CN1094451C

CN1094451C - 电动自行车

Info

Publication number: CN1094451C
Application number: CN97118580A
Authority: CN
Inventors: 村上诚治; 青木英明
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1996-08-02
Filing date: 1997-08-02
Publication date: 2002-11-20
Anticipated expiration: 2017-08-02
Also published as: US6011366A; CN1177553A

Abstract

本发明提供了一电动自行车，该自行车具有一安装在自行车车体上且位于车座和后轮外周边之间的电动马达和一用于将马达的转动减速传递给后轮的皮带传动机构。皮带传动机构具有：一主动皮带轮，该主动皮带轮设置在车座和后轮外周边之间，用于接收马达的动力；一被动皮带轮，该被动皮带轮具有和后轮轮缘同样的直径并且沿该轮缘与后轮一起转动；和一皮带，该皮带围绕在主动皮带轮和被动皮带轮上。这些部件可以构成一种简单的结构，在该结构中，马达的转动可以较小的级数减速到所需的速度后再传递给后轮。

Description

电动自行车

本发明涉及一种电驱动自行车，该自行车在其车体上具有一电动马达。

近年来，人们在开发由人力和电动马达驱动的自行车中已经取得了进展。在这种自行车中，电动马达安装在车体上，用于为人力提供辅助驱动力。在此，电驱动自行车，即具有电动马达的自行车在下文将被称为“电动自行车”。

附图12示意性地表示了一电动自行车的结构。如附图所示，一电动马达3设置在后轮12的轮毂轴19附近，并且具有一个例如通过一三级减速机构(图中未示)与轮毂轴19连接的输出轴(未示出)。每级减速机构包括，例如，主动皮带轮，被动皮带轮和皮带。

由在脚踏自行车车体上的踏板17所产生的人力扭矩通过人力传动机构2传递给后轮12的轮毂轴19，该传动机构2由主动链轮21，驱动链22和被动链轮23构成。

由脚踏自行车车体1上的踏板17所产生的人力扭矩由一扭矩传感器40检测，所得到的检测信号提供给一控制器4，该控制器又依次根据该输入信号准备一扭矩命令并将该命令传递给马达3。结果，马达3的转动由三级减速机构逐渐减速并且传递给后轮12的轮毂轴19。

以这种方式，马达3的转动被减速传递给后轮12以辅助人力进行驱动。

就电动自行车而言，电动马达3的转速一般被减速到不大于原转速的1/20。然而，由于自行车需要整体结构紧凑，因此不可能使减速机构的被动皮带轮增加直径，这样，通过一级减速机构可获得的减速比小于3∶1。因而，在现有技术中，马达的转速由至少三级减速机构逐渐减速，才能获得至少20∶1的减速比。这就产生一个问题，即，自行车整体结构复杂化并且维修困难。

JP-A-89483/1983公开了一种电动自行车，该自行车具有一电动马达和一减速机构，它们在人力传动机构的传动链的外周边处向内设置，并且由一复杂的结构所包围。因而，这种自行车具有维修困难之问题。

JP-A-262273/1993和JP-A-278670/1993公开的电动自行车具有一电动马达和一减速机构，它们设置在后轮的轮毂轴附近。因此，当马达和减速机构被检查和修理时，人力传动机构的被动链轮和传动链必须被拆除。这样，所公开的自行车在检查和修理时很不方便。

JP-A-291175/1995和JP-A329873/1995所公开的电动自行车中，减速机构的被动皮带轮具有较大的直径，它大约是后轮直径的1/2。因而，该减速机构不能给出足够大的减速比。另外，该减速机构在强度方面也存在问题，因为被动皮带轮是与后轮的轮辐连接的。

本发明的一个目的是提供一种结构简单的电动自行车，在该自行车中，电动马达的转动可以以比一般减速级数小的方式减速到所需速度并传递给后轮。

本发明所提供的一种电动自行车，包括：一用于骑乘的自行车的车体，其具有一前轮和一后轮，所述的后轮在外径上小于所述前轮；一电动马达，该马达安装在位于该后轮的外周边之外的该自行车车体上并且位于该后轮的外周边附近；一皮带传动机构，该传动机构用于将所述马达的转动减速传递给该后轮；所述的皮带传动机构具有：一主动皮带轮，该主动皮带轮设置在所述后轮的外周边之外，用于接收所述马达的动力，该主动皮带轮位于该后轮的外周边附近；一被动皮带轮，该被动皮带轮的直径大致与所述后轮轮缘的直径相同并且以能随所述的后轮沿所述的轮缘一起转动的方式安装；一皮带，该皮带围绕在所述的主动皮带轮和被动皮带轮上。

对于上述的电动自行车而言，马达的转动传递给皮带传动机构的主动皮带轮，而后再通过皮带传递给被动皮带轮。由于被动皮带轮的直径大致与后轮的直径一样大，因此可以获得较大的减速比。后轮的轮缘随被动皮带轮一起转动。

对于上述的电动自行车而言，皮带传动机构如上所述，具有大的减速比，因此所需的减速比可以通过比现有减速级数小的减速级数加以实现。这就简化了自行车的整体结构，使维修变得方便。另外，皮带可以以较大的角度围绕在被动皮带轮上，并且增加皮带和被动皮带轮之间的接触面积可以防止皮带在被动皮带轮上滑动。

对于皮带传动机构沿后轮轮缘设置的被动皮带轮而言，可使整车保持紧凑，而且被动皮带轮不会成为骑行中的障碍。

由于皮带传动机构的马达和主动皮带轮设置在后轮外周边之外，因此本发明的自行车和现有的自行车相比维修很容易，因为在现有的自行车中，这样的装置设置在轮毂轴附近而那里的结构很复杂。

特别指出的是，后轮在外径方面比前轮小，这使得马达和主动皮带轮可以设置在后轮外周边的附近。

对于具有这种特别结构的电动自行车而言，后轮比前轮的直径小可以提供足够的空间以便在后轮的外周边附近安装马达和主动皮带轮。

对于一给定的行进速度，后轮的转速随着后轮外径的减少而增加，因此，上述特别指出的较小后轮外径将使得所需的减速比减小。因此，所需的减速比通过较少的减速级便可以实现。

由于后轮为给出一定的推进力所需的扭矩可以小于当该轮具有较大外径时的扭矩，因此插放在马达和后轮之间的多级减速机构的减速比可以被减小。这就使得减速机构紧凑化和轻型化。

进一步地，由于可以使用与后轮外径相一致的直径减小的被动皮带轮，故主动皮带轮和被动皮带轮之间在直径上的差异可以较小，这就使得皮带可以以较大的包角围绕在主动皮带轮上，并且由此防止皮带滑动。

由于前轮具有和现有技术一样大的外径，因此后轮外径的减小不会对把手产生相反的作用，从而可以使自行车在骑行中保持良好的稳定性。

特别指出的是，马达的输出轴通过一减速机构而与皮带传动机构的主动皮带轮连接，并且该减速机构设置在后轮外周边附近。

就本发明的电动自行车而言，减速机构设置在后轮外周边附近。因此，本发明的自行车比现有电动自行车更易于维修，因为在现有的电动自行车中，减速机构设置在轮毂轴附近而那里的结构很复杂。

特别指出的是，本发明的自行车车体在其一侧设置有一人力传动机构，用于将人力传递给后轮，在其另一侧设置有皮带传动机构。

对于按照本发明制造的电动自行车而言，人力传动机构和皮带传动机构彼此相间设置。因此人力传动机构用于后轮的输出部分是其轮毂轴，而皮带传动机构用于后轮的输出部分后轮轮缘。因此，这两个机构在输出部分是不同的，故不可能相互干扰，因而当检查和修理皮带传动机构时不必拆除人力传动机构便能方便地进行检查和修理工作。

特别指出的是，被动皮带轮可以与后轮轮缘构成一个整体。这可减少零部件的数目，使本发明的电动自行车更易于装配。

特别指出的是，被动皮带轮可以在其外周边表面上设置有一与皮带接触的摩擦件。或者，被动皮带轮的外周边表面和皮带的内周边表面可以形成对应的、彼此啮合的凸凹形状。这样可以可靠地防止皮带相对被动皮带轮滑动，使马达的转动可以没有损失地传递到后轮。

实施本发明的电动自行车在将马达的转速传递到后轮时，可以如上所述使马达的转速以较小的减速级数减速到所需的转速。因而，这样的自行车整体结构简单，易于维修。

附图1是侧视图，表示了实施一本发明的电动自行车的整体结构。

附图2是一透视图，表示了一减速机构和一皮带传动机构。

附图3是表示上述两机构的侧视图。

附图4是上述两机构的平面图。

附图5是上述两机构的局部透视图。

附图6是一透视图，表示了一被动皮带轮和一皮带传动机构的连接件。

附图7是另一个实施例的透视图，在该实施例中，皮带传动机构的被动皮带轮和后轮轮缘构成一个整体。

附图8是一局部透视图，表示了成整体结构的被动皮带轮和后轮轮缘。

附图9是一局部透视图，表示了另一个实施例，在该实施例中，被动皮带轮与后轮轮缘成一整体，并且在被动皮带轮的外周边表面设置有一摩擦件。

附图10是一局部透视图，表示了另一个实施例，在该实施例中，被动皮带轮与后轮轮缘成一整体，并且在被动皮带轮的外周边表面具有一凸凹结构。

附图11是一局部透视图，表示了另一个实施例，在该实施例中，被动皮带轮在其外周边表面具有若干沿其周向延伸的凸脊。

附图12是一示意图，表示了一现有电动自行车的整体结构。

下面将参照示出实施本发明之电动自行车的附图对本发明进行详细地描述。在下面的描述中，当蹬踏踏板时自行车行进的方向称之为“前”，而术语“左”和“右”则用于自行车由后向前看的情况。

参照附图1，该图示出了实施本发明自行车。自行车车体1在其右侧设置有一个人力传动机构2，该机构具有一个驱动链轮21、一个传动链22和一个被动链轮23。由蹬踏踏板所产生的人力力矩通过曲柄16、曲柄轴15和人力传动装置2传递到后轮12的轮毂轴19。

后轮12的外径比前轮11的外径小。车体1具有一车架13，该车架13在一鞍座14和后轮12之间设置有一电动机3，用于补充人力驱动力。

安装在车体1左侧的是一个减速机构5和一个皮带传动机构6，用于将马达3的转动减速传递到后轮12。马达的输出轴(图中未示)通过机构5和6与后轮的轮缘接合。减速机构5和皮带传动装置6将在后面更详细地描述。

曲柄轴15具有一扭矩传感器，用于检测蹬踏踏板所产生的人力扭矩。一个控制器4安装在自行车车体1上，用于根据由扭矩传感器40所获得的扭矩检测信号控制马达3的输出扭矩。

一个电池30用作马达3的动力源。它在车座14下面的一个位置与自行车车体连接。

而后，减速机构5和皮带传动机构6作为本实施例的特征将参照附图2-6进行描述。

如图2-4所示，一个具有垂直壁71的L形基板7设置在车座14和后轮12之间的车架13上，并且由一个安装件70在车架13上。

马达3安装在底板7的垂直壁71的右侧。安装在壁71左侧的是减速机构5，该机构5由一主动皮带轮51，皮带52和被动皮带轮53构成。

如附图5所示，主动皮带轮51固定在马达3的输出轴31上。被动皮带轮53设置在主动皮带轮的后面并且可以转动地安装在底板7的垂直壁71上。皮带52围绕在主动皮带轮51和被动皮带轮53上。

马达的转动从马达的输出轴31传递到主动皮带轮51，然后由皮带52传递到被动皮带轮53。被动皮带轮的转速是马达转速的1/3。

皮带传动机构6由主动皮带轮61，皮带62和被动皮带轮63构成。该机构如附图2-6所示，安装在底板7的垂直壁71上。

主动皮带轮61与减速机构5的被动皮带轮53相对而置，底板7的垂直壁71插放在其间。主动皮带轮61和被动皮带轮53由连接轴8连接。主动皮带轮61的直径小于减速机构5的被动皮带轮53的直径。一单向离合器(图中未示)设置在被动皮带轮53和连接轴8之间。

被动皮带轮63的直径的大致等于后轮12轮缘的直径，并且与轮缘18安装在同一轴线上，可以沿轮缘18相对于后轮12转动。如附图6所示，被动皮带轮63由若干连接件9固定在后轮12的轮缘18上，连接件9将被动皮带轮63的内周表面与轮缘18的内周表面连接在一起。

皮带62围绕在主动皮带轮61和被动皮带轮63上。可以用于皮带62的是公知的皮带，包括同步带，V形皮带，圆带，平带和其它具有各种截面的皮带。

减速机构5的被动皮带轮53的转动使皮带传动机构6的主动皮带轮61转动，然后该转动通过皮带62传递到被动皮带轮63。被动皮带轮63经减速后的转速是主动皮带轮61转速的1/7。

就上述的电动自行车而言，由蹬踏车架的踏板17所产生的人力扭矩通过曲柄16，曲柄轴15和人力传递机构2传递到后轮12的轮毂轴19上，如附图1所示。

由蹬踏车架1的踏板17所产生的人力扭矩由扭矩传感器40检测，并且最终的检测信号传送给控制器4，控制器4根据所输入的信号准备一个扭矩命令并且将该命令传送给马达3，使马达3被驱动旋转。

电动马达的转动首先驱动附图2所示的减速机构5的主动皮带轮51。主动皮带轮51的转动通过皮带52传递给被动皮带轮53。这个过程使马达3的转速减少到1/3。

减速机构5的被动皮带轮53的转动接着驱动皮带传动机构6的主动皮带轮61，并且主动皮带轮61的转动通过皮带62传递给被动皮带轮63。这个过程使马达3的转速进一步减少到1/7。被动皮带轮63的转动使后轮12的轮缘18与被动皮带轮63一起转动。

以这种方式，马达3的转速通过减速机构5和皮带传动机构6减速到1/21后传递到后轮12，以辅助人力驱动力。

使用按照本实施例的电动自行车，皮带传动机构6的被动皮带轮63在直径上可以和后轮一样大，因此机构6的减速比可以是7∶1。因此，通过两级减速也可以实现大于20∶1的减速比。这样的减速级数小于现有技术中的减速级数，在现有技术中，对于大约20∶1的减速比需要三级减速。因此，这就使自行车的整体结构得到简化且易于维修。另外，皮带62可以在围绕被动皮带轮63时增加皮带62和被动皮带轮63之间的接触角度和接触面积而减少皮带的滑动。被动皮带轮63沿后轮12的轮缘18的设置允许自行车保持整体的紧凑性，并且进一步地避免在骑行中被动皮带轮63变为妨碍物的可能性。

因为电动马达3、减速机构5和皮带传动机构6的主动皮带轮61可以外设在后轮12的外周边，所以这些部件的维修工作在不拆卸人力传动机构2的链条22和被动链轮23的情况下便能完成，而在现有技术中拆除这些部件一般是必须的。

另外，人力传动机构2与车体1的右侧连接，而减速机构5和皮带传动机构6与车体1的左侧连接，因此人力传动机构的位置是与减速机构5和皮带传动机构6的位置相互分开的。此外，人力驱动力矩传递给后轮12的轮毂轴19，而马达3的输出力矩传递给后轮12的轮缘18，因此，人力传动机构2和皮带传动机构6在力矩输出部分的位置方面是不同的。因此，这些机构不可能相互干扰。皮带传动机构6在不需要拆除人力传动机构2的情况下便可以进行检查和修理。这就保证了检查和修理工作能够被方便地完成。

后轮12的外径小于前轮11的外径，这就为了在车座14和后轮12之间安装马达3、减速机构5和皮带传动机构6提供了充分的空间。

由于后轮12用于给出推进力所需要的力矩可能小于那些后轮直径和前轮直径一样大的自行车所能给出的力矩，因此在马达3和后轮12之间所需要的减速机构之数目可能是二，也就是具有减速机构5和皮带传动机构6。这就得到了紧凑和轻型的减速机构。

由于所用的被动皮带轮63可以比那些前轮和后轮直径一样大的电动自行车中所用的小，因此主动皮带轮61和被动皮带轮63在直径方面的差异较小，这就使得皮带62围绕主动皮带轮61具有较大的角度，由此可以防止皮带62滑动。

虽然皮带传动机构6的被动皮带轮63如附图6所示按照前述实施例通过连接件9被固定在后轮12的轮缘18上，但是被动皮带轮63也可以如附图7和8所示，与轮缘18构成一整体。这样，连接件9也可以被免除。这就减少了零部件数目，使得电动自行车可以很容易地装配。

参照附图9，皮带传动机构6的被动皮带轮63可以具有一摩擦件64，该摩擦件64例如可以橡胶或合成树脂制造并且将被动皮带轮63的外周边表面全部或部分地覆盖。进一步参照附图10，摩擦件64的外表面和皮带的内周边表面(图中未示)可以为彼此相互啮合的锯齿形或凸起形。进一步参照附图11，皮带传动机构6的被动皮带轮63的外周边表面和皮带的内周边表面(图中未示)每个都可以具有若干沿其周边延伸的脊部65，以便在其中一个表面上的脊部与在另一个表面上的脊部啮合。另外，皮带传动机构6的被动皮带轮63的外周边表面和皮带的内周边表面(图中未示)可以各自具有彼此啮合的锯齿形或突起形。

在这些情况下，皮带62可以可靠地防止在被动皮带轮63上滑动，由此主动皮带轮61的转动可以在没有任何损失的情况下传递给后轮12。

由按照前述实施例的主动皮带轮51、皮带52和被动皮带轮53构成的减速机构5可以由一个链传动机构或一个齿轮传动机构替代。

上面所描述的实施例仅仅是为了对本发明进行说明，而不是对权利要求所限定的本发明进行任何限制或减小其范围。本发明的自行车在结构上不受上述实施例的限制，它在不脱离权利要求所给出的本发明之精神的情况下可以具有许多变形。

Claims

1.一种电动自行车，包括：

一用于骑乘的自行车的车体，其具有一前轮和一后轮，所述的后轮在外径上小于所述前轮；

一电动马达，该马达安装在位于该后轮的外周边之外的该自行车车体上并且位于该后轮的外周边附近；

一用于将人力传递到后轮的人力传动机构，该人力传动机构被设置在所述自行车车体的一侧；以及

一皮带传动机构，该传动机构用于将所述马达的转动被减速传递给该后轮，该皮带传动机构被设置在所述自行车车体的另一侧；

所述的皮带传动机构具有：

一主动皮带轮，该主动皮带轮设置在所述后轮的外周边之外，用于接收所述马达的动力，该主动皮带轮位于该后轮的外周边附近；

一被动皮带轮，该被动皮带轮的直径大致与所述后轮轮缘的直径相同并且以能随所述后轮沿所述轮缘一起转动的方式安装；

一皮带，该皮带围绕在所述的主动皮带轮和被动皮带轮上。

2.如权利要求1所述的电动自行车，其特征在于，所述的马达与一控制器连接，用于根据踏板的蹬踏力控制由所述马达所产生的动力。

3.如权利要求1所述的电动自行车，其特征在于，所述马达的输出轴通过一减速机构与所述皮带传动机构的主动皮带轮连接，并且所述的减速机构设置在所述后轮的外周边附近。

4.如权利要求1所述的电动自行车，其特征在于，所述的被动皮带轮与所述后轮的轮缘整体构成。

5.如权利要求1所述的电动自行车，其特征在于，所述的被动皮带轮在其外周边表面设置有与所述皮带接触的摩擦件。

6.如权利要求1所述的电动自行车，其特征在于，所述被动皮带轮的外周边表面和所述皮带的内周边表面形成彼此可以啮合的相对应的凸凹图形。