混合驅動自行車的製作方法

2023-04-29 16:22:01 1

專利名稱：混合驅動自行車的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種由人力操縱踏板和電子整流直流電動機作用於共同驅動鏈的混合驅動自行車。直流電動機位於自行車鞍管和後輪之間，安裝在用作平衡器的後輪叉上。
DE—OS3 144 884中提出一種類似的方案。據此方案，後輪叉的兩個叉管作為固定構件可繞樞軸箱的軸轉動。與轉動支承結構隔一定距離，兩個後輪叉管通過橫向十字頭連接，十字頭上固定有電動機。這種方案還將橫向十字頭做成管形來容納電動機。電動機轉速的降低藉助於安放在後輪叉管上的變速器實現。為此電動機裝有一圓柱齒輪，其一側在後輪叉上方向外凸出並與一位於後輪叉上的直徑較大的齒輪相嚙合，此齒輪與鏈驅動的鏈輪在後輪相連。
EP0 079 573中也對此有特別描述，並稍有不同。據其描述，電動機放於一管內，該管和一與電機同軸的軸緊挨地橫置於後輪和腳踏軸承箱之間，它與後者較近，並與車架的後支架部分相連接；電機離合器是一個可鎖止的自由輪，電動機通過一圓柱齒輪減速器驅動附加於其上的鏈輪。減速器輪在一個後輪叉管上腳踏軸承附近區域通過管狀十字頭相互連接，十字頭焊接在後輪叉管上。十字頭管內即安裝有電動機。電動機有一個伸出於叉管外的齒輪，其與位於叉管上一支承內的齒輪相嚙合。
上述方案在多方面存在不足。將變速器安裝於一個後輪叉管上帶來後輪叉穩定性與強度問題以及力傳遞的不利。
此外使軸承支座可能還有支座位置控制在精確的公差範圍內會導致價格昂貴。
在齒輪安裝區後輪叉管必須造成適當形狀，並要求一種相應的加工以能夠支承軸承座(雙側)以及與電動機和自行車驅動機構相匹配的變速器。此外還應強調，考慮到後輪叉的扭轉就在後輪叉管普通形狀的橫斷面與後輪叉管上安裝變速器區之間的過渡區存在一個非常關鍵的位置。隨之帶來電動機中心支座斷面形狀同樣是費用昂貴的。
本發明目的在於，提供了一種混合驅動自行車，其後輪叉作為平衡器，可以實現低生產成本。其功能主要考慮了力傳遞元件及對剛度和強度的較高要求。
該目的通過如權利要求1所給出的本發明設計的自行車得實現。通過將直流電機置於變速箱內可以避免力傳遞所有不利的幹涉。因加工後輪叉管和安裝變速箱支承座或電動機的橫向十字頭管而引起的高費用也取消了。
通過一方面將變速箱無扭轉地鉸式接於自行車車架上，另一方面由於相應的構形將其與叉橫梁相連，來保證所要求的較高的強度。
本發明有利的型式在於，變速箱殼體採用了眾所周知的方式為鋁鑄件或焊接件，其內部安裝有直流電機的中心支座和變速器軸的軸承支座，以及可雙向拆裝的箱殼蓋。這樣使經濟的成批製造成為可能。
為節省空間、材料、費用以及保證功能本發明提出另一種構型直流電機垂直於變速箱和自行車的縱軸安裝，變速器作成齒輪皮帶傳動變速裝置。在變速箱縱軸兩側對稱地安裝兩個軸承支座，其軸承鉸式連接於外變速箱殼體上外腳踏支承側的自行車框架上。這樣可以實現高扭轉剛度。適宜方式是在澆鑄時將軸承支座做成變速箱鑄殼體的一部分。
本發明的另一種形式是在後輪部分外部變速箱殼體上為後輪叉的叉橫梁設計了一個中心零件，由此使變速箱和叉橫梁之間的連接製造更容易並提高連接強度，如焊接強度。
特別地，如果與本發明另一種形式相應的叉橫梁製成板衝壓件，則應在加工過程中在其兩個外端同時保證形狀和尺寸都精確，在變速箱一側用以容納變速箱的中心零件，在後輪一側則用以接納輪懸掛裝置的中心零件，這些中心零件在實際中都以同樣方式相互固接。
本發明有利的設計還在於，在變速箱和車架鞍管之間安裝一彈簧件，如橡膠彈簧件。
這樣可以以一種簡單經濟的方式保證作為平衡器的後輪叉的減震彈簧裝置，對其功能和扭轉剛度、強度均無消極影響。
以下參照附圖對本發明進行描述。


圖1混合驅動自行車側視圖。
圖2後輪平衡器部分剖視的側視圖。
圖3變速箱剖視圖。
圖1所示為可藉助人力操縱踏板通過鏈板盤18和藉助電子整流直流電動機4通過自由輪13混合驅動的自行車。兩種驅動均作用於共同的驅動鏈14上。自行車把手架上裝有電系統主開關22和調節由直流電機4驅動的自行車車速的帶電位計21的旋鈕，通過主開關22打開電系統，然後通過旋轉帶電位計21的旋鈕調節至所期望的驅動力，不過電驅動要在自行車車速達到5km/h時才起作用。這可由輻條磁鐵23和速度傳感器24來實現。後者將信號傳給馬達控制系統並由其在大約5km/h時接通直流電動機4。當主開關22開著，可在帶電位計21的旋鈕上調節至期望功率。此外，通過輻條磁鐵23和速度傳感器24在大約25km/h時切斷電驅動。速度更高時只能用踏板驅動行駛。
後輪叉1構成一平衡器，它鉸接於自行車車架上，與變速箱3通過彈簧2彈性連接在鞍管25上。
輻條磁鐵23裝在後輪一根輻條上，速度傳感器24則裝在後輪叉1上。
圖2所示為後輪1的細節圖，它由叉形橫梁19，19′和變速箱3組成。叉形橫梁19，19′由兩部分組合而成，加工成箱形斷面焊接板，在其兩端保證尺寸和形狀能夠與裝在外變速箱3上的定中心零件34，34′和後輪懸掛裝置20，20′的定中心零件35，35′相配合。這使叉形橫梁19，19′與變速箱3、輪懸掛裝置20，20′的焊接加工簡單，並且提高了連接牢固性，因而後輪叉1扭轉小，穩定性好。
另外一個顯著的優點是，叉形橫梁19，19′或者說後輪叉1無需在其上安裝固定變速器零件的支承座和直流電機4。可由此保證作為平衡器的後輪叉的強度，即藉助兩個固定且抗扭轉地裝在外變速箱3的支承座31，31′將後輪叉在腳踏軸承兩側的鏈板盤18的軸33中鉸接於車架上。這同樣能得到後輪叉1對自行車車架的有益的減震效果。在變速箱3和鞍管25之間裝有橡膠彈簧元件2。為此座板36通過螺紋孔37裝在鞍管25內銑出的槽中，螺紋孔內旋有在橡膠彈簧件內硫化膠合的螺紋銷38。彈性元件2很輕並可迅速與一特徵曲線不同的彈性件更換。
圖3所示為變速箱3，變速箱在中心支座中裝有直流電機4，其軸與變速箱3和自行車的縱軸垂直安裝。所用電子整流直流電機功率指標為I＝24V；n＝4000u/min，P＝170W。變速器做成齒輪皮帶式變速器。直流電機4的軸上有一個十六齒的小驅動帶輪，它通過驅動齒帶6從而帶動帶有80個齒的大驅動帶輪7。中間軸8通常在變速箱3內以球軸承支承在軸承座29，29′上。中間軸2的另一端裝有十六齒的小輸出帶輪9，在通過齒帶10驅動七十二齒的大輸出帶輪11，輸出軸12類似中間軸8支承在變速箱3內的球軸承座30，30′中的球軸承內。輸出軸12的另一端有一自由輪13，其位於分別用箱殼蓋26，27封住側面的變速箱3殼體外部，並用鏈輪嚙合到驅動鏈14上。
本發明可用於可使用人力操縱踏板以及使用電子整流直流電機的混合驅動的自行車上。
權利要求
1.混合驅動自行車，藉助人力操縱踏板及利用電子整流直流電動機(4)作用於共同的驅動鏈，直流電動機(4)安裝於自行車車架鞍管(25)和固定在用作平衡器的後輪叉(1)上的後輪之間，其特徵在於直流電動機(4)置於變速器的箱體(3)內與其做成一體，變速箱殼體可轉動地鉸接於自行車車架上，與後輪叉(1)的兩個叉橫梁(19，19′)固連，並彈性支承於鞍管(25)上。
2.根據權利要求1所述的自行車，其特徵在於，變速箱(3)為公知的鋁鑄件或焊件，其內部裝有直流電機(4)的中心支座(28)和傳動軸(8，12)的軸承支座以及可雙向拆裝的箱殼蓋(26，27)。
3.根據權利要求1和2所述的自行車，其特徵在於直流電機(4)在變速箱(3)內與變速箱(3)的縱軸垂直安裝。
4.根據權利要求1到3所述的自行車，其特徵在於，變速器製成齒輪皮帶式變速機構，包括一個固定在直流電機(4)軸上的小驅動皮帶輪(5)和一個驅動大驅動皮帶輪(7)的驅動齒帶(6)。在中間軸8另一端有一小輸出皮帶輪(9)，它通過輸出齒帶(10)與大帶輪(11)有效連接。輸出軸(12)另一端是一自由輪(13)，與驅動鏈(14)嚙合。
5.根據權利要求1和2所述的自行車，其特徵在於變速箱殼體(3)上外面腳踏板支承側與變速箱殼體(3)縱軸對稱地安裝有兩個支承座(31，31′)，其支承鉸式連接於自行車車架上。
6.根據權利要求1、2和5所述的自行車，其特徵在於，鏈板盤(18)的軸(33)與驅動自行車的一個腳踏軸承兩側的鉸接藉助踏板實現。
7.根據權利要求1、2和5所述的自行車，其特徵在於，在變速箱(3)外面後輪側設有後輪叉(1)的叉橫梁(19，19′)的對中心零件(34，34′)。
8.根據權利要求7所述的自行車，其特徵在於，叉橫梁(19，19′)與變速箱(3)焊接在一起。
9.根據權利要求1、2、5、7和8所述的自行車，其特徵在於，叉橫梁(19，19′)是板衝壓件，最好是由兩部分組合成箱形斷面，它在變速箱側支承變速箱體(3)的對中心零件(34，34′)，在後輪側支承輪懸掛裝置(20，20′)的對中心零件(35，35′)。
10.根據權利要求9所述的自行車，其特徵在於叉橫梁(19，19′)與輪懸掛裝置(20，20′)焊接在一起。
11.根據權利要求1所述的自行車，其特徵在於在變速箱(3)與鞍管(25)之間安裝有彈簧件(2)。
12.根據權利要求1和11所述的自行車，其特徵在於，在鞍管(25)的切口內用螺紋孔(37)固定有座板(36)，螺紋孔中可旋有螺紋銷(38)，該銷在為橡膠彈簧的彈性元件中硫化膠合。
全文摘要
本發明旨在提供一種藉助人力操縱踏板和利用電子整流直流電動機驅動一共同驅動鏈的混合驅動自行車，其直流電動機安裝於自行車鞍管(25)和位於作平衡器的後輪叉上的後輪之間。直流電機(4)放於變速箱(3)內與其做成一體，變速箱鉸式連接於自行車車架上，與後輪叉(1)的叉橫梁(19，19′)固連並支承在鞍管(25)上。變速箱(3)製成鋁鑄件或焊件，其內部裝有直流電機(4)的中心支座和變速器軸的軸承座，箱殼蓋可雙向拆裝。外部在變速箱旁腳踏軸承側有支承座(31，31′)用以鉸接於車架上，後輪側有中心零件(34，34′)用以連接於叉橫梁(19，19′)上。
文檔編號B62K11/04GK1129430SQ94193100
公開日1996年8月21日 申請日期1994年11月19日 優先權日1993年12月23日
發明者埃伯哈德·布雷德爾, 史蒂芬·亨格, 丹克馬·奧爾巴克, 麥克·岡瑟, 安德烈·科勒 申請人:Itg茲紹波工程股份有限公司