轂式雙模發電自行車的製作方法

2023-05-20 03:09:01

專利名稱：轂式雙模發電自行車的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及交通領域中的新型電動自行車，ー種具有發電功能的轂式雙模發電自行車，該車更節能環保。
背景技術：
近年來，電動自行車得到快速發展，因為追求更遠的航行距離，動カ越來越強，速度越來越快，但由於電池是動カ和速度的根本，相應的是體積越來越龐大，重量更是越來越驚人，直追哈雷摩託車的規模，這不但給搬動和存放都帶來一定麻煩，更主要的是給道路交通製造了諸多安全隱患，而且明顯的能源浪費，不符合節能減排的發展潮流。由於能源的危機，近年來國內外大力發展新能源汽車，其中ー項最重要的改革就是發電電動一體機回收電能，以提高節能減排的效率，並且取得了一定效果。電動自行車能不能借鑑汽車改革的經驗，在行駛過程中，回收部分電能達到節能減排的效果呢？近年來，國內外的發明已經有所嘗試。例如，我國專利ZL200620128260.8可發電電動自行車，是在電動車的前叉上安裝小·型發電機，另ー專利ZL201020115968.6自發電電動自行車，是在電動車的中軸上安裝增速發電機，這些發電自行車都是在驅動電機之外又増加了發電機設備裝置，對於簡單廉價的自行車來說，無論在結構上、在成本上都是ー種浪費。2011年I月美國申請的電動車專利ELECTRIC BICYCLE DRIVE SYSTEM WITH REGENERATIVE CHARGING (US20I1/0001442 Al)，在前後輪上都使用了小型發電ー電動機，該結構顯然優於國內設計。不過按該專利所公開的技術信息，要獲得較大電能和較高效率，還有一段改進的距離。讓電動自行車發電，這是一個全新的概念和全新的技術課題，此前沒有成功經驗，需要我們大膽創新。
發明內容為了改變電動車因増大航行距離電池越來越沉重，車體越來越龐大的趨勢，本實用新型公開了ー種轂式雙模發電自行車，該車僅採用ー套小型驅動系統，具有電動驅動和發電儲能兩種驅動模式，並且在電動驅動模式之外的腳踏騎行、滑行、下坡、剎車等所有過程中都能夠發電充電，使小型蓄電池也可以實現超遠的航行距離，既節約材料、節約能源，又能夠帶來更大的經濟效益，改善交通狀況。為了實現上述理想目標，本實用新型所採取的技術方案是在具有前後車輪及飛輪鏈傳驅動系統的自行車上，安裝專用雙向一體機，以及支持該雙向一體機工作的速度補償裝置和雙模控制系統，從而形成轂式雙模發電自行車，其中，雙向一體機的安裝有兩種結構方案其一是安裝在前輪上，其ニ是安裝在後輪上，速度補償裝置在驅動後輪輪徑小於14in時加設，雙模控制系統安裝在保護罩內，雙模開關的手動按鈕安裝在車把上，加速開關安裝在加速轉把上，蓄電池安裝在前梁或後棟梁上，飛輪安裝在後輪上。所述雙向一體機是一臺不設離合器的發電ー電動一體機，該一體機米用小口徑複合高效永磁碟式發電機結構，由於不設離合器該機只有掛擋沒有摘擋，在有電功率輸入時高效產生機械能，帶動車輪轉動，斷電後車輪繼續轉動產生反電動勢發電，高效輸出電能。當雙向一體機安裝在前輪上時，蓄電池安放在前梁上，形成前驅轂式雙模發電自行車，當雙向一體機安裝在後輪上時，蓄電池安放在後棟梁上，形成後驅轂式雙模發電自行車。無論雙向一體機安裝在前輪上，還是安裝在後輪上，轂式雙模發電自行車的飛輪鏈傳驅動系統的位置結構不能改變，即輪盤和曲柄腳蹬安裝在五通上，飛輪安裝在後輪上，在輪盤和飛輪之間使用鏈條連結傳動。後輪作為飛輪鏈傳驅動系統的驅動輪，在包括輪胎在內的輪徑小於14in時，飛輪鏈傳系統增設速度補償裝置，速度補償裝置有三種不同的結構，其ー是中間加速輪結構，其ニ是少齒數飛輪結構，其三是組合式結構，即中間加速輪結構結合少齒數飛輪結構。中間加速輪是ー只同軸鏈輪，安裝在五通和後輪之間的中間軸上，其中較少牙數的小鏈輪與輪盤之間使用前鏈條連結，其中較多牙數的大鏈輪與少齒數飛輪之間使用後鏈條連結。少齒數飛輪是不同於自行車、電動自行車通用飛輪的非標準飛輪，其飛輪牙數可選用9牙、或8牙、或7牙。少齒數飛輪有兩種不同連飛輪擋結構，其ー是棘齒擋，其ニ是千斤擋，棘齒擋少齒數飛輪是在連飛軸擋的底部設有環形棘齒，千斤擋少齒數飛輪是在連飛軸擋的下部設有千斤槽，在兩種連飛軸擋的前面就是9牙、或8牙、或7牙少齒數飛輪的牙盤。所述雙模控制系統由控制一充電器和雙模開關、加速開關構成，其中控制一充電器由控制器和充電器兩個相對獨立又有聯繫的裝置組成，控制器的電源輸入端與蓄電池相連接，同時充電器的輸出端經過電路保護與蓄電池相連接，控制器的功率輸出端與雙模開關的常開相連接，且控制器的控制端與加速開關相連接，充電器的輸入端與雙模開關的常閉相連接，雙模開關的刀端與盤式ー體機相連接；雙模開關的手動控制鈕安裝在車把上，加速開關安裝在加速轉把上，加速轉把安裝在車把上。雙模開關具有電驅行駛、發電充電兩檔驅動模式自然狀態下控制器的功率輸出端與雙模開關的常開相連接，電驅模式被關閉，此時充電器的輸入端與雙模開關的常閉相連接，發電模式被打開，電流經充電器整流穩壓後對蓄電池充電；當按下雙模開關的手動按鈕時，雙模開關跳轉，常開變常閉，常閉變常開，發電模式被關閉，而電驅模式被打開。雙模開關具有手動和自動兩種不同結構其中一種繼電器式雙投開關結構，是在蓄電池上加設ー個DC — DC轉換器，在轉換器的輸出端上連接雙投觸點繼電器，並將連線引到車把上設置手動按鈕，繼電器的常開觸點連接在控制器的功率輸出上，繼電器的常閉觸點連接在充電器的電流輸入上；另ー種是不設控制按鈕的自動式雙投結構，該結構是在控制器上增設ー個低壓輸出，將繼電器直接連接在此低壓輸出上，繼電器的常開常閉連接方式與前面的繼電器方式相同，自然狀態下電驅模式被關閉，發電模式被打開，當轉動加速把啟動電驅模式時，繼電器電路被自動接通，常開常閉觸點跳轉發電模式被關閉，電驅模式被打開。本實用新型改變了現有電動自行車的動カ系統，改變了増大航程必定使電池和車體龐大笨重的惡果，使用180 — 250W可變小功率雙向一體機和8Ah小容量電池，不但動カ十足保證電動時速20km / h，同時可快速騎行，輕鬆發電100W以上，突破了現有電動自行車電動飛快但沒電時腳踏騎行沉重吃力速度緩慢的通病，創造出普通電動自行車無法達到的優良性能，因此大大減輕了車體的重量，縮小了整車的體積，使得行駛平穩、安全可靠，同時又實現了回收電能、増大航程的效果，既節約材料、節約能源，又使日益緊張的道路交通得到減壓舒緩，ー舉多得。綜上所述，本實用新型的積極意義十分明顯。以下結合附圖
及實施例，對實用新型進ー步說明。[0007]圖I是本實用新型提供的前驅轂式雙模發電自行車的結構示意圖。圖2是本實用新型提供的後驅轂式雙模發電自行車的結構示意圖。圖3是組合速度補償裝置結構示意圖。圖4A是棘齒擋少齒數飛輪結構示意圖。圖4B是千斤擋少齒數飛輪結構示意圖。圖5A是繼電器式雙模控制系統結構示意圖。圖5B是自動式雙模控制系統結構示意圖。圖I、圖2中，6是後輪，104是後棟梁，105是後叉梁，8是輪盤，8A是曲柄腳蹬，101是腳踏，100是如梁，9是畜電池，K是手動按鈕，12是加速轉把，4是車把，2是雙向一體機，5是前輪。圖3中，305是少齒數飛輪，304是後鏈條，3B是大鏈輪，301是中間軸，3是中間加速輪，3A是小鏈輪，303是前鏈條，106是五通。圖4A、圖4B中，3A5棘齒擋，3B5千斤擋槽，300是牙盤。圖5A中，11是控制一充電器，Σ是保護罩，IlA是控制器，IlB是充電器，12是加速開關，K是手動按鈕，g、h是控制器電源輸入端，m、n是控制器功率輸出端，i、r是充電器電源輸入端，P、q是充電器電源輸出端，2是盤式一體機,9是蓄電池，+、一分別是蓄電池正負極，9A是DC-DC轉換電路，J是雙投繼電器，JトI、J1-2是一路常開、常閉觸點，J2-1、J2-2是另一路常開、常閉觸點，圖5B中，a、b是控制器低壓輸出端。
具體實施方式
如圖I所示前驅轂式雙模發電自行車，加速開關12安裝在加速轉把上，手動按鈕K安裝在車把4上，雙向一體機2安裝在前輪5上，蓄電池9安放在前梁100上。從外觀上看，除了曲柄8A較普通電動自行車加長之外，整體外形與普通電動自行車非常相似，但實際上卻有極大不同。普通電動自行車的輪轂電機設有離合器，通電時掛擋帶動車輪轉動前進，斷電時車輪繼續轉動摘擋，不切割磁力線而沒有反電動勢不發電，腳踏騎行阻力也比較小。雙向一體機不設離合器，只有掛擋沒有摘擋，因此斷電後車輪繼續轉動產生反電動勢而發電。雙向一體機採用小口徑複合高效永磁碟式發電機結構，作為驅動電機體積小功率大，而作為發電機曲柄相對カ矩大，加上速度補償器增大轉速而發電效率大大提高。當減速比為8 :1時，腳踏腳蹬每3秒轉兩周圈輕鬆中速行駛，發電可達80W，若加快腳踏速度，發電可達IOOff以上。如圖2所示的後驅轂式雙模發電自行車，加速開關12和手動按鈕K安裝位置與前驅式完全相同，雙向一體機安裝在由後輪上，此時蓄電池安放在後棟梁104和後叉梁105構成的後叉架上，這樣電源線更短，既節能又安全。如圖3所示的組合式速度補償裝置，無論雙向一體機2安裝在前輪上，還是安裝在後輪上，轂式雙模發電自行車的飛輪鏈傳驅動系統的位置、結構不能改變，即輪盤8和曲柄腳蹬8A安裝在五通106上，飛輪305安裝在後輪6上，在輪盤8和飛輪305之間使用鏈條連結傳動。當然，為了實現較大發電功率，減小腳踏驅動力，只要操作方便，結構合理，曲柄8A的長度可以增加20%或者更長。後輪6作為飛輪鏈傳驅動系統的驅動輪，在包括輪胎在內的輪徑小於14in時，飛輪鏈傳系統增設速度補償裝置，速度補償裝置有三種不同的結構，其一是中間加速輪3，其ニ是少齒數飛輪305，其三是中間加速輪3結合少齒數飛輪305。中間加速輪3是ー只同軸鏈輪，安裝在五通106和後輪之間的中間軸301上，其中較少牙數的小鏈輪3A與輪盤之間使用前鏈303條連接，其中較多牙數的大鏈輪3B與少齒數飛輪305之間使用後鏈條304連接。少齒數飛輪是不同於自行車、電動自行車通用飛輪的非標準飛輪，其飛輪牙數按設計需要，可選用9牙、或8牙、或7牙。如圖4A所示的棘齒擋少齒數飛輪305，其結構特點是在連飛軸擋的底部設有環形棘齒擋3A5，依靠棘齒只能向前超越不能倒退的結構工作，在連飛軸擋的前面就是9牙、或8牙、或7牙少齒數牙盤。如圖4B所示的千斤擋千少齒數飛輪305，其結構特點是在連飛軸擋的下面設有千斤槽3B5，依靠千斤槽內彈簧千斤的超越鎖定作用工作，同樣在連飛軸擋的前面就是9牙、 或8牙、或7牙少齒數牙盤。如圖5A所示的繼電器雙投開關式雙模控制系統，該結構是在蓄電池上加設ー個DC 一 DC轉換器，該DC — DC轉換器輸出繼電器線圈驅動的低電壓，在轉換器的輸出端上連接雙投觸點繼電器J，並將連線引到車把上設置控制按鈕K，控制一充電器由控制器IlA和充電器IlB兩個相對獨立又有聯繫的裝置組成，安裝在保護罩Σ內，控制器的電源輸入端g、h與蓄電池9相連接，同時充電器輸出端p、q經過電路保護與蓄電池相連接，控制器的功率輸出端m、n與繼電器的常開Jl-1、J1-2相連接，且控制器的控制端s、t與加速開關12相連接，充電器的輸入端i、r與繼電器的常閉J1_2、J2_2相連接,雙模開關的刀端與盤式一體機2相連接；雙模開關的手動控制鈕K安裝在車把4上，加速開12關安裝在加速轉把上，加速轉把安裝在車把4上。雙模開關具有電驅行駛、發電充電兩檔驅動模式自然狀態下控制器的功率輸出端與雙模開關的常開相連接，電驅模式被關閉，此時充電器的輸入端與雙模開關的常閉相連接，發電模式被打開，此時腳踏行駛或滑行，電流經充電器整流穩壓後對蓄電池充電；當按下雙模開關的手動按鈕K時，雙模開關跳轉，常開變常閉，常閉變常開，發電模式被關閉，而電驅模式被打開，此時電動車電驅行駛。如圖5B所示的自動雙投開關式雙模控制系統，該結構是在控制器11上增設ー個低壓輸出a、b，將繼電器J直接連接在此低壓輸出上，繼電器的常開常閉連接方式與前面的繼電器方式相同，自然狀態下電驅模式被關閉，發電模式被打開，當轉動加速把啟動電驅模式時，繼電器電路被自動接通，常開常閉觸點跳轉發電模式被關閉，電驅模式被打開。
權利要求1.一種轂式雙模發電自行車，其特徵在於該車安裝專用雙向一體機(2)，以及支持該雙向一體機工作的速度補償裝置和雙模控制系統，其中，雙向一體機的安裝有兩種結構方案其一是安裝在前輪(5)上，其ニ是安裝在後輪(6)上，速度補償裝置在驅動後輪輪徑小於14in時加設，雙模控制系統安裝在保護罩Σ內，雙模開關的手動按鈕K安裝在車把(4)上，加速開關(12)安裝在加速轉把上，蓄電池(9)安裝在前梁(100)或後棟梁(104)上，飛輪(305)安裝在後輪上。
2.如權利要求I所述的轂式雙模發電自行車，其特徵在於所述雙向一體機是一臺不設離合器的發電ー電動一體機，該一體機米用小口徑複合高效永磁碟式發電機結構，由於不設離合器該機只有掛擋沒有摘擋，在有電功率輸入時高效產生機械能，帶動車輪轉動，斷電後車輪繼續轉動產生反電動勢發電，高效輸出電能。
3.如權利要求I所述的轂式雙模發電自行車，其特徵在於當雙向一體機安裝在前輪(5)上時，蓄電池(9)安放在前梁(100)上，形成前驅轂式雙模發電自行車，當雙向一體機安裝在後輪(6)上時，蓄電池安放在後棟梁(105)上，形成後驅轂式雙模發電自行車。
4.如權利要求I所述的轂式雙模發電自行車，其特徵在於無論雙向一體機安裝在前輪上，還是安裝在後輪上，轂式雙模發電自行車的飛輪鏈傳驅動系統的位置結構不能改變，即輪盤(8)和曲柄腳蹬(8A)安裝在五通(106)上，飛輪(305)安裝在後輪上，在輪盤(8)和飛輪(305)之間使用鏈條連結傳動。
5.如權利要求I所述的轂式雙模發電自行車，其特徵在於後輪(6)作為飛輪鏈傳驅動系統的驅動輪，在包括輪胎在內的輪徑小於14in時，飛輪鏈傳系統增設速度補償裝置，速度補償裝置有三種不同的結構，其一是中間加速輪(3)結構，其ニ是少齒數飛輪(305)結構，其三是組合式結構，即中間加速輪(3)結合少齒數飛輪(305)結構。
6.如權利要求5所述的轂式雙模發電自行車，其特徵在於中間加速輪(3)是ー只同軸鏈輪，安裝在五通(106)和後輪(6)之間的中間軸(301)上，其中較少牙數的小鏈輪(3A)與輪盤(8)之間使用前鏈條(303)連結，其中較多牙數的大鏈輪(3B)與少齒數飛輪(305)之間使用後鏈條(304)連結；少齒數飛輪是不同於自行車、電動自行車通用飛輪的非標準飛輪，其飛輪牙數可選用9牙、或8牙、或7牙。
7.如權利要求5所述的轂式雙模發電自行車，其特徵在於少齒數飛輪(305)有兩種不同連飛輪擋結構，其ー是棘齒擋(3A5)結構，其ニ是千斤擋(3B5)結構，棘齒檔少齒數飛輪是在連飛軸檔的底部設有環形棘齒擋(3A5)，千斤擋少齒數飛輪是在連飛軸檔的下部設有千斤槽(3B5 )，在兩種連飛軸檔的前面就是少齒數飛輪的牙盤(300 )。
8.如權利要求I所述的轂式雙模發電自行車，其特徵在於所述雙模控制系統由控制一充電器(11)和雙模開關K、加速開關(12)構成，其中控制一充電器(11)由控制器(IlA)和充電器(IlB)兩個相對獨立又有聯繫的裝置組成，控制器的電源輸入端g、h與蓄電池(9)相連接，同時充電器的輸出端P、q經過電路保護與蓄電池相連接，控制器的功率輸出端m、n與雙模開關的常開Jl-1、J2-1相連接，且控制器的控制端s、t與加速開關(12)相連接，充電器的輸入端i、r與雙模開關的常閉Jl-2、J2-2相連接，雙模開關的刀端與雙向一體機(2)相連接；雙模開關的手動控制鈕K安裝在車把(4)上，加速開關(12)安裝在加速轉把上，カロ速轉把安裝在車把(4)上。
9.如權利要求I所述的轂式雙模發電自行車，其特徵在於雙模開關具有電驅行駛、發電充電兩檔驅動模式自然狀態下控制器的功率輸出端m、η與雙模開關的常開Jl-1、J2-1相連接，電驅模式被關閉，此時充電器的輸入端i、r與雙模開關的常閉Jl 一 2、J2-2相連接，發電模式被打開，電流經充電器整流穩壓後對蓄電池充電；當按下雙模開關的手動按鈕K時，雙模開關跳轉，常開變常閉，常閉變常開，發電模式被關閉，而電驅模式被打開。
10.如權利要求I所述的轂式雙模發電自行車，其特徵在於雙模開關具有手動和自動兩種不同結構其中一種繼電器式雙投開關結構，是在蓄電池上加設ー個DC — DC轉換器，在轉換器的輸出端上連接雙投觸點繼電器J，並將連線引到車把上設置手動按鈕K，繼電器的常開觸點Jl-1、J2-1連接在控制器的功率輸出m、n上，繼電器的常閉觸點Jl_2、J2-2連接在充電器的電流輸入i、r上；另ー種是不設控制按鈕的自動式雙投結構，該結構是在控制器上增設ー個低壓輸出a、b，將繼電器直接連接在此低壓輸出上，繼電器的常開常閉連接方式與前面的繼電器方式相同，自然狀態下電驅模式被關閉，發電模式被打開，當轉動加速把啟動電驅模式時，繼電器電路被自動接通，常開常閉觸點跳轉發電模式被關閉，電驅模式被打開。
專利摘要一種轂式雙模發電自行車，該車安裝專用雙向一體機，以及支持該雙向一體機工作的速度補償裝置和雙模控制系統，其中，雙向一體機的安裝有兩種結構方案其一是安裝在前輪上，其二是安裝在後輪上，速度補償裝置在驅動後輪輪徑小於14in時加設，雙模控制系統安裝在保護罩內，雙模開關的手動按鈕安裝在車把上，加速開關安裝在加速轉把上，蓄電池安裝在前梁或後棟梁上，飛輪安裝在後輪上。
文檔編號B62M6/60GK202449163SQ20112046774
公開日2012年9月26日 申請日期2011年11月22日 優先權日2011年11月22日
發明者趙幼儀 申請人:趙幼儀