CN102501938B - 锂电池驱动的助力式自行车 - Google Patents

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    • B62M6/00—Rider propulsion of wheeled vehicles with additional source of power, e.g. combustion engine or electric motor
    • B62M6/40—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor
    • B62M6/60—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor power-driven at axle parts

Abstract

本发明涉及一种锂电池驱动的助力式自行车，包括自行车车架、中轴、后轮花鼓、电机、减速器、控制器、传感器、电池，其特征是：所述后轮花鼓左侧设有左旋螺纹，并螺接有飞轮，所述飞轮与驱动装置连接，所述中轴上设有传感器。有益效果：与传统使用铅酸电池和轮毂电机的电动车相比，省电40％。推力可达到150公斤以上，提高了50％。可上行20-30度的坡道，其电流＜10安培。续行里程可达到60-70公里/次。不设转柄开关，传感器设在中轴上，需要人力骑行，脚踏曲柄才能启动，运行助力。车速随着曲柄转动速度变化，车速与曲柄转动变化成正比。起步平稳，增减速度有缓冲，时速＜25公里，符合国际标准，骑行更安全。

Description

锂电池驱动的助力式自行车
技术领域
本发明属于自行车，尤其涉及一种锂电池驱动助力式自行车。
背景技术
燃油助力车主要分为两种，一是外形类似电动摩托车的二冲程踏板车，二是单缸四冲程燃油助力车，前一种车采用的原理较为简单，体积小，但噪声大、耗油，且行驶中因燃烧不充分会排放一种蓝烟废气，严重地污染空气。第二种采用的四冲程将发动机每次工作时杠杆往返次数增加一倍(既往返4次)，加强了汽油燃料燃烧的充分性，大大降低了污染和噪音。现在行驶的助力车基本上都属于第二种四冲程类型。
电动助力车是指以蓄电池作为辅助能源。在普通自行车的基础上安装了电机、控制器、蓄电池、转把、闸把等操纵部件和显示仪表系统的机电一体化的交通工具。目前市场上的电动车，普遍都是靠转柄启动骑行。采用1∶1转速及大电流的轮毂电机，配铅酸电池；或小推力1∶10转速、小电流，配锂电池的轮毂电机。启动电流为10-15安培，上坡电流为15-30安培。为了增大推力要采用250W-600W的功率。因为启动电流太大，助力形式会更加费电。所以必须用转柄送电。使用铅酸电池的轮毂电机电动车的缺陷：铅酸废电池无法销毁，造成严重的环境污染，危害很大；铅酸电池重量很重，48V10Ah的一组电池重量要达到28公斤以上，轮毂电机4-8公斤，车架还要加强、加重。共重不小于40公斤，非常笨重；铅酸电池的寿命短，正常的铅酸电池，充放电次数只有250次左右；低速轮毂电机要做到12级-16级才能满足自行车200-300转/分的需求转速，因为传动速比太小，仅为1∶1，所以推力很小。为了满足自行车75公斤的负载要求，只能加大功率，一般都设在250W-600W的范围内。因此电流很大，电流要在15-30A左右。顶风、爬坡电流要超过30A。所以普通轮毂电机对电流的需求，环保型锂电池根本就承受不了，导致锂电池久久不能普及、达不到环保要求；推力小，负载的能力满足不了骑行者的需求。承载较重的物品，行驶就很困难。推力只在75公斤左右；必须使用转柄送电启动，若用脚踏间隙传感启动，不断地启动，耗电将会更大，要增加好几倍，所以不能做助力使用，因此只能用转柄启动。为此降低了安全性，线路短路、惊车等事故常有出现；续行里程短，36V10Ah最多35公里/次。
目前市场为了适应消费者一味追求“快”的需求，轮毂电机功率越来越大，有的高达600W-800W。铅酸电池也是越做越大，载重车可达到60V/30Ah。车速加到30-45公里/小时。导致我国近年来交通事故剧增。
(ZL03259388.0)公开了一种电动自行车新型直接驱动装置，包括由定子和转子构成电机、行星减速机构、棘爪式单向离合器以及一对啮合的小锥齿和大锥齿，其特征在于：所述的定子由机壳和固定在机壳内的钕铁硼磁极构成，钕铁硼磁极的磁瓦呈两端小、中间厚的月牙形，磁瓦内表面弧线的轴心线与转子的轴心线不同轴，且每对磁瓦与转子的气隙由其中部向两侧逐渐增加；转子的输出轴与行星减速机构连接，小锥齿固连在行星减速机构的减速轴上，大锥齿轮用紧固件固定在单向离合器的外圈上，单向离合器的内圈通过内螺纹连接在车轴的轮毂上；紧密结合的小锥齿轮、大锥齿轮及单向离合器都设置在传动箱体内，且传动箱体的一侧套在车轴上并用紧固件固定，其另一侧与侧挡板连接，传动箱体的上端与电机的机壳相连。该结构的驱动装置速度很高采用紧固连接驱动。单向离合器的内圈通过内螺纹连接在车轴的轮毂上，但是由于车轴的轮毂及单向离合器的制造精度都很低，高速运转后噪音极大，要提高轮毂及单向超越离合器的精度，是很难实现的。因此无法推广使用。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中的不足，提供一种锂电池驱动助力式自行车，使用锂电池，采用人力加电力的纯助力方式，不用转柄送电，靠不断踩踏曲柄启动，即健身又省电。车速通过骑行者的蹬速，即由中轴转速来决定，非常安全。增减速度均有缓冲，可以间隙运动，传动速比大、推力大，将3000-5000转的高速电机通过减速器减到200-300转/分。启动电流仅2-5安培，上坡电流也小于10安培。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现，一种锂电池驱动的助力式自行车，包括自行车车架、中轴、后轮花鼓、电机、减速器、控制器、传感器、电池，其特征是：所述后轮花鼓左侧设有左旋螺纹，并螺接有飞轮，所述飞轮与驱动装置连接，所述中轴上设有传感器。
所述驱动装置包括壳体、电机、行星减速机构、一对啮合的小锥齿轮和大锥齿轮，所述电机输出轴上设有太阳齿轮，所述太阳齿轮与行星减速机构啮合，所述行星减速机构中心的减速轴的轴端键接有小锥齿轮，所述壳体中心凸台上装有轴承，所述大锥齿轮与轴承连接，所述大锥齿轮上均布设有若干柱销，所述柱销与后轮花鼓上的飞轮齿间插接。
所述驱动装置的电机转速为3000-5000转/分，功率为180-220W。
所述驱动装置的减速机构，采用两级减速，其速比为1∶15-1；22。
所述传感器设在中轴上。
有益效果：与传统使用铅酸电池配轮毂电机的电动车相比，省电40％。推力提高了50％，可达到150公斤以上。可上行20-30度的坡道，其电流＜10安培。续行里程比现有电动车增加一倍多，使用36伏/10安培锂电池，可达到60-70公里/次。不设转柄开关，送电的传感器设在中轴上。需要人力脚踏曲柄才能运行助力，其助力大小，即，车速随着曲柄转动速度变化，车速与曲柄转动变化成正比。起步平稳，增减速度有缓冲，时速＜25公里，符合国际标准，骑行更安全。整车重量小于20公斤。适应于10时-28时等各类自行车的改进。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是驱动装置的结构示意图。
图中：1、车架，2、中轴，3、后轮花鼓，4、电机，5、控制器，6、电池，7、飞轮，8、壳体，9、柱销，10、行星减速机构，11、小锥齿轮，12、大锥齿轮，13、太阳齿轮，14、轴承，15、减速轴，16、传感器。
具体实施方式
以下结合较佳实施例，对依据本发明提供的具体实施方式详述如下：详见附图，一种锂电池驱动的助力式自行车，包括自行车车架1、中轴2、后轮花鼓3、电机4、控制器5、传感器7、电池6，所述后轮花鼓左侧设有左旋螺纹，并螺接有飞轮7，所述飞轮与驱动装置连接，所述中轴上设有传感器16。所述驱动装置包括壳体8、电机、行星减速机构10、一对啮合的小锥齿轮11和大锥齿轮12，所述电机输出轴上设有太阳齿轮，所述太阳齿轮13、与行星减速机构啮合，所述行星减速机构中心的减速轴15的轴端键接有小锥齿轮，所述壳体中心凸台上装有轴承14，所述大锥齿轮与轴承连接，所述大锥齿轮上均布设有若干柱销9，所述柱销与后轮花鼓上的飞轮齿间插接。所述驱动装置的电机转速为3000-5000转/分，功率为180-220W。所述驱动装置的减速机构，采用两级减速，其速比为1∶15-1∶22。所述传感器设在中轴上。
驱动原理：
人力加电力，脚踏启动的助力方式，驱动装置安装在自行车后花鼓上，其大伞齿轮上的柱销，插进左旋飞轮的外齿间，形成浮动连接，可以巧妙将高速运转、高精密的电机减速机构与制造精度较低的后轮花鼓及飞轮有机结合，避免噪音。当大锥齿轮运转时，柱销拨动飞轮旋转，使花鼓转动，自行车前行。时速小于25公里/时。可进入慢车道(无转柄电动车)。因高速电机经过1∶15-1∶22减速后，可直接带动飞轮，相继转动花鼓，带动车轮前行，成为名副其实的纯助力自行车。骑行方式与传统自行车的骑行完全相同，车速快慢由脚踏控制。
骑行过程：骑行者脚踏曲柄机构，带动中轴传感器启动后，把快慢速度信号传给控制器再到达电机，脚踏1-2圈后电机启动，整个骑行过程可以连续踩动，也可间歇踩踏。电机做间隙运动，达到省电、省力、健身、安全并且推力大的目的。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的结构作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种锂电池驱动的助力式自行车，包括自行车车架、中轴、后轮花鼓、电机、减速器、控制器、传感器、电池，其特征是：所述后轮花鼓左侧设有左旋螺纹，并螺接有飞轮，所述飞轮与驱动装置连接，所述中轴上设有传感器；所述驱动装置包括壳体、电机、行星减速机构、一对啮合的小锥齿轮和大锥齿轮，所述电机输出轴上设有太阳齿轮，所述太阳齿轮与行星减速机构啮合，所述行星减速机构中心的减速轴的轴端键接有小锥齿轮，所述壳体中心凸台上装有轴承，所述大锥齿轮与轴承连接，所述大锥齿轮上均布设有若干柱销，所述柱销与后轮花鼓上的飞轮齿间插接。
2.根据权利要求1所述的锂电池驱动的助力式自行车，其特征是：所述驱动装置的电机转速为3000—5000转/分，功率为180—220W 。
3.根据权利要求1或2所述的锂电池驱动的助力式自行车，其特征是：所述驱动装置的减速机构，采用两级减速，其速比为1：15—1：22。
4.根据权利要求3所述的锂电池驱动的助力式自行车，其特征是：所述传感器设在中轴上。
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