CN102673717A

CN102673717A - 一种助力自行车的电动助力系统

Info

Publication number: CN102673717A
Application number: CN2012101354502A
Authority: CN
Inventors: 陈戈平; 招应权
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-05-03
Filing date: 2012-05-03
Publication date: 2012-09-19

Abstract

本发明公开一种助力自行车的电动助力系统，包括有电机、中轴和中置链盘，电机与中置链盘传动连接，电机设有第一单向离合装置，中置链盘固定安装在中轴上，还包括有主动转环、滑动环、被动转环和滑套，主动转环的一端与被动转环的一端相互对合，滑动环被设于主动转环和被动转环组成的内腔内，主动转环、滑动环和被动转环可自由转动地套接在中轴上，主动转环与中轴之间设有第二单向离合装置，在主动转环和被动转环两者的对合端面上共同成型有方形槽，在方形槽内被动转环朝旋转方向一侧的槽壁为斜面槽壁，滑动环上向外成型有齿牙，齿牙设于方形槽内并可沿方形槽作轴向滑动，齿牙成型有与方形槽斜面槽壁配合的齿牙斜壁，齿牙始终跨于主动转环和被动转环的对合面，在主动转环和被动转环组成的腔室内设有复位装置，滑套套住主动转环并安装在齿牙上，在滑套上和滑套的旁边之间设有相互感应的感应装置。

Description

一种助力自行车的电动助力系统

技术领域：

本发明涉及一种助力自行车的电动助力系统。

背景技术：

现有技术的电动助力自行车存在的人机分离的异常现象。即车辆电机运转时、由于其转速高于人体脚踏速度、使车辆脚踏形同虚设，导致在车辆行驶过程中，电机运转后人反而无法去助它“一臂之力”了。一旦电能耗尽后，人蹬起车来大汗淋漓，颇为辛苦!这完全违背了国家予以电动助力自行车的基本定义。在国家法规给定的条件下，电动助力自行车、自重不能超过40kg、时速不能超过25km、电机不能超过250w。而且明确的界定了电机助力自行车技术特征，必需是人体体能脚踏为主，电机为辅。从交通管理条例中、尚属非机动车范畴内。但目前道路上所常见的电动助力自行车似乎完全不是这种概念，电池充满电时，在短时间内，它们风驰电掣、不时地与机动车抢道。一旦电能耗尽后，骑行笨重、又与普通自行车相互干涉。极易造成交通阻塞和安全事故。更为使人担忧的是一些厂商为了自己的经济利益，还拼命地加大电动助力自行车的电机功率和提高蓄电池电压和容量，使电动助力自行车的生产完全背离了国家正常的发展轨迹。今后废弃电池还对于生态环保造成负面影响。

发明内容：

本发明的目的是为了克服上述现有技术的缺点，提供一种可线性感应并产生线性助力的助力自行车电动助力系统。

本发明的发明目的可以通过以下的技术方案来实现：一种助力自行车的电动助力系统，包括有电机、中轴和中置链盘，电机与中置链盘传动连接，电机设有第一单向离合装置，中置链盘固定安装在中轴上，还包括有主动转环、滑动环、被动转环和滑套，主动转环的一端与被动转环的一端相互对合，滑动环被设于主动转环和被动转环组成的内腔内，主动转环、滑动环和被动转环可自由转动地套接在中轴上，主动转环与中轴之间设有第二单向离合装置，在主动转环和被动转环两者的对合端面上共同成型有方形槽，在方形槽内被动转环朝旋转方向一侧的槽壁为斜面槽壁，滑动环上向外成型有齿牙，齿牙设于方形槽内并可沿方形槽作轴向滑动，齿牙成型有与方形槽斜面槽壁配合的齿牙斜壁，齿牙始终跨于主动转环和被动转环的对合面，在主动转环和被动转环组成的腔室内设有复位装置，滑套套住主动转环并安装在齿牙上，在滑套上和滑套的旁边之间设有相互感应的感应装置。

在主动转环和被动转环之间设有转动角度限制装置，

感应装置由感应器和磁性件构成，磁性件安装在滑套上，在滑套的旁边固定安装感应器。

所述的第二单向离合装置为棘轮机构，主动转环即为棘轮，棘爪安装在中轴上。

复位装置为复位弹簧，在主动转环内成型有第一限位阶梯，在滑动环内成型有第二限位阶梯，复位弹簧压装在两限位阶梯之间。

转动角度限制装置由相互配合的方形齿和方形齿槽构成，方形齿成型在被动转环上，方形齿槽成型在主动转环上，方形齿插进方形齿槽，方形齿槽的宽度比方形齿的宽度大。

采用上述技术方案后，在骑行时，智能化的助力系统，根据人体施加在车辆脚踏两侧的扭力、将其值转换为线性数字信号，传送到电机控制终端，对电机运转进行智能控制。真正意义上的实现了电动助力车的根本定义，做到了体能、机能混合动力驱动车辆前行。在骑行过程中，精确的采集了骑行者施加在脚踏臂上的力矩值，将其转换为线性电子信号、驱动电机进行比例性合理助力。又充分地利用了自行车的惯性优势。同时骑行者如不需电力助力时，关掉电源后，自动切换至非助力骑行状态、此时自行车转变为纯人力驱动，行驶线速，和其他所有相关功能，均同一辆高级自行完全一样，毫无差异、轻松快捷、环保节能。有着深远的社会意义和经济效益。采用本发明的电动助力系统的电动助力自行车，据多次实验结果表明：整车自重仅为2kg左右，脚踏式电动助力，时速可限定在25Km以下。采用24V－16Ah镍氢电池充电后，驱动一只80W的直流电机，通过体能及电动助力系统，按1／2助力程序设置，骑行里程为200km左右（其中尚未含滑行里程30％），完全合符国家公安交通部门予以电动助力自行车的基本定义。

附图说明：

图1为本发明助力自行车电动助力系统的齿牙不产生滑动，磁环远离感应器，电机不产生辅助动力状态的立体结构图；

图2为本发明助力自行车电动助力系统的齿牙不产生滑动，磁环远离感应器，电机不产生辅助动力状态的剖视结构图；

图3为本发明助力自行车电动助力系统的齿牙产生滑动，磁环靠近感应器，电机产生辅助动力状态的立体结构图；

图4为本发明助力自行车电动助力系统的齿牙产生滑动，磁环靠近感应器，电机产生辅助动力状态的剖视结构图；

图5为本发明助力自行车电动助力系统的立体分解图。

具体实施方式：

下面结合附图对本技术作进一步说明。

本实施例的助力自行车的电动助力系统包括有电机（图中没标示）、中轴1和中置链盘，电机与中置链盘（图中没标示）传动连接，电机设有第一单向离合装置（图中没标示），中置链盘固定安装在中轴1上，还包括有主动转环3、滑动环4、被动转环5和滑套6，主动转环3的一端与被动转环5的一端相互对合，滑动环4被设于主动转环3和被动转环5组成的内腔7内，主动转环3、滑动环4和被动转环5可自由转动地套接在中轴1上，主动转环3与中轴1之间设有第二单向离合装置，第二单向离合装置为棘轮机构，主动转环3即为棘轮，棘爪8安装在中轴1上，这样在人力蹬踏脚踏令到中轴1转动时，棘轮机构起作用，蹬踏力依次从中轴1传递给棘爪8－棘轮（即主动转环3）。在主动转环3和被动转环5两者的对合端面上共同成型有方形槽9和转动角度限制装置，在方形槽9内被动转环5朝旋转方向一侧的槽壁为斜面槽壁10，滑动环4上向外成型有齿牙41，齿牙41设于方形槽9内并可沿方形槽9作轴向滑动，齿牙41成型有与方形槽斜面槽壁10配合的齿牙斜壁11，齿牙41的牙体始终跨于主动转环3和被动转环5的对合面，令到主动转环3转动时可始终保持对齿牙41的推动作用。转动角度限制装置由相互配合的方形齿12和方形齿槽13构成，方形齿12成型在被动转环5上，方形齿槽13成型在主动转环3上，方形齿12插进方形齿槽13，方形齿槽13的宽度比方形齿12的宽度大，大多少就需要根据限制转动角度的多少来定了，主动转环3和被动转环5之间的相对转动角度会受到转动角度限制装置限制，从而控制齿牙41的轴向滑动距离。在主动转环3和被动转环5组成的腔室7内设有复位装置，复位装置为复位弹簧14，在主动转环3内成型有第一限位阶梯15，在滑动环4内成型有第二限位阶梯16，复位弹簧14压装在两限位阶梯之间。滑套6套住主动转环3并通过螺钉17安装在齿牙41上，在滑套6上和滑套6的旁边之间设有相互感应的感应装置。感应装置由感应器18和磁性件构成，磁性件为磁环2，磁环2安装在滑套6的端面上，在滑套6的旁边固定安装感应器18，该感应器18是磁场强度感应器，当磁环2被滑套6带动靠近感应器18时，感应器18感应到的磁场强度越强，其产生的信号相应增强，控制电路就会指令电机加大助力帮助骑乘者驱动自行车，否则反之。

在助力模式下的动作过程：骑乘者蹬踏自行车中轴1两侧的脚踏时，中轴1转动，人的蹬踏力从中轴1依次传递给棘爪8－主动转环3（即棘爪），主动转环3转动时，方形槽9的朝转动方向反方向一侧的主动转环槽壁31会推动齿牙41，使滑动环4与齿牙41一起转动，此时，齿牙41就会受到被动转环5朝转动方向一侧的斜面槽壁10引导，齿牙41朝主动转环3方向作轴向直线滑动，而且会带动滑套6滑动，滑套6上的磁环2会滑动靠近感应器18，同时复位弹簧14因滑动环4与主动转环3之间的滑动而被压缩，这个过程中，蹬踏力越大，主动转环3驱动齿牙41滑动位移越大，引致滑套6及滑套6上的磁环2滑动位移也越大，即磁环2越靠近感应器18，感应器18产生越强的信号，控制电路指令电机产生更大的助力来帮助骑乘者驱动自行车，当然，蹬踏力不太大时，磁环2会相应地被推移到与感应器18相应的位置，产生相应强度的信号，控制电路指令电机产生相应大小的辅助动力，上述的信号和辅助动力是线性变化的，可直观地真实反应骑乘者的意图；若骑乘者不需要驱动自行车时，骑乘者就会停止蹬踏自行车，中轴1会停止转动，此时电机的第一单向离合装置和中轴1上的棘轮机构起作用，可实现自行车自由滑行的同时，中轴1不产生转动，此时在复位弹簧14的作用下，滑动环4被推离主动转环3，齿牙41在方形槽9内滑动远离主动转环3，带动滑套6和磁环2远离感应器18，感应器18不产生信号，电机不产生助力。

纯电机驱动模式下的动作过程：电机直接驱动中置链盘转动，此时中置链盘与中轴1一起转动，而在棘轮机构的作用下，主动转环3、滑动环4、被动转环5和滑套6不会产生转动，中置链盘带动自行车行进。若电机停止驱动，在电机的第一单向离合装置的作用下，自行车可实现自由滑行了。

纯人力骑行模式下的动作过程：首先要停止供电给电机和感应器18，人的蹬踏力驱动中轴1和中置链盘一起同步转动，动力经棘轮机构传递使主动转环3、滑动环4、被动转环5和滑套6一起转动，同时滑动环4上的齿牙41被主动转环3推动产生轴向滑动，最终令到磁环2产生上述助力模式下的移动，靠近感应器18，但由于此种模式下电机和感应器18无电供应，电机是不会产生助力的，而在电机的第一单向离合装置的作用下，人的驱动力是不会带动电机转动的，所以在上述过程中，只能在人的蹬踏力作用下驱动自行车行走。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。故凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明之形状、构造及原理所作的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围内。

Claims

1.一种助力自行车的电动助力系统，包括有电机、中轴和中置链盘，电机与中置链盘传动连接，电机设有第一单向离合装置，中置链盘固定安装在中轴上，其特征在于：还包括有主动转环、滑动环、被动转环和滑套，主动转环的一端与被动转环的一端相互对合，滑动环被设于主动转环和被动转环组成的内腔内，主动转环、滑动环和被动转环可自由转动地套接在中轴上，主动转环与中轴之间设有第二单向离合装置，在主动转环和被动转环两者的对合端面上共同成型有方形槽，在方形槽内被动转环朝旋转方向一侧的槽壁为斜面槽壁，滑动环上向外成型有齿牙，齿牙设于方形槽内并可沿方形槽作轴向滑动，齿牙成型有与方形槽斜面槽壁配合的齿牙斜壁，齿牙始终跨于主动转环和被动转环的对合面，在主动转环和被动转环组成的腔室内设有复位装置，滑套套住主动转环并安装在齿牙上，在滑套上和滑套的旁边之间设有相互感应的感应装置。

2.根据权利要求1所述的一种助力自行车的电动助力系统，其特征在于：在主动转环和被动转环之间设有转动角度限制装置。

3.根据权利要求1所述的一种助力自行车的电动助力系统，其特征在于：感应装置由感应器和磁性件构成，磁性件安装在滑套上，在滑套的旁边固定安装感应器。

4.根据权利要求1所述的一种助力自行车的电动助力系统，其特征在于：所述的第二单向离合装置为棘轮机构，主动转环即为棘轮，棘爪安装在中轴上。

5.根据权利要求1所述的一种助力自行车的电动助力系统，其特征在于：复位装置为复位弹簧，在主动转环内成型有第一限位阶梯，在滑动环内成型有第二限位阶梯，复位弹簧压装在两限位阶梯之间。

6.根据权利要求2所述的一种助力自行车的电动助力系统，其特征在于：转动角度限制装置由相互配合的方形齿和方形齿槽构成，方形齿成型在被动转环上，方形齿槽成型在主动转环上，方形齿插进方形齿槽，方形齿槽的宽度比方形齿的宽度大。