CN105539640A - 重心前后偏移控速及车座旋转式电动自行车 - Google Patents

Abstract

重心前后偏移控速及车座旋转式电动自行车，包括轮轴、设在轮轴上的主动齿轮和安装座；安装座底部设有连接板，连接板下端外侧设有脚踏板，安装座上转动设有从动齿轮，从动齿轮的中心轴转动连接在安装座上,连接板沿前后方向设有长槽孔，长槽孔内设有控制器，中心轴内端连接有位于长槽孔内的角度传感器，从动齿轮与主动齿轮啮合，安装座上设有支架，支架上设有位于驱动轮上方的车座，车座底部设有锂电池，车梁与支架前侧上部之间设有阻尼支撑机构。本发明灵活性好、易于操作、稳定性高、安全可靠性强、体积小、具有良好的控制效果。采用重心控制行进速度的设计结构，阻尼支撑机构保证车座前后移动一定的倾斜角度，又不会因为失电而倾覆。

Description

重心前后偏移控速及车座旋转式电动自行车

技术领域

本发明涉及一种电动自行车，具体涉及一种重心前后偏移控速及车座旋转式电动自行车。

背景技术

近些年来,电动自行车已成为我国普通百姓日常出行时的一种不可或缺的交通工具，但由于电动自行车的体积相对较大，转向不够灵活，因此难以在人流、车流密集或空间狭窄的场合正常骑行。近年来，随着城市公交系统的不断完善，有不少人已经开始考虑使用这种轻便的电动车用于从家到公交站的短途代步以及在公交系统中的换乘代步。现有市面上有不少自平衡电动车，但现有的自平衡电动车结构较为复杂，驾乘起来不是很好操作，而且大多只能站立操作，在较长时间驾乘会比较累。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种设计简单、结构紧凑、易于驾乘的重心前后偏移控速及车座旋转式电动自行车。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：重心前后偏移控速及车座旋转式电动自行车，包括车梁，车梁前端转动连接有前叉，前叉上端设有车把，前叉下端设有前轮，车梁后端设有后叉，后叉后端水平设有轮轴，轮轴上转动设有具有内置电机的驱动轮，轮轴左右两端同轴向分别设有一节安装轴，安装轴的外径小于轮轴的外径，每节安装轴的外端分别同轴向设有一节螺纹轴，安装轴表面沿轴向方向开设有两个关于安装轴中心线对称的平面结构，轮轴、两节安装轴和两节螺纹轴采用一根圆钢机加工制成，安装轴上由内向外依次套设有扭矩传递块和轴套，轮轴和轴套上套设有安装座，安装座沿前后方向设有长方体形状的穿孔，扭矩传递块位于穿孔内，扭矩传递块的内圈与安装轴的平面相适配，扭矩传递块的外边缘平面与穿孔内壁配合，后叉伸入到穿孔内并卡在轴套外壁上，轴套外套设有位于安装座外侧的主动齿轮，主动齿轮与通过轴向设置的销轴与安装座传动连接，螺纹轴上螺纹连接有与轴套外端顶压配合的紧固螺母；

安装座底部设有连接板，连接板下端外侧设有脚踏板，安装座上转动设有从动齿轮，从动齿轮的中心轴转动连接在安装座上,连接板沿前后方向设有长槽孔，长槽孔内设有控制器，中心轴内端连接有位于长槽孔内的角度传感器，从动齿轮与主动齿轮啮合，安装座上设有支架，支架上设有位于驱动轮上方的旋转式车座组件，旋转式车座组件底部设有锂电池，车梁与支架前侧上部之间设有阻尼支撑机构；

旋转式车座组件包括设在支架上的固定座和位于固定座上方的活动座，固定座和活动座均为圆柱形结构，固定座上表面设有下圆环槽，活动座下表面设有与下圆环槽对应的上圆环槽，上圆环槽和上圆环槽之间均有设有一圈滚珠，活动座上设有坐垫，固定座顶部外圈设有定位环，活动座下表面设有位于定位环外侧的圆环板，圆环板内壁与定位环外壁之间具有间隙，圆环板下表面通过安装螺栓设有限位板，限位板内侧上表面与定位环下端边沿上下对应。

安装座前侧和后侧分别垂直设有一个导向管,支架下端在车轮左右两侧均垂直设有两根导向柱,每根导向柱均对应插设在一根导向管内，每根导向管上端均设有挡板，导向柱下端设有位于导向管下方的限位螺母，导向柱上套设有上下两端分别与挡板和导向管顶压配合的减震弹簧。

阻尼支撑机构包括下阻尼管、上阻尼管和阻尼杆，下阻尼管下端铰接在车梁上，上阻尼管上端铰接在支架前侧，阻尼杆上端插设在上阻尼管内并与上阻尼管同轴固定连接，下阻尼管内壁上部设有限位环，阻尼杆下端通过限位环插设在下阻尼管内，阻尼杆下端螺纹连接有调节螺母，阻尼杆上套设有下弹簧和上弹簧，下弹簧位于限位环和调节螺母之间，上弹簧位于下阻尼管和上阻尼管之间；下阻尼管左右两侧沿轴向方向均开设有用于操作调节螺母的长孔。

所述活动座与圆环板为一体结构，固定座与定位环为一体结构。

采用上述技术方案，本发明的车把主要起到控制左右平衡和转向的作用，安装座通过扭矩传递块和安装轴连接到一起，安装轴上对称铣出相对的两个平面，紧固螺母通过轴套压紧扭矩传递块，扭矩传递块将脚踏板和轮轴固定到一起，从而达到轮轴和脚踏板同步转动的目的，控制器通过螺栓固定到连接板内的长槽孔内，骑行者坐在车座上，当重心前移时，两脚就会驱动脚踏板向后移动，通过连接板、安装座带动轮轴产生一个角度的偏移，轮轴转动带动主动齿轮转动，主动齿轮驱动从动齿轮转动，从动齿轮带动角度传感器转动一个角度，角度传感器将角度信号通过控制器计算转换成驱动信号，从而控制内置电机转速增大，驱动轮高速转动，达到加速的目的。同理，当需要减速时，骑行者的身体向后稍仰即可。

本发明中的一个关键环节就是车座前后移动带动支架产生倾角时不能受到车梁的阻碍，因此在轮轴上安装有轴套，轴套顶在扭矩传递块上，通过紧固螺母压紧，与车梁连接的后叉插在轴孔内的轴套上，这样就可使安装座可以在轴套上自由转动。故车梁只能传递前后方向的力，推动前轮前进。

另外，还存在一个问题，在不加电时，控制器将不工作，就造成了车座前后倾倒的问题。为了解决这一问题本发明专门设计了阻尼支撑机构，阻尼支撑机构在上弹簧和下弹簧的平衡作用下，使支架在受力较小的时候能够保持车座处于和地面垂直的状态。在加电时候，阻尼支撑机构可以保证骑行者和车座前后有正负10°的转角，该转角可以触发控制器操控驱动轮前进和制动。阻尼支撑机构的具体工作过程如下：骑行者的重心前移时，支架向前转动，支架向前下方压上阻尼管，阻尼杆向下移动，上弹簧被压缩，下弹簧伸展；骑行者的重心后移时，支架向后转动，支架向后上方拉上阻尼管，阻尼杆向上移动，下弹簧被压缩，上弹簧伸展。

支架下端的导向柱上套设减震弹簧，减震弹簧起到缓冲车座受到地面冲击的作用，起到限位螺母起到调整减震弹簧弹性的作用。

在转弯时，由于活动座与固定座之间具有滚珠，活动座与固定座之间具备相对运动的可能性，这样可使骑行者手扶车把使前轮转弯而骑行者的上身不旋转，等转过弯之后自动回正，提高了骑行者的灵活性，这样更容易用力驱动车把进行转弯。限位板起到限定活动座保持水平状态，使上圆环槽和下圆环槽能通过滚珠达到更好的滚动配合。

综上所述，本发明设计合理、结构简单，灵活性好、易于操作、稳定性高、安全可靠性强、体积小、具有良好的控制效果。采用重心控制行进速度的设计结构，阻尼支撑机构保证车座前后移动一定的倾斜角度，又不会因为失电而倾覆。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中A-A剖视图；

图3是图2中B处的放大图；

图4是图1中C处的放大图；

图5是图1中阻尼支撑机构的轴向剖视图；

图6是图1中旋转式车座组件的内部结构示意图。

具体实施方式

如图1-图6所示，本发明的重心前后偏移控速及车座旋转式电动自行车，包括车梁1，车梁1前端转动连接有前叉2，前叉2上端设有车把3，前叉2下端设有前轮4，车梁1后端设有后叉5，后叉5后端水平设有轮轴6，轮轴6上转动设有具有内置电机的驱动轮7，轮轴6左右两端同轴向分别设有一节安装轴8，安装轴8的外径小于轮轴6的外径，每节安装轴8的外端分别同轴向设有一节螺纹轴9，安装轴8表面沿轴向方向开设有两个关于安装轴8中心线对称的平面结构，轮轴6、两节安装轴8和两节螺纹轴9采用一根圆钢机加工制成，安装轴8上由内向外依次套设有扭矩传递块10和轴套11，轮轴6和轴套11上套设有安装座12，安装座12沿前后方向设有长方体形状的穿孔13，扭矩传递块10位于穿孔13内，扭矩传递块10的内圈与安装轴8的平面相适配，扭矩传递块10的外边缘平面与穿孔13内壁配合，后叉5伸入到穿孔13内并卡在轴套11外壁上，轴套11外套设有位于安装座12外侧的主动齿轮14，主动齿轮14与通过轴向设置的销轴15与安装座12传动连接，螺纹轴9上螺纹连接有与轴套11外端顶压配合的紧固螺母16。

安装座12底部设有连接板17，连接板17下端外侧设有脚踏板18，安装座12上转动设有从动齿轮19，从动齿轮19的中心轴转动连接在安装座12上,连接板17沿前后方向设有长槽孔20，长槽孔20内设有控制器21，中心轴内端连接有位于长槽孔20内的角度传感器22，从动齿轮19与主动齿轮14啮合，安装座12上设有支架23，支架23上设有位于驱动轮7上方的旋转式车座组件24，旋转式车座组件24底部设有锂电池25，车梁1与支架23前侧上部之间设有阻尼支撑机构26。

旋转式车座组件24包括设在支架23上的固定座40和位于固定座40上方的活动座41，固定座40和活动座41均为圆柱形结构，固定座40上表面设有下圆环槽，活动座41下表面设有与下圆环槽对应的上圆环槽，上圆环槽和上圆环槽之间均有设有一圈滚珠42，活动座41上设有坐垫43，固定座40顶部外圈设有定位环44，活动座41下表面设有位于定位环44外侧的圆环板45，圆环板45内壁与定位环44外壁之间具有间隙，圆环板45下表面通过安装螺栓46设有限位板47，限位板47内侧上表面与定位环44下端边沿上下对应。活动座41与圆环板45为一体结构，固定座40与定位环44为一体结构。

安装座12前侧和后侧分别垂直设有一个导向管27,支架23下端在车轮左右两侧均垂直设有两根导向柱28,每根导向柱28均对应插设在一根导向管27内，每根导向管27上端均设有挡板29，导向柱28下端设有位于导向管27下方的限位螺母30，导向柱28上套设有上下两端分别与挡板29和导向管27顶压配合的减震弹簧31。

阻尼支撑机构26包括下阻尼管32、上阻尼管33和阻尼杆34，下阻尼管32下端铰接在车梁1上，上阻尼管33上端铰接在支架23前侧，阻尼杆34上端插设在上阻尼管33内并与上阻尼管33同轴固定连接，下阻尼管32内壁上部设有与下阻尼管32一体的限位环35，阻尼杆34下端通过限位环35插设在下阻尼管32内，阻尼杆34下端螺纹连接有调节螺母36，阻尼杆34上套设有下弹簧37和上弹簧38，下弹簧37位于限位环35和调节螺母36之间，上弹簧38位于下阻尼管32和上阻尼管33之间；下阻尼管32左右两侧沿轴向方向均开设有用于操作调节螺母36的长孔39。

本发明的车把3主要起到控制左右平衡和转向的作用，安装座12通过扭矩传递块10和安装轴8连接到一起，安装轴8上对称铣出相对的两个平面，紧固螺母16通过轴套11压紧扭矩传递块10，扭矩传递块10将脚踏板18和轮轴6固定到一起，从而达到轮轴6和脚踏板18同步转动的目的，控制器21通过螺栓固定到连接板17内的长槽孔20内，骑行者坐在旋转式车座组件24上，当重心前移时，两脚就会驱动脚踏板18向后移动，通过连接板17、安装座12带动轮轴6产生一个角度的偏移，轮轴6转动带动主动齿轮14转动，主动齿轮14驱动从动齿轮19转动，从动齿轮19带动角度传感器22转动一个角度，角度传感器22将角度信号通过控制器21计算转换成驱动信号，从而控制内置电机转速增大，驱动轮7高速转动，达到加速的目的。同理，当需要减速时，骑行者的身体向后稍仰即可。

本发明中的一个关键环节就是旋转式车座组件24前后移动带动支架23产生倾角时不能受到车梁1的阻碍，因此在轮轴6上安装有轴套11，轴套11顶在扭矩传递块10上，通过紧固螺母16压紧，与车梁1连接的后叉5插在轴孔内的轴套11上，这样就可使安装座12可以在轴套11上自由转动。故车梁1只能传递前后方向的力，推动前轮4前进。

阻尼支撑机构26在上弹簧38和下弹簧37的平衡作用下，使支架23在受力较小的时候能够保持旋转式车座组件24处于和地面垂直的状态。在加电时候，阻尼支撑机构26可以保证骑行者和旋转式车座组件24前后有正负10°的转角，该转角可以触发控制器21操控驱动轮7前进和制动。阻尼支撑机构26的具体工作过程如下：骑行者的重心前移时，支架23向前转动，支架23向前下方压上阻尼管33，阻尼杆34向下移动，上弹簧38被压缩，下弹簧37伸展；骑行者的重心后移时，支架23向后转动，支架23向后上方拉上阻尼管33，阻尼杆34向上移动，下弹簧37被压缩，上弹簧38伸展。

支架23下端的导向柱28上套设减震弹簧31，减震弹簧31起到缓冲旋转式车座组件24受到地面冲击的作用，起到限位螺母30起到调整减震弹簧31弹性的作用。

在转弯时，由于活动座41与固定座40之间具有滚珠42，活动座41与固定座40之间具备相对运动的可能性，这样可使骑行者手扶车把3使前轮4转弯而骑行者的上身不旋转，等转过弯之后自动回正，提高了骑行者的灵活性，这样更容易用力驱动车把3进行转弯。限位板47起到限定活动座41保持水平状态，使上圆环槽和下圆环槽能通过滚珠42达到更好的滚动配合。

以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.重心前后偏移控速及车座旋转式电动自行车，包括车梁，车梁前端转动连接有前叉，前叉上端设有车把，前叉下端设有前轮，车梁后端设有后叉，后叉后端水平设有轮轴，轮轴上转动设有具有内置电机的驱动轮，其特征在于：轮轴左右两端同轴向分别设有一节安装轴，安装轴的外径小于轮轴的外径，每节安装轴的外端分别同轴向设有一节螺纹轴，安装轴表面沿轴向方向开设有两个关于安装轴中心线对称的平面结构，轮轴、两节安装轴和两节螺纹轴采用一根圆钢机加工制成，安装轴上由内向外依次套设有扭矩传递块和轴套，轮轴和轴套上套设有安装座，安装座沿前后方向设有长方体形状的穿孔，扭矩传递块位于穿孔内，扭矩传递块的内圈与安装轴的平面相适配，扭矩传递块的外边缘平面与穿孔内壁配合，后叉伸入到穿孔内并卡在轴套外壁上，轴套外套设有位于安装座外侧的主动齿轮，主动齿轮与通过轴向设置的销轴与安装座传动连接，螺纹轴上螺纹连接有与轴套外端顶压配合的紧固螺母；

安装座底部设有连接板，连接板下端外侧设有脚踏板，安装座上转动设有从动齿轮，从动齿轮的中心轴转动连接在安装座上,连接板沿前后方向设有长槽孔，长槽孔内设有控制器，中心轴内端连接有位于长槽孔内的角度传感器，从动齿轮与主动齿轮啮合，安装座上设有支架，支架上设有位于驱动轮上方的旋转式车座组件，旋转式车座组件底部设有锂电池，车梁与支架前侧上部之间设有阻尼支撑机构；

旋转式车座组件包括设在支架上的固定座和位于固定座上方的活动座，固定座和活动座均为圆柱形结构，固定座上表面设有下圆环槽，活动座下表面设有与下圆环槽对应的上圆环槽，上圆环槽和上圆环槽之间均有设有一圈滚珠，活动座上设有坐垫，固定座顶部外圈设有定位环，活动座下表面设有位于定位环外侧的圆环板，圆环板内壁与定位环外壁之间具有间隙，圆环板下表面通过安装螺栓设有限位板，限位板内侧上表面与定位环下端边沿上下对应。

2.根据权利要求1所述的重心前后偏移控速及车座旋转式电动自行车，其特征在于：安装座前侧和后侧分别垂直设有一个导向管,支架下端在车轮左右两侧均垂直设有两根导向柱,每根导向柱均对应插设在一根导向管内，每根导向管上端均设有挡板，导向柱下端设有位于导向管下方的限位螺母，导向柱上套设有上下两端分别与挡板和导向管顶压配合的减震弹簧。

3.根据权利要求2所述的重心前后偏移控速及车座旋转式电动自行车，其特征在于：阻尼支撑机构包括下阻尼管、上阻尼管和阻尼杆，下阻尼管下端铰接在车梁上，上阻尼管上端铰接在支架前侧，阻尼杆上端插设在上阻尼管内并与上阻尼管同轴固定连接，下阻尼管内壁上部设有限位环，阻尼杆下端通过限位环插设在下阻尼管内，阻尼杆下端螺纹连接有调节螺母，阻尼杆上套设有下弹簧和上弹簧，下弹簧位于限位环和调节螺母之间，上弹簧位于下阻尼管和上阻尼管之间；下阻尼管左右两侧沿轴向方向均开设有用于操作调节螺母的长孔。

4.根据权利要求1或2所述的重心前后偏移控速及车座旋转式电动自行车，其特征在于：所述活动座与圆环板为一体结构，固定座与定位环为一体结构。