自行車在下坡時的能量給飛輪電池補(bǔ)能的裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種自行車在下坡時的能量給飛輪電池補(bǔ)能的裝置。其特別之處是本發(fā)明設(shè)有手動離合裝置和動力總成，手動離合裝置是根據(jù)自行車行駛的狀況控制是否給飛輪電池補(bǔ)充能量。動力總成是接受自行車后輪的傳動力給飛輪電池補(bǔ)充能量。有益之處是在無電源場合，可以用自行車給飛輪電池補(bǔ)充動能。利用手動控制給飛輪電池補(bǔ)充能量的時間，以減輕人力負(fù)載。即當(dāng)自行車下坡時，裝置與自行車結(jié)合，向飛輪提供動能。當(dāng)自行車上坡或平地行駛時，裝置與自行車分離，以減輕人力負(fù)載。利用離心力原理，使得驅(qū)動機(jī)構(gòu)停止驅(qū)動后，能自動與飛輪分離，以避免飛輪不必要的能量損耗。
【專利說明】
自行車在下坡時的能量給飛輪電池補(bǔ)能的裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是關(guān)于飛輪電池(或稱飛輪儲能裝置)領(lǐng)域，特別是涉及一種飛輪電池補(bǔ)充能量的裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]在眾多儲能裝置中，飛輪電池突破了化學(xué)電池的局限，用物理方法實(shí)現(xiàn)儲能。當(dāng)飛輪以一定角速度旋轉(zhuǎn)時，就具有一定的動能，飛輪電池以其動能轉(zhuǎn)換成電能。飛輪電池與化學(xué)電池相比，以其高效率，充電時間短、相對尺寸小、清潔無污染等突出優(yōu)勢有望成為最具前景的儲能電池。
[0003]飛輪電池的工作原理:飛輪電池中有一個電機(jī)(電動/發(fā)電一體機(jī)),充電時,該電機(jī)以電動機(jī)形式運(yùn)轉(zhuǎn)，將外界輸入的電能通過電動機(jī)轉(zhuǎn)化為飛輪的動能儲存起來，即飛輪電池“充電”；當(dāng)外界需要電能時，該電機(jī)以發(fā)電機(jī)形式轉(zhuǎn)動，通過發(fā)電機(jī)將飛輪的動能轉(zhuǎn)化為電能，輸出給外部負(fù)載，即飛輪電池“放電”。為了減少風(fēng)阻損耗，摩擦等能量損失，飛輪電池設(shè)置在真空盒內(nèi)，并使用磁懸浮軸承支撐轉(zhuǎn)動部件。
[0004]飛輪電池的儲能密度大、相對尺寸小的特點(diǎn)，尤其適合攜帶于野外無電源場合，特別是對于騎自行車旅行的車友，在野外宿營時，非常需要有一個能給手提電腦、收音機(jī)，較大功率的燈光支持電力的飛輪電池。然而，飛輪電池目前只能用通電的方式驅(qū)動真空盒內(nèi)的發(fā)電機(jī)帶動飛輪轉(zhuǎn)動，使飛輪儲存動能，而在野外卻沒有可以給飛輪電池充電的電源。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種在自行車行駛中，利用自行車輪的轉(zhuǎn)動給飛輪電池補(bǔ)充動能的裝置及方法。
[0006]本發(fā)明主要技術(shù)思路:
1、為減少人力負(fù)載，裝置最好是在自行車下坡時給飛輪電池補(bǔ)充能量。而在上地坡時，裝置與自行車分離。
[0007]2、飛輪電池必須是在真空盒內(nèi)運(yùn)作，可以用磁動的方法驅(qū)動真空盒內(nèi)的飛輪。
[0008]3、當(dāng)裝置停止給飛輪電池補(bǔ)充能量后，裝置須自動與飛輪分離，以避免飛輪不必要的能量消耗。
[0009]本發(fā)明的具體技術(shù)方案:包括自行車及其把手上的含有鋼繩的調(diào)速盤、后架和后輪、飛輪電池及其真空盒和真空盒內(nèi)的飛輪及發(fā)電機(jī)，其特征在于，還包括:
手動離合裝置:其包括安裝架、拉伸彈簧和支架；所述安裝架與自行車的后架固連；調(diào)速盤通過鋼繩與支架連接，其中所述支架上部與安裝架上的支軸鉸接；拉伸彈簧的一端與安裝架連接，另一端與支架連接；
動力總成:其包括外驅(qū)動裝置、內(nèi)驅(qū)動裝置和飛輪電池；
其中外驅(qū)動裝置設(shè)置在所述真空盒外，它包括摩擦輪、增速器和驅(qū)動套，摩擦輪通過增速器與驅(qū)動套連接；摩擦輪與自行車的后輪間斷性接觸；所述驅(qū)動套沿圓周設(shè)有多塊磁鐵；
其中內(nèi)驅(qū)動裝置設(shè)置在所述真空盒內(nèi)，它包括磁動輪、轉(zhuǎn)軸、離心機(jī)構(gòu)和摩擦凹輪，所述磁動輪與外驅(qū)動裝置的驅(qū)動套同軸心，磁動輪沿圓周設(shè)有多塊磁鐵；磁動輪上的磁鐵與驅(qū)動套中的磁鐵數(shù)量相等，且一一對應(yīng)并通過磁場的耦合；磁動輪通過轉(zhuǎn)軸與離心機(jī)構(gòu)連接；離心機(jī)構(gòu)包括滑動套和連接桿，其中的滑動套筒通過連接桿與所述摩擦凹輪連接，滑動套筒和摩擦凹輪之間設(shè)置壓縮彈簧，滑動套筒能在轉(zhuǎn)軸上移動；
其中所述真空盒內(nèi)，所述飛輪的一端與發(fā)電機(jī)連接，飛輪的另一端設(shè)置一摩擦凸輪；摩擦凸輪與內(nèi)驅(qū)動裝置中的摩擦凹輪間斷性的接觸；
所述支架下部的一部分與外驅(qū)動裝置的增速器轉(zhuǎn)動連接，支架下部的另一部分與真空盒固連；
使用方法:
當(dāng)自行車進(jìn)行上坡行駛期間，操縱自行車把手上的調(diào)速盤，拉動鋼繩，鋼繩克服拉伸彈簧的彈力將支架朝自行車的后輪的相反方向拉，安裝在支架上的動力總成脫離自行車的后輪；
當(dāng)自行車進(jìn)行下坡行駛期間，操作自行車把手上的調(diào)速盤，松開鋼繩，拉伸彈簧的彈力將支架朝后輪方向拉，動力總成的摩擦輪與自行車的后輪接觸，并被自行車的后輪帶動；當(dāng)自行車的后輪行駛中產(chǎn)生抖動時，拉伸彈簧的彈力阻止摩擦輪與自行車的后輪分離；增速器將摩擦輪的轉(zhuǎn)速提高，增速器的輸出端帶動驅(qū)動套轉(zhuǎn)動，驅(qū)動套中的磁鐵與真空盒內(nèi)的磁動輪上的磁鐵通過磁場的耦合，使驅(qū)動套帶動磁動輪、離心機(jī)構(gòu)和摩擦凹輪一起轉(zhuǎn)動，當(dāng)離心機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動達(dá)到一定速度時，在離心力的作用下，離心機(jī)構(gòu)中的滑動套筒克服壓縮彈簧的彈力朝摩擦凸輪方向移動，由此使得與滑動套筒連接的摩擦凹輪與摩擦凸輪接合，以此驅(qū)動飛輪轉(zhuǎn)動儲存能量；
當(dāng)自行車進(jìn)行平地行駛時，操作自行車把手上的調(diào)速盤，拉動鋼繩，鋼繩克服拉伸彈簧的彈力將支架朝自行車的后輪的相反方向拉，安裝在支架上的動力總成脫離自行車的后輪；動力總成的摩擦輪與自行車的后輪分離，這樣摩擦輪、驅(qū)動套、磁動輪、離心機(jī)構(gòu)和摩擦凹輪也因此停止轉(zhuǎn)動；離心機(jī)構(gòu)的離心力消失，壓縮彈簧的彈力推動滑動套筒，使得與滑動套筒連接的摩擦凹輪離開摩擦凸輪；飛輪依靠儲存的動能繼續(xù)轉(zhuǎn)動；
當(dāng)外界需要電能時，飛輪的動能通過發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能，輸出給外部負(fù)載。
[0010]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的特點(diǎn)是:
一、在無電源場合，可以用自行車給飛輪電池補(bǔ)充動能。
[0011]二、利用自行車的調(diào)速盤控制給飛輪電池補(bǔ)充能量，以減輕人力負(fù)載。即當(dāng)自行車下坡時，裝置與自行車結(jié)合，向飛輪提供動能。當(dāng)自行車上坡或平地行駛時，裝置與自行車分離，以減輕人力負(fù)載。
[0012]三、利用離心力原理，使得驅(qū)動機(jī)構(gòu)停止驅(qū)動后，能自動與飛輪分離，以避免飛輪不必要的能量損耗。
[0013]四、給飛輪電池輸入動能過程中，飛輪電池可以同時向外部負(fù)載輸出電能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明的立體示意圖。
[0015]圖2是圖1另一個角度的立體示意圖。
[0016]圖3是本發(fā)明上坡時的示意圖。
[0017]圖4是本發(fā)明下坡時的示意圖。
[0018]圖5是圖3中的D-D剖視圖。
[0019]圖6是飛輪電池真空盒內(nèi)的零部件的立體示意圖。
[0020]圖7是本發(fā)明在平地時的示意圖。
[0021]圖8是另一實(shí)施方法的示意圖。
[0022]圖9是本發(fā)明的另一結(jié)構(gòu)型式。

【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步說明:
本發(fā)明中設(shè)有手動離合裝置:(參見圖1至圖4)其包括安裝架11、拉伸彈簧12和支架21 ;還包括了現(xiàn)有技術(shù)自行車把手上的含有鋼繩13的調(diào)速盤(未畫出，該調(diào)速盤是現(xiàn)有技術(shù)的變速自行車的零部件，在變速自行車中通過操縱調(diào)速盤拉動鋼繩，從而控制自行車的速度。而本發(fā)明利用該調(diào)速盤來操縱本發(fā)明中的機(jī)構(gòu))，所述安裝架11與自行車的后架71固連；調(diào)速盤(未畫出)通過鋼繩13與支架21連接，其中所述支架21上部與安裝架11上的支軸28鉸接；拉伸彈簧12的一端與安裝架11連接，另一端與支架21連接；
參見圖1、圖3和圖5，動力總成2包括支架21、外驅(qū)動裝置、內(nèi)驅(qū)動裝置和飛輪電池3 ;外驅(qū)動裝置設(shè)置在真空盒33外，該裝置主要利用磁場來驅(qū)動真空盒33內(nèi)的內(nèi)驅(qū)動裝置中的磁動輪51。外驅(qū)動裝置包括摩擦輪41、增速器42和驅(qū)動套43，摩擦輪41通過增速器42與驅(qū)動套43連接；需要時，摩擦輪41與自行車的后輪72接觸，從而用自行車的后輪72帶動摩擦輪41和驅(qū)動套43轉(zhuǎn)動；驅(qū)動套43沿圓周設(shè)有多塊磁鐵431 ；
內(nèi)驅(qū)動裝置設(shè)置在真空盒33內(nèi)，該裝置主要接收外驅(qū)動裝置磁力，根據(jù)外驅(qū)動裝置轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動。內(nèi)驅(qū)動裝置包括磁動輪51、轉(zhuǎn)軸52、離心機(jī)構(gòu)53和摩擦凹輪54，所述磁動輪51與驅(qū)動套43同軸心，磁動輪51沿圓周設(shè)有多塊磁鐵511 ;磁動輪上的磁鐵511與驅(qū)動套中的磁鐵431數(shù)量相等，且一一對應(yīng)并通過磁場的耦合；磁動輪51通過轉(zhuǎn)軸52與離心機(jī)構(gòu)53連接；
離心機(jī)構(gòu)53是一種基于離心運(yùn)動原理的機(jī)械式自動控制裝置。其結(jié)構(gòu)如圖5和圖6所示:在轉(zhuǎn)軸52上，兩根第一拉桿531分別裝有兩個飛錘532。第一拉桿531可在垂直平面內(nèi)繞銷軸533擺動。在轉(zhuǎn)軸52旋轉(zhuǎn)時，飛錘532產(chǎn)生離心運(yùn)動傾向，將第一拉桿531張開一定角度，并通過第二拉桿534使套在轉(zhuǎn)軸52上的滑動套筒535向摩擦凸輪32方向移動一段距離，該摩擦凸輪32與飛輪31連接，而飛輪31的另一端連接發(fā)電機(jī)34。轉(zhuǎn)軸52轉(zhuǎn)速越大，第一拉桿531張角越大，滑動套筒535克服壓縮彈簧536阻力后移得距離越大，滑動套筒535通過連接桿537 (見圖6)連接摩擦凹輪54，摩擦凹輪54向摩擦凸輪32靠近并與之接合，使飛輪31隨之轉(zhuǎn)動，于是飛輪31開始儲存動能。
[0024]支架21上部與安裝架11上的支軸28鉸接(參見圖1、圖2和圖5);支架21下部的一部分與外驅(qū)動裝置的增速器42轉(zhuǎn)動連接，支架21下部另一部分與真空盒33固連；也就是動力總成2的零部件都安裝在支架21上，支架21繞安裝架11上的支軸28轉(zhuǎn)動，動力總成2也隨之轉(zhuǎn)動。
[0025]使用方法:
參見圖3，當(dāng)自行車進(jìn)行上坡行駛期間，操縱自行車把手上的調(diào)速盤，拉動鋼繩13，鋼繩13克服拉伸彈簧12的拉力將支架21朝自行車的后輪72的相反方向拉，安裝在支架21上的動力總成2脫離自行車的后輪72 ;這樣可以減輕人力蹬自行車的負(fù)載。
[0026]當(dāng)自行車進(jìn)行下坡行駛期間，操作自行車把手上的調(diào)速盤，松開鋼繩13，拉伸彈簧12的彈力將支架21朝自行車的后輪72方向拉，動力總成的摩擦輪41與自行車的后輪72接觸，并被自行車的后輪72帶動；當(dāng)自行車的后輪72行駛中產(chǎn)生抖動時，拉伸彈簧12的彈力阻止摩擦輪41與自行車的后輪72分離；增速器42將摩擦輪41的轉(zhuǎn)速提高，增速器42的輸出端帶動驅(qū)動套43轉(zhuǎn)動，驅(qū)動套43中的磁鐵431與真空盒內(nèi)的磁動輪51上的磁鐵511通過磁場的耦合，使驅(qū)動套43帶動磁動輪51、離心機(jī)構(gòu)53和摩擦凹輪54 —起轉(zhuǎn)動，當(dāng)離心機(jī)構(gòu)53的轉(zhuǎn)動達(dá)到一定速度時，在離心力的作用下，離心機(jī)構(gòu)53中的滑動套筒535克服壓縮彈簧536的彈力朝摩擦凸輪32方向移動，由此使得與滑動套筒535連接的摩擦凹輪54與摩擦凸輪32接合，以此驅(qū)動飛輪31轉(zhuǎn)動儲存能量；
參見圖7，當(dāng)自行車進(jìn)行平地行駛時，操作自行車把手上的調(diào)速盤，拉動鋼繩13，鋼繩13克服拉伸彈簧12的彈力將支架21朝自行車的后輪72的相反方向拉，安裝在支架21上的動力總成2脫離自行車的后輪72 ;動力總成2的摩擦輪41與后輪72分離，這樣，摩擦輪41、驅(qū)動套43、磁動輪51、離心機(jī)構(gòu)53和摩擦凹輪54也因此停止轉(zhuǎn)動；離心機(jī)構(gòu)53的離心力消失，壓縮彈簧536的彈力推動滑動套筒535，使得與滑動套筒535連接的摩擦凹輪54離開摩擦凸輪32 ;飛輪31依靠儲存的動能繼續(xù)轉(zhuǎn)動；
當(dāng)外界需要電能時，飛輪31的動能通過發(fā)電機(jī)34轉(zhuǎn)化為電能，輸出給外部負(fù)載。
[0027]另一實(shí)施方法:對于體力好的騎者，在平地行駛時，也可以利用本發(fā)明對飛輪電池實(shí)施補(bǔ)充能量。方法是在平地上(見圖8)，將摩擦輪41調(diào)整到與后輪72接觸，然后將安裝架11固定在后架71上。這樣，自行車在下坡和平地行駛時，都可以給飛輪電池補(bǔ)充能量。而在上坡時，摩擦輪41與后輪72是分離的，不再消耗騎者的體力。
[0028]圖9是本發(fā)明的另一結(jié)構(gòu)型式。其特點(diǎn)是將真空盒內(nèi)外的零部件采用豎向設(shè)置。
【權(quán)利要求】
1.一種自行車在下坡時的能量給飛輪電池補(bǔ)能的裝置，包括自行車及其把手上的含有鋼繩的調(diào)速盤、后架和后輪、飛輪電池及其真空盒和真空盒內(nèi)的飛輪及發(fā)電機(jī)，其特征在于，還包括: 手動離合裝置:其包括安裝架、拉伸彈簧和支架；所述安裝架與自行車的后架固連；調(diào)速盤通過鋼繩與支架連接，其中所述支架上部與安裝架上的支軸鉸接；拉伸彈簧的一端與安裝架連接，另一端與支架連接； 動力總成:其包括外驅(qū)動裝置、內(nèi)驅(qū)動裝置和飛輪電池； 其中外驅(qū)動裝置設(shè)置在所述真空盒外，它包括摩擦輪、增速器和驅(qū)動套，摩擦輪通過增速器與驅(qū)動套連接；摩擦輪與自行車的后輪間斷性接觸；所述驅(qū)動套沿圓周設(shè)有多塊磁鐵； 其中內(nèi)驅(qū)動裝置設(shè)置在所述真空盒內(nèi)，它包括磁動輪、轉(zhuǎn)軸、離心機(jī)構(gòu)和摩擦凹輪，所述磁動輪與外驅(qū)動裝置的驅(qū)動套同軸心，磁動輪沿圓周設(shè)有多塊磁鐵；磁動輪上的磁鐵與驅(qū)動套中的磁鐵數(shù)量相等，且一一對應(yīng)并通過磁場的耦合；磁動輪通過轉(zhuǎn)軸與離心機(jī)構(gòu)連接；離心機(jī)構(gòu)包括滑動套和連接桿，其中的滑動套筒通過連接桿與所述摩擦凹輪連接，滑動套筒和摩擦凹輪之間設(shè)置壓縮彈簧，滑動套筒能在轉(zhuǎn)軸上移動； 其中所述真空盒內(nèi)，所述飛輪的一端與發(fā)電機(jī)連接，飛輪的另一端設(shè)置一摩擦凸輪；摩擦凸輪與內(nèi)驅(qū)動裝置中的摩擦凹輪間斷性的接觸； 所述支架下部的一部分與外驅(qū)動裝置的增速器轉(zhuǎn)動連接，支架下部的另一部分與真空盒固連。
【文檔編號】B62M6/75GK104443233SQ201310427022
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月18日
【發(fā)明者】杜文娟 申請人:杜文娟