CN108163123A - 一种用于自行车的自供能-自感应式智能刹车系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于自行车的自供能‑自感应式智能刹车系统，包括压电感应刹把、链轮保护罩、压电发电装置、脚踏曲柄、整流储能控制模块和刹车尾灯，压电感应刹把设置在横把的前端，压电发电装置固定于链轮保护罩内部，保护罩上设置通孔，压电发电装置的一端从通孔中伸出，脚踏曲柄上设置有凸起，整流储能控制模块固定在座杆处，刹车尾灯固定在自行车的后部，且压电感应刹把、整流储能控制模块、压电发电装置和刹车尾灯电连接；通过自行车的脚踏曲柄的转动，拨动压电发电装置伸出的一端，压电发电装置发电，由整流储能控制模块整流储能；当刹车时，握持压电感应刹把，整流储能控制模块控制刹车尾灯发亮。该系统能实现能量自给，绿色环保。

Description

一种用于自行车的自供能-自感应式智能刹车系统
技术领域
本发明涉及人力驱动交通工具领域，具体涉及一种用于自行车的自供能-自感应式智能刹车系统。
背景技术
如今，自行车逐渐成为人们健身的主流方式，随之自行车刹车警示灯越来越广泛地应用于自行车上，刹车警示灯可以给后方的车辆和行人发送警示信号，保证骑车人的安全。在现有的技术中刹车灯大多使用触控式开关控制刹车灯的开关，但这种形式的控制方式极易造成触控开关的损坏，且需要骑车人触发开关才能发送警示信号。存在开关易损坏、无法自动发送刹车警示信号的技术问题。此外，目前为自行车刹车警示灯供能的方式主要是化学电池供电，但化学电池供电方式存在电池使用寿命有限、需定期更换以及环境污染等不足。
发明内容
为解决控制刹车灯的开关易损坏、无法自动发送刹车警示信号、化学电池带来的环境污染等问题，本发明提出一种用于自行车的自供能-自感应式智能刹车系统，具体技术方案如下：
一种用于自行车的自供能-自感应式智能刹车系统，其特征在于，该系统包括压电感应刹把1、链轮保护罩、压电发电装置4、脚踏曲柄5、整流储能控制模块7和刹车尾灯8；所述的压电感应刹把1设置在自行车横把的前端，所述的压电发电装置4固定于所述的链轮保护罩内部，所述的链轮保护罩上设置通孔6-1，所述的压电发电装置4的一端从所述的通孔6-1中伸出，所述的脚踏曲柄5上设置有凸起5-1，所述的整流储能控制模块7固定在座杆处，所述的刹车尾灯8固定在自行车的后部，且所述的压电感应刹把1、整流储能控制模块7、压电发电装置4和刹车尾灯8电连接；
通过自行车的脚踏曲柄5的转动，拨动所述的压电发电装置4伸出的一端，所述的压电发电装置4发电，并由所述的整流储能控制模块7整流储能；当需要刹车时，握持所述的压电感应刹把1，所述的整流储能控制模块7控制刹车尾灯8发亮。
进一步地，所述的链轮保护罩包括保护罩Ⅰ3和保护罩Ⅱ6，所述的保护罩Ⅰ3为蜗壳状，其上设置有圆环形凹槽3-1，所述的圆环形凹槽3-1的内外周向侧壁均设置若干圆形固定孔3-2和矩形固定孔3-3，所述的压电发电装置4为激励式压电发电装置，其包括旋转部件和压电感应装置，所述的压电感应装置固定于所述的矩形固定孔3-3中，所述的旋转部件放置于所述的圆形固定孔3-2内；
所述的保护罩Ⅱ6为圆环状，其固定在所述的保护罩Ⅰ3的圆环形凹槽3-1的顶端，所述的保护罩Ⅱ6上开有矩形通孔6-1，所述的激励式压电发电装置的旋转部件的一端穿过所述的矩形通孔6-1伸出所述的链轮保护罩。
进一步地，所述的激励式压电发电装置4的旋转部件包括支撑杆4-1、受压短板4-2、翘板4-3，所述的受压短板4-2和翘板4-3分别固定在所述的支撑杆4-1的周向，且所述的受压短板4-2上固定一楔形凸起4-2-2，所述的翘板4-3上固定矩形凸起4-3-2，且所述的楔形凸起4-2-2从所述的链轮保护罩上的通孔6-1中伸出；
所述的压电感应装置包括弹垫4-5和两个压电振子4-4，所述的弹垫4-5固定在所述的压电振子4-4的底部；所述的支撑杆4-1的两端放置于所述的圆环形凹槽3-1的圆形固定孔3-2中，所述的压电振子4-4固定于所述的圆环形凹槽3-1的矩形固定孔3-3中；
所述的曲柄5拨动所述的楔形凸起4-2-2，所述的受压短板4-2受压，带动所述的翘板4-3翘起，碰撞所述的弹垫4-5，所述的压电振子4-4受压发电。
进一步地，所述的支撑杆4-1为阶梯轴，其在轴向设置圆形凸起4-1-1，所述的受压短板4-2包括固定连接的第一半圆柱壳体和矩形板，所述的翘板4-3包括固定连接的第二半圆柱壳体和矩形板，所述的第一半圆柱壳体和第二半圆壳体固定并套接在所述的支撑杆4-1的周向，且通过所述的圆形凸起4-1-1限位。
进一步地，所述的圆形固定孔3-2、矩形固定孔3-3、所述的保护罩Ⅱ6上的矩形通孔6-1均为m，且沿圆周均匀分布，其中m为大于等于1的正整数。
进一步地，所述的激励式压电发电装置4替换为悬臂梁式压电发电装置9，所述的悬臂梁式压电发电装置9包括两个固定块9-1、金属弹性基板9-2、楔形块9-3和压电元件9-4，所述的两个固定块9-1分别通过所述的金属弹性基板9-2固定连接在所述的楔形块9-3的两侧，所述的压电元件9-4固定在所述的金属弹性基板9-2上，所述的两个固定块9-1分别固定在所述的矩形固定孔3-3中，所述的楔形块9-3穿过所述的保护罩Ⅱ6的矩形通孔6-1伸出所述的链轮保护罩。
进一步地，所述的压电感应刹把1包括压电组件1-1和刹把1-2，所述的压电组件1-1设置在刹把1-2的前端。
进一步地，所述的压电组件1-1包括压电陶瓷1-1-1和金属帽1-1-2，所述的压电陶瓷1-1-1和金属帽1-1-2胶粘固定，且所述的压电陶瓷1-1-1与所述的金属帽1-1-2接触处形成类似月牙的形状。
进一步地，所述的刹车尾灯8为LED灯。
进一步地，该系统还包括自行车链轮，所述的链轮2为凹槽链轮，所述的凹槽链轮上设置链轮凹槽2-1，所述的链轮凹槽2-1嵌入所述的保护罩Ⅰ3的圆环形凹槽3-1的背面。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提出的用于自行车的自供能-自感应式智能刹车系统，利用压电材料的正压电效应，将自行车行驶过程中的机械能转化为电能，并收集并贮存在整流模块中，当需要刹车时，又将激励式压电发电装置产生的电能经过整流储能控制模块处理后的电能作用在刹车尾灯，实现能量自给，绿色环保。
附图说明
图1为本发明提出的用于自行车的自供能-自感应式智能刹车系统的整体结构示意图；
图2为压电感应刹把的结构示意图；
图3为月牙结构压电组件的主视图；
图4为凹槽链轮的结构示意图；
图5为保护罩Ⅰ的结构示意图；
图6为激励式压电发电装置的结构示意图；
图7为压电振子的结构示意图；
图8为曲柄的结构示意图；
图9为保护罩Ⅱ的结构示意图；
图10为悬臂梁式压电发电装置的结构示意图；
图中，压电感应刹把1、凹槽链轮2、保护罩Ⅰ3、激励式压电发电装置4、曲柄5、保护罩Ⅱ6、整流储能控制模块7和刹车尾灯8、悬臂梁式压电发电装置9、月牙结构压电组件1-1、刹把1-2、链轮凹槽2-1、圆环形凹槽3-1、圆形固定孔3-2、矩形固定孔3-3、支撑杆4-1、受压短板4-2、翘板4-3、压电振子4-4、弹垫4-5、螺栓4-6、曲面凸起5-1、矩形通孔6-1、固定块9-1、金属弹性基板9-2、楔形块9-3、压电元件9-4、压电陶瓷1-1-1、金属帽1-1-2、圆形凸起4-1-1、螺纹孔4-2-1、楔形凸起4-2-2、通孔4-3-1、矩形凸起4-3-2、压电晶片4-4-1、金属基板4-4-2、矩形通孔6-1。
具体实施方式
下面根据附图和优选实施例详细描述本发明，本发明的目的和效果将变得更加明白，以下结合附图和实施例，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1-10所示，一种用于自行车的自供能-自感应式智能刹车系统包括压电感应刹把1、凹槽链轮2、保护罩Ⅰ3、激励式压电发电装置4、曲柄5、保护罩Ⅱ6、整流储能控制模块7和刹车尾灯8组成；压电感应刹把1由月牙结构压电组件1-1和刹把1-2组成，月牙结构压电组件1-1设置在刹把1-2的前端，压电感应刹把1位于横把前端；凹槽链轮2设置有链轮凹槽2-1；保护罩Ⅰ3设置有圆环形凹槽3-1，圆环形凹槽3-1的背面嵌入凹槽链轮2的链轮凹槽2-1中，圆环形凹槽3-1便于激励式压电发电装置4的安装；激励式压电发电装置4包括支撑杆4-1、受压短板4-2、翘板4-3、压电振子4-4、弹垫4-5和螺栓4-6，激励式压电发电装置4固定在保护罩Ⅰ3的圆环形凹槽3-1内；曲柄5设置有曲面凸起5-1，便于拨动激励式压电发电装置4中的受压短板4-2；保护罩Ⅱ6设置有矩形通孔6-1，保护罩Ⅱ6胶粘固定在保护罩Ⅰ3中凹槽二3-1的顶端，矩形通孔6-1圆周阵列在保护罩Ⅱ6上；整流储能控制模块7位于座杆处，此模块可将整流、储能、控制三种作用集成，起到智能化效果；刹车尾灯8内设有LED灯。
所述月牙结构压电组件1-1由压电陶瓷1-1-1和金属帽1-1-2组成，压电陶瓷1-1-1和金属帽1-1-2胶粘固定，压电陶瓷1-1-1和金属帽1-1-2接触处形成类似月牙的形状，月牙结构压电组件1-1位于刹把1-2的前端。
所述保护罩Ⅰ3的圆环形凹槽3-1的内外周向侧壁设置有圆形固定孔3-2和矩形固定孔3-3，圆形固定孔3-2和矩形固定孔3-3均位于保护罩Ⅰ3的圆周上，激励式压电发电装置4中的支撑杆4-1胶粘固定在圆形固定孔3-2内，激励式压电发电装置4中的压电振子4-4胶粘固定在矩形固定孔3-3内；圆形固定孔3-2和矩形固定孔3-3均圆周阵列m个，其中m为大于等于1的正整数，本具体实施方式中m的取值为4。
激励式压电发电装置4中的支撑杆4-1胶粘固定在保护罩Ⅰ3的圆形固定孔3-2中，支撑杆4-1中间有圆形凸起4-1-1，防止受压短板4-2和翘板4-3发生轴向位移变化；受压短板4-2包括固定连接的第一半圆柱壳体和矩形板，第一半圆柱壳体上设置有螺纹孔4-2-1，矩形板上设置楔形凸起4-2-2，螺纹孔4-2-1与螺栓4-6螺纹连接，所述楔形凸起4-2-2，便于曲柄5上的曲面凸起5-1触发激励式压电发电装置4，将二者运动结合；翘板4-3包括固定连接的第二半圆柱壳体和矩形板，第二半圆柱壳体上设置有通孔4-3-1，矩形板上设置矩形凸起4-3-2，螺栓4-6通过翘板4-3中的通孔4-3-1和受压短板4-2中的螺纹孔4-2-1旋合链接，实现受压短板4-2和翘板4-3的固定，所述翘板4-3中的矩形凸起4-3-2用于有效击打弹垫4-5，进而使压电振子4-4形变发电；所述压电振子4-4由压电晶片4-4-1和金属基板4-4-2胶粘而成，压电振子4-4胶粘固定在保护罩Ⅰ3的矩形固定孔3-3中，压电振子4-4中心处安装有弹垫4-5，弹垫4-5和压电振子4-4中的压电晶片4-4-1胶粘固定；激励式压电发电装置4呈圆周阵列n个，其中n为大于等于1的正整数，本具体实施方式中n的取值为4。
保护罩Ⅱ6设置有矩形通孔6-1，矩形通孔6-1便于受压短板4-2中楔形凸起4-2-2做往复运动,矩形通孔6-1呈圆周阵列x个，其中x为大于等于1的正整数，本具体实施方式中x的取值为4。
所述整流储能控制模块7位于座杆处，整流储能控制模块7将整流、储能、控制三种作用集成化，首先将激励式压电发电装置4产生的交流电进行整流处理为直流电，随后进行储存，压电感应刹把1中的月牙结构压电组件1-1受力变形产生感应电压，之后受到整流储能控制模块7的控制，通过导线为刹车尾灯8供能，使其放光。所述整流储能控制模块7的整流功能可采用江苏固特公司生产的型号为MDQ200A模块实现，储能功能可采用罗博智能教育中心提出的BE-4103射球储能模块实现，控制功能可采用telesky品牌的TELESKY控制模块实现。
本实施方式的工作过程：自行车运行时，曲柄5上的曲面凸起5-1通过触发激励式压电发电装置4的受压短板4-2上的楔形凸起4-2-2，使翘板4-3随着受压短板4-2做受迫运动，从而击打压电振子4-4中心的弹垫4-5，弹垫4-5受力变形迫使压电振子4-4发生形变，生成电能，产生的电能储存在整流储能控制模块7中。当刹车时，压电感应刹把中1的月牙结构压电组件1-1受到压力变形，产生电信号，作用在整流储能控制模块7中的控制模块中，通过导线将储存在整流储能控制模块7的电能作用在刹车尾灯8，使其发光。
本发明的激励式压电发电装置4也可替换为悬臂梁式压电发电装置9，其包括固定块9-1、金属弹性基板9-2、楔形块9-3和压电元件9-4；固定块9-1放置于保护罩Ⅰ3所设的矩形固定孔3-3内并粘接固定，实现保护罩Ⅰ3与悬臂梁式压电发电装置9的紧固连接；所述金属弹性基板9-2的一侧与固定块9-1的一侧端面粘接固定，另一侧与楔形块9-3的一侧端面粘接固定，从而通过金属弹性基板9-2实现固定块9-1与楔形块9-3的配合连接；所述楔形块9-3的两侧端面与金属弹性基板9-2粘接固定，实现楔形块9-3与金属弹性基板9-2的紧固连接；所述压电元件9-4放置于金属弹性基板9-2上表面并粘接固定，实现压电元件9-4与金属弹性基板9-2的紧固连接。
本发明的工作过程：自行车运行时，曲柄5上的曲面凸起5-1通过触发悬臂梁式压电发电装置9的楔形块9-3，楔形块9-3带动金属弹性基板9-2运动，进而使位于金属弹性基板9-2上表面压电元件9-4产生形变，基于压电效应产生电能，并将产生的电能储存在整流储能控制模块7中。当刹车时，压电感应刹把中1的月牙结构压电组件1-1受到压力变形，产生电信号，作用在整流储能控制模块7中的控制模块中，通过导线将储存在整流储能控制模块7的电能作用在刹车尾灯8，使其发光。
综合以上所述内容，本发明提出了一种用于自行车的自供能-自感应式智能刹车系统，用于解决控制刹车灯的开关易损坏、无法自动发送刹车警示信号、化学电池带来的环境污染等问题。本发明结构新颖，将压电供能和压电感应结合，实现可自动发送刹车警示信号、能量自给的效果。

Claims (10)

1.一种用于自行车的自供能-自感应式智能刹车系统，其特征在于，该系统包括压电感应刹把(1)、链轮保护罩、压电发电装置(4)、脚踏曲柄(5)、整流储能控制模块(7)和刹车尾灯(8)组成，所述的压电感应刹把(1)设置在自行车横把的前端，所述的压电发电装置(4)固定于所述的链轮保护罩内部，所述的链轮保护罩上设置通孔(6-1)，所述的压电发电装置(4)的一端从所述的通孔(6-1)中伸出，所述的脚踏曲柄(5)上设置有凸起(5-1)，所述的整流储能控制模块(7)固定在座杆处，所述的刹车尾灯(8)固定在自行车的后部，且所述的压电感应刹把(1)、整流储能控制模块(7)、压电发电装置(4)和刹车尾灯(8)电连接。
通过自行车的脚踏曲柄(5)的转动，拨动所述的压电发电装置(4)伸出的一端，所述的压电发电装置(4)发电，并由所述的整流储能控制模块(7)整流储能；当需要刹车时，握持所述的压电感应刹把(1)，所述的整流储能控制模块(7)控制刹车尾灯(8)发亮。
2.根据权利要求1所述的用于自行车的自供能-自感应式智能刹车系统，其特征在于，所述的链轮保护罩包括保护罩Ⅰ(3)和保护罩Ⅱ(6)，所述的保护罩Ⅰ(3)为蜗壳状，其上设置有圆环形凹槽(3-1)，所述的圆环形凹槽(3-1)的内外周向侧壁均设置若干圆形固定孔(3-2)和矩形固定孔(3-3)，所述的压电发电装置(4)为激励式压电发电装置，其包括旋转部件和压电感应装置，所述的压电感应装置固定于所述的矩形固定孔(3-3)中，所述的旋转部件放置于所述的圆形固定孔(3-2)内；
所述的保护罩Ⅱ(6)为圆环状，其固定在所述的保护罩Ⅰ(3)的圆环形凹槽(3-1)的顶端，所述的保护罩Ⅱ(6)上开有矩形通孔(6-1)，所述的激励式压电发电装置的旋转部件的一端穿过所述的矩形通孔(6-1)伸出所述的链轮保护罩。
3.根据权利要求2所述的用于自行车的自供能-自感应式智能刹车系统，其特征在于，所述的激励式压电发电装置(4)的旋转部件包括支撑杆(4-1)、受压短板(4-2)、翘板(4-3)，所述的受压短板(4-2)和翘板(4-3)分别固定在所述的支撑杆(4-1)的周向，且所述的受压短板(4-2)上固定一楔形凸起(4-2-2)，所述的翘板(4-3)上固定矩形凸起(4-3-2)，且所述的楔形凸起(4-2-2)从所述的链轮保护罩上的通孔(6-1)中伸出；
所述的压电感应装置包括弹垫(4-5)和两个压电振子(4-4)，所述的弹垫(4-5)固定在所述的压电振子(4-4)的底部；所述的支撑杆(4-1)的两端放置于所述的圆环形凹槽(3-1)的圆形固定孔(3-2)中，所述的压电振子(4-4)固定于所述的圆环形凹槽(3-1)的矩形固定孔(3-3)中；
所述的曲柄(5)拨动所述的楔形凸起(4-2-2)，所述的受压短板(4-2)受压，带动所述的翘板(4-3)翘起，碰撞所述的弹垫(4-5)，所述的压电振子(4-4)受压发电。
4.根据权利要求3所述的用于自行车的自供能-自感应式智能刹车系统，其特征在于，所述的支撑杆(4-1)为阶梯轴，其在轴向设置圆形凸起(4-1-1)，所述的受压短板(4-2)包括固定连接的第一半圆柱壳体和矩形板，所述的翘板(4-3)包括固定连接的第二半圆柱壳体和矩形板，所述的第一半圆柱壳体和第二半圆壳体固定并套接在所述的支撑杆(4-1)的周向，且通过所述的圆形凸起(4-1-1)限位。
5.根据权利要求4所述的用于自行车的自供能-自感应式智能刹车系统，其特征在于，所述的圆形固定孔(3-2)、矩形固定孔(3-3)、所述的保护罩Ⅱ(6)上的矩形通孔(6-1)均为m，且沿圆周均匀分布，其中m为大于等于1的正整数。
6.根据权利要求2所述的用于自行车的自供能-自感应式智能刹车系统，其特征在于，所述的激励式压电发电装置(4)替换为悬臂梁式压电发电装置(9)，所述的悬臂梁式压电发电装置(9)包括两个固定块(9-1)、金属弹性基板(9-2)、楔形块(9-3)和压电元件(9-4)，所述的两个固定块(9-1)分别通过所述的金属弹性基板(9-2)固定连接在所述的楔形块(9-3)的两侧，所述的压电元件(9-4)固定在所述的金属弹性基板(9-2)上，所述的两个固定块(9-1)分别固定在所述的矩形固定孔(3-3)中，所述的楔形块(9-3)穿过所述的保护罩Ⅱ(6)的矩形通孔(6-1)伸出所述的链轮保护罩。
7.根据权利要求1或2或6所述的用于自行车的自供能-自感应式智能刹车系统，其特征在于，所述的压电感应刹把(1)包括压电组件(1-1)和刹把(1-2)，所述的压电组件(1-1)设置在刹把(1-2)的前端。
8.根据权利要求7所述的用于自行车的自供能-自感应式智能刹车系统，其特征在于，所述的压电组件(1-1)包括压电陶瓷(1-1-1)和金属帽(1-1-2)，所述的压电陶瓷(1-1-1)和金属帽(1-1-2)胶粘固定，且所述的压电陶瓷(1-1-1)与所述的金属帽(1-1-2)接触处形成类似月牙的形状。
9.根据权利要求1所述的用于自行车的自供能-自感应式智能刹车系统，其特征在于，所述的刹车尾灯(8)为LED灯。
10.根据权利要求2所述的用于自行车的自供能-自感应式智能刹车系统，其特征在于，该系统还包括自行车链轮，所述的链轮(2)为凹槽链轮，所述的凹槽链轮上设置链轮凹槽(2-1)，所述的链轮凹槽(2-1)嵌入所述的保护罩Ⅰ(3)的圆环形凹槽(3-1)的背面。
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