CN107364533A - 一种自行车能量回收利用刹车系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种自行车能量回收利用刹车系统，包括设置在车轮花鼓上的离合棘轮，镶嵌于所述离合棘轮上的棘齿轮，所述棘齿轮的外齿与所述离合棘轮内齿配合已形成棘轮运动，所述棘齿轮端部设置有刹车片；还包括设置在车轮轮轴上的离合锁止轮，所述离合锁止轮上嵌套有扭簧，所述扭簧一端固定在所述离合锁止轮的齿轮壁上，所述扭簧的另一端固定在所述棘齿轮的齿轮壁上，所述离合棘轮与所述离合锁止轮可相互啮合，且所述离合锁止轮上连接有用于控制所述离合锁止轮与所述离合棘轮联动或断开的控制装置。有效地提高自行车刹车系统的能量利用率，为骑行者启动自行车提供助力，更能在一些坡道路段或者车流量集中的拥堵地段快速启动自行车。

Description

一种自行车能量回收利用刹车系统
技术领域
本发明涉及自行车构件技术领域，特别涉及一种自行车能量回收利用刹车系统。
背景技术
随着绿色出行理念的不断深入人心，自行车这种绿色方便的交通方式越来越流行，同时在高校内，自行车仍然是学生主要交通工具。
目前的自行车刹车主要有以下几种形式：碟刹、鼓刹或者V刹，这些刹车方式是通过刹车器与车轮转动部件的摩擦降低车速进而使自行车停止下来，也即只是通过摩擦的方式将自行车刹车滑行时的动能转化为热能散失掉，当人们再次骑行的时候，需要重新费力的踩动自行车踏板。
因此，如何提高自行车刹车系统的能量利用率，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种自行车能量回收利用刹车系统，能够提高自行车刹车系统的能量利用率，为骑行者启动自行车提供助力，更能在一些坡道路段或者车流量集中的拥堵地段快速启动自行车。
为解决上述技术问题，本发明提供一种自行车能量回收利用刹车系统，包括设置在车轮花鼓上的离合棘轮，镶嵌于所述离合棘轮上的棘齿轮，所述棘齿轮的外齿与所述离合棘轮内齿配合已形成棘轮运动，所述棘齿轮端部设置有刹车片；还包括设置在车轮轮轴上的离合锁止轮，所述离合锁止轮上嵌套有扭簧，所述扭簧一端固定在所述离合锁止轮的齿轮壁上，所述扭簧的另一端固定在所述棘齿轮的齿轮壁上，所述离合棘轮与所述离合锁止轮可相互啮合，且所述离合锁止轮上连接有用于控制所述离合锁止轮与所述离合棘轮联动或断开的控制装置。
优选地，所述控制装置包括设置在自行车三脚架斜连杆上的刹车筒，所述刹车筒内置有螺旋刹车轴，所述螺旋刹车轴端部设有摩擦片，且所述刹车片的外圈嵌入至所述刹车筒端部的凹槽内，以使所述摩擦片在刹车制动过程中抵接于所述刹车片。
优选地，所述螺旋刹车轴的另一端设有空槽和阶梯轴，所述螺旋刹车轴的空槽内设置有刹车拨杆，且所述刹车拨杆铰链于所述螺旋刹车轴上的铰链孔，所述刹车拨杆的另一端的通孔与刹车线相连接。
优选地，所述螺旋刹车轴的阶梯轴上设置有储能拨杆，所述储能拨杆抵接于所述离合锁止轮，以实现所述离合锁止轮与所述棘齿轮联动。
优选地，所述储能拨杆的端部设有用于阻止所述储能拨杆转动的锁止齿，所述锁止齿抵接于所述离合锁止轮的齿槽。
优选地，所述离合锁止轮嵌套在车轮轴衬套上，所述车轮轴衬套固定于所述车轮轮轴上。
优选地，所述离合锁止轮的孔配合表面和所述车轮轴衬套的轴配合表面均加工有沟槽，且所述离合锁止轮与所述车轮轴衬套配合以润滑形成轴向运动和相对旋转运动。
优选地，所述车轮轴衬套内部设有弹簧，所述弹簧一端与复位环连接，所述复位环嵌于所述车轮轴衬套端部的阶梯轴上，且所述复位环可轴向滑动。
优选地，还包括设置于所述离合锁止轮上的锁止轮外挡圈，所述复位环嵌入所述锁止轮外挡圈与所述离合锁止轮形成的环形槽内。
优选地，还包括设置于所述离合锁止轮上的锁止轮内挡圈，所述锁止轮内挡圈上设有用于安装所述扭簧的安装孔。
本发明所提供的自行车能量回收利用刹车系统，主要包括离合棘轮、棘齿轮、刹车片、扭簧、离合锁止轮和控制装置。其中，离合棘轮安装在车轮花鼓上，棘齿轮镶嵌在离合棘轮的内部，棘齿轮的外齿与离合棘轮内齿配合以形成棘轮运动，刹车片固定安装在棘齿轮的外端；离合锁止轮设置在车轮轮轴上，扭簧嵌套在离合锁止轮上，扭簧一端固定在离合锁止轮的齿轮壁上，扭簧的另一端固定在棘齿轮的齿轮壁上，离合棘轮与离合锁止轮可相互啮合，并且控制装置与离合锁止轮连接，主要用于控制离合锁止轮与离合棘轮联动或断开。当自行车刹车时，捏下刹车后，刹车片利用摩擦力进行减速，控制装置推动离合锁止轮移动，离合锁止轮与离合棘轮啮合实现联动，离合锁止轮与离合棘轮连接后，车轮就会带动离合锁止轮转动，如此，带动扭簧的一端转动，同时扭簧的另一端保持不动，随着车轮转动被持续压缩，自行车滑行时的动能就被转化成扭簧的弹性势能实现能量回收，同时根据扭簧自身的特性，扭簧对车轮产生反作用力，阻止车轮继续转动实现减速制动。当自行车再次启动时，松开刹车，控制装置拉动离合锁止轮移动，并使得离合锁止轮与离合棘轮断开啮合，控制装置上设置有锁止件，在锁止件的作用下，离合锁止轮不能转动，扭簧的另一端被固定，而刹车片已经被完全松开，同时扭簧的一端被放开，如此扭簧的另一端固定，一端放开，扭簧处于膨胀状态，扭簧与棘齿轮固定，棘齿轮的外齿与离合棘轮内齿配合以形成棘轮运动，如此扭簧将存储的弹性势能转化成对车轮产生推力，有效地提高自行车刹车系统的能量利用率，为骑行者启动自行车提供助力，更能在一些坡道路段或者车流量集中的拥堵地段快速启动自行车。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供的一种具体实施方式的整体结构示意图；
图2为图1所示的结构剖视图；
图3为图1所述的结构爆炸图。
其中，图1-图3中：
离合棘轮—1，轴承—2，棘齿轮—3，刹车片—4，扭簧—5，离合锁止轮—6，车轮轴衬套—7，弹簧—8，复位环—9，锁止轮外挡圈—10，锁止轮内挡圈—11，刹车筒—12，锁止齿—13，储能拨杆—14，刹车拨杆—15，螺旋刹车轴—16。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参考图1，图1为本发明所提供的一种具体实施方式的整体结构示意图。
在本发明所提供的一种具体实施方式中，自行车能量回收利用刹车系统主要包括离合棘轮1、棘齿轮3、刹车片4、扭簧5、离合锁止轮6和控制装置。
其中，离合棘轮1安装在车轮花鼓上，棘齿轮3镶嵌在离合棘轮1的内部，棘齿轮3的外齿与离合棘轮1内齿配合以形成棘轮运动，刹车片4固定安装在棘齿轮3的外端；离合锁止轮6设置在车轮轮轴上，扭簧5嵌套在离合锁止轮6上，扭簧5一端固定在离合锁止轮6的齿轮壁上，扭簧5的另一端固定在棘齿轮3的齿轮壁上，离合棘轮1与离合锁止轮6可相互啮合，并且控制装置与离合锁止轮6连接，主要用于控制离合锁止轮6与棘齿轮3联动或断开。
请参考图2和图3。
具体的，离合棘轮1固定安装在自行车后轮花鼓上。轴承2安装在离合棘轮1的内侧，棘齿轮3与轴承2配合镶嵌在离合棘轮1的内侧，棘齿轮3与离合棘轮1配合构成棘轮运动。离合棘轮1与离合锁止轮6的端面均有一定数量的端面斜齿可以相互啮合。刹车片4固定安装在棘齿轮3左侧，刹车片4的外圈嵌入刹车筒12端部的凹槽内，在刹车筒12和螺旋刹车轴16右端上均设有摩擦片。
进一步地，车轮轴衬套7固定安装在自行车后轮轴上，离合锁止轮6套装在车轮轴衬套7外部，同时离合锁止轮6的孔配合表面和车轮轴衬套7的轴配合表面加工有沟槽，两者的配合以润滑油润滑形成左右轴向运动和相对旋转运动。车轮轴衬套7内部设有弹簧8，弹簧8左端与复位环9连接，复位环9套装在车轮轴衬套7左端阶梯轴上，并可轴向滑动。锁止轮外挡圈10固定安装在离合锁止轮6左侧，复位环9外圈嵌入锁止轮外挡圈10与离合锁止轮6形成的环形槽内。锁止轮内挡圈11固定安装在离合锁止轮6右端。扭簧5套在离合棘轮1与离合锁止轮6之间，扭簧5的右端固定在棘齿轮3和刹车片4上的安装孔内，扭簧5的左端与锁止轮内挡圈11和离合锁止轮6上的安装孔间隙配合，并可相对滑动。
进一步地，刹车筒固12定安装在自行车后三角架斜连杆上，螺旋刹车轴16位于刹车筒12内，在刹车筒12右端封闭筒内有一定大小螺距的T形内螺纹，螺旋刹16车轴右端表面有与刹车筒12的T型内螺纹配合的T型外螺纹，两者构成螺旋运动。在螺旋刹车轴16的左端设有空槽和阶梯轴，刹车拨杆15位于螺旋刹车轴16的空槽内，并通过螺旋刹车轴16上的铰链孔实现铰链连接，刹车拨杆15一端的孔内连接刹车线。储能拨杆14套装在螺旋刹车轴16左端的阶梯轴上，并能相对螺旋刹车轴16转动，储能拨杆14一端孔内连接拉线，另一端锁止齿13与储能拨杆14通过铰链方式连接，锁止齿13能在一定角度内实现转动，在储能拨杆14的另一侧有弧形接触块与锁止轮11内挡圈贴合。
在实际应用过程中，当自行车刹车时，捏下刹车后，刹车线拉动刹车拨杆15，刹车拨杆15推动螺旋刹车轴，通过螺旋运动，螺旋刹车轴16向右移动，位于螺旋刹车轴一端的摩擦片与刹车片4接触。同时，螺旋刹车轴16带动储能拨杆14向右运动，储能拨杆14一端的弧形接触块推动锁止轮内挡圈11，锁止轮内挡圈11带动离合锁止轮6向右移动，离合锁止轮6一端的端面斜齿与离合棘轮1啮合实现联动。同时，固定在离合锁止轮6上的锁止轮外挡圈10推动复位环9压缩弹簧8。当离合锁止轮6与离合棘轮1连接之后，车轮就会带动离合锁止轮6转动，并带动扭簧5左端转动，而螺旋刹车轴16与刹车片4摩擦促使刹车片4制动，刹车片4固定在棘齿轮3上实现棘轮运动，因此刹车片4制动不干涉离合棘轮1和车轮的运动，同样扭簧5的右端也保持不动。此时扭簧5右端固定，左端放开，随着车轮转动被持续压缩，自行车滑行时的动能就被转化成扭簧5的弹性势能实现能量回收，同时根据扭簧5自身的特性，扭簧5对车轮产生反作用力，阻止车轮继续转动实现减速制动。在离合锁止轮6的转动过程中，在重力的作用下，锁止齿13始终与离合锁止轮6的齿槽保持接触，并通过刹车筒12的结构阻止储能拨杆14转动，实现锁止。
当自行车再次启动时，松开刹车，刹车线反向拉动刹车拨杆15使螺旋刹车轴16转动并向左运动与刹车片4断开接触，储能拨杆14的摩擦块也断开对锁止轮内挡圈11的压迫，同时弹簧8恢复形变推动复位环9向左运动。同样离合锁止轮6也向左移动并与离合棘轮1断开啮合。此时，在锁止齿13的作用下，离合锁止轮6不能转动，同样扭簧5左端被固定，而刹车片4已经被完全松开，因此扭簧5右端被放开。由于扭簧5左端固定，右端放开，扭簧5处于膨胀状态，通过扭簧5与棘齿轮3固定，棘齿轮3的外齿与离合棘轮1内齿配合以形成棘轮运动，扭簧5右端就对车轮产生推力，实现能量释放。
当然，通过拉线拉动储能拨杆14相对螺旋刹车轴16反向转动一定大小的角度，使锁止齿13离开竖直下垂状态，与离合锁止轮6的齿槽断开接触，同时弧形摩擦块仍然保持与锁止轮内挡圈11贴合，保证刹车功能的运行。如此实现了根据不同的情况，可选择的开启或关闭能量回收并能始终保持刹车工作。
综上所述，本实施例所提供的自行车能量回收利用刹车系统主要包括离合棘轮1、棘齿轮3、刹车片4、扭簧5、离合锁止轮6和控制装置。其中，离合棘轮1安装在车轮花鼓上，棘齿轮3镶嵌在离合棘轮1的内部，棘齿轮3的外齿与离合棘轮1内齿配合以形成棘轮运动，刹车片4固定安装在棘齿轮3的外端；离合锁止轮6设置在车轮轮轴上，扭簧5嵌套在离合锁止轮6上，扭簧5一端固定在离合锁止轮6的齿轮壁上，扭簧5的另一端固定在棘齿轮3的齿轮壁上，离合棘轮1与离合锁止轮6可相互啮合，并且控制装置与离合锁止轮6连接，主要用于控制离合锁止轮6与棘齿轮3联动或断开。当自行车刹车时，捏下刹车后，刹车片4利用摩擦力进行减速，控制装置推动离合锁止轮6移动，离合锁止轮6与离合棘轮1啮合实现联动，离合锁止轮6与离合棘轮1连接后，车轮就会带动离合锁止轮6转动，如此，带动扭簧5的一端转动，同时扭簧5的另一端保持不动，随着车轮转动被持续压缩，自行车滑行时的动能就被转化成扭簧5的弹性势能实现能量回收，同时根据扭簧5自身的特性，扭簧5对车轮产生反作用力，阻止车轮继续转动实现减速制动。当自行车再次启动时，松开刹车，控制装置拉动离合锁止轮6移动，并使得离合锁止6轮与离合棘轮1断开啮合，控制装置上设置有锁止件，在锁止件的作用下，离合锁止轮6不能转动，扭簧5的另一端被固定，而刹车片4已经被完全松开，同时扭簧5的一端被放开，如此扭簧5的另一端固定，一端放开，扭簧5处于膨胀状态，扭簧5与棘齿轮3固定，棘齿轮3的外齿与离合棘轮1内齿配合以形成棘轮运动，如此扭簧5将存储的弹性势能转化成对车轮产生推力，有效地提高自行车刹车系统的能量利用率，为骑行者启动自行车提供助力，更能在一些坡道路段或者车流量集中的拥堵地段快速启动自行车，提供了一个更加舒适的骑行体验，更加完善了现今自行车作为绿色出行的解决方案。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种自行车能量回收利用的刹车系统，其特征在于，包括设置在车轮花鼓上的离合棘轮(1)，镶嵌于所述离合棘轮(1)上的棘齿轮(3)，所述棘齿轮(3)的外齿与所述离合棘轮(1)内齿配合已形成棘轮运动，所述棘齿轮(3)端部设置有刹车片(4)；还包括设置在车轮轮轴上的离合锁止轮(6)，所述离合锁止轮(6)上嵌套有扭簧(5)，所述扭簧(5)一端固定在所述离合锁止轮(6)的齿轮壁上，所述扭簧(5)的另一端固定在所述棘齿轮(3)的齿轮壁上，所述离合棘轮(1)与所述离合锁止轮(6)可相互啮合，且所述离合锁止轮(6)上连接有用于控制所述离合锁止轮(6)与所述离合棘轮(1)联动或断开的控制装置。
2.根据权利要求1所述的刹车系统，其特征在于，所述控制装置包括设置在自行车三脚架斜连杆上的刹车筒(12)，所述刹车筒(12)内置有螺旋刹车轴(16)，所述螺旋刹车轴(16)端部设有摩擦片，且所述刹车片(4)的外圈嵌入至所述刹车筒(12)端部的凹槽内，以使所述摩擦片在刹车制动过程中抵接于所述刹车片(4)。
3.根据权利要求2所述的刹车系统，其特征在于，所述螺旋刹车轴(16)的另一端设有空槽和阶梯轴，所述螺旋刹车轴(16)的空槽内设置有刹车拨杆(15)，且所述刹车拨杆(15)铰链于所述螺旋刹车轴(16)上的铰链孔，所述刹车拨杆(15)的另一端的通孔与刹车线相连接。
4.根据权利要求3所述的刹车系统，其特征在于，所述螺旋刹车轴(16)的阶梯轴上设置有储能拨杆(14)，所述储能拨杆(14)抵接于所述离合锁止轮(6)，以实现所述离合锁止轮(6)与所述棘齿轮(3)联动。
5.根据权利要求4所述的刹车系统，其特征在于，所述储能拨杆(14)的端部设有用于阻止所述储能拨杆(14)转动的锁止齿(13)，所述锁止齿(13)抵接于所述离合锁止轮(6)的齿槽。
6.根据权利要求1所述的刹车系统，其特征在于，所述离合锁止轮(6)嵌套在车轮轴衬套(7)上，所述车轮轴衬套(7)固定于所述车轮轮轴上。
7.根据权利要求6所述的刹车系统，其特征在于，所述离合锁止轮(6)的孔配合表面和所述车轮轴衬套(7)的轴配合表面均加工有沟槽，且所述离合锁止轮(6)与所述车轮轴衬套(7)配合以润滑形成轴向运动和相对旋转运动。
8.根据权利要求7所述的刹车系统，其特征在于，所述车轮轴衬套(7)内部设有弹簧(8)，所述弹簧(8)一端与复位环(9)连接，所述复位环(9)嵌于所述车轮轴衬套(7)端部的阶梯轴上，且所述复位环(9)可轴向滑动。
9.根据权利要求8所述的刹车系统，其特征在于，还包括设置于所述离合锁止轮(6)上的锁止轮外挡圈(10)，所述复位环(9)嵌入所述锁止轮外挡圈(10)与所述离合锁止轮(6)形成的环形槽内。
10.根据权利要求9所述的刹车系统，其特征在于，还包括设置于所述离合锁止轮(6)上的锁止轮内挡圈(11)，所述锁止轮内挡圈(11)上设有用于安装所述扭簧(5)的安装孔。
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CB03 Change of inventor or designer information
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Inventor after: Han Fei

Inventor after: Chen Lei

Inventor before: Xu Xiaoming

Inventor before: Chen Lei

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