专利名称：助力自行车的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种助力自行车，其中把装有一个电动机的动力单元装到自行车的车体上，使得该助力自行车可以通过由该电动机输出的助力驱动动力帮助的蹬踏板的腿力容易地沿着向上的斜坡行进，或逆风行进。
对于这种助力自行车，必须把作为动力源的一个电池单元与一个动力单元一起安装到自行车的车体上。然而，在这样的结构中，由于通常有较大重量的电池单元的安装位置，可能使该自行车的车体的重心较高，或可能使车体的重量(重的部件的位置)分散，这可能造成使该自行车的转向稳定性变得较差，或使它的容易行进的性能变得较差。由于这一原因，在设计中把电池单元设置在动力单元附近将会较好。
在助力自行车的电池单元的传统的设置中，可以沿着自行车体框架的主车管(由前部管在向下的方向上向后倾斜地伸展的一根粗管)的上边缘或沿着鞍座(车座)管的后边缘把电池单元设置在动力单元的附近。
然而，这样的设置有下列问题。
在电池单元沿着主车管的上边缘的设置中，电池单元位于在主车管与鞍座管之间形成的V形腿部空间(当骑车人上车(鞍座)或下车时腿将通过的空间)的前侧的一个位置。按照这样的设置，当一个骑车人骑上鞍座或由鞍座下车时，该骑车人必须迈过主车管和电池单元，因此是不方便的。
在沿着鞍座管的后边缘设置电池单元的另外的安排中，上面的设置中所造成的不方便可能被解决了，但是将会使靠近后车轮的结构变得复杂。另外，当安装电池单元时，鞍座妨碍安装，还有，该自行车的重心被向后移动，从而不能精确地保证平稳的转向稳定性，因此，在这种设置中也造成了问题。
本发明的一个目的是基本上消除在上面提到的先有技术中所遇到的问题或不方便，并使助力自行车有一种改进了的结构，在此结构中电池单元的位置位于动力单元的附近，使该自行车的车体的重心较低，并使它的重量集中，以改进转向的稳定性，并且，改进骑车人上和下车的方便程度，并改进电池单元的安装。
本发明的另一个目的是使助力自行车的结构能够有效地利用靠近动力单元和电池单元的位置的空间，使该自行车的部件的设置更紧凑，并使它的重心较低。
本发明的这些目的和其它目的可以通过提供一种助力自行车来实现，此车包括一个前轮和一个后轮；一个自行车车体框架，它支承着可转动的前轮和后轮；一个装到自行车车体框架上的鞍座，骑车人骑乘在该鞍座上；以及一对踏板(曲柄)，通过一根曲柄轴它们可以彼此连接起来，该自行车的车体框架包括支承着前轮的一根前部管，一在向后的方向上由前部管倾斜地向下伸展的主车管，和一根鞍座管，在它的上端部以自行车直立的姿态支承着鞍座，其中，主车管和鞍座管的下端部通过一个动力单元连接起来，使得在它们之间形成一个基本上V形的腿部空间，当骑上鞍座或由鞍座下来时，骑车人的腿通过该空间，在此V形的腿部空间的最下面的位置设置了一个电池单元，它有长方的平行六面体形状，并可以连接到动力单元上，使得它在自行车的水平方向上伸展。
在一个优选实施例中，动力单元设在主车管和鞍座管的下端部，使得在向前的方向上向下倾斜，在电池单元与动力单元之间形成一个部件空间，用来在该部件空间中设置辅助部件。该动力单元包括一个电动机，该辅助部件包括一个控制单元，它可以连接到电池单元上以控制电池单元的电流，从而使电动机运行。该控制单元被安装到动力单元上，控制单元和动力单元被一个单元罩覆盖，此罩设有一个电池固定装置，把电池单元装进该固定装置中。
设置有一对两面的桥式管，使得在动力单元的上方水平地横截在主车管与鞍座管之间，并且，电池单元安装在此桥式管上。水平地设置所述电池单元，基本上平行于桥式管，并把它可拆卸地固定到主车管和鞍座管上。
车体框架把动力单元支承在至少三个悬挂位置上，使得曲柄轴设在当由车体框架的侧面看时连接三个悬挂位置所形成的三角形部分的里面。
按照本发明的助力自行车的结构，因为长方形的电池单元水平地设置在V形腿部空间的最下面的位置，所以可以使此结构紧凑，并可以使车体框架的重心集中，而对骑车人上车和下车的动作没有不利的影响。
动力单元的向前倾斜的设置在它与设在动力单元上方的电池单元之间形成部件空间，使得除了上面提到的有利的效果以外，可以有效地利用该空间。
还有，桥式管的位置可以提高车体框架的刚度，通过在至少三个悬挂位置支承动力单元可以增加这种刚度，把曲柄轴设置在这三个悬挂位置的三角形中使得进一步提高刚度，并防止车体框架上集中由于蹬踏板的腿力而产生的应力。
由下面参考着附图所作的描述将使本发明的本质和进一步的特点变得更清楚。
在附图中
图1为按照本发明的一助力自行车的侧视图；图2为按照本发明的一个实施例的自行车车体框架的一部分Ⅱ(图1)的放大了的侧视图；以及图3为在图2的方向Ⅲ上看的平面图。
下面将参考着图1到3描述本发明。
参见图1-3，本发明的助力自行车1有一个车体框架2，它有这样一个结构，在此结构中，例如，把在向后的方向上向下倾斜地伸展的一根粗的主车管4固定到一根前部管3上，该前部管位于该自行车1的前部，在离开下端部稍微上面一点的一个位置把两面的一对水平的桥式管5的前端部连接到主车管4上，使得向后伸展。标号6表示一个加强件，用来增强这一连接。
桥式管5的后端部被连接到长度短的中心管7上，鞍座(车座)管8被固定到此中心管上，使得由它向上伸展。把一个中心托架9固定到桥式管5和中心管7的后端部上，使得由它们向后伸展，中心托架9由一个板件制成，并在它的平面图中有一个基本上コ形状，如在图3中所示的那样。
长度短并在自行车体的宽度方向上伸展的一根横向管11被固定到中心托架9的中心后部上，并把两面的一对车链轮支撑12连接到横向管11上，使得它向后伸展。还有，把两面的一对鞍座(车座)支撑13连接到鞍座管8的上端上，使得它在倾斜地向下的方向上向后伸展。
桥式管5由一个桥式件构成，此件由圆管形成，在一个优选实施例中，每个有圆形或类似的截面。然而，它也可以由另外截面形状的材料形成，只要它有等于或高于圆管的强度就可以。虽然在本实施例中设有两面的一对管，每根管的直径较小，但是代替它们也可以设有直径相对较大的管。
支承前轮14的前叉15被装到前部管3上，可以旋转，把车把杆17通过车把柱16装到此前叉15的上部上，它们也是可以整体旋转的。另一方面，鞍座支撑13和车链轮支撑12的连接部分在它们的两个侧面上支承着后轮18。把一个鞍座22通过一鞍座柱21装到鞍座管8的上部上。在图1中，标号23表示前挡泥板，而标号24表示后挡泥板。
对于主车管4的下端设置了一个前悬挂26，而对于中心托架9设置了上和下后悬挂27和28，借助于螺栓把动力单元30紧固到这些悬挂26,27和28上。即，动力单元30和设在动力单元30的上方的两根桥式管5把主车管4的下端和鞍座管8的下端连接起来，因此，动力单元30对于自行车车体框架2也起一个加强件的作用。
在动力单元30中，装有一个电动机31和一个动力组合单元32，此组合单元把电动机动力与蹬踏板的腿力结合起来产生动力。把曲柄轴33支承成使得它在车体的宽度方向上穿过动力单元30，并且，把两面的一对曲柄固定到曲柄轴33的两个端部上，可以整体地旋转。把踏板35固定到曲柄34的前端部上，可以分别地旋转。
曲柄轴33在动力单元30的右侧部支承着一个驱动链轮(未画出)，在后轮18的右侧设置了一个被驱动的链轮(也未画出)。围绕着这些驱动和被驱动链轮接合着一根驱动链条或驱动皮带。
如图2中所示，对于车体框架2设置的三个悬挂26,27和28的位置使得当由侧面部分看时形成一个三角形A，曲柄轴33就在此三角形中。还有，应注意到，在可以把四个悬挂设置成一个长方形的情况下，曲柄轴33将位于此长方形中。
车体框架2的主车管4、桥式管5和鞍座管8与动力单元30一起在鞍座22的前面构成一个基本上为V形的一个腿部空间40。此腿部空间40是当骑车人骑座上车座22或由车座22上下车时他的腿将通过的空间，作为电动机31的动力源的电池单元41位于桥式管5的上部，即腿部空间40的最下面的位置。
电池单元41有例如长方的平行六面体的形状，在水平方向上把它设置成与桥式管5平行，并借助于装到主车管4上的一个接合件42和装到鞍座管8上的一个锁定机构43把它可拆卸地固定到车体框架2上，其方式使得通过用一个私人钥匙松开锁定机构43可以在向上的方向上移开电池单元8。
在向前的方向上稍微倾斜地安装动力单元30。在动力单元30、电池单元41与桥式管5之间形成一个楔形的部件空间44，把一个控制单元45装到这一空间44中。该控制单元45装有一个计算机装置，比如微机，用来控制电动机31的功率，并把它固定到动力单元30的上表面上。此控制单元45可以固定到桥式管5上。此控制单元45包括一个辅助部件和一个继电器，在此部件空间44中也可以设置作为辅助部件的一个充电单元或类似物而不是控制单元。
用一个单元罩46把动力单元30和控制单元45罩起来，如在图1中所示出的那样，此罩由合成树脂或类似材料制成，使得外观比较整齐。一个电池固定装置47设置在该单元罩46的上边缘部分，从而把电池单元41牢固地装到电池固定装置47上。
当上面提到的结构的本发明的助力自行车1行进时，坐在鞍座22上的骑车人的蹬踏板的腿力在前进的方向上向前驱动动力单元30的曲柄轴33。同时，控制单元45控制电池单元41的电流，从而使电动机31运行，使得由该电动机31输出的辅助驱动动力的量与蹬踏板的腿施加到曲柄轴33上的动力相当。
动力合成单元32把这些蹬踏板的腿力和辅助的驱动动力结合起来，通过驱动链36把结合力传递到后轮18上，因此，助力自行车1行进。控制单元45控制供给于电动机31的电流，以保持蹬踏板的腿力与辅助的驱动动力的比一直不变，例如为1∶1。
如上所述，按照本发明的助力自行车，因为电动机31产生的辅助驱动动力以一个不变的比例帮助蹬踏板的腿力，所以此助力自行车当启动时或沿着向上的斜面或逆风行进时可以非常容易地行进。
当骑车人骑上鞍座或由鞍座上下车时，骑车人的腿通过车体框架2的腿部空间40移动。在这一方面，按照本发明的助力自行车1因为把长方形的电池单元41水平地装到该腿部空间40的最下部，所以与传统的设置相比，可以明显地改进上车和下车的方便程度，在传统的设置中，电池单元沿着主车管设置。在本发明的设置中，电池单元41不设在图1中的腿部空间40的前面空间区域40a中，骑车人的腿要经常通过该区域，所以，骑车人的腿只移过主车管4。
还有，因为电池单元41设在动力单元30的附近(直接在其上方)，所以使自行车的车体的重心下降，并使车体的重量集中，改进了转向的稳定性。因为电池单元41被设置在水平的方向上，可以很容易地安装它或把它拆下。
再有，因为把辅助部件比如控制单元45设置在电池单元41与向前倾斜的动力单元30之间所形成的楔形空间44中，所以可以有效地利用靠近动力单元30和电池单元41的空间，因此，使部件的设置紧凑和简单，这进一步使重心降低。
再有，因为桥式管5设置在主车管4与鞍座管8之间，可以大大改善车体框架2的刚度，并且，由于电池单元41设在桥式管5的上方，刚度在桥式管的一部分处会提高，所以可以改善装配稳定性。这一设置将避免一个接触部位的不良接触所造成的麻烦。
再有，因为三个悬挂26,27和28在三个位置把动力单元30支承到车体框架2上，并且，在侧视图中，曲柄轴33设置在由这三个位置连接所形成的三角形部分A的里面，所以由于蹬踏板的腿力施加到动力单元30的曲柄轴33上的多方向的力矩可以被这三个位置均匀地承受，并被传递到车体框架2上。由于这一原因，可以有效地防止应力的集中，因此，可以延长车体框架2的使用寿命。
要注意到，本发明不局限于所描述的实施例，可以做出许多其它的改变和改型，而不偏离所附的权利要求以及因此而获得的许多有利的效果。
权利要求
1．一种助力自行车，它包括一个前轮和一个后轮；一个自行车车体框架，它支承着前轮和后轮，使它们可以旋转；一个装到自行车车体框架上的鞍座，骑车人骑在该鞍座上；以及一对踏板，通过一根曲柄轴它们可以彼此连接起来，所述自行车车体框架包括支承着前轮的一根前部管，一在向后的方向上由前部管倾斜地向下伸展的主车管，和一根鞍座管，在它的上端部以自行车直立的姿态支承着鞍座，其特征在于，主车管和鞍座管的下端部通过一个动力单元连接起来，使得在它们之间形成一个基本上V形的腿部空间，当骑上鞍座或由鞍座下来时，骑车人的腿移过该空间，在此V形的腿部空间的最下面的位置设置了一个电池单元，它有长方的平行六面体形状，并可以连接到动力单元上，使得它在自行车的水平方向上伸展。
2．按照权利要求1所述的助力自行车，其特征在于，所述动力单元设置在主车管和鞍座管的下端部，使得在向前的方向上向下倾斜，以在电池单元与动力单元之间形成一个部件空间，用来在该部件空间中设置辅助部件。
3．按照权利要求2所述的助力自行车，其特征在于，所述动力单元包括一个电动机，而所述辅助部件包括一个控制单元，它可以连接到电池单元上，以控制电池单元的电流，从而使电动机运行。
4．按照权利要求3所述的助力自行车，其特征在于，所述控制单元安装到动力单元上，而控制单元和动力单元被一个单元罩覆盖，此单元罩设有一个电池固定装置，把电池单元配装于该固定装置中。
5．按照权利要求1所述的助力自行车，其特征在于，设置有一对两面的桥式管，使得在动力单元的上方水平地横截在主车管与鞍座管之间，并且，电池单元安装在此桥式管上。
6．按照权利要求5所述的助力自行车，其特征在于，水平地设置所述电池单元，基本上平行于桥式管，并把它可拆下地固定到主车管和鞍座管上。
7．按照权利要求1所述的助力自行车，其特征在于，车体框架把所述动力单元支承在至少三个悬挂位置上，使得曲柄轴设置在当由车体框架的侧面看时连接三个悬挂位置所形成的三角形部分的里面。
全文摘要
一种助力自行车,它包括前后轮车体框架、鞍座以及一对踏板,该车体框架包括支承着前轮的前部管,在向后的方向上由前部管倾斜地向下伸展的主车管,和一根鞍座管,在它的上端部支承着鞍座。主车管和鞍座管的下端部通过动力单元连接起来,使得在它们之间形成基本上V形的腿部空间,当上下鞍座时,骑车人的腿移过该空间。并且,设置有电池单元,可以把它在此腿部空间的最下面的位置连接到动力单元上,使得它在自行车的水平方向上伸展。
文档编号B62K19/30GK1220958SQ9812153
公开日1999年6月30日 申请日期1998年10月22日 优先权日1997年10月22日
发明者永井久雄, 富田耕平, 山内幸作, 堤腰忍 申请人:铃木株式会社