CN1230504A - 电动自行车 - Google Patents

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Abstract

一种电动自行车,包括一轻型、高性能直流电动机和一与该电动机组合的离心摩擦式安全离合器。该电动自行车包括一两级起动—行驶控制电路,从而防止电动机零rpm时的冲击电流损坏该电动机。本发明的另一实施例使用一可离心离合的变速比V形皮带驱动组件,从而以预定rpm进行离合。本发明的另一实施例的前轮上装有再生轮转子组件,以便按需要对电瓶再充电。本发明的另一实施例使用一机械驱动多级功率控制开关,以便电动自行车开动时选择一起动电路和两个或多个功率控制电路。

Description

电动自行车
本发明涉及电动自行车。
电动自行车领域中的普通技术人员迄今为止使用耗能的变阻器或降压电阻，结果行驶距离缩短。还应该看到，大电流起动问题不但造成电动自行车运行不安全，而且还造成电动机过早报废。
因此，本发明提供了一种电动自行车，包括其上装有可转动的前轮和后轮的车架。该车架上有一方向操纵组件与前轮相联。
一标准的变速后轮轮毂组件与后轮相联。
一可调离心摩擦式安全离合器与该后轮轮毂组件相联。
车架上有一轻型、高性能直流电动机与该可调离心摩擦式安全离合器相联而可驱动后轮。
车架上有一直流电瓶组件与该直流电动机连接而为该电动自行车提供动力。
一两级起动-行驶控制电路组件与该直流电瓶组件连接。
该方向操纵组件上有一起动-行驶控制按钮与该两级起动-行驶控制电路组件相联而可开动该电动自行车。
在电动自行车的这一实施例中，该直流电瓶组件的电压为24V。
在电动自行车的这一实施例中，该直流电瓶组件的电压为36V。
在电动自行车的这一实施例中，该直流电瓶组件有一可插入110V插座中的电瓶充电组件。
在电动自行车的这一实施例中，该直流电瓶组件有一太阳能电池板电瓶充电组件。
在电动自行车的另一实施例中，车架上装有可转动的前轮和后轮。该车架上有一方向操纵组件与前轮相联。该前轮上有一标准的变速前轮轮毂。一可调离心摩擦式安全离合器与该前轮轮毂组件相联。
该车架上有一轻型、高性能直流电动机与该可调离心摩擦式安全离合器相联而可驱动前轮。该车架上有一直流电瓶组件与该直流电动机连接而为该电动自行车提供动力。一两级起动-行驶控制电路组件与该直流电瓶组件连接。该方向操纵组件上有一起动-行驶控制按钮与该两级起动-行驶控制电路组件相联而可开动该电动自行车。
在电动自行车的这一实施例中，该直流电瓶组件的电压为24V。
在电动自行车的这一实施例中，该直流电瓶组件的电压为36V。
在电动自行车的这一实施例中，该直流电瓶组件有一可插入110V插座中的电瓶充电组件。
在电动自行车的另一实施例中，该直流电瓶组件有一太阳能电池板电瓶充电组件。
一用于电动车的可调离心摩擦式安全离合器组件包括一由电瓶供电的直流电动机，该电动机有一电动机驱动轴，该电动自行车的至少一个车轮上有变速驱动轮毂。
一离合器外壳可转动地套在电动机驱动轴上。该离合器外壳上套有一链条，该链条又套在变速轮毂上而可驱动该变速轮毂。
该离合器的外壳内装有一可调离心摩擦式安全离合器内壳组件。该内壳组件用键固定在电动机驱动轴上，从而可随电动机驱动轴旋转。可调离心摩擦式安全离合器组件的该内壳内在一可调拉簧上装有共同作用的重块，该拉簧可调，从而改变作用在这些重块上的拉力。这些重块随着电动机驱动轴的转动而旋转，受离心力作用向外移动，从而克服拉簧的拉力而紧抵离合器外壳的内表面，从而在电动机与链条之间形成直接驱动。
一变速比V形皮带驱动组件用于电动车，该电动车包括一由电瓶供电的直流电动机，该电动机有一电动机驱动轴与该变速比V形皮带驱动组件相联。
该变速比V形皮带驱动组件包括一前部主动皮带轮组件，该组件包括一内侧皮带轮半壁，该半壁固定地套在电动机驱动轴上而可随之转动，但无法相对电动机驱动轴作横向运动。该前部主动皮带轮组件包括一外侧皮带轮半壁，该半壁用键与电动机驱动轴连接，从而可随之转动。外侧皮带轮半壁与内侧皮带轮半壁正对而可移近或移离该内侧皮带轮半壁。
主动皮带轮的一离合器外盖固定地套在电动机驱动轴上而随之转动。该离合器盖上有多个离合重块承槽，这些承槽与外侧皮带轮半壁外表面上的对应离合重块承槽正对。
离心离合重块与离合器盖上的重块承槽和外侧皮带轮半壁上的对应重块承槽相互配合。这些离心离合重块可在对应承槽中向外移动，从而随着作用在离心离合重块上的离心力使外侧皮带轮半壁移向或移离固定的内侧皮带轮半壁。
一后部被动皮带轮组件与后轮轴和轮毂组件相联。该后部被动皮带轮组件在纵向上与前部主动皮带轮组件相间距地对齐。该后部被动皮带轮组件包括一固定地套在后轮轮毂上的内侧半壁。该后部被动皮带轮组件还包括一弹簧偏置的外侧半壁，该外侧半壁与该内侧半壁正对而可随之转动。该弹簧偏置的外侧半壁在受前部主动皮带轮组件的驱动时可横向移离该内侧半壁。
一V形皮带套在该前部主动皮带轮组件和该后部被动皮带轮组件上，从而在该电动车开动时改变转速比。
电瓶驱动的电动车使用一电瓶再生轮转子组件，该再生轮转子组件在电动车行驶中制动时对电瓶再充电。
该电瓶再生轮转子组件包括一固定装配在一电瓶驱动的电动车的车轮之一上的圆轮转子。该圆轮转子的外圆周上等距分布有多个永久磁铁。
一U形弧形发电线圈架的两腿上有多个相间距发电线圈。该发电线圈架与该转子的相对位置可设置成罩住该转子的外圆周，从而这些发电线圈与永久磁铁相间距地对齐，从而在电动车制动时由于转子的转动而生成电流。
与发电线圈连接的输电电缆把所生成的电传给电瓶，从而在该电动车运动时对电瓶充电。
该电动自行车装有一两级起动-行驶控制电路组件，该组件包括一起动电路、一低功率电路和一高功率电路，从而把电瓶组件中的可变功率传给电动机。一可调节的可变延时继电器用来顺序闭合该起动电路、该低功率电路和该高功率电路，从而向该电动机供应所需功率。
电瓶供电的电动车使用一机械驱动多级功率控制开关组件可选择地改变电动机的功率。该电动机通过电路装置与一电瓶电源装置连接而选择性地驱动该电动机。该电路装置包括一起动电路、一低功率电路和一高功率电路，从而把该电瓶电源装置中的可变功率选择性地传给该电动机。
一机械驱动多级功率控制开关组件包括一弹簧偏置触头件。该触头件受一节流阀拉索驱动而顺序闭合该起动电路、该低功率电路和该高功率电路，从而把所需功率传给该电动机。
就本发明总的方案、目的和效果而言，本发明涉及电动自行车，它结构简单，行驶速度可达25+(正号表示“略大于”)mph(每小时英里数)，行驶距离可达45+英里，而且效率高，成本低。
本发明涉及电动自行车，它包括一轻型、高性能直流电动机和一与该电动机相联的离心摩擦式安全离合器，从而由于耗能的机械摩擦的减少而实现效率比多级传动减速更高的单级传动减速。
本发明还涉及电动自行车，它包括一离心摩擦式安全离合器，该离合器可调节而锁定在rpm(每分钟转数)峰值的约50％，从而防止该高效电动机以零或低rpm起动电动自行车而很快耗尽电瓶电能。
本发明还涉及电动自行车，它包括一离心摩擦式安全离合器，该离合器在合上起动按钮时防止电动自行车向前猛窜。
本发明还涉及电动自行车，它使用一轻型、高性能电动机，该电动机的效率在80％以上，从而性能提高，行驶距离增加。
本发明还涉及电动自行车，它包括一两级起动-行驶控制电路，防止电动机在零rpm时所生成的冲击电流损坏电动机的磁铁和其他部件。该两级起动-行驶控制电路防止电瓶大电流放电，从而提高该电动自行车的行驶距离和效率。
本发明还涉及电动自行车，其各实施例使用三个电瓶而形成一36V系统，而不是一低压系统。由于电压提高，因此可使用较轻的电动机、接线和较便宜的电动机供电线和高压电动机，从而在同样功率输出的情况下比低压电动机效率高、重量轻。
本发明还涉及电动自行车，它不使用耗能的变阻器和电压降电阻和/或昂贵的固态控制器，以便防止会造成电瓶大电流放电以及电动机过早报废的零rpm大起动电流问题。
本发明还涉及电动自行车，其驱动功率直接加到标准的变速后轮毂，从而以简单、轻型、有效的变速器实现更大范围的变速。
本发明的另一实施例涉及混合式电动自行车，它既可使用标准的脚蹬后轮驱动，也可使用装在前轮上的本发明电动机和离心摩擦式安全离合器驱动组件。
本发明的另一实施例涉及上述电动自行车，它还装有整流罩或封闭或半封闭的整流舱，整流罩或整流舱的表面上可设置光电池对电瓶充电，以便在整个电瓶需要重新充电前延长电动自行车的行驶距离。
本发明的另一实施例涉及电动自行车，它可装有太阳能电池板，以便在没有电源的情况下对电瓶充电。
本发明的另一实施例涉及电动自行车，它可选择性地装有可插接到110V电源插座上的充电器组件，以便在电动自行车不使用时对电瓶充电。
本发明的另一实施例涉及三轮车，它使用上述一个或多个实施例而成为前轮或后轮驱动的三轮车。
本发明的另一实施例涉及四轮电动车，它使用上述一个或多个实施例而成为前轮或后轮驱动的四轮车。
本发明的另一实施例涉及电动自行车，它使用具有离心离合能力的变速比V形皮带驱动组件，从而可以预定RPM进行离合。
本发明的另一实施例涉及电动自行车，它的前轮装有再生轮转子组件，以便在电动自行车行驶中制动时对电瓶再充电。
本发明的另一实施例涉及电动自行车，它使用机械驱动的多级功率控制开关，以便在电动自行车开动时选择一起动电路和两个或多个功率控制电路。
现有电动自行车尚未见到使用上述电动自行车和三轮车部件来提高车速和行驶距离的本发明独特结构。
从权利要求和附图中可清楚看出本发明结构的其他目的和优点。
图1为示出该电动自行车的右边的立体示意图；
图2为该电动自行车的左视图；
图3为该电动自行车的正视图；
图4为该电动自行车的俯视图；
图4A为沿图4中4A-4A线剖取的剖面图，示出离心摩擦式安全离合器；
图5为两级起动-行驶系统的电路图，包括可选的110V电瓶充电器和太阳能电池板电瓶充电器；
图6为电动机和离心摩擦式安全离合器组件的局部剖面图；
图7为沿图6中7-7线剖取的剖面图；
图8为电动自行车另一实施例的右视立体示意图，该电动自行车为混合式，包括前轮电驱动和标准的脚蹬式后轮变速驱动；
图9为图8所示混合式电动自行车的左视图；
图10为图8所示混合式电动自行车的正视图；
图11为图8所示混合式电动自行车的俯视图；
图12为变速比V形皮带驱动组件在其零rpm位置上的局部右视图；
图12A为图12所示变速比V形皮带驱动组件的俯视图；
图13为变速比V形皮带驱动组件在其全rpm位置上的局部右视图；
图14为沿图12中14-14线剖取的变速比V形皮带驱动组件的局部剖面图；
图15为沿图13中15-15线剖取的变速比V形皮带驱动组件的局部剖面图；
图16为沿图12中16-16线剖取的变速比V形皮带驱动组件的局部剖面图；
图16A为沿图16中16A-16A线剖取的变速比V形皮带驱动组件的局部剖面图；
图16B为图12和13以及图16和17所示变速比V形皮带驱动组件的离合器盖的内表面的正视图；
图17为沿图13中17-17线剖取的变速比V形皮带驱动组件的局部剖面图；
图17A为沿图17中17A-17A线剖取的变速比V形皮带驱动组件的局部剖面图；
图18为使用三个12V电瓶的电动自行车实施例的侧视图；
图19为使用三个12V电瓶的混合式电动自行车实施例的侧视图；
图20为使用再生轮组件的电动自行车实施例的侧视图，该再生轮组件包括其上有永久磁铁的一转子，这些永久磁铁的磁场切割装在制动器两脚上的发电线圈；
图21为图20所示再生轮组件的正视图；
图22为沿图20中22-22线剖取的局部剖面图；
图23为电动自行车的三电瓶实施例的电路图，包括一110V充电器、再生轮组件和太阳能电池板充电器；
图24为可装在电动自行车的前轮和车把组件上的整流罩的侧视图；
图25为图24所示整流罩组件的正视图；
图26为图24所示整流罩组件的俯视图；
图27为其上装有整流罩组件的电动自行车的正视图；
图28为其上装有整流罩组件的电动自行车的局部侧视图；
图29为其上装有整流罩组件的电动自行车的局部俯视图；
图30为其上装有整流罩组件的电动自行车车把的局部侧视图；
图31为沿图27中31-31线剖取的局部剖面图；
图32为把柔性塑料整流片安装到整流罩组件的支撑件上的另一种结构的局部视图；
图33为电动自行车另一实施例所使用的机械驱动多级功率控制开关的电路图。
图1的右视立体图示出电动自行车20的一实施例。电动自行车20由车架21构成，包括装在可用车把组件24操纵方向的前叉组件23中的前轮22。
后轮25装在车架21的后部，后轮上装有一与后轮25的变速驱动轮毂27相联的驱动链轮26。
该驱动链轮26由一驱动链条28驱动，该链条和一与可调离心摩擦式安全离合器30相联的高性能直流电动机29相联。该直流电动机29和可调离心离合器30的整个工作情况在下文结合图4、4A、6和7详述。
一电瓶支撑盒31悬挂在车架21上，从而支撑着可分别向直流电动机29供电的电瓶32和33。如下文所述，电动自行车的其他实施例使用三个电瓶，以便提高行驶距离和使用范围。本发明也可使用单个电瓶向直流电动机29供电。
应该看到，使用两个33安培小时凝胶单元铅酸电瓶的1/2匹马力(hp)电动自行车所储存的电能约为900瓦，若以每千瓦小时8美分计，这些电能值7美分。7美分的电能可以21mph的时速开动电动自行车35+英里。平均1美分电能可开动电动自行车5+英里。在21mph时速下每英里消耗23瓦电能。
此外，使用三个33安培小时凝胶单元铅酸电瓶的3/4hp电动自行车所储存的电能约为1300+瓦，若以每千瓦小时8美分计，这些电能值11美分，在25+mph的时速下可开动电动自行车45+英里。1美分电能可开动电动自行车41/2+英里。在25+mph时速下每英里平均消耗27瓦电能。
若使用整流罩，每英里可节约4瓦电能。
从图1-4中还可看到，电动自行车20装有一可刹住前轮轮圈35的前轮手刹组件34。前轮手刹组件34由车把24上的手刹杆36驱动。前轮手刹杆36用只局部示出的驱动拉索37与前轮手刹组件34连接。
后刹车组件38可刹住后轮轮圈25a。后刹车组件38可由后轮刹车杆39经驱动拉索39a驱动。
尽管本发明使用普通手动机械刹车装置刹住轮圈，但在本发明范围内也可使用公知的任何类型的摩托车、机动自行车或自行车刹车装置。此外，尽管本发明所使用的刹车装置包括手刹杆机械拉索驱动的刹车装置，但在本发明范围内也可使用公知的手动或脚动的液压、机械或电动刹车装置。
车把24上还有变速杆40经拉索41驱动后轮变速驱动轮毂27。
电动自行车20的车架21上还有可调车座42。此外，电动自行车20上还有手把43和脚踏44。
电动自行车20在电瓶32和33紧上方的支撑杆31a上装有电控制盒45。
如图2和图5电路图所示，一个两级起动-行驶控制系统用来选择性地驱动直流电动机29而使工作效率最佳，从而防止电瓶电能过快耗尽以及防止电动机因过度磨损或应力过大而过早报废。
该电路图所示装在该电控制盒45中的电气元件包括一电感线圈46、一延时继电器47、第一螺线管48和第二螺线管49。但是，应该指出，在某些情况下该两级起动-行驶控制系统不使用电感线圈46也可满意工作，但它可用作任选件进一步限制第一阶段的起动电流。
此外，如图5所示，可使用一带有100V插头电缆50a的可选电瓶充电器50和一可选太阳能电池板充电器51。
如图5所示，本发明的独特的两级起动-行驶控制电路防止电动机在零rpm时生成冲击电流烧坏电动机磁铁和其他接线件。
两级起动-行驶控制电路还防止电瓶因大起动电流而过早耗尽电能，从而大大减少电动自行车的行驶距离和效率。
一按下车把上的起动-行驶按钮52就开始第一阶段的起动控制。按下该起动-行驶按钮时，延时继电器47合上(通电)，从而合上第一螺线管48而经限流电感线圈46把24V电压加到36V电动机29上。这进一步减小零rpm时的起动电流。
在按下起动-行驶按钮52约1/2秒后延时继电器47切断第一螺线管48，从而自动切断第一阶段起动，然后电动机开始在24V电压下以较低电流运转。
然后，在第一螺线管48切断后的0.1秒内，第二级起动-行驶控制使得第二螺线管49接通而把全部的36V电压加到在第一阶段中已开始转动的电动机29上，从而防止电能的过度损耗或烧坏电动机。
上述讨论涉及使用三个12V电瓶。在只使用两个12V电瓶时，第一螺线管48接通时经限流电感线圈46只把12V电压加到电动机上。然后在第二阶段把全部的24V电压加到电动机上。
如图4A、6和7详示，高性能直流电动机29与可调离心摩擦式安全离合器30相联而控制电动机负荷，从而防止电动机在低速运转时电流过大而烧坏直流电动机29以及电瓶迅速放电而降低效率。
现有装置的标准做法是使用降压电阻、变阻器或调频控制器控制直流电动机的转速。这类装置使用在电动自行车中时重量重、效率低、成本高。
迄今为止，任何熟悉电动自行车现有技术的人尚未显然看出可使用低成本、高效的可调离心摩擦式安全离合器控制直流电动机的rpm、电流和输出功率。
如图4A、6和7所示，电动机驱动轴29a上套有一套筒29b。套筒29b用一键件29c随电动机驱动轴29a一起转动。套筒29b用一螺母29d和一垫圈29e定位。
离合器外壳30a可转动地同心套在套筒29b上，它在电动机29开始转动时并不随电动机转动。驱动链条组件28套在离合器外壳30a上，从而可驱动与之连接的车轮。
由于使用了一套在套筒29b上而位于离合器外壳30a旁的锁圈30b而使离合器外壳30a无法在套筒29b上作横向运动。
一内部圆形壳体组件53包括一与离合器外壳30a同心的角形圆形件53b。角形圆形件53b沿其水平表面53c紧套在套筒29b的外表面上，从而可随套筒一起转动。
一圆形件53d与角形圆形件53b活动配合而界定一U形部53e。该圆形件53d靠一锁圈53f保持与角形圆形件53b的配合。
由于如此布置，因此在需要调节时可卸下内部壳体组件53，这在下文交代。
如图6和7所示，内部圆形壳体组件53的该U形部中可装入多个弧形重块53g。这些重块53g由重块保持件53h分开。重块53g上有弹簧承槽53i。
从图7的剖面图中可看得更清楚，弹簧承槽53i中有一拉簧53j使重块53g在U形部中保持在其离开离合器外壳30a的内表面的静止位置上。按需要改变弹簧53j的拉力即可“调节”拉簧53j。
静止时，重块53g、重块保持件53h和拉簧53j一起位于离开离合器外壳30a的内表面的位置上。该角形圆形件53b固定地套在用键与电动机驱动轴29a连接的套筒29b上，因此在起动-行驶按钮52开动电动机29时开始旋转。
该旋转运动使一离心力作用在旋转重块53g上。随着该离心力克服拉簧53j的经调节的拉力，重块53g开始向外移动而紧抵离合器外壳30a的内表面。这一紧抵出现在第一档的约7mph时速之时，从而在电动机29与驱动链条28之间形成直接驱动。
当放开起动-行驶按钮52时，电动机转速下降后停止转动。离心力消失，重块在弹簧53j的作用下脱离离合器外壳30a，因此电动机29不再驱动电动自行车。电动自行车20然后与往常一样开始滑行。
在该优选实施例中，必需把该可调离心摩擦式安全离合器30调节成锁定在最大转速的约50％上。这可防止该高效电动机在低速下起动电动自行车而造成1800rpm下18amps的正常电流负荷在从0加速到7mph的过程中达到破坏性的大电流值。这种非常大的电流负荷会很快耗尽电瓶的电能。这是高效电动自行车的设计中必须克服的主要障碍之一。
使用离心式离合器30在按下起动-行驶按钮时还可防止电动自行车向前猛窜。应该看到，也可使用其他类型的离合器，只要它们能控制电动机负荷从而防止低转速下出现大电流损坏电动机和迅速耗尽电瓶的电能，降低效率。
如图8-11所示，本发明另一实施例为一电动-脚踏混合式电动自行车54，它使用前轮电动组件55和标准的脚踏后轮驱动组件56。
前轮电动组件55用上述一与可调离心摩擦式安全离合器30相联的效率为80％+的电动机57驱动。前轮22的轮毂上装有前轮多齿轮传动组件58。该前轮多齿轮组件58由车把24上的一前轮变速杆59驱动而变速。该变速杆59用局部示出的拉索60与该多齿轮组件58连接。
脚踏后轮驱动组件56用标准的人力链轮驱动后轮，从而骑车人需要时可用人力驱动该自行车。在本发明范围内需要时使用可充电电瓶。
如图12-17所示，本发明另一实施例使用一具有离心式离合能力的变速比V形皮带驱动组件61，从而在预定RPM下啮合。
该变速比V形皮带驱动组件的优点是自动变速(不用变速齿轮)。该驱动组件随着电动机RPM的提高而改变转速比(电动机RPM与车轮RPM之间的关系)。
如图12的变速比V形皮带驱动组件62的右视图所示，后部被动皮带轮组件62、前部主动皮带轮组件63以及套在它们之上的V形皮带处于它们的零RPM静止位置上。
如图13的右视图所示，后部被动皮带轮组件62、前部主动皮带轮组件63以及套在它们之上的V形皮带处于它们的全RPM位置上。
如图12A的俯视图所示，变速比V形皮带驱动组件61与驱动电动机65、前部主动皮带轮组件63和后部被动皮带轮组件62处于其使用位置上。图12A的俯视图表示图12所示零RPM位置。
如沿图12中14-14线剖取的图14的剖面图所示，后部被动皮带轮组件62处于其零RPM闭合位置，此时驱动皮带64位于闭合皮带轮组件62的外圆周上。
如图15所示，后部被动皮带轮组件62和后轮轮毂67可转动地套在固定的后轮支撑轴68上。后部被动皮带轮组件62用滚珠轴承69支撑在固定的后轮轴68上。该固定的后轮支撑轴68还支撑连接在车架上的后轮撑杆70。
后轮支撑轴68的两端上有并紧螺母71。
皮带轮组件62包括一内侧皮带轮半壁72，该半壁用焊点73固定在后轮轮毂67上，因此可与之一起转动，从而在电动机65转动时驱动后轮组件66。
后部被动皮带轮组件62包括一可动外侧皮带轮半壁74，它可随着V形皮带64向里移动而移离内侧皮带轮半壁72。该可动皮带轮半壁74可滑动地套在多个弹簧承接螺栓75上，这些螺栓穿过该可动皮带轮半壁74中的孔75a后旋入内侧皮带轮半壁72中而可随之转动。六角头弹簧承接螺栓75上套有拉簧76，这些弹簧作用在可动外侧皮带轮半壁74的背面上，从而当V形皮带回到图14所示零RPM静止位置上时把它压向其正常闭合位置。
如图15所示，随着V形皮带64的RPM的增大，V形皮带64被向里拉，从而使可动外侧皮带轮半壁74移离内侧皮带轮半壁72而到达其全RPM位置，从而压缩拉簧76。应该看到，如图12所示，可动皮带轮半壁74上有四个等距分布的弹簧承接螺栓75。但是，在本发明范围内也可按需要使用等距分布的任何数量的螺栓75。
如沿图12中16-16线剖取的图16的剖面图所示，前部主动皮带轮组件63在驱动电动机65的电动机驱动轴65a上处于其打开的零RPM位置上。
内侧主动皮带轮半壁77用一键件78和定位螺丝79固定在电动机驱动轴65a上而可随之转动，但无法在其上横向运动。
如图16所示，外侧主动皮带轮半壁81用键固定地套在电动机驱动轴65a上而可随之转动。此外，外侧主动皮带轮半壁81可随着电动机65的RPM的改变而横向移向和移离固定的内侧主动皮带轮半壁77。
一离合器盖80用定位螺丝79和键件78固定在电动机驱动轴65a上，从而可随之转动，但无法相对电动机驱动轴横向运动。外侧主动皮带轮半壁81的圆周上有一凸缘81a，该凸缘如图16所示在外侧主动皮带轮半壁81处于其0rpm位置上时盖住离合器盖80的外圆周。
外侧主动皮带轮半壁81的横向运动用一组圆柱形重块82控制，这些重块可动地夹持在分别位于离合器盖80的内表面和外侧主动皮带轮半壁81的外表面上的相配合重块槽80a和81b中。相配合的重块槽80a和81b相间距地正对而界定一槽道81c，从而该槽道中的圆柱形重块82随着电动机65开动后因RPM变动所生成的离心力而向外移动。
如沿图16中16A-16A线剖取的图16A的局部剖面图所示，圆柱形重块82在离合器盖80和外侧主动皮带轮半壁81的槽80a和81b中而处于其0rpm静止位置。
如沿图17中17A-17A线剖取的图17A的局部剖面图所示，圆柱形重块82在离合器盖80和外侧主动皮带轮半壁81的槽80a和81b中而处于其全rpm位置。
图16B的后视图示出各槽80a中的圆柱形重块82处于其0rpm静止位置。
如上所述，图16中前部主动皮带轮63处于其打开的零RPM工作位置。在图16所示打开的零RPM位置，V形皮带64在打开的前部主动皮带轮63中处于靠近电动机驱动轴65a的最里位置。如图16所示，离心离合重块82在其槽80a和81b中位于靠近电动机驱动轴65a的最里静止位置上。
电动机65起动后，可转动地套在电动机驱动轴65a上的主动皮带轮组件63开始转动。随着电动机转速的提高，所生成的离心力使得离心离合重块82在由槽81a和81b界定的槽道81c中向外移动，从而在可动的主动皮带轮半壁81上施加力而使它从固定的离合器盖80横向地移向固定的内侧主动皮带轮半壁77。
如图17所示，可动的主动皮带轮半壁81在向外移动重块82的力的作用下向固定的皮带轮半壁77闭合。从而如图17所示，V形皮带64在可动的主动皮带轮半壁81与固定的皮带轮半壁77之间受挤压而向外移动到主动皮带轮63的外圆周。
V形皮带64向主动皮带轮63的外圆周移动的净效果造成V形皮带64在后部被动皮带轮62中向里移动。因此，主动皮带轮63中的V形皮带64的向外移动迫使V形皮带64移向后部被动皮带轮62的中心而压缩拉簧76。
当电动机转速提高到全RPM的约50％时，皮带轮半壁81和77开始抓紧64而开始向前推动电动车。在V形皮带64如图15所示可在后部皮带轮半壁74与72之间向里移动之前，把主动皮带轮半壁81推向77的离心力必须大于拉簧76的阻力以便改变前后皮带轮的转速比。
可根据离合重块82把拉簧76的拉力调节成离合器在全RPM的50％时开始啮合。当电动机转速超过全RPM的70％时，转速比开始改变，而当达到全RPM的90％时该转速比达到其最高速度比。图17示出主动皮带轮63的全RPM位置。
上述使用可调离心式离合器的变速比V形皮带驱动装置的优点是自动变速(不用变速齿轮)。这一驱动装置随着电动机RPM的提高而改变转速比(电动机RPM与受驱车轮的RPM之间的关系)。
图18、19和图23的电路图示出本发明另一实施例。
从图18可清楚看出，该后轮驱动式电动自行车20装有三个电瓶32、33和33a而不是图2所示两个电瓶。从图19可清楚看出，前轮驱动式电动自行车54也装有三个电瓶32、33和33a。
显然，使用三个电瓶可大大增加电动自行车的行驶距离。此外，由于使用三个电瓶使电瓶容量提高50％，因此可使用更大功率的电动机。
本发明的另一实施例为可选装在前轮22上的再生轮转子组件83。再生轮转子组件83在电动自行车行驶中制动时用来对电瓶再充电。
如图20的左视图所示，再生轮转子组件83包括一固定地装在轮22上、从而随之转动的转子84。转子84在外周上装有等距分布的一系列永久磁铁85。一U形弧形发电线圈架86装在自行车车轮轭杆件87上而把转子84的外圆周罩在其中。该弧形发电线圈架86的两腿上装有一连串位置固定的相间距发电线圈88。这些固定的发电线圈88与固定在转子84外圆周上的永久磁铁85相间距地正对。
当转子84随着车轮转动时，其外圆周穿过U形弧形线圈架86，从而磁铁85在发电线圈88之间通过而在发电线圈中生成感应电压和电流。
图21的正视图进一步示出图20所示再生轮转子组件83的各部件的相互关系。
从图20以及沿图20中22-22线剖取的图22的剖面图中可看出，电缆组件88a收集感应电压和电流后传给车把24上的手刹开关89。这一点也表示在图23的电路图中。使用装在手刹杆中的开关89，发电线圈中的电压和电流流入图23所示电瓶电路，从而在自行车制动时对电瓶再充电。
如图24侧视图所示，该电动自行车上可选装半柔性的整流罩组件90。该整流罩90包括一装在支架组件92上的柔性的半刚性塑料片或胶质玻璃片91。
如图25的正视图所示，整流罩表面91固定地装在支架组件92上。支架92包括分别固定连接在对角线支撑件上的轻型水平支杆93和94，而对角线支撑件紧固在整流罩表面上。对角线支杆95和96用来支撑整流罩并使整流表面91保持弧形。
从图26的俯视图所示，柔性的半刚性塑料片91包住支架组件92。如图所示，该半刚性柔性片91因紧固在支撑件95和96上而固定地保持在其包住位置上。
图27的正视图示出整流罩组件90装在电动自行车上的工作位置上。
图28的局部侧视图示出整流罩组件90装在电动自行车上的工作位置上。
图29的局部俯视图示出整流罩组件90装在电动自行车上。水平方向的下部支杆94抵靠在前叉组件97的顶部上。
如图30的局部侧视图所示，方向操纵杆组件98上有一向前上方伸展的鹅颈管99用来连接车把24。方向杆98的水平顶部上固定连接有一向后伸展的支撑板100从而支撑其下方的支架92的上部支杆93。
如图31的局部剖面图所示，柔性塑料面91用螺母和螺栓件101和102固定安装在支撑件95和96上。图32示出使用粘胶103的另一种连接方法。
电动自行车的另一实施例包括一机械驱动多级功率控制开关组件，以便提供一起动电路和两个或多个功率控制电路。图33所示该机械驱动多级功率控制开关组件与图23所示电控制电路有很大不同。
如下所述，该机械驱动多级功率控制开关组件在其单功率控制实施例中取代两个螺线管和一延时继电器，因此结构简化、制造成本降低。
此外，在其各种多级控制开关实施例中，由于使用范围加宽而无需附加成本。
因此，这一简单性使这类机械控制装置的制造成本降低。
此外，由于机械控制装置与上述电子线路控制装置不同，它不使用螺线管和延时继电器，因此降低了电瓶的电能消耗，从而运行成本降低。
因此机械开关组件的使用提供了更通用的多级功率控制或多电压选择控制装置，同时制造成本降低，行驶距离也因电瓶电能消耗减少而增加。
确切说，图33的电路图示出机械驱动、多级功率控制开关组件105。12V电瓶106、107和108与驱动电动机109连接。
多级功率控制开关组件105包括一由弹簧111加载的闭合控制触头支撑件110。触头支撑件110由一节流阀控制拉索112驱动，从而可随着驱动节流阀(未示出)和连接其上的节流阀控制拉索112从起动电路114开始把闭合触头件113移动到接通各电路的位置上。起动电路114中需要时可装有电感线圈115。自行车起动后，驱动节流阀把闭合触头件113向上推入接通低功率电路116的位置。随着自行车的速度提高，可驱动节流阀把闭合触头件113向上推入接通高功率电路117的位置。如图所示，使用电瓶108上的中间抽头118可获得30V功率。需要时分别使用电瓶抽头119和120可增加功率分级。
应该看到，闭合触头件113的构型可按需要改变而获得更有效形状，以便于整个控制开关组件105的制造和装配。
在本发明的范围内也可把变速后轮轮毂组件构作成一飞轮变速后轮轮毂传动装置或一齿轮直接传动的后轮轮毂传动装置。
使用飞轮变速后轮轮毂传动装置的优点是，在放开起动-行驶按钮时，自行车继续滑行一段距离而不消耗能量或发出响声。
使用齿轮直接传动的后轮轮毂的优点是，在放开起动-行驶按钮时，该齿轮组和离合器传动组件继续运转且电动机继续旋转，从而可用来生成返回电瓶的电流。在本发明的范围内可把轮毂设计成可使用该飞轮或齿轮组。
此外，使用胶质电池电瓶的电能存储量比现有铅酸电瓶提高15-20％，从而行驶距离增加15-20％。
此外可使用镍-镉电瓶，镍-镉电瓶每磅的电能存储量约为铅酸电瓶的两倍，因此自行车行驶距离也约为使用铅酸电瓶时的两倍。
此外，当前正开发其他若干种电瓶，它们每磅的电能存储量约为铅酸电瓶的四倍，因此行驶距离也为铅酸电瓶的四倍。使用这类开发出的电瓶也在本发明范围内。
在本发明原理内可对本发明作出种种修正。所有这些修正应看成包括在权利要求中，除非这些权利要求的语言显然另有所指。

Claims (16)

1、一种电动自行车，其特征在于，包括：
一车架，所述车架上装有可转动的一前轮和一后轮；
所述车架上一与所述前轮联结的方向操纵组件；
所述后轮上的一标准变速后轮轮毂；
一与所述后轮轮毂组件联结的可调离心摩擦式安全离合器；
所述车架上一与所述可调离心摩擦式安全离合器联结、从而可驱动所述后轮的轻型、高性能直流电动机；
所述车架上一与所述直流电动机联结、从而为所述电动自行车提供动力的直流电瓶组件；
一与所述直流电瓶组件联结的两级起动-行驶控制电路组件；以及
所述方向操纵组件上一与所述两级起动-行驶控制电路组件联结、从而可开动所述电动自行车的起动-行驶控制按钮。
2、按权利要求1所述的电动自行车，其特征在于，所述电瓶组件的电压为24V。
3、按权利要求1所述的电动自行车，其特征在于，所述电瓶组件的电压为36V。
4、按权利要求1所述的电动自行车，其特征在于，所述电瓶组件包括一可插入110V插座中的电瓶充电组件。
5、按权利要求1所述的电动自行车，其特征在于，所述电瓶组件包括一太阳能电池板电瓶充电组件。
6、按权利要求1所述的电动自行车，其特征在于，所述方向操纵组件上装有一整流罩组件，所述整流罩组件包括：
一固定安装在一支架组件上的柔性半刚性塑料片，所述支架组件可安装在所述方向操纵组件上，从而从空气动力学方面保护所述车架上的所述前轮。
7、一种电动自行车，其特征在于，包括：
一车架，所述车架上装有可转动的一前轮和一后轮；
所述车架上一与所述前轮联结的方向操纵组件；
所述前轮上的一标准变速前轮轮毂；
一与所述前轮轮毂组件联结的可调离心摩擦式安全离合器；
所述车架上一与所述可调离心摩擦式安全离合器联结、从而可驱动所述前轮的轻型、高性能直流电动机；
所述车架上一与所述直流电动机联结、从而为所述电动自行车提供动力的直流电瓶组件；
一与所述直流电瓶组件联结的两级起动-行驶控制电路组件；以及
所述方向操纵组件上一与所述两级起动-行驶控制电路组件联结、从而可开动所述电动自行车的起动-行驶控制按钮。
8、按权利要求7所述的电动自行车，其特征在于，所述电瓶组件的电压为24V。
9、按权利要求7所述的电动自行车，其特征在于，所述电瓶组件的电压为36V。
10、按权利要求7所述的电动自行车，其特征在于，所述电瓶组件包括一可插入110V插座中的电瓶充电组件。
11、按权利要求7所述的电动自行车，其特征在于，所述电瓶组件包括一太阳能电池板电瓶充电组件。
12、一种用于一电动车中的可调离心摩擦式安全离合器组件，该电动车装有一电瓶供电的直流电动机，该电动机有一电动机驱动轴，该电动车的至少一个车轮上有一变速驱动轮毂，其特征在于，该组件包括：
可转动地同心装在电动机驱动轴上的一离合器外壳，所述离合器外壳上套有一链条，所述链条又套在一变速轮毂上，从而可驱动该变速轮毂；
所述离合器外壳内的一可调离合器内壳组件，所述内壳组件用键固定地套在电动机驱动轴上而随之旋转，所述内壳组件内部在一可调拉簧上装有共同作用的重块，该弹簧可调，从而改变作用在所述重块上的拉力，所述重块随着电动机驱动轴的转动而旋转，受离心力作用向外移动，从而克服拉簧的拉力而紧抵离合器外壳的内表面，从而在电动机与链条之间形成直接驱动。
13、一种用于电动车中的变速比V形皮带驱动组件，该电动车装有一由电瓶供电的直流电动机，该电动机有一电动机驱动轴与该变速比V形皮带驱动组件相联，其特征在于，该组件包括：
一前部主动皮带轮组件，该组件包括一内侧皮带轮半壁，该半壁固定地套在电动机驱动轴上而可随之转动，但无法相对电动机驱动轴作横向运动，所述前部主动皮带轮组件包括一外侧皮带轮半壁，该半壁用键与电动机驱动轴连接，从而可随之转动，所述外侧皮带轮半壁与内侧皮带轮半壁正对而可移近或移离该内侧皮带轮半壁；
一固定地套在电动机驱动轴上而可随之转动的离合器外盖，所述离合器外盖上有多个离合重块承槽，这些承槽与外侧皮带轮半壁外表面上的对应离合重块承槽正对；
与所述离合器盖上的重块承槽和所述外侧皮带轮半壁上的对应重块承槽相联的离心离合重块，所述离心离合重块可在对应承槽中向外移动，从而随着作用在离心离合重块上的离心力使外侧皮带轮半壁移向或移离固定的内侧皮带轮半壁；
一与后轮轴和轮毂组件相联的后部被动皮带轮组件，所述后部被动皮带轮组件在纵向上与所述前部主动皮带轮组件相间距地对齐，所述后部被动皮带轮组件包括一固定地套在后轮轮毂上的内侧半壁，所述后部被动皮带轮组件还包括一弹簧偏置的外侧半壁，该外侧半壁与该内侧半壁正对而可随之转动，所述弹簧偏置的外侧半壁在受前部主动皮带轮组件的驱动时可横向移离该内侧半壁；以及
一套在该前部主动皮带轮组件和该后部被动皮带轮组件上的V形皮带，从而在该电动车开动时改变转速比。
14、一种用于电瓶驱动的电动车中的电瓶再生轮转子组件，该再生轮转子组件在电动车行驶中制动时可对电瓶再充电，其特征在于，该组件包括：
一固定装配在一电瓶驱动的电动车的车轮之一上、从而在电动车运动时可随车轮转动的圆轮转子，所述圆轮转子的外圆周上等距分布有多个永久磁铁；
一U形弧形发电线圈架，所述线圈架的两腿上有多个相间距发电线圈，所述发电线圈架与所述转子的相对位置可设置成罩住该转子的外圆周，从而这些发电线圈与永久磁铁相间距地对齐，从而在电动车制动时由于转子的转动而生成电流；以及
与所述发电线圈连接的输电电缆，所述电缆把所生成的电传给电瓶，从而在该电动车运动时对电瓶充电。
15、按权利要求1所述的电动自行车，其特征在于，所述两级起动-行驶控制电路组件包括一起动电路、一低功率电路和一高功率电路，从而把所述电瓶电源装置中的可变功率传给所述电动机；以及
一可调节的可变延时继电器，用来顺序闭合所述起动电路、所述低功率电路和所述高功率电路，从而向所述电动机供应所需功率。
16、一种用于电瓶供电的电动车中的机械驱动多级功率控制开关组件，以便可选择地改变电动机的功率，其特征在于，该组件包括；
一电动机，所述电动机通过电路装置与一电瓶电源装置连接而选择性地驱动所述电动机，所述电路装置包括一起动电路、一低功率电路和一高功率电路，从而把该电瓶电源装置中的可变功率选择性地传给该电动机；以及
一机械驱动多级功率控制开关组件，所述控制开关组件包括一弹簧偏置触头件，所述触头件受一节流阀拉索驱动而顺序闭合所述起动电路、所述低功率电路和所述高功率电路，从而把所需功率传给所述电动机。
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