CN110714888A - 一种自行车载的轻型离合式大功率自供电装置 - Google Patents

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Abstract

发明公开了一种自行车载的轻型离合式大功率自供电装置，包括自行车车架、自行车中轴、大锥齿轮、小锥齿轮轴、单向离合轴承、电机轴、发电机、飞轮、发电装置固定轴套、桥式整流器和稳压器回路。其中，大锥齿轮固定在自行车中轴上，与大锥齿轮啮合的小锥齿轮与齿轮轴固连，齿轮轴与电机轴通过单向离合轴承连接，从而将自行车蹬踏时的扭矩转化为电机轴的转动运动，使发电机发电，桥式整流器与稳压回路保证了发电机最终输出电子设备充电所需的稳定电压，同时，电机轴末端的飞轮可以增大电机轴的惯性，使电机轴在单向离合轴承分离时转动更长时间，俘获更多能量。发电装置固定轴套可将整个发电装置固定于自行车车架的不同高度和角度，从而实现锥齿轮之间的啮合与分离。本发明结构简单轻便，在骑行的过程中对骑手的影响较小，在俘获自行车能量的同时还可以自由选择离合与否，从而对随行电子设备进行充电。

Description

一种自行车载的轻型离合式大功率自供电装置
技术领域
本发明涉及自行车发电领域，具体关于一种自行车载的轻型离合式大功率自供电装置。
背景技术
随着智能时代的到来，越来越多的小型智能电子设备出现在人们的生活中，如智能手机、智能手表和蓝牙播放器等，此类电子设备功能强大、小巧便捷，可以丰富人们的工作和闲暇时间，有着广阔的应用前景。
然而，这些电子设备的续航能力不足一直是限制其使用范围的主要问题，目前的电子设备自身所携带的化学电池只能维持其两至三个小时的运行状态，无法满足更长时间的使用要求。移动电源的出现在一定程度上缓解了这个问题，但是移动电源一般体积和重量较大，携带不方便，另外对于骑自行车进行长时间长途跋涉的人群来说，移动电源所存储的电量也无法满足需要。因此，利用自行车骑行过程发电是解决上述问题的一个可行方案。
目前，市面上利用自行车骑行过程发电的方式主要分为三种，第一种为摩擦式发电，常见的有和发电机连接的摩擦轮与自行车前轮外胎紧贴，从而在需要时通过前轮与摩擦轮之间的摩擦获得电能，这种发电方式对轮胎的磨损非常严重，同时工作噪音大；第二种为链条式发电，主要通过转换链条的部分动能为电能的方式进行发电，但这种设备对链条的损害十分严重；第三种是中轴式发电，主要是利用中轴的转动进行发电，但此类设备没有离合装置，在不需要发电的时间会给骑行带来很大的阻力。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出一种自行车载的轻型离合式大功率自供电装置，其在骑行过程中对骑手的影响较小，在俘获自行车能量的同时还可以自由选择离合与否从而对随行电子设备进行充电。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种自行车载的轻型离合式大功率自供电装置，其特征在于：包括自行车车架、自行车中轴、大锥齿轮、小锥齿轮轴、单向离合轴承、电机轴、发电机、飞轮、发电装置固定轴套、桥式整流器以及稳压器回路。其中，大锥齿轮固定在自行车中轴上，与大锥齿轮啮合的小锥齿轮与齿轮轴固连，齿轮轴与电机轴通过单向离合轴承连接，从而将自行车蹬踏时的扭矩转化为电机轴的转动运动，使发电机发电，桥式整流器与稳压回路保证了发电机最终输出电子设备充电所需的稳定电压，同时，电机轴末端的飞轮可以增大电机轴的惯性，发电装置固定轴套可将整个发电装置固定于自行车车架的不同高度和角度，从而实现锥齿轮之间的啮合与分离。
所述大锥齿轮通过花键或焊接固定在自行车中轴上，并与中轴同步转动。
所述中轴可以根据车架结构的不同进行设计，使得大锥齿轮与小锥齿轮有不同的啮合方向，从而减小该结构的占用空间。
所述小锥齿轮固连在小锥齿轮轴的一侧轴端，与大锥齿轮啮合，改变动力方向。
所述单向轴承内侧连接小锥齿轮轴，外侧连接电机轴，保证了未进行蹬踏时电机轴与锥齿轮轴之间的动力切断。
所述发电机通过发电装置固定轴套固定于电机轴上，通过电机轴的转动使发电机发电。
所述桥式整流器与稳压回路保证了发电机最终输出电子设备充电所需的稳定电压。
所述电机轴末端的飞轮，可以增加电机轴的转动惯性，使得电机轴在暂时停止蹬踏时能够依靠飞轮的惯性继续转动，从而使发电机继续发电。
所述发电装置固定轴套可将整个发电装置调整固定于自行车车架的不同高度和角度，从而实现锥齿轮之间的啮合与分离。
本发明的优点是：1)结构简单轻便，在骑行过程中对骑手的影响较小。2)通过自行车中轴上的锥齿轮驱动发电机，效率高，功率大。3)单向离合器可保证未进行蹬踏施力时电机轴与自行车中轴间的动力切断。4)发电装置可便捷安装于车架的不同高度和角度，实现了锥齿轮之间的啮合与分离，从而大大减少了不需要充电时该装置对骑行造成的阻力。
附图说明
图1为本发明一种自行车载的轻型离合式大功率自供电装置的主视图。
图2为本发明一种自行车载的轻型离合式大功率自供电装置的发电装置示意图。
图3为本发明一种自行车载的轻型离合式大功率自供电装置的侧视图。
图4为发电装置固定轴套结构示意图。
图5为本发明齿轮啮合示意图。
图6为本发明齿轮脱离啮合示意图。
图中：
1……自行车车架 2……自行车中轴
3……大锥齿轮 4……发电装置
41……小锥齿轮轴 42……单向离合轴承
43……电机轴 44……发电机
45……飞轮 5……发电装置固定轴套
51……凸起 52……螺孔a
53……螺孔b 11……凹槽a
12……凹槽b
具体实施方案
下面结合附图和实例对本发明的原理和技术方案进行详细描述。
实施例1
如图1所示，本实施例提供一种自行车载的轻型离合式大功率自供电装置，包括自行车车架1、自行车中轴2、大锥齿轮3、发电装置4、发电装置固定轴套5。如图2和图3所示，发电装置4由小锥齿轮轴41、单向离合轴承42、电机轴43、发电机44和飞轮45组成。其中，自行车中轴2固定在自行车车架1的中轴孔内，大锥齿轮3固定在自行车中轴2上，与大锥齿轮3啮合的小锥齿轮与齿轮轴41固连，齿轮轴41与电机轴43通过单向离合轴承42连接，电机轴43转动的同时使发电机44发电，进而通过桥式整流器与稳压回路来保证发电机最终输出电子设备充电所需的稳定电压，同时，电机轴末端设有飞轮45，发电装置固定轴套5与发电机44的外壳连接。
自行车中轴2通过轴承或轴套固定在自行车车架1的中轴孔内，大锥齿轮3通过花键或焊接固定在自行车中轴2上，可以根据车架1结构的不同设计不同的中轴2，使得大锥齿轮3与小锥齿轮41有不同的啮合方向，从而减小该结构的占用空间。小锥齿轮轴41与电机轴43共线，并通过单向离合轴承42连接，当车手进行蹬踏时，单向离合轴承42锁死使得小锥齿轮轴41与电机轴43同步转动，进而使发电机44发电，再通过桥式整流器与稳压回路来保证发电机最终输出电子设备充电所需的稳定电压；当车手未进行蹬踏时，单向离合轴承42分离小锥齿轮轴41与电机轴43的同步转动，这样，由于电机轴43的惯性，电机轴会继续转动，而不会随着中轴2的停止而停止。电机轴43末端设置的飞轮45可以增大电机轴43的转动惯性，使得发电装置产生更多电能，以供充电所需。
如图4所示，发电装置固定轴套5通过螺孔a 52与发电机44的外壳连接，通过螺孔b53可将发电装置固定轴套5固定在车架1的不同高度和角度上。如图5所示，当需要发电时，将发电装置固定轴套5上的凸起51卡入车架1上的凹槽a 11内，并通过螺孔b 53预紧，实现大锥齿轮3和小锥齿轮4之间的啮合，进而进行发电；如图6所示，当不需要进行发电时，将发电装置固定轴套5上的凸起51卡入车架1上的凹槽b 12内，并通过螺孔b 53预紧，实现大锥齿轮3和小锥齿轮41之间的分离，进而减小骑行阻力。
本发明提出一种自行车载的轻型离合式大功率自供电装置，其结构简单、在骑行过程中对骑手的影响较小，通过自行车中轴上的锥齿轮驱动发电机，效率较高，单向离合器可保证未进行蹬踏施力时电机轴与自行车中轴间的动力切断，且整个充电装置可便捷安装于车架的不同高度和角度，实现了锥齿轮之间的啮合与分离，从而减少了不需要充电时该装置对骑行造成的阻力，适合选择自行车作为出行工具的人群。
以上实例说明只用于帮助理解本发明的原理和目的，并不用于限制本发明，凡根据本发明的原理和精神实质所作的一切简单变形、修改和等效替换，均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种自行车载的轻型离合式大功率自供电装置，其特征在于：包括自行车车架、自行车中轴、大锥齿轮、小锥齿轮轴、单向离合轴承、电机轴、发电机、飞轮、发电装置固定轴套、桥式整流器以及稳压器回路。其中，大锥齿轮固定在自行车中轴上，与大锥齿轮啮合的小锥齿轮与齿轮轴固连，齿轮轴与电机轴通过单向离合轴承连接，从而将自行车蹬踏时的扭矩转化为电机轴的转动运动，使发电机发电，桥式整流器与稳压回路保证了发电机最终输出电子设备充电所需的稳定电压，同时，电机轴末端的飞轮可以增大电机轴的惯性，发电装置固定轴套可将整个发电装置固定于自行车车架的不同高度和角度，从而实现锥齿轮之间的啮合与分离。
2.根据权利要求1所述的一种自行车载的轻型离合式大功率自供电装置，其特征在于：所述大锥齿轮通过花键或焊接固定在自行车中轴上，并与中轴同步转动。
3.根据权利要求1所述的一种自行车载的轻型离合式大功率自供电装置，其特征在于：所述中轴可以根据车架结构的不同进行设计，使得大锥齿轮与小锥齿轮有不同的啮合方向，从而减小该结构的占用空间。
4.根据权利要求1所述的一种自行车载的轻型离合式大功率自供电装置，其特征在于：所述小锥齿轮固连在小锥齿轮轴的一侧轴端，与大锥齿轮啮合，改变动力方向。
5.根据权利要求1所述的一种自行车载的轻型离合式大功率自供电装置，其特征在于：所述单向轴承内侧连接小锥齿轮轴，外侧连接电机轴，保证了未进行蹬踏时电机轴与锥齿轮轴之间的动力切断。
6.根据权利要求1所述的一种自行车载的轻型离合式大功率自供电装置，其特征在于：所述发电机通过发电装置固定轴套固定于电机轴上，通过电机轴的转动使发电机发电。
7.根据权利要求1所述的一种自行车载的轻型离合式大功率自供电装置，其特征在于：所述桥式整流器与稳压回路保证了发电机最终输出电子设备充电所需的稳定电压。
8.根据权利要求1所述的一种自行车载的轻型离合式大功率自供电装置，其特征在于：所述电机轴末端的飞轮，可以增加电机轴的转动惯性，使得电机轴在暂时停止蹬踏时能够依靠飞轮的惯性继续转动，从而使发电机继续发电。
9.根据权利要求1所述的一种自行车载的轻型离合式大功率自供电装置，其特征在于：所述发电装置固定轴套可将整个发电装置调整固定于自行车车架的不同高度和角度，从而实现锥齿轮之间的啮合与分离。
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