CN108163126A - 一种差动轮系合成助力自行车 - Google Patents

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杨小安
马卓
刘炳君
安萌
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Abstract

本发明公开了一种差动轮系助力自行车，包括发电装置、蓄电池、电力驱动装置和动力合成装置。蓄电池、电力驱动装置连接于车架上，自行车的左右脚踏、电力驱动装置与动力合成装置连接，车架上设置有储物箱，发电装置与车架连接，发电装置上设置有控制滑块，车头上连接有手机托架，动力合成装置通过链传动装置与自行车的后轮连接。骑行者通过操作车架上的控制滑块控制发电装置的工作状态，通过操作车把上的开关控制电力驱动装置的工作状态。骑行过程中省力，娱乐性高；方便使用手机，并及时给手机充电；结构简单，制造容易，成本低。

Description

一种差动轮系合成助力自行车
技术领域
本发明属于人力交通工具技术领域，涉及一种差动轮系合成助力自行车。
背景技术
随着科技的进步和人们对生活品质的追求，健康、环保、节能、省力的出行方式越来越受到人们的青睐。但是现有的普通自行车依靠人力驱动，自行车在上坡时，骑行者较为费力，自行车在下坡时，自行车与人的势能大多被摩擦消耗而浪费；电动自行车主要以电能为主驱动车辆和人行驶，不能很好的实现人们骑车锻炼的目的，而且车和人的下坡势能也没利用。基于以上问题，需要设计一种可将自行车和人的下坡势能转换为上坡势能，实现使人始终近似于在平路上骑行的自行车。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种差动轮系合成助力自行车。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种差动轮系合成助力自行车，包括前轮、后轮、车架以及安装于车架前端的车头；车架包括横梁、斜梁、顶部安装车座的支撑杆、安装前轮的前叉架以及安装后轮的后叉架，横梁、斜梁以及支撑杆构成三角结构；斜梁的中部安装有蓄电池和电力驱动装置，斜梁和支撑杆的底部安装动力合成装置，电力驱动装置能够将电能转化为机械能并通过传动机构将机械能输出至动力合成装置，动力合成装置将电力驱动装置输入的机械能与左脚踏和右脚踏输入的机械能合成，并通过链传动装置输出给后轮；支撑杆上安装有发电装置，发电装置与后轮相接处，通过后轮驱动发电装置发电给蓄电池充电。
本发明进一步的改进在于：
发电装置包括发电机和滚轮，发电机通过支承安装在支撑杆上发电机的转动轴上安装有滚轮轴，滚轮轴与滚轮以转动副连接；滚轮与后轮相接处，通过后轮的转动带动滚轮进而驱动发电机的转动轴转动。
发电机上设置有绳环，支撑杆上安装有导滑轮支架，导滑轮支架上安装有导滑轮，横梁的末端安装有滑轮支架，滑轮支架上安装有滑轮，横梁的前端安装有控制滑块，绳索一端连接控制滑块，并依次穿过滑轮和导滑轮连接至绳环上。
控制滑块安装于横梁上开设的滑槽中，且两侧安装有卡扣。
发电机的底部通过拉簧与后叉架相连，使得发电机上的滚轮与后轮紧密接触。
动力合成装置包括行星架、太阳轮、内齿轮以及行星轮，左脚踏和右脚踏分别安装于行星架的两侧，行星架上安装有太阳轮，太阳轮通过行星轮与内齿轮啮合。
链传动装置包括第一链轮、链条以及第二链轮；第一链轮设置于右脚踏的内侧，第二链轮与后轮同轴固定。
内齿轮上还同轴固定有用于输入电力驱动装置动力的第一带轮。
电力驱动装置包括电动机，电动机的电机轴上同轴固定第二带轮，第二带轮通过齿形带与第一带轮相连。
车头上设置有手机托架，手机托架包括手机架和手机充电器；手机充电器包括安装于车头上的插座和安装于插座上的插头，插头的背面设置有USB接口；插座与蓄电池相连；横梁的下方还设置有储物箱。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明通过对自行车驱动系统的改进，使发电装置、蓄电池、电力驱动装置和动力合成装置组合在一起，实现电力与人力驱动的有效合成与分离。骑行者通过操作控制滑块使发电装置与自行车后轮接触和脱离接触，实现发电装置下坡时接触发电，给蓄电池充电，其它状态脱离接触不发电。骑行者通过操作电力驱动装置的开关，使电力驱动装置工作，通过动力合成装置将人力和电力合成共同驱动自行车上坡，实现上坡时人力和电力同时驱动，平路时以人力驱动为主的自行车运行状态。
综上所述，本发明自行车和骑行者下坡时的势能转换为上坡时的势能，使骑行过程中更加省力；其次，本发明操作简便，娱乐性高；能方便使用手机，并及时给手机充电；最后，本发明结构简单，制造容易，成本低。
附图说明
图1是本发明整体结构示意图；
图2是本发明整体结构示意图；
图3是本发明运动与动力合成机构示意图；
图4是本发明动力合成装置结构示意图；
图5是本发明链传动结构示意图；
图6是本发明电动机安装结构示意图；
图7是本发明电力驱动装置结构示意图；
图8是本发明发电机装置结构示意图；
图9是本发明绳索与导滑轮安装结构示意图；
图10是本发明控制滑块安装结构示意图；
图11是本发明手机托架安装结构示意图；
图12是本发明手机架固定结构示意图；
图13是本发明充电器安装座结构示意图；
图14是本发明充电器插头结构示意图；
图15是本发明充电器USB接口结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参见图1-2，本发明差动轮系合成助力自行车设置有车架12，蓄电池7与车架12通过卡扣固连，电力驱动装置4与车架12连接，左脚踏3、右脚踏8与动力合成装置9连接，储物箱1与车架12通过两个卡扣固连，发电装置2与车架12连接，手机托架6通过固定夹与车头5连接，动力合成装置9通过链传动装置10与后轮11连接，车头5上设置有开关13，开关13通过电线与蓄电池7连通。
如图3-5所示，动力合成装置9设置有行星架9-1，左脚踏3、右脚踏8与行星架9-1固连，行星架9-1与内齿轮9-3、太阳轮9-2以转动副连接，内齿轮9-3、太阳轮9-2与车架12以转动副连接，行星架9-1与行星轮9-4以转动副连接，行星轮9-4与太阳轮9-2、内齿轮9-3以啮合副连接，链传动装置10设置有第一链轮9-5，第一链轮9-5与太阳轮9-2固连，第一链轮9-5与第二链轮9-7通过链条9-6连接，第一带轮9-8与内齿轮9-3固连。
如图6-7所示，电力驱动装置4设置有电动机4-1，电动机4-1与车架12通过螺钉4-2固连，第二带轮4-6与电动机4-1的电机轴4-4固连，第二带轮4-6与第一带轮9-8通过齿形带4-5连接，电动机4-1与蓄电池7通过电线连通，开关13通过电线与电动机4-1连通。
如图8-10所示，发电装置2设置有发电机2-6，发电机2-6上设置有滚轮轴2-7，滚轮轴2-7与滚轮2-13以转动副连接，滚轮2-13与后轮11连接，发电机2-6与车架12以支承2-4连接，绳索2-2与发电机2-6上的绳环2-1固连，绳索2-2与导滑轮2-9连接，导滑轮2-9与固连在车架12上的导滑轮支架2-3以转动副连接，拉簧2-8与发电机2-6、车架12固连，滑轮2-12与固连在车架12上的滑轮支架2-11以转动副连接，绳索2-2与导滑轮2-9、滑轮2-12、控制滑块2-10连接，控制滑块2-10上设置有卡扣2-10-1，卡扣2-10-1与车架12上的滑槽2-10-2连接，发动机2-6与蓄电池7通过电线2-5连通。
如图11-15所示，手机托架6设置有手机架6-1，手机架6-1与车头5连接，手机架6-1与固定卡6-7固连，夹板6-4与固定卡6-7通过轴6-2以转动副连接，销轴6-5与固定卡6-7固连，手柄6-6与销轴6-5以转动副连接，手机充电器6-3的插头6-3-2与车头5上的插座5-1连接，手机充电器6-3设置有USB接口6-3-1。
本发明的工作过程：
骑行者在平路上骑行时，首先通过操作发电装置的滑块，滑块带动绳索，绳索驱动发电机绕车架上的支承摆动，使发电机的滚轮与自行车后轮脱离接触，同时通过操作手把上的开关，使电力驱动装置的电动机处于制动状态，从而使带传动装置、动力合成装置的内齿轮固定不动，人力驱动左右脚踏使动力合成装置的行星架转动，并通过行星轮驱动太阳轮转动，使与太阳轮固连的大链轮转动，进一步通过链传动装置驱动自行车后轮转动。骑行者在下坡路上骑行时，首先通过操作发电装置的滑块，滑块带动绳索，绳索驱动发电机绕车架上的支承摆动，在拉簧作用下使发电机的滚轮与自行车后轮接触，自行车后轮驱动滚轮转动使发电机发电，给蓄电池充电，同时动力合成装置和电力驱动装置不工作。骑行者在上坡路上骑行时，首先通过操作发电装置的滑块，滑块带动绳索，绳索驱动发电机绕车架上的支承摆动，使发电机的滚轮与自行车后轮脱离接触，同时通过操作手把上的开关，使蓄电池给电力驱动装置的电动机供电使其转动，从而使带传动装置、动力合成装置的内齿轮转动，同时人力驱动左右脚踏使动力合成装置的行星架转动，内齿轮和行星架同时驱动太阳轮转动，使与太阳轮固连的大链轮转动，进一步通过链传动装置驱动自行车后轮转动。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种差动轮系合成助力自行车，其特征在于，包括前轮、后轮(11)、车架(12)以及安装于车架前端的车头(5)；车架(12)包括横梁、斜梁、顶部安装车座的支撑杆、安装前轮的前叉架以及安装后轮(11)的后叉架，横梁、斜梁以及支撑杆构成三角结构；斜梁的中部安装有蓄电池(7)和电力驱动装置(4)，斜梁和支撑杆的底部安装动力合成装置(9)，电力驱动装置(4)能够将电能转化为机械能并通过传动机构将机械能输出至动力合成装置(9)，动力合成装置(9)将电力驱动装置(4)输入的机械能与左脚踏(3)和右脚踏(8)输入的机械能合成，并通过链传动装置(10)输出给后轮(11)；支撑杆上安装有发电装置(2)，发电装置(2)与后轮(11)相接处，通过后轮(11)驱动发电装置(2)发电给蓄电池(7)充电。
2.根据权利要求1所述的差动轮系合成助力自行车，其特征在于，发电装置(2)包括发电机(2-6)和滚轮(2-13)，发电机(2-6)通过支承(2-4)安装在支撑杆上发电机(2-6)的转动轴上安装有滚轮轴(2-7)，滚轮轴(2-7)与滚轮(2-13)以转动副连接；滚轮(2-13)与后轮(11)相接处，通过后轮(11)的转动带动滚轮(2-13)进而驱动发电机(2-6)的转动轴转动。
3.根据权利要求2所述的差动轮系合成助力自行车，其特征在于，发电机(2-6)上设置有绳环(2-1)，支撑杆上安装有导滑轮支架(2-3)，导滑轮支架(2-3)上安装有导滑轮(2-9)，横梁的末端安装有滑轮支架(2-11)，滑轮支架(2-11)上安装有滑轮(2-12,)，横梁的前端安装有控制滑块(2-10)，绳索(2-2)一端连接控制滑块(2-10)，并依次穿过滑轮(2-12)和导滑轮(2-9)连接至绳环(2-1)上。
4.根据权利要求1所述的差动轮系合成助力自行车，其特征在于，控制滑块(2-10)安装于横梁上开设的滑槽(2-10-2)中，且两侧安装有卡扣(2-10-1)。
5.根据权利要求1所述的差动轮系合成助力自行车，其特征在于，发电机(2-6)的底部通过拉簧(2-8)与后叉架相连，使得发电机(2-6)上的滚轮(2-13)与后轮(11)紧密接触。
6.根据权利要求1所述的差动轮系合成助力自行车，其特征在于，动力合成装置(9)包括行星架(9-1)、太阳轮(9-2)、内齿轮(9-3)以及行星轮(9-4)，左脚踏(3)和右脚踏(8)分别安装于行星架(9-1)的两侧，行星架(9-1)上安装有太阳轮(9-2)，太阳轮(9-2)通过行星轮(9-4)与内齿轮(9-3)啮合。
7.根据权利要求1或6所述的差动轮系合成助力自行车，其特征在于，链传动装置(10)包括第一链轮(9-5)、链条(9-6)以及第二链轮(9-7)；第一链轮(9-5)设置于右脚踏(8)的内侧，第二链轮(9-7)与后轮(11)同轴固定。
8.根据权利要求1所述的差动轮系合成助力自行车，其特征在于，内齿轮(9-3)上还同轴固定有用于输入电力驱动装置(4)动力的第一带轮(9-8)。
9.根据权利要求8所述的差动轮系合成助力自行车，其特征在于，电力驱动装置(4)包括电动机(4-1)，电动机(4-1)的电机轴(4-4)上同轴固定第二带轮(4-6)，第二带轮(4-6)通过齿形带(4-5)与第一带轮(9-8)相连。
10.根据权利要求1所述的差动轮系合成助力自行车，其特征在于，车头(5)上设置有手机托架(6)，手机托架(6)包括手机架(6-1)和手机充电器(6-3)；手机充电器(6-3)包括安装于车头(5)上的插座(5-1)和安装于插座(5-1)上的插头(6-3-2)，插头(6-3-2)的背面设置有USB接口(6-3-1)；插座(5-1)与蓄电池(7)相连；横梁的下方还设置有储物箱(1)。
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