CN1332105A - 前轮驱动型电动自行车 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种前轮驱动型电动自行车,其位于自行车主体上的主车架、前管和鞍座管相互连接。在前管处安装着车把和前轮,而且在位于前轮上轮毂内部的车轴的一部分处,还设置有内装着电动机的盘状轴壳。支撑在后轮车架上的后轮可以在由人力驱动部给出的驱动力下实施转动。在支车架的机构内部设置有对支车架的升降状态实施检测的组件,从而可以当检测到支车架处于降下状态时,停止向内装在盘状轴壳处的电动机供给电力。在后轮车架处还设置有对后轮浮起状态实施检测用的后轮浮起状态用检测组件,从而还可以当该检测组件检测到后轮处于浮起状态时,停止向内装在盘状轴壳处的电动机供给电力。

Description

前轮驱动型电动自行车

技术领域

本发明涉及能够利用电动机驱动力辅助人力驱动力实施驱动的电动自行车。

背景技术

在近些年来，同时具有利用人力实施驱动的人力驱动部和利用电动机实施驱动的电动驱动部，并且可以相应于人力驱动力的大小驱动电动机，以便能够利用电动机的驱动力辅助人力驱动力实施驱动的电动自行车，越来越受到市场的欢迎。

在由本申请人提出的专利申请中，曾经公开过一种通过电动机直接驱动后轮转动的电动自行车，这种电动自行车被称为所谓的后轮驱动型电动自行车。而且，正如日本第329873/1995号、第150981/1996号、第207875/1996号发明专利申请公开公报所公开的将驱动部设置在前轮的。

然而，这种属于在先技术中的前轮驱动型电动自行车，存在有当在车辆主体处于停止状态下使车辆主体支撑在直立状态用的、可自由升降的支车架处于降下状态时，即在所谓的支车架处于直立状态时，如果对脚蹬实施踏蹬，则由于检测到这种人力作用力矩时，会使自行车由停止状态转变为突然前进状态的问题。而且，这种问题对于使用着双腿型支车架的场合更为严重。当在凸凹不平的道路上行进时，这种属于在先技术中的前轮驱动型电动自行车即使后轮处于浮起状态，也将产生电动驱动力，所以还存在有在行进过程中安全性不好的问题。

发明内容

本发明就是解决上述问题用的发明，本发明的目的就是提供一种即使将驱动部设置在前轮处，在电动自行车处于停止过程中支车架呈直立状态时，以及在凸凹不平的道路上行进而使后轮处于浮起状态时，也将不会产生电动驱动力，从而能够确保行进安全性的前轮驱动型电动自行车。

为了能够实现上述目的，本发明提供一种前轮驱动型电动自行车，可以具有包含有将施加在脚蹬上的人力驱动力传递至后轮处的人力驱动部，和以设置在前轮部处的电动机作为驱动源的电动驱动部的车辆主体，以及在该车辆主体处于停止状态时保持主体直立状态用的、可自由升降的支车架，而且还设置有所述支车架升降状态用检测组件，当由该检测组件检测到所述支车架处于降下状态时，停止前轮驱动用电动机的动力输出。

而且，本发明的一种前轮驱动型电动自行车，可以具有包含有将施加在脚蹬上的人力驱动力传递至后轮处的人力驱动部，和以设置在前轮部处的电动机作为驱动源的电动驱动部的车辆主体，以及在该车辆主体处于停止状态时保持主体直立状态用的、可自由升降的支车架，而且还设置有对所述支车架的升降状态实施检测用的微型开关，当由该微型开关检测到所述支车架处于降下状态时，停止前轮驱动用电动机的动力输出。

因此，如果采用根据本发明构造的这种前轮驱动型电动自行车，即使在支车架处于直立状态时对脚蹬实施踏蹬，也不会产生电动驱动力，所以不会产生突然前进的现象，从而能够确保行进过程中的安全性。

而且，本发明还提供一种前轮驱动型电动自行车，可以具有包含有将施加在脚蹬上的人力驱动力传递至后轮处的人力驱动部，和以设置在前轮部处的电动机作为驱动源的电动驱动部的车辆主体，以及后轮浮起状态用检测组件，而且当该检测组件检测到后轮处于浮起状态时，停止前轮驱动用电动机的动力输出。

而且，本发明的一种前轮驱动型电动自行车，可以具有包含有将施加在脚蹬上的人力驱动力传递至后轮处的人力驱动部，和以设置在前轮部处的电动机作为驱动源的电动驱动部的车辆主体，以及对后轮浮起状态实施检测用的变形应变计，而且当该变形应变计检测到后轮处于浮起状态时，停止前轮驱动用电动机的动力输出。

因此，如果采用根据本发明构造的这种前轮驱动型电动自行车，即使在凸凹不平的道路上行进而使后轮处于浮起状态时，对脚蹬实施有人力驱动力，也不会产生电动驱动力，从而能够确保行进过程中的安全性。

而且，本发明还提供一种前轮驱动型电动自行车，可以具有包含有将施加在脚蹬上的人力驱动力传递至后轮处的人力驱动部，和以设置在前轮部处的电动机作为驱动源的电动驱动部的车辆主体，以及在该车辆主体处于停止状态时保持主体直立状态用的、可自由升降的支车架，而且还设置有所述支车架升降状态用检测组件和后轮浮起状态用检测组件，当由支车架升降状态用检测组件检测到所述支车架处于降下状态和/或由后轮浮起状态用检测组件检测到后轮处于浮起状态时，停止前轮驱动用电动机的动力输出。

因此，如果采用根据本发明构造的这种前轮驱动型电动自行车，即使将驱动部设置在前轮处，在停止过程中支车架处于直立状态以及在凸凹不平的道路上行进而使后轮处于浮起状态时，也不会产生电动驱动力，从而能够确保行进过程中的安全性。

而且，本发明所述前轮驱动型电动自行车的支车架是一种双腿型支车架。

而且，本发明所述前轮驱动型电动自行车，还设置有对人力驱动力的大小实施检测用的力距传感器，并且以相应于该力距传感器的检测值而输出的电动机的动力，对驱动部实施驱动的前轮驱动型电动自行车。

因此，如果采用根据本发明构造的这种前轮驱动型电动自行车，还可以按照使驱动力与力距传感器给出的检测值相对应的方式，对所述电动驱动部给出的驱动力实施控制，并且可以将力距传感器设置在前侧链轮处，而且还可以在固定在与脚蹬相连动的中轴曲柄上的平板部件与前侧链轮之间，设置有可以响应人力大小而产生伸缩变形的弹性体，并且可以将这种力距传感器安装在平板部件的周边位置处，因此可以通过简单的构成方式，使与平板部件相关的部分组件化，从而可以使组装作业更容易。

附图说明

下面参考附图，对本发明的实施例进行说明。

图1为表示一种前轮驱动型电动自行车用的整体示意图。

图2为表示其盘状轴壳用的示意性剖面图。

图3为表示其行星齿轮装置用的示意性配置图。

图4为表示其支车架用的示意性结构构成图。

图5为表示其辅助电动机用的示意性控制电路图。

图6为表示其控制用的示意性流程图。

具体实施方式

下面参考附图，对前轮直接驱动型电动自行车的一种实施例进行说明。图1为表示这种前轮直接驱动型电动自行车用的示意性整体斜视图。正如该图所示，在电动自行车主体上配置有由如后所述的电动机构成的电动驱动部，并且可以按照与人力作用力矩的大小相对应的方式，改变电动驱动部的驱动力，以便能够利用电动驱动部给出的驱动力辅助人力驱动力实施行进。当然，本发明并不仅限于这种类型，还可以为诸如使用者实施加速等操作时，使电动驱动部的驱动力产生变化的电动自行车。

前轮驱动型电动自行车上的主车架1可以与设置在前部处的前管2，以及由鞍座4处朝向下方设置着的鞍座管3相连接。在前管2处还安装着车把12和前轮5，而且前轮5可以由辐条、轮胎钢圈、轮胎构成，在位于前轮5上轮毂处的转动轴10的一部分处，还设置有内装有电动机的盘状轴壳20。可以通过车把12对前轮5的方向实施控制。支撑在后轮车架15处的后轮6也可以由辐条、轮胎钢圈、轮胎构成，并且可以在由人力驱动部给出的驱动力作用下转动。还可以按照使前轮5的车轮直径比后轮6的车轮直径小的方式实施设定，以使其能够容易地实施运行。

在人力驱动部处具有脚蹬7、中轴曲柄8和链条9，使用者可以对脚蹬7实施蹬踩而使中轴曲柄8转动，进而通过链条9使所述后轮6转动。在这一实例中，是采用链条作为人力驱动传递部件的，然而本发明并不仅限于此，也可以不采用链条，而是采用诸如皮带、转动轴等部件实施这一传递。

在对前轮5实施方向控制用的车把12上的左右两端部处，还安装有车闸控制用手柄13、13，而且在前轮5和后轮6处还分别安装着刹车装置14、14，并且可以通过刹车索线16对车闸控制用手柄13、13与刹车装置14、14实施连接。

在由鞍座4处朝向下方设置着的鞍座管3处，安装着作为电动机电源的蓄电池部11。这种蓄电池部11由以可滑动拆装方式安装在鞍座管3处的蓄电池壳体，以及收装在该蓄电池壳体处的单一型充电蓄电池构成，其电源电压大约为24伏。

参考标号17表示的是可以与所述脚蹬7共同转动的前侧链轮，链条9挂接在该前侧链轮17处，从而可以将前侧链轮17的转动力传递至所述后轮6处。所述中轴曲柄8和前侧链轮17构成为转动部件。

在固定于中轴曲柄8处的平板部件与前侧链轮17之间，设置有诸如垫圈弹簧等的、由金属制作且由于部分切开而具有弹性的环状弹性体。通过对脚蹬7实施蹬踩而传递出的人力驱动力，将可以通过中轴曲柄8而使垫圈弹簧产生挠曲变形，并且作为力距传感器可以利用这一挠曲量实施检测。

如果采用这种构成形式，由于在固定于中轴曲柄8处的平板部件与前侧链轮17之间设置有垫圈弹簧，所以可以将力距传感器安装在平板部件的周边部分处，这可以使结构构成简单，并且可以使与平板部件相关的部分组件化而使组装简单。当然，力距传感器并不仅限于按照如上所述的方式，设置在前侧链轮17上的转动部件处，还可以采用其它公知的方式实施设置。

一般说来，自行车还配置有在车辆主体处于停止状态时，能够对主体实施直立支撑的支车架19，对于根据本发明构造的前轮驱动型电动自行车，还可以象如后所述的那样，在支车架19的机构内部处设置有对支车架的升降状态实施检测用的、诸如微型开关等的检测组件，从而当检测到支车架处于降下状态时，能够停止向内装在盘状轴壳20内部处的电动机供给电力。

而且，还可以在后轮车架15处设置有对后轮浮起状态实施检测用的后轮浮起状态用检测组件18，而且可以将作为检测组件18使用的变形应变计，粘贴在后轮车架15上的一部分处。这样，当后轮车架产生伸缩变形时，变形应变计的检测值也将产生变化。

如果举例来说，处于承受有负载的状态，即后轮与地面相接触时，可以产生有预定值以上的变形，处于未承受有负载的状态，即后轮不与地面相接触且支车架处于直立状态时，或是由于道路凸凹不平而使后轮处于浮起状态时，将几乎不产生有变形。而且，后轮浮起状态用检测组件18是一种在检测到后轮处于浮起状态时，能够停止供给至内装在盘状轴壳20内部处的电动机电力的机构。

盘状轴壳20可以如图2所示，配置有可以与前轮5动作相连动转动的转动侧轴壳21，以及固定于前轮驱动型电动自行车主体处的固定侧轴壳22，而且在固定侧轴壳22处还内装有电动机用控制电路(图中未示出)。

在盘状轴壳20上的固定侧轴壳22处还设置有电动机用定子23和电刷25，它们整体固定在车轴10上。在转动侧轴壳21处固定有电动机用转子，电力可以通过整流部件26由所述电刷25供给至电动机用转子24处，而且该电动机的转动力还可以通过由行星齿轮装置构成的减速装置实施传递。

作为减速装置使用的行星齿轮装置可以如图3和图4所示，由位于转动侧轴壳21内部处的内齿轮27、三个行星齿轮28和环绕着车轴10周边处的恒星齿轮构成，从而可以由传递至转动侧轴壳21处的电动驱动力对前轮5实施驱动。

盘状轴壳20上的固定侧轴壳22可以通过螺纹部件固定在固定部件上，进而将固定部件螺纹安装在平板部件29处，以便能够按照使固定侧轴壳22不会由于电动机的反作用力而产生转动的方式，固定在自行车车架处。

下面依据图4对所述支车架19进行说明。在该图中，参考标号30表示的是设置在位于自行车主体上的后轮轴处的安装板，该安装板30以可自由转动方式安装在所述支车架19处。而且，在该安装板30的下方处还形成有爪状部31。

参考标号32表示的是以可自由转动方式安装在所述支车架19处的闩锁板，该闩锁板32在当所述支车架19降下时，可以通过转动方式与所述爪状部31相结合，从而可以防止支车架19产生转动，即可以防止支车架19产生升起动作。

参考标号33表示的是其一端部安装在所述闩锁板32上的一部分处，而另一端部安装在安装板30上的一部分处的弹簧，该弹簧33通常向所述闩锁板32施加着使支车架19朝向上方移动的作用力，所以可以防止当支车架19降下时，爪状部31与闩锁板32间形成自然结合。换句话说就是，当不是按照使用者的意愿使闩锁板32转动时，爪状部31与闩锁板32间将不会形成结合。

参考标号34表示的是安装在所述安装板30的内侧面处的升降检测部、即微型开关，这种微型开关34可以按照在当支车架19降下时处于导通状态，当支车架19升起时处于阻断状态的方式，使开关部分与支车架19上的一部分相抵接、分离。在本实例中是以采用单腿型支车架作为支车架19的场合为例进行说明的，然而当采用双腿型支车架时也可以按相类似的方式实施构造。

根据本发明构造的前轮驱动型辅助电动机用驱动电路的一个示意性说明图如图5所示。正如该图所示，由蓄电池部11输出的电力，通过主开关41后由稳压电路43实施稳压处理，随后再供给至控制电路42。电流检测电路46、电压检测电路47和力距传感器48的输出信号，微型开关(支车架跳起检测组件)34的输出信号，以及变形应变计(后轮负载检测组件)18的输出信号，均供给至控制电路42，从而使控制电路42可以依据这些检测信号，按照预定的程序，向电动机驱动电路45输出驱动信号，进而使驱动电路45能够通过半导体开关元件49，对辅助电动机M的通电状态实施控制。而且，控制电路42还向蓄电池余量显示电路44输出表示蓄电池充电状态的信号。

下面对本实施例在人力驱动力作用下的动作方式进行说明。通过对脚蹬7实施踏蹬而获得的人力驱动力，可以使中轴曲柄8产生转动，而且在使中轴曲柄8产生转动的同时，使所述垫圈弹簧产生挠曲，并且将驱动力传递至前侧链轮17。而且，可以通过对前侧链轮17与后侧链轮实施连接的连接带、即链条9，将该驱动力传递至后轮6。

下面对作为前轮驱动部给出的电动驱动力进行说明。当通过人力驱动力产生的人力作用力矩使垫圈弹簧产生挠曲变形时，可以对该挠曲变形实施检测，进而向固定在盘状轴壳20内侧处的固定侧轴壳22上的电动机控制电路42，输出表示人力作用力矩大小用的信号。

控制电路42依据使所输入的人力驱动力与电动驱动力大小相等的程序，使用与所输入的人力驱动力大小相等的力矩对内装在盘状轴壳20处的电动机实施驱动，进而利用该电动机的驱动力使前轮5转动。采用这种构成形式，便可以利用人力驱动力对后轮6实施驱动，并且利用与人力驱动力大小相等的电动驱动力对前轮5实施辅助驱动。

下面参考如图6所示的控制流程图，对本发明中的前轮辅助电动机用驱动电路的控制动作方式进行说明。在该流程图中，是以仅仅对电动机驱动力的输出值实施设定的实例进行说明的。

在程序步S0开始该控制动作程序，随后在程序步S1，判定自行车上的支车架19是否处于降下(直立)状态。如果处于停车状态而使支车架19处于降下(直立)状态时，升降检测部(微型开关)34可以将表示该降下状态的信号输入至控制电路42。如果支车架19连续保持在降下状态，则进入至程序步S2，使电动驱动力K为0，即不通过电动机驱动力产生辅助动作。

如果在这种状态下使支车架19升起时，进入至程序步S3，判定后轮是否处于浮起状态(在后轮处是否有负载)。如果后轮处于浮起状态，由后轮浮起状态用检测组件(变形应变计)18将表示后轮处于浮起状态的信号，输入至控制电路42。而且当检测到后轮处于浮起状态时，进入至程序步S2，使电动驱动力为0，即不通过电动机驱动力产生辅助动作。

如果程序步S3的判定结果为后轮未处于浮起状态，即检测到负载时，进入程序步S4，将力距传感器48给出的信号A输入至控制电路42，并且通过程序步S5，对由力距传感器48给出的输入信号A与电动驱动力K，是否满足电动驱动力K≥力矩信号A的条件实施比较。如果电动驱动力K≥力矩信号A，则设定电动驱动力K＝力矩信号A，并返回至程序步S1，判定支车架19是否处于升起状态。

对于由力距传感器48给出的输入信号A与电动驱动力K不同的场合，进入至下一步。比如说对于人力作用力矩产生的输入信号A比较大的场合，如果判断输入至前轮5的力为脚踏力，则进入程序步S6，采用步进方式缓缓地增加驱动部的输出信号。即当输出信号增加了1之后，返回至程序步S5，而且在再次通过此部分时，在最初通过时输出信号1上增加1，达到2。连续实施这种过程，便能够随着时间的推移缓缓增加速度。因此，可以实现所谓的软起动。

在开始行进之后，由程序步S5对力距传感器48给出的输入信号A与电动驱动力K进行比较，如果由力距传感器48给出的输入信号A比电动驱动力K小，即踏蹬在脚蹬7处的力比较弱时，进入至程序步S7，按照使电动驱动部给出的输出K与力距传感器48检测出的人力作用大小相同的方式实施控制。

在行进过程中，还时常对支车架19是否处于升起状态实施判断(程序步S1)，对后轮是否处于浮起状态实施判断(程序步S3)，由于如果在行进过程中支车架19处于降下状态，支车架19可能会与地面相接触而产生危险，而且如果由于道路的凸凹起伏而使后轮浮起，前轮可能会处于拉伸状态而产生危险，所以一旦出现这些情况，便能够使电动驱动力K为0(程序步S2)，停止辅助电动机的转动。

在如上所述的实施例中，是以利用人力作用力矩改变电动驱动部驱动力的前轮驱动型电动自行车为例进行说明的，然而本发明并不仅限于这种形式，还可以构成为诸如使用者实施加速等操作时，使电动驱动部的驱动力产生变化的电动自行车。

Claims (7)

1.一种前轮驱动型电动自行车，其特征在于具有包含有将施加在脚蹬上的人力驱动力传递至后轮处的人力驱动部，和以设置在前轮部处的电动机作为驱动源的电动驱动部的车辆主体，以及在该车辆主体处于停止状态时保持主体直立状态用的、可自由升降的支车架，而且还设置有所述支车架升降状态用检测组件，当由该检测组件检测到所述支车架处于降下状态时，停止前轮驱动用电动机的动力输出。

2.如权利要求1所述的前轮驱动型电动自行车，其特征在于使用微型开关对所述支车架的升降状态实施检测。

3.一种前轮驱动型电动自行车，其特征在于具有包含有将施加在脚蹬上的人力驱动力传递至后轮处的人力驱动部，和以设置在前轮部处的电动机作为驱动源的电动驱动部的车辆主体，以及后轮浮起状态用检测组件，而且当该检测组件检测到后轮处于浮起状态时，停止前轮驱动用电动机的动力输出。

4.如权利要求3所述的前轮驱动型电动自行车，其特征在于使用变形应变计对后轮浮起状态实施检测。

5.一种前轮驱动型电动自行车，其特征在于具有包含有将施加在脚蹬上的人力驱动力传递至后轮处的人力驱动部，和以设置在前轮部处的电动机作为驱动源的电动驱动部的车辆主体，以及在该车辆主体处于停止状态时保持主体直立状态用的、可自由升降的支车架，而且还设置有所述支车架升降状态用检测组件和后轮浮起状态用检测组件，当由支车架升降状态用检测组件检测到所述支车架处于降下状态和/或由后轮浮起状态用检测组件检测到后轮处于浮起状态时，停止前轮驱动用电动机的动力输出。

6.如权利要求1或5所述的前轮驱动型电动自行车，其特征在于所述支车架是一种双腿型支车架。

7.如权利要求1～6中的任何一项权利要求所述的前轮驱动型电动自行车，其特征在于还设置有对人力驱动力的大小实施检测用的力距传感器，并且以相应于该力距传感器的检测值而输出的电动机的动力，对驱动部实施驱动。

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