CN2412838Y - 自行车电动助力器 - Google Patents

Abstract

一种自行车电动助力器,包括电机、主动轮、齿轮、传动轴、轴承、电机箱、铁架、传动轮、传动轴套、离合导架、滚套、滑动管套、蓄电池、弹簧、拉线、手柄、行程开关、安装架。采用独特的变速、减速、离合、传动、控制方法,采用移动变速,弹性离合,摩擦传动,利用自行车后轮胎与小传动轮摩擦实现减速和传动,采用行程开关实现电机自动换向、自动供电,具有自动报警、数码显示功能。结构简单,安装方便,省电,价格特别低廉。

Description

自行车电动助力器

本实用新型涉及一种自行车电动助力装置，特别是一种采用摩擦传动、移动变速，弹性离合，无减速器的自行车电动助力器。

目前比较有代表性的自行车电动助力器一是配有电机、蓄电池、减速器、链条、链轮及固定在车架上的调速器和操纵手柄，通过链轮，链条传动自行车；二是采用轴传动电机，与减速器、离合器成一体的自行车电动助力器。目前的自行车电动助力器技术都比较成熟，但价格都比较高，性能价格比低，市场较差。

本实用新型的目的在于提供一种结构简单、节能、安装方便且成本特别低廉的自行车电动助力器。

本实用新型的目的是这样实现的：它包括由电机、齿轮、传动轴、轴承、铁架、主动轮、变速手柄、控制拉线、弹簧组成的驱动变速系统，安装有传动轴、齿轮、轴承、主动轮的铁架固定在电机架上的轴承上，在电机架上以电机轴为中心可以转动，电机通过四个小齿轮传动主动轮，装有齿轮、传动轴、轴承、主动轮的铁架在变速手柄、控制拉线、弹簧的作用下左右移动，与左传动轴上的左上轮(小轮)接触实现高速，与右传动轴上的右上轮(大轮)接触实现低速，实现了变速，包括由左右上轮、左右下轮、左右传动轴、左右轴体、离合手柄、控制拉线、离合导架、滑动管套、弹簧、挡片、滚套、轴承组成的传动离合系统，左上轮或右上轮通过左、右传动轴传动左下轮或右下轮，左下轮或右下轮再传动自行车后轮胎侧边，带动自行车行驶，利用传动轴上较小的左、右下轮传动大直径的自行车后轮胎，起到了减速作用，在离合手柄、控制拉线、离合导架、滑动管套、弹簧的作用下，传动轴体向内或向外移动，使左下轮和右下轮与自行车后轮胎侧边压紧或分开，实现了离合，具有自动通电、自动断电、自动换向、自动报警、数码显示的控制系统，在变速手柄的拉杆旁安装有一个双路双向行程开关，当向后搬动变速手柄时，变速手柄上的拉杆推动行程开关，将行程开关的常开接点接通，电机接正向电压，电机正转，当向前搬动变速手柄时，变速手柄上的拉杆离开行程开关，行程开关的两个长闭接点导通，电机反转，在离合手柄的拉杆旁安装有一个行程开关，当向后搬动离合手柄时，离合手柄上的拉杆没有碰到行程开关，电机断电，当向前搬动离合手柄时，离合手柄上的拉杆将行程开关推到闭合状态，电机通电。

本实用新型采用独特的变速、减速、离合、传动、控制方法，采用移动变速，弹性离合，摩擦传动，利用自行车后轮胎与小传动轮摩擦实现减速和传动，采用行程开关实现电机自动换向、自动供电，应用单片计算机技术，实现过流报警、低能报警，数码显示电池能量及运行速度，将传统的链条传动、轴传动改为摩擦传动，取消了减速器，降低了成本，减轻了重量，由于采用了摩擦传动，从而实现了完全离合，即在停止电驱动时，传动轮与自行车后轮胎完全脱离开，对自行车一点阻力也没有，实现了滑行，实现了人力启动，故可采用功率较小的电机和电池，节约了电能，减轻了重量，减少了阻力，降低了电机和电池的成本，本实用新型结构简单，造价低廉，重量轻，节能，安装方便，保护环境，适于广大民众采用，在交通日益拥挤的市区内，这种电动助力自行车可能是一种最快的交通工具，也是一种较为经济、方便的交通工具。

图1(a)为本实用新型的主视图(自行车后视方向)；

图1(b)为本实用新型的俯视图；

图2为本实用新型传动、离合系统图；

图3为本实用新型驱动变速系统图；

图4为本实用新型的电路图；

图5为本实用新型中离合导架、滑动管套、挡片、滚套的装配图；

图6为本实用新型中自行车后轮胎及主动轮、传动轮的外形图；

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详述。

实施例：

本实用新型包括由电机、齿轮、传动轴、轴承、铁架、主动轮、电机箱、变速手柄、拉线、弹簧组成的驱动变速系统，电机通过齿轮传动主动轮，安装在铁架上的主动轮在变速手柄、拉线、弹簧的作用下与直径不同的左上轮或右上轮单独传动，实现变速，包括由左右上轮、左右下轮、左右传动轴、左右轴体、离合手柄、拉线、离合导架、滑动管套、弹簧、挡片、滚套、轴承组成的传动离合系统，左、右上轮经左、右传动轴，传动左、右下轮，套在左、右传动轴外的传动轴体和连在一起的滑动管套在离合手柄、拉线、弹簧、离合导架的作用下向内、向外移动，实现了离合，在合状态时，左下轮和右下轮同时压紧自行车后轮胎两侧，实现了减速并带动自行车行驶。电机采用功率为100—300W、转速为1000—2000转／分、电压为12伏的直流电机，主动轮采用外侧具有特殊纹状、内部含有铁架、∮50且耐磨的胶皮轮，传动轮采用外侧具有特殊纹状，内部含有铁架，∮75、∮100、∮125、∮150且耐磨的胶皮轮，自行车后轮胎采用耐磨性强、两侧具有特殊纹状的轮胎，安装零部件采用注塑件、注铝件、注铁件、型材、管材，采用12V／20—30AH蓄电池。如图1、图2、图3、图4、图5所示，当自行车开始启动时，打开电源开关43，变速手柄38向后拉(图中向左)，使拉线1拉紧，拉线2放松，处于低速挡位，同时变速手柄38的拉杆推动行程开关40的常开触点闭合，使电机15加正向电压，电机15正转，离合手柄39向后拉(图中向左)，使拉线8、9放松，在被压缩了的弹簧18—21和转动的自行车后轮胎14本身的作用下，左、右传动轴体34、33向外移动，使传动轮12、13与自行车后轮胎14分开，处于分离状态，当人蹬到一定速度(大约5公里)时，向前(图中向右)搬动离合手柄39，使拉线8、9拉紧，通过弹簧10、11，拉动传动轴体33、34向内移动，使传动轮12、13与自行车后轮胎14压紧，处于传动状态，离合手柄39同时推动行程开关41，使电机15通电，电机15通过齿轮49—52，传动主动轮5，主动轮5带动右上轮6，右上轮6通过传动轴16传动右下轮12，右下轮12传动自行车后轮胎14，使自行车进入低速运行(大约10公里／小时左右)，当需要更快速度时，可向前(图中向右)搬动变速手柄38，同时行程开关40转换，使电机15反转，电机15通过齿轮49—52传动主动轮5，主动轮5传动左上轮7，左上轮7通过传动轴17传动左下轮13，左下轮13传动自行车后轮胎14，使自行车进入高速运行(大约20公里／小时左右)。本离合器的原理是这样的，弹簧18—21为离合弹簧，当不驱动时，可向后(图中向左)搬动离合手柄39，拉线8、9放松，弹簧18—21放在滑动管套23—26中，滑动管套23—26固定在传动轴体33、34上，离合导架22上的圆棒支在弹簧18—21上，滑动管套23—26通过滚套54在离合导架22上可以平行滑动，并在挡片27—30的作用下限定到一定位置，在被压缩了的弹簧18—21和转动的自行车后轮胎14本身的作用下，左、右传动轴体34、33向外平移，使传动轮12、13与自行车后轮胎14分离，当使用电驱动时，可向前(图中向右)搬动离合手柄39，使拉线8、9拉紧，拉线8、9通过弹簧1O、11使传动轴体33、34向内移动，与传动轴16、17连接的传动轮12、13与自行车后轮胎14压紧，处于传动状态。本变速器的原理是这样的，装有齿轮49—52、传动轴59—62、轴承56、主动轮5的铁架55焊接在管套35上，管套35焊接在轴承36的内壁上，轴承36的外壁固定在电机箱32上，在变速手柄38、控制拉线1—2、弹簧3—4的作用下，铁架55以电机轴芯为中心左右转动，装在铁架55中的主动轮5与右上轮6或左上轮7压紧，由于右上轮6直径比左上轮7大，当与主动轮5传动时，右上轮6减速比大，左上轮7减速比小，从而实现了两种速度，但当主动轮5与左上轮7传动时，电机必须反转，自行车才能正向行驶，所以在变速手柄38的拉杆旁装有行程开关40，自动将电机15正、负极换向，需要低速驱动时，向后(图中向左)搬动变速手柄38，变速手柄38使拉线1拉紧，拉线2放松，拉线通过弹簧3将装有主动轮5、轴承56、传动轴59—62、齿轮49—52的铁架55拉向右边，使主动轮5与右上轮6压紧，同时变速手柄38的拉杆推动行程开关40的常开触点闭合，使电机15加正向电压，电机15正转，实现了低速驱动，需要高速驱动时，向前(图中向右)搬动变速手柄38，变速手柄38使拉线2拉紧，拉线1放松，拉线2通过弹簧4将装有主动轮5、轴承56、传动轴59—62、齿轮49—52的铁架55拉向左边，使主动轮5与左上轮7压紧，同时变速手柄38的拉杆离开行程开关40，行程开关40的常闭接点闭合，使电机15加反向电压，电机15反转，实现了高速驱动。如图1、图2、图3所示，齿轮49固定在电机15的轴59上，齿轮49与齿轮50传动，齿轮50固定在轴60上，两个轴承56套在轴60的两侧，两个轴承56固定在铁架55上，齿轮50与齿轮51传动，齿轮51固定在轴61上，两个轴承56套在轴61的两侧，两个轴承56固定在铁架55上，齿轮51与齿轮52传动，齿轮52固定在轴62上，两个轴承56套在轴62的两侧，两个轴承56固定在铁架55上，铁架55焊接在管套35的一端，管套35的另一端焊接在轴承36的内壁上，轴承36的外壁固定在电机箱32上，电机15固定在电机箱32上，电机箱32固定在支架37上，传动轮7、13固定在传动轴17上，传动轴17通过套在传动轴17上的两个轴承镶嵌在传动轴套34中，滑动管套25、26通过夹在中间的滚套54套在离合导架22的圆棒上，挡片29、30固定在离合导架22圆棒的左端面上，弹簧20、21装在滑动管套25、26中，用管夹将传动轴套34，滑动管套25、26固定在一起，传动轮6、12固定在传动轴16上，传动轴16通过套在传动轴16上的两个轴承镶嵌在传动轴套33中，滑动管套23、24通过夹在中间的滚套54套在离合导架22的圆棒上，挡片27、28固定在离合导架22圆棒的右端面上，弹簧18、19装在滑动管套23、24中，用管夹将传动轴套33，滑动管套23、24固定在一起，弹簧3、4的一端固定在铁架55上，另一端与拉线1、2相连，拉线1、2接在变速手柄38上，弹簧10、11的一端套在传动轴套33、34上，另一端与拉线8、9相连，拉线8、9与离合手柄39相连，离合导架22固定在支架37上，支架37固定在自行车后座上。电流取样器44将电流取样值送到单片机控制板45中，从电机15中取出感应电压信号(测速信号)送到单片机控制板45中，单片机控制板45将根据送来的这些信号分析和判断，驱动数码管47显示行驶速度、蓄电池42的电量，当电流过大、蓄电池42电量过低时，扬声器46将发出报警，保险丝48可以保护蓄电池42。如图6所示，(A)为自行车后轮胎14的轮胎图，轮胎两侧做成宽度为2厘米左右、具有特殊纹状的表面，(B)为其中一种特殊纹状，为梯形纹状，(C)为半圆形纹状，(D)为锯齿形纹状，可根据需要选择；(E)为主动轮5，传动轮6、7、12、13可选用的一种外形图，轮子的外侧为梯形纹状，(F)为半圆形纹状，(G)为锯齿形纹状，可根据需要并配合自行车后轮胎两侧不同纹状选择。图5为离合导架22、滑动管套23—26、挡片27—30、滚套54的装配图，滑动管套23—26套在离合导架22的圆棒上，将由滚珠53和滚架58组成的圆管型的四个滚套54夹在离合导架22的圆棒和滑动管套23—26中间，然后将挡片27—30固定到离合导架22的圆棒端面上。

Claims (8)

1、一种自行车电动助力器，它包括由套在电机轴(59)上的齿轮

(49)和与之传动的齿轮(50)、(51)、(52)和固定齿轮(50)、(51)、(52)

用的传动轴(60)、(61)、(62)和套在传动轴(62)上的主动轮(5)和套在

传动轴(60)、(61)、(62)上的轴承(56)和固定轴承(56)的铁架(55)和

与之相连的管套(35)和与之相连的轴承(36)和与之相连的电机箱(32)和

安装在电机箱(32)中的电机(15)和与铁架(55)相连的弹簧(3)、(4)和

与之相连的拉线(1)、(2)和与之相连的手柄(38)组成的驱动变速系统，由

右上轮(6)、左上轮(7)和与之相连的传动轴(16)、(17)和与之相连的右下轮

(12)，左下轮(13)和套在传动轴(16)、(17)外的传动轴体(33)、(34)和与之

相连的滑动管套(23)、(24)、(25)、(26)和装在滑动管套(23)、(24)、(25)、

(26)中的弹簧(18)、(19)、(20)、(21)和镶嵌在滑动管套(23)、(24)、(25)、

(26)中的滚套(54)和插在滚套(54)中的离合导架(22)和套在传动轴体(33)、

(34)上的弹簧(10)、(11)和与之相连的拉线(8)、(9)和与之相连的离合手

柄(39)和固定在离合导架(22)上的挡片(27)、(28)、(29)、(30)组成的离

合传动系统，由行程开关(40)、(41)，电源开关(43)，蓄电池(42)，电流

取样器(44)，单片机控制板(45)，扬声器(46)，数码管(47)，保险丝(48)

组成的控制系统，其特征是：装有主动轮(5)、轴承(56)、传动轴(60)、传

动轴(61)、传动轴(62)、齿轮(49)、齿轮(50)、齿轮(51)、齿轮(52)

的铁架(55)在变速手柄(38)、拉线(1)、(2)，弹簧(3)、(4)的控制下，

以电机(15)的轴芯为中心通过轴承(36)左右转动，使固定在铁架(55)中

的主动轮(5)左右移动，使主动轮(5)与右上轮(6)传动，形成低速，与

左上轮(7)传动，形成高速，利用右上轮(6)和左上轮(7)的直径不同实现变速。

2．根据权利要求1所述的自行车电动助力器，其特征是：通过行程开关(40)

可实现电机(15)正反电压的转换，即正反转的转换，在低速时，变速手柄

(38)向后(图中向左)拉，同时推动行程开关(40)的常开接点接通，电

机(15)加正向电压，电机(15)正转，主动轮(5)反转，并传动右上轮(6)

正转，使自行车正向行驶，在高速时，变速手柄(38)向前(图中向右)拉，

使变速手柄(38)的拉杆离开行程开关(40)，行程开关(40)的常闭接点接

通，电机(15)加反向电压，电机(15)反转，主动轮(5)正转，传动左上

轮(7)反转，使自行车正向行驶。

3．根据权利要求1或2所述的自行车电动助力器，其特征是：右上轮(6)、

左上轮(7)与传动轴(16)、(17)相连，传动轴(16)、(17)与右下轮(12)、

左下轮(13)相连，右上轮(6)或左上轮(7)通过传动轴(16)、(17)传

动右下轮(12)或左下轮(13)，右下轮(12)或左下轮(13)又传动自行车

后轮胎(14)的侧边，采用摩擦传动，采用同时向里压右下轮(12)和左下

轮(13)的方法，使自行车后轮胎(14)保持平衡。

4．根据权利要求1、2或3所述的自行车电动助力器，其特征是：向前(图

中向右)拉动离合手柄(39)，使与之相连的拉线(8)、(9)同时拉紧，通过

与之相连的弹簧(10)、(11)，向内拉动与之相连的传动轴体(33)、(34)，使

与传动轴体(33)、(34)固定在一起的滑动管套(23)、(24)、(25)、(26)通

过中间的滚套(54)在离合导架(22)上向内平滑移动，使右下轮(12)和左

下轮(13)同时压紧自行车后轮胎(14)，离合手柄(39)同时推动行程开关

(41)闭合，使电机(15)接通，实现了传动，当需要分离时，向后(图中向

左)拉动离合手柄(39)，使拉线(8)、(9)同时放松，顶在离合导架(22)

并放在滑动管套(23)、(24)、(25)、(26)中的被压缩的弹簧(18)、(19)、

(20)、(21)伸开，使和滑动管套(23)、(24)、(25)、(26)固定在一起的

传动轴体(33)、(34)向外移动，同时带动右下轮(12)和左下轮(13)向

外移动，使右下轮(12)和左下轮(13)与自行车后轮胎(14)分离。

5．根据权利要求1、2、3或4所述的自行车电动助力器，其特征是：当较

小直径的右下轮(12)、左下轮(13)与较大直径的自行车后轮胎(14)侧边

传动时，同时起到了减速作用。

6．根据权利要求1、2、3、4或5所述的自行车电动助力器，其特征是：

从电流取样器(44)中取出电流取样值，从电机(15)中取出感应电压值(测

速信号)，这些信号在单片机控制板(45)中进行比较，当电机(15)电流过

大或蓄电池(42)电量太低时，扬声器(46)发出报警声音，单片机控制板

(45)驱动数码管(47)显示行驶速度和蓄电池(42)的电量。

7．根据权利要求1、2、3、4、5或6所述的自行车电动助力器，由滚珠(53)

和滚架(58)组成的圆管型的滚套(54)夹在离合导架(22)的圆棒和滑动

管套(23—26)中间，以减少滑动管套(23—26)与离合导架(22)之间的滑

动摩擦力。

8．根据权利要求1、2、3、4、5、6、或7所述的自行车电动助力器，自行

车后轮胎(14)采用耐磨性强、两侧具有特殊纹状的轮胎，轮胎(14)两侧

做成宽度为2厘米左右、具有特殊纹状的表面，可选用梯形、半圆形、锯齿

形纹状。主动轮(5)，传动轮(6)、(7)、(12)、(13)可采用耐磨性强、外

侧具有特殊纹状、内部含有铁架的胶皮轮，轮子的外侧可选用梯形、半圆形、

锯齿形纹状。

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