CN2412838Y - 自行车电动助力器 - Google Patents
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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
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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CN105857508A (zh) * | 2016-04-18 | 2016-08-17 | 杨宏 | 轮胎侧面驱动的自行车电动助力器 |
CN108684209A (zh) * | 2016-01-29 | 2018-10-19 | 株式会社半导体能源研究所 | 电力控制系统 |
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