一种自行车的可折叠转臂结构及装置

技术领域

一种自行车的可折叠转臂结构及装置，用于自行车、助力自行车领域。

背景技术

无人自行车、自动驾驶自行车、二轮车在静止状态下，需要陀螺平衡装置保持，但是轻便自行车架放置陀螺装置的空间十分有限，专利号CN201753096U提到一种放在横管上飞轮，体积大，不便于正常骑行，难以实用化。目前CN111874141A公开了一种电动自行车平衡装置及电动自行车，环绕驱动电机的蓄电池框架内置电池，利用电池的重量作为动量轮，减少了额外的飞轮配重，容量大，但是其框架结构无法折叠；其蓄电池轴线与驱动电机平行，电池径向多层堆叠的排列方式在折叠时无法有效减少所占空间的径向或轴向空间。所示排列方式导致质量增加大，但是半径增加少，角动量增加量主要依靠质量的增加，需要的启动力矩恒定，适用不轻便。

发明内容

一种自行车的可折叠转臂结构及装置，包括转轮、转臂，其特征是转轮与横管同轴或环绕横管；转臂与转轮或转臂底座转向连接，驱动装置带动转轮和转臂一起旋转。

其优点是转臂最少一个，转轮最少为一个。转臂与转臂连座连接或为一体的，转臂或转臂连座与支架底座通过转轴连接，支架底座与转轮连接或为一体的，转臂可手动或电动折叠或展开，转臂最少有一处可折叠，转臂折叠时贴合横管。

其优点是转臂折叠时环绕贴合在横管外侧，减少占用横管径向上空间，减少手动正常骑行对人们的干扰。

其优点是转臂是杆状或筒状或管状，每根转臂的末端是分开的或是有柔性连接，如弹簧或丝线，或末端带配重装置。

其优点是收纳轮相对横管可滑动，收纳轮带动连杆连接转臂，优点是所有转臂末端与连杆转向连接，通过活动连接的连杆在一个收纳轮上，手动或折叠电机带动收纳轮滑动时，实现转臂同步联动折叠或展开。

其优点是折叠电机与第三传动元件或第五传动元件或其传动链上的传动元件连接，如第六传动元件或第七传动元件或第八传动元件或第九传动元件。第五传动元件丝杆轴与行程螺母连接，行程螺母与转臂连座连接，第五传动元件丝杆轴带动行程螺母在支架底座的卡槽内活动，带动杠杆转臂连座，实现转臂连座或转臂的折叠，转臂与转轮或转臂连座通过拉簧连接。通过联动传动元件实现转臂或转臂连座联动折叠或展开。

其优点是相邻第七传动元件连接或通过第九传动元件连接，相邻的第七传动元件之间安装换向同步轮或换向柱子或与相反丝的丝杆轴连接，相邻的传动元件通过第九传动元件，如同步带或铰链凹凸缠绕连接或齿轮连接，实现转臂相同方向同步转动。

其优点是支架底座底面与转轮轴向垂直，可以减少轴向空间。

其优点是折叠电机或电路或电池放置在转轮臂中或转轮侧面凹槽处，电池与折叠电机可以放在转轮上相对的凹槽中，减少转轮重量不对称的影响，空间利用率高，体积小。

其优点是转臂连座有齿轮，与转轮上的齿轮轴连接，齿轮轴与转轮平行，每两个齿轮轴垂直连接为一体联动，可以实现一个减速电机带动多个转臂。

其优点是转臂连座转轴与第四传动元件涡轮连接，第四传动元件涡轮与位于支架底座内侧与转轮侧面垂直的蜗杆连接，将联动传动部件与支架底座在径向上空间重合。

其优点是将联动传动部件，如第四传动元件、第五传动元件、第六传动元件、第七传动元件、第八传动元件、第九传动元件，与支架底座整合在中心轴同一径向空间，减少中心轴轴向的宽度，便于小型化。

其优点是转轮位于两段横管之间，利用转轮与横管重合的径向空间安装转臂或转臂连座或折叠电机等传动装置，减小转轮装置的径向尺寸。

其优点是驱动装置的永磁体转子部分与转盘装置连接，电枢定子与中心轴固定。

其优点是驱动装置的电枢作为转子，电枢转子线圈与转轮或转臂中的电池一起转动，避免线路环绕的问题。

其优点是折叠转向的转轴距离横管中心的半径等于横管半径和转杆臂半径之和。

其优点是转臂折叠时与横管贴合，减少在横管径向方向的所占高度空间。

其优点是转臂展开时质心半径变大，旋转时使用同质量的转臂可产生更大的角动量或平衡力矩，折叠时与横管平行，质心半径较小，力矩小便于旋转电机快速启动。

其优点是转臂中内有单个电池或多级电池在径向单层排列，轴向上多级堆叠，折叠时所有电池的总高等于单个电池的外径，转臂完全展开时电池总高是单层排列的多级电池高之和，提高质心半径，使同质量的转臂或电池即可产生较大的平衡力矩，旋转时增大角动量或平衡力矩，折叠时与横管平行，质心半径较小，力矩小便于旋转电机快速启动。

其优点是转臂或转臂末端有指示灯，在暗光下可提示安全距离及增加美观性。

附图说明

图1所示实施例1一种自行车的可折叠转臂结构及装置。

图2所示实施例1一种自行车的可折叠转臂结构及装置。

图3所示实施例2一种自行车的可折叠转臂结构及装置。

图4所示实施例3一种自行车的可折叠转臂结构及装置爆炸示意图。

图5所示实施例3同步带联动反丝丝杆轴可折叠转臂结构及装置安装示意图。

图6所示实施例3一种自行车的可折叠转臂结构齿轮联动装配示意图。

图7所示实施例3折叠电机输出轴与丝杆轴同轴示意图。

图8所示实施例3一种自行车的可折叠转臂结构及装置装配示意图。

图9所示实施例4一种自行车的可折叠转臂结构及装置爆炸示意图。

图10所示实施例4一种自行车的转臂内置驱动可折叠转臂结构示意图。

图11所示实施例4一种自行车的可折叠转臂结构及装置齿轮联动示意图。

图12所示实施例4一种自行车的可折叠转臂结构及装置齿轮联动示意图。

图13所示实施例1-4转臂与电池轴向堆叠爆炸示意图。

具体实施方式

如图1是实施例1一种自行车的可折叠转轮结构及装置，包括横管100、转轮200，支架底座310、转臂321。转轮200的凸台210连接支架底座310，转轴330穿过转臂321末端和支架底座310的孔，转臂321与支架底座310和转轴330转向连接，折叠的时候每个转臂321贴合横管100，展开的时候转臂321与横管100垂直。每个转臂321可手动折叠或展开。驱动装置400与横管100或车架固定连接，驱动装置400输出轴与转轮200上的传动元件220连接，带动转轮200和转臂321环绕横管100旋转。

实施例1，转轮200与传动元件220可以是一体的，也可以是分体组合连接。

实施例1，支架底座310与转轮200凸台如图1或转轮侧面如图2。

如图3是实施例2一种自行车的可折叠转臂结构及装置，包括横管100、转轮200，支架底座310、转臂321，收纳轮500，转轮200上有支架底座310，转轴330穿过转臂321末端和支架底座310的孔，收纳轮500与连杆510活动连接，连杆510与转臂321活动连接，收纳轮500与丝杆电机202连接，丝杆电机202与转台220或转轮200固定连接，丝杆电机202工作时带动收纳轮500相对转台220或横管100上滑动，滑动时带动连杆510及转臂321围绕转支架底座310的转轴330转动折叠，实现所有转臂321同步折叠或展开，折叠时转臂321贴合横管100，展开的时候转臂321与横管100垂直。横管100内的驱动装置400与横管100或车架固定连接，驱动装置400输出轴通过传动轴403上的齿轮405与转台220或转轮200连接，带动转轮200和转臂321环绕横管100旋转。

实施例2中，转台220与转轮200可以是一体的，也可以是分体的固定连接组合，与横管100通过轴承旋转连接。

实施例2中，丝杆电机202在相邻的两个转臂321之间，丝杆电机202输出轴上的丝杆与收纳轮500上的螺母孔连接。

如图4具体实施例3，一种自行车的可折叠转臂结构及装置，包括横管100、转轮200、支架底座310、转臂321、转臂连座320，转轮200主体在两段横管间，驱动装置400定子部分与中心轴103固定连接，中心轴103与法兰102固定连接，并通过紧固件101紧固，如螺栓，法兰102与横管100固定连接，法兰102外径等于或小于横管100外径，并通过紧固件连接，中心轴103与横管110连接同理。驱动装置400的转子部分有安装孔与转轮200通过紧固件连接，带动转轮200及转臂321相对于横管100旋转。转轮200与底座支撑件210连接，或由底座支撑件210的凸台230与转轮200连接，底座支撑件210上有与支架底座310相对应的安装孔，与底座支架310通过紧固件连接，底座支撑件的210与中心轴103通过轴承211旋转连接。销轴330穿过转臂连座320和支架底座310的轴孔，所述底座支架310与行程螺母312连接处设置有卡槽311，行程螺母312两端卡在支架底座310的两侧的卡槽311中活动，第五传动元件205丝杆轴连接转臂连座320中间的行程螺母312，第五传动元件205丝杆轴另一端与第六传动元件206或第七传动元件207连接，通过紧固件固定或为一体的。折叠电机202输出轴或第五传动元件205丝杆轴通过支架底座310侧面和转轮200上对应的支撑槽旋转连接。转臂连座320与支架底座310之间可通过拉簧连接。折叠电机202位于转轮200凹槽201部分，折叠电机202的输出轴上的第三传动元件203与第六传动元件206连接，如同步轮或齿轮，第七传动元件207与第九传动元件209连接，或通过同步带或铰链或齿轮。折叠电机202通过第三传动元件203带动的第六传动元件206转动，从而带动与第五传动元件205丝杆轴连接的第七传动元件207的转动，从而带动第九传动元件209转动，第九传动元件209带动与其连接的其它第七传动元件207转动，从动的第七传动元件207带动与其连接的第五传动元件205丝杆轴同步转动。第五传动元件205丝杆轴带动和第五传动元件205丝杆轴配合的行程螺母312前后之前运动，行程螺母312前后运动并通过杠杆原理带动转臂连座320一端，使转臂连座320另一端实现展开或者折叠。实现一个电机带动多个转臂321或转臂连座320联动折叠的效果。

实施例3中，具体实施中第七传动元件207、第九传动元件209可以是齿轮或同步轮或同步带的组合。如图4、图5，为增加同步带接触面积，相邻的第七传动元件之间安装反向的传动元件如同步轮或换向柱，或相邻的第五传动元件替换为反丝丝杆或反向连座或反丝的行程螺母，再通过相邻传动元件凹凸间隔缠绕同步带，可使第七传动元件的转动方向同步，从而使连座的折叠方向同步。也可以如图6使用齿轮传动的第七传动元件207与第九传动元件209连接形式。

实施例3中，具体实施中，如图7，折叠电机202输出轴可以不经过传动元件203和第六传动元件206，通过联轴器连接同轴的第五传动元件205丝杆轴，或两轴为一体的。

实施例3，当每个第五传动元件205都有对应的折叠电机202直接驱动时，不再需要第三传动元件203、第六传动元件206及中间传动的第七传动元件207、第九传动元件209。

如图9具体实施例4，一种自行车的可折叠转臂结构及装置，包括横管100、转轮200，支架底座310、转臂321、转臂连座320，驱动装置400定子部分与中心轴103固定连接，中心轴103与法兰102固定连接，并通过紧固件101紧固，如螺栓，法兰102与横管100固定连接，并通过紧固件连接，中心轴103与横管110连接同理。驱动装置400的转子部分或转子机壳侧面有安装孔与转轮200通过紧固件连接，带动转轮200及转臂321相对于横管100旋转。如图10是转轮200与支架底座310连接，转轴330与转臂连座320和第四传动元件204连接，转轴330穿过转臂连座320、支架底座310、第四传动元件204的孔。折叠电机202在转臂连座320或转臂321内部或外部固定连接，折叠电机202输出轴上的第三传动元件203与第四传动元件204连接，如蜗杆涡轮组合结构。折叠电机202转动时带动第三传动元件203及转臂连座320两脚之间的第四传动元件204相对转动，从而使第四传动元件204相对于转臂连座320或支架底座310转动。第四传动元件204在转臂连座320的另一侧与第六传动元件206的蜗杆部分连接，第六传动元件206是中间蜗杆，两头光轴状，第六传动元件206与第七传动元件207连接，第六传动元件206与支撑板221和转轮200上的支撑槽或孔旋转连接。第七传动元件207与第九传动元件209连接，第八传动元件208转轴穿过第九传动元件209与转轮200和支撑板221上的支撑槽孔连接。转轮200和支撑板221通过紧固件紧固连接，对第六传动元件206及第八传动元件208两个转轴起到固定支撑作用。相邻第六传动元件206之间有第七传动元件207和第九传动元件209连接，如齿轮或同步带，实现一个折叠电机202驱动下，联动多个转臂321或转臂连座320的环绕横管折叠或展开。

实施例4如图10，第六传动元件206是中间蜗杆，两头光轴状一体的，也可以是如图11，由第五传动元件205光轴与蜗杆206组合的。

实施例4如图10、图11，第四传动元件204、第六传动元件206与支架底座310在中心轴103径向的同一平面，将联动传动部件与支架底座310在中心轴103径向的空间重合。

实施例4具体实施中，折叠电机202所在的转臂321或转臂连座320与支架底座310或转轮200可以是固定连接，也可以是最优的如图11，折叠电机202放在空间充足的转臂连座320外侧转轮200凹槽处固定连接，联动传动元件如小齿轮在内侧更适合配合，折叠电机202输出轴上的第三传动元件203连接第四传动元件204。具体实施也可以是与折叠电机202输出轴同轴或联轴或一体的第五传动元件205或第六传动元件206连接，如图12，或与其传动链上的第七传动元件207或第八元件208或第九元件209同轴连接。根据具体情况中间传递动力的第九传动元件及所在轴可以去掉，由相邻的第七传动元件直接连接传动。

实施例4，支架底座310与转轮200侧面连接，连座转轴330与第四传动元件204齿轮连接，第五传动元件205转轴和第八传动元件208传动轴轴向可以与转轮200垂直，如图10，也可以与转轮200平行，嵌在转轮200上，每两个齿轮轴互相垂直连接为一体联动，实现一个减速折叠电机202带动多个转臂321。

实施例1、3，底座支撑件210与转轮200可以是一体的，也可以是分体连接组合的。

实施例1-4中，如图6、图8，转臂321与转臂连座320连接，可以一体的，也可以是分体组合连接结构便于拓展，转臂321可以是8个，也可以若干个对称分布，转臂321或转臂连座320与转轮200转向连接或折叠连接。

实施例1-4中，转臂321展开时质心半径变大，旋转时使用同质量的转臂可产生更大的角动量或平衡力矩，折叠时与横管平行，质心半径较小，力矩小便于旋转电机快速启动。

实施例1-4，如图12，转臂321为管状或杆状或筒状，内置电池322，转臂321内有单个电池或多级电池在电池径向单层排列、轴向上多级堆叠，折叠时所有电池的总高等于单个电池的外径，转臂完全展开时电池总高是多级单个电池高之和，提高质心半径，使用同质量的转臂或电池即可产生更大的平衡力矩，旋转时增大角动量或平衡力矩。满足平衡装置旋转驱动电机400及折叠电机202供电或整车供电。

实施例1-4，最优的转臂转向的转轴距离横管中心的半径等于横管半径和转杆臂半径之和，具体实施中也可以大于或小于横管半径和转杆臂半径之和。

实施例1-4，转臂321或转臂末端有指示灯，在暗光下可提示安全距离及增加美观性。实施例1-4，驱动装置400是永磁同步电机或轮毂电机或减速电机，可以在横管外、横管内、横管间。

实施例3-4，具体实施中，电枢定子与中心轴103或横管100固定连接，定子与横管100相对静止，驱动装置400的电机转子部分与转轮200装置连接，也可以是驱动装置400的永磁铁定子与中心轴103或横管100固定连接，电枢转子与转轮200装置连接，便于转臂321中的电池322与驱动电机400及驱动电路同步转动。

实施例3-4，驱动装置400的转子部分与转轮200连接，可以在横管内，如图6，当驱动装置400外径大于横管内径时也可暴露在两段横管之间。

实施例1-4，转轮200是圆柱状或正多边形状旋转体，可以一体的，也可以径向或轴向分体的。

实施例1-4，转臂321较长或重的情况下，避免松动，可在横管100上增架支撑架，对转臂321折叠时起到固定作用，支撑架或转臂321上带有磁性，与转臂321相吸。

实施例1-4，无折叠电机202情况下可手动控制转臂321联动折叠或展开，通过调节转向转轴330位置的阻尼，使得转臂321稳定停靠。

实施例1-4，转轮200与支架底座310是一体或是分体组合，支架底座310若干个。

实施例1-4，通过接入控制系统控制驱动装置400带动转轮200和转臂321的旋转的方向和速度，产生平衡力矩使得车体趋向自平衡。