重力控制自行車發(fā)電補(bǔ)充飛輪電池能量的裝置及使用方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種重力控制自行車發(fā)電補(bǔ)充飛輪電池能量的裝置及使用方法。其特別之處是本發(fā)明設(shè)有重力離合裝置和動(dòng)力總成，重力離合裝置是根據(jù)自行車行駛的狀況自動(dòng)控制是否給飛輪電池補(bǔ)充能量。動(dòng)力總成是利用自行車后輪的動(dòng)力發(fā)電，發(fā)出的電驅(qū)動(dòng)飛輪電池的飛輪儲(chǔ)存能量。有益之處是在無(wú)電源場(chǎng)合，可以用自行車給飛輪電池補(bǔ)充動(dòng)能。利用重力和自鎖機(jī)構(gòu)自動(dòng)控制給飛輪電池補(bǔ)充能量，以減輕人力負(fù)載。即當(dāng)自行車下坡時(shí)，裝置與自行車自動(dòng)結(jié)合，向飛輪提供動(dòng)能。當(dāng)自行車上坡或平地行駛時(shí)，裝置與自行車自動(dòng)分離，以減輕人力負(fù)載。
【專利說(shuō)明】重力控制自行車發(fā)電補(bǔ)充飛輪電池能量的裝置及使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是關(guān)于飛輪電池(或稱飛輪儲(chǔ)能裝置)領(lǐng)域，特別是涉及一種飛輪電池補(bǔ)充能量的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在眾多儲(chǔ)能裝置中，飛輪電池突破了化學(xué)電池的局限，用物理方法實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能。當(dāng)飛輪以一定角速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，就具有一定的動(dòng)能，飛輪電池以其動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能。飛輪電池與化學(xué)電池相比，以其高效率，充電時(shí)間短、相對(duì)尺寸小、清潔無(wú)污染等突出優(yōu)勢(shì)有望成為最具前景的儲(chǔ)能電池。
[0003]飛輪電池的工作原理:飛輪電池中有一個(gè)電機(jī)(電動(dòng)/發(fā)電一體機(jī)),充電時(shí),該電機(jī)以電動(dòng)機(jī)形式運(yùn)轉(zhuǎn)，將外界輸入的電能通過(guò)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)化為飛輪的動(dòng)能儲(chǔ)存起來(lái)，即飛輪電池“充電”；當(dāng)外界需要電能時(shí)，該電機(jī)以發(fā)電機(jī)形式轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)發(fā)電機(jī)將飛輪的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，輸出給外部負(fù)載，即飛輪電池“放電”。為了減少風(fēng)阻損耗，摩擦等能量損失，飛輪電池設(shè)置在真空盒內(nèi)，并使用磁懸浮軸承支撐轉(zhuǎn)動(dòng)部件。
飛輪電池的儲(chǔ)能密度大、相對(duì)尺寸小的特點(diǎn)，尤其適合攜帶于野外無(wú)電源場(chǎng)合，特別是對(duì)于騎自行車旅行的車友，在野外宿營(yíng)時(shí)，非常需要有一個(gè)能給手提電腦、收音機(jī)，較大功率的燈光支持電力的飛輪電池。然而，飛輪電池目前只能用通電的方式驅(qū)動(dòng)真空盒內(nèi)的電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)帶動(dòng)飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)，使飛輪儲(chǔ)存動(dòng)能，而在野外卻沒(méi)有可以給飛輪電池充電的電源。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種在自行車行駛中，利用自行車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)電給飛輪電池補(bǔ)充動(dòng)能的裝置及方法。
[0005]本發(fā)明主要技術(shù)思路:
1、為減少人力負(fù)載，裝置最好是在自行車下坡時(shí)自動(dòng)給飛輪電池補(bǔ)充能量。而在上地坡時(shí)，裝置自動(dòng)與自行車分離。
[0006]2、飛輪電池必須是在真空盒內(nèi)運(yùn)作，可以用自行車發(fā)的電輸入到飛輪電池真空盒內(nèi)的電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)，用電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)儲(chǔ)存動(dòng)能。
[0007]本發(fā)明的具體技術(shù)方案:包括自行車及其后架和后輪、飛輪電池的真空盒和真空盒內(nèi)的飛輪及電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)，其特征在于，還包括:
重力離合裝置:其包括安裝架及夾子、自鎖機(jī)構(gòu)、頂桿和重錘桿；所述安裝架通過(guò)夾子與自行車的后架固連；自鎖機(jī)構(gòu)固定于安裝架上；所述頂桿的一端與自鎖機(jī)構(gòu)間斷性接觸，另一端與重錘桿間斷性接觸；所述重錘桿與安裝架上的第二支軸鉸接；
動(dòng)力總成:其包括外驅(qū)動(dòng)裝置、支架和飛輪電池；
其中，外驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)置在所述真空盒外，它包括摩擦輪、調(diào)速器和發(fā)電機(jī)，摩擦輪與自行車的后輪間斷性接觸；摩擦輪通過(guò)調(diào)速器與發(fā)電機(jī)連接；發(fā)電機(jī)通過(guò)導(dǎo)線與真空盒內(nèi)的電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)連接；
其中，所述支架上部與安裝架上的第一支軸鉸接；支架下部的一部分與外驅(qū)動(dòng)裝置的調(diào)速器固連，支架下部另一部分與真空盒固連；支架還與自鎖機(jī)構(gòu)連接；
上述裝置的使用方法:
當(dāng)自行車進(jìn)行上坡行駛期間，動(dòng)力總成在重力作用下自由垂直，其支架與安裝架的夾子的夾角大于90°，其摩擦輪與自行車的后輪處于分離狀態(tài)；
當(dāng)自行車進(jìn)行下坡行駛期間，動(dòng)力總成在重力作用下繞第一支軸轉(zhuǎn)動(dòng)，其支架與安裝架的夾子的夾角小于90°，其摩擦輪與自行車的后輪接觸，并被自行車的后輪帶動(dòng)；當(dāng)自行車的后輪行駛中產(chǎn)生抖動(dòng)時(shí)，與支架連接的自鎖機(jī)構(gòu)自動(dòng)鎖住支架，阻止摩擦輪與自行車的后輪分離；轉(zhuǎn)動(dòng)的摩擦輪驅(qū)動(dòng)調(diào)速器，調(diào)速器的輸出軸驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)電，發(fā)電機(jī)發(fā)出的電通過(guò)導(dǎo)線輸入到真空盒內(nèi)的電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)，電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)儲(chǔ)存能量;
當(dāng)自行車進(jìn)行平地行駛時(shí)，重錘桿在重力作用下，繞第二支軸朝后輪的相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，重錘桿與安裝架的夾子的夾角呈直角狀，重錘桿的上部推動(dòng)頂桿，頂桿推動(dòng)自鎖機(jī)構(gòu)，使自鎖機(jī)構(gòu)釋放支架，于是支架在重力作用下，繞第一支軸朝后輪的相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，支架與安裝架的夾子的夾角呈直角狀，動(dòng)力總成的摩擦輪與自行車的后輪分離；發(fā)電機(jī)停止發(fā)電；飛輪依靠?jī)?chǔ)存的動(dòng)能繼續(xù)在真空盒內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)；
當(dāng)外界需要電能時(shí)，飛輪的動(dòng)能通過(guò)電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能，輸出給外部負(fù)載。
[0008]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的特點(diǎn)是:
一、在無(wú)電源場(chǎng)合，可以用自行車給飛輪電池補(bǔ)充動(dòng)能。
[0009]二、利用重力和自鎖機(jī)構(gòu)自動(dòng)控制給飛輪電池補(bǔ)充能量的時(shí)間，以減輕人力負(fù)載。即當(dāng)自行車下坡時(shí)，裝置與自行車自動(dòng)結(jié)合，向飛輪提供動(dòng)能。當(dāng)自行車上坡或平地行駛時(shí)，裝置與自行車自動(dòng)分離，以減輕人力負(fù)載。
[0010]三、給飛輪電池輸入動(dòng)能過(guò)程中，飛輪電池可以同時(shí)向外部負(fù)載輸出電能。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是本發(fā)明的立體示意圖。
[0012]圖2是圖1另一個(gè)角度的立體示意圖。
[0013]圖3是圖2的部分零件的分解圖。
[0014]圖4是本發(fā)明上坡時(shí)的示意圖。
[0015]圖5是圖4的A部放大視圖。
[0016]圖6是本發(fā)明下坡時(shí)的示意圖。
[0017]圖7是圖6中B部放大視圖。
[0018]圖8是圖4中的D-D剖視圖。
[0019]圖9是本發(fā)明在平地時(shí)的示意圖。
[0020]圖10是圖9中的C部放大視圖。
[0021]圖11是另一實(shí)施方法的示意圖。
【具體實(shí)施方式】[0022]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明:
重力離合裝置:(參見(jiàn)圖1至圖6)該裝置主要是根據(jù)自行車行駛的狀況自動(dòng)控制是否給飛輪電池補(bǔ)充能量。其包括安裝架11及夾子111、自鎖機(jī)構(gòu)12、頂桿13和重錘桿14 ;安裝架11通過(guò)夾子111與自行車的后架71固連；
自鎖機(jī)構(gòu)12固定于安裝架11上(參見(jiàn)圖6和圖7);該自鎖機(jī)構(gòu)包括滑塊121、鋼球122和彈簧123。圖示狀態(tài)，滑塊121只能向左移動(dòng)。這是由于鋼球122將滑塊121壓緊在楔縫129上，所以滑塊121不能向右移動(dòng)，從而形成了自鎖狀態(tài)。但如果頂桿13的一端將鋼球朝彈簧123方向推動(dòng)，鋼球122就不再壓緊滑塊121，滑塊121才可以向右移動(dòng)。而頂桿13的移動(dòng)是由重錘桿14控制的。重錘桿14鉸接于安裝架11上的第二支軸19，重錘桿14上部與頂桿13有間斷性接觸。
[0023]參見(jiàn)圖1、圖3和圖8，動(dòng)力總成2包括支架21、外驅(qū)動(dòng)裝置4和飛輪電池3 ；
外驅(qū)動(dòng)裝置4設(shè)置在真空盒33外，外驅(qū)動(dòng)裝置4包括摩擦輪41、調(diào)速器42和發(fā)電機(jī)
43，摩擦輪41通過(guò)調(diào)速器42與發(fā)電機(jī)43連接；需要時(shí)，摩擦輪41與自行車的后輪72接觸，從而用自行車的后輪72帶動(dòng)摩擦輪41和發(fā)電機(jī)43轉(zhuǎn)動(dòng)。發(fā)電機(jī)發(fā)出的電通過(guò)導(dǎo)線35輸入到真空盒內(nèi)的電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)34，電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)34驅(qū)動(dòng)飛輪31轉(zhuǎn)動(dòng)儲(chǔ)存能量；發(fā)電機(jī)43的外殼44與真空盒33固連。
[0024]動(dòng)力總成2的支架21上部與安裝架11上的第一支軸28鉸接(參見(jiàn)圖1、圖2);支架21下部的一部分與外驅(qū)動(dòng)裝置的變速器42固連，支架21下部另一部分與真空盒33固連；也就是動(dòng)力總成2的零部件都安裝在支架21上，支架21繞安裝架11上的第一支軸28轉(zhuǎn)動(dòng)，動(dòng)力總成2也隨之轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0025]支架21還與自鎖機(jī)構(gòu)12連接；這樣，自鎖機(jī)構(gòu)12就可以通過(guò)控制支架21來(lái)控制動(dòng)力總成2。支架21上設(shè)置一滑槽211(見(jiàn)圖3)，自鎖機(jī)構(gòu)12的滑塊121設(shè)有一圓銷1211，圓銷1211位于滑槽211內(nèi)。當(dāng)支架21轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)圓銷1211帶動(dòng)滑塊121移動(dòng)?；蛘?，滑塊121固定時(shí)，控制支架21不轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0026]上述裝置的使用方法:
參見(jiàn)圖4、圖5，當(dāng)自行車進(jìn)行上坡行駛期間，動(dòng)力總成2和重錘桿14在重力作用下自由垂直，動(dòng)力總成的支架21與安裝架的夾子111的夾角大于90°，其摩擦輪41與自行車的后輪72處于分離狀態(tài)；
參見(jiàn)圖6、圖7，當(dāng)自行車進(jìn)行下坡行駛期間，動(dòng)力總成2在重力作用下，繞第一支軸28轉(zhuǎn)動(dòng)，其支架21與安裝架的夾子111的夾角小于90°，其摩擦輪41與自行車的后輪72接觸，并被自行車的后輪72帶動(dòng)；當(dāng)自行車的后輪72行駛中產(chǎn)生抖動(dòng)時(shí)，摩擦輪41就有離開(kāi)后輪72的傾向。這時(shí)候自鎖機(jī)構(gòu)12就會(huì)阻止摩擦輪41與后輪72分離，也就是支架21通過(guò)圓銷1211要撥動(dòng)滑塊121向右移動(dòng)，但由于滑塊121被鋼球122壓緊在楔縫129中，從而鎖住支架21不能轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣，摩擦輪41繼續(xù)保持與后輪72接觸，被后輪72帶動(dòng)。摩擦輪41通過(guò)變速器42驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)43發(fā)電，發(fā)出的電通過(guò)導(dǎo)線35輸入到真空盒33內(nèi)的電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)34，電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)34驅(qū)動(dòng)飛輪31轉(zhuǎn)動(dòng)儲(chǔ)存能量；
參見(jiàn)圖9、圖10當(dāng)自行車進(jìn)行平地行駛時(shí)，重錘桿14在重力作用下，繞第二支軸19朝后輪72的相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，重錘桿14與安裝架的夾子111的夾角呈直角狀，重錘桿14的上部推動(dòng)頂桿13，頂桿13推動(dòng)自鎖機(jī)構(gòu)12中的鋼球122，使自鎖機(jī)構(gòu)12中的滑塊121不再被壓緊，滑塊121和支架21 —起被釋放，于是支架21在重力作用下，繞第一支軸28朝后輪72的相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，支架21與安裝架的夾子111的夾角呈直角狀，動(dòng)力總成2的摩擦輪41與后輪72分離，這樣，發(fā)電機(jī)43停止發(fā)電。于是，真空盒內(nèi)的電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)34停止驅(qū)動(dòng)飛輪31。飛輪31依靠?jī)?chǔ)存的動(dòng)能繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)；
當(dāng)外界需要電能時(shí)，飛輪31的動(dòng)能通過(guò)電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)34轉(zhuǎn)化為電能，輸出給外部負(fù)載。
[0027]另一實(shí)施方法:對(duì)于體力好的騎者，在平地行駛時(shí)，也可以利用本發(fā)明對(duì)飛輪電池實(shí)施補(bǔ)充能量。方法是在平地上(見(jiàn)圖11)，將摩擦輪41調(diào)整到與后輪72接觸，然后將夾子111固定在后架71上。這樣，自行車在下坡和平地行駛時(shí)，都可以給飛輪電池補(bǔ)充能量。而在上坡時(shí)，摩擦輪41與后輪72是分離的，不再消耗騎者的體力。
【權(quán)利要求】
1.一種重力控制自行車發(fā)電補(bǔ)充飛輪電池能量的裝置的使用方法，包括自行車及其后架和后輪、飛輪電池的真空盒和真空盒內(nèi)的飛輪及電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)，其特征在于，還包括:重力離合裝置:其包括安裝架及夾子、自鎖機(jī)構(gòu)、頂桿和重錘桿；所述安裝架通過(guò)夾子與自行車的后架固連；自鎖機(jī)構(gòu)固定于安裝架上；所述頂桿的一端與自鎖機(jī)構(gòu)間斷性接觸，另一端與重錘桿間斷性接觸；所述重錘桿與安裝架上的第二支軸鉸接； 動(dòng)力總成:其包括外驅(qū)動(dòng)裝置、支架和飛輪電池； 其中，外驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)置在所述真空盒外，它包括摩擦輪、調(diào)速器和發(fā)電機(jī)，摩擦輪與自行車的后輪間斷性接觸；摩擦輪通過(guò)調(diào)速器與發(fā)電機(jī)連接；發(fā)電機(jī)通過(guò)導(dǎo)線與真空盒內(nèi)的電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)連接； 其中，所述支架上部與安裝架上的第一支軸鉸接；支架下部的一部分與外驅(qū)動(dòng)裝置的調(diào)速器固連，支架下部另一部分與真空盒固連；支架還與自鎖機(jī)構(gòu)連接； 使用方法: 當(dāng)自行車進(jìn)行上坡行駛期間，動(dòng)力總成在重力作用下自由垂直，其支架與安裝架的夾子的夾角大于90°，其摩擦輪與自行車的后輪處于分離狀態(tài)； 當(dāng)自行車進(jìn)行下坡行駛期間，動(dòng)力總成在重力作用下繞第一支軸轉(zhuǎn)動(dòng)，其支架與安裝架的夾子的夾角小于90°，其摩擦輪與自行車的后輪接觸，并被自行車的后輪帶動(dòng)；當(dāng)自行車的后輪行駛中產(chǎn)生抖動(dòng)時(shí)，與支架連接的自鎖機(jī)構(gòu)自動(dòng)鎖住支架，阻止摩擦輪與自行車的后輪分離；轉(zhuǎn)動(dòng)的摩擦輪驅(qū)動(dòng)調(diào)速器，調(diào)速器的輸出軸驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)電，發(fā)電機(jī)發(fā)出的電通過(guò)導(dǎo)線輸入到真空盒內(nèi)的電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)，電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)儲(chǔ)存能量; 當(dāng)自行車進(jìn)行平地行駛時(shí)，重錘桿在重力作用下，繞第二支軸朝后輪的相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，重錘桿與安裝架的夾子的夾角呈直角狀，重錘桿的上部推動(dòng)頂桿，頂桿推動(dòng)自鎖機(jī)構(gòu)，使自鎖機(jī)構(gòu)釋放支架，于是支架在重力作用下，繞第一支軸朝后輪的相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，支架與安裝架的夾子的夾角呈直角狀，動(dòng)力總成的摩擦輪與自行車的后輪分離；發(fā)電機(jī)停止發(fā)電；飛輪依靠?jī)?chǔ)存的動(dòng)能繼續(xù)在真空盒內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)； 當(dāng)外界需要電能時(shí)，飛輪的動(dòng)能通過(guò)電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能，輸出給外部負(fù)載。
【文檔編號(hào)】H02K7/02GK103496426SQ201310427134
【公開(kāi)日】2014年1月8日 申請(qǐng)日期:2013年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月18日
【發(fā)明者】杜文娟 申請(qǐng)人:杜文娟