TW201418106A - 電動自行車 - Google Patents

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TW201418106A
TW201418106A TW102134337A TW102134337A TW201418106A TW 201418106 A TW201418106 A TW 201418106A TW 102134337 A TW102134337 A TW 102134337A TW 102134337 A TW102134337 A TW 102134337A TW 201418106 A TW201418106 A TW 201418106A
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bottom bracket
tube
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electric bicycle
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Adam Patrick Vollmer
Andrew Justin Taylor
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Faraday Bicycles Inc
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Abstract

一種電動自行車及電動自行車車架，包括貯放於該車架的一個或多個管中的電池或一電池組，在一些例子中，一成對之上管延伸到該自行車後管後方，以及一電器容件可設置在該後方延伸的上管部分。可擇地或可加地，可提供一可卸式底托架殼部分與一可卸式底托架嵌件，以供方便取用於該車架的下管及/或座管的內部部分，在下管及座管中的一個或二者之內可合宜地設置一電池組及/或一電池電子管理單元。

Description

電動自行車 【相關申請案交互參照】
本申請案請求2011年9月22日提出申請之美國臨時專利申請案序號61/538,118之優先權，其全文內容茲以提述方式納入。
本發明實質上關於一種電動自行車，具有整合入一自行車車架且經配置而以特定方式電性連接一電器容件的電池。本發明亦關於另一種電動自行車，包括有一新穎前托架及輔助安裝系統。
習知的電動自行車典型地依靠一電池組及多個電器，這些裝置係置入於一個或多個容件內而以各種方式裝設於自行車車架外部。外部電池及電器具有多種缺點，包括但不限於：增加額外重量、消耗單車的貯藏空間、負面影響單車的重量分佈、以及破壞自行車設計美感。
另外，現有的電動自行車的電動輔助演算邏輯一般並無考量自行車速度與加速度的連續性，導致來自電動馬達的動力的爆衝，這情況可能會突如其來及/或過度強力，而可能在騎乘時損及騎士的安全及享受。因此，需要改善電動自行車，包括改善電池及電器配置以及改善電動輔助演算邏輯。
本發明揭露一種電動自行車及電動自行車車架，包括貯存於該車架的一個或多個管中的電池或電池組。在一些例子中，一成對的上管為向該自行車座管的後方延伸，以及一電器容 件可設置在該向後方延伸的上管部分之間。可擇地或可加地，可提供一可卸式底托架殼部分與一可卸式底托架嵌件，以供方便取用於該車架的下管及/或座管的內部部分。在下管及座管中的一個或二者之內可合宜地設置一電池組及/或一電池電子管理單元。
10‧‧‧自行車
100‧‧‧掛架系統
102‧‧‧掛架
104‧‧‧安裝部分
106‧‧‧安裝管
108‧‧‧安裝管
110‧‧‧橋接部分
112‧‧‧連接管
114‧‧‧橫接管
116‧‧‧橫接管
118‧‧‧橫接管
12‧‧‧車架
120‧‧‧突起
122‧‧‧突起
124‧‧‧突起
126‧‧‧互補卡槽
128‧‧‧互補卡槽
130‧‧‧連接件
132‧‧‧支柱件
134‧‧‧支柱件
14‧‧‧下管
16‧‧‧座管
18‧‧‧底托架區
20‧‧‧後下叉
200‧‧‧車架
202‧‧‧下管
204‧‧‧座管
206‧‧‧底托架區
208‧‧‧對後下叉
208‧‧‧底托架殼
210‧‧‧孔
212‧‧‧電池組
214‧‧‧底托架嵌件
216‧‧‧中空穿孔
218‧‧‧外罩
22‧‧‧後輪鉤爪
220‧‧‧電池管理電器單元
222‧‧‧電線
24‧‧‧後上叉
240‧‧‧自行車
242‧‧‧下管
244‧‧‧座管
246‧‧‧底托架區
248‧‧‧後下叉
250‧‧‧底托架殼部分
252‧‧‧底托架殼部分
254‧‧‧電池組
256‧‧‧螺栓
258‧‧‧孔
26‧‧‧頭管
260‧‧‧孔
262‧‧‧底托架嵌件
264‧‧‧中空穿孔
266‧‧‧電池管理電器單元
268‧‧‧電線
28‧‧‧下部分
280‧‧‧車架
282‧‧‧下管
284‧‧‧座管
286‧‧‧後下叉
288‧‧‧底托架區
290‧‧‧底托架殼部分
292‧‧‧底托架殼部分
294‧‧‧底托架嵌件
30‧‧‧上部分
300‧‧‧車架
302‧‧‧下管
304‧‧‧座管
306‧‧‧後下叉
308‧‧‧底托架區
310‧‧‧底托架殼部分
312‧‧‧底托架殼部分
316‧‧‧後上叉
32‧‧‧前叉
320‧‧‧車架
322‧‧‧下管
324‧‧‧座管
326‧‧‧後下叉
328‧‧‧底托架區
330‧‧‧底托架殼部分
332‧‧‧底托架殼部分
336‧‧‧部分
338‧‧‧部分
34‧‧‧上部分
340‧‧‧後上叉
36‧‧‧把手
38‧‧‧上管
40‧‧‧上管
42‧‧‧電池
44‧‧‧電池
50‧‧‧電器容件
500‧‧‧車架
502‧‧‧下管
504‧‧‧座管
506‧‧‧頭管
508‧‧‧頭管
51‧‧‧燈
510‧‧‧頭管
512‧‧‧底托架區
514‧‧‧後下叉
516‧‧‧後上叉
518‧‧‧後輪鉤爪
52‧‧‧電池端蓋
520‧‧‧容件
522‧‧‧電池管理電器單元
524‧‧‧電池組
526‧‧‧電線
528‧‧‧電線
530‧‧‧電線
532‧‧‧底托架殼部分
534‧‧‧底托架殼部分
536‧‧‧底托架嵌件
54‧‧‧電池端蓋
56‧‧‧電導管
58‧‧‧電導管
60‧‧‧棘爪
62‧‧‧棘爪
64‧‧‧扁平線
66‧‧‧扁平線
70‧‧‧電接頭
72‧‧‧電接頭
74‧‧‧後部分
82‧‧‧前輪鉤爪
84‧‧‧前輪
86‧‧‧後輪
90‧‧‧控制器
圖1係根據本發明之實施例的一電動自行車的一側面正視圖。
圖2係圖1的電動自行車的立體圖。
圖3係圖1及圖2的電動自行車的車架的後部分的一立體圖，顯示設置在自行車上管的向後方延伸部分之間的一電器容件的進一步細節。
圖4係圖3的電器容件的一半透明側面正視圖，顯示設置於容件內的電池端蓋以及幫助自行車電池與電器容件之間的電性連接。
圖5係圖1及圖2的電動自行車的車架的前部分的一立體圖，顯示一前掛架以及幫助前掛架裝設的自行車車架的一安裝部分。
圖6係與圖5相似的一部分爆炸圖，描繪從自行車車架分離的前掛架。
圖7係根據本發明的實施例的設置在一車架的管內的一電池組、電池電器及一底托架的側面正視示意圖。
圖8係圖7所示的自行車車架的中部分的一立體圖。
圖9係根據本發明的實施例的設置於另一自行車車架的管內的一電池組、電池電器及一底托架的側面正視示意圖。
圖10係圖9所示的自行車車架的中部分的一立體圖。
圖11係根據本發明的實施例的設置於又另一自行車車架的管內的一電池組、電池電器及一底托架的側面正視示意圖。
圖12係圖11所示的自行車車架的中部分的立體圖。
圖13係根據本發明的實施例的一自行車車架的下部分的正視爆炸圖。
圖14係圖13的自行車車架部分的立體圖。
圖15係根據本發明的實施例的另一自行車車架的下部分的一側面正視爆炸圖。
圖16係根據本發明的實施例的將一電池安裝於一自行車車架的一管的方法的流程圖。
圖17係根據本發明的實施例的一包括有一電池組、電池電器、及一電池控制器的自行車車架的側視正面示意圖。
本發明的目的在於使得電子零件(可包括電池、電池均衡保護電器、馬達控制器、電纜電線、及其他電路)併入自行車車架的管內。本發明特別為了使此設計能利用「習知的」「雙鑽形(double-diamond)」「易跨式(step-through)」車架，其電池位於小直徑(小於2")的管內。本發明的各種實施例於後面及圖式中說明。
圖1至2概示根據本發明的實施例一電動自行車(實質上標示在10)。自行車10包括一車架(實質上標示在12)，具有多個管，藉由已知技術的一些基本方法而接合在一起，諸如焊接(welding)、硬焊(brazing)、鑄造(molding)及/或類似者。接合這些管的特定方法大程度取決於所選車架材料。用於構成自行車車架的典型材料包括鋼、鋁、鈦及碳纖維，而也可能使用其他材料。
車架12包括一下管14；一座管16，與該下管的一下部分於一底托架區18相交；一成對之後下叉20，各別自該底托架區向後方延伸至一後輪鉤爪22；以及一成對之後上叉24，各別自對應的該後輪鉤爪實質上向上前方延伸而與該座管相交。該車架進一步包括：一頭管26，具有一下部分28以及一上部分34， 該下部分與該下管的一上部分30相交並且經配置而承接一自行車前叉32的一舵管，該上部分經配置而承接自行車把手36的一豎管。換言之，下管14自該頭管的下部分實質上向下後方延伸。
此外，車架12包括一第一或下層上管38以及一第二或上層上管40，上管38延伸在該頭管的上部分或該下管的一上部分與該座管之間，上管40延伸在該頭管的上部分與該座管之間。更一般而言，該上層上管自該頭管的一上部分實質上向後方延伸，以及該下層上管自上層上管之下的該車架的一部分向後方延伸。該車架的這個部分為該頭管的下部分或是該下管的上部分都是典型地取決於整體車架尺寸的一種設計選擇。如圖1所示，座管16與上層上管40、下層上管38及下管14相交。
如圖1亦例示，上管38、40各可經配置而支承用於供電給自行車10的一電動馬達之一電池或一電池組。例如，各上管可包括多個電池單元，串聯形成電池42、44而嵌入於上管。
亦如圖1所示，上管38、40各向座管的後方延伸至某種程度，即，超過與該座管的相交處。以供電器容件50向該座管後方設置在該第一與該第二(即，上層與下層)上管之間。在其他例子中，電器容件可設置在該座管前面，但仍在該些上管之間。在另外其他例子中，該控制電器可設置在該些上管之間的容件中以外的別處，諸如可卸地裝設於該自行車車架或一掛架的一袋中。當電器容件50如圖1所示設置在該車架的後方，該容件的一後部分可包括一個或多個光源，諸如一體安全燈51，經配置而自貯存於車架內的電池接收電力。
電器容件50經配置而電性連接貯存於上管內的電池42、44。具體而言，在圖1至4所示的實施例中，上、下電池端蓋52、54係設置且經配置而合套座管16外並且在分別的電池及電器容件50之間各提供一電導管(圖4中實質上標示在56、58)。電導管56、58各包括一成對之棘爪(標示在60、62)，形成在各 別電池端蓋的相反橫向側並且經配置而供自電池往電器容件的導線通過。例如，於圖4顯示實質扁平線64、66通過棘爪60、62。另一相似的電線(圖未示)通過形成在各電池端蓋的該相反橫向側的電池並且帶有相反電性極性。
在其他例子中，各電池與電器容件之間的一電導管可用一些其他方式形成，諸如藉由使用或不使用圖4所示類型的一電池端蓋而將一電線穿過或纏繞通過該座管。更者，根據本發明，電池端蓋所設的導管不需配置以接納扁平線，而是可具有任何經配置而接納任何所需類型的電連接器的形狀，諸如柱狀線。
電器容件典型地包括上、下「公」電接頭70、72，經配置而藉由與各端蓋對應的「母」接頭相配而與各別的電池端蓋形成一電性連接。該電器容件與該電池端蓋之間可能為其他型式的電性連接，包括：顛倒該「公」、「母」接頭的配置；或整個除去這些接頭而使用一些其他型式的電性連接取代，諸如一香蕉插頭(banana plug)；或簡單地將該電池直接接線至電器容件。然而，圖4所示的接頭配置供電器容件方便自電動自動車安裝及移除。相似地，電器容件本身可包括一可卸式後部分74，其內可設置一個或多個光源，諸如燈51。
除了前述的各種管，自行車10亦典型地包括可行的電動自行車的各種其他零件，諸如：一前叉32，自該頭管的下部分實質上向下延伸並且設有一成對之前輪鉤爪82；一前輪84；及一後輪86。更者，該電動自行車會包括一電動馬達(圖未示)，裝設於該自行車傳動系的某部分，諸如前輪轂、後輪轂、或底托架，而其他裝設位置亦可。
貯存於上管中的電池實質上經配置而典型地通過一設置於電器容件中的電力控制器(實質上標示在90)而提供運動的電力給電動自行車。控制器90經配置而根據控制演算法將來自電池的電力提供給自行車的馬達。這能夠通過該控制器與該馬達 之間的電性連接而完成。此電性連接可包括整個設置在自行車車架內的線，而在其他例子中線的一段或多段可設置在該車架外部。
圖5至6繪示一掛架系統(實質上標示在100)的近視圖，該掛架系統適合用於將一掛架安裝在一自行車(諸如電動自行車100)的前部分。掛架系統100包括：一掛架102，其經配置而與自行車車架12的一整合安裝部分104相連接。在圖5至6中，安裝部分104採用一成對之實質水平的安裝管106、108連接於下管14的相反橫向側的型式。一彎角的橋接部分100透過一穿過該頭管的中部分與橋接部分110的連接管112而將水平安裝管連接至頭管26。三個橫接管114、116、118提供安裝部分104額外的結構性完整並且提供用於掛架102的裝設機制，如下面所詳述。
更具體而言，如圖6所見，橫接管114包括多個可移動的突起120、122、124，其全部裝設於能夠於橫接管114內滑移的一彈簧偏壓件(圖未示)。如圖6的箭頭所示，這三個突出可自左向右滑移而使後突起120、124卡合於掛架102的連接件130中的互補卡槽126、128。使用者典型地藉由手動移動前突起122而使彈簧偏壓件及後突起也移動來完成。此外，掛架120包括L型支柱件132、134，經配置而合套安裝部分104的橫接管118下。
為了將掛架卡合於安裝部分，使用者將該掛架微向下傾，將支柱件132、134合套橫接管下，朝水平放低該掛架、將突起122滑向右側而使突起120、124也向右移動，將突起120、124卡合於連接件130的互補卡槽126、128，放低該掛架至完全水平位置，然後放開突起122使受彈簧偏壓的突起120、124在卡槽126、128內滑回左側。在這時，掛架102藉由設置在橫接管118下的支柱件132、134的結合以及突起120、124卡合於卡槽126、128內而會與安裝部分104固定卡合。
雖然將掛架102安裝於安裝部分104的特定裝設機 制顯示於圖5至6且於上述說明，本發明預期更一般的裝設機制。例如，可使用任何數量的裝設突起，而非恰好用二個來卡合該掛架以及用一個來供使用者手動輸入。更者，這些突起的尺寸與形狀以及供使用者移動該突起的機制可以改變。此外，這些突起本身可位於該車架的安裝部分(如圖5至6所示)或掛架本身(圖未示)，在此例子中，該互補卡槽會設置在該車架的安裝部分。
一般而言，任何數量、尺寸、或形狀的安裝突起可與合適設計的互補卡槽或孔一道使用以及設置於該掛架本身或是該車架的安裝部分。相似地，可使用不同尺寸、形狀、及數量的支柱件，以及在一些例子中可一點都不使用支柱件，在這例子中，可使用另一組的安裝突起與互補孔來取代。該安裝突起不需經彈簧偏壓，但在一些替代例子中可藉由其他合適機制而為偏壓朝向或牢固於安裝位置。
本發明亦預期用於將掛架102卡合於車架安裝部分104的裝設機制可使用於裝設掛架102以外之物至該自行車。例如，該裝設機制可使用於裝設其他尺寸及/或造型的掛架、諸如馱籃(pannier)的袋、籃簍(basket)、台架(platform)、攜帶兒童座(child-carrying seat)等。換言之，車架安裝部分104可配置有一通用介面，供固定裝設多種可替換式附件至該自行車車架。
本發明亦預期上述用於電動自行車的電池、電池組、電池管理電器、及電池控制器之外的配置。下列範例說明數個這些替代的配置，參見圖7至15。
更具體地，許多電動自行車設計存在有位於下管內的電池組。然而，大多數這些設計中，電池為自該下管的頂部或側邊拆卸，或是藉由偏移該下管使之不穿過底托架殼而通過底部拆卸。根據本發明，電池組可通過該底托架區而自該下管的下端嵌入於該下管。該電池組可採下述數種方式通過該底托架而嵌入於該下管。
圖7為根據本發明的實施例的設置於一自行車車架(實質上標示在200)的管內的一電池組、電池電器、及一底托架的側面正視示意圖。圖8為圖7所示自行車車架200的一中部分的一立體圖。在圖7至8的設計中，該底托架殼係特大且含有一偏心底托架嵌件。使該自行車鏈條在使用標準曲柄組及底托架時能夠藉由旋轉該嵌件而被拉緊。在圖7至8的設計中，特大的底托架殼亦允許該底托架殼有大直徑開口，因此可通過該開口將大型電池組嵌入於該下管。
自行車車架200的某些實施例與說明於上且顯示於圖1至2的自行車10的車架12的實施例心四。這些元件由於已經充分說明且顯示的程度，可能不再次說明及/或顯示。例如，車架200實質上包括一頭管及至少一個自該頭管實質上向後方延伸的上管，彼等皆未顯示於圖7。一下管202自該頭管實質上向下後方延伸，以及一座管204與該上管相交且亦與該下管202相交於一底托架區(實質上標示在206)。一成對之後上叉(圖7未示)自座管204的上部分實質上向下後方延伸，以及一成對之後下叉208自該底托架區實質上向後方延伸而與該後上叉相交。這些結構全部實質上相似於圖1至2所示的自行車車架12的結構，而車架200不需包括二個上管，以及車架200的上管不需水平且不需延伸到該座管後面。
底托架區206包括一底托架殼208，具有一孔，該孔設置成實質對面於下管202且經配置而供一電池組嵌入於該下管的內部。一可卸式底托架嵌件214經配置而合套底托架殼208內。典型地，該底托架嵌件經配置而會橫向滑移入該底托架內。底托架嵌件214包括一經裁件而承接一底托架的一中空穿孔216。中空穿孔216可置中於底托架嵌件214內，或該中空穿孔可偏心配置於該底托架嵌件內，如圖7至8所示。在任何例子中，該底托架嵌件，除了該底托架殼之外，會提供圍繞支撐結構給底托架。 在一些例子中，該中空穿孔可包括螺紋，以承接一英式或義式螺紋的諸種該領域所眾知的底托架，反之在其他例子中，該中空穿孔可為無螺紋且經配置而承接一壓接配合式(press-fit)底托架，其為對於一螺接式底托架的一眾知替代方案。
一可卸式外罩218經配置而合套該底托架殼的孔210上。在一些例子中，外罩218可經配置而固定卡合該底托架殼與該底托架嵌件，並藉以支承該底托架嵌件於該殼內。在其他例子中，外罩218可只卡合該底托架殼，此例中，可使用一些其他機制來支承該底托架嵌件於該底托架殼內，諸如：該殼體的一個或二者橫向邊緣部分的螺接卡合結構、壓接配合、端蓋(圖未示)、及/或其類似者。
如圖8所示，在一些例子中，孔210可實質為圓形且其直徑dA約等於該下管之一內徑di。這幫助方便設計將一電池組嵌入於而套固於該下管內。除了供電池組212在該殼自該底托架嵌件卸下時嵌入於該下管的內部之外，孔210亦具有經配置而供一電池管理電器單元220嵌入於座管的尺寸與位置。例如，該孔的直徑可大於該座管之內徑，以便可通過該孔將該電池管理電器單元傾斜成一姿勢。在嵌入於分別的車架管後，電池組212及電池管理電器單元220可被電性連接，例如使用一電線222。
圖9係根據本發明之實施例的設置在另一自行車(實質上標示在240)的管內的一電池組、電池電器及一底托架的側面正視示意圖。圖10係圖9所示的該自行車車架的一中部分的一立體圖。在此設計中，該電池或電池組藉由卸除一特大底托架殼的一下部分來爆開該下管的內部及可能亦該座管的內部而卸除或安裝於該下管中。此設計具有數個優點。安裝在該分割開的底托架殼的偏心嵌件可卸除或完全組合或拆開，提供機械工或技工執行更多選擇的服務以及可能需要更少作業。
此設計亦供取用於該下管與座管的內部，以取用電 池及佈置電連接。更者，該偏心嵌件可設計有必要的救濟品、開口、以及供電纜或電線繞入該底拖架區內的埠。在此設計中，該偏心可定位於橫向地位置，其藉由置中於該單車上時供旋轉的一些內部肋或定位特徵的使用、或藉由關聯於外部或該分割開的殼外部凸緣或定位特徵、或簡單藉由技工的視覺校準。此設計非常靈活，在於允許任何習知螺接或壓接底托架及曲柄組的使用。
如在自行車車架200的例子中，車架240實質上會包括上面所述及上述圖式所示的各種元件，諸如一上管、一頭管、及後上叉。事實上，車架240實質上相似於車架200，除了該底托架區的結構，如下所述。具體而言，如在車架200的例子中，車架240中，一下管242自該頭管實質上向下後方延伸，以及一座管244與該上管相交以及亦與該下管242相交於一底托架區(實質上標示在246)。一成對之後上叉(圖未示)自座管244的上部分實質上向下後方延伸，以及一成對之後下叉248自該底托架區實質上向後延伸而與該後上叉相交。除了底托架區之外，此結構全部相似於前面所述者。
底托架區246包括一第一底托架殼部分250及一第二底托架殼部分252，該第一底托架殼部分固定裝設於該自行車車架，該第二底托架殼部分係為自該車架可拆離的，並且經配置為當該第二底托架殼部分自該車架為拆離時，供一電池組254嵌入於該下管。該可拆離的第二底托架殼部分可藉由任何合適手段，諸如以螺栓256或其他類似硬體穿過該二底托架殼部分中的對齊的孔258、260。
一可卸式底托架嵌件262經配置而在該底托架殼部分250、252相組合時合套在內。典型地，該底托架嵌件會經配置而橫向滑移入該些鬆弛組合或部分組合的底托架殼部分內，而然後可被上緊或充分組合而使該底托架嵌件保持牢固。
底托架嵌件262相似於與前面所述的底托架嵌件 214，包括經裁件而承接一底托架的一中空穿孔264。中空穿孔264可置中於該底托架嵌件262內，或該中空穿孔可偏心設置於該底托架嵌件內，如圖9至10所示。在任一例子中，該底托架嵌件，而非該底托架殼，會提供圍繞支撐結構給該底托架。在一些例子中，該中空穿孔可包括螺紋以承接一英式或義式螺紋的諸種該領域所眾知的底托架，反之在其他例子中，該中空穿孔可為無螺紋且經配置而承接一壓接配合式底托架，其為對於一螺接式底托架的一眾知替代方案。
應明顯從圖9至10得知，當下底托架殼部分252自上底托架殼部分250拆離(從而自車架240拆離)時，所造成的孔將提供取用下管242與座管244的內部。於是，當殼部分252被拆離時，電池組254可嵌入於該下管，並且當殼部分252被拆離時，一電池管理電器單元266可嵌入於該底座。當設置於該座管內時，電池管理電器單元266經配置而在該電池組設置於該下管內時裝設於該電池組，例如藉由電線268。
圖11至15顯示上面所述且圖9至10所示的兩件式底托架殼的分類的變化例。具體而言，圖11至12揭示一第一變化例，其中一自行車車架(實質上標示在280)包括一下管282、一座管284、及一成對之後下叉286，於一底托架區(實質上標示在288)相交。底托架區288包括一第一或上底托架殼部分290及一第二或下底托架殼部分292，該上底托架殼部分固定裝設於該自行車車架，該下底托架殼部分為自該車架可拆離的，並且經配置為當自該車架為拆離時供一電池組嵌入於該下管。此外，車架280可經配置而供一電池管理電器單元在該底托架殼部分292為拆離時嵌入於該座管。如上述範例，一可卸式底托架嵌件294係經配置而在底托架殼部分290、292相組合時合套在內。
底托架嵌件294實質上與前述底托架嵌件在結構與功能上相似，因此於此不再次說明。然而，不同於前面的例子， 在圖11至12中，該第一底托架殼部分290係涵蓋一足夠大的弧角，以當該第二底托架殼部分拆離時得以盛住該底托架嵌件。從而，底托架嵌件294可便於滑移出入底托架殼部分290，但不會通過當底托架殼部分290拆離而卸下時所形成的該孔掉出。
圖13至14顯示另一變化例，其中一自行車車架(實質上標示在300)包括一下管302、一座管304、及一成對之後下叉306，於一底托架區(實質上標示在308)相交。底托架區308包括一第一或上底托架殼部分310及一第二或下底托架殼部分312，該上底托架殼部分固定地裝設於該自行車車架，該下底托架殼部分為自該車架可拆離的，並且經配置為當自該車架為拆離時，供一電池組(圖未示)嵌入於該下管。此外，車架300可經配置而當底托架殼部分312拆離時供一電池管理電器單元嵌入於該座管。如前面範例，一可卸式底托架嵌件314經配置而當在底托架殼部分310、312相組合時合套在內。
底托架嵌件314實質上與前述底托架嵌件在結構與功能上相似，因此於此不再次說明。然而，不同於前面的例子，在圖13至14中，該第二底托架殼部分312實質包括整個後下叉306，以便該後下叉隨著該下底托架殼部分為可卸的。例如，後下叉306與其餘的下底托架殼部分312可用焊接或根據長期接合自行車車架管的任何合適且眾知方法而接合在一起。此整合構件接著可使用如圖13至14所示的合適硬體及對齊孔而與上底托架殼部分310以及亦與一成對之後上叉316相接合。
圖15為根據本發明的實施例的又另一自行車車架變化例(實質上標示在320)的一下部分的側面正視爆炸圖。車架320包括一下管322、一座管324、及一成對之後下叉326，於一底托架區(實質上標示在328)相交。底托架區328包括一第一或上底托架殼部分330及一第二或下底托架殼部分332，該上底托架部分固定地裝設於該自行車車架，該下底托架殼部分為自該車架 可拆離的，並且經配置為當自該車架為拆離時，供一電池組(圖未示)嵌入於該下管。此外，車架320可經配置而當底托架殼部分332拆離時供一電池管理電器單元嵌入於該座管。如前面範例，一可卸式底托架嵌件334經配置而當在底托架殼部分330、332相組合時合套在內。
底托架嵌件334實質上與前述底托架嵌件在結構與功能上相似，因此於此不再次說明。然而，不同於前面的例子，在圖15中，該第二底托架殼部分332包括後下叉326的一部分336而非全部，以便後下叉326的部分336隨著該下底托架殼部分為可卸的。例如，後下叉326的部分336與其餘的下底托架殼部分332可用焊接或根據長期接合自行車車架管的任何合適且眾知方法而接合在一起，反之，後下叉326的另一部分338可相似地接合於一成對之後上叉340。後下叉326的該二個部分336、338接著可互相裝設，例如使用如圖15所示的合適硬體及對齊孔。
圖16為根據本發明的實施例的將一電池安裝於一自行車車架的一管的方法(實質上標示在400)的流程圖。方法400可對於例如上面所述及圖7至15所示的一些或全部的車架結構來執行。步驟402包括將一底托架殼之一下部分自一電動自行車之車架拆離，而產生一孔，其實質上將經設置而提供取用於該自行車車架的一下管及/或一座管的內部。
如圖7至8所示，該底托架殼的可拆離部分可為一相對小的可拆離外罩，諸如一實質圓形外罩且其直徑約等於該下管之一內徑。或者，如圖9至15所示，該底托架殼的該可拆離部分可為該底托架殼的沿著該底托架殼橫向延伸的部分，典型地橫跨該殼的整個寬度。
步驟404包括將一底托架嵌件自該底托架殼之一內部部分卸下，以使該底托架殼不會阻擋取用該管。步驟406包括 將一電池組通過該孔嵌入於該車架之一後管。步驟408包括將一電池管理電器單元通過該孔而嵌入於該自行車車架的一座管，以及步驟410包括將該電池組電性連接該電池管理電器單元。步驟412包括該底托架嵌件放回該底托架殼之該內部部分，以及步驟414包括將該底托架殼之該下部分裝回該車架。
圖17係根據本發明的實施例的一包括有一電池組、電池電器、及一電池控制器的自行車車架(實質上標示在500)的側視正面示意圖。車架500為一範例，顯示本發明的多種實施例如何被結合。在其他例子中，然而，只有本發明的一小部分可併入一電動自行車結構。
車架500包括一下管502、一座管504、及一頭管506。一成對之頭管508、510自該頭管實質上向後方延伸而與該座管相交，且各頭管進一步向該座管後延伸些許額外距離。該下管與該座管相交於一底托架區512，一成對之後下叉514自該底托架區實質上向後方延伸。一成對之後上叉516自該座管實質上向下後方延伸，而與該後下叉於一成對之後輪鉤爪518相交。
如前面所述，例如關於圖1至4，一容件520可設置在該上管與該座管後方之間，並且可容納各種電器，諸如一電池電源控制器。此控制器可藉由如圖17所示的電線526、528而電性連接於設置在該座管內的一電池管理電器單元522，或是設置於該下管內的一電池組524。額外電線530能夠用於將該電池控制器連接於週邊配件，諸如光源。
為了使用一習知座桿，可能需要一種繞著該座桿跑線的方法。這可如圖4所示及前面所示般完成。具體而言，一套體可提供緊貼合套在該上管的一個或二者，具有一允許該座桿通過該套體的角孔。這些套體標示於圖4的52、54，而被描寫為「電池端蓋」。然而，該套體結構可用於沿著該座桿來導引線，無論電池是否出現於上管。該套體的塑膠或金屬壁提供對該座桿的保護 壁，供電線沿著此保護合套該套體與該上層管的內徑之間跑線。這些電線可為一個以上的導體、且可為圓形、平面、或其他形狀。該組件典型地可包括一些絕緣件以保護線免於接觸該自行車管壁。此保護套可或可不裝設於該自行車後方的該控制容件。
如前面所述，底托架區可包括固定裝設的底托架殼部分532及一可拆離的底托架殼部分534，其可含有一底托架嵌件536。可拆離的底托架殼部分與底托架殼嵌件的卸下提供取用該下管及/或該座管的內部部分，以供安裝、維護及替換該電池組及/或該電池管理電器單元。任何前面所述且圖7至15所示的底托架結構，以及所述且圖16所示的方法，能夠用於範例的車架500。
本發明包含上述特徵的許多改良與組合。例如，電池組可設置於該座管、且該電池管理電器單元可設置於該自行車車架的下管。更者，任一這些零件可設置該車架內別處或裝設於該車架。該底托架嵌件亦可採用各種替代型式。特別是，其不需具有圓形截面，而只要具有匹配該底托架形狀而能使用的中空穿孔。從而，該底托架嵌件可具有實質上隨心所欲的截面形狀，可選擇為以有助於上述使用。上述及圖式所示的其他特徵亦可修改或省略。
10‧‧‧自行車
102‧‧‧掛架
104‧‧‧安裝部分
12‧‧‧車架
14‧‧‧下管
16‧‧‧座管
18‧‧‧底托架區
20‧‧‧後下叉
22‧‧‧後輪鉤爪
24‧‧‧後上叉
26‧‧‧頭管
28‧‧‧下部分
30‧‧‧上部分
32‧‧‧前叉
34‧‧‧上部分
36‧‧‧把手
38‧‧‧上管
40‧‧‧上管
42‧‧‧電池
44‧‧‧電池
50‧‧‧電器容件
82‧‧‧前輪鉤爪
84‧‧‧前輪
86‧‧‧後輪

Claims (20)

  1. 一種電動自行車之車架，包含：一頭管；一上管，自該頭管實質地向後方延伸；一下管，自該頭管實質上向下後方延伸；一座管，與該上管相交以及與該下管相交於一底托架區；一成對之後上叉，自該座管之一上部分實質上向下後方延伸；一成對之後下叉，自該底托架區實質上向後方延伸而與該座管相交；其中該底托架區包括一底托架殼，該底托架殼具有設置為實質反向於該下管的一孔且該孔經配置而供一電池組嵌入於該下管。
  2. 如請求項1所述之電動自行車之車架，更包含一可卸式底托架嵌件，經配置而合套該底托架殼內並且包括經裁件而承接一底托架的一中空穿孔。
  3. 如請求項2所述之電動自行車之車架，其中該中空穿孔係經配置而承接一壓接配合式底托架。
  4. 如請求項2所述之電動自行車之車架，其中該中空穿孔係偏心設置於該底托架嵌件內。
  5. 如請求項1所述之電動自行車之車架，更包含一可卸式外罩，經配置而合套該底托架殼之孔上。
  6. 如請求項5所述之電動自行車之車架，其中該可卸式外罩係經配置而固定卡合該底托架殼與該底托架嵌件，藉以將該底托架嵌件支承於該底托架殼中。
  7. 如請求項2所述之電動自行車之車架，其中該底托架嵌件係經配置而橫向滑移到該底托架殼內。
  8. 如請求項1所述之電動自行車之車架，其中該孔更經配置而供一電池管理電子單元嵌入於該座管。
  9. 如請求項1所述之電動自行車之車架，其中該孔係實質上為圓形且其直徑約等於該下管之一內徑。
  10. 一種電動自行車之車架，包含：一頭管；一上管，自該頭管實質上向後方延伸；一下管，自該頭管實質上向下後方延伸且經配置以承接一電池組；一座管，與該上管相交及與該下管相交於一底托架區；一成對之後上叉，自該座管之一上部分實質上向下後方延伸；一成對之後下叉，自該底托架區實質上向後方延伸而與該後上叉結合形成一成對之後輪鉤爪；其中該底托架區包括一第一底托架殼部分以及一第二底托架殼部分，該第一底托架殼部分固定裝設於該車架，該第二底托架殼部分係為自該車架可拆離的，並且經配置為當該第二底托架殼部分自該車架為拆離時，供一電池組嵌入於該車架之該些管的其中一個。
  11. 如請求項10所述之電動自行車之車架，更包含一可卸式底托架嵌件，經配置而合套該第一底托架殼部分與該第二底托架殼部分之間，並且包括一經裁件而承接一底托架的一中空穿孔。
  12. 如請求項11所述之電動自行車之車架，其中該中空穿孔係經配置而承接一壓接配合式底托架。
  13. 如請求項11所述之電動自行車之車架，其中該中空穿孔係偏心設置於該底托架嵌件內。
  14. 如請求項11所述之電動自行車之車架，其中該第一底托架殼部分係涵蓋一足夠大的弧角，以當該第二底托架殼部分拆離時得以盛住該底托架嵌件。
  15. 如請求項10所述之電動自行車之車架，其中該第二底托架殼部分包括各該後下叉的至少一部分。
  16. 一種將電池組安裝於電動自行車車架的方法，包含：將一底托架殼之一下部分自一電動自行車之車架拆離，而產生一孔；將一底托架嵌件自該底托架殼之一內部部分卸下；以及將一電池組通過該孔嵌入於該車架之一管。
  17. 如請求項16所述之方法，更包括將該底托架嵌件放回該底托架殼之該內部部分，以及將該底托架殼之該下部分裝回該車架。
  18. 如請求項16所述之方法，其中該底托架殼的該下部分係實質圓形且其直徑約等於該下管之一內徑。
  19. 如請求項16所述之方法，其中該底托架殼的該下部分沿著該底托架殼而橫向延伸。
  20. 如請求項16所述之方法，更包括將一電池管理電器單元通過該孔而嵌入於該自行車之車架的另一管，並且將該電池組電性連接該電池管理電器單元。
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