CN104284833A - 具有电辅助驱动装置的车辆尤其是自行车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车辆、尤其是自行车，该车辆包括需要通过肌肉力量操纵的曲柄连杆机构(1)，该曲柄连杆机构与至少一个被驱动的车轮处于可松开的驱动连接，并且该车辆具有辅助所述曲柄连杆机构(1)的电辅助驱动装置(6)。按照本发明，当松开曲柄连杆机构(1)和轮(5)之间的驱动连接时，所述车辆能仅通过所述辅助驱动装置(6)被驱动。此外，优选用于辅助驱动装置(6)的控制装置(11)与探测曲柄转速的传感器(15)相连。

Description

具有电辅助驱动装置的车辆尤其是自行车

技术领域

本发明涉及一种车辆、尤其是自行车，该车辆包括需要通过肌肉力量操纵的曲柄连杆机构，该曲柄连杆机构与至少一个被驱动的车轮处于可松开的驱动连接，并且该车辆包括辅助所述曲柄连杆机构的电辅助驱动装置。

背景技术

通过使用已知这样的自行车，该自行车可以像普通自行车一样运动，但是在该自行车中，电辅助驱动装置确保需要施加的踏板驱动力保持在一定范围内。需要由使用者施加的减小的驱动力允许更高的车速，在没有相应地改变传动比的装置的情况下，该车速与快速的、感到不舒服的腿部运动相关联。

发明内容

本发明的任务在于，提出一种在开头提及的类型的结构简单的车辆，该车辆能够在简单的结构构造的情况下在宽的车速范围上被使用者舒服地操作。

按照本发明的解决该任务的自行车的特征在于，所述车辆在松开曲柄连杆机构和被驱动的车轮之间的驱动连接时能够仅通过辅助驱动装置驱动。

有利地，本发明的解决方案有利地在没有用于手动变速装置的费用的情况下在作用驱动力矩的同时允许曲柄连杆机构的转速与车辆的车速脱耦。

在优选实施形式中，用于辅助驱动装置的控制装置与探测曲柄连杆机构力矩的传感器相连并且此外优选与探测曲柄旋转运动的运动学参数、尤其是曲柄转速的传感器相连。

为了使离合器或飞轮脱耦，可以设置单独的装置，尤其是用于依据所述的运动学参数进行脱耦。

在本发明的另外的构造形式中规定，所述控制装置在预设的曲柄转速时在松开驱动连接、尤其是飞轮脱耦的情况下，从至少根据探测的曲柄连杆机构力矩对辅助驱动装置的控制过渡到至少根据探测的曲柄速度对辅助驱动装置的控制。

有利地，通过使飞轮在高的速度范围内的脱耦和通过按本发明的控制，可以实现在不相应地提高曲柄转速的情况下进一步提高车辆的速度。

优选控制装置按照探测的曲柄转速根据在曲柄转速和辅助驱动装置的转速之间的预设的函数关系来设定辅助驱动装置的转速，从而构造无级地且可任意地变化的“传动比”。

根据预设的关系，辅助驱动装置的转速相对于曲柄转速以斜率优选大于1的方式上升。由此确保，在高于预设的曲柄转速时飞轮自动脱耦。

所述辅助驱动装置优选包括电机，该电机与车辆的被驱动的车轮处于刚性的驱动连接，使得该电机不仅可以传递驱动力矩还可以传递制动力矩。通过所述刚性的驱动连接在任何情况下辅助驱动装置的转速等于被驱动的车轮的转速。

优选设置用于在飞轮脱耦时产生曲柄制动力矩的装置。有利地，使用者在蹬自行车时因此感觉到一定的阻力，然而该阻力相对于在没有辅助驱动装置的情况下在相应的车速时产生的阻力可以是舒适设计的。

优选所述的用于产生曲柄制动力矩的装置是可作为发电机工作的电机。

有利地，电机在低于预设的踏板转速时作为直接辅助踏板驱动装置的电动机工作。

在高于预设的踏板转速时，电机可以给电辅助驱动装置的蓄能器充电并且从而显著地提高车辆的与充电循环相关的最大行程。

在一个实施形式中，所述另外的电机可以在高于预设的曲柄转速时直接给电辅助驱动装置提供工作电流。

另一有利的实施形式在于，通过另外的电机模拟倒轮闸，其方式为所述电机在相反的曲柄旋转运动时建立阻力。

当然，所述预设的转速和所述预设的关系可以是可变的并且可选地可以选择不同的编程。

附图说明

下面借助实施例和与该实施例有关的附图进一步解释本发明。其中：

图1示出按本发明的、可通过肌肉力量驱动的车辆，该车辆是除电辅助驱动装置之外还具有电机的自行车，并且

图2示出解释图1中自行车的各部件的相互作用的示图。

具体实施方式

在图1中所示的自行车具有踏板驱动装置，该踏板驱动装置通常通过踏板曲柄1、链轮2、链3和小齿轮4构成。所述小齿轮4通过飞轮(未示出)与自行车的后轮5处于驱动连接。

与小齿轮4共轴地设置电机6作为电辅助驱动装置的组成部分，该电机在所示的实施例中构成轮毂电机。电机6的转子与轮5处于刚性的驱动连接，使得电机不仅可以将驱动力矩而且可以将制动力矩传递到轮上。

与踏板曲柄1的旋转轴线共轴地设置另外的电机7。该另外的电机的转子与链轮2处于刚性的驱动连接。不同于与踏板曲柄旋转轴线共轴地布置，电机7也可以与该旋转轴线错开地布置，并且该电机与链轮2的驱动连接可以通过传动装置建立。

如由图2的示意图得知，电机6和7通过功率控制器9或10与控制装置11相连，其中，控制装置11通过功率控制器9、10控制在电机6、7与蓄电池12之间的电流。

在所示的实施例中，控制装置11与在图1中未示出的传感器13至15相连，在这些传感器中，传感器13探测电机6的转子的转速、即后轮5的转速，传感器14探测踏板驱动力矩并且传感器15探测踏板转速。

部件9至12安置在固定在自行车的框架上的、在图2中通过虚线表示的结构单元8中。

在自行车的行驶中，传感器13至15连续地测定计算后轮5的转速、踏板驱动力矩以及踏板转速。

在控制装置11中，在踏板驱动力矩和踏板转速之间的函数关系作为自变量来编程并且在电机6的驱动力矩和电机6的转子的转速之间的函数关系作为因变量来编程。基于这些关系，所述控制装置11根据通过传感器14、15连续探测的值产生进入所述控制9的控制信号，根据所述函数关系该控制信号设定电动机的驱动力矩并且可选择地设定其转子的转速。

在低于踏板转速的预设的值时，在飞轮耦合时并且从而在踏板转速和电机6的转子转速的比例固定时，根据已保存的函数关系即依据通过自行车使用者施加的踏板驱动力矩和相应的踏板转速来设定电机6的驱动力矩。

当然，在控制装置11中可以保存各个不同的函数关系，这些函数关系可选地可由使用者选择。可能的编程可以是这样的，使得使用者独立于相应实际上需施加的载荷始终仅必须施加恒定的踏板驱动力矩，所述控制器9通过电机6的驱动力矩的相应的变化来调整到该踏板驱动力矩。当然，所述恒定的、需要由使用者施加的载荷值是可变的并且尤其是根据相应的踏板转速进行改变。

在踏板转速的上述预设的值之上时，控制装置11过渡到：在飞轮脱耦时仅还根据踏板转速设定电机6的转子的转速。如果所述脱耦可以通过单独的装置实现，那么在所述的各转速之间的函数关系合适时便确保了飞轮在该速度时自动松开，其方式为设定用于规定的踏板转速的电机速度大于与该踏板转速相对应的转速。

各转速之间的关系可以如此选择，使得踏板转速的小的变化导致电机6的转子转速的大的提高并且从而导致自行车的车速的大的提高。因此，使用者可以有利地以相对较高的速度行驶，而不必根据这些速度快速地踩踏板。可以取消用于改变传动比的装置，这导致自行车的结构的显著简化。

在高于踏板转速的相关的值(该值可以是任意地或程序控制地可变的)时，产生踏板制动力矩的电机7起作用，使得自行车使用者感到一定的阻力。当然，该阻力可以明显小于使用者必须仅通过其肌肉力量施加的与较高的车速相关联的载荷。

电机7可以作为发电机工作，该发电机通过控制装置11和功率控制器10控制地在该阶段对蓄电池12充电。除了在制动过程中通过电机6回收之外，可以通过该附加的充电功能显著地提高自行车的与充电循环相关的最大行程。

在踏板转速的所述值之下时，所述另外的电机7可以用作除电机6之外的驱动电动机。

通过电机7也可以模拟倒轮闸，其方式为通过该电机也可以在相反的踏板旋转方向时建立制动力矩，其中，通过该向后旋转激活使自行车制动的装置并且在通过附加的制动进行回收的情况下借助电机6回收电能。

Claims (14)

1.一种车辆、尤其是自行车，包括需要通过肌肉力量操纵的曲柄连杆机构(1)，该曲柄连杆机构与至少一个被驱动的车轮(5)处于可松开的驱动连接，并且所述车辆包括辅助所述曲柄连杆机构(1)的电辅助驱动装置(6)，其特征在于，当松开曲柄连杆机构(1)和车轮(5)之间的驱动连接时，所述车辆能仅通过所述辅助驱动装置(6)被驱动。

2.按照权利要求1所述的车辆，其特征在于，用于辅助驱动装置(6)的控制装置(11)与探测曲柄连杆机构力矩的传感器(14)相连，并且此外优选与探测曲柄旋转运动的运动学参数、尤其是曲柄转速的传感器(15)相连。

3.按照权利要求1或2所述的车辆，其特征在于，设置用于松开驱动连接的装置，尤其是用于依据运动学参数使离合器或飞轮脱耦的装置。

4.按照权利要求2或3所述的车辆，其特征在于，在预设的曲柄转速时，在松开驱动连接、尤其是使飞轮脱耦的情况下，所述控制装置(11)从至少根据探测的曲柄驱动力矩对辅助驱动装置的控制过渡到至少根据探测的曲柄转速对辅助驱动装置的控制。

5.按照权利要求4所述的自行车，其特征在于，在高于为所述控制过渡预设的曲柄转速时，所述控制装置(11)根据连续探测的曲柄转速按照在曲柄转速和辅助驱动装置的转速之间的预设的函数关系来设定辅助驱动装置的转速。

6.按照权利要求5所述的自行车，其特征在于，基于所述预设的关系，所述辅助驱动装置的转速相对于相应的曲柄转速以斜率大于1的方式上升。

7.按照权利要求1至6之一所述的自行车，其特征在于，所述电辅助驱动装置包括电机(6)，该电机的转子与车辆的被驱动的车轮(5)处于刚性的、不仅适用于传递驱动力矩而且也适用于传递制动力矩的驱动连接。

8.按照权利要求1至7之一所述的自行车，其特征在于，设置用于在松开驱动连接时产生曲柄制动力矩的装置。

9.按照权利要求8所述的自行车，其特征在于，所述装置具有在所述离合器或所述飞轮前面设置的、能作为发电机工作的另外的电机(7)。

10.按照权利要求9所述的自行车，其特征在于，在低于预设的曲柄转速时，所述另外的电机(7)能作为辅助曲柄驱动装置的电动机工作。

11.按照权利要求9或10所述的自行车，其特征在于，在高于预设的曲柄转速时，所述另外的电机(7)设置用于为电辅驱动装置的蓄能器(12)充电。

12.按照权利要求9至11之一所述的自行车，其特征在于，在高于预设的曲柄转速时，所述另外的电机(7)直接地为电辅助驱动装置提供工作电流。

13.按照权利要求9至12之一所述的自行车，其特征在于，所述另外的电机在相反的曲柄转动方向时建立制动力矩以模拟倒轮闸。

14.按照权利要求4至10之一所述的自行车，其特征在于，所述预设的曲柄转速以及可选地用于控制的函数关系、尤其是各转速之间的函数关系是可变的。