CN107972786A - 一种轮毂磁悬浮自行车减震制动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轮毂磁悬浮自行车减震制动装置，包括车架，车架上设置有连接架，连接架上连接有后轮毂，后轮毂外套设有后轮，后轮与后轮毂之间通过滚轮活动相连；后轮可在后轮毂上自由转动。所述车架上设置有空心的牙盘，牙盘边沿上连接有两个脚踏板，两个脚踏板在车架与牙盘的中心中心对称设置，牙盘通过传动机构与后轮动力相连。所述车架顶部设置有轴承，轴承的外轮与车架相连，轴承的内轮中固定连接有转向轴，转向轴的底部设置有连接器，连接器上设置有前轮毂，前轮毂外套设有前轮，前轮与前轮毂之间通过滚轮活动相连。能提高车轮的耐用性，车轮不易变形，大大简化自行车结构，提高自行车的生产维护效率，降低生产成本。

Description

一种轮毂磁悬浮自行车减震制动装置

技术领域

本发明涉及一种自行车，特别是涉及一种轮毂磁悬浮自行车减震制动装置。

背景技术

自行车，又称脚踏车或单车，通常是二轮的小型陆上车辆。人骑上车后，以脚踩踏板为动力，是绿色环保的交通工具。英文bicycle。其中bi意指二，而cycle意指轮，即两轮车。在中国内地、台湾地区、新加坡，通常称其为“自行车”或“脚踏车”；在港澳则通常称其为“单车”；而在日本称为“自转车”。自行车种类很多，有单人自行车，双人自行车还有多人自行车。

可以作为环保的交通工具用来代步、出行；越来越多的人将自行车作为健身器材用来骑行锻炼、自行车出游；自行车本身也是一项体育竞技运动，有公路自行车赛、山地自行车赛、场地自行车赛、特技自行车比赛等。自行车结构简单，是效率高的绿色交通工具，在短途通行中具有极大的优势。

但现有的自行车都是钢丝制成的轮辐，车轮容易变形，维修麻烦。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种轮毂磁悬浮自行车减震制动装置，自行车省去了轮辐设置，自行车直接驱动车轮转动，车轮不易变形，传动效率高。

本发明采用的技术方案如下：

一种轮毂磁悬浮自行车减震制动装置，包括车架，车架上设置有连接架，连接架上连接有后轮毂，后轮毂外套设有后轮，后轮与后轮毂之间通过滚轮活动相连；后轮可在后轮毂上自由转动；后轮毂上设置有磁浮装置，磁浮装置的横截面呈倒梯形，磁浮装置的顶部设置有若干顶部磁体；后轮上设置有磁浮机构，磁浮机构的横截面呈倒梯形的凹槽结构，凹槽底部设置有若干底部磁体，磁浮机构可凹凸套设在磁浮装置上，磁浮机构与磁浮装置之间存有间隙；包括减震装置，减震装置包括若干第三线圈，第三线圈设置在顶部磁体上，顶部磁体上均设置有第三线圈；包括储能装置，第三线圈通过电缆与储能装置电连接；包括刹车装置，刹车装置包括刹车电路、霍尔传感器，霍尔传感器设置在后轮毂上，霍尔传感器和第三线圈通过电缆与刹车电路电连接。

进一步地，本发明公开了一种轮毂磁悬浮自行车减震制动装置的优选结构，所述车架上设置有空心的牙盘，牙盘边沿上连接有两个脚踏板，两个脚踏板在车架与牙盘的中心中心对称设置，牙盘通过传动机构与后轮动力相连；所述储能装置包括升压电路，升压电路输出端连接有整流电路，升压电路的输入端与第三线圈电连接，整流电路的输出端连接有低频滤波电路，低频滤波电路的输出端连接有高频滤波电路。

进一步地，所述磁浮装置的两侧分别设置有第二磁体和第三磁体，所述磁浮机构的两侧设置有第一磁体和第四磁体，磁浮机构凹凸套设在磁浮装置上时，第一磁体和第二磁体同极相对设置，第三磁体和第四磁体同极相对设置，底部磁体和顶部磁体同极相对设置；第二磁体和顶部磁体之间设置有若干第一线圈，顶部磁体和第三磁体之间设置有若干第二线圈；第一线圈和第二线圈通过电缆与升压电路的输入端的输入端电连接。

进一步地，所述储能装置包括充电电路、蓄电池，充电电路的输入端通过稳压电路与高频滤波电路的输入端电连接，充电电路的输出端与蓄电池电连接，蓄电池的输出端连接有输出电路；所述刹车电路包括开关电路，开关电路的信号输入端与霍尔传感器相连，开关电路的输出端与第一线圈、第二线圈和第三线圈电连接，输出电路与，开关电路电连接。

进一步地，所述车架顶部设置有轴承，轴承的外轮与车架相连，轴承的内轮中固定连接有转向轴，转向轴的底部设置有连接器，连接器上设置有前轮毂，前轮毂外套设有前轮，前轮与前轮毂之间通过滚轮活动相连；前轮可在前轮毂上自由转动；后轮包括外胎，外胎与磁浮机构之间设置有车胎。

进一步地，所述转向轴的顶部设置有车把，车把与转向轴固定连接，车架顶部连接有坐垫支架，坐垫支架的顶部设置有坐垫；所述后轮、后轮毂与前轮、前轮毂结构相同。

进一步地，所述车把两端均设置有固定环，固定环上设置有刹车支柱，刹车支柱上通过铰链连接有刹车把，刹车支柱上设置有变阻器，变阻器上设置有滑块，滑块通过连接杆与刹车把活动连接；滑块上设置回复弹簧，回复弹簧的一端与滑块相连，回复弹簧的另一端与变阻器的末端相连；变阻器通过刹车线与刹车电路电连接。

进一步地，刹车电路包括放大电路，放大电路的输入端与变阻器电连接，放大电路的输出端连接有滤波电路，滤波电路的输出端与开关电路电连接。

进一步地，所述坐垫支架与车架之间通过铰链活动相连，坐垫与坐垫支架之间通过铰链活动相连，铰链均设置有锁定装置，锁定装置可调节铰链的转动角度。

进一步地，所述车把两端均设置有海绵垫，所述第一线圈、第二线圈、第三线圈的材质为电解铜，第一线圈、第二线圈、第三线圈的外侧设置有散热鳍片。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1.通过将自行车的轮辐去掉的结构设计，能提高车轮的耐用性，车轮不易变形，且维修简单方便。

2.能大大简化自行车结构，提高自行车的生产维护效率，降低生产成本。

3.能降低自行车车轮与车架之间的摩擦力，提高自行车的效率；

4.能实现减震能量回收存储的同时，存储的能量可实现自行车的制动，充分利用自行车的运动能量。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2是轮毂的横截面结构示意图；

图3是刹车装置结构示意图；

图4是后轮结构示意图；

图5是减震制动电路结构框图；

图中标记：1是后轮，2是后轮毂，3是滚轮，4是连接架，5是前轮毂，6是牙盘，7是脚踏板，8是车架，9是坐垫，10是坐垫支架，11是前轮，12是连接器，13是转向轴，14是轴承，15是车把，16是车胎，17是底部磁体，18是第一磁体，19是第二磁体，20是第三磁体，21是顶部磁体，22是第四磁体，23是外胎；24是第一线圈，25是第二线圈，26是第三线圈；27是固定环，28是海绵垫，29是刹车把，30是刹车支柱，31是变阻器，32是回复弹簧，33是滑块，34是连接杆，35是刹车线，36是霍尔传感器。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1-图5所示，本发明公开了一种轮毂磁悬浮自行车减震制动装置，包括车架8，车架8上设置有连接架4，连接架4上连接有后轮毂2，后轮毂2外套设有后轮1，后轮1与后轮毂2之间通过滚轮活动相连；后轮1可在后轮毂2上自由转动；后轮毂2上设置有磁浮装置，磁浮装置的横截面呈倒梯形，磁浮装置的顶部设置有若干顶部磁体21；后轮1上设置有磁浮机构，磁浮机构的横截面呈倒梯形的凹槽结构，凹槽底部设置有若干底部磁体17，磁浮机构可凹凸套设在磁浮装置上，磁浮机构与磁浮装置之间存有间隙；包括减震装置，减震装置包括若干第三线圈26，第三线圈26设置在顶部磁体21上，顶部磁体21上均设置有第三线圈26；包括储能装置，第三线圈26通过电缆与储能装置电连接；包括刹车装置，刹车装置包括刹车电路、霍尔传感器36，霍尔传感器36设置在后轮毂2上，霍尔传感器36和第三线圈26通过电缆与刹车电路电连接。

进一步地，本发明公开了一种轮毂磁悬浮自行车减震制动装置的优选结构，所述车架8上设置有空心的牙盘6，牙盘6边沿上连接有两个脚踏板7，两个脚踏板7在车架8与牙盘6的中心中心对称设置，牙盘6通过传动机构与后轮1动力相连；所述储能装置包括升压电路，升压电路输出端连接有整流电路，升压电路的输入端与第三线圈26电连接，整流电路的输出端连接有低频滤波电路，低频滤波电路的输出端连接有高频滤波电路。

进一步地，所述磁浮装置的两侧分别设置有第二磁体19和第三磁体20，所述磁浮机构的两侧设置有第一磁体18和第四磁体22，磁浮机构凹凸套设在磁浮装置上时，第一磁体18和第二磁体19同极相对设置，第三磁体20和第四磁体22同极相对设置，底部磁体17和顶部磁体21同极相对设置；第二磁体19和顶部磁体21之间设置有若干第一线圈24，顶部磁体21和第三磁体20之间设置有若干第二线圈25；第一线圈24和第二线圈25通过电缆与升压电路的输入端的输入端电连接。

进一步地，所述储能装置包括充电电路、蓄电池，充电电路的输入端通过稳压电路与高频滤波电路的输入端电连接，充电电路的输出端与蓄电池电连接，蓄电池的输出端连接有输出电路；所述刹车电路包括开关电路，开关电路的信号输入端与霍尔传感器36相连，开关电路的输出端与第一线圈24、第二线圈25和第三线圈26电连接，输出电路与，开关电路电连接。

进一步地，所述车架8顶部设置有轴承14，轴承14的外轮与车架8相连，轴承14的内轮中固定连接有转向轴13，转向轴13的底部设置有连接器12，连接器12上设置有前轮毂5，前轮毂5外套设有前轮11，前轮11与前轮毂5之间通过滚轮活动相连；前轮11可在前轮毂5上自由转动；后轮1包括外胎23，外胎23与磁浮机构之间设置有车胎16。所述连接架4采用铝合金制成，，5是前轮毂采用不锈钢制成，车架8的材料是钛合金。

进一步地，所述转向轴13的顶部设置有车把15，车把15与转向轴13固定连接，车架8顶部连接有坐垫支架10，坐垫支架10的顶部设置有坐垫9；所述后轮1、后轮毂2与前轮11、前轮毂5结构相同。

进一步地，所述车把15两端均设置有固定环27，固定环27上设置有刹车支柱30，刹车支柱30上通过铰链连接有刹车把29，刹车支柱30上设置有变阻器31，变阻器31上设置有滑块33，滑块33通过连接杆34与刹车把29活动连接；滑块33上设置回复弹簧32，回复弹簧32的一端与滑块33相连，回复弹簧32的另一端与变阻器31的末端相连；变阻器31通过刹车线35与刹车电路电连接。

进一步地，刹车电路包括放大电路，放大电路的输入端与变阻器31电连接，放大电路的输出端连接有滤波电路，滤波电路的输出端与开关电路电连接。

进一步地，所述坐垫支架10与车架8之间通过铰链活动相连，坐垫9与坐垫支架10之间通过铰链活动相连，铰链均设置有锁定装置，锁定装置可调节铰链的转动角度。

进一步地，所述车把15两端均设置有海绵垫28，所述第一线圈24、第二线圈25、第三线圈26的材质为电解铜，第一线圈24、第二线圈25、第三线圈26的外侧设置有散热鳍片。

具体使用时，用户骑坐在自行车上，用脚前后循环踩脚踏板7，自行车即可向前运动。

具体运行过程，踩踏脚踏板7时，脚踏板7带动牙盘6转动，牙盘6通过传动机构带动后轮1转动，后轮1与地面相互摩擦，推动自行成前进。在前进的过程中，驾驶者通过车把或身体姿态来调节车辆的平衡性，保持平稳向前骑行；需要转弯是，可通过转动车把15对方向进行调整。需要停止时，拉动刹车，自行车即可停止下来。

由于磁浮机构凹凸套设在磁浮装置上时，第一磁体18和第二磁体19同极相对设置，第三磁体20和第四磁体22同极相对设置，底部磁体17和顶部磁体21同极相对设置。在磁场的相互作用下，后轮毂2与后轮1之间，前轮11与前轮毂5之间存在一定的间隙，大大降低了自行车的摩擦力，提高了自行车的效率。

自行车在运行过程中，遇到路上的颠簸，会产生振动，影响骑行的舒适度和骑行效率。当产生振动时，后轮1和后轮毂2之间的间隙会发生改变。当后轮1和后轮毂2之间的距离变小时，第一线圈24、第二线圈25、第三线圈26中的磁通会发生变化，第一线圈24、第二线圈25、第三线圈26中会产生感应电动势，由于第一线圈24、第二线圈25、第三线圈26与升压电路形成电流回路，第一线圈24、第二线圈25、第三线圈26中会产生电流，产生的电流会产生一个与磁通变化相反的磁场，产生的磁场与后轮1和后轮毂2上的磁铁相互作用，阻碍后轮1和后轮毂2之间的距离变小。同理，当后轮1和后轮毂2之间的距离变大时，会产生相反的磁场阻碍后轮1和后轮毂2之间的距离变大。

整流电路将第一线圈24、第二线圈25、第三线圈26中产生交变电流转换成直流电流，然后通过低频滤波电路将电流的低频交流成分过滤掉，高频滤波电路将电流中的高频成分过滤掉。然后电能流入到稳压电路中，稳压电路将电能传递给充电电路，充电电路将电能输送给蓄电池，蓄电池将电能存储起来，并通过输出电路供其他电子设备使用。

这样，就实现了自行车的减震的同时，将电能存储起来；电能通过整流电路输出，这样能提高减震的阻尼系数，提高减震效果。

自行车需要制动时，拉动刹车把29，刹车把29拉动连接杆34，连接杆34拉动滑块33运动，变阻器31的电阻随着滑块33的运动而发生变化，滑块33通过刹车线35将电信号传送给开关电路；霍尔传感器36将磁场的强度和方向信息转换成电信号并传递给开关电路，开关电路接收到后控制蓄电池的电能输入第一线圈、第二线圈、第三线圈中，与底部磁体17中产生相互作用力，自行车就能慢慢停下。放开刹车把29，在回复弹簧32的作用下，滑块33回复到原点，制动结束。

这样，自行车将震动时的电能存储起来供制动时的电能需求，提高自行车能量的高效利用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种轮毂磁悬浮自行车减震制动装置，其特征在于：包括车架（8），车架（8）上设置有连接架（4），连接架（4）上连接有后轮毂（2），后轮毂（2）外套设有后轮（1），后轮（1）与后轮毂（2）之间通过滚轮活动相连；后轮（1）可在后轮毂（2）上自由转动；后轮毂（2）上设置有磁浮装置，磁浮装置的横截面呈倒梯形，磁浮装置的顶部设置有若干顶部磁体（21）；后轮（1）上设置有磁浮机构，磁浮机构的横截面呈倒梯形的凹槽结构，凹槽底部设置有若干底部磁体（17），磁浮机构可凹凸套设在磁浮装置上，磁浮机构与磁浮装置之间存有间隙；包括减震装置，减震装置包括若干第三线圈（26），第三线圈（26）设置在顶部磁体（21）上，顶部磁体（21）上均设置有第三线圈（26）；包括储能装置，第三线圈（26）通过电缆与储能装置电连接；包括刹车装置，刹车装置包括刹车电路、霍尔传感器（36），霍尔传感器（36）设置在后轮毂（2）上，霍尔传感器（36）和第三线圈（26）通过电缆与刹车电路电连接。

2.如权利要求1所述的一种轮毂磁悬浮自行车减震制动装置，其特征在于：所述车架（8）上设置有空心的牙盘（6），牙盘（6）边沿上连接有两个脚踏板（7），两个脚踏板（7）在车架（8）与牙盘（6）的中心中心对称设置，牙盘（6）通过传动机构与后轮（1）动力相连；所述储能装置包括升压电路，升压电路输出端连接有整流电路，升压电路的输入端与第三线圈（26）电连接，整流电路的输出端连接有低频滤波电路，低频滤波电路的输出端连接有高频滤波电路。

3.如权利要求2所述的一种轮毂磁悬浮自行车减震制动装置，其特征在于：所述磁浮装置的两侧分别设置有第二磁体（19）和第三磁体（20），所述磁浮机构的两侧设置有第一磁体（18）和第四磁体（22），磁浮机构凹凸套设在磁浮装置上时，第一磁体（18）和第二磁体（19）同极相对设置，第三磁体（20）和第四磁体（22）同极相对设置，底部磁体（17）和顶部磁体（21）同极相对设置；第二磁体（19）和顶部磁体（21）之间设置有若干第一线圈（24），顶部磁体（21）和第三磁体（20）之间设置有若干第二线圈（25）；第一线圈（24）和第二线圈（25）通过电缆与升压电路的输入端的输入端电连接。

4.如权利要求3所述的一种轮毂磁悬浮自行车减震制动装置，其特征在于：所述储能装置包括充电电路、蓄电池，充电电路的输入端通过稳压电路与高频滤波电路的输入端电连接，充电电路的输出端与蓄电池电连接，蓄电池的输出端连接有输出电路；所述刹车电路包括开关电路，开关电路的信号输入端与霍尔传感器（36）相连，开关电路的输出端与第一线圈（24）、第二线圈（25）和第三线圈（26）电连接，输出电路与，开关电路电连接。

5.如权利要求4所述的一种轮毂磁悬浮自行车减震制动装置，其特征在于：所述车架（8）顶部设置有轴承（14），轴承（14）的外轮与车架（8）相连，轴承（14）的内轮中固定连接有转向轴（13），转向轴（13）的底部设置有连接器（12），连接器（12）上设置有前轮毂（5），前轮毂（5）外套设有前轮（11），前轮（11）与前轮毂（5）之间通过滚轮活动相连；前轮（11）可在前轮毂（5）上自由转动；后轮（1）包括外胎（23），外胎（23）与磁浮机构之间设置有车胎（16）。

6.如权利要求5所述的一种轮毂磁悬浮自行车减震制动装置，其特征在于：所述转向轴（13）的顶部设置有车把（15），车把（15）与转向轴（13）固定连接，车架（8）顶部连接有坐垫支架（10），坐垫支架（10）的顶部设置有坐垫（9）；所述后轮（1）、后轮毂（2）与前轮（11）、前轮毂（5）结构相同。

7.如权利要求6所述的一种轮毂磁悬浮自行车减震制动装置，其特征在于：所述车把（15）两端均设置有固定环（27），固定环（27）上设置有刹车支柱（30），刹车支柱（30）上通过铰链连接有刹车把（29），刹车支柱（30）上设置有变阻器（31），变阻器（31）上设置有滑块（33），滑块（33）通过连接杆（34）与刹车把（29）活动连接；滑块（33）上设置回复弹簧（32），回复弹簧（32）的一端与滑块（33）相连，回复弹簧（32）的另一端与变阻器（31）的末端相连；变阻器（31）通过刹车线（35）与刹车电路电连接。

8.如权利要求7所述的一种轮毂磁悬浮自行车减震制动装置，其特征在于：刹车电路包括放大电路，放大电路的输入端与变阻器（31）电连接，放大电路的输出端连接有滤波电路，滤波电路的输出端与开关电路电连接。

9.如权利要求8所述的一种轮毂磁悬浮自行车减震制动装置，其特征在于：所述坐垫支架（10）与车架（8）之间通过铰链活动相连，坐垫（9）与坐垫支架（10）之间通过铰链活动相连，铰链均设置有锁定装置，锁定装置可调节铰链的转动角度。

10.如权利要求9所述的一种轮毂磁悬浮自行车减震制动装置，其特征在于：所述车把（15）两端均设置有海绵垫（28），所述第一线圈（24）、第二线圈（25）、第三线圈（26）的材质为电解铜，第一线圈（24）、第二线圈（25）、第三线圈（26）的外侧设置有散热鳍片。