元被布置为接收来自移动设备的用户的指令。该指令特别是倒档指令。它可以在速度上渐进。在另一示例中，指令是再生制动指令。根据又一实施例，指令是用于激活“行人”辅助模式或者甚至锁定、相应地解锁以激活、相应地停用防盗功能的指令。
[0057]
在特定实施例中，控制单元被布置为控制以下至少一项：
[0058]-制动系统；
[0059]-照明系统；
[0060]-定位系统；
[0061]-人机接口系统，所述人机接口系统被布置为通知用户和/或考虑所述用户的请求。人机接口系统特别布置成将如上所述的对应于换档指示的信号传输至控制单元。根据实施例，人机界面系统能够将从控制单元接收到的信息呈现给用户。
[0062]
有利地，控制单元可包括或连接至用于确定踏板组件的位置的至少一个踏板组件位置确定装置。踏板组件位置确定装置例如是用于借助于传感器测量所述位置的系统。
[0063]
在一个变型中，控制单元包括这样的踏板组件位置确定装置并通过计算来估计踏板组件的位置。
[0064]
控制单元可以包括或连接到选自移动设备的瞬时速度传感器、加速度计、坡度传感器、踩踏节奏传感器、骑车人的扭矩传感器、用于测量移动设备的姿态的传感器中的至少一个传感器。
[0065]
在本技术中，术语“踩踏速率”、“踩踏频率”和“踩踏速度”以等效方式使用。
[0066]
在本技术的上下文中，例如涉及电动辅助自行车的术语踏板组件(p
é
dalier)必须被理解为广义的，用于描述由移动设备的用户提供的扭矩输入的任何方式。
[0067]
控制单元特别布置成实施如本技术中所描述的方法。
[0068]
根据其又一个方面，本发明涉及一种用于移动设备的防盗系统，包括：
[0069]-轮变速装置，具有：
[0070]
a.被称为n
°
1档位的第一档位和最高级档位之间的多个、即k个档位，当档位中的每一个被接合时，相应的档位在被布置为连接到移动设备的踏板的输入轴与变速装置的输出轴之间具有特定减速比，
[0071]
b.空档，接合时不允许踏板移动以推动移动设备，
[0072]-布置成控制变速装置的控制单元。
[0073]
根据本发明的防盗系统可以包括或连接到命令构件，例如用户界面的按钮或一组按键。
[0074]
根据这些方面的又一个，本发明还涉及一种移动设备，其包括如上所述的变速装置和/或传动组件、和/或如上所述的控制单元和/或壳体。
[0075]
移动设备包括例如选自以下的至少一个传感器：
[0076]-用于确定踏板位置的传感器，
[0077]-踏板转速传感器，
[0078]-移动设备速度传感器，
[0079]-用于测量移动设备加速度的加速度计，
[0080]-用于测量滚动区域坡度的坡度传感器，
[0081]-扭矩传感器，用于测量用户产生的扭矩。
[0082]
控制单元例如被布置为接收来自用户的指令和/或来自传感器和/或来自定位/导航系统的数据。用户指令特别是倒档指令。它可以在速度上渐进。在另一示例中，指令是再生制动指令。
[0083]
根据其另一方面，本发明的主题是一种移动设备，其包括容纳在如上所述的壳体中的变速装置。
[0084]
该设备可以包括电池或任何其他可充电装置来为变速装置的电动机和/或致动器提供动力。
[0085]
该设备特别包括电池或本领域技术人员已知的任何其他可再充电装置，以提供供应电动机、照明系统、踏板、定位和/或导航系统以及人机界面系统所需的能量。
[0086]
根据另一方面，本发明旨在提供一种用于移动设备的控制方法，所述设备包括电动机和变速装置，电动机布置成确保所述设备的全部或部分推进力，变速装置具有称为n
°
1档位的第一档位与最高档位之间的多个档位，档位中的每一个具有一个传动比，所述变速装置包括布置成接合具有传动比的选定档位的变速致动器，所述方法特别允许控制电动机和变速装置中的至少一者。
[0087]
移动设备可以是电动辅助移动设备，当移动设备的瞬时速度低于阈值时，电动机为其提供特别是部分推进动力。
[0088]
根据该方面，本发明因此允许对移动设备、特别是电动自行车的变速装置进行控制。变速装置换档平稳，不需要用户启动。
[0089]
更准确地，根据本发明的辅助电动机的控制促进该同一变速装置的换档。
[0090]
根据本发明的该控制方法使得可以将辅助电动机和自动且自适应变速装置集成在踏板中。因此，由于本发明，自行车适应了骑自行车的人，而不是相反。通过本发明，换档是自动的，并且根据本发明的方法在驾驶时以及在第一次踏板冲程时立即调节骑车人所需的电动辅助的强度。在自动模式下，控制单元确定辅助级别和最佳档位。用户保留随时切换到手动模式，特别是选择特定档位的可能性。有利地，电动机特别是在扭矩传递链中位于变速装置的下游，其例如连接至变速装置的输出轴。
[0091]
除非另有说明，否则电动机布置成沿与移动设备向前移位的运动相对应的方向旋转。在本发明的某些实施方式中，电动机沿与移动设备的向后移位相对应的相反方向旋转。
[0092]
电动机位于变速装置下游的使得可以产生电动机扭矩、而不经过该变速装置。变速致动器则可以在没有来自电动机的额外阻挡力的情况下起作用。
[0093]
对电动机的瞬时且显着的扭矩的控制允许变速装置下游的传动链的加速，这在该同一装置的输入和输出之间产生张力释放。结果，变速致动器受到减小的阻挡力。
[0094]
有利地，根据本发明的控制方法单独或组合地具有以下涉及变速装置的控制或电动机的控制的步骤中的至少一个或另一个：
[0095]-特别是响应于与换档请求相对应的信号来增强电动机的扭矩的步骤。该信号例如对应于来自移动设备的驾驶员的换档指示。在变型中，信号由计算最佳档位的步骤产生，如下所述。因此，该加强电动机扭矩的步骤(也称为来自英语术语的“boost”步骤)可以根据
根据本发明的方法自动触发。这种自动触发特别是当控制单元确定要进行的档位变换需要额外的辅助、设定时间期间的电动机功率峰值时发生，以便向骑车人提供额外的辅助而使骑车人感觉不到任何冲击。
[0096]
在电动辅助设备的情况下，在骑车人产生最小作用力的时刻施加瞬时且显着的电动机扭矩允许在变速致动器进行换档的时刻最佳地放松变速装置中的约束。此外，位置传感器或估计器(通过测量的扭矩或骑车速度的曲线)可以根据时间定义瞬时最佳档位。
[0097]
在该步骤的变型中，其实施遵循来自用户的指令发生，例如通过车把上的命令，用户希望受益于电动机扭矩的瞬时增强，例如以便于超车或翻越山坡。这种指令特别触发功率增强步骤达预编程的持续时间，例如10秒。在一个变型中，在用户界面处连续保持命令(例如按钮或点击)确定步骤的有效持续时间，同时保持小于最大持续时间。
[0098]-电动机扭矩降低阶段。在上述步骤之前，在更显着地增加电动机扭矩之前减小电动机扭矩可能是有利的。
[0099]-接合变速装置的所选档位的步骤，特别是在选择所述档位的步骤之前。在此步骤期间，控制单元基于用户指令命令变速致动器以指示所选择的档位。在优选变型中，指令是控制单元执行的计算的结果。
[0100]-计算变速装置的最佳档位的步骤
[0101]-空档接合步骤，其中变速装置的输出不连接至踏板。这种空档可以例如按照来自用户的指令来触发。例如，当他决定推自行车时，后者可以决定激活“行人”辅助模式。该功能在运输负载时特别有用。
[0102]-再生制动阶段。变速装置尤其处于空档。轮的运动使电动机转动，电动机充当发电机，并在电池部分地放电时为电池充电。在一种变型中，再生制动阶段后是机械制动阶段，其中控制单元命令制动系统。
[0103]-沿相反方向(即，沿与移动设备的向后移位相对应的方向)控制电动机的步骤。换档装置尤其处于空档。在特定实施方式中，用户可以与正在后退的设备一起移位。
[0104]-锁定设备的至少一个轮(前轮或后轮)的步骤。该步骤允许移动设备的实施起来特别简单的防盗解决方案。
[0105]-低电量管理阶段。例如，当电池容量耗尽时，支持根据本发明的方法的控制单元
[0106]
切换至变速装置的第二档位。
[0107]
在有利的实施例中，根据本发明的方法是自适应的。根据该特定实施例，根据本发明的方法不仅以用户指令的形式而且还通过对驾驶风格和与路线相关的约束的分析来收集用户的需求。
[0108]
变速装置的换档是在没有任何冲击的情况下进行的。特别地，用户可以选择全自动模式来控制变速系统，而无需其后续激活。
[0109]
根据其又一个方面，本发明的主题是一种用于借助于如上所述的传动组件实现的移动设备的再生制动方法。
[0110]
再生制动方法特别包括电动机制动步骤，该步骤之前可以有用于接合空档的步骤。电动机制动是指电动机在此阶段不再驱动轮。这些是驱动电机并允许为电池或为电动机供电的可再充电装置充电的轮。
[0111]
有利地，电动机制动步骤之后是机械制动步骤，在机械制动步骤期间机械制动系
统被启动。
[0112]
在电动机制动步骤期间，电机速度与扭矩方向相反。
[0113]
根据其又一个方面，本发明的主题是一种用于使用如上所述的传动组件实现的移动设备的挂倒档方法。
[0114]
挂倒档方法特别包括沿相反方向(即，沿与移动设备的反向移位相对应的方向)命令电动机的步骤，特别是在接合空档的步骤之前。
[0115]
根据本发明的又一个方面，本发明涉及一种用于移动设备的防盗方法，所述设备包括电动机和变速装置，电动机设置为确保所述设备的全部或部分推进力，所述变速装置具有在称为n
°
1档位的第一档位和最高档位之间的多个档位，每个档位都具有一个传动比，所述变速装置还具有空档，当接合空档时，所述空档不允许踏板运动以推进移动设备，并且所述变速装置包括变速致动器，变速致动器设置为接合选自空档位及n
°
1档位和最高档位之间的不同档位的档位。
[0116]
具体情况示例
[0117]
在所描述的示例中，电动机是48v无刷电动机。本发明不限于电动机的这种选择。
[0118]
例如，以下示例中使用的电机扭矩为133nm(牛顿.米)，可以将骑自行车人的力量提高八倍甚至九倍。
[0119]
示例1：坡道起步-坡度传感器实施例
[0120]
在一个变型中，控制单元包括加速度计或者被布置为接收来自加速度计或来自坡度传感器的信号。坡度传感器例如集成到电动机的壳体中。因此，控制单元接收有关移动设备所在的斜坡以及其正在移位的位置的实时信息。
[0121]
上坡时，骑车人必须提供强大的扭矩来移动自行车。
[0122]
在启动过程中，坡度传感器向控制单元指示自行车所在坡度的信息。
[0123]
通过获知变速装置在换档期间能够承受的最大扭矩，控制单元命令变速装置的致动器，使得其将变速装置定位在被称为最佳档位的档位上，该最佳档位对应于骑车人甚至在骑车人开始踩踏之前提供的用户扭矩/踩踏频率对的优化。
[0124]
示例2：行驶期间通过位置和/或导航系统进行坡度检测和预测
[0125]
在该示例中，控制单元包括或连接到卫星定位传感器，并且可选地包括或连接到被提供来表征骑车人的踩踏的传感器，例如踩踏频率传感器。
[0126]
卫星定位传感器例如位于也容纳传动组件的壳体中。替代地，卫星定位传感器位于移动设备的框架上。
[0127]
控制单元根据从位置传感器接收到的信息，以及对骑车人行程的预期以及接下来几米上的海拔变化，计算出预期的踩踏扭矩是否大于变速装置在换档期间可以承受的扭矩。该方法尤其确定变速装置的档位，即对应于骑车人必须提供的最佳扭矩-踩踏频率对的最佳档位。
[0128]
示例3：在停车场出口负载运输(坡度14％)。
[0129]
在此示例中，移动设备是负载为150kg的货运自行车。本发明中使用的电动机使得可以在受限的时间内提供增加的功率，以有利于移动设备在极端情况下的操纵。由于其坡度较大，停车场斜坡构成了特别困难的城市环境。本发明方便了货运自行车在前进和倒退的使用。当爬坡时，根据本发明的方法自动提供额外的动力，从而允许骑车人毫不费力地爬
上14％的坡度。
[0130]
下坡时，该方法特别地激活再生制动功能，以给电池充电。
附图说明
[0131]
通过阅读下面通过与附图相关的指示方式给出的描述，本发明的其他特征、细节和优点将变得更加清楚，在附图：
[0132]
图1是根据本发明的一方面的移动设备的视图；
[0133]
图2示出了图1的移动设备的传动组件；
[0134]
图3以截面图示出了本发明的特定实施例的扭矩路径；
[0135]
图3a和图3b示出了图3的实施例的变型的细节；
[0136]
图4示出了容纳根据本发明的传动组件的壳体；
[0137]
图5a至图5d示意性地示出了处于不同取向上的图4的壳体；
[0138]
图6是根据本发明的一个方面的控制方法的实施示意图；
[0139]
图7a和图7b示出了本发明的具体实施方式；
[0140]
图8a和图8b示出了本发明的另一种实施方式；
[0141]
图9以框图的形式示出了根据本发明的防盗方法的不同步骤；
[0142]
图10呈现了一条曲线，显示了骑车人要提供的力阈值与即时可用的辅助水平之间的关系；
[0143]
图11以图形方式示出了本发明的几个实施示例。
具体实施方式
[0144]
图1示出了根据本发明一方面的移动设备900。设备900在此是电动辅助自行车，其包括具有旋转轴线xm的电动机400。所述电动机布置成确保所述设备的部分推进力。
[0145]
当没有电动辅助的移位期间，驱动力由骑车人提供，驱动力通过绕踏板组件轴旋转的两个踏板传递到轮950，踏板组件轴通过链条驱动后轮。稍后将参考图3详细介绍使用和不使用电动辅助时的扭矩路径。
[0146]
如图1所示，设备900包括控制单元800以及多个传感器80，这些传感器特别地位于踏板组件处、自行车的车架上或轮处。控制单元800特别布置成控制电动机400和变速装置100。
[0147]
这里所示的设备900还包括电池910形式的能量存储装置、照明系统920、具有轴线xp的踏板组件940、定位和/或导航系统980以及人机界面系统990，人机界面系统990特别包括能够为所述用户显示信息和/或考虑所述用户的请求的触摸屏。人机接口系统990具体地连接到定位系统980并且用作导航接口。本发明不限于特定的人机界面系统，并且可以包括本领域技术人员已知的任何系统。
[0148]
轮950配备有制动系统960，其中包括盘式制动器965。
[0149]
设备900包括图2所示的传动组件700。传动组件700包括变速装置100和具有旋转轴线xm的电动机400，用于提供用于设备推进的部分动力。
[0150]
如图1和图2所示，变速装置100容纳在图4中更详细地示出的壳体600中。这里，壳体600定位在踏板组件940处，踏板组件940的轴线与变速装置100的输出轴线x3重合。
[0151]
变速装置100在被称为档位n
°
1的第一档位和被称为档位n
°
k的最高档位之间具有多个、即k个档位。
[0152]
如图3所示，所示的变速装置100包括：
[0153]-一系列输入齿轮20，布置成围绕选定轴200自由旋转，
[0154]-一系列输出齿轮30，与中空轴230一体旋转，所述中空轴布置成围绕移动设备900的踏板组件轴200p，
[0155]-布置成接合选定档位的变速致动器。变速致动器包括：用于接合档位的机械器件，例如此处可在中空的选定轴200中平移移动的梭子155；以及用于接合档位的电气器件，特别是用于在对应于空档的位置po和对应于档位n
°
1到n
°
7的位置p1到p7之间移动梭子155的齿轮马达。
[0156]
图3以实线示出了用户提供的扭矩的扭矩路径cwu，特别是在没有电动辅助的情况下。扭矩输入是通过踏板组件940的200p轴输入的，扭矩穿过与第二初级增速齿轮12啮合的第一初级增速齿轮11。第一初级增速齿轮11与踏板组件的轴200p一体旋转，第二初级增速齿轮12与初级轴200一体旋转。踏板组件的轴200p与初级轴200之间存在永久减速比。
[0157]
初级轴200支撑布置成与一系列输出齿轮30啮合的一系列输入齿轮20。输入齿轮20和输出齿轮30的数量对应于变速装置的档位的数量，这里等于7。在该示例中，根据所选择的档位i，输入齿轮20被标记为从fr1到fr7中的fri，并且输出齿轮30被标记为从f1到f7中的fi。输入齿轮20是自由的并且输出齿轮30相对于输出轴230固定。所有输出齿轮30因此通过输出轴230连接至链轮955。
[0158]
在本技术的上下文中，术语“自由”或“固定”分别理解为“相对于其轴线旋转自由”或“相对于其轴线旋转固定”。
[0159]
第一初级增速齿轮11、第二初级增速齿轮12、输入齿轮fr1至fr7与输出齿轮f1至f7在此形成变速装置100的齿轮系。
[0160]
扭矩通过自由齿轮fri，自由齿轮fri与对应于所选档位的输出齿轮fi啮合。在图3的示例中选择档位n
°
1：与输出齿轮f1啮合的是自由齿轮fr1。这里的档位n
°
1对应于传动比1，但该值不限制本明。
[0161]
最后，扭矩通过由链条或皮带连接的齿955传递至轮950。
[0162]
类似地，电动辅助的扭矩路径cwa以虚线示出。来自用户的扭矩与之前相同。然而，这次它与来自电动机400的扭矩相关联。
[0163]
在所示的示例中，电动机400连接到对应于变速装置100的档位n
°
1的输出齿轮f1。
[0164]
电动机400通过减速器400的多个齿轮40连接至输出齿轮f1。在所描述的示例中，所述多个齿轮40由五个齿轮形成：
[0165]-与电动机400同轴的第一齿轮41，
[0166]-与第一齿轮啮合的第二齿轮42，第二齿轮42是减速器300的输入齿轮，
[0167]-第三齿轮43，是减速器400的输出齿轮，与第二齿轮42一体旋转，第三齿轮43与第四齿轮44啮合，
[0168]-第四齿轮44，以及
[0169]-与所述第三齿轮43啮合的第五齿轮45，第五齿轮45与第四齿轮一体旋转。
[0170]
变速致动器150包括：用于接合档位的机械器件，例如此处可在中空的选定轴200
中平移移动的梭子155；以及用于接合齿轮的电气器件，特别是用于在对应于不同速度档位的位置px之间移动梭子155的齿轮马达。
[0171]
在图3a所示的本发明的变型中，传动组件700包括具有轴线y的飞轮430，所述飞轮连接到电动机400。这里轴线y与电动机的轴线xm不同。连接到电动机的飞轮在此位于具有轴线x的第四齿轮44中，其与轴线y重合。由于飞轮，当用户驱动设备900超过电动机400不再提供动力的阈值速度时，第一初级增速齿轮11和第二初级增速齿轮12不再连接到电动机400。因此，用户不必提供额外的动力来对抗减速器300和电动机400的惯性。
[0172]
在本发明的变型中，可以接合变速装置100的空档或档位0。该配置如图3b所示。梭子155位于与空档相对应的位置po。没有自由齿轮fri与输出齿轮啮合，并且踏板组件940的运动不允许驱动轮950。
[0173]
图4更详细地示出了图1的移动设备900的壳体600。
[0174]
壳体600包括挡板660，挡板660界定彼此不同的第一容纳部610和多个第二容纳部。第一容纳部610布置成容纳变速装置100的齿轮系。第二容纳部640、630、615和680布置成分别容纳移动设备的电动机400、减速器300、变速致动器150和控制单元800。第二容纳部优选地被密封，特别是被布置为容纳控制单元800的第二容纳部。
[0175]
容纳变速装置100的挡板660由两个侧向凸缘667封闭。在图4和图5a至图5d中，壳体600被示出为空的并且仅具有一个凸缘667，以便使不同的第一容纳部和第二容纳部更好地可见。第一容纳部610在侧向凸缘667中具有彼此面对的两个孔，以接收移动设备900的踏板组件轴。
[0176]
图5a和图5d表示对应于分别由前轮950、后轮950悬置的自行车(诸如图1的移动设备900)的壳体600的取向。图5c中的壳体600的取向对应于在没有起伏不平的道路上行驶。图5b中的壳体600的取向对应于在其踏板上放置在地面上的自行车，此处轮相对于踏板组件940升高。水平l对应于根据移动设备的不同位置、对应于壳体600的不同取向而填充有用于变速装置100的齿轮系的润滑油的体积vi的表面。然后油通过重力进入第一容纳部610的下部部分的体积vi中。油vi的体积特别地在50ml与60ml之间。
[0177]
如这些壳体取向以及壳体600的任何其他取向所示，体积vi位于通风口655下方。容积vi也位于上通道651和下通道652的下方，从而避免油在第一容纳部610和腔650之间流动。
[0178]
上述实施例涉及电动辅助自行车，本发明不限于一种类型的移动设备。
[0179]
图6示意性地示出了根据本发明的控制方法p。
[0180]
在移动设备900在行驶模式下的行驶期间，驾驶员以对应于变速装置100的输入扭矩tp的踩踏速度sp踩踏。根据所接合的具有传动比n的档位gi，变速装置100的输出速度s’p等于踩踏速度除以传动比n：s’p＝sp/n，
[0181]
电动机400以速度sm旋转。它与具有档位ra或传动比ra的减速器300相关联。减速器的输出转速s’m＝sm/ra，
[0182]
提供的扭矩等于电动机扭矩乘以减速器300的传动比：t’m＝tm x ra。
[0183]
图7a示意性地示出了当实施挂倒档时根据本发明的控制方法p。变速装置100处于空档。踏板组件不连接至电动机400或变速装置100的输出端。即使用户以与变速装置100的输入扭矩tp对应的踩踏速度sp踩踏，也不会提供有用的扭矩。
[0184]
有用扭矩则仅来自电动机400。即使使用者u正在踩踏，踏板组件940的运动所产生的扭矩也不会传递至轮。电动机400沿相反方向旋转，从而反向驱动轮。这里速度和扭矩都是负值。
[0185]
电动机400以速度sm旋转。它与具有传动比ra的减速器300相关联。减速器的输出转速s'm＝sm/ra，提供的扭矩等于电机扭矩乘以减速器300的传动比：t’m＝tm x ra。
[0186]
图7b以框图示出了根据来自用户的指令挂倒挡的方法的步骤。在步骤803中，控制单元800预先命令变速装置100转入空档。控制单元命令变速装置的致动器150，使得变速装置的任何自由齿轮20不被啮合。
[0187]
一旦变速装置100处于空档，控制单元800在步骤807中命令电动机400以向后推动移动设备900。有用扭矩则仅来自电动机400。即使使用者u正在踩踏，踏板组件940的运动所产生的扭矩也不会传递至轮。电动机400沿相反方向旋转，从而反向驱动轮。在一个实施例中，传动组件包括连接至倒档命令传感器的电位计。用户u因此可以连续地选择电动机400的速度直至最大倒车速度值。在一种变型中，根据用户的指令u，电动机反向速度可以取一个或多个离散值。
[0188]
图7a对应于实施挂倒档时的图6。处于空档位置的变速装置100不连接至电动机400并且用户不提供有用的扭矩。
[0189]
图8a示意性地示出了当实施再生制动时根据本发明的控制方法p。变速装置100处于空档。扭矩路径线路在电动机制动步骤期间反转。轮950的运动使电动机400转动，该电动机充当发电机，可为电池910充电直至充满。这里速度和扭矩的方向相反。再生制动尤其可以在正向运动中、即以正速度和负电机扭矩实施，或者在反向运动中、即以负速度和正电机扭矩实现。
[0190]
图8b示出了根据来自用户u的制动指令的方法的步骤。在步骤803中，控制单元800预先命令变速装置100转换到空档。控制单元命令变速装置的致动器150，使得变速装置的任何自由齿轮20不被啮合。一旦变速装置100处于空档，控制单元800在发动机制动的步骤805中命令电动机400。
[0191]
如图8a所示，处于空档位置的变速装置100不连接至电动机400，并且扭矩路径图在电动机制动的步骤805期间反转。轮950的运动使电动机400转动，该电动机充当发电机，可为电池910充电直至充满。如果电池910充满电或者在延长的制动指令期间，发动机制动步骤805之后是机械制动步骤806，其中控制单元命令制动系统960。
[0192]
图9示出了在锁定指令之后激活移动设备的防盗功能的过程的步骤。在步骤803中，控制单元800预先命令变速装置100转入空档。控制单元命令变速装置的致动器150，使得变速装置的任何自由齿轮20不被啮合。
[0193]
一旦变速装置100处于空档，控制单元800就执行步骤809以锁定车辆的至少一个轮。
[0194]
根据本发明的方法根据图10所示的定律将骑车人提供的力阈值tpo永久地调整为立即可用的辅助水平tm。
[0195]
如果根据使用900设备期间由传感器反馈的行驶参数，骑车人处于所示曲线下方的区域，则骑车人要提供的力阈值tpo实时调整到可用辅助水平tm，以便置于曲线上。
[0196]
图11中示出的给出踏板组件940的速度sp作为所接合档位gi的函数的曲线对应于
根据本发明的方法的三种实施方式。这些示例特别涉及上面所示的900设备，其变速装置具有七个档位。对于每个档位gi，方法p特别以自适应方式定义移动设备ri从ri到r7的速度区间。
[0197]
实线曲线e1对应于第一实施例，踩踏速度sp的范围在60rpm左右，例如在50rpm和70rpm之间，有利于提高档位。
[0198]
虚线曲线e2对应于第二实施例，其中踩踏速度sp的范围约为70rpm，例如在60rpm与80rpm之间，特别有利于降低档位。
[0199]
曲线e3对应于第三实施示例，其速度范围sp约为60rpm，并且直接以档位3启动。
[0200]
由于换档总是在一段时间内发生，控制单元会分析当处于稳定的档位时，骑车人是否会自然地：
[0201]-以区间为中心：在这种情况下，骑车人遵循的转换法则得到了完美的适应；
[0202]-向区间上限移动：在这种情况下，该方法提出更高的速度区间；
[0203]-向区间下限移动：在这种情况下，该方法提出更低的速度区间。
[0204]
根据本发明的方法特别考虑了驾驶条件。特别是在行驶区域中爬坡时，应提高踩踏速度以减少肌肉力量。

技术特征：
1.一种用于移动设备(900)的传动组件(700)，所述组件包括电动机(400)和变速装置(100)，所述变速装置具有在被称为档位n
°
1的第一档位和最高档位之间的多个(k)档位，所述电动机(400)连接至所述变速装置(100)的至少一个输出齿轮(30，fi)。2.根据权利要求1所述的组件，包括减速器(300)，所述电动机(400)经由所述减速器(300)连接到所述变速装置的所述输出齿轮(30，fi)，3.根据前述权利要求中任一项所述的组件，包括至少一个飞轮，特别是连接至所述电动机(400)的飞轮(430)。4.根据权利要求3所述的组件，所述飞轮的轴线(y)与所述电动机的轴线(xm)分开。5.根据权利要求4所述的组件，所述飞轮(430)位于第四齿轮(44)中。6.根据前述权利要求中任一项所述的组件，所述变速装置具有2至12个档位，或者甚至5至9个档位。7.根据前述权利要求中任一项所述的组件，所述变速装置还具有空档，所述空档在被接合时不允许踏板组件(940)移动以推进所述移动设备(900)。8.根据前述权利要求中任一项所述的组件，当所述最高档位被接合时，所述变速装置(100)的输出速度比所述变速装置(100)的输入速度高3至6倍，特别是4.5倍。9.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其中，所述变速装置的两个连续的减速比之间的跳跃在10％与50％之间，特别是在15％与40％之间，特别是在20％与40％之间。10.一种用于移动设备(900)的控制单元(800)，所述设备包括电动机(400)和变速装置(100)，所述电动机设置成确保所述设备的至少部分推进力，所述变速装置具有在被称为档位n
°
1的第一档位和被称为档位n
°
k的最高档位之间的多个、即k个档位，所述驱动单元被设置为驱动所述电动机(400)和变所述速装置(100)中的至少一者。11.一种壳体(600)，适于容纳用于踏板式移动设备(900)的变速装置(100)，所述移动设备包括至少一个轮(950)，所述变速装置(100)包括齿轮系(11、12、20、30、fri、fi)，所述壳体包括第一容纳部(610)，用于至少容纳所述变速装置(100)的所述齿轮系(11、12、20、30、fri、fi)，其特征在于，所述变速装置中的扭矩输入是通过踏板组件(940)的轴(200p)实现的，并且所述壳体包括用于为所述变速装置的齿轮系通风的通风口(655)。12.一种移动设备(900)，包括根据权利要求1至10中任一项所述的传动组件和/或根据权利要求11所述的控制单元和/或根据权利要求12所述的壳体。13.一种用于移动设备的控制方法(900)，所述设备包括电动机(400)和齿轮变速装置(100)，所述电动机设置成确保所述设备的全部或部分推进力，所述变速装置具有在被称为档位n
°
1的第一档位和称为档位n
°
k的最高档位之间的多个、即k个档位，所述k个档位中的每一个都具有一个传动比(r1、r
i
、r
k
)，所述变速装置包括布置成接合具有传动比(r
sel
)的选定档位的变速致动器(150)，所述方法允许控制所述电动机(400)和所述变速装置(100)中的至少一者。14.根据权利要求14所述的方法，所述电动机(400)连接至所述变速装置(100)的至少
一个输出齿轮(30，fi)。15.根据权利要求14或15所述的方法，包括特别是响应于对应于换档请求的信号来增强(820)所述电动机(400)的扭矩的至少一个步骤。

技术总结
本发明涉及一种用于移动设备的传动组件(700)，所述组件包括电动机(400)和变速装置(100)，变速装置(100)具有被称为档位n


技术研发人员：J
受保护的技术使用者：法雷奥离合器公司
技术研发日：2021.11.26
技术公布日：2023/9/26