自行車在下坡時的能量給飛輪電池補能的裝置及使用方法
【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能的裝置及使用方法。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充動能。利用手動控制給飛輪電池補充能量的時間，以減輕人力負載。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，以減輕人力負載。利用離心力原理，使得驅(qū)動機構(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能的裝置及使用方法【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充能量的裝置?！颈尘凹夹g(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(電動/發(fā)電一體機),充電時,該電機以電動機形式運轉(zhuǎn)，將外界輸入的電能通過電動機轉(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，該電機以發(fā)電機形式轉(zhuǎn)動，通過發(fā)電機將飛輪的動能轉(zhuǎn)化為電能，輸出給外部負載，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，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，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、為減少人力負載，裝置最好是在自行車下坡時給飛輪電池補充能量。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，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)軸與離心機構(gòu)連接；離心機構(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、離心機構(gòu)和摩擦凹輪一起轉(zhuǎn)動，當(dāng)離心機構(gòu)的轉(zhuǎn)動達到一定速度時，在離心力的作用下，離心機構(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、離心機構(gòu)和摩擦凹輪也因此停止轉(zhuǎn)動；離心機構(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)電機轉(zhuǎn)化為電能，輸出給外部負載。
[0010]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的特點是:
一、在無電源場合，可以用自行車給飛輪電池補充動能。
[0011]二、利用自行車的調(diào)速盤控制給飛輪電池補充能量，以減輕人力負載。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，以減輕人力負載。
[0012]三、利用離心力原理，使得驅(qū)動機構(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。
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步說明:
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與離心機構(gòu)53連接；
離心機構(gòu)53是一種基于離心運動原理的機械式自動控制裝置。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載。
[0026]當(dāng)自行車進行下坡行駛期間，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、離心機構(gòu)53和摩擦凹輪54 —起轉(zhuǎn)動，當(dāng)離心機構(gòu)53的轉(zhuǎn)動達到一定速度時，在離心力的作用下，離心機構(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、離心機構(gòu)53和摩擦凹輪54也因此停止轉(zhuǎn)動；離心機構(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34轉(zhuǎn)化為電能，輸出給外部負載。
[0027]另一實施方法:對于體力好的騎者，在平地行駛時，也可以利用本發(fā)明對飛輪電池實施補充能量。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能的裝置的使用方法，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，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)軸與離心機構(gòu)連接；離心機構(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、離心機構(gòu)和摩擦凹輪一起轉(zhuǎn)動，當(dāng)離心機構(gòu)的轉(zhuǎn)動達到一定速度時，在離心力的作用下，離心機構(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、離心機構(gòu)和摩擦凹輪也因此停止轉(zhuǎn)動；離心機構(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)電機轉(zhuǎn)化為電能，輸出給外部負載。
【文檔編號】H02K7/02GK103496415SQ201310426894
【公開日】2014年1月8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