专利名称：混合驱动自行车的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种由人力操纵踏板和电子整流直流电动机作用于共同驱动链的混合驱动自行车。直流电动机位于自行车鞍管和后轮之间，安装在用作平衡器的后轮叉上。
DE—OS3 144 884中提出一种类似的方案。据此方案，后轮叉的两个叉管作为固定构件可绕枢轴箱的轴转动。与转动支承结构隔一定距离，两个后轮叉管通过横向十字头连接，十字头上固定有电动机。这种方案还将横向十字头做成管形来容纳电动机。电动机转速的降低借助于安放在后轮叉管上的变速器实现。为此电动机装有一圆柱齿轮，其一侧在后轮叉上方向外凸出并与一位于后轮叉上的直径较大的齿轮相啮合，此齿轮与链驱动的链轮在后轮相连。
EP0 079 573中也对此有特别描述，并稍有不同。据其描述，电动机放于一管内，该管和一与电机同轴的轴紧挨地横置于后轮和脚踏轴承箱之间，它与后者较近，并与车架的后支架部分相连接；电机离合器是一个可锁止的自由轮，电动机通过一圆柱齿轮减速器驱动附加于其上的链轮。减速器轮在一个后轮叉管上脚踏轴承附近区域通过管状十字头相互连接，十字头焊接在后轮叉管上。十字头管内即安装有电动机。电动机有一个伸出于叉管外的齿轮，其与位于叉管上一支承内的齿轮相啮合。
上述方案在多方面存在不足。将变速器安装于一个后轮叉管上带来后轮叉稳定性与强度问题以及力传递的不利。
此外使轴承支座可能还有支座位置控制在精确的公差范围内会导致价格昂贵。
在齿轮安装区后轮叉管必须造成适当形状，并要求一种相应的加工以能够支承轴承座(双侧)以及与电动机和自行车驱动机构相匹配的变速器。此外还应强调，考虑到后轮叉的扭转就在后轮叉管普通形状的横断面与后轮叉管上安装变速器区之间的过渡区存在一个非常关键的位置。随之带来电动机中心支座断面形状同样是费用昂贵的。
本发明目的在于，提供了一种混合驱动自行车，其后轮叉作为平衡器，可以实现低生产成本。其功能主要考虑了力传递元件及对刚度和强度的较高要求。
该目的通过如权利要求1所给出的本发明设计的自行车得实现。通过将直流电机置于变速箱内可以避免力传递所有不利的干涉。因加工后轮叉管和安装变速箱支承座或电动机的横向十字头管而引起的高费用也取消了。
通过一方面将变速箱无扭转地铰式接于自行车车架上，另一方面由于相应的构形将其与叉横梁相连，来保证所要求的较高的强度。
本发明有利的型式在于，变速箱壳体采用了众所周知的方式为铝铸件或焊接件，其内部安装有直流电机的中心支座和变速器轴的轴承支座，以及可双向拆装的箱壳盖。这样使经济的成批制造成为可能。
为节省空间、材料、费用以及保证功能本发明提出另一种构型直流电机垂直于变速箱和自行车的纵轴安装，变速器作成齿轮皮带传动变速装置。在变速箱纵轴两侧对称地安装两个轴承支座，其轴承铰式连接于外变速箱壳体上外脚踏支承侧的自行车框架上。这样可以实现高扭转刚度。适宜方式是在浇铸时将轴承支座做成变速箱铸壳体的一部分。
本发明的另一种形式是在后轮部分外部变速箱壳体上为后轮叉的叉横梁设计了一个中心零件，由此使变速箱和叉横梁之间的连接制造更容易并提高连接强度，如焊接强度。
特别地，如果与本发明另一种形式相应的叉横梁制成板冲压件，则应在加工过程中在其两个外端同时保证形状和尺寸都精确，在变速箱一侧用以容纳变速箱的中心零件，在后轮一侧则用以接纳轮悬挂装置的中心零件，这些中心零件在实际中都以同样方式相互固接。
本发明有利的设计还在于，在变速箱和车架鞍管之间安装一弹簧件，如橡胶弹簧件。
这样可以以一种简单经济的方式保证作为平衡器的后轮叉的减震弹簧装置，对其功能和扭转刚度、强度均无消极影响。
以下参照附图对本发明进行描述。
图1混合驱动自行车侧视图。
图2后轮平衡器部分剖视的侧视图。
图3变速箱剖视图。
图1所示为可借助人力操纵踏板通过链板盘18和借助电子整流直流电动机4通过自由轮13混合驱动的自行车。两种驱动均作用于共同的驱动链14上。自行车把手架上装有电系统主开关22和调节由直流电机4驱动的自行车车速的带电位计21的旋钮，通过主开关22打开电系统，然后通过旋转带电位计21的旋钮调节至所期望的驱动力，不过电驱动要在自行车车速达到5km/h时才起作用。这可由辐条磁铁23和速度传感器24来实现。后者将信号传给马达控制系统并由其在大约5km/h时接通直流电动机4。当主开关22开着，可在带电位计21的旋钮上调节至期望功率。此外，通过辐条磁铁23和速度传感器24在大约25km/h时切断电驱动。速度更高时只能用踏板驱动行驶。
后轮叉1构成一平衡器，它铰接于自行车车架上，与变速箱3通过弹簧2弹性连接在鞍管25上。
辐条磁铁23装在后轮一根辐条上，速度传感器24则装在后轮叉1上。
图2所示为后轮1的细节图，它由叉形横梁19，19′和变速箱3组成。叉形横梁19，19′由两部分组合而成，加工成箱形断面焊接板，在其两端保证尺寸和形状能够与装在外变速箱3上的定中心零件34，34′和后轮悬挂装置20，20′的定中心零件35，35′相配合。这使叉形横梁19，19′与变速箱3、轮悬挂装置20，20′的焊接加工简单，并且提高了连接牢固性，因而后轮叉1扭转小，稳定性好。
另外一个显著的优点是，叉形横梁19，19′或者说后轮叉1无需在其上安装固定变速器零件的支承座和直流电机4。可由此保证作为平衡器的后轮叉的强度，即借助两个固定且抗扭转地装在外变速箱3的支承座31，31′将后轮叉在脚踏轴承两侧的链板盘18的轴33中铰接于车架上。这同样能得到后轮叉1对自行车车架的有益的减震效果。在变速箱3和鞍管25之间装有橡胶弹簧元件2。为此座板36通过螺纹孔37装在鞍管25内铣出的槽中，螺纹孔内旋有在橡胶弹簧件内硫化胶合的螺纹销38。弹性元件2很轻并可迅速与一特征曲线不同的弹性件更换。
图3所示为变速箱3，变速箱在中心支座中装有直流电机4，其轴与变速箱3和自行车的纵轴垂直安装。所用电子整流直流电机功率指标为I＝24V；n＝4000u/min，P＝170W。变速器做成齿轮皮带式变速器。直流电机4的轴上有一个十六齿的小驱动带轮，它通过驱动齿带6从而带动带有80个齿的大驱动带轮7。中间轴8通常在变速箱3内以球轴承支承在轴承座29，29′上。中间轴2的另一端装有十六齿的小输出带轮9，在通过齿带10驱动七十二齿的大输出带轮11，输出轴12类似中间轴8支承在变速箱3内的球轴承座30，30′中的球轴承内。输出轴12的另一端有一自由轮13，其位于分别用箱壳盖26，27封住侧面的变速箱3壳体外部，并用链轮啮合到驱动链14上。
本发明可用于可使用人力操纵踏板以及使用电子整流直流电机的混合驱动的自行车上。
权利要求
1.混合驱动自行车，借助人力操纵踏板及利用电子整流直流电动机(4)作用于共同的驱动链，直流电动机(4)安装于自行车车架鞍管(25)和固定在用作平衡器的后轮叉(1)上的后轮之间，其特征在于直流电动机(4)置于变速器的箱体(3)内与其做成一体，变速箱壳体可转动地铰接于自行车车架上，与后轮叉(1)的两个叉横梁(19，19′)固连，并弹性支承于鞍管(25)上。
2.根据权利要求1所述的自行车，其特征在于，变速箱(3)为公知的铝铸件或焊件，其内部装有直流电机(4)的中心支座(28)和传动轴(8，12)的轴承支座以及可双向拆装的箱壳盖(26，27)。
3.根据权利要求1和2所述的自行车，其特征在于直流电机(4)在变速箱(3)内与变速箱(3)的纵轴垂直安装。
4.根据权利要求1到3所述的自行车，其特征在于，变速器制成齿轮皮带式变速机构，包括一个固定在直流电机(4)轴上的小驱动皮带轮(5)和一个驱动大驱动皮带轮(7)的驱动齿带(6)。在中间轴8另一端有一小输出皮带轮(9)，它通过输出齿带(10)与大带轮(11)有效连接。输出轴(12)另一端是一自由轮(13)，与驱动链(14)啮合。
5.根据权利要求1和2所述的自行车，其特征在于变速箱壳体(3)上外面脚踏板支承侧与变速箱壳体(3)纵轴对称地安装有两个支承座(31，31′)，其支承铰式连接于自行车车架上。
6.根据权利要求1、2和5所述的自行车，其特征在于，链板盘(18)的轴(33)与驱动自行车的一个脚踏轴承两侧的铰接借助踏板实现。
7.根据权利要求1、2和5所述的自行车，其特征在于，在变速箱(3)外面后轮侧设有后轮叉(1)的叉横梁(19，19′)的对中心零件(34，34′)。
8.根据权利要求7所述的自行车，其特征在于，叉横梁(19，19′)与变速箱(3)焊接在一起。
9.根据权利要求1、2、5、7和8所述的自行车，其特征在于，叉横梁(19，19′)是板冲压件，最好是由两部分组合成箱形断面，它在变速箱侧支承变速箱体(3)的对中心零件(34，34′)，在后轮侧支承轮悬挂装置(20，20′)的对中心零件(35，35′)。
10.根据权利要求9所述的自行车，其特征在于叉横梁(19，19′)与轮悬挂装置(20，20′)焊接在一起。
11.根据权利要求1所述的自行车，其特征在于在变速箱(3)与鞍管(25)之间安装有弹簧件(2)。
12.根据权利要求1和11所述的自行车，其特征在于，在鞍管(25)的切口内用螺纹孔(37)固定有座板(36)，螺纹孔中可旋有螺纹销(38)，该销在为橡胶弹簧的弹性元件中硫化胶合。
全文摘要
本发明旨在提供一种借助人力操纵踏板和利用电子整流直流电动机驱动一共同驱动链的混合驱动自行车，其直流电动机安装于自行车鞍管(25)和位于作平衡器的后轮叉上的后轮之间。直流电机(4)放于变速箱(3)内与其做成一体，变速箱铰式连接于自行车车架上，与后轮叉(1)的叉横梁(19，19′)固连并支承在鞍管(25)上。变速箱(3)制成铝铸件或焊件，其内部装有直流电机(4)的中心支座和变速器轴的轴承座，箱壳盖可双向拆装。外部在变速箱旁脚踏轴承侧有支承座(31，31′)用以铰接于车架上，后轮侧有中心零件(34，34′)用以连接于叉横梁(19，19′)上。
文档编号B62K11/04GK1129430SQ94193100
公开日1996年8月21日 申请日期1994年11月19日 优先权日1993年12月23日
发明者埃伯哈德·布雷德尔, 斯蒂芬·亨格, 丹克马·奥尔巴克, 麦克·冈瑟, 安德烈·科勒 申请人:Itg兹绍波工程股份有限公司