CN103661774A

CN103661774A - 电动自行车

Info

Publication number: CN103661774A
Application number: CN201210553832.7A
Authority: CN
Inventors: 金一龙; 高昌福
Original assignee: Mando Corp
Current assignee: HL Mando Corp
Priority date: 2012-09-19
Filing date: 2012-12-18
Publication date: 2014-03-26
Also published as: EP2711281A1; US20140076650A1; US8997910B2

Abstract

一种被配置为通过其脚踏发电的电动自行车，所述电动自行车包括：前车架，其设置有前车轮和车把；中间车架，其设置有脚踏和车座；后车架，其设置有后车轮；脚踏护罩，其设置在所述中间车架处；脚踏轴，其两个端部处设置有所述脚踏，并且所述脚踏轴穿过所述脚踏护罩；加速单元，其允许所述脚踏轴从其穿过，并且所述加速单元设置有输入侧，所述输入侧直接连接至所述脚踏轴，从而增加旋转速度；以及发电单元，其允许所述脚踏轴从其穿过，并且所述发电单元直接连接至所述加速单元的输出侧。

Description

电动自行车

技术领域

本申请的实施例涉及电动自行车，并且更具体地，涉及不带有将脚踏连接至车轮的链条的电动自行车。

背景技术

1.相关技术说明

一般来说，自行车被配置为在人用两脚踩蹬脚踏时利用链条将转动自行车脚踏的力传递给车轮从而行驶。然而，链条的结构复杂并且同时在自行车上占据了较大的面积，因此链条可能会从车轮脱离，或者骑乘者的衣服可能会卡在链条内并且导致弄脏衣服。

近来，考虑到这些困难，研发了一种不带链条的电动自行车以供使用。

2.技术文献

公开号为10-2012-0001834的韩国专利（于2012年1月5日登记）。

由申请人申请的上述文献涉及一种不带链条的电动自行车。所述电动自行车包括：马达，其转动车轮；电池，其向所述马达提供电力；以及，电子控制装置，其被配置为控制所述马达和所述电池，并且当通过电子控制装置将电力提供给所述马达时，随着所述马达带动车轮旋转，所述电动自行车移动。

此外，上述文献包括发电机，其被配置为通过脚踏的操作而发电。也就是说，所述电动自行车以下述方式配置：通过使用外部接口或通过使与所述发电机相连接的脚踏转动而对所述电池充电。

所述电动自行车的脚踏需要将脚踏的旋转力以最有效的方式转换为电能，并且所述电动自行车需要以其更小的尺寸来提供相同的效率。

发明内容

因此，本申请的一个方面提供了一种具有发电机的电动自行车，所述发电机具有其更紧凑的尺寸以及高发电效率。

本申请的其他方面将部分地在随后的说明书中进行陈述并且部分地通过所述说明书而变得显而易见，或者可由实践本申请而习得。

根据本发明的一个方面，一种被配置为通过脚踏发电的电动自行车，其包括：前车架、中间车架、后车架、脚踏护罩、脚踏轴、加速单元和发电单元。所述前车架可设置有前车轮和车把。所述中间车架可设置有脚踏和车座。所述后车架可设置有后车轮。所述脚踏护罩可设置在所述前车架处。所述脚踏轴可在其两个端部处设置有脚踏且穿过所述脚踏护罩。所述加速单元可允许所述脚踏轴从其穿过，并且所述加速单元可具有直接连接至所述脚踏轴的输入侧，以增加旋转速度。所述发电单元可允许所述脚踏轴从其穿过，并且所述发电单元直接连接至所述加速单元的输出侧。

所述加速单元可包括：恒星齿轮、多个行星齿轮、承载架和环形齿轮。所述多个行星齿轮可被配置为在齿配合至所述恒星齿轮的外圆周的同时旋转。所述承载架可将所述多个行星齿轮的中心轴彼此连接。所述环形齿轮可设置在所述脚踏护罩的内表面并且被配置为齿配合至所述行星齿轮的外圆周，以使所述行星齿轮旋转。所述承载架可直接连接至所述脚踏轴，而所述恒星齿轮直接连接至所述加速单元。

所述发电单元可设置有转子和定子。所述脚踏轴可被配置为穿过所述转子。所述恒星齿轮可连接至所述转子。

所述加速单元可设置有至少两级加速单元。所述至少两级加速单元之中对应于输入侧的加速单元的恒星齿轮可连接至所述至少两级加速单元之中对应于输出侧的加速单元的承载架。

所述至少两级加速单元可以串联设置。所述至少两级加速单元之中对应于输入侧的加速单元可设置在所述脚踏护罩的外部。

所述脚踏护罩可设置有在其内部划分的两个空间，并且所述脚踏护罩的一个空间可设置有所述加速单元，而所述脚踏护罩的另一个空间可设置有所述发电单元。

所述脚踏护罩可设置有分隔壁，所述分隔壁分隔其内部空间。

如上所述，所述电动自行车的所述脚踏护罩的内部设置有发电单元和加速单元，所述发电单元将电动车脚踏的旋转动能转换为电能，并且所述加速单元从内部提高所述脚踏的旋转速度，从而有效地实现电动自行车上发电机的紧凑性。

此外，通过分隔所述脚踏护罩，所述发电单元与所述加速单元分离设置，由此简化了电动自行车的结构，而且加速单元以两级串联，由此提高了发电效率。

附图说明

本发明的这些和/或其他方面将通过以下结合附图的实施例说明而变得显而易见且易于理解。附图中：

图1为根据本发明一实施例的电动自行车的透视图。

图2为根据本发明一实施例的电动自行车的平面图。

图3为根据本发明一实施例的电动自行车的侧视图。

图4为例示了根据本发明一实施例的电动自行车的发电机的分解透视图。

图5为例示了根据本发明一实施例的电动自行车的发电机的加速单元的分解透视图。

图6为图4的剖面图。

具体实施方式

现在将详尽地参照本发明的实施例，这些实施例的示例已经例示在附图中，其中相同的参考标记自始至终指的是相同的元件。另外，这些图示仅是代表性的，并且可不按比例绘制。图示内的某些比例可被放大，而其他比例可被缩小。因此，这些公开内容和图表将被视为示例性的而非限制性的。

图1是根据本发明一实施例的电动自行车的透视图。参照图1，该电动自行车包括前车架100、中间车架200和后车架300。

该前车架100、中间车架200和后车架300在车架100、200和300中的每一车架的一个端部处通过铰接轴（未示出）彼此轴向联接。该铰接轴在每一车架的一个端部处穿透每一车架，并且当该前车架100、中间车架200和后车架300将该铰接轴作为中心而旋转时，该铰接轴被折叠。

前车架100的一个端部设置有车把管110，使得车把竖管14被联接到该车把管110上，其中该车把竖管14设置有前车轮12和车把单元10。该前车轮12设置在车把竖管14的下侧，该车把单元10设置在车把竖管14的上侧且被配置为使电动自行车转向。该车把单元10包括把手16，该把手16的中心联接至该车把竖管14，且该把手16包括设置在其两个端部中的每一端部处的车把握把17以及制动杆18。该制动杆18被配置为用于制动前车轮12和后车轮62。

在本实施例中，当折叠电动自行车的情况下，通过使用第一夹钳13，该车把竖管14使得该车把单元10定位在前车架100的侧表面，并且通过使用第二夹钳15，该车把竖管14允许该把手16的高度得以调节。此外，该车把握把17包括加速杆19a和界面装置19b，该加速杆19a被配置为用于电动自行车的加速和调速，且该界面装置19b被配置为在用户请求的情况下向用户显示自行车的状态以及通过按钮操控电动自行车。该界面装置19b电气连接至电子控制装置（未示出），该电子控制装置被配置为控制诸如发电机、电池和马达的电子元件，所有这些电子元件都是运行电动自行车所需的。

此外，前车轮12旋转地联接至车把竖管14的下端部。此时，如图2中所示，为了使前车轮12和后车轮62定位在同一线"A"上，设置了车把竖管14，且该车把竖管14的一部分朝向侧表面弯折。通过不同的方法，如传统自行车中的前车轮12联接到具有叉子形状的车把竖管14上。

该中间车架200的一个端部处设置有脚踏护罩210。在该脚踏护罩210处，一对脚踏20旋转地设置在脚踏护罩210的两侧，且发电机400和电子控制单元（ECU）40设置在脚踏护罩210的内部。该发电机400以下述方式配置：当用户转动脚踏20时，脚踏20的旋转动能被转换为电能，然后转换的电能以电力方式存贮在电池30中。稍后将描述该发电机400。

此外，为了将车座50安装在中间车架200上，该中间车架200设置有车座架220。该车座架220的后侧设置有座管，车座50可被安装在该座管上。座杆52联接到该座管上且被配置为调节该车座50的高度。车座架220可与中间车架200一体成型，或可在分别成型后通过焊接或螺接而组装到中间车架200上。

后车轮62旋转地安装在后车架300处，且该后车轮62在通过马达64而旋转的同时使电动自行车向前移动。

此外，电池30可内置于后车架300中，该电池30被配置为以电力方式存储通过发电机400转换的电能。此时，电池30可内置于前车架100中，而不仅仅是后车架300。

在此，在本实施例中，电动自行车的发电机400和ECU 40安装在中间车架200处，且电池30安装在后车架300处。然而，本申请不限于此。例如，由于车架100、200和300中的每一车架在其内部设置有容纳空间，每一组件都可安装在除了该组件当前所安装的车架之外的其他车架处。

图4是例示了根据本发明一实施例的电动自行车的发电机的分解透视图。图5是例示了根据本发明一实施例的电动自行车的发电机的加速单元的分解透视图，且图6是图4的剖面图。

参照图4，发电机400包括：设置在中间车架200处的壳体410；穿透该壳体410的脚踏轴420，该脚踏轴420在其两个端部处设置有脚踏20；至少一个加速单元430，其以加速方式旋转，且同时其输入侧连接至该脚踏轴420；以及，发电单元450，其连接至该加速单元430的输出侧。

该壳体410被设置为内部具有空腔（hollowness）的圆柱形，且被联接到弓形的脚踏护罩210上。在本实施例中，如上所述，可在分别提供脚踏护罩210和壳体410后再将其组装，或可省去壳体410且同时将脚踏护罩210设置为圆柱形。车颈412以突出的形式设置在壳体410的外圆周表面处，该车颈412被配置为与中间车架200组装且同时具有矩形的形状。壳体盖414和416在空腔部处联接，且开口分别朝向壳体410的左侧和右侧。

此外，壳体410在其内部的中心部处设置有分隔壁418，以分隔内部空间，从而可以容易地安装加速单元430和发电单元450。分隔壁418可与壳体410一体地提供，或可在分别提供后被组装到壳体410上。该分隔壁418包括供脚踏轴420从其穿过的穿孔，但由于该穿孔被发电单元450堵住，注入到加速单元430中的润滑油不会泄露到发电单元450中。

脚踏轴420穿透壳体410，且该脚踏轴420在其两个端部处设置有脚踏20。轴承422和424分别被置于壳体盖414和416处，使得脚踏轴420可联动地(mutually)旋转。

如图5中以放大方式所示的，加速单元430被配置为加快加速单元430的输出侧的旋转速度，该旋转速度被提供给发电单元450。这种加快是相较于加速单元430的输入侧的旋转速度而言的，该旋转速度由踩蹬脚踏产生。在本实施例中，为了获得约20:1的齿轮加速比，提供了第一加速单元430和第二加速单元440。

该第一加速单元430包括：第一恒星齿轮432；多个第一行星齿轮434，其在齿配合至该第一恒星齿轮432的外圆周的同时旋转；第一承载架436，其将多个第一行星齿轮434的中心轴彼此连接；以及，第一环形齿轮438，其以即将齿配合至该第一行星齿轮434的外圆周的方式设置在该壳体410的内表面。

该第一恒星齿轮432的中心处形成有空腔（hollowness），使得脚踏轴420从该空腔（hollowness）穿过，并且该第一行星齿轮434是成组地提供的，每一组设置三个第一行星齿轮。这三个第一行星齿轮434的中心轴被***轴承435内并被连接至第一承载架436，每一承载架具有板的形状。

该第二加速单元440包括：第二恒星齿轮442；多个第一行星齿轮444，其在齿配合至该第二恒星齿轮442的外圆周的同时旋转；第二承载架446，其将多个第二行星齿轮444的中心轴彼此连接；以及，第二环形齿轮448，其以即将齿配合至该第二行星齿轮444的外圆周的方式设置在该壳体410的内表面。可通过延伸该第一环形齿轮438来实施该第二环形齿轮448。

该第二恒星齿轮442的中心处形成有空腔（hollowness），使得脚踏轴420从该空腔（hollowness）穿过。该第二行星齿轮444是成组地提供的，且每一组设置三个第二行星齿轮。这三个第二行星齿轮444的中心轴被***轴承445中并被连接至第二承载架446，每一承载架具有板的形状。

第一加速单元430和第二加速单元440以串联连接。为了使该加速单元430和440易于与发电单元450组装，对应于输入侧的该第一加速单元430设置在壳体410的外侧，以便直接连接至脚踏轴420，而对应于输出侧的该第二加速单元450设置在壳体410的内侧，以便直接连接至发电单元450。如果期望较大的加速度，可增加包括从第三发电单元至第n发电单元的多个发电单元，且将其连续地以串联设置。

关于第一加速单元430，为了加快旋转速度，第一承载架436对应于第一加速单元430的输入侧，且第一恒星齿轮432对应于第一加速单元430的输出侧。也就是说，当第一加速单元430的第一承载架436旋转时，第一行星齿轮434沿该第一环形齿轮438转动且自身也旋转，因此，与该第一行星齿轮434齿配合的第一恒星齿轮432以增加的速度旋转。

该第一恒星齿轮432直接连接至第二加速单元440的第二承载架446。当第二承载架446旋转时，第二行星齿轮444沿该第二环形齿轮448转动且自身也旋转，因此，与该第二行星齿轮444齿配合的第二恒星齿轮442以增加的速度旋转。

该第二恒星齿轮442连接至发电单元450。

该发电单元450包括转子452和定子454。该转子452设置在发电单元450的中心部，且该定子454被配置为与该转子452发生电磁作用。该转子452包括在其外圆周表面上的多个永磁体453，且该定子454包括多个缠绕的线圈455。该发电单元450被配置为通过旋转力发电，且其构成为一般构成，因此将省略关于其构成的详细说明。

该转子452包括在其内部的空腔（hollowness），使得脚踏轴420从该空腔（hollowness）穿过，因为当该脚踏轴420直接连接至第一加速单元430的输入侧时，转子452联动地旋转且直接连接至第二加速单元440的输出侧。为了该联动旋转，可将轴承置于转子452和脚踏轴420之间，或可通过在转子452和脚踏轴420之间设置空腔而使其彼此间隔设置。

此外，该转子452包括转子轴456，该转子轴456以延伸方式设置在脚踏轴420的纵向上。该转子轴456直接连接至第二加速单元440的第二恒星齿轮442。此外，该转子轴456旋转地联接到分隔壁418的穿孔上，从而防止加速单元430和440内部的润滑油进入发电单元450中。

接下来将参照图6对具有上述结构的电动自行车的发电机的运作进行描述。

当用户踩蹬脚踏30以使其旋转时，脚踏轴420首先使第一加速单元430的第一承载架436旋转。当第一承载架436旋转时，第一行星齿轮434沿该第一环形齿轮438转动且自身也旋转，其结果是，与该第一行星齿轮434齿配合的第一恒星齿轮432旋转。通过上述过程，脚踏20的旋转速度初步增加。

然后，第一加速单元430的第一恒星齿轮432使第二加速单元440的第二承载架446旋转。当第二承载架446旋转时，第二行星齿轮444沿该第二环形齿轮448转动且自身也旋转，其结果是，与该第二行星齿轮444齿配合的第二恒星齿轮442旋转。通过上述过程，脚踏20的旋转速度进一步地增加。

接下来，第二恒星齿轮442使发电单元450的转子452旋转，并且由转子452和定子454的电磁相互作用产生的电能以电力方式存储在电池30中。存储在电池30中的电能由ECU 40控制，并且该电能驱动马达54，使得电动自行车向前移动。

尽管已经通过少量实施例示出并描述了本发明，对于本领域技术人员来说明显的是，可在不脱离本发明的原理和精神的前提下对这些实施例进行修改，本发明的范围由权利要求书及其等同物限定。

Claims

1.一种被配置为通过脚踏发电的电动自行车，所述电动自行车包括：

前车架，其设置有前车轮和车把；

中间车架，其设置有脚踏和车座；

后车架，其设置有后车轮；

脚踏护罩，其设置在所述中间车架处；

脚踏轴，其在其两个端部处设置有所述脚踏，并且所述脚踏轴穿过所述脚踏护罩；

加速单元，其允许所述脚踏轴从其穿过，并且所述加速单元具有输入侧，所述输入侧直接连接至所述脚踏轴，从而增加旋转速度；以及

发电单元，其允许所述脚踏轴从其穿过，并且所述发电单元直接连接至所述加速单元的输出侧。

2.如权利要求1所述的电动自行车，其中，所述加速单元包括：

恒星齿轮；

多个行星齿轮，其在齿配合至所述恒星齿轮的外圆周的同时旋转；

承载架，其将所述多个行星齿轮的中心轴彼此连接；以及

环形齿轮，其设置在所述脚踏护罩的内表面处并且被配置为齿配合至所述行星齿轮的外圆周，使得所述行星齿轮旋转，并且

所述承载架直接连接至所述脚踏轴，而所述恒星齿轮直接连接至所述发电单元。

3.如权利要求2所述的电动自行车，其中：

所述发电单元设置有定子和转子；

所述脚踏轴被配置为穿过所述转子；并且

所述恒星齿轮连接至所述转子。

4.如权利要求2所述的电动自行车，其中，所述加速单元设置有至少两级加速单元，并且

所述至少两级加速单元之中对应于输入侧的加速单元的恒星齿轮连接至所述至少两级加速单元之中对应于输出侧的加速单元的承载架。

5.如权利要求4所述的电动自行车，其中，所述至少两级加速单元是串联设置的，并且

所述至少两级加速单元之中对应于所述输入侧的所述加速单元设置在所述脚踏护罩的外部。

6.如权利要求1所述的电动自行车，其中，所述脚踏护罩设置有在其内部被分隔出的两个空间，并且所述脚踏护罩的一个空间设置有所述加速单元，而所述脚踏护罩的另一个空间设置有所述发电单元。

7.如权利要求6所述的电动自行车，其中，所述脚踏护罩设置有分隔其内部空间的分隔壁。