CN1184204A - 风力电动自行车 - Google Patents

Abstract

本发明是由风力和人力作动力的发电机向蓄电池充电,发电机又可用蓄电池供电转换成电动机驱动二轮、三轮、四轮的风力电动自行车。它不用汽油机作动力,没有环境污染;它不需要经常外接电源给蓄电池充电,解决了电动车行驶里程短、充电很不方便的问题。它是一种不堵塞交通、又停车简单、不占地方,省心、省力、轻快、方便,既保护环境,又经济实惠的交通运输工具。

Description

风力电动自行车

本发明涉及机电技术领域

人类要求环保意识越来越强烈，厌恶汽车的废气和噪音污染，同时因市内交通堵塞、停车无位、大城市的交通问题越来越多。进入90年代后，许多发达国家又出现了骑自行车的热潮。自行车虽有灵活方便、不污染环境、停车简单、能减轻城市中心交通压力，但是，以自行车代替汽车上下班毕竟有许多局限，存在着活动半径小，车速太慢，靠人力驱动，距离长点太费力等明显弱点。

为了解决这个问题，推出了汽油发动机助力车，由于发动机燃烧不充分，这种助力车排污甚至超过小汽车。为此，近年来，欧美国家开始发展电动助力车，虽然，电动助力车克服了污染和噪音，有着无可此拟的优点，但是，和电动汽车一样，当前蓄电池的高效率，长寿命和低成本这些关键技术问题还没有解决，行驶里程短、充电时间长，特别在我国充电很不方便，又是一大缺陷。

本发明的目的是提供一种既可以像普通自行车一样骑行，又可以借助风力助动，还可以利用自行车和风力发电向蓄电池充电，由电动机驱动的风力电动自行车，以解决既不污染环境，又不需要经常外接电源来给蓄电池充电的问题。

本发明的目的是这样实现的：在自行车横梁的上方安装风力发电机传动杆及车把前方的风能叶片，横梁上和下方固定风力发电机变速器及发电机和电动机，通过链条把中间齿轮与自行车大链轮相连。自行车行驶时，风力使风能叶片转动并把力通过传动杆传给变速器，提高转速后，使发电机发电给蓄电池充电。也能停驶后登动脚踏子给蓄电池充电。

使用时，让风力传动杆与变速器脱离，开动电动开关，换电动档，让电动机传动齿轮再传动自行车大链轮带动后轮轴上小链轮，自行车就会向前行驶。

本发明同现有的助力车相比，没有汽油机助力车的废气污染和噪声，也没有电动助力车需要经常用充电机外接电源充电的麻烦，解决了行驶里程短，在外面充电很不方便的难题，且节省了充电费用，还可以骑行、风力、电动三力合用，使骑自行车真正成为一种方便、省心、省力、轻快的交通工具或休闲娱乐锻炼身体的器械。

本发明的具体结构由以下的实施例祥细说明。在这些实施例中，首先考虑尽量减轻自行车重量，在保证安全的情况下，可以根据不同消费水平选用不同材质制造，采用不同种类蓄电池来满足不同消费层次的需求。电机根据线圈和磁场的相对运动产生感生电动势，可将机械能转化为电能，也可将电能转化为机械能的原理发明的专供自行车用的既可发电又能电动二合一小型电机。除实施例5和6外也可采用发电和电动分开的发电机和电动机。

实施例1

风力电动两轮自行车。改自行车横梁前部为托架式，在其上安装由一对两轴夹角为90°的直齿锥齿轮和三对加速齿轮机构组成的小变速器(也可用三对链轮链条组成)将输入20轴转速加速到20倍以上；从自行车前叉套管上接一向上支承杆杆的高度离车轮300mm风力动杆用轴承支承其上与呈水平，可以加装导管保护，其前端离车把300～400mm有2-12片长度为200～250mm的风能叶片，不使用时可转动贴紧于风力传动杆，其后端通过一个离合器与变速器的输入轴锥齿轮相连，在自行车横梁的下方变速器的后面安装发电电动两用二合一电机，电机转子上小齿轮直接与变速器输出轴齿轮啮合，变速器中间轴上一个滑动齿轮与壳外一个链轮一体，通过链条与自行车大链轮相连。支撑自行车的脚架做成下面两脚张开200～400mm，上端支承于两边后轮架上，蓄电池放于U形前斜梁车架中间的前下方位置的蓄电池箱内，换电池方便。自行车不骑，有3级以上风时将车头迎风停放，打开风能叶片固定，变速器拨到发电档，接通电流开关；风力发电机就会自行发电通过调节器向蓄电池充电。下坡、顺风或风力很小骑行车，把风能叶片收起来，拨动变速器中间轴上齿按使其与自行车大链轮接合，通过自行车大链轮传动发电机向蓄电池充电。蓄电池电源不足时，停下车支起后轮，挂上大链轮档，登动脚踏子，就能给蓄电池充电；休闲或娱乐及锻炼身体时，用相同办法也可给蓄电池充电。用脚架把后轮支起，同时也把中间轴上风能叶片和电机的两传动齿轮与自行车大链轮接合，可作为健身器材使用。

需要电动行驶时，收起风能叶片，把中间轴上风力变速档脱掉，挂上中间轴电动档上与自行车大链轮接合，开启电动开关，自行车就会在电动机驱动下快速行驶，最高时速限制在30公里以内。当上坡或顶大风时，可把风能叶片打开，再拨动中间轴风动档也与大链轮相接，同时用脚登动脚踏子，三力合用可使自行车快速行驶。

实施例2

风力电动三轮自行车。在三轮车车厢前部边缘外侧中间，固定伸出一根离地1500～2500mm内有圆孔、可以沿固定向前方的轨道伸缩的多级风力传动杆支承导管，向上可以抽出，一节一节锁紧，最高可达10多米。导管的最下端轴承座上有单列圆锥滚子轴承，最上节管的顶端有口向前方的小齿轮箱，风力传动杆支承导管内装有相同节数和固定方向轨道的风力传动杆，顶端一对小直齿锥齿轮用轴承固定在风力传动杆支承导管顶端齿轮箱内，水平向前伸出的齿轮轴端头固定安装有可以张开锁紧，又可放下紧贴导管的长度为300～500mm2～20片的风能叶片，风力传动杆最下端有传动爪，穿过风力传动杆导管底座轴承与变速器输入轴端头的传动爪相匹配连接；变速器固定在车厢前中间下方的车架上，变速器输入轴与其它轴垂直90°，有传动扑的轴头伸出变速器壳体外，另一端头有直齿锥齿轮，与变速器内输入轴上直齿锥齿轮常啮，经过变速器内五对齿轮变速后，把风力传动杆转速增加到50倍以上，传动发电机转子以每分钟3000转以上转速发电，经过调节器使电压稳定向蓄电池充电，同时防止发电机不发电时，蓄电池向发电机放电。根据车的不同使用情况电池可多可少，置放于车厢下面两边的车架上。变速器中间轴向自行车大链轮一侧伸出变速器壳外，其上装有一大一小两个滑动链轮，大链轮用链条与后车轮轴上的小链轮相连，小链轮用链条与中轴上的脚踏大链轮相连，两个小链轮上都有棘齿，当登动太链轮转动时，传动变速器中间轴上大小链轮在其上滑动转动，带动后轮转动，自行车向前行驶。当需要用电动快速行驶时，就将变速器中间轴上齿轮与辅入轴齿轮脱离，另与其上的大小滑动链轮结合，把开关拨到电动位置，蓄电池就会使电动机转动，通过变速齿轮传动中间轴上大链轮转动(其上的小链轮在棘齿的作用下不会转动)，带动后轴小链轮和后轮转动，三轮自行车快速行驶。

白天较长时间停驶和晚上停驶时，让车头迎风停放，用像汽车手制动的装置刹稳车，换上发电变速档，把风能叶片张开后锁紧，向上抽出风力传动杆支承导管，风力传动杆也随之抽出，根据风力大小调到一定高度锁紧，把开关拨到发电位置，发电机就会自行给蓄电池充电。挂上变速器与中间轴上大小链轮档，也能脚登发电给蓄电池充电。

在常年风小的地区可多做几组风能叶片，组成风能群动能，同时驱动变速器输入轴，以增加传动力。

实施例3

风力电动四轮自行车。在实施例2风力电动三轮车的基础上改前轮为双轮，仿照汽车加上简易的“十”字转向节、横直拉杆、转向机和方向盘、及防晒防雨逢、照明设施、喇叭、电流电压表、制动、弹簧和减震器、坐椅、行里厢或货厢等，就改装成一辆风力电动四轮自行车。

这种三轮、四轮自行车很适合我国西北、华北和沿河沿湖及海边常年多风地区载客载货使用，是一种利用风能很经济无污染的交通工具。

实施例4

风力太阳能电动三轮四轮自行车。在实施例2和3三轮和四轮自行车基础上，只要把遮阳防雨顶蓬换成太阳能蓄电池板代替，将半导体PN板两侧电路通过调节器调压(同时防止蓄电池电流返流)后，向蓄电池充电，也可直接连接电动机供电驱动行驶。

实施例5

汽油电动自行车。在常年风力小的地区，可用小型高速汽油机来代替风力作动力驱动发电机给蓄电池电。其改动是在实施例1～3中，取消风力传递机构和变速装置，在二轮自行车的后斜梁下部、三轮四轮自行车后车架上安装1KW(千瓦)以下、转速每分钟6000以上的小型单缸二冲程汽油机和发电机，其曲轴与转子直接连接。发电和电动二合一电机及减速器安装在二轮车的中轴伫量与中轴成为一体，减速器的输出轴就是自行车中轴、再把后轮轴上的小链轮中的棘齿移植到中轴与大链轮之间，能使中轴对大链轮作超越运动。三轮四轮自行车二合一电机和减速器安装在车架后方，减速器输出轴齿轮与后轮轴上小链棘轮旁边的固定齿轮常啮。

用脚登动骑行自行车、中轴在减速器内轴承上空转，也可挂上档让齿轮转动电机发电向池蓄电池充电。当需要用电动机驱动时，拨动电动开关，电动机就驱动自行向前行驶，此时中轴(双轮)和后轮轴(三轮四轮)在棘齿的作用下会从大链轮和小链轮中滑过，大链轮和小链轮不会转动。当关掉电机滑行或下坡时，车轮继续向前滚动，就会传动电机继续转动，电动机会自行车转换成发电机向蓄电池充电；在任何情况下，当蓄电池电力不足时，发动机都会自动启动带动发电机发电向蓄电池补充电源。

随着科学的发展，研究出高效、轻量、储能大的蓄电池后，取消发动机和发电机，这种两轮、三轮、四轮汽油电动自行车就变成自身发电电动自行车。

实施例6

汽油电动摩托车。改变实施例5中的变速器结构，增加几个传动比，改变身架和车身结构，使其具有高速下的坚固性、安全性、稳定性、灵活性、操作性、舒适性等，可改装成二轮、三轮、四轮各式摩托车。

Claims (8)

1.风力电动二轮自行车，是在普通二轮自行车基础上，将三角车架两科梁改成前科梁稍向前倾斜的“U”形，横梁前部做成可以安装固定小变速器和发电机的结构，利用风能发电机原理将能迎风转动的风能叶片安装在风力传动杆上，用轴承支承于自行车车把前面的前叉导管上，风力传动杆水平伸向车架横梁上方与变速器输入轴的直齿锥齿轮相连，经过一对直齿锥齿轮将力改变方向再通过变速器齿轮提高转速后，由输出轴传给固定在车架上变速器后的发电机转子让其发电，电流通过调节器后使稳定电压向蓄电池充电；变速器中间轴伸出壳外装有滑动链轮，用链条与自行车中轴上的脚登大链轮相连，其特征在于：自行车专用的发电和电动的二合一小型电机，是按照线圈和磁场的相对运动产生感生电动势，可将机械能转化为电能，也可将电能转化为机械能的原理研制的，发电机既可风力驱动，又可人力驱动，既可利用骑行前进产生的风力发电，又可停驶后利用自然风发电；既可登动脚踏子驱动自行车行驶，同时挂档传动变速器增速后使发电机发电，又可停驶后把后轮支离地面，挂上变速档，登动脚踏子，使大链轮传动变速器和发电机，向蓄电池充电；并且蓄电池又能向发电机供电，使发电机转换为电动机，传动变速器齿轮降速后，带动链条链轮转动，驱动自行车行驶。

2.根据权利要求1所述的风力电动二轮自行车，改装的风力电动三轮自行车，其特征在于：将风力传动杆支承导管底座竖直固定在变速器上方的车厢前面中间边上，上有多级伸缩管，管内有相同节数的风力传动杆，可以随同导管升高降低，杆的顶端有一对直齿锥齿轮，水平直齿锥齿轮轴上固定风能叶片，在风力的作用下能带动整个传动杆在导管内的轴承上转动，把力传给变速器，伸出变速器壳外中间轴上，有一大一小的滑动链轮，其大链轮与后轮轴上的小棘齿链轮用链条相连，小链轮与自行车中轴上的脚登大链轮用链条相连，蓄电池置于车厢下面两边的车架上，车顶上加装车篷遮阳防雨，可作载客运货用。

3.根据权利要求1和2所述风力电动二轮、三轮自行车，改装的四轮自行车，其特征在于：将前后轮都改成双轮，加简易的转向操纵机构和弹簧、减震器、制动、座椅、前照灯、电流电压表、防晒防雨车篷等，作客运或家庭用车厢前还可设行里仓。

4.根据权利要求1～3所述的二轮、三轮、四轮自行车、改装的风力太阳能电动三轮、四轮自行车，其特征在于：将风力电动三轮自行车和风力电动四轮自行车的车顶篷换成太阳能蓄电池板，将半导体PN结两侧电路通过调节器调压(同时防止蓄电池电流返流)后，向蓄电池充电，常年风力小的地区，可只装太阳能电池板、PN结的两端加电极和电动机，就是太阳能电动三轮四轮自行车。

5.根据权利要求1～4所述的风力电动自行车，分别用发电机和电动机来代替发电电机的二合一电机。

6.根据权利要求1～3所述的风力电动自行车，取消风力传递机构和变速装置，用一台小型高速汽油机代替风力作动力驱动发电机向蓄电池供电的汽油电动自行车，其特征在于：汽油机曲轴直接与发电机转子连接，发动机专门用来带动发电机发电；将发电电动二合一电机和减速器安装在二轮自行车的中轴位置，减速器输出轴就是自行车中轴，将后轮轴上的小链轮中的棘轮移到中轴与大链轮之间把大链轮和中轴连为一体；三轮四轮自行车二合一电机和减速器安装在车架后方，让减速器输出轴的齿轮与后轮轴上小棘齿链轮旁边的固定齿轮常啮；用脚登动脚踏子自行车向前行驶，挂上档可以发电充电；打开电机开关电动机就驱动二轮自行车中轴和三轮四轮自行车后轮轴转动，传动自行车向前行驶，当下坡或滑行时，关掉电机开关，接通发电开关，电动机转换成发电机向蓄电池充电；当蓄电池电力不足时，发动机会自动启动传动发电机向蓄电池补充电源。

7.根据权利要求6所述的汽油电动自行车，取消汽油机和发电机，即是二轮、三轮、四轮自身发电电动自行车。

8.根据权利要求6所述的汽油电动自行车改装的二轮、三轮、四轮摩托车。