一种结构紧凑的电动助力车的制作方法_2

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)上使得支撑机构110向下方向运动或者具有向下方运动的趋势,连接在支撑机构110和检测机构114之间的一连杆112发生旋转,检测机构114内设置的诸如角度传感器的感应装置检测到该连杆112的旋转角度而输出电信号,如此检测到力及其变化(例如当驾驶者连续地施加力并变化时)。
[0051]作为可选的例子,如图2、3,检测机构114安装在后叉1le上。
[0052]在另外的例子中,检测机构114还可以以有利于安装的方式设置在车架101的其他位置。
[0053]电动助力自行车100还包括一恢复机构,尤其是弹性恢复机构,具有使得所述支撑机构110和/或连杆112恢复到初始状态的趋势,也即,使支撑机构110和/或连杆112具有恢复到当链条108没有受到来自驾驶者所施加的脚踏力时的初始状态的趋势。
[0054]在一些例子中,检测机构114内设置至少一个前述的恢复机构,尤其是弹性恢复机构,这些一个或多个恢复机构具有使得前述连杆112和/或支撑机构110恢复到初始状态的趋势。
[0055]检测机构114内设置的弹性恢复机构,诸如扭转弹簧等,与所述连杆112大致同轴地安装,并在所述连杆112旋转时进行蓄力,以提供使得前述连杆112和/或支撑机构110恢复到初始状态的恢复力。
[0056]在一些例子中,前述恢复机构采用一个扭转弹簧实现,在另一些例子中,恢复机构采用至少两个扭转弹簧实现,其并排地设置并与所述连杆112大致同轴地安装,可大致同轴地旋转运动。
[0057]在另外的例子中,前述恢复机构还可以采用其他弹性恢复机构来实现,诸如簧片等。
[0058]在另外的例子中,前述恢复机构尤其是弹性恢复机构还可以设置在车架101的适当位置,以提供使得前述连杆112和/或支撑机构110恢复到初始状态的恢复力。
[0059]在前述例子中,检测机构114采用诸如基于角度传感器等传感装置,通过检测支撑机构114受力后的位置变化所引起的连杆112的旋转角度变化来检测支撑机构110的受至IJ链条108所施加的力的情况,从而得知驾驶者所施加的脚踏力和/或脚踏力的变化。
[0060]支撑机构110发生位置变化的直接来源是分布在该支撑机构110两侧的成一定角度的链条108的张力的合力,该链条108的张力来源于驾驶者对于踏板105的操作而经由(如图1所示)曲柄轴103以及链轮106传递到链条106上。
[0061]在一些方案中,结合图2、3所示,链轮106与链条108的切点、飞轮107与链条108的切点,以及支撑机构110与链条108的承力点,在所述链条108循环转动将链轮106的转矩传递给飞轮107过程中的至少一个状态下,前述两个切点及承力点形成大致三角关系。
[0062]结合图1、2、3所示,连杆112或者连杆112的延长方向与所述后叉1le所在的平面成一定角度a,则角度a大致在0°?180°,即:0° < a < 180°。结合图1所示,如此,确保所述链条108受力后施加到所述支撑机构110上时,由支撑机构110的位置变化而引起连杆112的变化可被检测机构114检测到,从而得知驾驶者所施加的力或力的变化。
[0063]在一些实施例中,前述的检测机构114中还可以包括变向和/或变速装置,用于改变连杆112的运动状态,例如运动方向/运动速度的改变。变向装置,例如从旋转运动变成直线运动(应用于诸如图1-图10的例子中)或者从直线运动变成旋转运动的装置(将在图11-14的例子中说明),变速装置例如定轴齿轮变速装置、行星齿轮变速装置,以使连杆112的运动发生变化,如运动方向/速度的变化,从而适于针对不同的传感器对于旋转角度/位移的敏感度和要求,以更加有利的方式获得链条108在受力后施加到支撑机构110上的力/力的变化。
[0064]在另一些实施例中,前述的检测机构114可以采用一些可以直接测量链条108的张力的传感器,而不需要通过检测前述的连杆112的状态变化来检测到链条108所施加到支撑机构110上而引起的旋转角度变化,而是采用力传感器,直接检测链条施加到支撑机构上的力。在这些例子中,挂载于链轮106与飞轮107之间的链条108可以是处于基本绷紧的状态下,并在驾驶者施加脚踏力到踏板105上时,使得链条108旋转转动并将链条的张力传递到支撑机构110上,此时支撑机构110将仅仅发生微小的位置状态变化或者基本不发生位置变化,而本例所使用的这些力传感器,以在原位测量的方式直接获取链条108在传递扭矩时将其张力施加到支撑机构110上时支撑机构110的受力情况,因此而得知驾驶者所施加的脚踏力及其变化。
[0065]这样的力传感器,在现有公知的技术中,例如微型测力传感器,适于进行原位测压。这样的微型测力传感器的实例,如图15、16所示的例子,其中加载面Al适于承受来自支撑机构I1的压力输入,其非加载面A2不可接触,具有可靠的可重复性和可靠性。
[0066]结合图1、2、3所示,电动助力自行车100还包括一作为电动力输出机构的助力电机120、提供电能供应的蓄电池122以及作为控制装置的电子控制单元124(也称之为ECU) ο
[0067]助力电机120、蓄电池122、电子控制单元124可以以有利的方式安装在车架101
上的适当位置。
[0068]助力电机120,用于输出辅助自行车100运行的电动力。图1所示的例子中,该助力电机120安装在前叉1lg的下方,以可选的方式该助力电机120输出的辅助电动力施加到前轮上以实现电动助力运行。
[0069]在另外的例子中,助力电机120还可以安装在其他位置,其输出端可以在前轮转轴、后轮转轴、链轮、或者后轮转轴与链轮之间的任一传动装置上,向电动辅助自行车提供辅助的电动力。
[0070]蓄电池122,优选是可拆卸式的可充电蓄电池,诸如采用多个锂基质电池或者镍氢电池等组成的可二次充电的蓄电池。
[0071]电子控制单元124,作为自行车100的电动辅助力控制与输出机构的核心控制模块,其接收来自前述检测机构114的输出信号,响应于前述检测机构114所检测到的链条施加到支撑机构110上力和或者该力所引起的物理量和/或物理量的变化而控制助力电机120的运行。如图1、2、3所示,电子控制单元124基于这些物理量和/或物理量的变化以及设定的助力比,控制所述助力电机120的运行以提供不同的辅助电动力的输出。
[0072]助力电机120,响应于前述检测机构114检测到物理量而输出与该检测到的物理量成一定关系的辅助脚踏力的电动力。这个关系可以是提前设定的,尤其是成正相关的关系。至少在一个阶段,例如驾驶者操作自行车100平稳运行的阶段,前述的设定关系可以是正相关关系。
[0073]这些物理量,包括前述的力、旋转角度信息以及下述的多个例子中即将描述的位移。
[0074]在一些例子中,正如本公开的内容所描述的,在获取到关于位移、旋转角度信息以后,可根据现有公知的计算方式,例如有关弹力与形变的关系,从而得到力的信息,这样的计算过程例如可通过前述电子控制单元来实现。即根据位移或旋转角度信息即可得到支撑机构110所受到的力的信息,进而感知到驾驶者所施加的脚踏力和/或其变化。
[0075]优选地,如图1、2、3所示,电动助力自行车100还包括一操作部126,诸如旋钮、开关等,连接至前述电子控制单元124,可设定不同的助力条件。前述的助力条件,例如表现为多级助力设定,每一级分别对应不同的助力比,例如1: 1.5,1:2,1:2.5等等,当然并不以此为限制。也即,当支撑机构110受力而被检测机构114检测到时,在不同的助力条件下,电子控制单元124所控制的助力电机120的输出将不同。
[0076]在一些示例中,为了直观的向驾驶者提供设定的助力条件等信息的可视反馈,电动助力自行车100还可以设置一个显示装置(未示出)连接至电子控制单元124,以提供电动助力自行车100的运行参数的可视反馈,例如当前所设定的助力条件、运行速度、电池容里寺ο
[0077]在一些示例中,例如在使用力传感器检测当链条108在传递扭矩时将其张力施加到支撑机构I1上时支撑机构110的受力情况时,电子控制单元124在接收到该力传感器所输出的包含力信息的电信号时,根据力和/或力的变化控制所述助力电机120的运行。即,助力电机120响应于检测机构114所检测到的支撑机构110所受到的力的大小和/或其变化而提供不同的辅助电动力的输出。
[0078]在另一些示例中,例如在使用旋转角度传感器检测当链条108在传递扭矩时将其张力施加到支撑机构110上时支撑机构110的受力情况时,旋转角度传感器通过检测支撑机构110受力后所引起的连杆112的旋转角度的变化而输出电信号,电子控制单元124在接收到该旋转角度传感器所输出的包含旋转角度信息的电信号时,根据旋转角度和/或角度的变化控制所述助力电机120的运行。S卩,助力电机120响应于检测机构114所检测到的支撑机构110受力后所引起的旋转角度和/或旋转角度的变化而提供不同的辅助电动力的输出。
[0079]图4a示例性地表示了检测机构114中前述恢复机构尤其是弹性恢复机构的形变量与脚踏力的关系示意图。图4b示例性地表示了检测机构114中前述恢复机构尤其是弹性恢复机构的形变量与电动力输出的关系示意图。弹性恢复机构的弹力,其具有抵抗链条中承担驱动力传递部分张力的分力的趋势,提供链条张力的合力的反作用力,该弹性恢复机构的弹力与其形变量成正相关。如图4a所示,弹性恢复机构的形变量与通过踏板105施加的脚踏力成正相关,尤其是在驾驶者平稳操作使自行车的过程中。结合图4a所示,由于受阻尼等因素的影响,在脚踏力足够小时,弹性恢复机构不会产生形变量或者仅仅产生极其细微的形变量。在此后在一定范围内,驾驶者持续平稳操作自行车,弹性恢复机构的形变量与脚踏力成正相关关系,脚踏力越大,所产生的形变
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