CN102673723A

CN102673723A - 复合车轮结构电动自行车

Info

Publication number: CN102673723A
Application number: CN2012101918469A
Authority: CN
Inventors: 尚久駜; 陈化雨
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-06-12
Filing date: 2012-06-12
Publication date: 2012-09-19

Abstract

本发明公开了一种复合车轮结构电动自行车，为了解决现有的电动自行车功率明显过高、骑乘不便、行驶距离短的问题，所述复合车轮结构电动自行车包括装在车架轮轴部位上由荷载轮、驱动轮、车轮毂轴套、固定轴套、动力传递轴组合而成的复合车轮；所述动力传递轴装在车架后轮部上，该动力传递轴上装有所述固定轴套；所述固定轴套上装有驱动轮支架和车轮毂轴套；所述驱动轮支架上装有驱动轮；所述车轮毂轴套上装有荷载轮；所述驱动轮一侧设有与之固定连接的驱动头，该驱动头与电机动力输出相联；所述驱动轮的半径小于或等于荷载轮半径的一半。本发明实现了在不增加车辆原动力配置的前提下大幅提升车辆驱动力的目标。

Description

复合车轮结构电动自行车

技术领域

本发明涉及自行车领域，具体为一种具有复合车轮结构的电动自行车。

背景技术

目前广泛使用的电动自行车采用车轮从动轮、驱动轮结构，即将依靠传输到车轮圆周上转矩运动的车轮称为驱动轮，依靠车轮中心推力滚动的车轮谓之从动轮；驱动轮也承担车辆荷载。经典车轮运动力学原理揭示，在这种传统车轮系统结构中，从动轮半径尺寸越大其所需推力越小，而驱动轮半径尺寸越小其驱动力越大；另外，车轮驱动轮采用轮毂式直流电机驱动，与人力驱动同轴，造成人力骑行时费力的状况。实践中人们并没有尊重和充分利用车轮力学基本原理，无视骑行费力的弊端，一味采用车轮等同半径、驱动轮的功能重叠、同轴驱动等充满矛盾的技术方案，造成电动自行车功率明显过高、骑乘不便、行驶距离短的困难局面，给本该大力推广的绿色出行方式带来巨大阻碍。

发明内容

为了克服现有的电动自行车功率明显过高、骑乘不便、行驶距离短的不足，本发明旨在提供一种复合车轮结构电动自行车，该电动自行车根据车轮运动力学原理，通过增大车辆从动轮半径尺寸、减小驱动轮半径尺寸和合理配置动力就能实现车辆节能的目标。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种复合车轮结构电动自行车，其结构特点是，包括装在车架轮轴部位上由荷载轮、驱动轮、车轮毂轴套、固定轴套、动力传递轴组合而成的复合车轮；所述动力传递轴装在车架后轮部上，该动力传递轴上装有所述固定轴套；所述固定轴套上装有驱动轮支架和车轮毂轴套；所述驱动轮支架上装有驱动轮；所述车轮毂轴套上装有荷载轮；所述驱动轮一侧设有与之固定连接的驱动头，该驱动头与电机动力输出相联；所述驱动轮的半径小于或等于荷载轮半径的一半。

由此，所述固定轴套与车架驱动轮支架连接，实现车轮固定功能；车轮毂轴套与荷载轮连接，实现荷载轮独立的从动轮属性功能；动力传递轴与动力传递轮、后轮链齿连接，以实现动力传递及驱动轮独立的驱动功能。

作为一种传递动力的具体形式，所述动力传递轴上装有动力传递轮和与动力传递轮固定连接的后轮链齿，所述动力传递轮与驱动头相连，后轮链齿与电机动力输出相连。所述后轮链齿与永磁电机输出连接，使动力传递轴由此获得动力，该动力再经过动力传递轮与驱动轮的驱动头连接，将此动力驱动车辆驱动轮。

进一步地，所述动力传递轮与驱动头之间为齿轮啮合传动或通过链条链轮传动。当然，所述动力传递轮与驱动头之间也可以通过皮带传动。

所述动力传递轴上通过轴承装有固定轴套，该固定轴套上通过轴承装有车轮毂轴套，所述荷载轮装在车轮毂轴套上。

所述驱动轮支架连接在车架与固定轴套的连接处。

作为一种优选方案，所述荷载轮两侧均设有驱动轮。

所述动力传递轴上装有后轮链齿，该后轮链齿与所述动力传递轮固定相连，所述后轮链齿通过链条与外部动力传输机构相联。

所述外部动力传输机构为盘式永磁电机。

对于后轮驱动车辆，所述固定轴套上装有飞轮。

所述驱动轮支架包括上支架和下支架两部分，所述驱动轮装在下支架上，该下支架和上支架相互铰接，所述上支架与一上定位弧相连，所述下支架与一下定位弧相连，所述上定位弧与下定位弧之间通过定位弧槽相连。

藉由上述结构，本发明彻底抛弃传统车轮结构概念，建立以荷载轮为主体的车轮系统结构，由此，车轮半径在制动力矩有效范围内尺寸尽可能大些，以求车辆运动所需推动力较小，达到车辆运行省力的目的。

本发明改变传统车轮半径尺寸等同的方式，单独设置半径小于荷载轮1／2半径尺寸的车轮作为驱动轮（非荷载轮），此轮不承担车辆荷载，仅为车辆运动提供所需驱动力，以求获得大幅增强驱动力的目的。

本发明改变传统驱动轮兼有荷载、驱动双重功能的方式，采用以荷载轮为主体，通过连接部件在其两侧设置驱动轮（非荷载轮），使车辆后轮成为大小轮一体的结构，构成复合车轮方式。

本发明采用车辆左侧设置盘式永磁电机驱动方式，右侧仍采用人力驱动方式。

通过多层轮轴结构及复合车轮收放机构，实现了电力驱动与人力骑行方式完全分离，达到骑行轻便的目的。

选择适当的复合车轮宽度，调节车轮附着力，使复合车轮不但具有独立的荷载功能与驱动功，而且动力充沛，其通行性也不受小轮径的制约。

上述方案创新点主要集中于电动自行车后轮结构的彻底改变：

⑴车辆后轮采用复合车轮技术，以荷载轮为基础在其两侧增设驱动轮，实现车轮功能简化、性能强化的目标；

⑵采用电力驱动与人力驱动不同轮轴的方式，实现骑行方便省力的目标；

⑶复合车轮结构是依靠具有三层结构的轮轴实现的，轮轴由动力传递轴、固定轴套、轮毂轴套（自行车车轮花盘）组成，提供复合车轮结构要素；

⑷复合车轮中驱动轮半径小于（或等于）二分之一荷载轮半径，大幅提高驱动力；

⑸复合车轮宽度可调节，设定适当车辆附着力。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：采用复合轮结构后，本发明车辆在减小车辆动力的条件下仍能保持充沛驱动力，实现了大幅增加行驶距离、节约能源的宏大目标，开创了车辆节能的新局面。

以下结合附图和实施例对本发明作进一步阐述。

附图说明

图1是本发明的后轮复合车轮轮轴结构示意图；

图2是本发明一种实施例的结构原理图；

图3为本发明复合车轮驱动轮收放功能示意图。

在图中

1-荷载轮； 2-驱动轮； 3-车轮毂轴套； 4-固定轴套；

5-动力传递轴； 6-驱动轮支架； 7-车架； 8-动力传递轮；

9-驱动头； 10-飞轮； 11-后轮链齿； 12-下定位弧；

13-上定位弧； 14-定位弧槽； 6a-上支架； 6b-下支架。

具体实施方式

参见图1，复合车轮后轮轴由动力传递轴5、固定轴套4及车轮毂轴套（自行车车轮花盘）3三层结构组成，其中：

固定轴套4用于提供复合车轮与车架连接固定的功能，该部件为非运动部件；

动力传递轴5经由轴承连接于固定轴套4中，用于给复合车轮中的驱动轮（非荷载轮）2提供圆周上的转矩，该部件为运动部件；

车轮毂轴套（自行车车轮花盘）3经由轴承连接于固定轴套4外层，用于复合车轮中荷载轮的设置，该部件为运动部件。

参见图2，荷载轮1经由车轮毂轴套（自行车车轮花盘）3固定于复合车轮后轴系统中，成为车辆主要的结构部件；复合车轮后轴系统之固定轴套4与车架7连接，形成车辆以前、后荷载轮为主体的结构。

将驱动轮（非荷载轮）支架6连接在车架7与固定轴套4连接处，将驱动轮（非荷载轮）2与驱动轮（非荷载轮）支架6连接，实现在荷载轮1两侧增设小半径驱动轮（非荷载轮）2的复合车轮结构方式。

稳固连接动力传递轮8与动力传递轴5，动力传递轴5可同时作用于两侧驱动轮（非荷载轮）2；驱动轮（非荷载轮）2上有驱动头9，动力传递轮8配合驱动头9构成动力传递结构，实现复合车轮可驱动功能。

将后轮链齿11安装在动力传动轴5上，其方向与电动机动力输出同侧，连接后轮链齿11与电动机动力系统，实现电动自行车独立的电力驱动功能。

对于后轮驱动车辆，将飞轮10安装在车轮毂轴套（自行车车轮花盘）3上，其方向与人力驱动链条齿轮同侧，链条连接飞轮10与人力驱动链条齿轮，实现电动自行车独立的人力驱动功能。

参见图3，驱动轮（非荷载轮）支架6是一活动支架，由上支架6a和下支架6b铰接而成，其上支架6a、下支架6b分别装有上定位弧13和下定位弧12，由上定位弧13和下定位弧12控制驱动轮（非荷载轮）支架6的位置，实现在人力驱动时驱动轮（非荷载轮）2收回离开地面，使骑行人倍感轻松。

本发明将车轮新结构概念用于电动自行车车轮结构，实现在不增加车辆原动力配置的前提下大幅提升车辆驱动力的目标。

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims

1.一种复合车轮结构电动自行车，其特征是，包括装在车架（7）轮轴部位上由荷载轮（1）、驱动轮（2）、车轮毂轴套（3）、固定轴套（4）、动力传递轴（5）组合而成的复合车轮；所述动力传递轴（5）装在车架（7）后轮部上，该动力传递轴（5）上装有所述固定轴套（4）；所述固定轴套（4）上装有驱动轮支架（6）和车轮毂轴套（3）；所述驱动轮支架（6）上装有驱动轮（2）；所述车轮毂轴套（3）上装有荷载轮（1）；所述驱动轮（2）一侧设有与之固定连接的驱动头（9），该驱动头（9）与电机动力输出相联；所述驱动轮（2）的半径小于或等于荷载轮（1）半径的一半。

2.根据权利要求1所述的复合车轮结构电动自行车，其特征是，所述动力传递轴（5）上通过轴承装有固定轴套（4），该固定轴套（4）上通过轴承装有车轮毂轴套（3）。

3.根据权利要求1所述的复合车轮结构电动自行车，其特征是，所述驱动轮支架（6）连接在车架（7）与固定轴套（4）的连接处。

4.根据权利要求1所述的复合车轮结构电动自行车，其特征是，所述荷载轮（1）两侧均设有驱动轮（2）。

5.根据权利要求1所述的复合车轮结构电动自行车，其特征是，所述动力传递轴（5）上装有动力传递轮（8）和与动力传递轮（8）固定连接的后轮链齿（11），所述动力传递轮（8）与驱动头（9）相连，后轮链齿（11）与电机动力输出相连。

6.根据权利要求5所述的复合车轮结构电动自行车，其特征是，所述动力传递轮（8）与驱动头（9）之间为齿轮啮合传动或通过链条链轮传动。

7.根据权利要求5所述的复合车轮结构电动车，其特征是，所述动力传递轮（8）与驱动头（9）之间通过皮带传动。

8.根据权利要求1或5所述的复合车轮结构电动自行车，其特征在于，所述电机动力输出为盘式永磁电机。

9.根据权利要求1或2所述的复合车轮结构电动自行车，其特征在于，所述固定轴套（4）上装有飞轮（10）。

10.根据权利要求1所述的复合车轮结构电动自行车，其特征在于，所述驱动轮支架（6）包括上支架（6a）和下支架（6b）两部分，所述驱动轮（2）装在下支架（6b）上，该下支架（6b）和上支架（6a）相互铰接，所述上支架（6a）与一上定位弧（13）相连，所述下支架（6b）与一下定位弧（12）相连，所述上定位弧（13）与下定位弧（12）之间通过定位弧槽（14）相连。