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第1章 图解电动自行车结构
1.1 整车维修拆装与组件介绍
维修电动自行车,首先必须对整车的结构有一定的了解,对车辆所配置的各组件位置、功能与原理有清楚的认识。尽管目前市面上的电动自行车种类非常多,结构式样不尽相同,其各车配置安装的组件有许多方面的差异,介绍也不可能面面俱到,但电动自行车的基本结构和组件配置原理是相通的。我们可以通过例举的典型车辆的图解内容,对应解析其他不同型号车辆的结构,参照了解不同类型配置组件的功能和作用。
1.1.1 图解小龟王电动自行车
图1-1-1所示是小龟王电动自行车的整车实物图,从图中可以看出,这是目前社会上应用十分普遍的一种时尚车型,与大多数电动自行车应有的功能配置基本相似。值得一提的是,该车的电瓶固定安装在后座下的外壳里面,而控制器安装在座位下前端挡板内,这对于保护电动自行车的关键器件起到了一定的作用。
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图1-1-1 小龟王电动自行车的整车实物图
现在,开始进入拆卸步骤。先用拆螺丝专用电动工具(或螺丝刀),旋下图1-1-2所示车座下挡板前端的一颗固定螺丝钉。
接着打开坐垫锁,掀开坐垫,然后用专用电动工具,旋下图1-1-3所示坐垫仓顶端与底端的4个固定螺丝钉。这时可以看到坐垫仓内侧有一个空气开关,这是电动自行车的电源过流保险开关。
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图1-1-2 用专用电动工具旋下固定螺丝钉实物图
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图1-1-3 旋下坐垫仓顶端与底端的4个固定螺丝钉实物图
图1-1-4所示是旋下坐垫仓顶端的2个固定螺丝钉的实物图。在拆卸螺丝钉时,要注意用力适当、均匀,防止工具打滑而损伤螺丝钉、车身外壳或部件等。
卸完上述4颗螺丝钉后,即可将图1-1-5所示左侧后方向灯右下方的一颗固定螺丝钉小心地旋下来。
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图1-1-4 旋下坐垫仓顶端的2个固定螺丝钉实物图
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图1-1-5 旋下靠近方向灯的螺丝钉实物图
该电动自行车另一面(右侧),有一个供一般性检修用的检修孔,里面还有与车架相连接的固定螺丝钉,此时需要旋下图1-1-6所示检修孔盖板右上角的固定螺丝钉。打开小盖板后才能看到并拆卸该固定螺丝钉。
图1-1-7中标示的就是检修孔内的这颗固定螺丝钉,旋下这颗螺丝钉并松开侧面外壳挡板,就可以取下坐垫下的前外壳挡板了。
当然,还有一个卡扣需要分离。如图1-1-8所示,将前外壳挡板边上与侧面挡板相连接的卡扣分离,才能把坐垫前面的外壳取下来。这时可以看到电动自行车上起控制功能的一个重要器件——控制器了。
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图1-1-6 旋下检修孔盖板螺丝钉实物图
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图1-1-7 旋下检修孔里面的固定螺丝钉实物图
在图1-1-9中我们看到,在控制器旁边还有一颗固定螺丝钉,这是外壳侧板的最后一颗固定螺丝钉,将它分离就可以取下侧板了。
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图1-1-8 取下坐垫前面的外壳实物图
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图1-1-9 旋下控制器旁边的固定螺丝钉,分离侧板实物图
现在,可以旋下行李架上的固定螺丝钉,取下图1-1-10所示的行李架了。
下面继续拆卸尾板。将图1-1-11所示尾板上的固定螺丝钉旋下,就可以取下尾板。
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图1-1-10 取下行李架实物图
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图1-1-11 旋下固定螺丝钉,取下尾板实物图
图1-1-12所示是尾板拆卸后,坐垫仓还没有拿下的情况。此时可以看到电动自行车的动力源了,这就是电瓶。
当取下坐垫仓后,电动自行车的主要电气连接线基本显现,其中包括电源、信号、控制、传感、显示等电路部分的连接,在需要时即可进行正常的检测维修了。当然,从图1-1-13中也可以看出,必要时,还可以继续对电瓶、转把、刹车把、灯电路、前显示板电路,以及驱动电机等部分进行拆解维修。
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图1-1-12 还连着坐垫仓的实物图
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图1-1-13 取下坐垫仓后的内部实物图
1.1.2 图解绿源125电动自行车
绿源电动自行车是国内最早研发的电动自行车产品,绿源集团经十多年的发展,成为国内电动自行车行业的龙头企业之一,已经具备对车架、轮毂、电机表面处理、控制器、充电器、表面处理等一系列的关键部件进行自主研发、制造和检测的能力,年产量超过200万辆的绿源产品已成为最具影响力的电动自行车品牌。
图1-1-14所示是绿源125电动自行车的整车实物图。该车也是目前比较常见的车型,其质量指标、耐用性较好,外观结构、舒适度较受好评。在安全性方面,绿源电动自行车还采取了安全双制动措施,即左刹车把为“常规制动”,采用程序电机、CPU控制系统、电磁吸收式辅助制动系统(EABS)。当轻握左刹车把时,EABS启动,电动机变成发电机产生阻尼,起到减速制动的作用,同时进行能量回收;当重握左刹车把时,后轮EABS和前轮毂刹制动同时启动,形成联动装置效应,可以起到平稳减速、安全制动的效果。
右刹车把为“紧急制动”,采用力量强大的后轮物理摩擦强制制动系统,当遇到紧急情况时,用户双手用力刹车,此时,后轮的机械性摩擦制动起到主要作用,制动距离只有1~2m,能有效防止交通事故的发生。
上述两种制动方式的有效配合,使一般情况下的机械刹车概率降低,避免了刹车片磨损,既提高了刹车的可靠性,又降低了保养维修概率。
值得一提的是: 绿源电动自行车在传统整车防盗模式方面也有所突破,其“防盗金刚”运用柱状磁编码技术,与电机、随动闸一体成型,三个锁芯同时控制。当车辆上锁后,电机随即被锁死,即使整车被搬运,如不更换电机,也将无法正常使用电动自行车。
下面,开始拆解绿源125电动自行车。首先要关闭图1-1-14所示右侧的电源开关锁,然后准备取出该车的电池组件。从图1-1-15中可以看到车辆踏板上安装的电池组件,有2个电池锁需要打开。
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图1-1-14 绿源125电动自行车的整车实物图
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图1-1-15 电池组件实物图
在取出电池组件前,按图1-1-16所示方法,用专用钥匙先打开2个电池组件锁。
打开电池组件锁后,用手握住电池组件上的提把,稳稳地用力将电池组件提起,当完全拎出电池仓后即轻放在踏板上(特别注意不要用力过猛,以防拉断电源线或拽坏插座),然后用手捏住图1-1-17所示电池插头,稍向下用力拔下电池组件连接线。
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图1-1-16 转开电池组件锁实物图
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图1-1-17 取下电池输入、输出插头实物图
图1-1-18所示是已经取下的电池组件,该车电池组件为铅酸性质,标称电压为48V,总容量为12AH,一般情况下的驱动续行里程最大为40km。
图1-1-19所示是取下电池组件后的电池仓。需要注意的是,如果电池仓内有过多的污物、积水,都应该清除干净,以防止其进入电池输入、输出线插孔内,造成接触不良或短路现象。
现在拆卸电池组件,按照图1-1-20所示方法,用十字螺丝刀逐个将电池组件上的固定螺丝钉全部旋下。
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图1-1-18 电池组件实物图
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图1-1-19 取下电池组件后的电池仓实物图
图1-1-21所示是在拆卸电池组件上的另外一颗螺丝钉,该型号电池组件的两面一共有6颗固定螺丝钉需要旋下,而后才能打开电池组件盒盖。
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图1-1-20 旋下电池组件盒固定螺丝钉实物图之一
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图1-1-21 旋下电池组件盒固定螺丝钉实物图之二
电池组件盒盖打开后,可以看到图1-1-22所示的4块密封铅酸电池,其各单元电池、电池插座、保险丝管之间的连线均为串接方式。
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图1-1-22 取下电池组件盒盖后看到的电池单元实物图
值得一提的是:电池组件是电动自行车上的一个重要器件,同时又是一个易损器件。所以,一旦发现电动自行车的续行公里缩短,首先就要检测车上的电池组件是否有不良现象。通常情况下,电池硫化或严重失水、极板短路或断路、单体电池断格、电池组一致性差及连接线接触不良等,都会直接影响电动自行车的行驶和续行指标。
下面用数字式万用表的直流电压20V挡,按照图1-1-23所示方法对每块单元电池进行测量,还可以配合启动电机来检查电池负载状态下的电压变化,以判断电池的实际质量。该单元电池的标称电压为12V,串接后对整车提供48V的驱动供电。
接下来,开始拆解电动自行车龙头部位的显示、控制、照明、讯响等器件,以及相关的连接器和连线。如图1-1-24所示是绿源125电动自行车的龙头部位,上面有显示每小时行驶公里数的速度表、显示电池电量多少的电量表,另外显示板面上还有3组指示灯,分别显示电源打开指示、左右方向灯亮指示和夜间行驶照明灯亮指示。
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图1-1-23 用数字式万用表测量单元电池电压实物图
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图1-1-24 龙头上面的速度表、电量表等实物图
要打开龙头外壳,需要用十字螺丝刀分别旋下外壳上面的固定螺丝钉。图1-1-25所示是在旋下右边的一颗固定螺丝钉,左边还有一颗同样需要旋下来。
接着旋下图1-1-26所示龙头外壳顶端的固定螺丝钉,也是左右各有2颗,均需要全部旋下来。
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图1-1-25 旋下龙头固定螺丝钉实物图之一
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图1-1-26 旋下龙头固定螺丝钉实物图之二
当龙头外壳上的螺丝钉全部旋下后,其前后龙头外壳就分离开了。车前面的外壳也称其为龙头前转向灯组件,从图1-1-27中可以看到,上面安装着左右转向灯,以及相关连接线。
图1-1-28所示是左转向灯的安装结构,旋下上面的固定螺丝钉,就可以将该转向灯卸下来。在这里,我们观察一下转向灯的连接线,其进线是用插接方式连接的,如果检修前转向灯不亮故障,就要注意检测该连接是否良好。
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图1-1-27 分离开的前转向灯组件实物图
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图1-1-28 左转向灯的安装结构实物图
图1-1-29所示是右转向灯的安装结构,同样,旋下上面的固定螺丝钉,就可以将该转向灯卸下来。
在拆解、分离前转向灯连接线时,要按图1-1-30所示做法,先用手指压下连接器上的卡扣,然后用力拔出并分离连接器。需要注意的是,拆解时不能用手拉拽连接线部分,以防止在分离中造成连接器接触不良,或连接线出现断线。
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图1-1-29 右转向灯的安装结构实物图
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图1-1-30 分离前转向灯供电连接器实物图
对于分离图1-1-31所示的其他布线连接器,其操作要领与上述方法一样,提示注意的问题也是一致的。另外,在平时的维护维修中,还要做好对该部位布线的整理,以及用扎线将其捆扎妥当,这样做既整齐美观,同时也能减少连接线出现故障的概率。
图1-1-32所示是转向蜂鸣控制电路,其作用是在打开转向开关时,蜂鸣器发出蜂鸣告警提示音,同时点亮前转向灯和后转向灯,提醒路人注意。如果蜂鸣器不响,就应从这里检查是哪个部位出现了问题。
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图1-1-31 龙头内部接线实物图
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图1-1-32 转向蜂鸣控制电路实物图
在绿源125电动自行车的左手把上,装有3个控制开关,从图1-1-33中可以看到,分别是喇叭按钮开关、照明灯按钮开关和转向拨动开关。
在其右手把上,还安装了一个紧急熄火按钮开关,如图1-1-34所示,左边是该开关的连接线。紧急熄火按钮开关的作用是,当遇到异常启动情况需停车或紧急制动,而刹车断电又失灵(包括操作失控)时,迅速关闭该开关就可以断开总电源,迫使车辆处于相对安全状态。
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图1-1-33 龙头左侧的控制开关实物图
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图1-1-34 龙头右侧的紧急熄火按钮开关实物图
拆解表盘组件时,首先要分离图1-1-35中的表盘组件连接器,其中一个是多线连接器,一个是单线连接器,分离操作参照上述方法进行即可,只是要注意分辨各种连接器的卡扣位置和接插方式。分离时应针对特点、掌握要领、仔细操作。
图1-1-36所示是该车表盘组件的各连接线以及实际布线形式。右下方的一个器件是该车的12V喇叭组件。
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图1-1-35 分离表盘组件连接器实物图
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图1-1-36 表盘组件内部布线实物图之一
拔下表盘组件的连接器后,就可以将整个组件从车架上分离下来。如果要检查、更换表盘组件中的相关显示器件,则还要将图1-1-37所示的表盘后盖板拆下(左右两边有固定螺丝钉),然后才能针对个别器件进行拆卸检查或更换。
图1-1-38所示是绿源125电动自行车的电源开关锁,其锁圈上标明的字母与钥匙到位的对应状态有3个:OFF位是电源断开状态,A位是打开并使用主电源状态,B位是打开并使用备用电源状态(标配无备用电源电池)。
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图1-1-37 表盘组件内部布线实物图之二
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图1-1-38 电源开关锁实物图
从图1-1-39中,可以观察到该车的前轮及刹车部分,其中刹车组件的调整是经常会遇到的事情,如调整钢丝绳的松紧度、刹车橡皮的位置等。
如果要对前刹车橡皮与轮毂间距进行调整,则先要用内六角扳手松开图1-1-40所示的前刹车调整螺丝钉,然后调整前刹车橡皮的位置,以达到刹车最好效果为止。
拆解前挡泥板的前后壳时,应按图1-1-41所示方法,用十字螺丝刀逐个旋下后盖板周边的固定螺丝钉。
根据拆卸壳体紧固件的要领,在拆解该车的前后壳时,也应该采取图1-1-42所示做法,按照常规实行对角拆卸,如果是紧固操作更应该如此,以保证紧固件受力的均衡性。
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图1-1-39 前轮及刹车部分实物图
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图1-1-40 前刹车调整位置实物图
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图1-1-41 旋下前后壳固定螺丝钉实物图之一
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图1-1-42 旋下前后壳固定螺丝钉实物图之二
图1-1-43所示旋下前后壳上的另外一颗固定螺丝钉。在拆解过程中,螺丝、配件比较多,要注意分类集中放置,就像对连接线的标记、机械的定位处理一样。
图1-1-44所示拆解分离前后壳后的内部结构,可以看到电源开关的连接线、左右照明灯的连接线等。
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图1-1-43 旋下前后壳固定螺丝钉实物图之三
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图1-1-44 分离前后壳后看到的内部实物图
在图1-1-45中,除了可以看到电源开关及其连接线外,还可以看到转把连接线及其线头接线卡。这些都是日常维修中可能会进行拆解检测的部位。
紧急熄火开关连接器的接线是在将芯线相互拧好后,再将接线头放在图1-1-46所示接线卡中,然后合上接线卡锁定接线的,这样可以有效防止线头的松脱。接线卡在拆解时,一定要先将外面的卡扣分离才能顺利打开,千万不可用工具硬撬开。
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图1-1-45 电源开关及转把连接线实物图
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图1-1-46 拆开紧急熄火开关连接器接线实物图
在这里,试着测量一下转把的参数(需打开电源开关)。按照图1-1-47所示做法,用数字式万用表的直流电压挡,表笔分别接转把的绿线(地)、黄线(信号),可以看到万用表显示的转把静态电压为1.096mV。
然后,旋转转把到最大位(车轮快速旋转),从图1-1-48中可以看到,此时的转把动态电压已升至3.516mV。(在平时对正常车辆测试积累相关数据,遇到故障车后就可以进行对比判断,由此可提高检修的准确性和效率。)
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图1-1-47 测量转把静态电压实物图
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图1-1-48 测量转把动态电压实物图
值得一提的是: 转把通常有3根线,一根是供电正线(红色),一根是信号线(黄色),还有一根是地线(绿色)。转把的地线与信号线的线间电压通常为0.8~4.2V。
绿源125电动自行车的夜间照明灯分左右2组,因此在图1-1-49中,可以看到2对照明灯的连接线以及相关连接器,这也是检查测试电路的点位。
图1-1-50所示是安装在前壳上的左右照明灯,如果照明灯泡损坏就要从这里拆下更换,握住灯泡底座向左旋转即可将卡扣分离、取下灯泡。注意前壳的中间还有一个闪光灯,闪光灯主要是在特殊场合下起闪光警示作用,如夜间或异常行车状态等情况下使用。
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图1-1-49 左右照明灯连接器实物图
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图1-1-50 左右照明灯部分实物图
再来看车辆的前叉部分,图1-1-51所示有前叉、前轮减震器及减震器护套,前面还有刹车钢丝调节螺丝钉,通过该螺丝钉改变刹车钢丝的收放程度,可以满足刹车需要。
现在打开车座盖,可以看到图1-1-52所示车座仓,其实大部分的电动自行车坐垫下或行李架上都会设计一个存放小物品的储物箱,是方便用户使用的一个装置。
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图1-1-51 前叉部分实物图
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图1-1-52 打开车座盖看到的实物图
开始拆解车座仓,按照图1-1-53所示方法,用十字螺丝刀将车座仓顶端的2颗固定螺丝钉旋下。
然后,再旋下图1-1-54所示车座仓底端的2颗固定螺丝钉。当4颗固定螺丝钉全部旋下后,就可以将车座仓卸下了。
图1-1-55所示是取下车座仓后看到的车架,以及安装在上面的控制器、48V/12V转换器,还有固定在挡板上的充电座。维修中需要检查和测试这几个器件时,就必须拆解到这一步。
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图1-1-53 用十字螺丝刀旋下车座仓顶端固定螺丝钉实物图
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图1-1-54 用十字螺丝刀旋下车座仓底端固定螺丝钉实物图
通过图1-1-56,可以看到车辆供电电源的保险丝管组件,该元件在电路发生短路、漏电或充电电流异常时即可熔断,起保险作用,因此也属于易损件。充电座的使用率非常高,当充电充不进时,首先要考虑充电座是否有接触不良或断线现象。
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图1-1-55 取下车座仓后看到的内部实物图
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图1-1-56 充电座部分实物图
图1-1-57所示充电输入连接器,也是维修检测充电电路的部位,通过它还可以测量到随车电池的状态。48V/12V转换器是针对照明灯、电喇叭等12V器件设计的,这在各种电动自行车上不尽相同,维修时要根据实际应用区别对待。
图1-1-58所示是车后架的部分结构,可以看到减震弹簧,该车的后灯连接线通过这里,维修后灯时,可以拔下车后灯连接器进行测试。
再向后是车座锁的结构,从图1-1-59中可以看出,锁开关固定在内侧挡板上,而锁扣与锁弹簧部分在尾端,当坐垫放下并上锁时,锁开关通过牵引钢丝将后座锁的锁扣锁住,打开时则通过弹簧复位。
接下来看看后车轮部分的结构,先按照图1-1-60所示方法,用十字螺丝刀旋下右侧保护挡板上的固定螺丝钉。
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图1-1-57 充电输入连接器部分实物图
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图1-1-58 车后灯连接器实物图
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图1-1-59 车座锁部分实物图
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图1-1-60 用十字螺丝刀旋下右侧保护挡板上的固定螺丝钉实物图
卸完固定螺丝钉后,便可看到图1-1-61所示后轴及固定装置、吊紧组件以及车架上的减震弹簧等。
如果要拆卸后轮及电机组件,则应按图1-1-62所示做法,用相应的呆扳手旋下后轴固定螺丝钉(螺帽)。
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图1-1-61 取下右侧保护挡板后看到的实物图
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图1-1-62 用呆扳手旋下后轴固定螺丝钉实物图
后车轮左侧部位的拆卸与上述方法一样,即用十字螺丝刀旋下图1-1-63所示左侧保护挡板上的固定螺丝钉,再取下保护挡板。
从图1-1-64中可以看出,后轮的左侧结构与右侧有不同之处,主要是后轴中心有电机的电源线,与后轮电机组件在一个轴心上的还有一个刹车组件。
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图1-1-63 用十字螺丝刀旋下左侧保护挡板实物图
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图1-1-64 左侧电机线部分实物图
图1-1-65所示刹车组件上有一个调节螺丝钉,通过旋动它可以调节刹车的程度,这在维修或保养中会经常遇到。需要注意的是,在调节完刹车后,一定要把螺丝钉底部的螺母固定紧,以防松动后改变刹车效果。气门帽是保护轮胎充气孔的装置,一般应该配套安装。
从图1-1-66中还能看到另外一个刹车调节螺丝钉,这2个螺丝钉配合完成刹车调节,其方法与要求和上述相同。如果遇到加电启动后电机不转,则注意观察电机线是否有破损断线的问题,如需要拆卸后轮电机,则用呆扳手旋下后轮轴螺丝钉,卸下后轮再旋下电机盖上的固定螺丝钉,就能拆解电机了。
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图1-1-65 左侧刹车部分实物图之一
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图1-1-66 左侧刹车部分实物图之二
下面拆解一个后轮,看看后轮转轴、齿轮盘、刹车以及重要部件——驱动电机的结构。图1-1-67所示是拆下的电动自行车后轮,通过旋下后轮转轴上的螺丝钉就可以将其卸下。在后轮转轴上还有一个自行车常用的链条齿轮,是采用人力脚踏驱动时的传动机构,对于无刷电机来说,这又是一个起步时需要脚踏助力从而促使电机迅速旋转的部件。
图1-1-68所示是该后轮的另一面,这面的转轴中心有电机的出线电缆,引线的末端有相应规格的连接器,是与无刷控制器的对应端连接的,通常在车架后部的无刷控制器部位可以看到它们的连接状态。还安装有一个刹车盘,其突出部位带螺丝孔的固定件就是连接刹车钢丝的传动构件。
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图1-1-67 拆下后轮的脚踩齿轮盘侧实物图
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图1-1-68 拆下后轮的电机侧实物图
图1-1-69所示是拆解并打开刹车盘后看到的结构。只要松开轴端螺丝钉和刹车盘上面的2个调节螺丝钉就可以拆解刹车盘了。刹车盘的内部有一圈刹车皮,当刹车钢丝牵引拉动传动件时,其杠杆作用力使刹车皮收紧并包裹电机转盘,这样可以迫使后轮减速或停止转动。
拆下后轮的车架部分如图1-1-70所示,主要有后轮固定架、减震弹簧组件、刹车钢丝组件等。在拆装或平时维护电动自行车时,对后轮固定架上转轴的拆卸或固定调整、刹车盘上钢丝的拆卸或固定调整,都会经常遇到它们,其操作须严谨、仔细,以确保安全。
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图1-1-69 拆下刹车盘后的实物图
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图1-1-70 拆下后轮后的实物图
值得一提的是: 对电动自行车的拆解,应按照由外到内、由附件到主体的顺序进行;要正确使用拆解工具,注意其旋动受力方向(如扳手);对拆下的螺母、垫圈、螺栓、螺钉等零件,或分别放置,或装回原位;拆装电气部件时应首先关闭电源开关,拔出钥匙,拆解中注意电路各连接线的颜色及接插件的连接关系,对容易混淆的连接线、连接器应做好标记;在拆解机械传动、链条、轴承以及相配合的销、轴、衬套、卡簧时,应留意原来的安装位置,并使用专用的工具拆解;对电动自行车的拆解程度应根据维修的实际需要来确定。
电动自行车组装复原时,应遵循“先拆的后装,后拆的先装”的原则;装配电路连接线时应仔细对照原来的标记,没有把握时要重新核对、测量确认;对车身有紧固力矩要求的螺丝钉,应按照规定力矩拧紧;对需要润滑的部件,如滚珠、轴碗、轴体等要清洗干净,再按要求添加润滑剂;安装蓄电池时须确认蓄电池端子的极性,防止因连接错误造成蓄电池损坏,或引起连接导线、车辆燃烧,同时,要确保蓄电池的安装安全,避免因骑行时的颠簸、震动导致蓄电池撞坏而漏液。
1.1.3 图解普通电动自行车
电动自行车的种类很多,除了以上拆解的2种,市面上还有许多各式各样的电动自行车,图1-1-71所示就是较为轻便的一类车型,当然,还有与人力自行车原形更接近、更简便的电动自行车。这类车的整车结构、器件组成与前面介绍的车辆尽管有些变化,某些器件的安装位置、器件形式也有不同设计,但整车的结构功能、器件作用还是一样的,在维修中稍作比较就能够搞清楚它们的关系。
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图1-1-71 普通电动自行车实物外部结构示意图
如图1-1-71所示普通电动自行车的车把上,安装有转把、刹车把、仪表头与照明灯(合成部件),前端中部还有一个车筐,电池与锁开关安装在座位下部,控制器在车身下部,电机和车轮的组合与其他电动自行车没有区别,所以,在拆解其他类型的电动自行车时,只要参照上述分解的方法、步骤、要求以及注意事项,就能够顺利完成拆装、维修的相关操作,这里不再赘述。