专利名称：具有电动驱动系统的自行车的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种包括踏板驱动系统和电驱动系统的自行车，该电驱动系统能根据作用在踏板驱动系统上的载荷提供能量。具体地，本发明涉及一种自行车，它附加有一个电驱动系统，该电驱动系统在某种程度上根据自行车的速度来减少骑车人作用在踏板上的作用力。
已经提出来的一种自行车具有一个电驱动系统及一个普通的踏板驱动系统，在某种情况下根据载荷来减少作用在踏板驱动系统上的载荷。典型地，这样的自行车将被设计成对于每小时0-15公里的骑行速度，载荷的百分之50由电驱动系统来被偿，而对于每小时15至24公里的骑行速度根据自行车的骑行速度要求电驱动系统承受载荷的范围的比率为百分之50至零。
因此，这样电驱动系统一般包括一个载荷或力矩检测器来检测作用在踏板上的载荷，一个速度检测器，一个电动机，一个减速器及一个控制电路，这样的控制电路根据来自力矩和速度检测器的信息增加作用在上述踏驱动系统上的作用力。
为此，这种自行车典型地包括一个作为电源的可充电电池，这在日本专利公开公告(如Tokkaihei)第7-40878号被详细揭示。该现有的自行车包括一个与车座相邻的室及下管，其中设置了电驱动系统的大部分，如电动机，减速器，控制电路，各种检测器和连接这些装置的电线。一个电驱动系统的主开关被安装在把手下面上述室的上部或侧面。
由这样的排布，当在自行车行驱前搬动主开关时，一个在控制电路中的微机对系统进行检索，如果未查出问题，系统被转变成预备状态，如操作状态。接着，电机被供给电能，而由此一个动力输出由安装的检测器所检测出的转速及踏板上的载荷的信息来确定。
为控制驱动电机的动力输出。一个适当的作用在踏板上的载荷或转矩应由载荷检测器检测出来。载荷检测器通常由一个电信号来检测出载荷，该电信号是由电位仪检测一个平齿轮上的反作用力或结合在一个踏板驱动系统中的扭矩杆变形的变化量产生的。
此外，为检测作用在踏板驱动系统上精确的载荷，在载荷检测器被装到电驱动系统中时，它应做载荷与输出关系的初始调节。然而，该调节显然会增加系统组装的工作量。同时，调节的载荷与输出的关系可能由于任何原因而破坏，由此，导致一个过分的助力状态。
据此，本发明的一个目的是克服这样的问题并由此提出这种自行车的一种适用的电驱动系统。
本发明的一种自行车包括一个踏板驱动系统和一个电池供能的电驱动系统，该电驱动系统在某种情形下承担一部分作用在踏板驱动系统上的载荷。本发明的特征在于电驱动系统包括一个使用驱动系统通电的开关，一个检测作用在踏板上的载荷的检测器和用于校正载荷与载荷检测器的输出之间的初始关系的部件。
在本发明的另一方面，载荷检测器被调节成，如果没有载荷作用在踏板上，载荷检测器的范围处在0.3至1.0伏(volt)之间。
在本发明的另一方面，如果载荷的输出小于0.3伏或大于1.0伏，电驱动装置被停止供电。
在本发明的另一方面，电源开关被布置在车座的后侧。
在本发明的另一方面，电池被可移动地安装在自行车上，使得它在操作电源开关时能被移动。
在本发明的另一方面，该自行车包括一个锁住前轮或后轮的锁部件，该锁部件在打开电源开关时能是被打开的。
下面通过结合本发明的较佳的实施例并参照附图所做的说明将使上述及其它目的和本发明的其它方面变得更清楚。这里同样的部件以同样的附图标记表示，其中
图1是本发明的自行车的一个侧面视图；图2电驱动系统的一个方框示意图；图3是一个开关和一个锁部件的前视图；图4是一个驱动机构的侧视图，其中包含了一个载荷检测器；图5是载荷检测器初始调节的流程框图；及图6是载荷检测器的载荷与电压关系。
参见附图，由图1所示的本发明的自行车用数字10标示。自行车10具有类似于普通自行车的基本结构，包括一个由不同部件组成的车架12，这些部件诸如，座位管14和下管16座位支架18和链支架20，一个前叉22及车把24。车架12有前后车轮26和28，一个车座30和一个踏板驱动系统31。
踏板驱动系统31包括一个前链轮32和一个后链轮34。前链轮32被固定在一个可转动的曲柄轴36上，曲柄轴36可转动地并水平地支承在座位管14与下管16的交汇点上。曲柄轴36在其工作端也具有左右曲柄踏板38。后链轮34以同轴关系支承在后轮28的轴(未示出)上。上述前后链轮32、34间的转动靠一条环状驱动链条42，因此，踏板38上向前的作用力使得前链轮32，驱动链条42，链轮组38及后轮28以相同的方向转动使自行车行驶。除踏板驱动系统31外，自行车10有一个电驱动系统44。电驱动系统44包括一个驱动地连接着踏板驱动系统31的曲柄轴36的电动机46，一个车车座管14相邻安装的可充电电池48及一个安装在车座支架18上的开关50。
图2显示着一个电路，它以标记52标示，其控制着电驱动系统44。电路52包括一个以电连接方式与电机46连接的微电脑或计算机54，向电动机46提供电力的电池48，及对计算机54供断电的开关50。最好开关50的位置离开座30远点，这样，在骑行中骑在车座的人不会碰到开关50。电路52还包括一个用于检测前链轮32的转速的第一检测器56和一个检测作用在踏板38上的载荷的第二检测器58。检测器56和58与计算机54电连接，使得检测器56和58的输出被送入计算机54中。由此使得计算机54控制作用在踏板38上的载荷及自行车10的驱动速度，并因此确定电池48到电机46的输出电压。
参见图3，开关50与锁装置62结合为一体。锁装置包括一个C形导管64，该导管具有一个第一端，一个与第一端间隔一定距离与其形成一个间隙的第二端，及一个未示出的沿管64的纵向伸延的槽。导管64固定在车座支架18上以便绕在后轮28上。导管58装有一个C形锁杆66，锁杆66能沿管66的纵向在其中滑动。达到锁定部位或非锁定部位，在锁定部位杆66延展在导管66的第一及第二端之间，由此阻止后轮28的转动，在非锁定部位杆66几乎都缩入导管58中，如图3所示，并由此允许后轮28转动。同样装在管64中的是一个偏压件或弹簧，它把锁杆66从锁定位置推向非锁定位置。此外锁装置62有一个保持件，它在锁杆66达到锁定位置时将它保持在锁定位置。另外，杆66上有一个从管64的缝中向外突出的把68，使人们能用他或她的一个或多个手指按住它然后用力将杆66从非锁定位置推向锁定位置。
开关50包括一个具有钥匙槽72的钥匙柱体70，钥匙槽72中能插入一个未示出的专用钥匙。在把钥匙插入到钥匙槽72中而后顺时针转动它时，柱体70将依次达到“A”至“D”四个位置。位置“A”是初始位置，在此可使钥匙插入。当钥匙槽72从位置“A”变到“B”时，如果此时锁杆60是在锁定位置则它会被松开，滑到非锁定位置并使后轮28可以转动。此外，当钥匙槽72转到位置“C”时，控制器被供电以对电路52进行检测，而后执行一个载荷检测器的初始调节，这将在下面详细说明。而当槽72的位置变到“D”时，使电池48被接通。在停放自行车10的时候，一旦槽72被变到位置“B”，控制器54被断电。然后用力使锁杆66从非锁定位置到锁定位置，这样使后轮28不再能转动。最后槽72被变回到初始位置“A”，使锁杆66保持在锁定位置并使钥匙能从槽缝72中拨出。
参见图4，前链轮32呈一个的形式。在前链轮32的内圆周面上有一个内齿轮80，内齿轮80布置成与驱动曲柄轴36同轴。一个中央齿轮82被驱动曲柄轴36可转动地支撑着，它有一个径向伸出的转矩臂84。装在转矩臂84的末端的是载荷检测器58，诸如电位计，它用来检测作用在踏板38上的作用力。检测器58与一个被弹簧88压向载荷检测器58的挡块86啮合。在前链轮32与中央齿轮82之间，有许多等间距布置同时与内齿轮80与中央齿轮啮合的行星齿轮90。每个行星齿轮90被可转动地安装在一个齿轮架92上，而齿轮架92通过一个单向离合器转动地安装在驱动曲柄轴36上。
在工作中，一旦驱动曲柄轴36在踏板38上的作用力作用下沿箭头94所示方向转动，齿轮架92以同样的方向转动。同样行星齿轮也绕中央齿轮82同时转动，进而前链轮32以同样的方向转动。另一方面中央齿轮82受到来自行星齿轮90的相反方向的转动力。同样，转矩臂84作用力使载荷检测器58抵着挡块86。这样使检测器58检测出作用在踏板38上的载荷或力矩。被检测出的载荷被转换成具有相应电压的电信号，该电信号被输送到控制器54。
参见图5，载荷检测器58的初始调校将被说明。在初始调校中，控制器54确定载荷检测器58的输出电压是否在0.3至1.0伏的范围。载荷电压的设计使得，如果在踏板38上没有载荷作用，输出电压的范围在0.3至1.0的范围。如果输出电压在0.3至1.0的范围内，控制器54给出一个新的载荷与电压的关系。具体地，控制器54读出一个参考载荷与电压的关系96，见图6中实线，将该关系96存入第一存储器98中(见图2)。然后，载荷与电压关系漂移使得初始电压，如载荷为零时的电压，将对应于被检测的电压V(0)。然后一新给出的载荷与电压关系100，见图6中虚线，被存在第二存储器102中(见图2)。下面，控制器54关闭一个加温灯104，然后将电动机46和电池48转换为一个工作状态或预备状态。最好加温灯102被装在开关50或在把24的后面。这样在运行时，依照新给出的载荷与电压关系100，控制器54从输出电压V(1)与初始电压V(0)间的差别(见图6)计算出作用在踏板38上的实际载荷。同样，依照检测出的载荷，控制器向电动机供电以辅助踏板驱动系统31。
另一方面，如果检测器58的输出电压小于0.3伏或大于1.0伏，控制器56接通加温灯104然后将电机驱动系统转换成一个非工作状态。这就是说在载荷检测器58中产生了的某种错误，因此它应被修正。
应当注意到初始调校应落实到无载荷作用在踏板38上的条件下。由此，当钥匙传到位置“C”时，需要在运行中防止在车座上的人操纵开关50。另一方面，任何力可被作用在踏38上并因此错误的初始电压由载荷检测器58检测到。
同样，在自行车运行中如果钥匙位置被变到“C”，初始调校程度开始，并且导致电动驱动系统44将被关闭。
因此，开关50被布置在车座30的后面，并最好离开一定距离，以防止在运行中人误操作钥匙开关50。
由上述布置，如果载荷检测器56损坏了，它可能输出一个零伏信号，这使它难以识别上述损坏。由此，在上述实施例中，考虑到测试误差，在踏板38上无载荷作用的条件下，载荷检测器56被设计成输送大于零的电压，如0.3伏。
如上述充分的说明，由本发明，在踏板上无载荷作用的状态，在电源开关打开后载荷检测器的载荷与电压关系的调校被自动快速地完成。这样确保了载荷检测器的初始载荷与输出关系的一个精确的测量。进而由电动机实现了一个适当的辅助动力。
同样，电驱动系统的组件需要载荷检测器的无载荷与电压关系的调校，这样简化了该组件。
此外，操作钥匙开关使电池，电池的锁装置及锁装置被通电和断电。
更进一步，开关被设置在车座的后侧并由此避免了在车子运行中骑行者关掉开关，确保安全行驶。
本发明现在以通过参见其实施例被说明了。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述被说明的实施例之外做出本发明的保护范围之内的许多种变化或补充是显而易见的。这样，本发明的保护范围应不限于本申请中说明的结构，但仅为权利要求书中的语言所说明的结构及与这些结构相当的结构。
权利要求
1.一种自行车，包括一个踏板驱动系统和一个电池供能的电驱动系统，该电驱动系统在某种情况下承担一部分作用在踏板驱动系统上的载荷，其特征在于所述的电驱动系统包括一个使电驱动系统通电的开关；一个检测作用在踏板上的载荷的检测器；及用于校正载荷与载荷检测器的输出之间的初始关系的部件。
2.由权利要求1所述的自行车，其特征在于所述载荷检测器被调校成，如果没有载荷作用在踏板上，载荷检测器的范围在0.3至0.1伏之间。
3.如权利要求2所述的自行车，其特征在于如果所述载荷的输出小于0.3伏或大于1.0伏电驱系统被断电。
4.由权利要求1至3中任一项所述的自行车，其特征在于所述的电源开关被布置在围座后侧。
5.由权利要求1至4中任一项的述的自行车，其特征在于所述电池被可移动地安装在自行车上，使得它在操作电源开关时能被移动。
6.由权利要求1至5中任一项所述的自行车，进一步包括一个锁住前轮或后轮的锁装置，所述锁装置能在打开所述电源开关时被打开。
全文摘要
一种自行车(10)包括一个踏板驱动系统(31)和一个由电池(48)供电的电驱动系统(44)，该电驱动系统在某种情形下承担一部分作用在踏板驱动系统上的载荷。电驱动系统(44)包括一个使电驱动系统(44)通电的开关(50)，一个检测作用在踏上上的载荷的检测器(58)及一个校正载荷与载荷检测器的输出之间的初始关系的检测器(54)。
文档编号B60L11/18GK1168847SQ9711093
公开日1997年12月31日 申请日期1997年3月25日 优先权日1996年3月25日
发明者和田正美, 畑下正和, 松尾亮 申请人:松下电器产业株式会社