多功能安全自行车的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了多功能安全自行车，自行车包括由车架连接的前轮和后轮，车架后部安装有由后轮通过传动装置驱动的发电机，车架前部安装有由发电机供电的超声波报警器和车灯，车灯的供电回路中串接有光控开关，发电机输出端并联有继电器，继电器的常开触点串接在发电机的电源输出回路中，所述传动装置包括固设在后轮上的主动齿轮和安装在发电机转轴上的从动齿轮，发电机通过滑动锁紧装置安装在车架上并使从动齿轮和主动齿轮啮合或分离。采用这种结构的多功能安全自行车结构合理，能够随车轮转动发电，自动为骑行提供照明和警示，能检测前方障碍物并及时发出报警，骑行安全性高，且使用简单。
【专利说明】多功能安全自行车
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及多功能安全自行车。
【背景技术】
[0002]中国有着数以亿计的自行车市场，自行车年产量已达五千万辆。自行车以其方便灵活，低碳环保，以及较低的价格，吸引着大众的青睐。我们每天都会遇到很多自行车骑行者，在各大高校，以及各地方高中初中的学生越来越成为这股大潮的主体。自行车以其灵活，小巧，方便，成本低，以及绿色，环保低碳等优势赢得了巨大市场，在交通日益拥堵的今天，上班族和学生们更加青睐自行车的使用。数以亿计的自行车市场中，山地车以每年几十万的消费市场在中国扩展。然而传统自行车的行车安全状况却令人堪忧。在较为拥堵的马路上，尤其是交叉路口，或是天色较暗的傍晚和夜间，既是上下班，孩子放学的高峰期，此时自行车使用者最容易与其他机动车辆发生擦伤，撞车事件。因为没有任何保护，发生事故后，自行车用户往往成为事故的受害者，耽误正常安排不说，单是人身伤害就造成了极大损失，严重时对家庭和受害者的伤害是无法弥补的。
【发明内容】
[0003]本实用新型要解决的技术问题是针对上述不足提供一种结构合理，能够随车轮转动发电，自动为骑行提供照明和警示，能检测前方障碍物并及时发出报警，骑行安全性高，且使用简单的多功能安全自行车。
[0004]为解决上述技术问题，本多功能安全自行车包括由车架连接的前轮和后轮，其结构特点是:车架后部安装有由后轮通过传动装置驱动的发电机，车架前部安装有由发电机供电的超声波报警器和车灯，车灯的供电回路中串接有光控开关，发电机输出端并联有继电器，继电器的常开触点串接在发电机的电源输出回路中，所述传动装置包括固设在后轮上的主动齿轮和安装在发电机转轴上的从动齿轮，发电机通过滑动锁紧装置安装在车架上并使从动齿轮和主动齿轮啮合或分离。
[0005]在本多功能安全自行车中，通过传动装置安装在车架上的发电机和由发电机供电的车灯和超声波报警器是本多功能安全自行车的主要创新结构，其中，发电机是本多功能安全自行车的核心部件，其主要作用是在后轮的驱动下进行发电，这样就相当于一个电源。
[0006]车灯安装在车架前端，车灯在车轮转动时可以由发电机供电，这样就可以为骑自行车的人照亮道路，提高了骑行的便捷性。车灯的发光还可以起到在视觉上提醒周围行人主动避让的作用，有效降低了傍晚特别是夜晚骑行的危险性。因为发电机与后轮是传动配合的，因此车轮的转速越高，所产生电能越充足、电压也就相对越高、越稳定，车灯发出的光线强度也就能够达到额定强度，为骑行提供了稳定的照明。
[0007]在本多功能安全自行车中，车灯的供电回路中串接有光控开关，光控开关可以根据外界光线强弱自动输出接通或断开输出触点信号。在白天，光线充足时，光控开关的输出状态由接通状态切换为断开状态，也就是由常闭转换为常开状态。此时，光控开关为开路状态，车灯的供电通路被光控开关切断，因此，即使骑行时车轮驱动发电机发电，但是车灯不会发光。相反的，在傍晚或夜晚时，光线不足，光控开关的输出状态由断开状态切换为接通状态，也就是由常开转换为常闭状态。此时，光控开关为短路状态，车灯的供电通路被光控开关接通，因此，在骑行时车轮驱动发电机发出的电供给车灯，车灯为骑行照明。
[0008]超声波报警器也安装在车架前端，以方便向自行车前方进行探测。超声波报警器的主要作用是向车架前方发射超声波，并在超声波辐射范围内遇到障碍物时根据返回的超声波信号进行报警，从而起到提前预警的作用，这样骑车人可以提前做出反应，有效避免了撞车或撞人事故。该功能在骑车人视野受限的情况下，如傍晚、阴天、雾天等，或者周围活动人较多的场所，如上下班时间使用时效果最好，可以有效避免意外事故。
[0009]在本多功能安全自行车中，发电机输出端并联有继电器，继电器的常开触点串接在发电机的电源输出回路中。这样相当于给发电机的电源输出设置了一个自动开关，只有在发电机的输出电压增大到足以驱动继电器线圈时，发电机向车灯和超声波报警器供电的通路才会被继电器的常开触点接通。这样就避免了车灯和超声波报警器在车轮刚转动时就在电压不稳的情况下工作，不但保证了车灯和超声波报警器的工作可靠性和寿命，也起到了自动开启车灯和超声波报警器的作用，骑车人只需骑行即可，不用进行任何额外操作，像骑行传统自行车一样简单。
[0010]在本多功能安全自行车中，传动装置包括固设在后轮上的主动齿轮，还包括安装在发电机转轴上的从动齿轮，而发电机则通过滑动锁紧装置安装在车架上。滑动锁紧装置具有两个状态，一个状态是使从动齿轮啮合在主动齿轮上的状态，简称为啮合状态，另一个状态是使从动齿轮和主动齿轮分离的状态，简称为分离状态。滑动锁紧状态有两个动作，即滑动和锁紧，这两个动作可以实现两个功能，也就是使从动齿轮和主动齿轮啮合在一起的啮合功能，以及使从动齿轮和主动齿轮分离开来的分离功能。因此，通过操作滑动锁紧装置的滑动和锁紧，可以实现从动齿轮和主动齿轮的离与合，也就可以控制发电机是否处于传动状态或工作状态。在白天空旷无人的道路或操场上骑行时，既不需要照明，也不需要探测障碍物，因此此时可以操作滑动锁紧装置，使从动齿轮脱离主动齿轮，这样骑行时就不会向发电机做功，与传统自行车无异。
[0011]作为一种实现方式，所述滑动锁紧装置包括固设在车架上的滑道，滑道内滑动插装有滑轨，所述发电机固定安装在滑轨外段上，滑道和滑轨上均布有对应的定位孔，定位孔内插装有能吸附在滑道上的磁钢柱。
[0012]滑道和滑轨上设有对应的定位孔，将两者的定位孔对齐后，将磁钢柱插入对齐的定位孔，即可实现将两者锁紧的功能。因为滑道是固定安装在车架上的，因此当滑轨通过磁钢柱与滑道锁紧后，便相当于与车架固接在一起。这样就为固设在滑轨上的发电机提供了稳定支撑，也就是发电机转轴上的从动齿轮和主动齿轮的啮合提供了可靠支撑，有效保证了两者啮合的稳定性和顺畅性。磁钢柱在插入定位孔后，可以通过磁吸力吸附在滑道上，即使车架震动也不会脱出定位孔，保证了锁紧可靠性。
[0013]作为改进，继电器和超声波报警器之间的线路上并联有电池，继电器正极和电池正极之间串接有二极管，二极管的阴极与电池正极电连接。
[0014]设置电池后，可以在骑行的同时进行蓄电，避免了多余电能的浪费。当电量过低时蓄电器作为能量输出的一部分，为后续电路提供稳定的输入保障。二极管具有单向导电性，在继电器正极和电池正极之间串接二极管后，可以使电能只能由发电机流向电池，而不能由电池流向发电机，这样可以避免骑行起步时电池驱动发电机反转。
[0015]作为改进，前轮和后轮上分别安装有由电池供电的发光二极管，发光二极管的阴极与前轮、后轮电连接，前轮和后轮上分别同轴固设有一个圆形绝缘板，绝缘板上同轴固设有与发光二极管阳极电连接的导电环，车架上铰接有与电池正极电连接的导电针，车架上还安装有将导电针弹性压紧在导电环上的弹簧。
[0016]因为两个绝缘板是分别与前轮和后轮这两个车轮同轴固设在一起的，因此，车轮转动时绝缘板也随之转动，绝缘板上的导电环也就随之转动。又因为导电针是通过弹簧弹性压紧在导电环上的，所以在车轮转动时，导电针与导电环一直保持可靠电连接关系。这样，发光二极管的阴极通过车轮、车架与电池负极电连接，发光二极管阳极通过导电环和导电针与电池正极电连接，所以可以随车轮转动而发光，起到了视觉提醒周围行人的作用，保障了行车安全。因为导电针是铰接在车架上的，因此也可以将导电针摆动到远离导电环一侦牝从而实现断开发光二极管供电回路的作用。
[0017]作为改进，电池两端并联有充电稳压器，充电稳压器的输出端电连接有USB接口。
[0018]通过USB接口可以插接带有USB插口的移动设备，如手机、相机等等，这样就可以将电池的电能经过充电稳压器稳压后充入到移动设备中，提供充电保障，非常方便。
[0019]作为进一步改进，发电机的输出端和电池之间通过输出稳压器电连接在一起。
[0020]输出稳压器可以将发电机发出的电压不稳定的电能稳压后供给车灯、超声波报警器等，或者充入电池中，有效保证了电池及车灯、超声波报警器的工作可靠性。
[0021]综上所述，采用这种结构的多功能安全自行车结构合理，能够随车轮转动发电，自动为骑行提供照明和警示，能检测前方障碍物并及时发出报警，骑行安全性高，且使用简单。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]结合附图对本实用新型作进一步详细说明:
[0023]图1为本实用新型的结构示意图；
[0024]图2为本实用新型的电气原理图；
[0025]图3为滑动锁紧装置的结构示意图；
[0026]图4为主动齿轮和从动齿轮的配合结构示意图；
[0027]图5为导电环和导电针的配合结构示意图。
【具体实施方式】
[0028]如图所示，该多功能安全自行车包括由车架I连接的前轮2和后轮3。车架I后部安装有由后轮通过传动装置驱动的发电机4，车架前部安装有由发电机供电的超声波报警器5和车灯6。车灯的供电回路中串接有光控开关17，发电机输出端并联有继电器7，继电器的常开触点8串接在发电机的电源输出回路中，所述传动装置包括固设在后轮上的主动齿轮9和安装在发电机转轴上的从动齿轮10，发电机通过滑动锁紧装置安装在车架上并使从动齿轮和主动齿轮啮合或分离。
[0029]在本多功能安全自行车中，通过传动装置安装在车架上的发电机和由发电机供电的车灯和超声波报警器是本多功能安全自行车的主要创新结构，其中，发电机是本多功能安全自行车的核心部件，其主要作用是在后轮的驱动下进行发电，这样就相当于一个电源。
[0030]车灯安装在车架前端，车灯在车轮转动时可以由发电机供电，这样就可以为骑自行车的人照亮道路，提高了骑行的便捷性。车灯的发光还可以起到在视觉上提醒周围行人主动避让的作用，有效降低了傍晚特别是夜晚骑行的危险性。因为发电机与后轮是传动配合的，因此车轮的转速越高，所产生电能越充足、电压也就相对越高、越稳定，车灯发出的光线强度也就能够达到额定强度，为骑行提供了稳定的照明。
[0031]在本多功能安全自行车中，车灯的供电回路中串接有光控开关，光控开关可以根据外界光线强弱自动输出接通或断开输出触点信号。在白天，光线充足时，光控开关的输出状态由接通状态切换为断开状态，也就是由常闭转换为常开状态。此时，光控开关为开路状态，车灯的供电通路被光控开关切断，因此，即使骑行时车轮驱动发电机发电，但是车灯不会发光。相反的，在傍晚或夜晚时，光线不足，光控开关的输出状态由断开状态切换为接通状态，也就是由常开转换为常闭状态。此时，光控开关为短路状态，车灯的供电通路被光控开关接通，因此，在骑行时车轮驱动发电机发出的电供给车灯，车灯为骑行照明。
[0032]超声波报警器也安装在车架前端，以方便向自行车前方进行探测。超声波报警器的主要作用是向车架前方发射超声波，并在超声波辐射范围内遇到障碍物时根据返回的超声波信号进行报警，从而起到提前预警的作用，这样骑车人可以提前做出反应，有效避免了撞车或撞人事故。该功能在骑车人视野受限的情况下，如傍晚、阴天、雾天等，或者周围活动人较多的场所，如上下班时间使用时效果最好，可以有效避免意外事故。
[0033]在本多功能安全自行车中，发电机输出端并联有继电器，继电器的常开触点串接在发电机的电源输出回路中。这样相当于给发电机的电源输出设置了一个自动开关，只有在发电机的输出电压增大到足以驱动继电器线圈时，发电机向车灯和超声波报警器供电的通路才会被继电器的常开触点接通。这样就避免了车灯和超声波报警器在车轮刚转动时就在电压不稳的情况下工作，不但保证了车灯和超声波报警器的工作可靠性和寿命，也起到了自动开启车灯和超声波报警器的作用，骑车人只需骑行即可，不用进行任何额外操作，像骑行传统自行车一样简单。超声波报警器的警示方式有蜂鸣器报警、由单片机控制的显示屏距离提示报警，以及超声波报警器上的LED灯闪烁报警。
[0034]在本多功能安全自行车中，传动装置包括固设在后轮上的主动齿轮，还包括安装在发电机转轴上的从动齿轮，而发电机则通过滑动锁紧装置安装在车架上。滑动锁紧装置具有两个状态，一个状态是使从动齿轮啮合在主动齿轮上的状态，简称为啮合状态，另一个状态是使从动齿轮和主动齿轮分离的状态，简称为分离状态。滑动锁紧状态有两个动作，即滑动和锁紧，这两个动作可以实现两个功能，也就是使从动齿轮和主动齿轮啮合在一起的啮合功能，以及使从动齿轮和主动齿轮分离开来的分离功能。因此，通过操作滑动锁紧装置的滑动和锁紧，可以实现从动齿轮和主动齿轮的离与合，也就可以控制发电机是否处于传动状态或工作状态。在白天空旷无人的道路或操场上骑行时，既不需要照明，也不需要探测障碍物，因此此时可以操作滑动锁紧装置，使从动齿轮脱离主动齿轮，这样骑行时就不会向发电机做功，与传统自行车无异。
[0035]滑动锁紧装置包括固设在车架上的滑道11，滑道内滑动插装有滑轨12，所述发电机4固定安装在滑轨外段上，滑道和滑轨上均布有对应的定位孔13，定位孔内插装有能吸附在滑道上的磁钢柱14。滑道和滑轨上设有对应的定位孔，将两者的定位孔对齐后，将磁钢柱插入对齐的定位孔，即可实现将两者锁紧的功能。因为滑道是固定安装在车架上的，因此当滑轨通过磁钢柱与滑道锁紧后，便相当于与车架固接在一起。这样就为固设在滑轨上的发电机提供了稳定支撑，也就是发电机转轴上的从动齿轮和主动齿轮的啮合提供了可靠支撑，有效保证了两者啮合的稳定性和顺畅性。磁钢柱在插入定位孔后，可以通过磁吸力吸附在滑道上，即使车架震动也不会脱出定位孔，保证了锁紧可靠性。
[0036]继电器和超声波报警器之间的线路上并联有电池15，继电器正极和电池正极之间串接有二极管16，二极管的阴极与电池正极电连接。设置电池后，可以在骑行的同时进行蓄电，避免了多余电能的浪费。二极管具有单向导电性，在继电器正极和电池正极之间串接二极管后，可以使电能只能由发电机流向电池，而不能由电池流向发电机，这样可以避免骑行起步时电池驱动发电机反转。
[0037]前轮和后轮上分别安装有由电池供电的发光二极管18，发光二极管的阴极与前轮、后轮电连接，前轮和后轮上分别同轴固设有一个圆形绝缘板19，绝缘板上同轴固设有与发光二极管阳极电连接的导电环20，车架上铰接有与电池正极电连接的导电针21，车架上还安装有将导电针弹性压紧在导电环上的弹簧22。因为两个绝缘板是分别与前轮和后轮这两个车轮同轴固设在一起的，因此，车轮转动时绝缘板也随之转动，绝缘板上的导电环也就随之转动。又因为导电针是通过弹簧弹性压紧在导电环上的，所以在车轮转动时，导电针与导电环一直保持可靠电连接关系。这样，发光二极管的阴极通过车轮、车架与电池负极电连接，发光二极管阳极通过导电环和导电针与电池正极电连接，所以可以随车轮转动而发光，起到了视觉提醒周围行人的作用，保障了行车安全。因为导电针是铰接在车架上的，因此也可以将导电针摆动到远离导电环一侧，从而实现断开发光二极管供电回路的作用。
[0038]电池两端并联有充电稳压器23，充电稳压器的输出端电连接有USB接口 24。通过USB接口可以插接带有USB插口的移动设备，如手机、相机等等，这样就可以将电池的电能经过充电稳压器稳压后充入到移动设备中，非常方便。
[0039]发电机的输出端和电池之间通过输出稳压器25电连接在一起。输出稳压器可以将发电机发出的电压不稳定的电能稳压后供给车灯、超声波报警器等，或者充入电池中，有效保证了电池及车灯、超声波报警器的工作可靠性。
[0040]超声波报警器5的电源输入端安装有稳压器27，可以为超声波报警器5提供稳定的工作电压。稳压器27向超声波报警器供电的回路中串接有手动开关26，这样可以通过操作手动开关26自由控制其工作，非常方便。
[0041]在本实施例中，超声波报警器在不同文献中可能有不同的名称，如测距报警器、测距雷达、超声波雷达、超声波传感器等，实际应用最多的就是汽车上的倒车雷达。光控开关在不同文献中可能称为感光开关、光控传感器或感光传感器等，实际应用最多的就是楼道内的光控灯或感光灯。电池、发电机、超声波报警器、光控开关、继电器不是本发明创造的创新点，都是市场采购的成熟产品，其结构和工作原理属于公知技术，在此不再细述。
【权利要求】
1.多功能安全自行车，包括由车架(I)连接的前轮(2)和后轮(3)，其特征是:车架(I)后部安装有由后轮(3)通过传动装置驱动的发电机(4)，车架(I)前部安装有由发电机(4)供电的超声波报警器(5 )和车灯(6 )，车灯(6 )的供电回路中串接有光控开关(17 )，发电机(4)输出端并联有继电器(7)，继电器(7)的常开触点(8)串接在发电机(4)的电源输出回路中，所述传动装置包括固设在后轮(3)上的主动齿轮(9)和安装在发电机(4)转轴上的从动齿轮(10)，发电机(4)通过滑动锁紧装置安装在车架(I)上并使从动齿轮(10)和主动齿轮(9)啮合或分离。
2.如权利要求1所述的多功能安全自行车，其特征是:所述滑动锁紧装置包括固设在车架(I)上的滑道(11)，滑道(11)内滑动插装有滑轨(12)，所述发电机(4)固定安装在滑轨(12)外段上，滑道(11)和滑轨(12)上均布有对应的定位孔(13)，定位孔(13)内插装有能吸附在滑道(11)上的磁钢柱(14 )。
3.如权利要求2所述的多功能安全自行车，其特征是:继电器(7)和超声波报警器(5)之间的线路上并联有电池(15)，继电器(7)正极和电池(15)正极之间串接有二极管(16)，二极管(16)的阴极与电池(15)正极电连接。
4.如权利要求3所述的多功能安全自行车，其特征是:前轮(2)和后轮(3)上分别安装有由电池(15)供电的发光二极管(18)，发光二极管(18)的阴极与前轮(2)、后轮(3)电连接，前轮(2)和后轮(3)上分别同轴固设有一个圆形绝缘板(19)，绝缘板(19)上同轴固设有与发光二极管(18 )阳极电连接的导电环(20 )，车架(I)上铰接有与电池(15 )正极电连接的导电针(21)，车架(I)上还安装有将导电针(21)弹性压紧在导电环(20)上的弹簧(22)。
5.如权利要求4所述的多功能安全自行车，其特征是:电池(15)两端并联有充电稳压器(23 )，充电稳压器(23 )的输出端电连接有USB接口( 24 )。
6.如权利要求5所述的多功能安全自行车，其特征是:发电机(4)的输出端和电池(15)之间通过输出稳压器(25)电连接在一起。
【文档编号】B62J6/00GK203921027SQ201420003517
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年1月4日 优先权日:2014年1月4日
【发明者】李昆航, 池东亮, 陈红梅 申请人:李昆航