叁曲轴摆环机中置式驱动电动自行车

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叁曲轴摆环机中置式驱动电动自行车
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Zl 200720042445.3                        申请日 2007.11.2
发明人  胡瑞生                  河海大学www// huruisheng@gmail.com
摘要    一种电动双轮车,采用中置式驱动,安装高速电机与大减速比叁曲轴摆环机、四连杆机构,取代轮毂驱动装置。体积小、重量轻,节省铜与钢耗材,电效率高,一次充电可续路程长,爬坡性能强。车辆能进能退、动作可逆,安全性强,对保护妇女中老年病弱残有助。可供军警巡视、丘陵、勘探、运输等应用。后轮具备对电机反馈发电性能。高速轴无齿轮,低速轴多对齿啮合,无接触疲劳破坏,抗冲击,耐用度高,工作无噪音。
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第一部份  所属技术领域   本专利申请涉及一种电动双轮车, 其特征是中置式驱动, 采用《叁曲轴摆环机》减速, 并根据火车头驱动原理,采用平行四边形连杆机构, 将电机动力传给后车轮, 更换替代电动双轮车辆轮毂驱动装置。
第二部份  背景技术    当今世界上电动双轮车, 按采用高速电机或低速电机,分为两大类。两类电机对比: 低速电机耗费铜与钢材 比高速电机所耗大几倍, 体积大、重量沉、电效率低、能耗高、成本较高; 电机转速越低, 综合性能越差, 这是技术界公认之理, 不再赘述。 电动双轮车按驱动形式,又分为: 采用电机与减速机组合成后轮毂,行业中通常称为《轮毂式驱动形式》。
在车架中部安装电机、减速机, 将动力传给后轮者,行业中通常称为《中置式驱动形式》。
世界各国政府均规定电动自行车速 ≌ 20～24 公里/时,于是车轮转速受限, n≤160～200 转/分,实际上城市拥挤,常用n ≤70～120 转/分(随直径而变)。由车轮转速, 折算→减速机转速→电机转速, 决定了轮毂式驱动车的电机,通常在 n g≤150～350 转/分运行,低于电机额定转速。
这时直流电机输出的力矩, 远远≤额定力矩, 电效率差、能耗大。电机在低速时能量微弱,大致近似夏天所用《微风扇》, 将手掌抓车轮,就能档住其转动。 轮毂式驱动形式的机械结构较复杂,加工难度大, 保养维修更困难。
[电机]、[减速机] 与 [后车轮] 三者原本各有不同功能, 各自相对独立, 各有不同的保养维修要求。 如将它们合而为一, 就会经常出现互相牵制、干涉情况。  如有时更替某一零件( 例如电刷、轴承等 )却需要折卸整体后车轮才能进行;  如有时某一零件损坏, 会牵连轮毂整体“ 连坐”报废; 还有引入电源导线处难密封；灰尘与水份入侵；齿轮与轴承难以润滑等等麻烦，导致车辆维修难、费用高。( 电动双轮车维修业目前己成为社会暴利行业！) 此外后轮毂驱动格局, 加上安置电池的偏重, 也使整车重心后移, 离开两车轮中心, 导致驾驶失稳难控制, 令驾车者常感心悸不安。
以上是现行电动双轮车技术存在的薄弱环节,这些技术缺陷, 对人身安全、对车辆保养维修与 企业售后服务工作极为不利。目前电动双轮车行业正处蜂拥群起时期,产品优劣良莠鱼龙混杂,国家抽查检验不合格比率较高。
此外,现代电动双轮车, 普遍只能前进不能后退，交通机动应变性能差 ！
第三部份   本专利申请目标   我国目前多数电动双轮车 采用后轮毂驱动,只有少数采用中置式驱动。后者需要同时应用高速电机与大减速比【特种微型减速机】,才能取得优良性能。 本申请目标是采用中置式驱动,在车架中部安装额定转速 n=1500～4200 转/分 的电机与《叁曲轴摆环机》,再根据平行四边形连杆机构原理, 将动力传给后车轮,增强各零部件可靠性,简化维修工作,节约电池能量,延长一次充电可续路程,并使车辆具备能进能退的机动功能。        
第四部份        技术方案 及附图图面说明  
本申请方案是在车架中部安装额定转速 n=1500～4200 转/分 的电机与《叁曲轴摆环机》,再以平行四边形连杆机构, 将动力传给后车轮。电机额定转速n取高些, 对改进车辆综合性能效果更明显。
《叁曲轴摆环机》的构造原理与细节, 见本人 ZL96116914.1【多拐曲柄内啮合行星传动机构】所叙述,仅仅将摆环环片数减为２片; 或见ZL992304431.1【叁曲轴摆环机】, 此两专利己应用多年,均属于现有技术范畴 ( 详见2003～2004年中国齿轮工业年鉴 )。
摘要附图 ----《叁曲轴摆环机》机构原理图   主要部件代号:[1].二曲拐曲轴 [2].环片 [3].内齿轮 [4].外齿轮     说明书附图 --- 中置式驱动电动双轮车 机构原理图
主要部件代号:  [1]. 离合器    [2].高速电机    [3].叁曲轴摆环机   [4]. 连杆   [5]. 前车轮  [6]. 车架  [7]. 钢球 [8]. 前偏心轮滚套  [9]. 后车轮  [10]. 后偏心轮滚套
后车轮额定转速 〓 80～220 转/分 (随车轮直径而变, 由企业决策 ) 叁曲轴摆环机 减速比 〓  电机额定转速/ 后车轮额定转速车辆的调速, 由电机、由电气控制器实现。(由企业决策 )
摆环机齿轮推荐模数: 40kg以下车辆m=1.5 ,100kg以上车辆m≥2
当电机沿顺时针方向转动, 减速机输出轴沿逆时针方向转动,车辆前进。当电机沿逆时针方向转动, 减速机输出轴沿顺时针方向转动,车辆倒退。当电机停电、轮辋制动时,则车辆在滑行中停止。
当车辆下坡行驶或在水平道快速溜行时,停止电源供电,此时依靠车辆的动能,加上刹车所蓄势能,或再加上脚蹬发力,减速机可作逆向运行,后车轮主动,电机轴被动高速转动,有可能实施反馈发电,此时电机的转速: ng 〓 车轮转速•[减速机原减速比] ; 而常规低速电机轮毂驱动电机轴最大转速 ng ≤500 转/分 ,反馈发电磁场强度低、效果差。
第五部份        本专利申请之有益效果
本专利申请车辆, 能化解毂驱动装置存在的技术缺陷。
[1]. 《叁曲轴摆环机》是建立在严格《理论力学》《机械原理》学科理论基础上的实用先进技术, 有长期减速机实践经验可借鉴。《叁曲轴摆环机》属内啮合行星轮系,齿轮采用合金钢调质热处理,不需要淬火,不需昂贵磨齿设备。 对比《谐波减速》《NGW机》等其他减速机,结构简单,工艺难度小,成本低 。
[2]. 减速比对比: 《叁曲轴摆环机》减速比 〓 9～100 , 而常规轮毂减速机最大减速比≤4 ,两者相差20余倍。 《叁曲轴摆环机》高速轴没有齿轮,低速轴有多对齿同时工作, 能承受强烈冲击载荷, 齿面不发生接触疲劳破坏,可靠性强,寿命长,传动部件维修工作量显著下降。
[3].高速电机体积小、重量轻,节省铜与钢耗材,电功效率高,电池能耗与成本下降,一次充电可续路程延长,驱动扭矩与爬坡性能都增强。
[4].本设计除常规前后车轮轮辋制动外,《 叁曲轴摆环机》自身具备可逆转机理,在危境中可急刹车、猛倒退。对保障公民人身安全,对保护妇女、中老年、病、弱、残 骑车人安全,将有邦助。 本车辆能进善退的机动性能, 可发展成为一种大功率、高速特种车辆,供军警巡视治安、缉捕等应用,也适合高源、丘陵、勘探、运输等用途。
[5]. 当车辆下坡行驶或在水平道快速溜行时,停止电源供电,此时依靠
车辆的动能,加上刹车所蓄势能,或再加上脚蹬发力, 减速机可逆向运行,后车轮主动,电机轴被动高速转动,有可能实施反馈发电,延长电池寿命。

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《叁曲轴摆环机》的构造原理与细节, 见本人 ZL96116914.1【多拐曲柄内啮合行星传动机构】所叙述,仅仅将摆环环片数减为２片; 或见ZL992304431.1【叁曲轴摆环机】, 此两专利己应用多年,均属于现有技术范畴 ( 详见2003～2004年中国齿轮工业年鉴 )。
摘要附图 ----《叁曲轴摆环机》机构原理图   主要部件代号:[1].二曲拐曲轴 [2].环片 [3].内齿轮 [4].外齿轮     说明书附图 --- 中置式驱动电动双轮车 机构原理图
主要部件代号:  [1]. 离合器    [2].高速电机    [3].叁曲轴摆环机   [4]. 连杆   [5]. 前车轮  [6]. 车架  [7]. 钢球 [8]. 前偏心轮滚套  [9]. 后车轮  [10]. 后偏心轮滚套
比齿轮减速器简单？效率更高？两轮车倒车？
两轮车倒车的确是高科技，世界上有几人能开？

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联动机构，，，需加离合器。