CN205524776U - 一种基于制动能量回收的自行车助力装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于制动能量回收的自行车助力装置，包括储能弹簧、拉线、限位部件、绕线轮、轴套、齿圈、中间齿轮、固定齿轮、拨叉、棘轮，绕线轮、齿圈、固定齿轮、棘轮均套装在轴套上，在固定齿轮和齿圈之间设置有中间齿轮，中间齿轮分别与固定齿轮和齿圈啮合，通过中间齿轮的设置，可使齿圈的转动方向与固定齿轮相反，绕线轮将拉线缠绕后，将刹车制动过程中的动能转换为储能弹簧的弹性势能；当自行车需要重新启动时，绕线轮与棘轮可实现锁止配合，储能弹簧的弹性势能释放，拉线带动绕线轮正向转动，绕线轮可带动棘轮转动，棘轮与轴套固定，最终可为自行车前进提供助力，本实用新型运行可靠性高，制造成本低廉，更适合广泛地推广应用。

Description

一种基于制动能量回收的自行车助力装置

技术领域

本实用新型涉及自行车制动能量回收装置技术领域，尤其涉及一种基于制动能量回收的自行车助力装置。

背景技术

自行车在人们生活中一直都是重要的交通工具。人们骑自行车时，刹车制动是不可避免的，但每当刹车制动时用于制动的动能都会被浪费掉，而后再次向前骑行时又需要人重新用力，对自行车施加动能，如果频繁刹车和重新启动，骑行人就比较辛苦和费力，尤其是在上坡下坡多、红绿灯多以及交通拥堵的情况下，这种情况更为突出，极容易使人疲劳，而且浪费了大量刹车动能。现有利用刹车储能的自行车助力装置大多结构较为复杂，且体积和重量大，制造成本高，因此难以在实际生产中得到广泛应用，目前尚缺乏一种结构轻巧、刹车储能快、能够对回收能源再利用的自行车助力装置。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是为了克服上述现有技术的不足，进而提供一种基于制动能量回收的自行车助力装置，结构简单，无需设置能量转换装置和储存装置，可将刹车制动能量有效地转换为弹性势能，通过弹性势能可对自行车的再次启动提供助力，运行可靠性高，制造成本低廉，更适合广泛地推广应用。

本实用新型的技术方案：

一种基于制动能量回收的自行车助力装置，包括储能弹簧、拉线、限位部件、绕线轮、轴套、齿圈、中间齿轮、固定齿轮、拨叉、棘轮，所述储能弹簧的一端与车架固定连接，所述储能弹簧的另一端与拉线的一端连接，所述拉线的另一端与所述绕线轮连接，所述限位部件用于对所述储能弹簧的拉伸位置进行限位；

所述绕线轮、齿圈、固定齿轮、棘轮均套装在所述轴套上，所述固定齿轮固定安装在所述轴套上，所述齿圈可相对于所述轴套转动，在所述固定齿轮和所述齿圈之间设置有所述中间齿轮，所述中间齿轮分别与所述固定齿轮、所述齿圈啮合，所述绕线轮间隙配合地套装于所述轴套上，所述绕线轮的一侧端面与所述齿圈可摩擦地接合和分离，所述绕线轮的另一侧端面与所述棘轮配合抵接；

所述拨叉铰接安装在所述车架上，所述拨叉的一端可推动所述绕线轮沿所述轴套进行轴向滑动。

进一步地，所述轴套上还套装有第一弹簧和第二弹簧，所述第一弹簧设置在所述绕线轮与所述齿圈之间，所述第二弹簧设置在所述车架与所述棘轮之间。

进一步地，在所述绕线轮和所述齿圈之间设置有弹性摩擦片，所述弹性摩擦片安装在所述绕线轮的侧端面上。

进一步地，还包括安装架，所述安装架安装在所述车架上，所述中间齿轮安装在所述安装架上。

进一步地，所述固定齿轮与所述轴套之间通过第一花键连接，所述棘轮与所述轴套之间通过第二花键连接。

进一步地，第一弹簧所具有的压缩弹力大于所述第二弹簧所具有的压缩弹力。

进一步地，所述拨叉铰接安装在拨叉架上，所述拨叉架固定安装在所述车架上，所述拨叉的上端与刹车拉线连接，所述拨叉的下端与所述绕线轮抵接。

本实用新型相对于现有技术具有以下有益效果：本实用新型公开的基于制动能量回收的自行车助力装置，包括储能弹簧、拉线、限位部件、绕线轮、轴套、齿圈、中间齿轮、固定齿轮、拨叉、棘轮，储能弹簧的设置可以对刹车制动过程中浪费的动能进行回收储存，储能弹簧的一端与车架固定连接，储能弹簧的另一端与拉线的一端连接，拉线的另一端与绕线轮连接，通过拉线和绕线轮的缠绕配合，并通过拉线拉动储能弹簧，实现能量的回收和储存，限位部件用于对储能弹簧的拉伸位置进行限位，实现自行车的制动；

绕线轮、齿圈、固定齿轮、棘轮均套装在轴套上，在固定齿轮和齿圈之间设置有中间齿轮，中间齿轮分别与固定齿轮和齿圈啮合，通过中间齿轮的设置，可使齿圈的转动方向与固定齿轮相反，这样，当绕线轮与齿圈接合后，绕线轮的转动方向也与固定齿轮的转动方向相反，即绕线轮的转动方向与自行车前进的方向相反，绕线轮将拉线缠绕后，将刹车制动过程中的动能转换为储能弹簧的弹性势能；当自行车需要重新启动时，绕线轮与棘轮可实现锁止配合，储能弹簧的弹性势能释放，拉线带动绕线轮正向转动，绕线轮可带动棘轮转动，棘轮与轴套固定，最终可驱动车轮前进；本实用新型结构简单，无需设置能量转换装置和储存装置，可将刹车制动能量有效地转换为弹性势能，通过弹性势能可对自行车的再次启动提供助力，运行可靠性高，制造成本低廉，更适合广泛地推广应用。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过实用新型的实践了解到。

附图说明

图1是本实用新型实施例的结构示意图；

图2是本实用新型实施例与自行车安装配合的示意图；

图3是图2的侧视图；

图4是图1沿A-A方向的视图；

图5是本实用新型实施例棘轮的主视图；

图6是本实用新型实施例棘轮的侧视图；

图中1-储能弹簧；2-拉线；3-限位部件；4-绕线轮；5-轴套；6-齿圈；7-中间齿轮；8-固定齿轮；9-拨叉；10-棘轮；11-车架；12-弹性摩擦片；13-第一弹簧；14-第二弹簧；15-安装架；16-第一花键；17-第二花键；18-拨叉架；19-刹车拉线。

具体实施方式

以下将结合附图对本实用新型进行详细说明。

结合图1至图6所示，本实施例公开的基于制动能量回收的自行车助力装置，包括储能弹簧1、拉线2、限位部件3、绕线轮4、轴套5、齿圈6、中间齿轮7、固定齿轮8、拨叉9、棘轮10，储能弹簧1的一端与车架11固定连接，优选地，储能弹簧1沿车架11的走向布置，这样可以使自行车的整体结构更加协调，空间布置上更加合理；储能弹簧1的另一端与拉线2连接，本实施例公开的拉线2为钢丝线，当然，本领域的技术人员可以根据需要选择其他材质的拉线2，拉线2的另一端与绕线轮4连接，如此设置，可通过绕线轮4的转动，将拉线2缠绕在绕线轮4上，进而可通过拉线2驱动储能弹簧1的拉伸。

在车架11上还设置有限位部件3，优选地，限位部件3为限位钢片，在限位钢片的中间位置设置有通孔，拉线2穿过限位钢片的通孔，通孔的直径略小于储能弹簧1的直径，如此设置，可以通过限位部件3对储能弹簧1的拉伸位置进行限位。

在自行车的车轴上固定套装有轴套5，绕线轮4、齿圈6、固定齿轮8、棘轮10均套装在轴套5上，其中，固定齿轮8与轴套5通过第一花键16配合连接，如此设置，固定齿轮8只能随轴套5一同转动；齿圈6可相对于轴套5自由转动，在齿圈6和固定齿轮8之间设置有中间齿轮7，中间齿轮7与固定齿轮8啮合，同时，中间齿轮7还与齿圈6啮合，优选地，中间齿轮7安装在安装架15上，安装架15固定安装在车架11上，安装架15的设置，可以简化中间齿轮7的装配工艺，且安装架15可以为中间齿轮7提供稳定的安装支撑，这样，中间齿轮7相对于固定齿轮8和齿圈6具有稳定的安装关系，可以提高齿圈6、中间齿轮7、固定齿轮8之间配合的可靠性。

通过中间齿轮7的设置，当固定在自行车车轴上的轴套5随车轮前进方向转动时，可带动固定齿轮8随车轮前进方向一同转动，中间齿轮7与固定齿轮8之间相互啮合，中间齿轮7的转动方向与固定齿轮8相反，中间齿轮7与齿圈6啮合，并可带动齿圈6与中间齿轮7同方向转动，即中间齿轮7的设置，可实现齿圈6的转动方向与固定齿轮8的转动方向相反。

绕线轮4间隙配合地套装在轴套5上，绕线轮4可沿轴套5的轴向进行滑动，也可相对于轴套5进行转动，在绕线轮4与齿圈6之间还设置有第一弹簧13，第一弹簧13套装在轴套5上，在绕线轮4与齿圈6相邻的一侧端面上设置有弹性摩擦片12，弹性摩擦片12的设置，可使绕线轮4与齿圈6之间实现有效地同步转动接合。

绕线轮4的另一侧端面与棘轮10抵接配合安装，棘轮10套装在轴套5上，优选地，棘轮10与轴套5之间通过第二花键17连接，即棘轮10只能随轴套5同向转动，在棘轮10与车架11之间还设置有第二弹簧14，第二弹簧14同样套装在轴套5上；作为优选地实施方式，第一弹簧13所具有的压缩弹力大于第二弹簧14所具有的压缩弹力，这样设置的目的在于，能够保证绕线轮4与齿圈6接合后的快速分离。

拨叉9铰接地安装在拨叉架18上，拨叉架18与车架11固定连接，拨叉9的上端与刹车拉线19连接，拨叉9的下端与绕线轮4的一侧端面抵接，通过骑行人手动拉动刹车拉线19，可带动拨叉9绕拨叉架18转动，进而可使拨叉9的下端驱动绕线轮4与齿圈6接合。

本实用新型的过程如下：

当执行刹车制动时，骑车人通过手刹对刹车拉线19施加拉力，控制拨叉9摆动，将绕线轮4推向齿圈6，第一弹簧13被压缩，弹性摩擦片12与齿圈6贴紧并带动绕线轮4随齿圈6反向转动，拉线2缠绕在绕线轮4上，同时储能弹簧1被拉伸，当储能弹簧1下端拉至限位部件3处被卡住，则绕线轮4停止转动，同时齿圈6、中间齿轮7、固定齿轮8以及车轮都停止转动，此时完成刹车，并将车子的刹车动能回收转换为储能弹簧1的弹性势能。在自行车刹车过程中，棘轮10与轴套5正向转动，绕线轮4反向转动，棘轮10的棘齿在绕线轮4外侧的棘齿上滑过，第二弹簧14使棘轮10与绕线轮4的外侧棘齿始终保持接触；

当重新启动自行车时，骑车人松开手刹，撤去作用在刹车拉线19上的拉力，拨叉9对绕线轮4的压力消失，由于第一弹簧13的压缩弹力比第二弹簧14的压缩弹力大，第一弹簧13推动绕线轮4向外移使弹性摩擦片12与齿圈6分离，棘轮10与绕线轮4的外侧棘齿紧密啮合；绕线轮4在储能弹簧1和拉线2的拉力作用下正向转动，绕线轮4通过其外侧的棘齿带动棘轮10正向转动，从而带动轴套5和车轮正向转动，将储能弹簧1回收的弹性势能转换为动能释放出来，从而对自行车起到助力作用。

本实用新型结构简单，无需设置能量转换装置和储存装置，可将刹车制动能量有效地转换为弹性势能，通过弹性势能可对自行车的再次启动提供助力，运行可靠性高，制造成本低廉，更适合广泛地推广应用。

以上实施例只是对本专利的示例性说明，并不限定它的保护范围，本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没有超出本专利的精神实质，都在本专利的保护范围内。

Claims (7)

1.一种基于制动能量回收的自行车助力装置，其特征在于，包括储能弹簧(1)、拉线(2)、限位部件(3)、绕线轮(4)、轴套(5)、齿圈(6)、中间齿轮(7)、固定齿轮(8)、拨叉(9)、棘轮(10)，所述储能弹簧(1)的一端与车架(11)固定连接，所述储能弹簧(1)的另一端与拉线(2)的一端连接，所述拉线(2)的另一端与所述绕线轮(4)连接，所述限位部件(3)用于对所述储能弹簧(1)的拉伸位置进行限位；

所述绕线轮(4)、齿圈(6)、固定齿轮(8)、棘轮(10)均套装在所述轴套(5)上，所述固定齿轮(8)固定安装在所述轴套(5)上，所述齿圈(6)可相对于所述轴套(5)转动，在所述固定齿轮(8)和所述齿圈(6)之间设置有所述中间齿轮(7)，所述中间齿轮(7)分别与所述固定齿轮(8)、所述齿圈(6)啮合，所述绕线轮(4)间隙配合地套装于所述轴套(5)上，所述绕线轮(4)的一侧端面与所述齿圈(6)可摩擦地接合和分离，所述绕线轮(4)的另一侧端面与所述棘轮(10)配合抵接；

所述拨叉(9)铰接安装在所述车架(11)上，所述拨叉(9)的一端可推动所述绕线轮(4)沿所述轴套(5)进行轴向滑动。

2.根据权利要求1所述的一种基于制动能量回收的自行车助力装置，其特征在于，所述轴套(5)上还套装有第一弹簧(13)和第二弹簧(14)，所述第一弹簧(13)设置在所述绕线轮(4)与所述齿圈(6)之间，所述第二弹簧(14)设置在所述车架(11)与所述棘轮(10)之间。

3.根据权利要求2所述的一种基于制动能量回收的自行车助力装置，其特征在于，在所述绕线轮(4)和所述齿圈(6)之间设置有弹性摩擦片(12)，所述弹性摩擦片(12)安装在所述绕线轮(4)的侧端面上。

4.根据权利要求3所述的一种基于制动能量回收的自行车助力装置，其特征在于，还包括安装架(15)，所述安装架(15)安装在所述车架(11)上，所述中间齿轮(7)安装在所述安装架(15)上。

5.根据权利要求4所述的一种基于制动能量回收的自行车助力装置，其特征在于，所述固定齿轮(8)与所述轴套(5)之间通过第一花键(16)连接，所述棘轮(10)与所述轴套(5)之间通过第二花键(17)连接。

6.根据权利要求5所述的一种基于制动能量回收的自行车助力装置，其特征在于，第一弹簧(13)所具有的压缩弹力大于所述第二弹簧(14)所具有的压缩弹力。

7.根据权利要求6所述的一种基于制动能量回收的自行车助力装置，其特征在于，所述拨叉(9)铰接安装在拨叉架(18)上，所述拨叉架(18)固定安装在所述车架(11)上，所述拨叉(9)的上端与刹车拉线(19)连接，所述拨叉(9)的下端与所述绕线轮(4)抵接。