CN102941891A - 一种零能耗的自行车信号指示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种零能耗的自行车信号指示装置，其使得在自行车骑行时无需骑行者额外付出体力，确保在任何道路情况下都能够正常使用，且成本较低、耐用高效，使其可以广泛应用于各类自行车。其包括车座、车架，所述车座的端盖固装于所述车架的支承杆后、通过压缩弹簧支承于下部支承件，所述下部支承件和所述车架连为一体，其特征在于：所述车座的端盖和所述下部支承件之间装有弹性动力装置，所述弹性动力装置具体包括振动弹簧、高密度永磁体、导向套筒，所述导向套筒支承于所述下部支承件，所述导向套筒内插装有所述高密度永磁体，所述振动弹簧的上端面固连于所述车座的端盖的下端面，所述振动弹簧的下端面固连于所述高密度永磁体的上端面。

Description

一种零能耗的自行车信号指示装置
技术领域
本发明涉及自行车的结构领域，具体为一种零能耗的自行车信号指示装置。
背景技术
自行车是一种二轮的小型陆上车辆，其原理是利用骑行者的人力踩动踏板，驱动后轮使车辆前进。自行车具有制造成本低、传动效率高的优点，是一种轻便高效的交通工具，尤其是近年来，随着人们的环保意识和健康意识的增强，自行车以其无污染无排放的优点，被广泛应用于短途交通和体育锻炼。
由于没有装备发动机或者电动机，所以传统的自行车只在尾部安装有非常简易的反光式信号指示装置。由于不能主动发光，因此在夜间行驶时，其指示装置的可视距离和可视角度都非常有限，在照明条件较差的路段尤其容易发生事故。为了提高行驶安全性，需要一种零能耗、能主动发光的自行车信号指示装置。
现有的自行车信号指示装置：如授权公告号CN102107699的中国发明专利说明书公开的“零能耗的自行车照明和指示装置”，在自行车轮的钢丝上装有磁铁，在车架上和磁铁的对应处装有带铁芯的电磁感应线圈，通过导线向储能装置充电，然后驱动照明和指示装置；但是，在该方案中，电磁感应线圈的感生电流产生的磁场会对车轮上的磁铁产生吸力，增加车轮转动的阻力，即电能的来源本质上是骑行者额外付出的体力，不能称为真正意义的零能耗。
又如授权公告号CN101349391的中国发明专利说明书公开的“自行车LED压电发电照明装置”，通过在自行车受压部位设置压电陶瓷片来进行压电发电，点亮安装在自行车上的LED警示灯，以方便远方对自行车的辩识；但是，该方案没有考虑到自行车骑行过程中，受压部位的形变值是一个随路况变化的随机过程，在坏路上的激烈颠簸和在好路上的平稳行驶，其路况所产生的形变极限值差别极大，因此在此种工况下使用形变范围很小的压电陶瓷片，会陷入要么在好路上发不出电，要么在坏路上被损坏的两难境地，而且，使用价高易损的压电陶瓷也不符合自行车价廉物美、耐用高效的特点。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种零能耗的自行车信号指示装置，其使得在自行车骑行时无需骑行者额外付出体力，确保在任何道路情况下都能够正常使用，且成本较低、耐用高效，使其可以广泛应用于各类自行车。
一种零能耗的自行车信号指示装置，其技术方案是这样的：其包括车座、车架，所述车座的端盖固装于所述车架的支承杆后、通过压缩弹簧支承于下部支承件，所述下部支承件和所述车架连为一体，其特征在于：所述车座的端盖和所述下部支承件之间装有弹性动力装置，所述弹性动力装置具体包括振动弹簧、高密度永磁体、导向套筒，所述导向套筒支承于所述下部支承件，所述导向套筒内插装有所述高密度永磁体，所述振动弹簧的上端面固连于所述车座的端盖的下端面，所述振动弹簧的下端面固连于所述高密度永磁体的上端面，所述高密度永磁体的下端面固连于外圈拉伸弹簧的上端面，所述外圈拉伸弹簧的下端面固连于所述下部支承件的上端面，所述外圈拉伸弹簧位于所述导向套筒内部；所述导向套筒的内部绕装有螺旋排布的电感线圈，所述电感线圈的两端外接整流器，所述整流器的两极外接自行车信号灯、储能电容的两极，储能电容和所述自行车信号灯均并联于所述整流器的两极。
其进一步特征在于：
内圈压缩弹簧位于所述外圈拉伸弹簧的内部，所述内圈压缩弹簧的下端面固连于所述下部支承件的上端面，所述内圈压缩弹簧的上端悬空，所述内圈压缩弹簧的长度为所述外圈拉伸弹簧的三分之二；
所述内圈压缩弹簧和所述外圈拉伸弹簧的旋向相反；
所述内圈压缩弹簧的悬空位置焊接有端面挡片；
所述自行车信号灯具体包括后指示灯、前指示灯、刹车灯，所述整流器的两极单独连接后指示灯；
所述整流器的两极分别并联连接后指示灯、前指示灯；
所述整流器的两极连接所述刹车灯，所述刹车灯和所述整流器的两极导线之间设置有刹车开关，所述刹车开关和刹车把手相连接；
所述自行车信号灯的光源为低压LED光源；
所述储能电容具体为大容量电容。
采用本发明的结构后，可以避免振动能量被自行车车座和下部支承件之间的压缩弹簧的大阻尼很快地衰减掉，本方案不仅在高密度永磁体和车座端盖之间设置振动弹簧，将大阻尼的受迫振动转化为激励振动，提高了能量转换效率，而且在高密度永磁体和下部支承件之间也设置外圈拉伸弹簧，使得既可以利用车座和车架之间的振动能量，还可以利用车架和路面颠簸的振动能量，其驱动自行车信号灯发光的能源来自于自行车骑行时的振动能量发电使得在自行车骑行时无需骑行者额外付出体力，确保在任何道路情况下都能够正常使用，且成本较低、耐用高效，使其可以广泛应用于各类自行车。
附图说明
图1为本发明的自行车信号指示装置的动力源结构示意图；
图2为本发明的自行车信号指示装置电路图；
图3为本发明的导向套筒的内部结构示意放大图。
具体实施方式
见图1-3，其包括车座1、车架2，车座1的端盖3固装于车架2的支承杆4后、通过压缩弹簧5支承于下部支承件6，下部支承件6和车架2连为一体，车座1的端盖3和下部支承件6之间装有弹性动力装置，弹性动力装置具体包括振动弹簧7、高密度永磁体8、导向套筒9，导向套筒9支承于下部支承件6，导向套筒9内插装有高密度永磁体8，振动弹簧7的上端面固连于端盖3的下端面，振动弹簧7的下端面固连于高密度永磁体8的上端面，高密度永磁体8的下端面固连于外圈拉伸弹簧10的上端面，外圈拉伸弹簧10的下端面固连于下部支承件6的上端面，外圈拉伸弹簧10位于导向套筒9内部；导向套筒9的内部绕装有螺旋排布的电感线圈11，电感线圈11的两端外接整流器12，整流器12的两极外接自行车信号灯的两极、储能电容13，储能电容13和自行车信号灯均并联于整流器12的两极，储能电容13具体为大容量电容。内圈压缩弹簧14位于外圈拉伸弹簧10的内部，内圈压缩弹簧14的下端面固连于下部支承件6的上端面，内圈压缩弹簧14的上端悬空，内圈压缩弹簧14的长度为外圈拉伸弹簧10的三分之二；内圈压缩弹簧14和外圈拉伸弹簧10的旋向相反；内圈压缩弹簧14的悬空位置焊接有端面挡片15；自行车信号灯具体包括后指示灯16、前指示灯17、刹车灯18，整流器12的两极分别并联连接后指示灯16、前指示灯17、刹车灯18；刹车灯18和整流器12的两极导线之间设置有刹车开关19，刹车开关19和刹车把手（图中未画出，属于现有成熟结构）相连接；自行车信号灯的光源由三颗低压LED进行发光。为增加可视距离，前指示灯17、后指示灯16采用黄色发光LED，刹车灯18采用红色发光LED。刹车开关19设置两个，分别固连在左、右刹车把手上，并和刹车柄联动、并联安装。
其工作原理如下：
一般城市道路情况骑行时，行驶较为平稳，给予高密度永磁体8的振动激励是一种均匀的较小数值的激振力，高密度永磁体8在导向套筒9内做振幅较小的振动，此时仅外圈拉伸弹簧10和高密度永磁体8连接，外圈拉伸弹簧10、振动弹簧7的弹簧刚度也较小，使得系统振幅不会过小，通过电磁感应在电感线圈11上形成交变电流，经由整流器12形成较稳定的直流电，使前指示灯17和后指示灯16稳定发光，在骑行者捏刹车时，与刹车联动的刹车开关19闭合，使刹车灯18发光。较差路面或者恶劣路面骑行时，行驶颠簸较为剧烈，给予高密度永磁体8的振动激励是一种不均匀的较大数值的激振力，高密度永磁体8在导向套筒9内做振幅较大的振动，此时如振幅超过设定值时，内圈压缩弹簧14会在大振幅区间和高密度永磁体8相接触，增加振动系统的弹簧刚度，防止系统振幅过大导致发电效率下降，这时电感线圈11由于电磁感应形成交变电流，经由整流器23形成电压起伏的直流电，使储能电容13在高压时进行充电，低压时放电，使前指示灯17和后指示灯16发光，在骑行者捏刹车时，与刹车联动的刹车开关19闭合，使刹车灯18发光。
其中，为防止外圈拉伸弹簧10、内圈压缩弹簧14在振动时簧丝彼此卡住，内圈压缩弹簧14和外圈拉伸弹簧10的旋向相反，通常设计为外圈拉伸弹簧10为右旋弹簧，内圈压缩弹簧14为左旋弹簧，内圈压缩弹簧14悬空端的端面磨平，并焊接有端面挡片15；内外两圈结构，能充分利用振动能量，减小振动中的阻尼损失，而且能在多种路况条件下都能有效控制振幅不进入低发电效率区间。

Claims (8)

1.一种零能耗的自行车信号指示装置，其包括车座、车架，所述车座的端盖固装于所述车架的支承杆后、通过压缩弹簧支承于下部支承件，所述下部支承件和所述车架连为一体，其特征在于：所述车座的端盖和所述下部支承件之间装有弹性动力装置，所述弹性动力装置具体包括振动弹簧、高密度永磁体、导向套筒，所述导向套筒支承于所述下部支承件，所述导向套筒内插装有所述高密度永磁体，所述振动弹簧的上端面固连于所述车座的端盖的下端面，所述振动弹簧的下端面固连于所述高密度永磁体的上端面，所述高密度永磁体的下端面固连于外圈拉伸弹簧的上端面，所述外圈拉伸弹簧的下端面固连于所述下部支承件的上端面，所述外圈拉伸弹簧位于所述导向套筒内部；所述导向套筒的内部绕装有螺旋排布的电感线圈，所述电感线圈的两端外接整流器，所述整流器的两极外接自行车信号灯、储能电容的两极，储能电容和所述自行车信号灯均并联于所述整流器的两极。
2.根据权利要求1所述的一种零能耗的自行车信号指示装置，其特征在于：内圈压缩弹簧位于所述外圈拉伸弹簧的内部，所述内圈压缩弹簧的下端面固连于所述下部支承件的上端面，所述内圈压缩弹簧的上端悬空，所述内圈压缩弹簧的长度为所述外圈拉伸弹簧的三分之二。
3. 根据权利要求2所述的一种零能耗的自行车信号指示装置，其特征在于：所述内圈压缩弹簧和所述外圈拉伸弹簧的旋向相反。
4. 根据权利要求3所述的一种零能耗的自行车信号指示装置，其特征在于：所述内圈压缩弹簧的悬空位置焊接有端面挡片。
5. 根据权利要求1所述的一种零能耗的自行车信号指示装置，其特征在于：所述自行车信号灯具体包括后指示灯、前指示灯、刹车灯，所述整流器的两极单独连接后指示灯。
6. 根据权利要求5所述的一种零能耗的自行车信号指示装置，其特征在于：所述整流器的两极分别并联连接后指示灯、前指示灯。
7. 根据权利要求5或6所述的一种零能耗的自行车信号指示装置，其特征在于：所述整流器的两极连接所述刹车灯，所述刹车灯和所述整流器的两极导线之间设置有刹车开关，所述刹车开关和刹车把手相连接。
8. 根据权利要求5所述的一种零能耗的自行车信号指示装置，其特征在于：所述自行车信号灯的光源为低压LED光源。
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