电动自行车内部结构专题

1. 电动自行车机械系统有哪些主要部件？

电动自行车机械系统主要由车架、平叉、方向把、油压前叉、减振器、飞轮、中轴、链轮及链条、制动组件等组成。

1.1. 车架

车架（见图1）是由多根不同规格、不同形状的管材组合焊接而成的。车架是构成电动自行车的主体部分，也是整车的平衡中心和力传导部分，它承受了包括车身、骑行者、载重物所有的重量。对其他部件起着承载作用，其他部件基本上都直接或间接地装在车架上。

图1 电动自行车车架实物结构

直接或间接安装在车架上的附属部件主要有平叉、中撑、偏撑、方向把、前叉、塑料件、后衣架、减振器等。

1.2. 平叉

平叉属于车架的附属部件，用来作为电动机的支架，电动机通过平叉连接到车架上。其实物结构如图2所示。

图2 电动自行车平叉实物结构

1.3. 方向把和液压前叉

方向把和液压前叉实物结构如图3所示，液压前叉与前轮相连接，方向把通过液压前叉连接到车架上，控制前轮转向。

前叉安装在电动自行车的前方部位，将前轮和车架密切连接，传递前轮和车架之间的各种力（垂直力、纵向力和侧向力）和力矩（制动力矩和反作用力矩），支撑车架并控制转向，属于强度部件和转向部件，是骑行安全的关键部件。

目前市面上的电动自行车前叉主要分液压和遥臂两种形式。液压前叉比遥臂前叉减振效果更加理想，其工艺性好，重量轻，减振效果好。电动自行车行驶时车头不会产生大的晃动，骑行时舒适感更强。

图3 方向把和液压前叉实物结构

※NOTE※液压前叉的工作介质是液压油，在阻尼器的活塞上开设多个阻尼通孔，活塞和拉管的结合处设置有阀片限压阀开阀机构。当其受到振动时，液压油通过阻尼孔阀体结构，产生阻尼力，消耗振动的能量，从而实现缓和振动冲击的作用。

1.4. 减振器

减振器是电动自行车的重要装置，为了缓和与衰减电动自行车在行驶过程中因道路凹凸不平受到的冲击和振动，保证行车的平顺性与舒适性，有利于提高电动自行车的使用寿命和操纵的稳定性。目前，电动自行车普遍采用液压减振器，其内部构造如图4所示。液压减振器主要由上腔、下腔、弹簧、密封圈、活塞杆等组成。

图4 液压减振器内部结构图

※NOTE※液压减振器这种结构能使阻尼与车体悬架装置在某一工况下形成良好的非线性匹配，减少车轮滚动传给车身的振幅和能量，从而提高减振性能。其工作原理是，在压缩行程时，弹簧被压缩，产生缓冲阻力，下腔容积减少，腔内液压油通过导流孔进入活塞杆内腔，同时上腔容积减少，油压增加，通过两阻尼孔吸油，产生压缩阻力；在行程复原过程中，因弹簧回复力作用，上腔容积减少，腔内油压增加，液压油只能通过阻尼孔和配合缝隙排出腔外，形成复原阻力。

1.5. 飞轮、中轴、链轮及链条

飞轮、中轴、链条及链轮一起构成电动自行车传动结构。主要装配于普通电动自行车用来助力时传递动力。它们的实物结构如图5所示。

图5飞轮、中轴、链条和链轮实物结构图

※NOTE※电动自行車中軸與鏈輸連接成一體，中軸部位設計安裝驅動电动機，通过减速器带动中轴，再由中轴通过链条带动后轮。飞轮、中轴、链条及链轮四者为配套使用部件。使用一段时间后都会产生一定的磨损，因磨损程度不一样，维修时，如果单独只更换其中一种，会导致其相互之间的配合性差，不好使用。

1.6. 制动机械组件

制动装置是任何交通工具的安全保障，目前电动自行车装配的制动装置主要有抱闸、胀闸、毂制动及碟制动等。

(1)抱闸

抱闸的制动机械组件主要由普通制动把、制动拉线、制动悬臂组成，采用抱闸式结构，依靠闸皮来勒紧连接主轴上的制动圆盘。其内部结构多以拉皮为主，用拉皮把闸碟紧紧抱住。制动悬臂由制动钢丝固定座、制动臂、制动皮、制动调节螺钉构成。其实物结构如图6所示。

图6 普通电动自行车制动机械组件

※NOTE※通过调节悬臂闸的制动调节螺钉及制动拉线与制动把的自由行程，可以调节制动皮与闸间的间隙，从而调整好制动灵敏度。

(2)胀闸

胀闸也称随动闸，其结构如图7所示，内部由两个弧形闸条和拉簧及闸碟组成。制动时，闸条向两侧撑开，张大后，闸条摩擦闸碟的内壁，致使电动自行车停止转动。

图7 胀闸内部结构图

胀闸的闸条、闸碟属于易损零件，电动自行车使用一段时间后，胀闸的闸条磨损过多，需要更换新的才能保障制动效果。其更换芯部组件如图8所示。

图8 胀闸芯部组件图

※NOTE※目前电动自行车装配比较常见的胀闸主要有90型、100型、108型等型号。型号越大，摩擦制动条面积就越大，制动灵敏度也就相应提高。

(3)毂制动

毂制动又称轮毂闸，其结构原理与胀闸相似，如图9所示。依靠制动块张开后摩擦车轮内壁从而实现制动。不同的是毂制动为嵌入式结构，闸体与车轮成一体，设计结构都比胀闸要粗糙得多。

图9 毂制动内部结构图

(4)碟制动

碟制动为盘式液压制动装置，采用液压式制动活塞推动制动片夹紧制动盘致使电动自行车停止转动，主要零部件如图10所示。碟制动主要由上泵、制动盘、分泵、ABS（防抱死制动系统）、固定法兰、油管等组成。

图10 碟制动零部件图

※NOTE※碟制动的工作原理是，当手握紧断电制动把时，控制器检测到制动信號，立即斷開电动機供電電源。同時，上泵活塞（见图11）推動液压油產生压力通過油管压入分泵。分泵固定在制动器的底板上固定不动，制动盘和涨块通过内六角螺钉固定在一起，分泵的活塞受油管输送来的液压作用，推动摩擦片压向制动盘发生摩擦制动，就好像用鉗子钳住旋转中的盘子，迫使电动自行車停下來。

图11 上泵活塞结构图

※NOTE※ABS（防抱死制动系统）既有普通制动系统的制动功能，又能防止車轮鎖死，使电动自行車在制動狀态下仍能转向，保证电动自行車制動方向的稳定性，特別是在雨天骑行時，防止產生侧滑和跑偏，是目前电動自行車上最先进、制动效果最佳的制动装置。

2. 电动自行车电控系统有哪些主要部件？

电动自行车电控系统包括蓄电池、控制器、电动机、转换器、转把、制动把、助力传感器等。它们通过传输线和操纵机构连接到一起，从而实现电动自行车的传动、控制、信号显示等。

电动自行车电控系统各主要部件之间的相互关系如表2-1所示。

表2-1 电动自行车电控系统各主要部件之间的相互关系

不同厂家、不同品牌的电动自行车电控系统结构基本相同，一般可分为有刷电动机自行车电控系统和无刷电动机自行车电控系统两大类。两种类型电控系统接线原理如图12、图13所示。

※NOTE※有刷和无刷电动机自行車，又可分为智能有刷电動机自行車和智能無刷电动機自行車。智能电动自行車工作原理與普通电动自行車基本一樣，不同的是智能電动自行车一般采用智能型控制器，除有基本的欠电压、过电流保护功能外，还有故障自检显示、助力、巡航、电磁制動等多种功能。

图12 普通有刷电动机自行车电控系统接线图

图13 无刷电动机自行车电控系统接线图

3. 电动自行车充电系统有哪些主要部件？

电动自行车充电器外部主要部件如图14所示，由塑料外壳、输出插头、输入插头及指示灯、风扇、电路板等组成。

图14 电动自行车充电器外形实物结构

电动自行车充电器内部电路组成框图如图15所示，由整流滤波、开关管、开关变压器、高频整流滤波、充电控制、充电指示等电路组成。

图15 充电器内部电路组成框图

电路板是充电器的核心部件，其正面和反面安装的元器件主要有整流桥、输入滤波电容、电源变压器、开关管、稳压管、散热片、取样电阻、输出高频电容、隔离二极管、线性光耦合器、控制集成电路等。如图16~图18所示。

图16 充电器电路板正面主要元器件分布

图17 充电器电路板背面主要元器件分布

图18 充电器电路中的主要元器件分布