[发明专利]一种机械式制动能量回收自行车

说明书

技术领域

本发明涉及自行车，特别是一种利用弹簧作储能元件的机械式制动能量回收自行车。

背景技术

目前，随着人类的大量开采，全球能源资源供应越来越紧张，节能和环保已经成为社会的一个主要问题。目前，我国自行车市场主要销售电动自行车和普通人力自行车，这两种自行车都是靠传统的摩擦制动方式刹车，频繁的刹车制动将大量动能转化为热能白白损失。为回收这部分刹车能量，目前有两种方式：一种是将电动自行车的电动机通过电路转换等复杂设计转换成既能当电动机使用、也能当发电机使用的两用型电机，将刹车制动能量转化为电能进行回收；另一种是采用纯机械式蓄能装置将刹车制动能量转换为其他形式的机械能进行回收。第一种方法的缺点是电动机结构和电路设计复杂，电池价格高、耗损大、寿命短，能量利用率低，且存在污染。而第二种方法却简单易行，将刹车制动能量用高效率的蓄能装置储存起来，在自行车启动或加速时释放，具有极大的节能与环保意义，同时通过机械结构优化可减轻装置重量；合理布局蓄能装置可使普通人力自行车美观大方，改善骑车的舒适性，从而实现普通人力自行车的改进。

据文献报导，目前已有人对利用弹簧蓄能在进行研究。ZL201020165328.6号专利公开了一种刹车能量回收弹射装置，主要用卷簧将刹车能量回收应用于汽车；ZL 2010202734569.2号专利公开的机械储能式半自动自行车和申请号为00107108.4的专利申请公开的涡卷弹簧蓄能助力自行车主要用发条将人力和自行车的惯性冲力转换为机械力加以储存，在上坡或逆风行驶时将能量释放，以改善骑车舒适性，但其只起到省力作用，未起到回收制动能量的作用。ZL200620066939.9号专利还公开了一种新型机械储能装置，利用扭簧对交通工具进行蓄能，但没有涉及到电动自行车和普通人力自行车在制动时回收能量。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术存在的缺陷和不足，提供一种机械式制动能量回收自行车。利用圆柱螺旋压缩弹簧做储能元件，将自行车刹车时的动能转化为弹簧势能存储起来，避免其被摩擦方式转化为热能而耗散掉；在启动或加速时再将该能量释放，达到节能和省力的效果。

为实现上述目的本发明提供的机械式制动能量回收自行车，包括前车架、后车架、车座、脚蹬、大链轮、自行车前轮、自行车后轮、传动机构、储能机构和控制机构；其中传动机构包括固定安装在自行车后轴上的第一链轮、第一超越链轮、第二超越链轮和安装在后车架下部齿轮箱中的齿轮传动组件；所述储能机构为上端与前车架固定连接、下端与传动机构相接的弹簧蓄能器；所述控制机构包括安装在前车架车把上、并分别通过闸线与传动机构相接的蓄能式制动闸、前行助力闸和后退辅助闸。

所述齿轮箱中的齿轮传动组件，包括第一花键轴、第二花键轴、第三花键轴和第一凸轮轴、第二凸轮轴、第三凸轮轴；第一花键轴上安装有第一套筒，第二花键轴上安装有第二套筒和第一齿轮，第一齿轮两侧被嵌入在第二花键轴上的卡簧固定；第一花键轴内侧轴端有小光轴，其上套有第一滚针轴承，并插入到第二花键轴内侧轴端的内孔里形成配合；第一花键轴与第二花键轴两端安装有第一滚动轴承和第二滚动轴承，并支承在齿轮箱上；第三花键轴上安装有第三套筒、第四套筒、第一锥齿轮、第二锥齿轮和第二齿轮，第一锥齿轮、第二锥齿轮和第二齿轮轴向固定；第二齿轮与第一齿轮啮合；第三花键轴两端安装有第一单向轴承和第二单向轴承，并支承在齿轮箱上；第一凸轮轴上安装有第一拨叉，第一拨叉与第一套筒形成配合；第二凸轮轴上安装有第二拨叉，第二拨叉与第二套筒形成配合；第一凸轮轴内侧轴端有小光轴，第二滚针轴承套在小光轴上，并插入到第二凸轮轴内侧轴端的内孔里形成配合；第一凸轮轴和第二凸轮轴外侧轴端分别固定有第一凸轮拉杆和第二凸轮拉杆，第一复位弹簧和第二复位弹簧一端固定在齿轮箱上，另一端分别连接在第一凸轮拉杆和第二凸轮拉杆上；第三凸轮轴上安装有第三拨叉和第四拨叉，两者分别与第三套筒和第四套筒配合；第三凸轮轴外侧一端固定有第三凸轮拉杆，第三复位弹簧一端固定在齿轮箱上，另一端连接在第三凸轮拉杆上。