CN1182689A - 自行车的辅助动力供给装置 - Google Patents

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Abstract

自行车辅助动力供给装置,其中,环状作动轮9安装在自行车驱动车轮7的轮辐8上,具有借助于电动机19和减速装置而回转的驱动轮12的驱动装置G,用螺栓安装在车座支撑件14或链条支撑件18上,使驱动轮和环状作动轮9连接。该装置可以简单而可靠坚固地安装到人力式自行车上,使之转换为耐用的电动式自行车。

Description

自行车的辅助动力供给装置
本发明涉及有至少一个转向车轮和驱动车轮，并且驱动车轮是用脚蹬或类似的输入手段来驱动的自行车中，为了减轻驱动力而向驱动车轮提供辅助动力的装置。
人们制造用自行车上装备有电池的电动机来驱动车轮的电动自行车已有时日，现在，具有根据蹬踏脚踏板的力来驱动车轮并且使这种力减少的装置的自行车，在市场上也有出售。
这种已有的电动式自行车，从一开始就被制成电动式专用的。能容易地将一般使用的自行车变成耐用的电动式自行车的技术目前尚不存在。
针对上述情况，本发明的课题是能在目前使用的乃至市售的各种自行车上容易地且可靠而坚固地安装本驱动装置，从而使人力式自行车转变为耐用的电动式自行车。
本发明的目的在于确立作为驱动装置和传动装置在实际使用时不发生故障所必需的条件，并且实现它们在自行车上的简易的安装。
为了解决上述课题，本发明，作为接受辅助动力的手段，将环状作动轮9、9a同轴地安装在驱动车轮7的连接轮毂和轮圈的轮辐部分8上，由作为动力源的电动机19和将动力传递给环状作动轮9、9a的传动手段形成驱动装置G、Ga，同时，采用了在自行车的车体结构部件14、18上安装止摆部件17并利用该止摆部件17安装上述驱动装置G、Ga的手段。
自行车的车体，由于附加止摆部件17而形成了刚体部分并且在该部分上安装驱动装置G、Ga，因此能可靠地传递动力。由于止摆部件17是靠多数情况下由管子构成的车座支撑件和链条支撑件的连接来安装的，因此使车体的后三角变成了四角形和小三角形，形成了刚性提高了的高刚性部分。
在本发明中，作为接受辅助动力的手段，环状作动轮9、9a安装在自行车驱动轮的轮幅部8上，用来将动力供给环状作动轮9、9a的驱动装置G、Ga安装在车座支撑件或链条支撑件那样的车体部分14、18上。上述环状作动轮和驱动装置必需通过满足一定的设置条件的传动手段而相结合。
具体地说，作为本发明的传动手段的必要条件是，首先两者的轴心线相互平行，两者在同一平面上不移动地回转，并且回转轴线之间的距离保持一定。
在止摆部件17固定于车座支撑件和链条支撑件那样的车体部分14、18上的情况下，可以固定在有安装部件那一侧的设在正面安装部件上的止摆部件固定件上。而在用螺纹连接方式把驱动装置固定在安装部件15、15a和止摆部件17上的情况下，则可以将调节螺母装在两者的螺栓孔之间的螺纹部上，从而能够任意地改变其间隔。
在安装部件15、15a固定在车座支撑件或链条支撑件那样的车体部分14、18上的场合，如果将设有以螺纹连接方式固定其驱动装置G、Ga用的螺栓孔的面，沿着与驱动车轮的轮毂轴垂直的线设置，则与前述车轴平行地安装驱动装置的驱动轴就变得容易了。
在驱动轮12为转动式的驱动装置G中，齿轮箱可以固定在电动机19上，并用轴支承在底部轴承和电机箱的前壁面上，以便在电机箱中回转。
此外，本发明被认为是以用作坡道专用辅助动力供给装置为前提的，因此，行驶时的平均使用时间较短，具有可采用容量小的小型轻量电池，使用快速充电器时充电时间只需10分钟左右，临出门前充电也来得及的特点。
当按下驱动开关使以上述方法安装的自行车辅助动力供给装置起动时，为了使驱动车轮7回转，要在驱动装置G、Ga上施加较大的力。在本发明中，由于驱动装置不仅固定在安装部件15上，也固定在止摆部件17上，因此能抑制以安装部件15为轴的转动和振动。
而且，由于在将驱动装置G、Ga固定到安装部件15和止摆部件17上的时候利用调节螺母，并使驱动装置G、Ga与设在驱动车轮7的辐条(轮辐部分8)上的环状作动轮9、9a配合，因此能容易地调节驱动轮12、12a的方向和前后位置。
在驱动轮12为转动式的驱动装置中，其转动是利用电动机起动时的对电动机轴的反作用而进行的。齿轮式的环状作动轮与齿轮式的驱动轮12啮合后，其驱动扭矩将驱动轮12的齿轮推向不会脱开的方向。因此，当自行车的速度增大并且环状作动轮9的周速超过驱动轮的周速时，驱动轮将向脱开的方向转动，自动地脱离环状作动轮。
在驱动轮12a为固定式的驱动装置中，由于驱动轴41a仅在回转时与驱动轮连接，因此在驱动轴停止时，即使环状作动轮9a和驱动轮12a总是连接在一起，驱动轮12a也是空转。所以不会受驱动车轮的回转的影响。
图1是表示本发明的自行车辅助动力供给装置的安装实施例的正面图。
图2是图1中所用的配线图。
图3是图1的主要部分的放大图。
图4是图3的A-A剖面图。
图5是图3的放大的B-B剖面图。
图6(a)是表示辐条用螺栓的实施例的侧面图。
图6(b)是图6(a)的b-b剖面图。
图7是表示本发明装置往自行车上安装的实施例的主要部分的正面图。
图8是表示本发明装置往自行车上安装的实施例的主要部分的正面图。
图9是表示本发明装置往自行车上安装的实施例的主要部分的正面图。
图10是表示本发明装置往自行车上安装的实施例的主要部分的正面图。
图11是表示本发明装置往自行车上安装的实施例的主要部分的正面图。
图12是图11的止摆臂部分的纵剖面图。
图13是表示本发明装置往自行车上安装的实施例的主要部分的正面图。
图14是表示本发明装置往自行车上安装的实施例的主要部分的正面图。
图15是表示安装部件的实施例的剖面图。
图16(a)是表示安装部件的实施例的侧面图。
图16(b)是表示安装部件的实施例的背面图。
图17是表示安装板部分的实施例的侧面图。
图18是图17的仰视图。
图19是表示驱动装置的实施例的正面图。
图20是图19的D-D剖面图。
图21是从图19的背面所见到的剖面图。
图22是表示驱动装置的实施例的半剖正面图。
图23是图22的E-E剖面图。
以下参照附图说明实施例。图1表示装有关于本发明的辅助动力供给装置的自行车的整体图。G表示电动式驱动装置。在这种本发明的装置中，例如，驱动开关2安装在手把1上，断路器4装在上管3上，电池6装车座管5上。
周边切成齿轮的环状作动轮9，用例如辐条用螺栓10、螺母11固定安装在驱动车轮7的相当于轮辐部分8的辐条上。备有对应于该环状作动轮9的动力传递手段的驱动轮12的驱动装置G通过固定在车座支撑件14上的安装部件15和止摆部件17而得以安装。该止摆部件17固定在车座支撑件14和链条支撑件18上。
图2表示上述实施例的电动式驱动装置G的配线图。闭合驱动开关2，电流从电池6流到驱动装置G的电动机19，驱动轮12随着电动机19的回转而回转。在通电期间，如因例如电动机19停止而有过剩电流流过，则断电器工作，将电流切断。
图3、4、5中所示的实施例，是驱动装置G的安装示例。安装部件15由位于较外侧的正面安装部件20和其内侧的后面安装部件21这两部件构成。两个部件20、21夹住车座支撑件14并用螺栓22、23和螺母24、25固定。驱动装置G是在使螺栓23穿过开在安装面26上的多处螺栓孔56并装入调节垫圈27后用螺母25固定的。驱动装置G配置在内侧，以便用各部件保护起来。
设有驱动装置G的部件的开放端16上，用螺母29垂直地固定着止摆螺栓28，止摆螺栓28装上螺母30后穿过止摆部件17的螺栓孔31并用螺母32固定。止摆部件17是用其定位部件35和固定件39固定的，定位部件35装上立在正面安装部件20前部的螺栓33之后借助于螺母34将止摆部件17固定，而固定件39则具有U字形接头38，该接头借助于螺栓36、螺母37固定在链条支撑件18上。
从俯视的角度看，多数自行车的车座支撑件14和链条支撑件18以通常为10°左右的角度向着驱动车轮7的轮毂轴40张开。另外，由于从驱动装置G垂直伸出的驱动轴41是与轮毂轴40平行地安装的，而具有安装驱动装置G用的两个螺栓孔57的面得设在轮毂轮40的垂直线上，因此用调节垫圈27来补偿多少会存在的误差，以满足对传动手段来说是必要的上述条件。
环状作动轮9安装在如图6的实施例的辐条8上。在图例中，辐条用螺栓10穿过螺栓孔42，从插入口43插入幅条8，然后转动到万向接头孔44处，装上弹簧垫圈45并用螺母11固定。
图7是驱动装置G安装在链条支撑件18上的实施例。安装部件15固定在链条支撑件18上，而驱动装置G安装在安装部件15上，再用定位部件35和止摆部件的固定件39将止摆部件17固定在车座支撑件14和链条支撑件18上，使固定在驱动装置G的开放端16上的止摆螺栓28穿过止摆部件17的螺栓孔31并用螺母29固定。
图8是不用定位部件35而直接将止摆部件17固定在车座支撑件14上的实施例。这时，将安装部件15固定在车座支撑件14上，并用螺纹连接方式将驱动装置G固定。用固定止摆部件用的固定件39把止摆部件17固定在车座支撑件14和链条支撑件18上，然后使固定在驱动装置G的开放端16上的止摆螺栓28穿过止摆部件17的螺栓孔31，并用螺母29固定。
图9是止摆部件17的端部固定在车座管5上的实施例。这时，将安装部件15固定在车座支撑件14上，并用螺纹连接方式将驱动装置G固定。止摆部件17用设在安装部件15上的定位部件35和车座管5下部的固定件39来固定，固定在驱动装置G的开放端16上的止摆螺栓28穿过另一个螺栓孔31并用螺母29固定，因此，包括中间的定位部件35在内，这也就成了在三个部位固定。
图10是止摆部件17的端部固定在车座管5和链条支撑件18上的实施例。该例中的止摆部件17做成多一个端部，并用止摆部件固定件39固定在车座管5和链条支撑件18两处。
图11、12是在驱动装置G的开放端16上形成作为止摆部件的臂46，直接固定在链条支撑件18上的实施例。车座支撑件14上固定着安装部件15，而安装部件15上又用螺纹连接方式固定着驱动装置G。有U字形部的接头38a用螺栓36、螺母37固定在链条支撑件18上，调节螺母30a装在立于该处的螺栓47的中部之后，螺栓47穿过设在作为止摆部件的臂46上的长形螺栓孔48并装上垫圈49，然后用螺母50固定。
图13是驱动装置G安装在车座支撑件14的左下侧的实施例。这时，安装部件15固定在车座支撑件14上，驱动装置G以螺纹连接方式固定在其左下侧，止摆部件17用管定位部件35和固定止摆部件用的固定件39固定在车座支撑件14和链条支撑件18上，固定在驱动装置G的开放端16上的止摆螺栓28穿过其中间的螺栓孔31并用螺母29固定。
图14是驱动轮12a和环状作动轮9a的传导手段采用同步皮带51的实施例。驱动轮12a是固定式的。这里的驱动装置Ga通过螺纹连接方式固定在安装部件15上，而安装部件15固定在车座支撑件14上。止摆部件17是用定位部件35和止摆部件的固定件39固定在车座支撑件14和链条支撑件18上。固定在驱动装置Ga的开放端16上的止摆螺栓28穿过止摆部件17的螺栓孔31并用螺母29固定。
用辐条螺栓10、螺母11安装在驱动车轮7的辐条8上的环状作动轮9a的外周设有用同步皮带51传递动力的皮带轮52，驱动装置Ga的驱动轮12a也装有对应于同步皮带51的同步皮带轮53。
图15是通过调节螺母30将驱动装置G固定在固定于车座支撑件14的安装部件15上的实施例。这时，通过在后面安装部件21上设置螺纹部54，或者用螺母55、将螺栓23直立，而把正面安装部件20和后面安装部件21固定在车座支撑件14上。该螺栓23装上调节螺母30后穿过设在驱动装置G的安装面26上的螺栓孔56中，并用螺母25固定。止摆部件17用定位部件35固定，定位部件35用装在设于正面安装部件20上的螺栓33上的螺母34固定。
图16是安装部件15a通过焊接安装在车座支撑件14或链条支撑件18上的实施例。通常，车座支撑件14朝驱动车轮的轮毂轴40每侧成α角度(5°左右)地张开。考虑到这一点，将具备两个螺栓孔57的安装部件15a沿轮毂轴40的垂直线焊接，在该二孔之间直立着固定止摆部件用的耳状接头59，该耳状接头59上设置了使止摆部件7穿过并固定的管状部件的贯通孔58。
图17、18是安装部件15b平行地焊接在车座支撑件14或链条支撑件18上的实施例。这时，驱动装置G的安装面26按上述角度α偏置，在安装部件15b处加入调节垫圈27并用螺栓23和螺母25固定，使驱动车轮7的轮毂轴40与驱动轮12的驱动轴41平行。
图19、20、21是驱动轮12为转动式的驱动装置G的实施例。电动机19用螺钉61固定在齿轮箱60上，固定在驱动轴41上的正齿轮65通过减速齿轮64与固定在电动机轴62上的小齿轮63连接，齿轮箱60的向外伸出的驱动轴41上固定着与环状作动轮9对应的齿轮式驱动轮12。电动机箱66内的电动机19的底部轴承67由设在底板68上的轴承69支承，轴承70设置在齿轮箱60的电动机轴62的上方并支承上盖71的支承轴72。
在齿轮箱60上安装着由拉伸螺旋弹簧构成惯性手段，将图19中的驱动轮12推向右侧，达到驱动轮12I的位置。因此，在齿轮箱60所碰及的两个侧面上装有作为缓冲件74的橡胶板。设在安装面26上的两个螺栓孔56用于安装安装部件15，设在开放端16上的螺栓孔75用于安装止摆部件17。
在该实施例中，如图21的电动机19在起动时在电机箱66内转过角度β(30°左右)，电动机19的输入端子76也转动。因此，在将电线77连接到输入端子76上的场合，要使电线77从电动机箱66的电线引导件78绕过轴承69半周并用电线固定件79固定在电动机19上，再从那里连接到输入端子76上。
图22、23是驱动轮12为固定式、外周设有同步皮带轮53的驱动装置Ga的实施例。电动机箱66a和齿轮箱60a成为一体。电动机19a用螺钉61a固定在电动机箱66a内，而固定在驱动轴41a上的正齿轮65a通过减速齿轮64a与固定在电动机轴62a上的小齿轮63a连接。
此外，齿轮箱60a的向外伸出的驱动轴41a上用螺母81安装着借助于球轴承80而空转的同步皮带轮53。在皮带轮53的内部，回转盘82通过键83固定在驱动轴41a上，在回转盘82上所设的槽84中离心掣子85由轴88支承，并通过拉伸弹簧86将其爪87拉向内侧。与其爪87相遇的内齿89设在同步皮带轮53的内周上。本驱动装置Ga采用图14的实施例中的驱动装置。
另外，在本发明中，正面安装部件20或后面安装部件21也可以由驱动装置G、Ga的安装面26直接延长而形成。
本发明由于具有如上所述的结构和作用，通过将固定在安装部件上的驱动装置G、Ga的开放端与止摆部件用螺栓连接，能在围绕驱动装置的三个位置上将其固定；装有该驱动装置G的车体由于变成了刚体部分，因此能够以防止各部分变形和振动的方式坚固地安装驱动装置，无损耗地传递动力，辅助人力，使现有的自行车明显轻快地行驶。
由于正面安装部件20的前表面上设置了定位部件35，因此只用前面的螺栓连接就能容易地将止摆部件固定，而且止摆螺栓伸入螺栓孔部的长度也容易调节。
在止摆部件17固定在驱动装置的止摆螺栓上的场合，由于调节螺母30装在螺栓中部，通过转动调节螺母能容易地对两者间的间隔进行微调，从而能正确地确定驱动轮相对于与自行车车架的形状无关的环状作动轮的位置。
另外，先将调节螺母旋在固定于安装部件15、15a、15b的螺栓上，再固定驱动装置，能得到与前面同样的效果。由于该安装部件的有安装驱动装置用的螺栓孔的面是沿与轮毂轴垂直的线设置的，因此，能容易地将驱动装置的驱动轴安装成与驱动车轮的轮毂轴相平行。
在安装部件15、15a、15b的有螺栓孔的面不设在轮毂轴的垂直线上的情况下，通过将驱动装置G的安装面偏转角度α，也能得到与前述同样的效果。
在驱动轴41是转动式的驱动装置G中，当驱动装置不工作时，由于驱动轮12脱离环状作动轮，因此两者之间全无阻力，可以象普通自行车一样行驶。而且，当使电动机19回转时，由于其轴承由轴支承，因此，即使工作时在轴承部分上施加力，该力不会被加到回转中的电动机轴上，电动机回转的摩擦阻力也就不会增加。
在驱动轴41a是固定式的驱动装置Ga中，在驱动轮安装在驱动轴上时，由于其中间还组装有离心掣子等机构，因此即使在驱动轴停止的时候行驶，由于驱动轮空转，也几乎没有阻力，而且自行车后退时驱动轮也空转，不会使后轮锁止。
此外，由于驱动开关是采用无级变速开关，因此如果在下车将自行车推上步行桥等的坡道时使用，就不需要推上的力，十分便利。

Claims (12)

1、自行车的辅助动力供给装置，在具有至少一个转向车轮和驱动车轮、驱动车轮用脚蹬或类似的输入力的手段驱动的自行车中，为了减轻驱动力而向驱动车轮供给辅助动力，其特征在于，作为接受辅助动力的手段，环状作动轮(9、9a)同轴地安装在驱动车轮(7)的连接轮毂和轮圈的轮辐部分(8)上，由成为动力源的电动机(19)和将动力传递给环状作动轮(9、9a)的传动手段形成驱动装置(G、Ga)，并且在自行车的车体结构部件(14、18)上安装止摆部件(17)，利用该止摆部件(17)安装上述驱动装置(G、Ga)。
2、根据权利要求1所述的自行车辅助动力供给装置，其特征在于，作为传动手段，外周设有齿轮、皮带轮、链轮等的环状作动轮(9)安装在驱动车轮(7)的轮辐(8)上，具有与在电动机(19)和减速装置的作用下回转的上述传动手段对应的驱动轮(12)的驱动装置(G)用安装部件(15)安装在车体结构部件(14、18)上，驱动装置(G)的开放端(16)安装在止摆部件(17)上。
3、根据权利要求1所述的自行车辅助动力供给装置，其特征在于，所述的车体结构部件是车座支撑件(14)和链条支撑件(18)，在安装部件(15)的外表面上安装着固定止摆部件(17)用的定位部件(35)。
4、根据权利要求1所述的自行车辅助动力供给装置，其特征在于，为了将止摆部件(17)的具有螺栓孔部(31)的端部以螺纹连接的方式固定在驱动装置(G)的开放端(16)上，使止摆螺栓28穿过两者之间并在其中间装上调节螺母(30)，然后用螺母(32)固定。
5、根据权利要求1所述的自行车辅助动力供给装置，其特征在于，在安装部件(15、15a)设置在车体结构部件(14、18)上的场合，为了用螺栓固定驱动装置(G)，在两个安装部件上设有螺栓孔(57)的面，沿驱动车轮(7)的轮毂轴(40)的垂直线设置。
6、根据权利要求1所述的自行车辅助动力供给装置，其特征在于，螺栓(23)直立地固定在设于车座支撑件(14)或链条支撑件(18)上的安装部件(15)上，该螺栓(23)装上调节螺母(30)后穿过设在驱动装置(G)的安装面(26)上的螺栓孔(56)，用螺母(25)固定。
7、根据权利要求1所述的自行车辅助动力供给装置，其特征在于，为了在设有安装驱动装置(G)用的螺栓孔(57)的安装部件(15、15a)的面做成相对于轮毂轴(40)的垂直线成角度(α)的安装板(15b)上，用螺纹连接方式固定驱动装置(G)，使驱动装置(G)的安装面(26)具有上述角度(α)，使驱动轴(41)与轮毂轴(40)平行。
8、根据权利要求1所述的自行车辅助动力供给装置，其特征在于，驱动装置(G)能用螺纹连接方式固定在安装部件(15、15a)的至少安装面(26)一侧的两处和开放端(16)一侧的一处上。
9、根据权利要求8所述的自行车辅助动力供给装置，其特征在于，驱动装置(G)的安装部件(15、15a)，在开放端(16)侧上形成止摆臂(46)，并且具有在那里设置供螺栓通过的长孔(48)的结构。
10、根据权利要求1所述的自行车辅助动力供给装置，其特征在于，在驱动装置(G)的安装面(26)上形成使驱动装置(G)的驱动轴(41)与轮毂轴(40)平行的安装部件(15)。
11、根据权利要求1所述的自行车辅助动力供给装置，其特征在于，电动机(19)固定在齿轮箱60上，固定在驱动轴(41)上的正齿轮(65)通过减速齿轮(64)与固定在电动机轴(62)上的小齿轮(63)连接，驱动轮(12)安装在向齿轮箱(60)的外侧伸出的驱动轴(41)上，电动机(19)和齿轮箱(60)通过支承底部轴承(67)、轴承(70)、底盖(68)的轴承(69)和上盖(71)的支承轴(72)支承在电动机箱(66)中，驱动轮(12)为转动式。
12、根据权利要求1所述的自行车辅助动力供给装置，其特征在于，电动机箱(66a)与齿轮箱(60a)形成一体，电动机(19a)装入电动机箱(66a)后固定在齿轮箱(60a)上，在齿轮箱(60a)内固定在驱动轴(41a)上的正齿轮(65a)通过减速齿轮(64a)与固定在电动机轴(62a)上的小齿轮(63a)连接，驱动轮(12a)通过球轴承(80)等可自由回转地安装在伸出齿轮箱(60a)之外的驱动轴(41a)上，并且组装进了只在离心式离合器等的驱动轴(41a)回转时将驱动轴(41a)的回转传递给驱动轮(12a)的机构。
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