CN104973197B - 电动自行车倒蹬刹车机构的电机制动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动自行车倒蹬刹车机构的电机制动装置，其机械部分通过设计径向间隙旋转配合的中轴和链盘连接架，确保倒蹬中轴反转时，中轴能与链盘连接架做非同步的相对转动；而电路部分则采用光电传感器，其核心是设计位于暗箱内的发光体、光感元件及受前面机械部分控制的遮光组件；当人后蹬自行车时，中轴经过一定延时后带动链盘连接架反转，此过程中遮光组件内的中轴遮光体和链盘遮光体上的透光孔或间隙由错位变为重叠，以便发光体发出的光线能穿过并被光感元件接收，进而发出信号制动电机。相比原先相关的磁感应类制动产品，本发明灵敏度和可靠性更高，能够有效的制动电机，为倒蹬刹车在电动自行车上的施行提供更切实的保障。

Description

电动自行车倒蹬刹车机构的电机制动装置

技术领域

本发明涉及一种电动自行车倒蹬刹车机构的电机制动装置。

背景技术

倒蹬刹车机构是运用踏板来产生刹车效果的机构，即提供利用链条受曲柄反蹬倒转时，与设置在轮毂轴内的刹车机构联动，从而产生对后轮进行刹车的动作。这种刹车机构在过去的老式传统自行车上运用较多，目前我们国家已经比较少见，但在一些国家和地区还有着较大的需求，并且某些还作为自行车安全刹车制动机构的标准来运用。

随着电动（助力）自行车在全球范围内的广泛推广和发展，上述倒蹬刹车机构自然也会运用至部分电动自行车上，然而将传统的倒蹬刹车机构搬至电动自行车上存在如下问题：

电动自行车是采用轮毂或中置电机提供骑行时辅助动力的自行车，因其在骑行时电机高速运转，假如在电机未停止运转的前提下给予其瞬时的刹车指令，不仅无法有效的刹停自行车，且还将会造成刹车机构的损坏，甚至影响骑行者安全。而已知的电动自行车上用于控制电机电路通断的机构通常设置在握把上，当骑行者要进行倒蹬动作时，可能无法有较快的反应来松开握把切断电机电路。

为了解决上述问题，目前亦设计有用于电动自行车倒蹬刹车机构的电机制动装置，如申请号201210262877.9公开的一种“电动自行车的倒踩刹车机构”，其原理是利用两个相对偏转的磁体间的磁通变化来产生制动信号对电机实施制动。但实际使用时该机构存在如下问题：

1）当分别固定两个磁体的曲柄轴（中轴）驱动环和大齿盘（链盘）套筒之间未产生可靠错位，或者因长期磨损导致错位不明显时，磁体间产生的磁通变化量非常小，霍尔元件（磁性感测器）就无法准确检测出微弱的磁感应信号，也就无法及时有效的让电机制动。因此总的来说该机构中的磁感应元件的感应灵敏度和可靠性较差。

2）感应的双方磁体为非封闭结构，两者长期暴露在脚踏区域，一旦遭遇碰触侵蚀或污损严重就将大大降低两者间的磁感应强度，从而影响整个机构的工作可靠性。

3）设计有中间部件驱动环，其与曲柄轴键槽配合连接，不仅增加了装配工序，提高了生产成本，且其一旦装配出现偏差就会影响整个机构工作，故一定程度上降低了设备可靠性。

发明内容

本发明目的是：提供一种灵敏度和可靠性更高的电动自行车倒蹬刹车机构的电机制动装置，能够有效的制动电机，为倒蹬刹车在电动自行车上的施行提供切实的保障。

本发明的技术方案是：一种电动自行车倒蹬刹车机构的电机制动装置，包括安装在车架上的中轴和设于中轴上的链盘，所述链盘经链条与安装在车轮轮毂上的刹车机构相连，还包括驱动车轮旋转的电机；其特征在于：

所述链盘藉由链盘连接架与中轴相连，该链盘连接架藉由中孔套置于中轴上，所述中孔内壁上设有若干凹槽，而中轴上一体设有与各凹槽对应的凸起，并且所述凸起可随中轴正反转而在相应凹槽的两端壁间活动；

还包括暗箱，所述暗箱内设有发光体、光感元件及位于这两者间的遮光组件，所述遮光组件由相对布置且对应设有若干透光孔或间隙的中轴遮光体和链盘遮光体构成，其中的中轴遮光体与中轴固定或一体设计，而链盘遮光体与链盘连接架固定或一体设计，所述发光体和光感元件电连接所述电机；

当人前蹬自行车时，所述凸起与相应凹槽的第一端壁相抵，使得中轴驱使链盘连接架带动链盘同步正转；此时所述中轴遮光体和链盘遮光体上的透光孔或间隙保持错位状态并遮挡发光体发出的光线；

当人后蹬自行车时，所述凸起从相应凹槽的第一端壁活动至与第二端壁相抵，使得中轴相对链盘连接架转动，并经过一定延时后再带动链盘连接架反转；此过程中，所述中轴遮光体和链盘遮光体上的透光孔或间隙为重叠状态，使得发光体发出的光线能穿过并被光感元件接收，进而发出信号制动电机。

进一步的，本发明中所述电机为中置电机或轮毂电机。中置电机即安装在中轴上的电机，其输出轴端与中轴通过齿轮减速机构配合传动；而轮毂电机则设计在车轮（后轮）的轮毂位置，其直接驱动车轮旋转，同时轮毂电机一侧离合器端部设有齿盘经链条与中轴上的链盘连接。当然对于中置电机和轮毂电机的具体结构和装配方式均为公知技术，本发明中不再详述。

更进一步的，本发明中，当所述电机为中置电机时，该中置电机的外壳与车架固定，而所述暗箱固定至该中置电机的外壳上；当所述电机为轮毂电机时，所述暗箱直接固定至车架上。

优选的，本发明中所述中孔内壁上的凹槽多余一个时，沿圆周均匀间隔分布。

优选的，本发明中所述中轴遮光体为环状构件，其上的透光孔或间隙沿圆周均匀间隔分布；链盘遮光体也为环状构件，其上的透光孔或间隙也沿圆周均匀间隔分布。

进一步的，本发明中所述凸起离开相应凹槽的第一端壁至与第二端壁相抵前的活动过程中，所述中轴遮光体和链盘遮光体上的透光孔或间隙为部分重叠，而当凸起与第二端壁相抵后，所述中轴遮光体和链盘遮光体上的透光孔或间隙为完全重叠状态。

进一步的，本发明中所述中轴遮光体和链盘遮光体上对应的透光孔或间隙形状大小一致。

进一步的，本发明中所述链盘连接架的所述中孔与中轴之间设有轴承。

本发明中涉及的所述中轴，其两端同常规技术一样通过曲柄安装脚踏。

需要说明，本发明是倒蹬刹车机构的前置电机制动装置，对于涉及的与链盘经链条相连并安装在车轮（后轮）轮毂上的刹车机构为公知技术，其结构、装配方式和动作原理均可参加现有技术，本发明对其不再详述。

本发明的优点是：

1．本发明的整套装置是基于光电传感器来传输电机制动信号的，人后蹬自行车时，遮光组件中的两个部件间只需很小的相对运动就可形成让光线通过的通道，从而输出信号完成电机制动，响应速度快，不易受干扰，故在传输灵敏度和可靠性上相比现有的基于磁感应元件的制动装置更好。实际运用时电机制动时间相比现有产品提高0.1~0.3s，可以更加快速有效的制动电机，大大提高电动自行车的倒蹬刹车安全性，也为倒蹬刹车在电动自行车上的施行提供切实的保障。

2．本发明中的发光体、光感元件和遮光组件均设于暗箱内，不仅能够确保光线传输的精度和提高光感元件识别度，而且对于核心传感设备是一种封闭式的保护，能够防止中轴遮光体和链盘遮光体暴露在外受到侵蚀和污损，有效提高机构工作可靠性和使用寿命。

3. 本发明中的中轴上直接成型凸起与链盘连接架上的凹槽匹配，省略了中间的驱动环，不仅简化了装配工序，降低了生产成本，也能够防止因装配偏差而造成的机构工作可靠性下降的情况。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明的结构剖面图；

图2为图1的A-A剖面图（人前蹬自行车时的中轴和链盘连接架配合状态）；

图3为图1中A-A剖面图（人后蹬自行车时的中轴和链盘连接架配合状态）；

图4为对应图2状态时遮光组件中两个部件的运动状态示意图；

图5为图4状态中遮光组件中两个部件透光孔错位组合示意图；

图6为对应图3状态时遮光组件中两个部件的运动状态示意图；

图7为图6状态中遮光组件中两个部件透光孔重叠组合示意图。

其中：1、中轴；1a、凸起；2、链盘；3、链盘连接架；3a、凹槽；A、第一端壁；B、第二端壁；4、暗箱；5、发光体；6、光感元件；7、透光孔；8、中轴遮光体；9、链盘遮光体；10、外壳；11、轴承；12、销柱；13、螺钉；14、连接线。

具体实施方式

实施例：结合图1~图7所示，对本发明电动自行车倒蹬刹车机构的电机制动装置的具体实施方式进行说明。本实施例具体装配在采用中置电机的电动自行车上，如图1所述，其常规的结构为：车架（图中未画出）、安装在车架上的中轴1和中置电机（图中省略），同现有技术一样，中置电机与中轴1之间通过齿轮减速机构连接传动，中置电机的外壳10与车架固定；中轴1上还设置链盘2，所述链盘2经链条与安装在车轮轮毂上的刹车机构（图中省略）相连。本发明的核心改进如下：

所述链盘2藉由链盘连接架3与中轴1相连，该链盘连接架3藉由中孔套置于中轴1上，并且所述中孔与中轴1之间设有轴承11。结合图2~图3所示，所述中孔内壁上沿圆周均匀设有六个凹槽3a，而中轴1上一体设有与各凹槽3a对应的凸起1a，凸起1a抵入凹槽3a内，并且所述凸起1a可随中轴1正反转而在相应凹槽3a的两端壁A、B间活动，为了方便说明两端壁分别命名为第一端壁A（图2、3中右侧端壁）和第二端壁B（图2、3中左侧端壁）。

还设计有暗箱4，该暗箱4采用螺钉固定至中置电机的外壳10（省略固定部分）上。所述暗箱4内通过铆钉固定有发光体5和光感元件6，而在这两者之间设有遮光组件，所述遮光组件由相对布置且对应设有若干透光孔7的中轴遮光体8和链盘遮光体9构成，具体见图1所示，其中的中轴遮光体8与中轴1通过径向的销柱12固定，而链盘遮光体9与链盘连接架3通过螺钉13固定，所述发光体5和光感元件6均通过连接线14电连接所述中置电机。

结合图4~图7所示，所述中轴遮光体8为环状构件，其上沿圆周均匀间隔设有十二个透光孔7；所述链盘遮光体9也为环状构件，其上也沿圆周均匀间隔设有十二个透光孔7。并且本实施例中所述中轴遮光体8和链盘遮光体9上对应的透光孔7形状大小一致。

结合图1~图7说明本发明的实现原理：

当人前蹬自行车时，所述凸起1a与相应凹槽3a的第一端壁A相抵，如图2所示，使得中轴1驱使链盘连接架3带动链盘2同步正转，也即中轴遮光体8和链盘遮光体9是同步同向转动的，见图4所示；此时所述中轴遮光体8和链盘遮光体9上的透光孔7保持错位状态并遮挡发光体5发出的光线，见图5所示（链盘遮光体9上的透光孔7在图5中以虚线框表示）；

当人后蹬自行车时，所述凸起1a从相应凹槽3a的第一端壁A活动至与第二端壁B相抵，如图3所示，使得中轴1相对链盘连接架3转动，并经过一定延时后再带动链盘连接架3反转，也即中轴遮光体8和链盘遮光体9反向转动，见图6所示；此过程中，所述中轴遮光体8和链盘遮光体9上的透光孔7为重叠状态，使得发光体5发出的光线能穿过并被光感元件6接收，进而发出信号制动电机，见图7所示（链盘遮光体9上的透光孔7在图7中以虚线框表示）。

当凸起1a与第二端壁B相抵后，所述中轴遮光体8和链盘遮光体9上的透光孔7为完全重叠状态（图中未表示）。

当然上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电动自行车倒蹬刹车机构的电机制动装置，包括安装在车架上的中轴(1)和设于中轴(1)上的链盘(2)，所述链盘(2)经链条与安装在车轮轮毂上的刹车机构相连，还包括驱动车轮旋转的电机；其特征在于：

所述链盘(2)藉由链盘连接架(3)与中轴(1)相连，该链盘连接架(3)藉由中孔套置于中轴(1)上，所述中孔内壁上设有若干凹槽(3a)，而中轴(1)上一体设有与各凹槽(3a)对应的凸起(1a)，并且所述凸起(1a)可随中轴(1)正反转而在相应凹槽(3a)的两端壁(A、B)间活动；

还包括暗箱(4)，所述暗箱(4)内设有发光体(5)、光感元件(6)及位于这两者间的遮光组件，所述遮光组件由相对布置且对应设有若干透光孔(7)或间隙的中轴遮光体(8)和链盘遮光体(9)构成，其中的中轴遮光体(8)与中轴(1)固定或一体设计，而链盘遮光体(9)与链盘连接架(3)固定或一体设计，所述发光体(5)和光感元件(6)电连接所述电机；

当人前蹬自行车时，所述凸起(1a)与相应凹槽(3a)的第一端壁(A)相抵，使得中轴(1)驱使链盘连接架(3)带动链盘(2)同步正转；此时所述中轴遮光体(8)和链盘遮光体(9)上的透光孔(7)或间隙保持错位状态并遮挡发光体(5)发出的光线；

当人后蹬自行车时，所述凸起(1a)从相应凹槽(3a)的第一端壁(A)活动至与第二端壁(B)相抵，使得中轴(1)相对链盘连接架(3)转动，并经过一定延时后再带动链盘连接架(3)反转；此过程中，所述中轴遮光体(8)和链盘遮光体(9)上的透光孔(7)或间隙为重叠状态，使得发光体(5)发出的光线能穿过并被光感元件(6)接收，进而发出信号制动电机。

2.根据权利要求1所述的电动自行车倒蹬刹车机构的电机制动装置，其特征在于所述电机为中置电机或轮毂电机。

3.根据权利要求2所述的电动自行车倒蹬刹车机构的电机制动装置，其特征在于当所述电机为中置电机时，该中置电机的外壳(10)与车架固定，而所述暗箱(4)固定至该中置电机的外壳(10)上；当所述电机为轮毂电机时，所述暗箱(4)直接固定至车架上。

4.根据权利要求1所述的电动自行车倒蹬刹车机构的电机制动装置，其特征在于所述中孔内壁上的凹槽(3a)数量多于一个时，沿圆周均匀间隔分布。

5.根据权利要求1所述的电动自行车倒蹬刹车机构的电机制动装置，其特征在于所述中轴遮光体(8)为环状构件，其上的透光孔(7)或间隙沿圆周均匀间隔分布；所述链盘遮光体(9)也为环状构件，其上的透光孔(7)或间隙也沿圆周均匀间隔分布。

6.根据权利要求1所述的电动自行车倒蹬刹车机构的电机制动装置，其特征在于所述凸起(1a)离开相应凹槽(3a)的第一端壁(A)至与第二端壁(B)相抵前的活动过程中，所述中轴遮光体(8)和链盘遮光体(9)上的透光孔(7)或间隙为部分重叠，而当凸起(1a)与第二端壁(B)相抵后，所述中轴遮光体(8)和链盘遮光体(9)上的透光孔(7)或间隙为完全重叠状态。

7.根据权利要求1或6所述的电动自行车倒蹬刹车机构的电机制动装置，其特征在于所述中轴遮光体(8)和链盘遮光体(9)上对应的透光孔(7)或间隙形状大小一致。

8.根据权利要求1所述的电动自行车倒蹬刹车机构的电机制动装置，其特征在于所述链盘连接架(3)的所述中孔与中轴(1)之间设有轴承(11)。