行星斜齿轮自行车变速箱电机Driven Orbit Drive
2023年07月10日 16:31 来源:bikerumor 作者:Jessie-May Morgan
Driven是CeramicSpeed成立的新品牌,在欧展上首次展示了他们创新性的Orbit Drive传动系统。这款集合了电机和变速箱的系统,原型重量只有4.6kg,包括了所有齿轮、电子元件和到后轮的传动轴,并可以最多输出90Nm扭矩。
设计灵感源自混动汽车。在混动汽车的传动,行星齿轮能将内燃机和电机的动力组合在一起输出。
Driven采用了这个概念,但并没有使用平面的行星齿轮,而是为Orbit Drive设计了旋转立体结构,能够提供可变速度“斜齿轮差速”,虽然这样的设计已经不是什么新东西,不过应用在电助力自行车方面还是首创。
Driven表示:“这将改变电助力自行车行业的格局,带来最高的效率(使得续航更长),更畅快的骑乘体验,几乎不需要任何保养,对整车厂商极为方便的解决方案。”
Driven工程部门主管瑞恩·诺里斯(Ryan Norris)通过一个漂亮的3D打印模型来解释这个系统的原理。他的解释通俗易懂,不需要机械工程专业知识就能理解。
Driven Orbit Drive的研发进度稍微领先于3D打印模型所展示的程度。Driven表示他们制作的原型比市面上所有电助力自行车电机的效率都高,提升甚至高达85%。
不仅如此,保养周期也大大延长,只需要每一万英里更换一次机油。显然这样的设计比目前普遍的电机加外变速具备许多优势,后者的缺点大家已经很熟悉了。
Driven表示他们这套系统还有着更顺畅的骑行体验,自动模式能做到无级变速,齿比自动适配速度,电机助力适配用户输出。也有手动模式,能让用户像在传统自行车上做的那样进行换挡变速。
Orbit Drive除了比其他电机效率更高,据称还具有动能回收的功能。
很眼熟?这是Driven在2019年欧展上的原型。
Driven计划面向整车厂商提供三个版本的Orbit Drive:
1. 直接驱动——通过传动轴将Orbit Drive的动力传输到后轮,效率最高,完全封闭。
2. 链条传动——部分封闭。
3. 皮带传动——部分封闭。
Driven CEO布莱恩·贝克(Brian Baker)被问及为什么以前没有人做这样的东西,他是这样回答的:
“我们的宣传口号之一——为什么以前没有人做过?我做了一年的CEO,目前也没有答案。每个人都参考丰田普锐斯和斯特兰蒂斯,也都是行星齿轮结构。我们做的是选择了行星结构,然后做成立体轨道。这个结构刚好能在曲柄Q值的空间内放下,我们也能将电机做成一比一输出。我们不需要改变电机的输出比,所以能采用体积更小的电机,整个立体结构也比平面的行星齿轮结构好一点。”
其中还包含了更多的技术。和市面上大部分电机不同,Orbit Drive没有扭矩传感器,至少传统意义上的那种。Driven申请了无传感器扭矩检测的专利。CEO贝克解释道:
“我们开发了一个算法,根据你输入到系统的扭矩,也就是电机的遇到的扭矩,算出速度,所以根本不需要传感器去检测。”
诺里斯补充道:
“我们利用每个电机的电子原件,以及它们之间的通讯。电机能在40毫秒内检测到你在向下踩脚踏,我们正在努力将延时控制到20毫秒,那样就和传统的扭矩传感器差不多了。所以我们根本不需要传感器。扭矩传感器实际上还挺贵的,依靠算法能有效运作,我们还挺开心的。这不是什么新鲜事。这样的方法在工业机械设计上一直在使用,却没有人在自行车行业应用过。”
如果要在软尾山地车上搭载Driven Orbit Direct Drive,那么传动轴旧需要跟随后轴距的变化而变化。所以软尾山地车上很可能会先应用链条传动的版本。
电助力自行车厂商需要为Driven Orbit Drive花费多少?
Orbit Drive的价格较为适中——最便宜的版本超过800美元,最贵的不超过1500美元。
贝克告诉我们,他对这款变速箱电机非常有信心,将会在未来十年成为市场主流设计。
Pinion Mission ON:E eDrive也在早前推出,电助力自行车行业肯定会继续在变速和电机整合方面发力。我们很可能会在欧展上看到更多这样的产品。
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