本申请涉及一种自行车的动力装置，特别是一种自行车的助力装置。
背景技术：
因为高度工业化导致的污染问题及其他许多不利的因素，已经对地球环境及生态造成了不可忽视的危害和威胁；为了减轻对环境的污染，各国政府无不鼓励民众多利用大众运输工具或是使用低污染的交通工具，为响应环保以及健康的概念，自行车成为广受欢迎的代步及运动健身的交通工具。
不使用任何燃料或电能的自行车虽然极为符合环保及节能的要求，但是对于大部分居住在现代化都市的一般民众而言，长时间或是长途骑乘自行车仍然难以被体能不佳的广大民众接受；由于因应民众寻找轻松休闲、踏青旅游、环保节能的交通代步工具需求刻不容缓，因此，无污染、省力又便利的电动自行卓、电动辅助自行车顺势脱颖而出，另一方面，人口逐步迈向高龄化的现代社会，对于的电动自行卓、电动辅助自行车需求也日益增加，也是造成电动自行卓、电动辅助自行车市场蓬勃发展因素之一。
电动辅助自行车在全球市场正在火热的流行中，在欧美有部分国家，甚至是每户人家至少会有一辆电动辅助自行车，真的非常受到欢迎。对于体能略差的现代人而言，电动辅助自行车最为吸引人的地方，就在于电动辅助自行车的助力器或称助力装置，可以动态地随着自行车骑士付出的力量，以及自动侦测自行车的动作状态，适当地提供辅助的动力，藉此帮助自行车骑士爬得更高、骑得更远，充分享受骑车赏景与朋友们一起游玩的乐趣，进而让平时因体能跟不上而导致不爱骑车的民众，可以更容易地骑乘自行车车。因此，在尽可能地不改变或最小改变现有自行车结构的原则之下，如何提供更进步更优异的自行车助力器或助力装置，是相关业者努力研发的目标之一。
技术实现要素：
基于解决上述的技术问题，本申请的主要目的在于提供一种自行车的助力装置。
本申请自行车的助力装置的一种实施例构造，包括：外壳以及组装在外壳之中的可充电电池、电子控制器、直流马达和传动单元；其中外壳装配在自行车车架的下管，外壳是中空的管状结构，外壳配置有一控制面板，控制面板至少具有启动开关和充电插座，启动开关和充电插座电性连接电子控制器，启动开关用于开启或关闭助力装置，电子控制器可以通过充电插座电性连接外部电源进而对可充电电池进行充电；电子控制器电性连接可充电电池和直流马达，电子控制器配置有侦测器用以侦测自行车的运动状态，并且依据侦测获得的运动状态控制直流马达的运作，电子控制器可连接外部电源对该可充电电池充电以及控制可充电电池放电和提供保护功能；传动单元包含由第一行星齿轮机构和第二行星齿轮机构组成的减速器，以及伞齿轮组，伞齿轮组包含互相啮合的第一伞齿轮和第二伞齿轮，第二伞齿轮装配在自行车的五通主轴，直流马达连接减速器的输入端，减速器的输出端连接第一伞齿轮，直流马达输出的旋转动力经由减速器减速之后带动第一伞齿轮，第一伞齿轮带动第二伞齿轮及五通主轴转动，用以在自行车行驶期间提供需要的助力。
其中可充电电池是由多个锂离子电池组成的锂离子电池组。
所述的电子控制器包含电池控制及保护电路以及直流马达控制电路，电池控制及保护电路内含锂离子电池控制芯片和保护芯片，用以管理和控制锂离子电子组，所述的保护功能包括过充保护、过放保护及过电流保护其中的任一种或其组合。
所述的直流马达控制电路依据侦测获得的运动状态控制直流马达的运作，所述的直流马达的运作包括：直流马达的启动、停止和输出扭力。
其中第一行星齿轮机构包含：第一太阳齿轮、第一内齿轮、第一行星齿轮架以及可转动地装配在第一行星齿轮架的第一行星齿轮组，第一太阳齿轮固定于第一行星齿轮架的旋转中心，第一行星齿轮组作为减速器的输入端；所述的第二行星齿轮机构包含：第二太阳齿轮、第二行星齿轮架以及可转动地装配在第二行星齿轮架的第二行星齿轮组，第二太阳齿轮固定于第二行星齿轮架的旋转中心，第二太阳齿轮作为减速器的输出端；其中第一行星齿轮机构和第二行星齿轮机构共享第一内齿轮，第一行星齿轮组介于第一太阳齿轮以及第一内齿轮之间，而且第一行星齿轮组和第一太阳齿轮以及第一内齿轮啮合；第二行星齿轮组介于第二太阳齿轮以及第一内齿轮之间，而且第二行星齿轮组和第二太阳齿轮以及第一内齿轮啮合；第一内齿轮通过马达法兰界面连接直流马达，第一内齿轮通过前盖支架固定装配在外壳之中位于外壳前端的位置；直流马达的输出轴装配有一主动齿轮，主动齿轮和第一行星齿轮组啮合用以带动第一行星齿轮机构转动。
本申请自行车的助力装置的传动单元的一方面还包括单向轴承，所述的第二伞齿轮通过单向轴承装配在五通主轴，在五通主轴向后转动时将不会带动第二伞齿轮转动。
作为本申请自行车的助力装置的优选结构，其中外壳具有可开启和关闭的外盖，所述的外盖利用铰炼装配于外壳，开启外盖可以更换可充电电池或进行维修。
本申请自行车的助力装置的有益效果在于，本申请助力装置通过外壳装配在自行车车架的下管，构造轻巧，可以在自行车行驶期间提供需要的助力。
有关本申请的其它功效及实施例的详细内容，配合图式说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本申请自行车的助力装置的实施例的构造外观图，绘示助力装置装配在自行车车架的下管；
图2是本申请自行车的助力装置的实施例的构造外观图；
图3是本申请自行车的助力装置的实施例的构造分解图；
图4是本申请自行车的助力装置的局部构造示意图；
图5是图2在a-a位置的构造断面图；
图6是图5在b位置的局部构造图；
图7是本申请自行车的助力装置的外壳的外盖的动作示意图。
符号说明
10外壳11控制面板
111启动开关112充电插座
113显示器12外盖
121铰炼20可充电电池
30电子控制器40直流马达
41主动齿轮50传动单元
51减速器52第一行星齿轮机构
521第一太阳齿轮522第一内齿轮
523第一行星齿轮架524第一行星齿轮组
53第二行星齿轮机构531第二太阳齿轮
532第二行星齿轮架533第二行星齿轮组
54伞齿轮组541第一伞齿轮
542第二伞齿轮55马达法兰界面
56前盖支架57单向轴承
90车架91下管
92五通主轴
具体实施方式
在下文的实施方式中所述的位置关系，包括：上，下，左和右，若无特别指明，皆是以图式中组件绘示的方向为基准。
首先请参阅图1至图3，是本申请自行车的助力装置的实施例的构造外观图和构造分解图。
本申请自行车的助力装置的一种实施例构造，包括：外壳10以及组装在外壳10之中的可充电电池20、电子控制器30、直流马达40和传动单元50。其中可充电电池20的优选实施方式是由多个锂离子电池组成的锂离子电池组。直流马达40的输出轴装配有主动齿轮41。
外壳10是中空的管状结构用以容纳可充电电池20、电子控制器30、直流马达40以及传动单元50，外壳10装配在自行车的车架90的下管91(downtube)，在外壳10配置有控制面板11(见图7)，控制面板11至少具有一启动开关111(poweron/offswitch)和一充电插座112，启动开关111和充电插座112电性连接电子控制器30，用户可以操作启动开关111进而开启或关闭助力装置，电子控制器30可以通过充电插座112电性连接外部电源进而对可充电电池20进行充电。控制面板11的优选实施例构造还可以包括一显示器113(例如序列式led灯)，显示器113电性连接电子控制器30用以显示可充电电池20的电量。
电子控制器30电性连接可充电电池20和直流马达40，电子控制器30至少包含电池控制及保护电路以及直流马达控制电路，其中电池控制及保护电路具备对可充电电池20提供充电、放电以及保护功能；其中电池控制及保护电路基本上可以选用市面上内含锂离子电池控制芯片和保护芯片，用以管理和控制锂离子电子组的锂离子电池控制及保护电路，即可实现对锂离子电池组进行充电、放电及保护功能，所述的保护功能包括但不限于过充保护、过放保护及过电流保护其中的任一种或其组合；电子控制器30具有侦测器(例如陀螺仪或重力传感器)用以侦测自行车的运动状态，在必要时控制直流马达40的运作，用以在自行车行驶期间提供需要的助力，所述直流马达40的运作包括：直流马达的启动、停止和输出扭力。
请参阅图3，传动单元50基本上包含：减速器51、伞齿轮组54和马达法兰界面55；其中减速器51包含第一行星齿轮机构52和第二行星齿轮机构53，伞齿轮组54包含互相啮合的第一伞齿轮541和第二伞齿轮542，第二伞齿轮542装配在自行车的五通主轴92(见图4)，直流马达40连接减速器51的输入端，减速器51的输出端连接第一伞齿轮541，直流马达40输出的旋转动力经由减速器51减速之后带动第一伞齿轮541，进而通过第一伞齿轮541带动第二伞齿轮542及五通主轴92转动，用以在自行车行驶期间提供需要的助力。
请参阅图5和图6，其中第一行星齿轮机构52的一种实施例构造包含：第一太阳齿轮521、第一内齿轮522、第一行星齿轮架523以及可转动地装配在第一行星齿轮架523的第一行星齿轮组524，第一太阳齿轮521固定于第一行星齿轮架523的旋转中心，第一行星齿轮组524作为减速器51的输入端；第二行星齿轮机构53包含：第二太阳齿轮531、第二行星齿轮架532以及可转动地装配在第二行星齿轮架532的第二行星齿轮组533，第二太阳齿轮531固定于第二行星齿轮架532的旋转中心，第二太阳齿轮531作为减速器51的输出端；其中第一行星齿轮机构52和第二行星齿轮机构53共享第一内齿轮522，第一行星齿轮组524介于第一太阳齿轮521以及第一内齿轮522之间，而且第一行星齿轮组524和第一太阳齿轮521以及第一内齿轮522啮合；第二行星齿轮组533介于第二太阳齿轮531以及第一内齿轮522之间，而且第二行星齿轮组533和第二太阳齿轮531以及第一内齿轮522啮合；第一内齿轮522通过马达法兰界面55连接直流马达40，第一内齿轮522通过前盖支架56固定装配在外壳10之中位于外壳10前端的位置。
直流马达40的主动齿轮41和第一行星齿轮机构52的第一行星齿轮组524啮合用以带动第一行星齿轮机构52转动；第一行星齿轮机构52可以对直流马达40输出的旋转运动提供减速作用，将直流马达40输出的旋转运动减速后由第一太阳齿轮521输出；第一行星齿轮机构52的第一太阳齿轮521和第二行星齿轮机构53的第二行星齿轮组533啮合用以带动第二行星齿轮机构53转动，第二行星齿轮机构53可以对第一太阳齿轮521的旋转运动提供减速作用，将第一太阳齿轮521的旋转运动减速后由第二太阳齿轮531输出。
伞齿轮组54包含第一伞齿轮541和第二伞齿轮542，第一伞齿轮541连接第二行星齿轮机构53的第二太阳齿轮531，优选地，第一伞齿轮541采用滑键方式和第二太阳齿轮531连接，例如第一伞齿轮541的轮轴可滑动地套在第二太阳齿轮531，并且可以沿着第二太阳齿轮531的轴向方向滑动，第二伞齿轮542装配在自行车的五通主轴92，五通主轴92就是用于带动大齿盘组(chainwheelsset)转动的主轴，第一伞齿轮541和第二伞齿轮542互相啮合；直流马达40输出的旋转动力经过减速器51的减速之后，可以直接通过第一伞齿轮541和第二伞齿轮542带动五通主轴92转动，进而在自行车行驶期间提供需要的助力。
在本申请的优选实施例构造，助力装置的传动单元50其中包含一单向离合器，单向离合器的实施方式例如单向轴承57(见图4)，第二伞齿轮542通过单向轴承57装配在五通主轴92，因此在五通主轴92向后转动时将不会带动第二伞齿轮542转动(意即是五通主轴92只能单向带动大齿盘朝向自行车前进的方向转动，若是五通主轴92的转动方向和自行车轮向后转动的方向相同时将不会带动第二伞齿轮542转动，五通主轴92向后转动时第二伞齿轮542将会在五通主轴92上空转)，用以保护直流马达40和传动单元50。
外壳10的优选实施例构造进一步具有可开启和关闭的一外盖12，例如外盖12可以利用铰炼121装配于外壳10，必要时使用者可以及开启外盖12更换可充电电池20或进行维修(见图7)。在其他方面，整个助力装置也可以是模块化结构，换言之，所述的可充电电池20、电子控制器30、直流马达40以及传动单元50全部集合配置于外壳10，必要时可以将外壳10从自行车的车架90拆下进行整个更换或维修的操作。
以上所述的实施例及/或实施方式，仅是用以说明实现本申请技术的较佳实施例及/或实施方式，并非对本申请技术的实施方式作任何形式上的限制，任何本领域技术人员，在不脱离本申请内容所公开的技术手段的范围，当可作些许的更动或修饰为其它等效的实施例，但仍应视为与本申请实质相同的技术或实施例。
1.一种自行车的助力装置，其特征在于，包括：一外壳以及组装在该外壳之中的一可充电电池、一电子控制器、一直流马达和一传动单元；该外壳装配在自行车车架的下管，该外壳是中空的管状结构，该外壳配置有一控制面板，控制面板至少具有一启动开关和一充电插座，该启动开关和该充电插座电性连接该电子控制器，该启动开关用于开启或关闭该助力装置，该电子控制器可以通过该充电插座电性连接外部电源进而对该可充电电池进行充电；该电子控制器电性连接该可充电电池和该直流马达，该电子控制器配置有侦测器用以侦测自行车的运动状态，并且依据侦测获得的运动状态控制该直流马达的运作，该电子控制器可连接外部电源对该可充电电池充电以及控制该可充电电池放电和提供保护功能；该传动单元包含由第一行星齿轮机构和第二行星齿轮机构组成的一减速器，以及一伞齿轮组，该伞齿轮组包含互相啮合的一第一伞齿轮和一第二伞齿轮，该第二伞齿轮装配在自行车的五通主轴，该直流马达连接该减速器的输入端，该减速器的输出端连接该第一伞齿轮，该直流马达输出的旋转动力经由该减速器减速之后带动该第一伞齿轮，该第一伞齿轮带动该第二伞齿轮及该五通主轴转动。
2.根据权利要求1所述的自行车的助力装置，其特征在于，该可充电电池是由多个锂离子电池组成的锂离子电池组。
3.根据权利要求2所述的自行车的助力装置，其特征在于，该电子控制器包含一电池控制及保护电路以及一直流马达控制电路，该电池控制及保护电路内含锂离子电池控制芯片和保护芯片，用以管理和控制该锂离子电子组，该保护功能包括过充保护、过放保护及过电流保护其中的任一种或其组合。
4.根据权利要求3所述的自行车的助力装置，其特征在于，该直流马达控制电路依据侦测获得的该运动状态控制该直流马达的运作，该直流马达的运作包括：该直流马达的启动、停止和输出扭力。
5.根据权利要求1所述的自行车的助力装置，其特征在于，该第一行星齿轮机构包含：一第一太阳齿轮、一第一内齿轮、一第一行星齿轮架以及可转动地装配在该第一行星齿轮架的一第一行星齿轮组，该第一太阳齿轮固定于该第一行星齿轮架的旋转中心，该第一行星齿轮组作为该减速器的输入端；该第二行星齿轮机构包含：一第二太阳齿轮、一第二行星齿轮架以及可转动地装配在该第二行星齿轮架的一第二行星齿轮组，该第二太阳齿轮固定于该第二行星齿轮架的旋转中心，该第二太阳齿轮作为该减速器的输出端；其中该第一行星齿轮机构和该第二行星齿轮机构共享该第一内齿轮，该第一行星齿轮组介于该第一太阳齿轮以及该第一内齿轮之间，而且该第一行星齿轮组和该第一太阳齿轮以及该第一内齿轮啮合；该第二行星齿轮组介于该第二太阳齿轮以及该第一内齿轮之间，而且该第二行星齿轮组和该第二太阳齿轮以及该第一内齿轮啮合；该第一内齿轮通过一马达法兰界面连接该直流马达，该第一内齿轮通过一前盖支架固定装配在该外壳之中位于该外壳前端的位置；该直流马达的一输出轴装配有一主动齿轮，该主动齿轮和该第一行星齿轮组啮合用以带动该第一行星齿轮机构转动。
6.根据权利要求1所述的自行车的助力装置，其特征在于，该传动单元包含一单向轴承，该第二伞齿轮通过该单向轴承装配在该五通主轴，在该五通主轴向后转动时将不会带动该第二伞齿轮转动。
7.根据权利要求1所述的自行车的助力装置，其特征在于，该外壳具有可开启和关闭的一外盖，该外盖利用一铰炼装配于该外壳，开启该外盖可以更换该可充电电池或进行维修。
技术总结