一种全自动智能折叠变速电动自行车的制作方法

本发明涉及电动车技术领域，尤其涉及一种全自动智能折叠变速电动自行车。

背景技术：

电动自行车因其环保、骑行速度快在城市得到广泛使用。随着电动自行车的普及，电动自行车的折叠收纳功能也被重视起来。目前已有若干类型的折叠电动车被研发和生产，但由于考虑到折叠结构及缩小折叠后的体积等问题，目前的折叠电动车普遍存在车轮较小、车架强度较低等技术缺陷，展开后骑行时舒适度较差，对不平整路面的适应性较差。另外，电动自行车若没电时，骑行起来很费力，而变速自行车能多级变速，骑行方便，将两者功能结合使用已成为当下自行车的发展趋势。但目前的实现方式大都体积大、结构复杂，折叠后不够美观和整齐，在使用起来仍存在很多不方便之处。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明考虑采用平行四边形车架结构，增强车架强度并可以安装大车轮和小车轮，同时，为克服手动折叠电动车费力大的问题，本发明考虑在电动车上增加电气控制系统，实现电动车的自动折叠和展开。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种全自动智能折叠变速电动自行车，包括车架、前轮组件、车把组件、后轮组件、车座组件、链轮传动组件、电瓶动力部分和折叠控制部分；

所述的车架由上梁、下梁、左支架和右支架铰接而成，其中，右支架上设有滑轨，下梁和右支架之间设有伸缩气缸，伸缩气缸的气缸末端与下梁铰接，其活塞杆末端与滑轨滑动连接；

所述的前轮组件包括前叉、前叉套管和前轮，车把组件包括车把立杆、车把开合座和握把，前叉套管下端与前叉连接，前叉套管中部通过第一转轴与上梁前端连接，前叉套管上端与车把立杆下端通过第二转轴连接，车把立杆上端与车把开合座下端连接，车把开合座上端与两个握把连接；

所述的后轮组件包括后轮支撑架和后轮，后轮支撑架一端通过第三转轴与下梁中部连接，另一端与后轮的轮轴固定连接，后轮支撑架上设有用于在骑行状态固定后轮的定位销；

所述的链轮传动组件包括设于左支架和下梁铰接处的前齿轮组、与后轮连接的后变速飞轮组以及与前齿轮组可拆卸连接的曲柄，前齿轮组和后变速飞轮组通过链条连接，曲柄末端设有脚蹬，前齿轮组和后变速飞轮组由位于握把上的变速控制按钮控制；

所述的电瓶动力部分包括电瓶组、驱动电机和车速控制开关，电瓶组、车速控制开关与驱动电机电连接，驱动电机的输出轴与后轮轮轴连接，车速控制开关位于握把上；

所述的折叠控制部分包括控制器、设在右支架滑轨两端用于向控制器输入到位停止信号的两限位开关、用于控制伸缩气缸动作的继电器、用于带动前轮组件、车把组件转动的第一电机以及用于带动后轮组件转动的第二电机，第一电机和第二电机由电机驱动电路驱动，控制器与电机驱动电路之间、控制器与继电器之间均设有光耦隔离电路；控制器上设有折叠按钮和展开按钮，分别用于输入折叠控制信号和展开控制信号，折叠动作启动或展开动作启动后，控制器先向

伸缩气缸输出信号控制其动作，待车架变形到位后，控制器收到限位开关发来

的信号后再向第一电机和第二电机输出信号控制前轮、车把和后轮的动作。

第一电机通过第一减速器与第一转轴连接，用于带动前叉套管及前叉、前轮转动，第一电机通过第二减速器与第二转轴连接，用于带动车把立杆及握把转动，第一减速器和第二减速器的减速比分别根据前叉套管转动角度、车把立杆转动角度设置，并且第一减速器和第二减速器分别位于前叉套管两侧，用于实现两者在相同时间内向相反方向转动不同的角度到达各自的折叠位置或展开位置。

本发明通过控制器控制伸缩气缸活塞杆的伸缩，因此可改变下梁和右支架的夹角，从而使得平行四边形车架在矩形和菱形之间转换，平行四边形状态用于骑行状态，可增强车架强度；正方形状态用于折叠状态，可容纳较大的车轮。本发明通过第一电机带动前轮组件和车把组件转动，需展开时，第一电机正转，带动第一减速器和第二减速器转动，由于两者分居前叉套管两侧，可分别通过第一转轴带动前叉套管顺时针转动、通过第二转轴带动车把立杆逆时针转动，从而实现前轮和车把的展开；同样，需折叠时，第一电机反转，前叉套管逆时针转动，车把立杆顺时针转动，将前轮和车把折叠起来。而第二电机正转和反转时，可带动后轮支撑架顺时针或逆时针转动，实现后轮的折叠或展开。

优选的，车把开合座上端两侧通过铰链与两个握把连接，用于实现握把的折叠和展开。这样，在折叠状态，握把可向内收，减小占用空间。

进一步，车座组件包括车座、车座杆和车座固定手柄，车座杆一端连接车座，另一端与上梁后端铰接，并通过车座固定手柄固定。松开车座固定手柄，车座杆即可转动，将车座收起或展开。拧紧车座固定手柄固定住车座，以方便骑行时坐稳。

优选的，平行四边形车架采用框架式结构，上梁、下梁、左支架和右支架均由两根平行且有一定间隔的杆组成。这样，前轮、后轮均可以从两平行杆中间穿过，方便折叠收纳。

进一步，前齿轮组、后变速飞轮组和链条位于框架的两杆之间，曲柄和脚蹬位于框架外。

进一步，所述下梁前后两端各设有一组万向轮，万向轮通过轮臂与下梁铰接。当自行车处于骑行状态时，将万向轮折叠至与下梁平行；当自行车处于折叠状态时，将万向轮展开，便于拖动自行车。

优选的，控制器和电瓶组设于同一电瓶控制箱内，该箱体固定在上梁上。

进一步，右支架上设有一伸缩拉杆，用于在折叠状态打开，拉动自行车。

优选的，所述的折叠控制部分还包括一红外遥控器，控制器内设有红外接收模块，红外遥控器通过红外接收模块与控制器通信，向其发送控制信号。可利用红外遥控器一键控制自行车的折叠和展开，实现了全自动折叠收纳。

本发明将车架基于平行四边形结构，既增强了车架的强度，也能容纳大尺寸的车轮，提高了自行车骑行时的舒适度；同时，对前轮、后轮和车把这些需折叠的部件设计了电控装置，从而实现了自行车的自动折叠和展开，提高了收纳效率，也节省了使用者的力气。另外，为该自行车设计了齿轮变速结构和电瓶动力部分，使得自行车兼具变速自行车和电动自行车的功能，方便了自行车的骑行。

附图说明

图1是本发明展开状态结构示意图；

图2是本发明折叠状态结构示意图；

图3是本发明的控制系统原理框图；

图中，1、握把，2、车速控制开关，3、车把开合座，4、车把立杆，5、第二转轴，6、电瓶控制箱，7、上梁，8、变速控制按钮，9、第二减速器，10、第一转轴，11、第一减速器，12、第一电机，13、前叉套管，14、左支架，15、前叉，16、前轮，17、前齿轮组，18、脚蹬，19、曲柄，20、下梁，21、第二电机，22、第三减速器，23、链条，24、定位销，25、伸缩气缸，26、第一限位开关，27、滑轨，28、第二限位开关，29、万向轮，30、后变速飞轮组，31、后轮，32、驱动电机，33、右支架，34、伸缩拉杆，35、车座固定手柄，36、车座杆，37、车座，38、后轮支撑架，39、第三转轴，40、控制器，41、展开按钮，42、折叠按钮，43、第一光耦隔离电路，44、继电器，45、第二光耦隔离电路，46、电机驱动电路，47、红外遥控器，48、红外接收模块。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明。

一种全自动智能折叠变速电动自行车，如图1、2所示，包括车架、前轮组件、车把组件、后轮组件、车座组件、链轮传动组件、电瓶动力部分和折叠控制部分。所述的车架整体呈平行四边形，采用框架式结构，包括上梁7、下梁20、左支架14和右支架33，四者分别由两根平行且间隔一定距离的杆组成，并且四者在四角处铰接，能在矩形和菱形间切换。右支架33上设有滑轨27，下梁20和右支架33之间设有伸缩气缸25，伸缩气缸25的气缸末端与下梁20铰接，其活塞杆末端与滑轨27滑动连接。右支架33一侧设有一伸缩拉杆34，可在自行车折叠完毕后，拉开该伸缩拉杆，利用它拉动自行车。下梁20两端分别通过轮臂连接有四个万向轮29，轮臂端部与下梁铰接，这样可在折叠状态打开万向轮，拖动自行车。

所述的前轮组件包括前叉15、前叉套管13和前轮16，所述前叉15采用单臂式前叉，仅有一侧的支撑架支撑前轮。车把组件包括车把立杆4、t型车把开合座3和握把1，前叉套管13下端与前叉15连接，前叉套管13中部通过第一转轴10与上梁7前端连接，前叉套管13上端与车把立杆4下端通过第二转轴5连接，车把立杆4上端与车把开合座3下端连接，车把开合座3上端两侧分别通过铰链连接两个握把1。

所述的后轮组件包括后轮支撑架38和后轮31，后轮支撑架38一端通过第三转轴39与下梁中部连接，另一端与后轮的轮轴固定连接，后轮支撑架38上设有两个用于在骑行状态固定后轮的定位销24。所述的电瓶动力部分包括电瓶组、驱动电机32和车速控制开关2，电瓶组、车速控制开关2与驱动电机32电连接，电瓶组位于上梁中部的电瓶控制箱6内，车速控制开关2位于握把上，驱动电机32与后轮连接，用于带动后轮转动。

所述的车座组件包括车座37、车座杆36和车座固定手柄35，车座杆36一端连接车座37，另一端与上梁后端铰接，并通过车座固定手柄35固定。

所述的链轮传动组件包括前齿轮组17、后变速飞轮组30和链条23，前齿轮组17安装于右支架和下梁的铰接处，后变速飞轮组30安装与后轮上，前齿轮组17和后变速飞轮组30通过链条23连接。前齿轮组的中心轴上设有曲柄19，曲柄与其可拆卸连接，曲柄19末端设有脚蹬18。前齿轮组、后变速飞轮组和链条位于框架的两杆之间，曲柄和脚蹬位于框架外。前齿轮组和后变速飞轮组由位于握把上的变速控制按钮8控制，切换各个齿轮，从而实现变速。

所述的折叠控制部分包括与电瓶组同时设在电瓶控制箱内的控制器40、设在右支架滑轨两端用于向控制器输入到位停止信号的第一限位开关26和第二限位开关28、用于控制伸缩气缸动作的继电器44、用于带动前轮组件、车把组件转动的第一电机12以及用于带动后轮组件转动的第二电机21，第一电机12和第二电机21由电机驱动电路46驱动，控制器40与电机驱动电路46之间设有第二光耦隔离电路45，控制器40与继电器44之间设有第一光耦隔离电路43。第一电机12通过第一减速器11与第一转轴10连接，用于带动前轮组件转动，第一电机12通过第二减速器9与第二转轴5连接，用于带动车把组件转动，第一减速器和第二减速器的减速比分别根据前叉套管转动角度、车把立杆转动角度设置，并且第一减速器和第二减速器分别位于前叉套管两侧，用于实现两者在相同时间内向相反方向转动不同的角度到达各自的折叠位置或展开位置。第二电机21通过第三减速器22与第三转轴39连接，用于带动后轮支撑架及后轮转动。控制器40上设有折叠按钮42和展开按钮41，分别用于输入折叠控制信号和展开控制信号。所述的折叠控制部分还包括一红外遥控器47，控制器内设有红外接收模块48，红外遥控器通过红外接收模块与控制器通信，向其发送控制信号。

当需要折叠自行车时，按下控制器或红外遥控器上的折叠按钮，打开后轮支撑臂上的定位销，控制器先控制继电器动作，接通伸缩气缸，伸缩气缸的活塞杆向外伸，活塞杆的末端沿滑轨向右下方移，从而推动右支架顺时针转动，直至右支架与下梁呈直角夹角，平行四边形车架变为矩形状态。活塞杆的末端移到滑轨右下端时，位于此处的第一限位开关感应后向控制器发出信号，控制器向继电器发出中断信号，伸缩气缸停止动作。然后，控制器向第一电机和第二电机发出信号，由第一电机和第一减速器带动前轮组件逆时针转动，前轮向矩形车架内移动，第一电机和第二减速器带动车把组件顺时针转动，向上梁处弯曲，这样将前轮和车把收起。同时，控制器向第二电机发出信号，第二电机和第三减速器带动后轮组件逆时针转动，后轮向上移动至车架中央。最后，松开车座固定手柄，将车座向下折叠，将握把向内折叠，将曲柄和脚蹬拆下来，从而完成自行车的折叠过程。然后，拉开伸缩拉杆，展开万向轮，可像行李箱一样拖动自行车，方便了自行车的携带。

当需要展开自行车时，先将伸缩拉杆和万向轮折叠收起，将车座、握把打开，再按下展开按钮，控制器先控制继电器，让伸缩气缸的活塞杆先收缩，带动右支架逆时针转动，变成菱形。当活塞杆末端滑到滑轨左上端时，此处的第二限位开关感应后向控制器发出信号，伸缩气缸停止动作。然后，控制器向第一电机和第二电机发出信号，由第一电机和第一减速器带动前轮组件顺时针转动，前轮向前方移动，第一电机和第二减速器带动车把组件逆时针转动，向上升起，这样将前轮和车把展开。同时，控制器向第二电机发出信号，第二电机和第三减速器带动后轮组件顺时针转动，后轮向下移动，将其展开，待后轮支撑架与下梁平齐时，用定位销固定住后轮，然后，将曲柄和脚蹬装到前齿轮组处，从而完成自行车的展开过程。

使用者在使用该自行车时，既可通过脚蹬施力，借助变速结构，实现轻松骑行；也可利用电瓶助力骑行，实现了一车多用，健身和出行两不误。

需要说明的是，本发明的自行车上还可以设有控制面板或者遥控器，控制自行车的折叠和展开，因此，以上内容均在本发明的保护范围之内。