混合式传感器启动电动车轮和相关系统、多毂车轮辐条系统以及制造和安装车轮辐条的方法
【专利说明】混合式传感器启动电动车轮和相关系统、多毂车轮辐条系统以及制造和安装车轮辐条的方法
[0001]本申请是申请日为2010年12月4日、国际申请号为:PCT/US2010/058999、国家申请号为:201080062737.6、名称为“混合式传感器启动电动车轮和相关系统、多毂车轮辐条系统以及制造和安装车轮辐条的方法”的进入中国国家阶段的国际申请的分案申请。
技术领域
[0002]本发明构思总体涉及混合式传感器启动电动车轮，更具体地涉及混合式传感器启动和自主电动车轮以及相关系统，例如能量再生系统、制动系统、转矩感测系统、控制单元系统以及锁定和警报系统。本发明构思还涉及多毂车轮辐条系统以及制造和安装该多毂车轮辐条系统的方法。
【背景技术】
[0003]根据一些统计信息，自行车的全球年产量大致为I亿辆。在当今，该行业呈现出正经历着稳步增长，这部分是由于娱乐和城市运输的自行车的越来越多的使用推动的。特别地，世界范围应用的电动自行车或e_自行车也由于城市人口认识到以化石作为燃料的运输行业对环境的影响和管理机动化运输的新规定而呈现出快速增长。
[0004]传统电动自行车或e-自行车一般包括电动机和可再充电电池组，并且可以分成两类:折叠电动自行车和全电动自行车。折叠电动自行车一般包括仅当骑车人踩踏板时才被致动的电动机，而另一方面，全电动自行车仅当在机动化动力而不踩踏板时能够被操作。
[0005]随着电动自行车使用的逐步增加，骑车人可能希望使他们现有的踏板自行车机动化。但是，用于自行车的传统的电动改装套件通常包括彼此单独地安装的大的、笨重的电池组和电动机。这样，线束必须安装在自行车框架上以从电池组向电动机以及用于控制自行车的另外的导线提供电力。
【发明内容】
[0006]本申请的实施例部分地涉及在城市流动性区域内具有多种应用的混合式传感器启动和自主电动车轮及其相关系统。特别地，本文中说明的混合式传感器启动和自主电动车轮的实施例包括集成在单个紧凑毂单元内的多个系统和装置，其可被改装到许多类型的轮式车辆中。这样，本文中说明的车轮能够以“即插即用”方式安装至各种类型的自行车或轮式车辆上，以便将现有传统踏板自行车或其他轮式车辆转变成电动车辆，而无需另外的配线或部件。
[0007]在一些实施例中，车轮可以响应于施加在自行车的踏板上的转矩而被控制。在一些实施例中，车轮可以响应于从比如为蜂窝式电话的无线设备传送的控制命令而被控制。
[0008]本申请的实施例还涉及包括预安装的混合式传感器启动和自主电动车轮的两轮自行车，预安装的混合式传感器启动和自主电动车轮具有集成在单个紧凑毂单元内的多个系统和装置。
[0009]本文中所述的混合式传感器启动和自主电动车轮的实施例可以包括电动机、一个或多个电池或能量存储装置、控制单元和一个或多个可选择传感器系统，比如为可被集成在混合式传感器启动和自主电动车轮的轮毂内的位置传感器系统和/或环境传感器系统。
[0010]在一些实施例中，混合式传感器启动和自主电动车轮可以通过由骑车人施加的感测转矩经由自行车踏板完全地控制。例如，当骑车人经由自行车踏板向车轮施加正转矩时，混合式传感器启动和自主电动车轮以预定量补充由骑车人施加的正转矩。即，例如，除由骑车人施加的转矩之外，车轮的电动机提供预定量的正转矩。在另一个例子中，当骑车人施加负转矩(例如，致动脚踏制动器，向后踩踏板)时，混合式传感器启动和自主电动车轮对由骑车人施加的负转矩进行补充。即，例如，车轮的电动机产生补充负转矩。在一些实施例中，由补充负转矩产生的能量被传输和/或存储在车轮的一个或多个电池或能量存储装置中。[0011 ] 在一些实施例中，智能电话可被配置成经由蓝牙或其他无线协议与混合式传感器启动和自主电动车轮通信，并且可以访问和接收由车轮的传感器收集的各种类型的数据。智能电话还可以用于配置车轮的数据收集过程。例如，智能电话可以将车轮的控制单元和传感器系统配置成收集各种类型的环境和位置数据，环境和位置数据可以由智能电话进行访问和重试。
[0012]智能电话还可以用于控制混合式传感器启动和自主电动车轮的操作模式。例如，骑车人可以将车轮配置成以能量再生模式或训练模式操作，使得在骑车人踩踏板的同时，车轮的电动机产生电能并且向车轮的一个或多个电池或能量存储装置传递电能。骑车人还可以配置施加的正转矩的预定量的大小。
[0013]本申请的实施例还涉及车轮辐条系统、为车轮设置辐条的方法以及制造车轮辐条系统的方法。车轮辐条系统可以包括连接在轮辋与轮毂之间的多个车轮辐条。在一个实施例中，多个车轮辐条中的每一个的第一端部和第二端部连接至轮辋，多个车轮辐条中的每一个的弯曲部分连接至轮毂。例如，多个车轮辐条中的每一个的弯曲部分可以与轮毂的弯曲辐条凹穴接口。在其他实施例中，多个车轮辐条中的每一个的弯曲部分可以与轮毂的钩形物、紧固件和/或突出部接口。
[0014]这样，本文中说明的车轮辐条的系统和方法排除了对于轮毂上的辐条法兰的需要，并且还提供了车轮辐条与轮毂的外表面之间的无缝连接。这些系统和方法相对于传统系统和方法可以提供更快的车轮的辐条安装，并且实现更多种类的形式的轮毂。
[0015]在一个方面中，电气机动化的可改装车辆车轮包括:连接至轮辋的机动化毂单元；和构造和布置成将机动化毂单元紧固至非机动化轮式车辆的机械联接机构。
[0016]在一些实施例中，机械联接机构还被构造和布置成将机动化毂单元无线地紧固至非机动化轮式车辆。
[0017]在一些实施例中，非机动化轮式车辆包括自行车。
[0018]在一些实施例中，机动化毂单元包括:电动机；构造成控制电动机的驱动转矩的控制单元；和电连接至控制单元和电动机的电源。
[0019]在一些实施例中，电动机、控制单元和电源设置在机动化毂单元的外壳内。
[0020]在一些实施例中，车轮还包括构造成确定施加到机动化轮毂的链轮上的转矩的转矩传感器，其中，控制单元响应于施加的转矩来调整电动机的驱动转矩。
[0021]在一些实施例中，控制单元响应于从无线控制单元或蜂窝电话无线地接收的指令信号来调整电动机的驱动转矩。
[0022]在另一方面中，电气机动化自行车车轮包括:轮辋；轮毂，其包括:电动机、电池组和构造成控制电动机的驱动转矩的控制单元；以及将轮辋连接至轮毂的多个车轮辐条，其中，电动机、电池组和控制单元定位在轮毂内。
[0023]在一些实施例中，电动机包括无框架旋转电机。
[0024]在一些实施例中，电动机包括转子和定子。
[0025]在一些实施例中，电池组包括多个可再充电电池单元。
[0026]在一些实施例中，多个可再充电电池单元包括多个锂聚合物电池。
[0027]在一些实施例中，电池组包括至少两个串联的可再充电电池的至少两个并联的组。
[0028]在一些实施例中，至少两个串联的可再充电电池的至少两个并联的组包括六个串联的可再充电电池的三个并联的组。
[0029]在一些实施例中，电池组能够从轮毂拆卸。
[0030]在一些实施例中，轮毂还包括轮毂齿轮系统。
[0031 ] 在一些实施例中，轮毂齿轮系统包括自动换档系统。
[0032]在一些实施例中，自动换档系统包括3速自动换档系统。
[0033]在一些实施例中，轮毂齿轮系统包括手动换档系统。
[0034]在一些实施例中，轮毂齿轮系统部分地定位在轮毂内。
[0035]在一些实施例中，轮毂齿轮系统包括构造和布置成接合自行车链的至少一个齿轮链轮。
[0036]在一些实施例中，自行车链布置成接合踏板链轮，并且其中，踏板链轮连接至自行车踏板。
[0037]在一些实施例中，施加到自行车踏板上的骑车人转矩被传递至轮毂齿轮系统的至少一个齿轮链轮。
[0038]在一些实施例中，轮毂还包括连接到轮毂齿轮系统的倒轮式刹车。
[0039]在一些实施例中，倒轮式刹车构造和布置成紧固至自行车车架。
[0040]在一些实施例中，通过倒轮式刹车和内轮毂齿轮系统形成机械制动。
[0041 ] 在一些实施例中，机械制动响应于向后踩踏板而被致动。
[0042]在一个实施例中，多个车轮辐条中的每一个的第一端部和第二端部连接至轮辋，多个车轮辐条中的每一个的弯曲部分与轮毂的弯曲辐条凹穴接口。
[0043]在一些实施例中，弯曲辐条凹穴形成在轮毂的外侧表面中。
[0044]在一些实施例中，多个车轮辐条中的每一个的弯曲部分定位在多个车轮辐条中的每一个的中点处。
[0045]在一些实施例中，其中，多个车轮辐条的角度在大约20度和大约60度之间的范围内。
[0046]在一些实施例中，角度的顶角形成在多个车轮辐条中的每一个的弯曲部分处。
[0047]在一些实施例中，多个车轮辐条的角度为大约40度。
[0048]在一些实施例中，多个车轮辐条包括第一组车轮辐条和第二组车轮辐条。
[0049]在一些实施例中，第一组车轮辐条和第二组车轮辐条的第一端部和第二端部连接至轮辋，第一组车轮辐条中的每一个的弯曲部分与轮毂的第一外侧表面上的弯曲辐条凹穴接口，第二组车轮辐条中的每一个的弯曲部分与轮毂的第二外侧表面上的弯曲辐条凹穴接
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[0050]在一些实施例中，第一组车轮辐条和第二组车轮辐条围绕轮辋的内圆周交替地连接。
[0051 ] 在一些实施例中，轮毂还包括可拆卸的电池盖。
[0052]在一些实施例中，轮毂包括碾磨的铝轮毂。
[0053]在一些实施例中，轮毂包括旋转单元和静止单元。
[0054]在一些实施例中，旋转单元相对于轮辋旋转。
[0055]在一些实施例中，多个车轮辐条连接至旋转单元的外侧表面。
[0056]在一些实施例中，电动机的定子紧固到静止单元上。
[0057]在一些实施例中，电动机的转子紧固到旋转单元上。
[0058]在另一方面中，一种电气机动化的自行车车轮，包括:轮辋；轮毂，其包括:具有转子和定子的电动机、连接至转子和定子中的一个的轮毂齿轮系统、转矩感测系统、电池组和构造成控制电动机的驱动转矩的控制单元；以及将轮辋连接至轮毂的多个车轮辐条，其中，电动机、转矩感测系统、电池组和控制单元定位在轮毂内。
[0059]在一些实施例中，转矩感测系统构造和布置成测量施加到轮毂齿轮系统上的骑车人转矩。
[0060]在一些实施例中，转矩感测系统构造和布置成测量轮毂齿轮系统的旋转速度。
[0061 ] 在一些实施例中，轮毂齿轮系统包括自动换档系统。
[0062]在一些实施例中，自动换档系统包括3速自动换档系统。
[0063]在一些实施例中，轮毂齿轮系统包括手动换档系统。
[0064]在一些实施例中，轮毂齿轮系统部分地定位在轮毂内。
[0065]在一些实施例中，轮毂齿轮系统包括布置成接合自行车链的至少一个齿轮链轮。
[0066]在一些实施例中，转矩感测系统包括紧固到轮毂齿轮系统上的内套筒。
[0067]在一些实施例中，内套筒焊接到轮毂齿轮系统上。
[0068]在一些实施例中，内套