[发明专利]远程节能电动自行车

说明书

本发明为一种远程节能电动自行车，属于大幅度减少行驶阻力，刹车时，高速发电机 对电池组充电，实施电力制动，急刹车时，刹车轮对地面自动震荡点刹，也可联合使用的 人力电力驱动的行驶工具

目前，流行的电动自行车充好电，标称行程50公里，实际只有35～45公里，电池组 用二年即报废。处理废电池难免污染环境。电池组短寿，重要原因之一是短路启动，其二， 依赖电力过分。

本发明的目的是要设计新一代远程节能、省力、合理、耐用、刹车好，且防盗的电动 自行车。普通车辆刹车，以车胎对地面摩擦力足够大为前题，这与行驶要求小阻力恰恰针 锋相对。设想把刹车挪出轮系，利用车速惯性，橡胶刹车轮直接对地自动振荡点刹，电力 制动为辅，从而使轮胎与地面接触所产生的滚动摩擦力大幅度减少成为可能。车前胎通过 选材使摩擦系数相对减小，对地接触面积成倍减小，而车后轮对地则为点、线接触，行驶 阻力甚微，因此两轮胎对地摩擦阻力减少四倍以上。在此基础上，人力、电力各具优势， 作为自行车使用，可4∶1换挡大提速，或蹬踏频率降一倍，车速提高一倍，还可省力一倍， 结合半自动升降鞍座，使远程旅游、骑车上班成为一种享受。当需要调整体力，上坡、顶 风骑车时，用低速档，且电动机辅助，以减少体力消耗；下坡、顺风行驶，可对电池组充 电，尽量避免电池组短路启动，使之延长使用寿命，兼而减污。远程节能电动自行车可以 让使用者做到人力、电力合理使用，充放电、照明、方向指示、电力制动、自动震荡点刹 应用灵活，且结构合理，安全可靠。

本发明所设计的远程节能电动自行车，主要由U型车身、半自动升降鞍座、箱体，车 把及左右刹闸，预紧弹簧减震前叉、小阻力及微阻力不充气组合前后胎轮，蹬踏行星齿轮 变速传动机构，自动振荡点刹系统，电池组、直流电动机，高速交流发电机，控制电路组 成；远程节能电动自行车，前轮18时，使用“小阻力不充气组合胎轮”，后轮26时，使 用“微阻力不充气组合胎轮”，二种组合胎轮与本发明同时登记发明专利，车身呈U型， 两翼向下的槽形板位于U型车身中部低谷，槽形板前端顶面通过斜向匹配的法兰盘焊装上 翘长方管前斜梁，该梁前端与车身前端的双套筒之后筒焊装，后筒内安置锁叉柄，并为以 后配置的隐形电子密码锁留出空位，锁车时，锁叉紧抵前胎轮，使前轮无法转动、拐向， 锁叉粗而坚硬，经淬火处理，使之剪不断、撬不开，破坏后套筒，亦即毁了车身；双套筒 之前筒安置车把插管及预紧弹簧减震前叉，车前轮轴承套通过两端轴承安装在中心轴上， 中心轴置于预紧弹簧减震前叉下端，上述槽形板顶面中部靠后，垂直安置电池箱，该箱底 部四周边开榫，插入槽形板顶面相应的小槽中，然后在槽形板底面将箱榫弯折，并固焊， 从而构成U型车身；电池箱后面上端两边，各焊装向后下斜的车身后部三角形连接架斜撑， 另外，槽形板两翼后端内两侧，固焊三角形连接架的两侧横杆，两侧斜撑后下端与横杆末 端，各自与连接片焊接，二连接片各有30°向前下方开槽，带直流电动机及辐条的车后轮， 其芯轴带引出电源线，该轴置于车身后部三角形连接架末端的连接片斜槽中，两端用螺帽 拧装，直流电动机外转子右端通过细牙螺纹与小链轮拧装，而不是棘链轮；电池箱左侧有 门，电池组推入其中；半自动升降鞍座由导轨、滑板、弯曲弹性座、弹塞块、螺管状弹簧、 四连杆机构、钢丝、踏板组成，箱前板里面两侧，塞焊限位导轨，受其制约的滑板中垂线 位置冲制垂直凹槽，槽宽1.5厘米，滑板底部向后水平弯折，被导轨向上限位，垂直凹槽 上部，固装小板簧，小板簧向前向下弯折5～10°后，下端与弹塞块固装，常态下，弹塞块 嵌入电池箱前板上下均布的五个长方孔中的一个，滑板上端与弯曲弹性座下端铆装，弯曲 弹性座、小板簧、弹塞块及连接部位应能承载骑车人的重量，四连杆机构为调整鞍座高低 而设置，开孔的电池箱前板作为四连杆机构的固定臂，其余三条活动臂置于箱前板前面， 第二、第四臂铰链于前板五孔的上下端，且高端第二臂被限位件止位，相对于垂直的固定 臂在0～90°范围内转动，固定臂对面的第三活动臂与二、四臂终端铰链，并随其终端作垂 直平行移动，且在第三活动臂处于低位时，与固定臂五孔对应位置上，固装了五个长方块， 第二、第三臂铰链处，挂装拉伸弹簧，簧的上端挂于电池箱前板向上延伸的板的端子上， 常态下，由于拉伸弹簧及限位件作用，使二、四臂处于水平状态，使第三活动臂与固定臂 有一定距离，第三、第四臂铰链处连接钢丝，钢丝下端与踏板后向端连接，纵向设置的踏 板置于车身箱体115槽形板顶面上，踏板前向端设有支点，而后端抬起一定高度，踏动踏 板，拉动第三、第四臂铰链处钢丝，第三活动臂作垂直平移，其上的五个长方块凸起之一 个将弹塞块逼出孔位，使弯曲弹性座连同下端的滑板处于自由状态，可上也可下，弯曲弹 性座铆装于滑板上端，该座向上并圆弧过渡，又水平向后，再向上圆弧过渡后向前，这样， 弯曲弹性座后端和前端均构成力学概念的悬臂梁，弹簧钢板富有弹性，且前端窄、后端宽， 上面一层弹性板中间前后向有凹槽；另外，电池箱顶盖上，焊装两根或单根短立柱，螺管 状弹簧套装其上，弹簧上端与弯曲弹性座下簧板接触；车身中下部之箱体并非全封闭，上 述槽形板作为顶面，底面为两侧向上的槽形件，较顶面短，且底面中间纵向冲制大宽槽， 大宽槽后向两旁，在底面板下面，放置二个减震垫，其位置应对准下面要阐述的刹车支架 两侧之侧耳，前板为向前倾斜的槽形件，箱体垂直安置的后面板也是槽形板，将四块槽形 板向心对接，包括前后上下的四条水平及斜向对接缝，均焊接固装，后面板内侧中上部， 焊装三角形掛件，用以掛装后面要阐述的刹车支架末端拉伸弹簧，箱体前倾板如同船头， 用以减少风阻，提高箱体强度，用以安装行星齿轮变速传动机构，并为自动振荡点刹机构 提供支撑，箱体顶面槽形板中后部两翼，预先冲制成圆弧状凹缺，正好与下面阐述的行星 齿轮变速传动机构的内齿圈外圆相吻合，且内齿圈顶部呈平面，并在车身方向前后延展， 正好嵌装在槽形板中间，用螺钉将槽形件两翼与内齿圈延展部分侧面固装，也就是说，行 星齿轮变速传动机构倒掛在顶面槽形板的下面，固定在内齿圈两端的行星齿轮变速传动机 构端盖外露，该机构中心齿轮空心轴右面的输出端安装大链轮棘轮盘，棘轮盘与刹车传动 轮301同体，固装在传动轮上的大链轮，通过链条，把动力传递至车后轮轴承套右端之小 链轮，只要后轮向前滚动，后轮之小链轮通过链条，带动大链轮及与之固装的传动轮301 转动，大链轮棘轮盘之棘轮打滑，转动的传动轮301，为自动振荡点刹提供动力，箱体前 倾板弯折两翼，上下开两对对通孔，将尼龙轴承嵌入左侧上通孔，左端大并带轴肩、中间 带键的尼龙销轴，从左端轴承孔中插入，穿进传动光轮304中心孔，然后，从右侧孔将轴 承套套装进去，挤住传动光轮304，并用挡圈将尼龙轴承套及尼龙销轴轴向限位，右侧外 伸之销轴有键槽，安置行星过渡轮小机构A，轴伸右端末梢用螺母、销钉固装，该小机构 A由槽形构件A、外圈模压聚胺脂材质、其中心黄铜轮轴两头带轴肩的行星过渡轮A322、 传动轮323，尼龙嵌装套筒、二对尼龙轴承锁套及弹簧、刹车钢丝组成，槽形构件A两翼 前后向开二对对通孔，前端对通孔，安装尼龙轴承锁套，两翼中间夹传动轮323，套装在 尼龙销轴右端轴伸，槽形构件A后端对通孔之间安置带黄铜轮轴的聚胺酯轮A322，该轮 居中，两侧通孔嵌装二个不透尼龙轴承锁套，然后在槽形构件A两翼内侧用四个锁圈嵌入 轴承套外圆环槽内，将二对轴承套定位，轮被轴向限位，安装完毕，小机构A及聚胺酯轮 A322可绕尼龙销轴轴伸之传动轮323旋转，转动聚胺酯轮A322，传动轮323及尼龙销轴 反向旋转，上述二轮与棘轮盘一体的传动轮301对应在一条线上，槽形构件A顶面中后部 位有孔，嵌装尼龙套筒，套筒顶部中心有孔，筒中安置小弹簧，簧的底部用垫圈兜住，垫 圈底部与刹车钢丝焊死，刹车钢丝向上穿过弹簧，从嵌装尼龙套顶孔中穿出，穿入捆绑于 车身箱体、前斜梁右侧的钢丝套管，刹车钢丝末端与车把左刹闸连接；带轴伸的尼龙销轴 正下方，箱体前倾板折弯两翼的对通孔上，安置不透黄铜轴承锁套，锁圈用尼龙材质制成， 从两翼内侧嵌入轴承套外圈预制的环槽内，使其不得松脱，两个不透黄铜轴承锁套之间， 安置扁圆钢制短轴，其轴两端车圆，扁圆轴中间安置中心带扁圆孔铸件、外圈模压聚胺酯 材质的传动轮305，轮305两旁，安置属于刹车支架前向端、带内扁圆孔的连接头，内扁 圆方向与连接头后伸的四方头方向一致，从而使与之连接的扁圆轴刚度最佳，安装以后， 中心带扁圆孔铸件的聚胺酯传动轮305与上述光轮304啮合良好；刹车支架方管套在四方 头上，用塞焊将两者固装，两根平行方管向后延伸，用斜向加强筋彼此焊死，支架中间两 外侧，焊装两侧耳，使之不易变形，方管后端焊接于刹车轮架的上方内侧，刹车轮架为簸 箕状弯角件，两端有侧耳，侧耳上打六方通孔，六方柱作为刹车轮芯轴从两侧耳的六方对 通孔中穿过，两侧耳外侧则用不透端盖将六方柱轴端封住，轴不旋转，不透端盖通过螺钉 拧装在轮支架内侧的内六方孔厚衬圈上，六方芯轴中段安置中间镶有六方孔金属铸件的六 棱橡胶刹车轮，该轮两旁与轮架侧耳之间，各有一根短弹簧，当六棱橡胶刹车轮受侧向作 用力时，其轮可沿六方芯轴左右窜动，当六棱橡胶刹车轮一边磨损后，可打开不透端盖， 取出芯轴，将轮转动60°x n，n＝1～5，六棱刹车轮剩下一面，3～4个末端带尖的螺钉固定于 六方孔金属铸件上，专供结冰路面刹车之用，轮支架末端顶部，掛装从箱体后内侧三角支 架垂下来的拉伸弹簧下端；设定车后轮转一圈，自动振荡点刹6次，欲改变振荡频率，则 须变更各对传动付速比，另外，刹车轮触地摩擦时，两对传动付传动受阻而相对打滑，对 减缓点刹频率，提高刹车有效性不可忽视；高速交流发电机位于车身下部箱体底下一块向 后延伸的槽形板上，电力制动还由行星过渡轮小机构B、右手闸及其上的触点开关连接的 相关电路组成；行星过渡轮小机构B包括槽形构件B、滚花传动轮、聚氨酯材质模压的中 心带黄铜轮轴，两头带轴肩的行星过渡轮B332，透孔和不透孔的嵌装式尼龙轴承锁套、轴 承，尼龙嵌装套，小弹簧、垫圈，刹车钢丝；槽形构件B两翼前后向，开两对对通孔，其 顶面中部开孔，安装尼龙嵌装套，该套顶部中央有小孔，套中安置小弹簧，底下有垫圈， 刹车钢丝始于右刹闸，穿进长方管前梁，通过箱体顶面槽形板小孔，布进行星齿轮变速传 动机构的内齿圈顶部预置的前后走向沟槽，再穿出箱体后板顶部小孔，进入车身后部三角 形连接架二横杆起始端中间，通过小轮，变向后，从尼龙嵌装套中央小孔穿入，通过弹簧， 与垫圈底面焊死，刹车钢丝另一端与右刹闸连接，槽形构件B两翼后向对通孔之间安置带 轮轴的聚胺酯轮B332，轮轴两边之轴肩，其肩直径比所安轴承外径略小，不透尼龙轴承套 安装轴承后，从槽形构件B外侧插入两侧通孔，超过轴肩，直至离开轮边稍有间隙，然后， 在槽形构件B两翼内侧用锁圈嵌入轴承套外圈预制的环槽内，将轴承套锁住，轮、轴轴向 限位，雨水、杂质拒之；槽形构件B两翼前向对通孔，按同样方法，嵌装透孔式尼龙轴承 锁套，两翼中间夹传动滚花轮333，轮内孔有键槽，带键套在发电机外伸轴上，然后通过 螺母，销钉锁紧，槽形构件B其两翼张口处连接强固，电机轴加粗，以提高可靠性，安装 以后的聚胺酯轮B332及滚花传动轮啮合良好，槽形构件B及聚胺酯轮B332可绕滚花传 动轮旋转，转动聚胺酯轮B332，滚花轮及发电机轴反向转动，小机构B之二轮与车后轮 在一条线上；蹬踏行星齿轮变速传动机构由尼龙定子内齿圈，3～4个尼龙行星轮及芯轴， 右侧端面带牙嵌齿的行星轮盘，左端面带牙嵌齿的中心齿轮空心轴，传动轮301与棘轮盘 同体，并连接大链轮，带左右牙嵌孔且内孔带键槽的变速套、拨盘、拨叉、细螺杆、两种 缓冲弹簧、滑杆、连接块，带键曲柄中心轴，左右端盖、轴承、滚珠组成；该机构的内齿 圈倒置固装在车身中下部箱体顶面槽形板凹槽中，左右尼龙端盖带定位止口，固定在内齿 圈两侧，从而形成封闭空间，内齿圈凸起顶面中心螺孔，注入润滑油，然后封装，使腔中 运行件减少磨损，延长使用寿命，蹬踏行星齿轮变速传动机构2在图1中表示所在位置， 其结构如图2所示，中心齿轮空心轴左端为中心齿轮并带肩轴，右端盖中心轴承孔右侧车 成台阶兼作轴承盖，大轴承置于右端盖中心，中心齿轮空心轴从左向右打入大轴承孔，由 轴肩限位，中心齿轮空心轴右端细牙螺纹，安装棘轮衬套，在衬套上安装棘爪、弹簧钢丝， 棘轮盘与传动轮301同体，然后在301轮上固装大链轮，细牙螺纹右末端，拧装棘轮盒盖， 将棘轮盘内的滚珠封住，棘轮衬套左端面凸圆环槽，充填滚珠，从而中心齿轮空心轴被左 右限位，其中心孔两端，安置一对轴承，右端带轴肩的曲柄中心轴从右向左插入这一对轴 承孔，左轴承由曲柄轴上的挡圈和中心齿轮空心轴内孔之台阶限位，曲柄中心轴右轴承由 固定于棘轮盘盒盖右端的轴承盖封装，从而曲柄中心轴被左右限位，然后依次在曲柄中心 轴上安置键、右端凸圆上有牙嵌孔的变速套，继而将低速缓冲弹簧，组装好的带黄铜衬套 的行星轮盘，滑动配合套于变速套外圈，使3～4个行星轮妥贴置于内齿圈与中心齿轮之间， 并转动灵便，然后在变速套外圈，套装限位尼龙圈及左端盖，左端盖内孔开环槽填满滚珠， 对左端外伸的变速套套上拨盘，并用螺钉固装；组装的行星轮盘，有3～4个行星齿轮，每 个齿轮通过1～2个轴承安装在星轴右端，并用挡圈封装，星轴左端压入行星轮盘均布的3～4 个孔中，靠星轴轴肩止位，左终端用螺母、销钉将星轴牢牢固装在行星轮盘上；低速缓冲 弹簧及行星盘、左端盖之间的限位尼龙圈使难以左右限位的行星轮盘得以妥善安置；变速 套右端的牙嵌孔径向轴向分二个层面，右层面直径略小，注塑成牙嵌孔，变速套右移，与 中心齿轮空心轴左端面的牙嵌齿啮合，第二层面紧挨上述右层面，其牙嵌孔内径比第一层 面牙嵌孔外径大，变速套左移，与行星轮盘右端面凸圆牙嵌齿啮合，二个层面的牙嵌孔相 背，其机械强度大为提高；上述外伸之拨盘，外圆中间开环槽，左端盖外侧上部设有拨叉 转轴支承，拨叉以该支承为依托，拨爪位于拨叉下端，二爪对称置于拨盘外圆槽中，拨叉 上端向左外斜，上端部有长孔，变速细螺杆事先穿入该长孔，及箱体顶部槽形板左翼之孔， 继而穿进位于箱内的连接头后端孔中，滑动配合，并套上高速缓冲弹簧，该簧末端通过螺 纹及销钉固装弹簧塞，然后细螺杆末端从箱体顶面槽形板右翼孔中穿出，槽形板两翼之孔 用塑料锁扣带孔封圈，使细螺杆滑动自如；连接头前端孔与上述后端孔平行，该连接头前 端孔穿入滑杆，位置调正后，两者固装，滑杆贯通箱体顶面槽形板前向两翼，外伸两端用 踢块封装，所贯通的两翼孔之左翼孔，用塑料锁扣带孔封圈，其右翼内侧则固装带孔固定 座，滑杆穿行此孔，滑动配合，与该孔垂直的水平前后轴向孔相交处，孔径变小，使埋入 的滚珠可探头而不掉，滚珠后面有小弹簧，其后有销螺钉与水平轴向孔之螺孔配合，将小 簧与滚珠封死，与可探头之滚珠相对应的滑杆上，车弧状环槽，滑杆可左右移动，使行星 齿轮变速传动机构分别进入两种状态，滑杆向右，探头滚珠嵌入环槽，则滑杆止动，为一 种状态，滑杆向左则为另一种状态；图3为控制指示电路，包括电池组GB，直流电动机 M，高速交流发电机GS，整流桥，滤波电容，正负指示电流表PA，车锁开关K₀，常闭触 点K₁，晶体管V₁～V₄，电位计R_P，诸多电阻，保护二极管V_s，还有限流电阻，照明、方 向、等待及运行指示灯H₁～H₅组成；常闭触点K₁安装在右手闸部位，右手闸柄呈T字 型结构，其底端为支点，并设置扭簧，T字型刹闸左端与电力制动刹车钢丝连接，右端中 左部、向车后方向焊装金属片，该片后端固装带锐角加厚绝缘塑料片，与之对应，在车把 的线绕电位计左侧，安装固定架，该架向前，然后向右，安置接触器常闭触点K₁，另有防 雨罩保护，捏动右手闸柄，拉动刹车钢丝的同时，带锐角加厚绝缘塑料片插入图3控制电 路常闭触点K₁两接触片中间，使该支路断开，继而抽动刹车钢丝使小机构B上抬，行星过 渡轮B与车后轮啮合，从而带动交流发电机GS转子高速运转，输出电能，对电池组充电， 车速阻尼，松开右手闸，扭簧使其复位，常闭触点K₁接通，电池组可恢复对直流电动机 供电，拧动车把右手位的电位计R_P，使晶体管V₁、V₃的基极电位升高，其放大了的射 极电流导入相应的V₂、V₄基极，经功率管V₂、V₄放大后，车后轮中心的直流电动机M外转子转动，电位计拧至最大值，则电动机M转速达到最高，撒手电位计R_P，靠自身扭 簧反向作用力，电位计R_P归零，晶体管V₁～V₄、直流电动机停止工作，射极电阻R₁、 R₂起平衡晶体管V₂、V₄工作电流兼限流作用，此刻，直流电流表PA正向指示，晶体 管组合V₁、V₂、V₃、V₄在组装前应预先配对，当正常工作的直流电动机M工作电流被 晶体管V₁～V₄突然阻断时，将产生很大的反电势，损及V₁～V₄，与M反向并联的二极 管V_S，使反向电势短路，指示灯H₁串联限流电阻，并接于直流电动机正极和电池组负极， 显示等待和工作状态，一旦常闭触点K₁断开，电动机断电，H₁熄灭，照明灯H₂与手动 开关K₂串接，并与电池组两端，成对指示灯H₃、H₄为左右方向前后指示灯，由车把左 右转弯时触碰开关K_左K_右控制，由电池组供电，刹车尾向指示灯H₅与限流电阻串联后， 并接交流发电机输出端，显示前进车辆处于刹车状态，左手闸柄也呈T字型结构，其底部 为支点，并设置扭簧，T字型刹闸右端钢丝与自动振荡点刹小机构A322连接，急刹车时， 左右刹闸同时使用，因此左刹闸引发的自动振荡点刹，其指示灯共用H₅；上述正负指示 直流电流表PA及相关指示灯安装于车把正中塑料箱面板上；电子器件及电阻、电容印制 板安装于塑料箱内。