專利名稱：自行車無級調(diào)速電力驅(qū)動器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種非機動車的無級調(diào)速電力驅(qū)動器，尤其是一種自行車無級調(diào)速電力驅(qū)動器。
以當前技術(shù)狀況而言，常見的自行車電力驅(qū)動器一般是采用蓄電池提供電力，由電動機傳動至自行車的前或后輪的輪軸或直接驅(qū)動自行車的齒輪傳動鏈予以自行車行進的動力。凡體驗了上述技術(shù)效果的人或多或少都有不同程度的感覺電動助力的功耗比較大，蓄電池更換周期短，齒、鏈傳動故障率高等等。由此種種問題的出現(xiàn)其主要原因是電力驅(qū)動器的“力著點”是因為作用在自行車的齒輪或傳動鏈上而造成的。
本實用新型的目的在于提供一種自行車無級調(diào)速電力驅(qū)動器，它一改傳統(tǒng)的電力驅(qū)動器的力著點，將驅(qū)動器設置在自行車車輪的外沿，通過驅(qū)動器內(nèi)部的傳動柱離合于自行車車輪的輪面上以實現(xiàn)人力與電力的相互轉(zhuǎn)換、輕松有效地驅(qū)車的目的。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的一種自行車無級調(diào)速電力驅(qū)動器，它包括蓄電池、電動機、主支架、驅(qū)動器的控制電路單元、調(diào)速器、萬能安裝支架、電池盒外殼、控制電路單元的箱體、蓋板；其特征是所述的主支架是一異型狀殼體，且在其殼體上分別設有電動機的固定孔和電動機中心軸的弧槽以及多個萬能安裝支架的固定孔；上述的主支架，其殼體內(nèi)設置電動機及中心軸所帶有的傳動柱，且電動機通過螺栓經(jīng)主支架殼體上的電動機固定孔A與主支架固定連接，電動機的中心軸延伸至弧槽，且中心軸上套裝傳動柱；上述的主支架，通過其殼體上的固定孔與固定在車架上的萬能安裝支架固定連接。當人力作用時，電動機及中心軸上的傳動柱均不工作，在電動機與傳動柱的自重力作用下傳動柱柱面離開車輪的輪面，時乃人力驅(qū)動自行車；當電力作用時，電動機使之中心軸轉(zhuǎn)動繼而帶動傳動柱由逆時針方向作用在車輪的輪面上實現(xiàn)柱面與輪面的合動作。
由于本實用新型涉及的方案在實現(xiàn)傳動柱與車輪輪面“離”、“合”的動作及離合瞬間是取決于無級調(diào)速電力驅(qū)動器安裝在自行車與輪外沿的設置及電動機、中心軸、傳動柱相互之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系，因此，與以齒輪、鏈條傳動為主要技術(shù)特征的電力驅(qū)動器相比，其技術(shù)的先進性是十分明顯的一是結(jié)構(gòu)設計簡化，僅利用電動機、傳動柱的自重力就可以實現(xiàn)本驅(qū)動器“離”的動作；二是功耗小效率高，只有在電力驅(qū)動時僅是驅(qū)動器中心傳動柱柱面作用在車輪的輪面上且作用力方向與車輪行進方向一致，力著點相對集中；三是便于推廣使用，無論是哪種車型只要保證主支架與萬能安裝支架在車架上的正確位置亦即保證傳動柱柱面在“合”的動作中是正切在車輪輪面上的，那么極易滿足人們對人力自行車轉(zhuǎn)換為電力自行車的要求。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步的詳述


圖1是本實用新型一實施例示意圖；圖2是本實用新型中關(guān)于傳動柱相對于車輪的安裝位置示意圖；圖3是本實用新型中關(guān)于電動機、中心軸、傳動柱相對于主支架的結(jié)構(gòu)圖；圖4是本實用新型中驅(qū)動器的控制電路單元示意圖；圖5是本實用新型中關(guān)于傳動柱相對車輪“離”、“合”狀態(tài)示意圖；圖6是本實用新型中關(guān)于主支架相對車架的安裝示意圖；圖7是本實用新型中關(guān)于主支架、驅(qū)動器的控制電路單元相對自行車安裝位置示意圖；圖8是本實用新型中關(guān)于傳動柱，電動機相對車輪位置的示意圖；圖9是本實用新型中關(guān)于傳動柱、中心軸、相對主支架上活動懸臂的結(jié)構(gòu)圖；
圖10是本實用新型中關(guān)于傳動柱的柱面作用于輪面的動態(tài)示意
圖11是本實用新型中關(guān)于多級傳動柱與萬向節(jié)相對主支架的結(jié)構(gòu)圖；
圖12是本實用新型中關(guān)于主支架結(jié)構(gòu)的另一實施例；
圖13是本實用新型中關(guān)于主支架相對于圖6中的安裝位置的結(jié)構(gòu)圖；
圖14-1、2、3是本實用新型中關(guān)于蓋板的主、俯、側(cè)視結(jié)構(gòu)圖；
圖15是本實用新型中關(guān)于主支架、驅(qū)動器的控制電路單元關(guān)于自行車安裝位置再一實施例；
圖16是本實用新型中關(guān)于主支架、驅(qū)動器的控制電路單元關(guān)于自行車安裝位置另一實施例；
圖17是本實用新型中關(guān)于改變主支架上電動機固定孔位置后傳動柱相對于車輪輪面的動態(tài)示意圖；
圖18是本實用新型中關(guān)于主動架上的電動機固定孔設在車輪內(nèi)側(cè)時傳動柱相對于車輪輪面的動態(tài)示意圖。
圖中1-蓄電池，2-電動機，3-主支架，4-傳動柱，5-驅(qū)動器的控制電路單元，6-調(diào)速器，7-弧槽，8-車輪(外沿)，9-電動機的中心軸，10-萬能安裝支架，11-電池盒外殼，12-電池鋼支架槽，13、鎖緊螺絲，14-鎖緊墊片，15-控制電路單元的箱體，16-電池固定螺栓，17-蓋板，18-活動懸臂，19-自行車車架，20-萬向節(jié)，21-萬能安裝支架的固定孔，22-螺栓，23-車架，A-電動機的固定孔，M1左一后輪軸左側(cè)固定點，M1右一后輪軸右側(cè)固定點，M2左一后左支架固定點，M2右一后右支架固定點，N1座椅下固定點，N2-中支架固定點，β-安裝角度，α-中心軸相對弧槽的“離”、“合”狀態(tài)夾角，Rr車輪的輪半徑，I、II、III、IV-第1、2、3、4象限，x-X軸，y-Y軸。
由附
圖1～18，在下述的實施例中涉及的無級調(diào)速電力驅(qū)動器，它包括蓄電池1、電動機2、主支架3、驅(qū)動器的控制電路單元5、調(diào)速器6、萬能安裝支架10、電池盒外殼11、控制電路單元的箱體15、蓋板17、其特征是所述的主支架3是一異型狀殼體，且在其殼體上分別設有電動機2的固定孔A和電動機中心軸9的弧槽7以及多個萬能安裝支架10的固定孔21；上述的主支架3，其殼體內(nèi)設置電動機2及中心軸9所帶有的傳動柱4，且電動機2通過螺栓22經(jīng)主支架殼體上的電動機固定孔A與主支架固定連接，電動機2的中心軸9延伸至弧槽7，且中心軸9上套裝傳動柱4；上述的主支架3，通過其殼體上的固定孔21與固定在車架23上的萬能安裝支架10固定連接。上述的電動機固定孔A，其圓心和弧槽7中心連線與水平方向的夾角在β＝0°～90°之間，且最佳夾角是β＝45°。上述的傳動柱4，其柱面是齒輪柱面。上述的電動機中心軸9，其一側(cè)延伸端可以是帶有活動懸臂18的延伸端。上述的傳動柱4，可以是由萬向節(jié)20連接的多級傳動柱4。上述的主支架3可以是帶有兩組以上傳動柱4的主支架。在上述的方案中主支架3上的電動機固定孔A其位置甚為重要，由于它是電動機2與主支架3連接唯一的“橋梁”，如若保證傳動柱4每次“離”、“合”動作的準確，那么固定孔A的孔位就必須設置在從車輪輪心到傳動柱4的柱面垂直作用在輪面外沿8時的延長線上。為說明這一問題可將車輪比喻成具有I、II、III、IV象限的笛卡爾坐標系。這里，車輪的前進方向即為X方向。由于本實用新型的目的是要實現(xiàn)傳動柱4與輪面8的最佳力著點的“離”、“合”，也就是說要實現(xiàn)傳動柱4與輪面8無附加裝置的自動離合作用則應使電動機中心軸9上的傳動柱4的工作位置處在第I象限內(nèi)，此時，如果象角β＝90°則傳動柱4與輪面8的接觸最利于“合”，但傳動柱4轉(zhuǎn)動時無法利用自重力與輪面8“離”。如果將象角β＝45°，亦即使主支架3上的電動機固定孔A定義在OB′的沿長線上則不論是傳動柱4與輪面8的“離”或“合”都會產(chǎn)生最佳的自重力利用和力著點使用集中的效果。之所以將驅(qū)動器設置于車輪外沿的是因為傳動柱4作用在輪面8時自行車車輪可獲得的動力扭矩最大，而阻力扭矩相對它幾乎為零。這一過程均可在本驅(qū)動器的二級離合動作中體現(xiàn)出來。
第一級離合是通過以電動機固定孔A為圓心的電動機2帶動傳動柱4實現(xiàn)的，中心軸9所處的弧槽7為傳動柱4在B′與B點之間的滑動提供了充分的余地，(如圖5、2所示)第二級離合是通過傳動柱4在B′與B點之間的過渡過程中實現(xiàn)的，這是包含著傳動柱4在非電力作用下可能與輪面8接觸時的動作，如果輪面的線速度大于柱面的線速度時(如當自行車滑玻時)則傳動柱4即在中心軸9上空轉(zhuǎn)。
在本實用新型所涉及的自行車無級調(diào)速電力驅(qū)動器中，電動機2和傳動柱4均指的是搖擺式電機和有齒傳動柱。關(guān)于它們的結(jié)構(gòu)設計已在早期公開專利ZL96202844.4中詳盡說明過了，這里不再贅述。
由上面的理論分析，還可進一步實現(xiàn)以下的實施例一是采用單電動機單傳動柱的結(jié)構(gòu)(如圖9、10)，這主要是解決在沒有電機的一側(cè)采用與電機固定中心孔A同心的活動懸臂18，以支撐傳動柱4在輪面上工作的問題；二是采用二組單電機單傳動柱的結(jié)構(gòu)(如圖8)，這主要是解決雨天打滑的問題；三是采用多電動機，多傳動柱的配套組分結(jié)構(gòu)，這主要是解決特種車車型的設計問題；四是采用萬向節(jié)20連接多傳動柱的結(jié)構(gòu)(如
圖11)，這主要是解決多傳動柱的柱面作用在不同輪面外沿的問題；五是采用改變主支架結(jié)構(gòu)(如
圖12)，這主要是解決驅(qū)動方式的問題；六是采用改變電動機固定孔A的位置設計，(如
圖17)，以適應車輪的前、后驅(qū)動問題；七是采用改變電動機固定孔A的位置設計，(如
圖18)，以適應弧槽7的位置；八是綜合上述所有的實施例，在充分體現(xiàn)傳動柱傳動離合的設計思想指導下將無級調(diào)速電力驅(qū)動器適配在各種類型的非機動車上。
權(quán)利要求1.一種自行車無級調(diào)速電力驅(qū)動器，它包括蓄電池(1)、電動機(2)、主支架(3)、驅(qū)動器的控制電路單元(5)、調(diào)速器(6)、萬能安裝支架(10)、電池盒外殼(11)、控制電路單元的箱體(15)、蓋板(17)、其特征是所述的主支架(3)是一異型狀殼體，且在其殼體上分別設有電動機(2)的固定孔(A)和電動機中心軸(9)的弧槽(7)以及多個萬能安裝支架(10)的固定孔(21)；上述的主支架(3)，其殼體內(nèi)設置電動機(2)及中心軸(9)所帶有的傳動柱(4)，且電動機(2)通過螺栓(22)經(jīng)主支架殼體上的電動機固定孔(A)與主支架固定連接，電動機(2)的中心軸(9)延伸至弧槽(7)，且中心軸(9)上套裝傳動柱(4)；上述的主支架(3)，通過其殼體上的固定孔(21)與固定在車架(23)上的萬能安裝支架(10)固定連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自行車無級調(diào)速電力驅(qū)動器其特征是上述的電動機固定孔(A)，其圓心和弧槽(7)中心連線與水平方向的夾角在β＝0°～90°之間，且最佳夾角是β＝45°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自行車無級調(diào)速電力驅(qū)動器其特征是上述的傳動柱(4)，其柱面是齒紋柱面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自行車無級調(diào)速電力驅(qū)動器其特征是上述的電動機中心軸(9)，其一側(cè)延伸端可以是帶有活動懸臂(18)的延伸端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自行車無級調(diào)速電力驅(qū)動器其特征是上述的傳動柱(4)，可以是由萬向節(jié)(20)連接的多級傳動柱。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自行車無級調(diào)速電力驅(qū)動器其特征是上述的主支架(3)可以是帶有兩組以上傳動柱(4)的主支架。
專利摘要一種自行車無級調(diào)速電力驅(qū)動器,它包括蓄電池,調(diào)速器,主支架等,其主要結(jié)構(gòu)是在主支架的殼體上分別開設電動機的固定孔、弧槽和多個萬能支架的固定孔,在主支架內(nèi)設有電動機及電動機中心軸帶有的傳動柱且電動機通過螺栓經(jīng)主支架上的電動機固定孔與主支架固定連接,電動機中心軸上套裝傳動柱,該驅(qū)動器主要利用傳動柱的柱面與車輪輪面產(chǎn)生一定夾角的離合傳動原理及其方案解決了齒輪傳動、鏈條傳動所存在著的電力助動效率低,能耗大,安裝、操作繁瑣等問題,它是目前各種自行車的理想電力驅(qū)動裝置。
文檔編號B62M25/08GK2277369SQ97201378
公開日1998年4月1日 申請日期1997年2月19日 優(yōu)先權(quán)日1997年2月19日
發(fā)明者張兵 申請人:張兵