本發(fā)明涉及交通領(lǐng)域中一種全新快速自行車，該自行車不但輕靈微小，騎行快速，而且可以電動行駛，可以發(fā)電回收電能，使自行車、電動自行車兩種不同的產(chǎn)品完美統(tǒng)一，更加節(jié)能環(huán)保、更加人性化，是目前各種自行車和電動自行車升級換代的科技新產(chǎn)品。

背景技術(shù)：

眾所周知，和自行車相比，電動自行車重量大、傳動比小、附加阻力多，一但電池電量耗盡，在腳踏騎行時需要消耗更大的體力但速度卻很慢。實(shí)際上，電動自行車的腳踏騎行裝置已經(jīng)變成了擺設(shè)，騎行功能嚴(yán)重弱化，給電量不足的騎車人帶來很大的辛苦。很多消費(fèi)者對此很是無奈，夢想能有一輛腳踏騎行輕快如飛的電動自行車。雖然，近20年出現(xiàn)過一些高科技的新發(fā)明，如美國的賽格威（US2004200265A1，20040219）智能平衡車，使用了兩臺計(jì)算機(jī)、10個微處理器、5架陀螺儀，極高的代價僅僅為了保持兩輪結(jié)構(gòu)不易摔倒，但它也只不過具有電動行駛的單一驅(qū)動摸式，一旦沒了電，就是一個超級大秤砣，寸步難行。同樣，電動滑板車、獨(dú)輪火星車等形形色色的微型電動車，除了電動行駛，就只能抱著走。換句話說，近20年來科技的發(fā)明，除了對電機(jī)操控方法的改變外，在自行車輕小便攜、騎行快速改革的道路上沒有實(shí)質(zhì)性行的發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目標(biāo)，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：快速輕騎發(fā)電自行車具有一個三維折疊結(jié)構(gòu)車架、一套雙飛輪驅(qū)動系統(tǒng)、一臺可定向拔插的兩用電機(jī)，其中雙向三維折疊結(jié)構(gòu)車架采用了通用的大梁折疊卡和后三角支撐車架，雙飛輪系統(tǒng)安裝在同一只車輪上，兩用電機(jī)安裝在雙飛輪驅(qū)動系統(tǒng)所在的車輪旁。所述三維折疊結(jié)構(gòu)車架具有一根主梁，在主梁的前方焊接有三通，通用大梁折疊卡必須焊接在一個特定的位置上，即折疊卡的前面焊接的是車架的主梁，而折疊卡的后面直接焊接在后三角支撐車架的座梁上；當(dāng)后輪的輪徑小于16in時，允許在折疊卡和座梁之間焊接一短梁。所述三通上安裝有折疊把和組合前叉，組合前叉由前叉立管、旋轉(zhuǎn)鎖夾以及關(guān)節(jié)前叉三部分構(gòu)成，前叉立管和折疊把固定在一起，關(guān)節(jié)前叉使用關(guān)節(jié)軸穿接安裝在旋轉(zhuǎn)鎖夾內(nèi)，并使用前叉快拆鎖鎖緊；松開前叉快拆鎖，前叉可以在車架所在平面內(nèi)向主梁方向旋轉(zhuǎn)90度，而松開大梁折疊卡，后三角支撐車架則在三維平面內(nèi)轉(zhuǎn)動180度，當(dāng)發(fā)電輪輪徑取14in時，可將整車長*高尺寸收折在不大于45*35cm的小背包內(nèi)，便于攜帶。所述雙飛輪驅(qū)動系統(tǒng)包括一個腳踏混合驅(qū)動裝置，一個電機(jī)飛輪驅(qū)動裝置，以及一個手動換擋開關(guān)；手動換擋開關(guān)設(shè)有 “離”、“合”兩個檔位，控制雙飛輪驅(qū)動系統(tǒng)的工作，形成既有腳踏飛輪驅(qū)動，又有電機(jī)飛輪驅(qū)動，而且還有腳踏飛輪和電機(jī)飛輪雙飛輪并聯(lián)驅(qū)動。所述腳踏混合驅(qū)動裝置和電機(jī)飛輪驅(qū)動裝置兩者的飛輪都是超越離合器，因此腳踏飛輪驅(qū)動和電機(jī)飛輪驅(qū)動兩者的工作是各自獨(dú)立的；鏈飛輪和齒飛輪可以安裝在輪轂的同一側(cè)，也可以分別安裝在輪轂的兩側(cè)；安裝有鏈飛輪和齒飛輪的車輪也稱為發(fā)電輪，發(fā)電輪可以是后輪，也可以是前輪。所述腳踏混合驅(qū)動裝置是一個齒輪箱，箱體內(nèi)具有驅(qū)動輪、過渡輪和從動輪三個齒輪，驅(qū)動輪安裝在五通上，驅(qū)動輪和過渡輪嚙合，過渡輪和從動輪嚙合，在箱體的外部，驅(qū)動輪輪軸上安裝曲柄腳踏，從動輪輪軸上安裝鏈輪盤，鏈輪盤和從動輪是共軸的輪軸結(jié)構(gòu)，鏈輪盤通過鏈條與鏈飛輪鏈接。所述手動換擋開關(guān)的中心軸安裝在輪輻平面上，在離合擋上和輪輻上分別設(shè)有安裝點(diǎn)，并在兩安裝點(diǎn)之間掛接離合彈簧，利用離合擋在旋轉(zhuǎn)過程中，中心軸旋轉(zhuǎn)的軌跡和安裝點(diǎn)旋轉(zhuǎn)的軌跡之差，使離合彈簧具有一個被拉伸的最遠(yuǎn)點(diǎn)，從而得到“離”與“合”兩個穩(wěn)定的位置；當(dāng)撥動離合擋轉(zhuǎn)到與輪輻成十字交叉方向時，該位置即為“合”擋，此時離合擋橫向伸入齒飛輪的空窗內(nèi)，實(shí)現(xiàn)齒飛輪和鏈飛輪掛擋聯(lián)動，腳踏騎行則系統(tǒng)進(jìn)入發(fā)電運(yùn)行狀態(tài)；當(dāng)撥動離合擋轉(zhuǎn)到與輪輻成同一方向時，該位置即為“離”擋，此時離合擋從齒飛輪的空窗內(nèi)離開，實(shí)現(xiàn)齒飛輪和鏈飛輪脫擋單獨(dú)運(yùn)行，系統(tǒng)進(jìn)入腳踏騎行或電動行駛運(yùn)行狀態(tài)。所述發(fā)電輪安裝在電動自行車上時，須將電動自行車控制器的電源輸出端并聯(lián)在電動機(jī)和整流器之間，并且在電源輸出端上加裝繼電器和大功率二極管，大功率二極管的負(fù)極和電動機(jī)兩者的并聯(lián)處連接繼電器的公共端，整流器連接繼電器的常閉端，大功率二極管和繼電器的組合，構(gòu)成發(fā)電電動隔離電路；同時，電源鎖與常規(guī)電動自行車的單刀雙擲不同，是一個雙刀三擲開關(guān)鎖，形成換向電路，其結(jié)構(gòu)原理是：當(dāng)雙刀處于中間位置時，蓄電池被斷開為空擋，當(dāng)雙刀撥到一側(cè)時，蓄電池和控制器連接為電動擋，當(dāng)雙刀撥到另一側(cè)時，蓄電池和整流器連接為發(fā)電檔；所述發(fā)電輪安裝在自行車上時不需要設(shè)立DJ隔離電路，只要將兩用電機(jī)與整流穩(wěn)壓電源連接就可以了。所述整流器的外殼上設(shè)有用電器插座、電壓可調(diào)鈕和車燈開關(guān)；撥動電壓調(diào)節(jié)鈕，選擇輸出3V、4.8V、6V、9V、12.6V、20V不同的直流電，只要將手機(jī)、筆記本的充電器插在用電器插座上、即可為手機(jī)、筆記本、充電寶、汽車電瓶不同的用電器充電。所述發(fā)電輪的輪徑尺寸不受限制，從8in—28in可任意選擇。

本發(fā)明設(shè)計(jì)了雙向三維折疊車架、雙飛輪驅(qū)動系統(tǒng)及其手動換向開關(guān)，和配有整流器的兩用電機(jī)，不但徹底克服了現(xiàn)有電動自行車腳踏騎行困難的障礙，實(shí)現(xiàn)了廣大消費(fèi)者的美好愿望。而且在順風(fēng)、下坡、滑行以及剎車時，外部推動力和阻力均可令電機(jī)自動回收電能，實(shí)現(xiàn)了高效節(jié)能。與動輒引進(jìn)汽車智慧系統(tǒng)、尋求平衡省力的高檔次、高消費(fèi)各種電動車相比，本設(shè)計(jì)對電動自行車的驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)質(zhì)性的改造，構(gòu)造巧妙新穎，簡潔廉價，達(dá)到了自行車和電動自行車完美統(tǒng)一，有著明顯的進(jìn)步意義。

附圖說明

下面結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

圖1是本發(fā)明公開的快速輕騎發(fā)電自行車總體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明公開的腳踏混合驅(qū)動裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3-1、圖3-2是本手動換擋開關(guān)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4-1是兩側(cè)雙飛輪驅(qū)動系統(tǒng)安裝在電動自行車上的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4-2是兩側(cè)雙飛輪驅(qū)動系統(tǒng)安裝在自行車上的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是和定向拔插的兩用電機(jī)安裝結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是本發(fā)明公開的快速輕騎發(fā)電自行車折疊位置示意圖。

圖1中，2C是關(guān)節(jié)軸，2A是旋轉(zhuǎn)鎖夾，1A2是三通，1A0是折疊把，1A1是整流器倉，1A是主梁，8是蓄電池，5D是曲柄腳踏，5是齒輪箱，1A3是電池夾，8A是電池鎖扣，AB是大梁折疊卡，1B是短梁，7是車座，AB1是主梁快拆鎖，1B1是座梁，1B2是后三角車架，3是可定向拔插兩用電機(jī)，B21是電機(jī)安裝腳，B22是電機(jī)快拆鎖，4A是齒輪盤，4是齒飛輪，6是發(fā)電輪， 2是組合前叉，2E是前叉快拆鎖，2B是關(guān)節(jié)前叉9是前輪，2D是方向鎖孔，5C是鏈輪盤， 5E是鏈條，56是手動換擋開關(guān)，6A是輪輻。

圖2中， 5.2是過渡輪，5.1是驅(qū)動輪，5A是五通，5.3是從動輪，50是鏈飛輪。43是腳踏鏈條，46是電機(jī)鏈條，6B是減速鏈輪盤。

圖3-1、圖3-2中，60是離合擋，61是中心軸，G是中心軸旋轉(zhuǎn)線的最高點(diǎn)，62是離合彈簧，O₁是離合擋掛接點(diǎn)，O₂是輪輻掛接點(diǎn)。

圖4-1中，IN是電源輸入端，IN是電源輸入端，T是控制器，K₁-K₂是雙刀電源開關(guān)， P是蓄電池·，J是繼電器，D是大功率二極管，COM是公共端，NC是常閉端，U是整流器，A1C是用電器插座，A1B是電壓調(diào)節(jié)鈕， A1L是車燈，W是加速把，3A是電機(jī)輪， 6B是輪轂。

圖4-2中，U₀是整流穩(wěn)壓電源，

圖5中，3B是同向掛腳，3B1是掛接口。

圖6中，S是折疊包的長度，h是折疊包的高度。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，快速輕騎發(fā)電自行車具有一個三維折疊車架結(jié)構(gòu)、一套雙飛輪驅(qū)動系統(tǒng)、一臺配有整流器的可定向拔插的兩用電機(jī)，其中雙向三維折疊車架結(jié)構(gòu)采用了通用的大梁折疊卡AB和后三角支撐車架1B2，雙飛輪系統(tǒng)安裝在同一只車輪6上，兩用電機(jī)3安裝在雙飛輪驅(qū)動系統(tǒng)所在的車輪6旁。三維折疊車架結(jié)構(gòu)具有一根主梁1A，在主梁1A的前方焊接有三通1A2，通用大梁折疊卡AB必須焊接在一個特定的位置上，即折疊卡AB的前面焊接的是車架的主梁1A，而折疊卡AB的后面直接焊接在后三角車架1B2的座梁1B1上；當(dāng)后輪6的輪徑小于16in時，允許在折疊卡AB和座梁1B1之間焊接一短梁1B。三通1A2上安裝有折疊把1A0和組合前叉2，組合前叉2由前叉立管、旋轉(zhuǎn)鎖夾2A以及關(guān)節(jié)前叉2B三部分構(gòu)成，前叉立管和折疊把1A0固定在一起，關(guān)節(jié)前叉2B使用關(guān)節(jié)軸2C穿接安裝在旋轉(zhuǎn)鎖夾2A內(nèi)，并使用前叉快拆鎖2E鎖緊；松開前叉快拆鎖2E，前叉2可以在車架所在平面內(nèi)向主梁1A方向旋轉(zhuǎn)90度，而松開大梁折疊卡AB，后三角車架1B2則在三維平面內(nèi)轉(zhuǎn)動180度，當(dāng)發(fā)電輪輪徑取14in時，可將整車收折在S*h的尺寸不大于45*35cm的小背包內(nèi)，便于攜帶。雙飛輪驅(qū)動系統(tǒng)包括一個腳踏混合驅(qū)動裝置和一個電機(jī)飛輪驅(qū)動裝置，以及一個手動換擋開關(guān)56，形成既有腳踏飛輪驅(qū)動，又有電機(jī)飛輪驅(qū)動，而且還有腳踏飛輪和電機(jī)飛輪雙飛輪并聯(lián)驅(qū)動，因而使傳統(tǒng)以電動為主的電動自行車具有了腳踏快速騎行、電動行駛、腳踏發(fā)電和自動回收能量的四種驅(qū)動模式。腳踏混合驅(qū)動裝置和電機(jī)飛輪驅(qū)動裝裝置兩者的飛輪都是超越離合器，因此腳踏飛輪驅(qū)動和電機(jī)飛輪驅(qū)動兩者的工作是各自獨(dú)立的，即：當(dāng)腳踏鏈輪盤5C轉(zhuǎn)動時輪轂6B上的鏈飛輪50掛檔形成純自行車騎行模式，此時安裝在輪轂6B上的齒飛輪4被超越，電機(jī)3不轉(zhuǎn)動沒有任何阻力，騎行輕快如飛；當(dāng)電機(jī)3轉(zhuǎn)動時齒飛輪4掛檔形成純電動行駛模式，此時鏈飛輪50被超越，鏈輪盤5C不轉(zhuǎn)動沒有任何影響；鏈飛輪50和齒飛輪4可以安裝在輪轂6B的同一側(cè)，也可以分別安裝在輪轂6B的兩側(cè)；安裝有鏈飛輪50和齒飛輪4的車輪稱為發(fā)電輪6，發(fā)電輪6可以是后輪，也可以是前輪。

如圖2所示，腳踏混合驅(qū)動裝置是一個齒輪箱5，箱體內(nèi)具有驅(qū)動輪5.1、過渡輪5.2和從動輪5.3三個齒輪，驅(qū)動輪5.1安裝在五通5A上，驅(qū)動輪5.1和過渡輪5.2嚙合，過渡輪5.2和從動輪5.3嚙合，在箱體的外部，驅(qū)動輪輪軸上安裝曲柄腳踏5D，從動輪輪軸上安裝鏈輪盤5C，鏈輪盤5C通過鏈條5E與鏈飛輪50鏈接。

如圖3-1、圖3-2所示，所述手動換擋開關(guān)60的中心軸61安裝在輪輻6A的平面上，在離合擋60上和輪輻6A上分別設(shè)有安裝點(diǎn)O₁和O₂，并在兩安裝點(diǎn)之間掛接離合彈簧62，利用離合擋60在旋轉(zhuǎn)過程中，中心軸61旋轉(zhuǎn)的軌跡和安裝點(diǎn)O₁旋轉(zhuǎn)的軌跡之差，使離合彈簧62具有一個被拉伸的最遠(yuǎn)點(diǎn)G，從而得到“離”與“合”兩個穩(wěn)定的位置；當(dāng)撥動離合擋60轉(zhuǎn)到與輪輻6A成十字交叉方向時，該位置即為“合”擋，此時離合擋60橫向伸入齒飛輪盤4A的空窗內(nèi)，實(shí)現(xiàn)齒飛輪4和鏈飛輪50掛擋聯(lián)動，腳踏騎行系統(tǒng)進(jìn)入發(fā)電運(yùn)行狀態(tài)；當(dāng)撥動離合60擋轉(zhuǎn)到與輪輻6A成同一方向時，該位置即為“離”擋，此時離合擋60從齒飛輪盤4A的空窗內(nèi)離開，實(shí)現(xiàn)齒飛輪50和鏈飛輪4脫擋單獨(dú)運(yùn)行，系統(tǒng)進(jìn)入腳踏騎行或電動行駛運(yùn)行狀態(tài)。

如圖4-1所示，發(fā)電輪6安裝在電動自行車上時，須將電動自行車控制器T的電源輸出端并聯(lián)在電動機(jī)3和整流器U之間，并且在電源輸出端上加裝繼電器J和大功率二極管D，大功率二極管D的負(fù)極和電動機(jī)3兩者的并聯(lián)處連接繼電器的公共端COM，整流器U連接繼電器的常閉端NC，大功率二極管和繼電器的組合，構(gòu)成DJ發(fā)電電動隔離電路；同時，電源鎖K與常規(guī)電動自行車的單刀單擲不同，是一個雙刀三擲開關(guān)鎖K₁-K₂，形成換向電路，其結(jié)構(gòu)原理是：當(dāng)雙刀K₁-K₂處于中間位置時，蓄電池P被斷開為空擋，當(dāng)雙刀K₁-K₂撥到一側(cè)時，蓄電池P和控制器T連接為電動擋，當(dāng)雙刀K₁-K₂撥到另一側(cè)時，蓄電池P和整流器U連接為發(fā)電檔。發(fā)電電動隔離電路DJ是繼電器J控制的開關(guān)電路，工作原理是：斷開雙刀電源鎖K₁-K₂時為空擋，電路中沒有電流，繼電器J不動作，轉(zhuǎn)動手動離合器56，令離合擋60方向與輪輻6A平行，使電動齒飛輪4成“離”態(tài)的位置，此時齒飛輪4不被掛接，腳踏自行車時車輪自由轉(zhuǎn)動，齒飛輪4受到電機(jī)齒輪3A的阻擋被超越，自行車進(jìn)入無阻力腳踏騎行運(yùn)行狀態(tài)；當(dāng)閉合雙刀電源鎖K₁-K₂到控制器輸入端IN時為電動擋，轉(zhuǎn)動加速把W，繼電器J得電跳轉(zhuǎn)，整流器U處的常閉觸點(diǎn)NC被斷開，整流電源電路被隔離，電流只能經(jīng)過電動機(jī)3使電動機(jī)3轉(zhuǎn)動，因而電機(jī)齒輪3A推動齒飛輪4轉(zhuǎn)動，進(jìn)入電動行駛運(yùn)行狀態(tài)；將雙刀電源鎖K₁-K₂撥到另一側(cè)連接整流器端NC時為發(fā)電檔，轉(zhuǎn)動手動離合器56，令離合擋60橫轉(zhuǎn)至與輪輻6A十字垂直時，腳踏自行車車輪轉(zhuǎn)動，此時離合擋60掛接了齒飛輪4，使齒飛輪4處于“合”態(tài)，齒飛輪4隨輪轂6B同步轉(zhuǎn)動，推動電機(jī)齒輪3A高速轉(zhuǎn)動，從而使電動機(jī)3轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)電機(jī)發(fā)電，同時控制器T沒有輸出電流，繼電器J不動作，整流器U的常閉端NC始終接通，而大功率二極管D阻擋發(fā)電電流不能進(jìn)入控制器T，控制器電路被隔離，發(fā)電電流只能夠通過整流穩(wěn)壓器電路，系統(tǒng)進(jìn)入發(fā)電運(yùn)行狀態(tài)。

如圖4-2所示，發(fā)電輪6安裝在自行車上時，結(jié)構(gòu)就簡單得多，此時因?yàn)闆]有動力電池P，不需要設(shè)立DJ隔離電路，只要將兩用電機(jī)3與整流穩(wěn)壓電源U₀連接就可以了，手動換擋開關(guān)60控制腳踏騎行和發(fā)電運(yùn)行狀態(tài)。

如圖4-1、圖4-2所示，整流器的外殼上設(shè)有用電器插座A1C、電壓可調(diào)鈕A1B和車燈A1L；撥動電壓調(diào)節(jié)鈕A1B，選擇輸出3V、4.8V、6V、9V、12.6V、20V不同的直流電，只要將手機(jī)、筆記本的充電器插在用電器插座上、即可為手機(jī)、筆記本、充電寶、汽車電瓶不同的用電器充電。

如圖1、圖4-1、圖4-2、圖6所示，發(fā)電輪6的輪徑尺寸不受限制，從8in—28in可任意選擇。