CN1161923A - 电动自行车驱动控制装置 - Google Patents

Abstract

一种电动电行车驱动控制装置。其特征在于该装置位于自行车链轮上，链轮上设有安装压缩弹簧的弧形槽和导电元件，链轮内外侧设有内侧盖，与导电元件相触的铜膜PC板、外侧盖和与拉伸弹簧相连的可变电阻，通过位于踏板曲柄上挡杆与凸伸段带动踏板曲柄旋转，其踏板压力经压缩弹簧为弹性相对运动，其压力变化由曲柄凸伸段带动可变电阻以改变其阻值，以变化电池阻供应传动马达的电流，使电动自行车在启动、上坡、平地、下坡时能自动控制。

Description

电动自行车驱动控制装置

本发明涉及一种电动自行车驱动控制装置，尤指一种可根据骑车者的实际需要，以脚踏板踩踏压力大小来控制自行车输出动力的驱动控制器。

电动自行车轻便、省力，无噪音污染和无空气污染的特性，已广泛受到制造厂商与消费者的青睐，现在已发展成为采用超薄型马达，配合小体积的电池组安装于轻便、小巧的自行车上，且不需更改原车体的设计，电动自行车的马达动力来源，全赖于安装于车架上的电池组来供应。因此，如何安全又有效的控制电力供应，充分利用有限能源，即成为电动自行车控制系统设计中最重要的课题；再者，在脚踏或电动的转换方面对于电动自行车的骑乘者而言，在启动、低速与爬坡时，完全不需动力相辅。若能快速实现自动转换，根据实际需要提供不同的辅助动力，不仅能简化操作，符合男女老幼的需要，而且能大幅度节约能源，增加行车安全与效率。然而，在已知的传统各种电动自行车中，在电动动力控制系统，并未能完全达到上述安全及简化控制与省电之要求，而且不符实用，大部分电动自行车都将电动马达直接或间接装于车体，用以驱动车轮轮轴，并以一般按钮开关直接控制启动电动马达带动车轮旋转，并无自动提供不同辅助动力之能力，使电动自行车行驶较为耗费电力，因而降低了动力马达的运转效率。

本发明的目的是克服上述缺陷，提供一种电动自行车驱动控制装置，使骑车者能依实际需要，以脚踏板踩踏压力大小来控制电动马达提供辅助动力的大小，使电动自行车在启动、上坡、平地、下坡时能自动控制，达到行驶安全、省力、省电之目的。

本发明的另一目的是能提供一种电动自行车在高速行驶时切断电源的驱动控制装置。

本发明的再一目的是能提供一种组件结构简易的电动自行车驱动控制装置。

本发明的技术方案是：在链轮上开设一弧形槽，内装压缩弹簧，链轮轴两端分别与装有踏板的踏板曲柄相接，链轮内侧设一PC板，板上设环形铜膜，与设置在链轮上的导电元件相触，压该导电元件与可变电阻相接，通过车架上板的导线穿孔用导线使设置在车架上电池组与动力马达导通，链轮外侧踏板曲柄前上设一挡杆，套于链轮上的弧形槽内，与压缩弹簧端部相触压，曲柄前设一凸杆，前端部与拉伸弹簧相接并与可变电阻滑移柄相触压通，过链轮的转动带动踏板转动，根据踏板压力的变化使凸杆运动带动滑移柄作上下位移改变其电阻置而改变驱动马达的输出电流。

图示说明：

图1为本发明整体安装示意图；

图2为本发明控制器组件分解图；

图3为本发明链轮上压缩弹簧自由状态时构件状态图；

图4为本发明链轮上压缩弹簧压缩时构件状态图；

图5为本发明电气连接示意图。图号说明：

10电动自行车        11车架

12电池组            13马达

14踏板              15链条

16链盖              17车轮

18链轮轴            19方轴段部

20控制器            21链轮

22弧形槽            23压缩弹簧

24槽孔              25导电元件

26可变电阻          27拉伸弹簧

28PC板              29铜膜

30螺母              31内侧盖

32螺钉              33踏板曲柄

34挡杆              35凸伸段

36螺母              37凸轴段

38螺母              39外侧盖

40螺钉              41扇形缺槽

42滑移柄            43轴孔

44导线穿孔          45螺纹衬套

46轴承

下面结合附图对本发明作进一步详述。

由图1，图2所示，本发明之驱动控制器20，设置在包括有电池组12与传动马达13之电动自行车10上，位于脚踏车链盖16内链轮21之部位；其中，电动自行车10之传动马达13，设于车轮17之轮轴端，电池组12设于车架上适当之位置，如坐垫后方，电池组12、驱动控制器20与传动马达13之间之电气配线，则可经车架11上之导线穿孔44而延管径内部相连接，使电动自行车10之外观，如同一般典型自行车一样轻巧又便于行驶操控。由图2知，链轮21之轴心套设于链轮轴18，此链轮轴18则经一轴承46而穿设于车架11之螺纹衬套45内，链轮轴18之两端分别连接踏板曲柄33，该两曲柄33之末端则设置左、右踏板14；位于链轮21之内侧端，设有PC板28与内侧盖31，位于链轮21外侧端，设有可变电阻26与外侧盖39，配合链轮21外侧端踏板曲柄33上之挡杆34与凸伸段35，以及链轮21上的附属组件，而构成本发明之驱动控制器20。使用时，借自行车乘骑者踩踏踏板14之压力，经链轮21带动链条15行走时，由驱动控制器20来控制电池组12供应传动马达13之电流与电压，使电动自行车在启动、或行经上坡时，能获得较大之辅助动力，在平地行驶时则提供较小之辅助动力，或者是在下坡或高速行驶时能自动切断电源供应。

又如图2，链轮轴18轴体上设有两方轴段部19，用以套接踏板曲柄33，位于方轴段部19末端为不同轴径，表面设有螺纹，用以配合螺母30、38将PC板28与驱动控制器20之组件固定在链轮轴18上。链轮21上设有一弧形槽22，槽内纳置一压缩弹簧23，位于链轮21之端面，分别设有两槽孔24，孔内固设一导电元件25；又位于此链轮21之外侧端面上，固设一可变电阻26，其滑移柄42则由一拉伸弹簧27拉伸并连接于链轮21端面。PC板28板面设有两同轴而不同径之环圈形铜膜29，此PC板28可套设于链轮轴18，用螺母30将PC板28紧靠车架11而固锁于螺纹衬套45上；组合PC板28时，每一环圈形铜膜29，恰可由链轮21上对应位置所固设之导电元件25所触压，形成导通，PC板28之外部，则由内侧盖31所覆盖，该内侧盖用螺钉32将其固锁于链轮21之内侧端面上，而使该PC板28形成内藏于内侧盖31内防尘、防污染之状态；当链轮21旋转时将带动内侧盖31旋转，PC板28则位于链轮21与内侧盖31之间紧靠车架11固定不转。

在图2中，链轮21外侧端之踏板曲柄33末端连接踏板14，前端设有轴孔43，孔内侧端设有一凸轴段37，位于此轴孔43之外缘设有一凸伸段35，在曲柄33上适当位置，穿设有一挡杆34；其中，该轴孔43内，具有一方形轴孔段，恰可供组合时套设于链轮轴18之方轴段部19，该凸轴段37在组合时可供链轮21套设，由螺母36旋锁于该凸轴段37而使链轮21固定于曲柄33，使曲柄33上的挡杆34，凸伸至链轮21上的弧形槽22内，并由压缩弹簧23之端部所触压，曲柄33前端外缘之凸伸段35，则触压于可变电组26之滑移柄42上(如图3，图4中所示)，曲柄33之轴孔43，可套设于链轮轴18末端，再由螺母38将曲柄33连同链轮21旋锁固定于链轮轴18上，最后，链轮21之外侧，由螺钉40固锁外侧盖39至链轮21之端面上固定，即完成链轮轴18、PC板28、内侧盖31、链轮21与外侧盖39等组件之组装。

上述外侧盖39上所设之扇形缺槽41，是为外侧盖39固定于链轮21外侧后，用作曲柄33之放置空间；外侧盖39固定于链轮21外侧，亦使链轮21端面上的组件受外侧盖39保护形成防尘、防污染之状态。

本发明之电气连接，由图5所示，前述可变电阻26，由两导线分别连接链轮21上的两导电元件25(图2中导线未表示)，每一导电元件25前端分别触压PC板28上的环圈形铜膜29，两环圈形铜膜29分别以导线经车架11上的导线穿孔44，而使电池组12与马达13之间形成导通，改变可变电阻26之阻值，即变化电池组12供给传动马达13之电流电压大小，使传动马达13输出不同之辅助动力。

由图3、图4所示，当踩动踏板14时，因链轮21是套设在踏板曲柄33的凸轴段37而不是与曲柄33固接，故而将由曲柄33上的挡杆34来触压压缩弹簧23，来带动链轮21旋转运动，当踩踏之压力大于压缩弹簧23之止抵力时，即可带动链轮21及链条15，使自行车启动行走。

上述启动踩踏动作中，当曲柄33之挡杆34触压压缩弹簧23，使压缩弹簧23受压5mm至10mm时，就再也压不下去，进而带动链轮21旋转；在其受压行程中，因压缩弹簧23之伸缩运动，造成链轮21与曲柄33间以链轮轴18为轴之角度位移，此时，曲柄33上之凸伸段35，即因此一角度位移，而依杠杆原理推动可变电阻26之滑移柄42，使可变电阻改变其阻值，从而，由电池组12供给传动马达13不同之电力。

当电动自行车10初始起步或值上坡行驶时，由于所需之脚踏板踩踏压力为最大，使得压缩弹簧23受压最大，而使可变电阻之滑移柄42亦相对被推至最低，使可变电阻值为最小或为零，故而使电池组12能供给传动马达13较高之电流与电压，传动马达13之输出扭力(转矩)及功率最大。因此，电动自行车10之起步或上坡行驶时，将获得传动马达13较大之动力辅助，使初始起步或上坡行驶时较为省力。

当车速增加踏板之压力逐渐变小时，压缩弹簧23受压变小，可变电阻26之滑移柄42受拉伸弹簧27拉动而渐渐回复，使电阻值增加，而使脚踏车获得传动马达13较小之动力辅助。

当车行于平坦路面或下坡时，由于踏板踩踏压力相对变小或为零，故依前述之相同动作原理，压缩弹簧23几乎不受任何压力，使曲柄33与链轮21之间并无角度位差，可变电阻26之滑移柄42不被推动，故可使传动马达13之输出转速及功率为最小或零，形同切断传动马达之电源而较为省电。自行车行驶中，任何时间想要加速，只需增加踏板之踩踏压力，即可依前述动作原理，使传动马达13之输出相对较高之转速及功率，令车体加速。

依据本发明之上述特征，在实际制造上，本发明之部分构件亦可作些微改变，譬如，可将PC板28设于链轮21内侧端面，而将导电元件25固设于内侧盖31，导电元件25亦可由碳刷、金属弹片或任何具导电性之元件取代，前述可变电阻26可依需要选用滑线式、旋转式，或以磁簧开关、可变电容等任何能为电压、电流量控制之电气元件取代；可变电阻26亦可改为扭曲器件，将此扭曲器设于压缩弹簧23端部与曲柄挡杆34之间，扭曲器件两导线则连接导电元件25构成导通，视扭曲器件受压大小，来改变电池组输出不同之电压电流。

本发明以踏板压力为启动电力马达之驱动源，使骑乘者能依实际需要，以脚踏板踩踏压力大小来控制电动马达的辅助动力大小，使马达作不同旋转动力之输出，行驶安全，操作省力、省电，高速行驶时可自动切断电源，同时可安全、有效的控制电力供应，节省能源。再者，本发明组件简单，易于实现，自动化操控适合男女老幼各种乘骑者之需要。

Claims (9)

1.一种电动自行车驱动控制装置，包括设置在自行车上的电池组(12)和传动马达(13)及相互构件之间的电器配线，其特征在于在链轮(21)上开设有弧形槽(22)，槽内设置压缩弹簧(23)，链轴(18)两端分别与装有踏板的踏板曲柄(33)相接，链轮(21)内侧设有PC板(28)，板上设铜膜(29)，与对应设置在链轮(21)或内侧盖(31)上的导电元件(25)相触压，通过车架(11)上的导线穿孔(44)用导线使电池阻(12)传动马达(13)导通，可变电阻(26)与导电元件(25)相接且通过滑移柄(42)与拉伸弹簧(27)相连，外侧踏板曲柄(33)上设一挡杆(34)，套于链轮(21)弧形槽(22)内，与压缩弹簧(23)端部相触压，曲柄(33)前端设轴孔(43)，孔内侧端设凸轴段(37)，孔之外缘设一凸伸段(35)，其前端部与提伸弹簧(27)相接并与可变电阻(26)滑移柄(42)触压。

2.根据权利要求1所述的电动自行车驱动控制装置，其特征在于所述的链轴(18)外设轴承(46)，套入穿设于车架(11)的螺纹衬套(45)内，轴体两端设有套按踏板曲柄(33)的方轴段，PC板(28)套于链轮轴(18)，用螺母(30)将其紧靠车架(11)固定在螺纹衬套(45)上。

3.根据权利要求，所述的电动自行车驱动控制装置，其特征在于链轮(21)内侧装一内侧盖(31)，外侧装一外侧盖(39)。

4.根据权利要求1所述的电动自行车驱动控制装置，其特征在于所述的PC板(28)板面上设置的铜膜(29)为环圈形。

5.根据权利要求1所述的电动自行车驱动控制装置，其特征在于所述的导电元件(25)为碳刷、金属弹片或其它导电元件。

6.根据权利要求1所述的电动自行车驱动控制装置，其特征在于所述的可变电阻(26)可采用滑线式、旋转式、磁簧开关、可变电容。

7.根据权利要求3所述的电动自行车驱动控制装置，其特征在于所述的内侧盖(31)用螺钉(32)固定于链轮(21)内侧面，外侧盖(39)套入链轮(21)外侧，以螺钉(40)固定。

8.根据权利要求3所述的电动自行车驱动控制装置，其特征在于所述的外侧盖(39)上开设有一扇形缺槽。

9.根据权利要求1所述的电动自行车驱动控制装置，其特征在于可变电阻(26)可由扭曲器件代替，该器件设置于压缩弹簧(23)端部，两端用导线与导电元件(25)相接。

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