CN202518416U - 便携式电动三轮车 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及日常用电动车技术领域，具体涉及一种便携式电动三轮车，包括车架、前叉、车轮、车把、车座、驱动装置和刹车装置，所述驱动装置包括前轮驱动电机、电池盒和控制器；所述车轮包括前轮、左后轮和右后轮，车架前端与前叉连接，前轮通过前轮轴连接在前叉下端，左后轮和右后轮通过后轮轴对称的连接在车架后端，其特征在于，所述前轮轮径大于后轮；所述前叉顶端与车架前端之间通过推力球轴承连接，所述车把连接在前叉上部高于前轮顶端的位置；所述驱动装置还包括连接至左后轮上用于启动电动三轮车的左后轮驱动电机；所述车架上设有脚踏板。本实用新型体积小，重量轻，便于携带。

Description

便携式电动三轮车

技术领域

本实用新型涉及日常用电动车技术领域，具体涉及一种便携式电动三轮车。

背景技术

我国城市化发展迅猛，城市不断扩大，人口和机动车的数量快速增加。道路建设显然无法跟上人口和机动车增长的速度，这样就导致了交通拥堵，为了缓和这个问题，大量的行人和自动车道被机动车道占用，但依然无法解决交通拥堵的问题，在上下班高峰期，路面交通成了非常严重的问题。而且上述问题也容易引发交通事故。所以对于距离不是太远的路程，很多人选择电动自行车或电动三轮车来代替乘坐机动车。

目前普遍使用的电动自行车或电动三轮车多是用人力脚蹬做零速启动助动，电动车结构上要预留出脚蹬的活动范围，故车座位置不能太低（通常立管长度=人腿长*0.65），车身长度不能太短。因此这种电动车体积较大。为了携带方便，目前市场上出现了一种折叠式的自行车。这种自行车虽然可以折叠，但是每次使用都需要打开和折叠，不停的拆装各活动链接处的连接部件，非常麻烦。而对于全电力驱动的电动三轮车，因重量和体积较大，目前尚没办法实现便携的结构。

目前市场上还有一种电动滑板车，体积小且较轻，携带方便。但这种车的车轮轮径很小，只适合在平坦的路面上行驶，如遇到凹凸不平，软硬程度不同的路面，则行驶较困难。

综上，现有的电动自行车或三轮车还无法实现真正的便携、同时又非常简单实用的目的。

发明内容

本实用新型解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种体积小、重量轻且简单实用的便携式电动三轮车。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下：

便携式电动三轮车，包括车架、前叉、车轮、车把、车座、驱动装置和刹车装置，所述驱动装置包括前轮驱动电机（可简称为“前驱电机”）、电池盒和控制器；所述车轮包括前轮、左后轮和右后轮，车架前端与前叉连接，前轮通过前轮轴连接在前叉下端，左后轮和右后轮通过后轮轴对称的连接在车架后端，所述前轮轮径大于后轮；所述前叉顶端与车架前端之间通过推力球轴承连接，所述车把连接在前叉上部高于前轮顶端的位置；所述驱动装置还包括连接至左后轮上用于启动电动三轮车的左后轮驱动电机（可简称为“后驱电机”）；所述车架上设有脚踏板。本实用新型通过设置推力球轴承来实现更大的承重，这样就无需通过加长前叉的长度来实现较大的承重，大大缩短了前叉的长度，降低了车体前部的高度，同时也减小了本实用新型的重量。并且推力球轴承良好的摩擦性能又满足了前叉转动灵活性的要求。同时，本实用新型做成前轮大后轮小的结构，这样在后轮就预留出一定的高度来放置车座，这样在安装车座之后，不会提高车的整体高度。另外，本实用新型通过左后轮电机实现零速启动操作，起到相当于脚踏动力的作用，因此无需设置脚蹬的空间，这样可以大大缩小前轮与车把以及前后轮之间的距离，也降低了车座的高度，这样就进一步的缩小了本实用新型的体积和重量。通过本实用新型的特别设计，可以使得车把距离地面的高度降至仅有50cm，其中，车把与前轮上沿距离减少至10cm以内，车座高度仅有40cm，车身长度可降至90cm左右。这样，当本实用新型竖立放置时，仅相当于占地面积50*50cm²的行李的大小，无需折叠即可实现占用空间小的目的，省去了现有技术中需要折叠才能达到占用体积小的目的，简单实用。再者，本实用新型的前轮主动力、后轮助动力的双动力结构除了能缩小本实用新型的体积外，还可以使得本实用新型具有良好的越障性能和节能效果，因为前驱动力的电动车在与障碍物发生撞击时，其受到的阻力较小，更利于翻越障碍物，而且当较大的前轮翻越后，很容易带动较小的后轮顺利翻过障碍物。

进一步的，所述左后轮驱动电机是额定功率为50W~80W的有刷有齿直流电机，所述左后轮电机通过链条和设于左后轮上的飞轮连接；所述左后轮驱动电机额定功率小于前轮驱动电机。左后轮驱动电机因只需要承担启动本实用新型以及翻越障碍的用途，所以采用功率较小、起步时扭距大、加速迅猛的有刷有齿电机。

进一步的，由于无刷无齿电机在启动时电流过大，为了保护电池，延长电池使用寿命，所述左后轮驱动电机上连接有零速启动电机控制电路，所述零速启动电机控制电路包括用于限流的限流电阻和用于延时左后轮驱动电机全压运行的阻容延时电路（简称为RC延时电路）。这样在使用时，最初开启时电路中的最大电流由于限流电阻的分压作用而大大降低，同时由于阻容延时电路的作用，当越过最大电流时刻后，左后轮驱动电机才全压运行（即满负荷运转），这样电路中的最大电流大大降低，有效的保护了电池，同时也保护了电机本身。

进一步的，所述前叉倾斜设置，所述前叉与水平面夹角为72°~74°，前叉翘度为零。这是实验推荐数据，如倾角太大，在车速快时（如下坡）车把会抖，而倾角太小又会使拐弯的灵活性变差。现有的电动自行车或三轮车的前叉均是前端弯曲的，所述翘度的含义是指前轮的轴心到前叉的直线部分的垂直距离。一般来说，前叉的翘度越大，车体的平稳性越好，但是车把的转动灵活性越差。由于本实用新型是运行在人行道等较为狭小的路面上，所以对于本实用新型的车型来说，灵活性更加重要。另外，由于本实用新型的车身较小，重心低，所以平稳性已经基本满足需要。所述车把转动范围是0~200°。这样的转动范围可使用本实用新型的转弯运动更加灵活。

进一步的，所述车架包括依次连接的上管、立叉、下管和前管，所述上管前端通过推力球轴承与前叉顶端连接，所述前管在前叉后方的位置与上管连接，所述立叉后端通过后轮轴连接左后轮和右后轮，所述脚踏板设于下管上；所述立叉前端连接有向后伸展的用于固定车座的后管。

进一步的，所述车架的框内设有加强车架结构强度的中管。所述后管通过两个后立管固定于后轮轴上。

进一步的，所述刹车装置包括设置在前轮驱动电机左侧的涨闸和设于右后轮左侧的抱闸，所述涨闸与设于车把的右把手上的手闸连接，所述抱闸与设于车把的左把手上的手闸连接。

进一步的，所述前轮驱动电机是无刷无齿直流电机，额定功率是240~300W。因为前轮驱动电机在本实用新型运动过程中为主动力源，承担更长时间的驱动工作，而无刷无齿直流电机具有更长的使用寿命，而且具有，加速平稳，运转时噪声小的特点，非常适合作为主动力源。

进一步的，所述前轮是充气车轮，轮径是15~17英寸，轮宽为1~2英寸；所述左后轮和右后轮是超低压充气橡胶轮，轮径是10-12英寸，轮宽是3~5英寸。前轮采用轮宽较窄的普通充气车轮，这样翻越障碍时阻力较小；而后轮采用超低压充气橡胶轮，其轮宽较宽，这样对地面的压强较小，当行驶在较软的路面时，不易陷入地面内，其行驶阻力更小，提高了本实用新型在不良路面的行驶能力。并且超低压的橡胶轮还可以起到减震的作用。所述轮径的含义是指车轮的最外圈的直径，即车胎的外径。

进一步的，所述后轮轴为非传动轴，即后轮轴是不转动的，其上连接的左右两个后轮分别各自转动，互不影响。这样的结构可以使得本实用新型的电动三轮车在转弯时，是以后轮轴的中心点作为转动的圆点，能够更加灵活的进行转弯操作。

与现有技术相比，本实用新型技术方案的有益效果是：

一.推力球轴承的前叉负荷传动结构既满足了前驱为主的大牵引力传递，其良好的摩擦性能又满足了前叉转动灵活性要求，同时可使车把与前轮上沿距离减少至10cm以内，缩小了前叉的尺寸，令车把高度小于等于50cm，方便携带存放。

二. 本实用新型通过左后轮电机实现零速启动操作，起到相当于脚踏动力的作用，因此无需设置脚蹬的空间，骑车人双脚可平稳的放在前轮两侧的脚踏板上。这样可以大大缩小前轮与车把以及前后轮之间的距离，也降低了车座的高度，车座高度可降至40cm，同时车身长度可减至90cm左右。当车竖放时，像个占地面积50*50cm²的行李的大小，方便携带和存放。显然，本实用新型的车架相对于现有技术大大缩小，进一步减小了本实用新型的体积和重量。

三.前轮主驱动和后轮助驱动的两电机优势互补，零速启动时，后驱电机工作在高速、高负荷、高效率状态几秒后，前驱电机启动，当车速达到行驶时所需车速后，后驱电机即关断停转，这样后驱电机使用寿命短的缺点及时得到补偿。前驱电机启动时，因自感应电势抑制作用，可平稳启动，工作电流由小到大，进入中等负荷、高效率的运行状态，发挥了它使用寿命长的优势。

四.简单的零速启动电机控制电路电路，使后驱电机在零速启动瞬时电流大大减小，起到延长蓄电池使用寿命的作用，同时又使零速启动力比较平缓，约3s左右，车自动加速至5km/m。并且简单的控制电路有利于降低成本，提高可靠性。

五.超低压的两个充气橡胶后轮提高了在不良路面行驶的能力，相对于轮径较大，功率较大的前轮主动力结构使得本实用新型具有良好的越障性能和节能效果。

附图说明

图1是本实用新型实施例的结构示意图；

图2是图1的侧视图；

图3是本实用新型零速启动电机控制电路图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案做进一步的说明。

实施例1

图中各部件标号如下：

1、左后轮驱动电机； 2、链条； 3、左后轮； 4、车座； 5、前轮驱动电机； 6、涨闸； 7、前叉； 8、推力球轴承； 9、车把； 10、上管； 11、立叉； 12、下管； 13、前管； 14、中管； 15、后管； 16、后立管； 17、电池盒； 18、控制器； 19、脚踏板； 20、前轮； 21、右后轮； 22、抱闸； 23、后轮轴； 24、飞轮； 25、补强结构； K、零速启动控制按钮开关。

如图1所示为本实用新型实施例的便携式电动三轮车的结构示意图，包括车架、前叉7、车轮、车把9、车座4、驱动装置和刹车装置。车架前端与前叉7连接，车把9连接在前叉7上部高于前轮顶端的位置，本实施例中的具体安装方式为：在前叉7两肩处焊上两块直角形支撑铁，然后将车把安装于该直角形支撑铁的末端，使车把9高度略高于车架，具体的，略高于下面提到的上管10。车把与前轮上沿距离减少至10cm以内。为了配合不同的身高，可以将本实用新型的车把9做成可升降的结构，预留出一定的高度调节空间，这个在现有技术中的实现方式很多，属于惯用技术，不再赘述。车轮包括前轮20、左后轮3和右后轮21，前轮20通过前轮轴连接在前叉7下端，左后轮和右后轮通过后轮轴23对称的连接在车架后端，前轮20轮径大于后轮3、21。

车架的具体结构如图1所示，包括依次连接的上管10、立叉11、下管12和前管13。由于本实用新型是电动三轮车，后轮有两个，所以上管10、立叉11、下管12和前管13均包含左右对称设置的两个管。

上管10的前端通过推力球轴承8与前叉7连接，本实用新型的推力球轴承8为双推力球轴承，其具体结构为：由5mm厚的铁板做成上层、中层和下层的三层结构，每相邻两层中间各夹设一圈滚珠轴承，两个滚珠轴承的外径分别为50mm和70mm左右，上下两层之间固定连接，中层的铁板是直径为90mm的活动层。上管10固定连接在上层的铁板上，而前叉7的左右两边焊接在中层的边沿上。推力球轴承8的许用负荷是125kg，这样既能满足日常使用，同时也不至于笨重。两侧的前管13在前叉后方的位置通过四通管件与上管10连接，四通管件之间通过一短管连接，这个短管也属于前管13的一部分，即前管13整体为门字形结构。为了避免前管13和上管10的连接点处的应力集中，在两者的连接处还可以通过固定三角形铁片作为补强结构25来分散应力，提高车架的结构强度。

立叉11后端通过后轮轴23连接左后轮3和右后轮21，在下管12上左右两侧分别设有脚踏板19；立叉11前端连接有向后伸展的后管15，车座4固定在该后管15上，而后管15通过两个后立管16固定于后轮轴23上，如图2所示。图2 中为了更清楚的看到本实用新型电动三轮车后部的结构，将前部的前轮等部件省略了。同样的，类似于车把处的结构，为了配合不同的身高，本实用新型的后立管16也可以做成可升降的结构，具体的实现方式在现有技术中很常见，比如可以采用两个管套接的方式，中间通过一个可调松紧的连接件来连接，从而实现可升降，此处不再赘述。为了提高本实用新型车架的结构强度，在车架的框内设有中管14，中管14配合车架左右对称的结构，也具有两个。在本实施例中，中管14是连接在立叉11和上管10连接位置处的，当然也可以根据需要设置在车架框内的其他位置，或者设置更多个中管14。

本实用新型的车架采用空心的钢材管即可。而且本实用新型的体积小，采用三角形、梯形框架结构的车架也小，可使用管径较小的钢材做车架，以减小车的重量。也可通过采用铝合金、镁合金乃至碳纤维管复合材料等较轻的材料作为车架和前叉等结构，可进一步减轻车的重量。

本实用新型的前轮20是充气车轮，轮径可以是15~17英寸，轮宽为1~2英寸，在本实施例中选用轮径为16英寸，轮宽为1.75英寸的充气车轮作为前轮。左后轮3和右后轮21是超低压充气橡胶轮，轮径可以是10-12英寸，轮宽是3~5英寸。在本实施例中，选用轮径是10英寸、轮宽为3.5英寸的超低压充气橡胶轮作为后轮。选用上述尺寸的车轮后，车把9与前轮轴心的距离小于29cm，车把9距离地面高度小于等于50cm，推力球轴承8的中层铁板距离前轮轴心的距离约为24cm。

本实用新型的前叉7与水平面成72°~74°角范围倾斜设置，翘度为零。最佳的，前叉与水平面成73°角倾斜设置，这是实验推荐数据，如倾角大于73°，在车速快时（如下坡）车把会抖，倾角太小又会使拐弯的灵活性变差。车把9的转动范围是0~200°。另外，后轮轴为非传动轴，因此本实用新型的电动三轮车能以左右两后轮的轮距中点为中心点进行转弯运动，在选用上述尺寸车轮的情况下，转弯半径约0.6m，故本实用新型的电动三轮车具有很好的运动灵活性。如果两后轮之间是连动的关系，则会增大转弯半径，降低了转弯灵活性。

本实用新型实施例的驱动装置，其包括前轮驱动电机5（以下简称为“前驱电机”）、左后轮驱动电机1（以下简称为“后驱电机”）、设于后管15上的电池盒17和设于上管10上的控制器18。电池盒17用于装设供电电池，优选的采用锂离子蓄电池，因为其具有重量轻、容量大的特点。前驱电机5装设在前轮20上，左后轮电机1通过链条2和设于左后轮3上的飞轮24连接。后驱电机1的额定功率小于前驱电机5。前驱电机5是额定功率为240~300W无刷无齿直流电机，在本实施例中，采用额定功率为240W的SWX型无刷无齿直流电机。通过选用合适的前驱电机的控制器，使得本实用新型的电动三轮车的最大速度可以控制在15km/h以内。前驱电机的控制器是通过改变输入至前驱电机的频率来调节电动车的速度。因为理论上来说，碰撞时的撞击力与速度的平方成正比，所以15km/h以内的速度相对于现有技术中的20km/h的速度，可以将碰撞力减小一半。因本实用新型是运行在人行道等人流较大的路面上，这样显然提高了安全性。并且15km/h这个速度对于日常使用，已经不慢了。后驱电机1是额定功率为50W~80W的有刷有齿直流电机，在本实施例中为50W。

控制器18包括：前驱电机速度控制与过流断电保护电路，后驱电机零速启动电机控制电路。为了直观的显示两个电机的工作状态，控制器还可以包括显示两电机工作电压和电流的电压表和电流表。

上述的零速启动电机控制电路，用于限流和延时后驱电机的全压运行，起到延长电池使用寿命的作用，如图3所示，零速启动电机控制电路包括用于限流的限流电阻和用于延时后驱电机全压运行的阻容延时电路（或称为RC延时电路），本实施例中采用的是3s RC延时电路。具体的，零速启动电机控制电路包括依次串连的零速启动电机控制按钮开关K、限流电阻R、继电器J和3s阻容延时电路和供电电池，在限流电阻R上并联上继电器的开关K_J。继电器J受控于3s RC延时电路。限流电阻R的大小约等于E/Ic（其中E是供电电池的额定电压，Ic为供电电池的额定电流值）。零速启动电机控制按钮开关K是设置在车把的左把手上的。

本实用新型的驱动过程具体为：当控制闭合零速启动控制按钮开关K时，由于K_J还处于断开状态，所以此时后驱电机1由于限流电阻R的限流作用，并没有全压运行，此时后驱电机的启动电流小于供电电池的额定电流。当3s阻容延时电路的延时时间到达后，即已经越过了电路中的最大电流时刻，此时继电器J通电，即K_J处于闭合状态，这时限流电阻R被短路，而后驱电机1进入全压运行的状态，其工作在高速、高负荷、高效率状态约10s左右，电动三轮车速度达到约5km/h。这时，由于前轮的转动导致前驱电机5内的线圈产生电磁感应，此时前驱电机5启动，因自感应电势抑制作用，可平稳启动，工作电流由小到大，进入中负载、高效率运行状态。电动三轮车进入正常行驶状态，后驱电机1即关断停转。通过调节与前驱电机5相匹配的调速装置（通常设置在右把手上），可以将车速在5~15km/h的范围进行调节。这样的双动力配合方式，使得后驱电机1使用寿命短的缺点及时补偿，小功率大推力的优点得以利用；而前驱电机5发挥了它使用寿命长的优点，非中功率段效率低（前驱电机在中间功率范围的效率高，而在较大或者较小的功率段的运行效率低）的缺点得到补偿。

刹车装置包括设置在前驱电机5左侧的涨闸6和设于右后轮21左侧的抱闸22，涨闸6与设于车把9的右把手上的手闸连接，抱闸22与设于车把9的左把手上的手闸连接。

本实施例采用的各个部件的重量如下表所示：

注释：其中Φ16*1mm的含义是外径为16mm，厚度为1mm的空心管；Φ12mm的含义是直径是12mm。

表内所列部件（不包括电池）总重量约为15kg。如批量生产，尚有减重的空间：1.可配套生产小功率后驱电机-建议采用稀土磁铁及径向尺寸较大，轴向尺寸较小的薄片形电驱绕组的有刷有齿电机，具有大转矩和良好起动性能，也可更轻更小；2.上述车把、车架、后轮的车圈都是铁质材料，如改用铝合金、镁合金，有一定减重空间。

综上所述，本实用新型在使用性能上的优点主要体现在以下几个方面：

1、便携性：体较小，重量轻，各种尺寸如下：车把9距离地面高度小于等于50cm，车座高度降至40cm，车身长度减至90cm左右。当车竖放时，像个占地面积50*50cm²的行李的大小。重量仅为15kg，仅相当于平时一小袋米的重量，一般人都可以轻松拎起。

2、灵活性：车把转动角度为0~200°，并且两后轮并非同步转动，这样保证本实用新型以后轮轴的中点为中心点，转弯半径约0.6m。

3、越障性能强：前轮大后轮小的结构，配合后轮采用超低压橡胶轮，适合在各种路况的路面上行走，能轻松的行驶在凹凸不平，软硬不一的路面上。同时由于本实用新型体积小，因此可以自由穿梭在城市弄堂、非机动车道等狭窄的道路上。

4、使用安全性：主要体现在：a.行驶环境安全：可运行在非机动车道、弄堂或社区内过道；b.本实用新型高度较小（小于等于50cm），因此在骑行时，重心很低；c.本实用新型的最大速度较小，仅有15km/h；d.使用三个车轮的结构更加稳，对于老人或者年纪较小的学生可以方便的使用，不像自行车容易出现跌倒的现象。

Claims (10)

1.便携式电动三轮车，包括车架、前叉、车轮、车把、车座、驱动装置和刹车装置，所述驱动装置包括前轮驱动电机、电池盒和控制器；所述车轮包括前轮、左后轮和右后轮，车架前端与前叉连接，前轮通过前轮轴连接在前叉下端，左后轮和右后轮通过后轮轴对称的连接在车架后端，其特征在于，所述前轮轮径大于后轮；所述前叉顶端与车架前端之间通过推力球轴承连接，所述车把连接在前叉上部高于前轮顶端的位置；所述驱动装置还包括连接至左后轮上用于启动电动三轮车的左后轮驱动电机；所述车架上设有脚踏板。

2.根据权利要求1所述的电动三轮车，其特征在于，所述左后轮驱动电机是额定功率为50W~80W的有刷有齿直流电机，所述左后轮电机通过链条和设于左后轮上的飞轮连接；所述左后轮驱动电机额定功率小于前轮驱动电机。

3.根据权利要求2所述的电动三轮车，其特征在于，所述左后轮驱动电机上连接有零速启动电机控制电路，所述零速启动电机控制电路包括用于限流的限流电阻和用于延时左后轮驱动电机全压运行的阻容延时电路。

4.根据权利要求1所述的电动三轮车，其特征在于，所述前叉倾斜设置，所述前叉与水平面夹角为72°~74°，所述前叉翘度为零；所述车把转动范围是0~200°。

5.根据权利要求1所述的电动三轮车，其特征在于，所述车架包括依次连接的上管、立叉、下管和前管，所述上管前端通过推力球轴承与前叉顶端连接，所述前管在前叉后方的位置与上管连接；所述立叉后端通过后轮轴连接左后轮和右后轮，所述脚踏板设于下管上；所述立叉前端连接有向后伸展的用于固定车座的后管。

6.根据权利要求5所述的电动三轮车，其特征在于，所述车架的框内设有加强车架结构强度的中管，所述后管通过两个后立管固定于后轮轴上。

7.根据权利要求1所述的电动三轮车，其特征在于，所述刹车装置包括设置在前轮驱动电机左侧的涨闸和设于右后轮左侧的抱闸，所述涨闸与设于车把的右把手上的手闸连接，所述抱闸与设于车把的左把手上的手闸连接。

8.根据权利要求1所述的电动三轮车，其特征在于，所述前轮驱动电机是无刷无齿直流电机，额定功率是240~300W。

9.根据权利要求1所述的电动三轮车，其特征在于，所述前轮是充气车轮，轮径是15~17英寸，轮宽为1~2英寸；所述左后轮和右后轮是超低压充气橡胶轮，轮径是10-12英寸，轮宽是3~5英寸。

10.根据权利要求1所述的电动三轮车，其特征在于，所述后轮轴为非传动轴。

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