CN107685793A - 一种电动车自动脚撑 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电动车自动脚撑，其特征在于，包括电动推杆和推杆控制器，所述电动推杆安装在电动车后轮支架上；所述推杆控制器控制电动推杆的伸缩运动与制动。本发明提供的电动车自动脚撑，可以取代传统脚撑，在电动车锁车动作触发自动脚撑的控制器启动电推杆将电动车的后轮抬离地面，推杆到达指定位置后自动停止并锁定；所述的自适应球形关节底座能够适应电动车和地面的倾斜与不平整。

Description

一种电动车自动脚撑

技术领域

本发明涉及一种两轮摩托车、两轮电动车、电动助力自行车等前后两轮车辆的自动脚撑；在电动或助力两轮车、摩托车等车辆停放时，推杆控制模块控制一对电动推杆同步伸长，将车的后轮抬离地面；在电动或助力两轮车、摩托车等车辆开始行驶前，推杆控制模块控制一对电动推杆同步收缩，将车的后轮放回地面；实现了车的自动脚撑功能。

背景技术

当前广泛使用的各种电动两轮车、电动助力自行车、摩托车等电动、燃油驱动或助力的前后两轮交通工具，其共同特点为车身内含有一个蓄电池，用于驱动车辆或给车辆控制模块供电，本发明中将此类车辆统称为“电动车”。由于其方便、快速、价格低廉等特点，已经在全国城乡广泛使用。无论是北上广深等大型城市，还是偏远的农村，都可以见到大量的电动车穿梭于各种道路上。事实上，电动车已经取代了自行车，成为中国的第一交通工具。同时，中国也已经成为世界唯一的电动车使用和制造大国、强国。

尽管国家规定电动车的最高时速不超过20公里每小时，但目前电动车的最高时速普遍达到30-50公里/小时，且大量用于载人和运货。为了适应车速和载荷这些需求，一方面车体的设计和制造必须达到一定的强度，以适应实际使用中兼顾安全、车速和载荷等各方面的所需的强度要求；另一方面，为了使得电动车具有较好的续航能力，车载电源和燃油也需要达到一定的数量，以满足用户的续航要求。由于传统的铅酸蓄电池，具有价格便宜，稳定性好，不易燃易爆等诸多优点，使得目前电力驱动的电动车普遍使用铅酸蓄电池为动力。综合上述原因，目前大部分低速电动车、锂电池电动车的重量都超过了50Kg，而大部分铅酸蓄电池的电动车的重量都超过了100Kg。由于这些电动车的重量大部分集中在后轮上，电动车长期停放会对车的后轮胎和后轮轴造成一定的损害，因此，所有的电动车都配备了一个机械的脚撑，在车停放时，使用者手足并用，将电动车的后轮抬起，同时将脚撑踩下，使得电动车的后轮离开地面(图1)，用于保护后轮，同时也使得电动车的停放更加稳固。由于大部分电动车的大部分时间都是停着的，脚撑也因此成为了电动车的一个重要组成部分。

实际上，我们在各种电动车停放地的调查发现，电动车的脚撑是很少使用的。停车场里的大多数电动车从都是用单臂的支架支撑，由前后两轮和支架三者形成一个三角形的支撑面，后轮并没有抬离地面。其主要原因是电动车太重，许多人不具有这样的体力，或者不愿意费力使用脚撑而将电动车抬离地面。脚撑也因此成为了一个中看不中用的摆设，这对于电动车的使用安全和使用寿命来说，都是一个致命的弱点。

电动车的脚撑是电动车不可或缺的一部分，具有重要的功能，但在实际使用时，却未能发挥应有的作用。目前电动车是市场十分成熟的产品，其脚撑却采用了摩托车发展初期的形式，近百年来一直没有改进。因此，要突破数十年来固化的思维，提出简单、实用、价格便宜的新型自动脚撑装置，是一项非常具有挑战性、创造性的工作！需要发明者对各种机械装置深入的理解，才能厚积薄发，取得突破。

发明内容

本发明提供一种电动车自动脚撑，在电动车辆停放时，推杆控制模块控制一对电动推杆同步伸长，将车的后轮抬离地面；在电动车开始行驶前，推杆控制模块控制一对电动推杆同步收缩，将车的后轮放回地面；实现了车的自动脚撑功能，而且还具有防盗功能。

电动推杆工作原理：为了更好地理解本发明，先简单地介绍一般电动推杆的工作原理。如图2和图3所示，电动推杆主要由电动机0-1、减速齿轮箱与螺杆0-2、伸缩杆滑道0-3，螺母与伸缩杆0-4，以及限位传感器与控制器等五部分所组成。电动机0-1通过减速齿轮箱0-2带动螺杆旋转，螺杆上的螺母0-4随着螺杆的转动而在滑道0-3上前后运动，从而推动固定在螺母上的中空伸缩杆0-8的伸缩运动。制动片0-5用于在螺杆停止时防止螺杆因外力而转动，减速齿轮也可以用减速皮带轮0-6来实现。滑道的前后端装有限位传感器，在螺母0-4到达相应位置后，控制电动机停止转动，防止电动机过热；控制器控制电动机0-1的正反转，带动伸缩杆的伸缩运动；密封圈0-9用于防止水和灰尘进入伸缩杆外壳0-7内。

除了图2、图3所示的螺杆加螺母结构的电动推杆以外，还有如图4所示的齿轮加齿条的电动推杆，即电动机经过减速齿轮箱的减速以后，推动齿条的直线运动，此结构广泛地用于数控机床。

基于上述电动推杆的原理，为解决上述技术问题，本发明采用的如下技术方案：

(1)一种电动车自动脚撑，包括电动推杆和推杆控制器，所述电动推杆安装在电动车后轮支架上；所述推杆控制器控制电动推杆的伸缩运动与制动。

(2)根据(1)所述的电动车自动脚撑，还包括自适应球形关节底座，所述的自适应球形关节底座固定在所述的电动推杆的伸缩杆底端。

(3)根据(1)或(2)所述的电动车自动脚撑，所述电动车自动脚撑包括一对参数完全相同的电动推杆，分别安装在电动车后轮两侧的后轮支架上，且每个支架上安装一根电动推杆。

(4)根据(1)-(3)任一项所述的电动车自动脚撑，所述推杆控制器通过控制所述电动推杆的电机的正反转和制动来控制电动推杆的伸缩运动与制动，一个控制器同时控制一对电动推杆；所述的控制器的输入电源接到电动车的蓄电池上，控制器的输出电源分别接到两个电动推杆的电源输入上，控制电动推杆的同步伸缩运动，以及推杆的制动；所述的控制器留有多个信号输入接口，一对电动推杆两端的限位信号，电动车的启动和锁车信号均通过信号输入接口接入控制器，用于控制推杆的伸、缩和制动。

(5)根据(1)-(4)任一项所述的电动车自动脚撑，在电动车锁车后所述电动推杆自动伸长将车后轮抬离地面，且在电动车启动时，电动推杆自动缩回将车后轮放回地面。

(6)根据(1)-(5)任一项所述的电动车自动脚撑，所述的电动推杆包括直流电机、齿轮或皮带轮减速箱、螺杆、螺丝与推杆、限位传感器，以及控制器。

(7)根据(1)-(6)任一项所述的电动车自动脚撑，所述的直流电机开始转动的同时松开推杆制动装置，所述的直流电机停止运动或系统意外停电时，制动装置自动锁紧；所述的控制器同时控制一对电动推杆，所述的控制器的输入电源为电动车的蓄电池；所述的控制器为双路控制器，具有两个独立的输出接头，分别接到两个电动推杆的电源输入上，分别控制电动推杆的同步伸缩运动，以及推杆的制动；所述的控制器的信号输入接口至少接入推杆顶端的限位信号、推杆底端的限位信号、电动车的开锁启动信号、电动车锁车信号，所述的信号经控制器的处理后控制推杆的伸缩运动和制动。

(8)根据(1)-(7)任一项所述的电动车自动脚撑，所述的电动推杆的直流电机功率为5-30瓦，双推杆的总功率为10-60瓦，根据电动车的重量和完成支撑所需的时间来选择，直流电机的功率越小，则达到额定推力所需的推杆的减速齿轮的减速比越大，或螺杆的螺纹越细密，推杆伸长或收缩的速度越慢，反之，所述的直流电机的功率越大，则达到额定推力所需的减速比越小或推杆的螺纹越粗、推杆伸缩的速度越快。

(9)根据(1)-(8)任一项所述的电动车自动脚撑，所述的底座的底部有小突起用于增加底座和地面的摩擦力；所述的球形关节为单向关节或简化为无关节设计。

(10)根据(1)-(9)任一项所述的电动车自动脚撑，所述的自适应球形关节底座固定在所述的电动推杆的伸缩杆底端，由球形关节与底座组成地形自适应的电动车自动脚撑；所述的底座的形状不限，但一般为长方形或椭圆形，其面积为3-10平方厘米(cm²)，

(11)根据(1)-(10)任一项所述的电动车自动脚撑，所述电动推杆设置于电动车后轮支架靠近后轮轴的一端。

(12)根据(1)-(11)任一项所述的电动车自动脚撑，所述电动推杆设置于电动车后轮支架靠近车架中心的一端。

定义：本发明中所述电动车为车内装有蓄电池的两轮或三轮车辆的统称，具体包括前后两轮或三轮，用电作为能源，以电动机驱动的各种车辆，也包括用油作为能源，以内燃发动机驱动，内装有蓄电池的两轮或三轮车辆。

本发明提供的电动车自动脚撑，可以取代传统脚撑，在电动车锁车动作触发自动脚撑的控制器启动电推杆将电动车的后轮抬离地面，推杆到达指定位置后自动停止并锁定；所述的自适应球形关节底座能够适应电动车和地面的倾斜与不平整。本发明的电动车自动脚撑使得车辆的停放更加稳固，以保护后轮并兼具防盗功能。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为现有技术电动车的脚撑示意图；

图2为基于减速齿轮的电动推杆结构示意图；

图3为基于减速皮带轮的电动推杆结构示意图；

图4为基于齿条的电动推杆原理示意图；

图5为电动车结构示意图；

图6为电动车结构与自动脚撑(收缩状态)安装示意图；

图7为电动车结构与自动脚撑(伸展状态)安装示意图；

图8为另一实施例的电动车结构与自动脚撑(收缩状态)安装示意图；

图9为另一实施例的电动车结构与自动脚撑(伸展状态)安装示意图；

图10为双路电动推杆驱动模块；

图11为自适应球形关节底座示意图；

图12为自适应球形关节底座的剖视图。

图中，1为前轮，2为蓄电池，3位脚撑，4为后轮支架，5为后轮，6为减震，7为车架，8为后轮轴，9为推杆电机，10为伸缩杆，12为电动推杆，13为自适应球形关节底座，14-1为底座，14-2为球形关节，15为输入电源，16为信号接口，17为输出电源；0-1为电动机，0-2为减速齿轮箱与螺杆，0-3为伸缩杆滑道，0-4为螺母与伸缩杆，0-5为制动片，0-6为减速皮带轮，0-7为伸缩杆外壳，0-8为中空伸缩杆，0-9为密封圈。

具体实施方式

作为对比，首先描述传统的电动车脚撑及其使用方法。如图1、图5所示，传统的摩托车、电动车包括前轮1、蓄电池2、后轮支架4、后轮5及减震6，的脚撑3安装在车架中心附近，为简单的机械结构，不具有防盗功能。使用时，使用者通过脚踩脚撑，手提车架，手脚协调且有力气才能将车抬离地面，从而将车架到脚撑上。这个过程即需要技巧，又需要体力。实际上，大部分电动车的使用者不具有技巧，或不具有体力，或两者都不具备。

实施例1

如图6、图7所示，本发明的自动脚撑包括一对参数完全相同的电动推杆12、自适应球形关节底座13、推杆控制器等三部分。所述的一对电动推杆12安装在后轮5两侧的一对后轮支架4上，靠近后轮轴8，每个支架4上安装一个电动推杆12；所述的控制器(图10)通过控制推杆电机9的正反转和制动来控制电动推杆的运动，即一个控制器同时控制一对电动推杆；所述的控制器的输入电源15接到电动车的蓄电池2上，两个输出电源17分别接到两个电动推杆的电源输入上，控制电动推杆的同步伸缩运动，以及推杆的制动。推杆两端的限位信号，电动车的启动和锁车信号等均通过信号接口16接入控制器，控制推杆的伸缩和制动。所述的自适应球形关节底座13固定在伸缩杆10上，底座14-1和球形关节14-2组成地形自适应的电动车自动脚撑。

如图6所示，自动脚撑处于缩的状态，考虑到轮胎的弹性，自动脚撑的低端需要离开轮胎的最低点2-3厘米以上。如图7所示，自动脚撑处于伸的状态，考虑到轮胎的弹性，自动脚撑接触地面后，至少还要继续伸长2-3厘米，才能将轮胎完全抬离地面，因此，推杆的总行程最小为5-6厘米即能满足自动脚撑的需要。

不失一般性，假设电动车的整车质量为100Kg，如图6与图7所示，所述的自动脚撑安装在后轮轴附近，则自动脚撑在抬起电动车所需的力约为电动车质量的三分之二，即67Kg；假设电动车的后轮被抬离地3厘米，则电动车后轮离开地面的整个过程需做功为：

功＝67x9.8x0.03＝19.7J

为了节省整个自动脚撑系统的成本，不妨假设电动推杆采用10瓦的小功率电机，则一对电动推杆的总功率为20瓦。假设电动推杆在做功过程中，一半的能量消耗在减速齿轮、螺杆和螺丝的摩擦上，一半的功率用于输出，即电机做功的效率为0.5，则将电动车抬离地面3厘米所需的时间为：

时间＝19.7÷(20x0.5)＝2s

另外，推杆从起始位置到地面还需要1-2秒的时间。因此，在电动推杆总功率为20瓦，自动车总重为100Kg的条件下，自动脚撑从锁车开始启动到把车后轮抬离地面的时间约为3～5秒。

上述计算表明，本实施例中，电动推杆的总功率为10-50瓦，推杆的总行程为5-10厘米，即能满足绝大部分电动车的需求。

实施例2

如图8、图9所示，本发明的自动脚撑包括一对参数完全相同的电动推杆12、自适应球形关节底座13、推杆控制器等三部分。所述的一对电动推杆12安装在后轮5两侧的一对后轮支架4上，靠近车架中心，每个支架4上安装一个电动推杆12；所述的控制器(图10)通过控制推杆电机9的正反转和制动来控制电动推杆的运动，即一个控制器同时控制一对电动推杆；所述的控制器的输入电源15接到电动车的蓄电池2上，输出电源17,18分别接到两个电动推杆的电源输入上，控制电动推杆的同步伸缩运动，以及推杆的制动。推杆两端的限位信号，电动车的启动和锁车信号等均通过信号接口16接入控制器，控制推杆的伸缩和制动。所述的自适应球形关节底座13固定在伸缩杆10上，底座14-1和球形关节14-2组成地形自适应的电动车自动脚撑(如图11、12所示)。

如图8所示，自动脚撑处于缩的状态，考虑到车辆通过性的需要，自动脚撑的低端需要离开轮胎的最低点10厘米以上。如图9所示，自动脚撑处于伸的状态，考虑到轮胎的弹性，自动脚撑接触地面后，至少还要继续伸长2-3厘米，才能将轮胎完全抬离地面，因此，推杆的总行程最小为12-13厘米即能满足自动脚撑的需要。

不失一般性，假设电动车的整车质量为100Kg，如图8与图9所示，所述的自动脚撑安装在车架中心附近，考虑到蓄电池的重量，则自动脚撑在抬起电动车所需的力约为电动车质量的百分之八十，即80Kg；假设电动车的后轮被抬离地3厘米，则电动车后轮离开地面的整个过程需做功为：

功＝80x9.8x0.03＝23.5J

为了节省整个自动脚撑系统的成本，不妨假设电动推杆采用10瓦的小功率电机，则一对电动推杆的总功率为20瓦。假设电动推杆在做功过程中，一半的能量消耗在减速齿轮、螺杆和螺丝的摩擦上，一半的功率用于输出，即电机做功的效率为0.5，则将电动车抬离地面3厘米所需的时间为：

时间＝23.5÷(20x0.5)＝2.4s

另外，推杆从起始位置到地面还需要3-5秒的时间。因此，在电动推杆总功率为20瓦，自动车总重为100Kg的条件下，自动脚撑从锁车开始启动到把车后轮抬离地面的时间约为5-8秒。

上述计算表明，本实施例中，电动推杆的总功率为10-50瓦，推杆的总行程为12-20厘米，即能满足绝大部分电动车的需求。

上述实施例并非具体实施方式的穷举，还可有其他的实施例，上述实施例目的在于说明本发明，而非限制本发明的保护范围，所有由本发明简单变化而来的应用均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种电动车自动脚撑，其特征在于，包括电动推杆和推杆控制器，所述电动推杆安装在电动车后轮支架上；所述推杆控制器控制电动推杆的伸缩运动与制动。

2.根据权利要求1所述的电动车自动脚撑，其特征在于，还包括自适应球形关节底座，所述的自适应球形关节底座固定在所述的电动推杆的伸缩杆底端。

3.根据权利要求1所述的电动车自动脚撑，其特征在于，所述电动车自动脚撑包括一对参数完全相同的电动推杆，分别安装在电动车后轮两侧的后轮支架上，且每侧支架上安装一根电动推杆。

4.根据权利要求1所述的电动车自动脚撑，其特征在于，所述推杆控制器通过控制所述电动推杆的电机的正反转和制动来控制电动推杆的伸缩运动与制动，一个控制器同时控制一对电动推杆；所述的控制器的输入电源接到电动车的蓄电池上，控制器的输出电源分别接到两个电动推杆的电源输入上，控制电动推杆的同步伸缩运动，以及推杆的制动；所述的控制器留有多个信号输入接口，一对电动推杆两端的限位信号，电动车的启动和锁车信号均通过信号输入接口接入控制器，用于控制推杆的伸、缩和制动。

5.根据权利要求1所述的电动车自动脚撑，其特征在于，在电动车锁车后所述电动推杆自动伸长将车后轮抬离地面，且在电动车启动时，电动推杆自动缩回将车后轮放回地面。

6.根据权利要求1所述的电动车自动脚撑，其特征在于，所述的电动推杆包括直流电机、齿轮或皮带轮减速箱、螺杆、螺丝与推杆、限位传感器，以及控制器。

7.根据权利要求6所述的电动车自动脚撑，其特征在于，所述的直流电机开始转动的同时松开推杆制动装置，所述的直流电机停止运动或系统意外停电时，制动装置自动锁紧；所述的控制器同时控制一对电动推杆，所述的控制器的输入电源为电动车的蓄电池；所述的控制器为双路控制器，具有两个独立的输出接头，分别接到两个电动推杆的电源输入上，分别控制电动推杆的同步伸缩运动，以及推杆的制动；所述的控制器的信号输入接口至少接入推杆顶端的限位信号、推杆底端的限位信号、电动车的开锁启动信号、电动车锁车信号，所述的信号经控制器的处理后控制推杆的伸缩运动和制动。

8.根据权利要求2所述的电动车自动脚撑，其特征在于，所述的底座的底部有小突起用于增加底座和地面的摩擦力；所述的球形关节为单向关节或简化为无关节设计。

9.根据权利要求1-8任一项所述的电动车自动脚撑，其特征在于，所述电动推杆设置于电动车后轮支架靠近后轮轴的一端。

10.根据权利要求1-8任一项所述的电动车自动脚撑，其特征在于，所述电动推杆设置于电动车后轮支架靠近车架中心的一端。