CN107792284B - 一种具有气动式制动储能结构的自行车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有气动式制动储能结构的自行车，包括自行车本体，所述自行车本体包括车架、把手、两脚踏板、前轮和后轮，所述车架由若干管体相连形成储气罐；在车架上设有一控制阀，所述控制阀为由滑轴控制的三位五通阀；在后轮轴的一端设有一活塞式气泵，所述活塞式气泵包括缸体、曲轴、曲轴臂、活塞、缸座以及端盖；在两脚踏板上设有压力传感器，所述压力传感器与一控制电路相连；在控制阀上设有一直线电机，该直线电机的电机轴与滑轴的另一端相连。本发明能够在自行车刹车过程中自动收集能量并进行存储，以在爬坡过程中对自行车施加额外的动力，从而使爬坡更快、更省力，进而提高骑行效率，有利于自行车的推广使用。

Description

一种具有气动式制动储能结构的自行车

技术领域

本发明涉及自行车技术领域，尤其涉及一种具有气动式制动储能结构的自行车。

背景技术

在能源匮乏的今天，如何高效的利用能量，避免能量的浪费成为热议。响应低碳环保以及节能减排，能量的回收利用是其中的一只主力军，研究具有高效率、低成本、无污染的能量回收产品具有重大意义。

自行车作为一种绿色无污染并且节能的交通工具，在平原城市和地区被广泛地使用；但是在坡度较大较多的城市，其利用率非常低，究其原因，主要是在爬坡的过程中，需要耗费较大的体能，从而使得骑行效率低，并且骑行非常累。

因此，如何提供一种爬坡更加省力的自行车，已成为本领域技术人员的研究方向。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于解决现有自行车爬坡费时费力，骑行较累，骑行效率低的问题，提供一种具有气动式制动储能结构的自行车，能够在自行车刹车过程中自动收集能量并进行存储，以在爬坡过程中对自行车施加额外的动力，从而使爬坡更快、更省力，进而提高骑行效率，有利于自行车的推广使用。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是这样的：一种具有气动式制动储能结构的自行车，包括自行车本体，所述自行车本体包括车架、把手、两脚踏板、前轮和后轮，所述前轮和后轮分别通过前轮轴和后轮轴与车架相连；在前轮和后轮上分别设有刹车装置，在把手上设有两刹车手柄，两刹车手柄通过刹车拉线与两刹车装置相连；其特征在于：所述车架由若干管体相连形成，各管体相连通，管体的自由端封闭，使车架形成一密闭的储气罐；在车架上设有一控制阀，所述控制阀为由滑轴控制的三位五通阀，该控制阀具有充能位、中间位和放能位以及主气管、充气管、放气管和两排气管，其中，所述主气管与储气罐相连通；通过移动滑轴能够实现充能位、中间位以及放能位的切换控制：当控制阀位于充能位时，主气管与充气管连通，放气管及两排气管关闭；当控制阀位于中间位时，主气管关闭，充气管、放气管及两排气管相连通；当控制阀位于放能位时，主气管与放气管连通，充气管及两排气管关闭；所述滑轴的一端通过充能拉线与刹车拉线相连，通过该充能拉线拉动滑轴，能够使控制阀位于充能位；

在后轮轴的一端设有一活塞式气泵，所述活塞式气泵包括缸体、曲轴、曲轴臂、活塞、缸座以及端盖；所述缸座和端盖分别与缸体的两端相连，且缸座通过轴承安装与后轮轴上，在后轮轴上还设有一主动链轮，该主动链轮通过花键与后轮轴相连，并能与后轮轴同步转动；所述曲轴的两端分别与缸座和端盖转动连接，且曲轴靠近缸座的一端穿过缸座后与一从动链轮相连，在主动链轮和从动链轮上绕设有传动链条；所述曲轴臂为沿曲轴轴向分布的三根，且相邻两曲轴臂之间的夹角为120°；在缸体侧壁上，对应各曲轴臂设有通孔，在该通孔内设有活塞，该通孔的外侧由气缸盖封闭；在气缸盖上设有一与通孔相连通的通气管，三个气缸盖上的通气管汇合后同时与控制阀的充气管和放气管相连通；所述曲轴臂的一端与曲轴转动连接，另一端通过销轴与活塞转动连接，曲轴转动过程中，能够通过曲轴臂带动活塞沿通孔的轴向来回移动；

在两脚踏板上分别设有一压力传感器，所述压力传感器与一控制电路相连；在控制阀上设有一直线电机，该直线电机的电机轴与滑轴的另一端相连，通过直线电机带动滑轴移动，能够使控制阀位于放能位。

进一步地，所述控制电路内设有放能压力阈值，当压力传感器检测到的压力大于该放能压力阈值时，控制电路驱动直线电机带动滑轴移动。

进一步地，在控制阀内设有复位弹簧，使滑轴在无外力作用下，能够自动回复到中间位。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：结构简单，在不改变自行车原有的结构上，通过活塞式气泵能够实现在刹车过程中收集能量，然后在爬坡过程中进行放能，从而使骑行过程中爬坡更快、更省力，提高骑行速度和骑行效率；能够有效提高自行车的使用率。

附图说明

图1为发明的结构示意图。

图2为活塞式气泵的结构示意图。

图中：1—车架，2—把手，3—脚踏板，4—后轮轴，5—控制阀，6—充能拉线，7—活塞式气泵，71—缸体，72—曲轴，73—缸座，74—气缸盖，8—主动链轮，9—从动链轮。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

实施例：参见图1、图2，一种具有气动式制动储能结构的自行车，包括自行车本体，所述自行车本体包括车架1、把手2、两脚踏板3、前轮和后轮，所述前轮和后轮分别通过前轮轴和后轮轴4与车架1相连.在前轮和后轮上分别设有刹车装置，在把手2上设有两刹车手柄，两刹车手柄通过刹车拉线与两刹车装置相连。

所述车架1由若干管体相连形成，各管体相连通，管体的自由端封闭，使车架1形成一密闭的储气罐；将车架1制成储气罐进行储气，既不会改变自行车原有的结构，也不会额外增加自行车的重量，从而使保证自行车的骑行效果；具体实施时，车架1由高强度铝合金管或者钛合金管等加工制成。

在车架1上设有一控制阀5，所述控制阀5为由滑轴控制的三位五通阀，该控制阀5具有充能位、中间位和放能位以及主气管、充气管、放气管和两排气管；其中，所述主气管与储气罐相连通。通过移动滑轴能够实现充能位、中间位以及放能位的切换控制：当控制阀5位于充能位时，主气管与充气管连通，放气管及两排气管关闭；当控制阀5位于中间位时，主气管关闭，充气管、放气管及两排气管相连通；当控制阀5位于放能位时，主气管与放气管连通，充气管及两排气管关闭。所述滑轴的一端通过充能拉线6与刹车拉线相连，通过该充能拉线6拉动滑轴，能够使控制阀5位于充能位。

在后轮轴4的一端设有一活塞式气泵7，所述活塞式气泵7包括缸体71、曲轴72、曲轴臂、活塞、缸座73以及端盖；具体实施时，该活塞式气泵7与自行车本体的飞轮位于后轮的相对两侧，从而使整个自行车的结构更加紧凑。所述缸座73和端盖分别与缸体71的两端相连，且缸座73通过轴承安装与后轮轴4上，在后轮轴4上还设有一主动链轮8，该主动链轮8通过花键与后轮轴4相连，并能与后轮轴4同步转动。所述曲轴72的两端分别与缸座73和端盖转动连接，且曲轴72靠近缸座73的一端穿过缸座73后与一从动链轮9相连，在主动链轮8和从动链轮9上绕设有传动链条；使后轮轴4经主动链轮8、从动链轮9以及传动链条能够带动曲轴72转动；具体实施时，所述从动链轮9为加速链轮，从而使曲轴72的转速加快，进而加快能量收集效率。所述曲轴臂为沿曲轴72轴向分布的三根，且相邻两曲轴臂之间的夹角为120°；在缸体71侧壁上，对应各曲轴臂设有通孔，在该通孔内设有活塞，该通孔的外侧由气缸盖74封闭。在气缸盖74上设有一与通孔相连通的通气管，三个气缸盖74上的通气管汇合后同时与控制阀5的充气管和放气管相连通；所述曲轴臂的一端与曲轴72转动连接，另一端通过销轴与活塞转动连接，曲轴72转动过程中，能够通过曲轴臂带动活塞沿通孔的轴向来回移动。

当自行车骑行中需要刹车或者下坡过程中需要刹车时，通过刹车手柄拉动刹车拉线的过程中，充能拉线6也被拉动，并带动滑轴移动，使控制阀5处于充能位；这时，活塞式气泵7内的活塞在后轮轴4、曲轴72以及曲轴臂的带动下做功，对储气罐进行充气，并且在充气过程中，消耗自行车惯性移动过程中的能量，使自行车在刹车装置和活塞式气泵7的共同作用下逐渐减速；在此过程中，活塞式气泵7有效完成了能量的收集和存储。

在两脚踏板3上分别设有一压力传感器，所述压力传感器与一控制电路相连；为使自行车骑行更加方便，在脚踏板3的上下两侧均设有压力传感器。在控制阀5上设有一直线电机，该直线电机的电机轴与滑轴的另一端相连，通过直线电机带动滑轴移动，能够使控制阀5位于放能位。其中，所述控制电路内设有放能压力阈值，当压力传感器检测到的压力大于该放能压力阈值时，控制电路驱动直线电机带动滑轴移动。

当自行车爬坡或者起步过程中，通常会用力踩踏踏板，这时压力传感器检测压力信号，并将检测到的压力信号传送给控制电路；当压力传感器检测到的压力信号大于该放能压力阈值时，控制电路驱动直线电机带动滑轴移动，使储气罐通过控制阀5向活塞式气泵7放气，活塞在高压气体的作用下通过曲轴臂推动曲轴72转动，曲轴72再通过从动链轮9、传动链条和主动链轮8带动后轮轴4转动，实现对自行车施加额外的动力，使自行车爬坡或者起步更快，也能使骑行者在骑行过程中更加省力，骑行效率更高。

在控制阀5内设有复位弹簧，使滑轴在无外力作用下，能够自动回复到中间位。这样，在正常骑行（平地）过程中，压力传感器检测到的压力信号值小于放能压力阈值，直线电机不动作，而在不刹车的时候，刹车拉线也不拉动滑轴移动，这时，控制阀5位于中间位。后轮轴4带动活塞压缩的气体直接经控制阀5的外排气管排放到大气中，从而避免影响自行车的正常行驶。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (1)

1.一种具有气动式制动储能结构的自行车，包括自行车本体，所述自行车本体包括车架、把手、两脚踏板、前轮和后轮，所述前轮和后轮分别通过前轮轴和后轮轴与车架相连；在前轮和后轮上分别设有刹车装置，在把手上设有两刹车手柄，两刹车手柄通过刹车拉线与两刹车装置相连；其特征在于：所述车架由若干管体相连形成，各管体相连通，管体的自由端封闭，使车架形成一密闭的储气罐；在车架上设有一控制阀，所述控制阀为由滑轴控制的三位五通阀，该控制阀具有充能位、中间位和放能位以及主气管、充气管、放气管和两排气管，其中，所述主气管与储气罐相连通；通过移动滑轴能够实现充能位、中间位以及放能位的切换控制：当控制阀位于充能位时，主气管与充气管连通，放气管及两排气管关闭；当控制阀位于中间位时，主气管关闭，充气管、放气管及两排气管相连通；当控制阀位于放能位时，主气管与放气管连通，充气管及两排气管关闭；所述滑轴的一端通过充能拉线与刹车拉线相连，通过该充能拉线拉动滑轴，能够使控制阀位于充能位；

在后轮轴的一端设有一活塞式气泵，所述活塞式气泵包括缸体、曲轴、曲轴臂、活塞、缸座以及端盖；所述缸座和端盖分别与缸体的两端相连，且缸座通过轴承安装与后轮轴上，在后轮轴上还设有一主动链轮，该主动链轮通过花键与后轮轴相连，并能与后轮轴同步转动；所述曲轴的两端分别与缸座和端盖转动连接，且曲轴靠近缸座的一端穿过缸座后与一从动链轮相连，在主动链轮和从动链轮上绕设有传动链条；所述曲轴臂为沿曲轴轴向分布的三根，且相邻两曲轴臂之间的夹角为120°；在缸体侧壁上，对应各曲轴臂设有通孔，在该通孔内设有活塞，该通孔的外侧由气缸盖封闭；在气缸盖上设有一与通孔相连通的通气管，三个气缸盖上的通气管汇合后同时与控制阀的充气管和放气管相连通；所述曲轴臂的一端与曲轴转动连接，另一端通过销轴与活塞转动连接，曲轴转动过程中，能够通过曲轴臂带动活塞沿通孔的轴向来回移动；

在两脚踏板上分别设有一压力传感器，所述压力传感器与一控制电路相连；在控制阀上设有一直线电机，该直线电机的电机轴与滑轴的另一端相连，通过直线电机带动滑轴移动，能够使控制阀位于放能位；所述控制电路内设有放能压力阈值，当压力传感器检测到的压力大于该放能压力阈值时，控制电路驱动直线电机带动滑轴移动；在控制阀内设有复位弹簧，使滑轴在无外力作用下，能够自动回复到中间位。

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