快速轻骑发电自行车的制作方法

本发明涉及交通领域中一种全新快速自行车，该自行车不但轻灵微小，骑行快速，而且可以电动行驶，可以发电回收电能，使自行车、电动自行车两种不同的产品完美统一，更加节能环保、更加人性化，是目前各种自行车和电动自行车升级换代的科技新产品。

背景技术：

众所周知，和自行车相比，电动自行车重量大、传动比小、附加阻力多，一但电池电量耗尽，在脚踏骑行时需要消耗更大的体力但速度却很慢。实际上，电动自行车的脚踏骑行装置已经变成了摆设，骑行功能严重弱化，给电量不足的骑车人带来很大的辛苦。很多消费者对此很是无奈，梦想能有一辆脚踏骑行轻快如飞的电动自行车。虽然，近20年出现过一些高科技的新发明，如美国的赛格威（US2004200265A1，20040219）智能平衡车，使用了两台计算机、10个微处理器、5架陀螺仪，极高的代价仅仅为了保持两轮结构不易摔倒，但它也只不过具有电动行驶的单一驱动摸式，一旦没了电，就是一个超级大秤砣，寸步难行。同样，电动滑板车、独轮火星车等形形色色的微型电动车，除了电动行驶，就只能抱着走。换句话说，近20年来科技的发明，除了对电机操控方法的改变外，在自行车轻小便携、骑行快速改革的道路上没有实质性行的发展。

技术实现要素：

为实现上述技术目标，本发明所采取的技术方案是：快速轻骑发电自行车具有一个三维折叠结构车架、一套双飞轮驱动系统、一台可定向拔插的两用电机，其中双向三维折叠结构车架采用了通用的大梁折叠卡和后三角支撑车架，双飞轮系统安装在同一只车轮上，两用电机安装在双飞轮驱动系统所在的车轮旁。所述三维折叠结构车架具有一根主梁，在主梁的前方焊接有三通，通用大梁折叠卡必须焊接在一个特定的位置上，即折叠卡的前面焊接的是车架的主梁，而折叠卡的后面直接焊接在后三角支撑车架的座梁上；当后轮的轮径小于16in时，允许在折叠卡和座梁之间焊接一短梁。所述三通上安装有折叠把和组合前叉，组合前叉由前叉立管、旋转锁夹以及关节前叉三部分构成，前叉立管和折叠把固定在一起，关节前叉使用关节轴穿接安装在旋转锁夹内，并使用前叉快拆锁锁紧；松开前叉快拆锁，前叉可以在车架所在平面内向主梁方向旋转90度，而松开大梁折叠卡，后三角支撑车架则在三维平面内转动180度，当发电轮轮径取14in时，可将整车长*高尺寸收折在不大于45*35cm的小背包内，便于携带。所述双飞轮驱动系统包括一个脚踏混合驱动装置，一个电机飞轮驱动装置，以及一个手动换挡开关；手动换挡开关设有 “离”、“合”两个档位，控制双飞轮驱动系统的工作，形成既有脚踏飞轮驱动，又有电机飞轮驱动，而且还有脚踏飞轮和电机飞轮双飞轮并联驱动。所述脚踏混合驱动装置和电机飞轮驱动装置两者的飞轮都是超越离合器，因此脚踏飞轮驱动和电机飞轮驱动两者的工作是各自独立的；链飞轮和齿飞轮可以安装在轮毂的同一侧，也可以分别安装在轮毂的两侧；安装有链飞轮和齿飞轮的车轮也称为发电轮，发电轮可以是后轮，也可以是前轮。所述脚踏混合驱动装置是一个齿轮箱，箱体内具有驱动轮、过渡轮和从动轮三个齿轮，驱动轮安装在五通上，驱动轮和过渡轮啮合，过渡轮和从动轮啮合，在箱体的外部，驱动轮轮轴上安装曲柄脚踏，从动轮轮轴上安装链轮盘，链轮盘和从动轮是共轴的轮轴结构，链轮盘通过链条与链飞轮链接。所述手动换挡开关的中心轴安装在轮辐平面上，在离合挡上和轮辐上分别设有安装点，并在两安装点之间挂接离合弹簧，利用离合挡在旋转过程中，中心轴旋转的轨迹和安装点旋转的轨迹之差，使离合弹簧具有一个被拉伸的最远点，从而得到“离”与“合”两个稳定的位置；当拨动离合挡转到与轮辐成十字交叉方向时，该位置即为“合”挡，此时离合挡横向伸入齿飞轮的空窗内，实现齿飞轮和链飞轮挂挡联动，脚踏骑行则系统进入发电运行状态；当拨动离合挡转到与轮辐成同一方向时，该位置即为“离”挡，此时离合挡从齿飞轮的空窗内离开，实现齿飞轮和链飞轮脱挡单独运行，系统进入脚踏骑行或电动行驶运行状态。所述发电轮安装在电动自行车上时，须将电动自行车控制器的电源输出端并联在电动机和整流器之间，并且在电源输出端上加装继电器和大功率二极管，大功率二极管的负极和电动机两者的并联处连接继电器的公共端，整流器连接继电器的常闭端，大功率二极管和继电器的组合，构成发电电动隔离电路；同时，电源锁与常规电动自行车的单刀双掷不同，是一个双刀三掷开关锁，形成换向电路，其结构原理是：当双刀处于中间位置时，蓄电池被断开为空挡，当双刀拨到一侧时，蓄电池和控制器连接为电动挡，当双刀拨到另一侧时，蓄电池和整流器连接为发电档；所述发电轮安装在自行车上时不需要设立DJ隔离电路，只要将两用电机与整流稳压电源连接就可以了。所述整流器的外壳上设有用电器插座、电压可调钮和车灯开关；拨动电压调节钮，选择输出3V、4.8V、6V、9V、12.6V、20V不同的直流电，只要将手机、笔记本的充电器插在用电器插座上、即可为手机、笔记本、充电宝、汽车电瓶不同的用电器充电。所述发电轮的轮径尺寸不受限制，从8in—28in可任意选择。

本发明设计了双向三维折叠车架、双飞轮驱动系统及其手动换向开关，和配有整流器的两用电机，不但彻底克服了现有电动自行车脚踏骑行困难的障碍，实现了广大消费者的美好愿望。而且在顺风、下坡、滑行以及刹车时，外部推动力和阻力均可令电机自动回收电能，实现了高效节能。与动辄引进汽车智慧系统、寻求平衡省力的高档次、高消费各种电动车相比，本设计对电动自行车的驱动系统进行了实质性的改造，构造巧妙新颖，简洁廉价，达到了自行车和电动自行车完美统一，有着明显的进步意义。

附图说明

下面结合附图及实施例，对本发明作进一步说明。

图1是本发明公开的快速轻骑发电自行车总体结构示意图。

图2是本发明公开的脚踏混合驱动装置结构示意图。

图3-1、图3-2是本手动换挡开关结构示意图。

图4-1是两侧双飞轮驱动系统安装在电动自行车上的结构示意图。

图4-2是两侧双飞轮驱动系统安装在自行车上的结构示意图。

图5是和定向拔插的两用电机安装结构示意图。

图6是本发明公开的快速轻骑发电自行车折叠位置示意图。

图1中，2C是关节轴，2A是旋转锁夹，1A2是三通，1A0是折叠把，1A1是整流器仓，1A是主梁，8是蓄电池，5D是曲柄脚踏，5是齿轮箱，1A3是电池夹，8A是电池锁扣，AB是大梁折叠卡，1B是短梁，7是车座，AB1是主梁快拆锁，1B1是座梁，1B2是后三角车架，3是可定向拔插两用电机，B21是电机安装脚，B22是电机快拆锁，4A是齿轮盘，4是齿飞轮，6是发电轮， 2是组合前叉，2E是前叉快拆锁，2B是关节前叉9是前轮，2D是方向锁孔，5C是链轮盘， 5E是链条，56是手动换挡开关，6A是轮辐。

图2中， 5.2是过渡轮，5.1是驱动轮，5A是五通，5.3是从动轮，50是链飞轮。43是脚踏链条，46是电机链条，6B是减速链轮盘。

图3-1、图3-2中，60是离合挡，61是中心轴，G是中心轴旋转线的最高点，62是离合弹簧，O₁是离合挡挂接点，O₂是轮辐挂接点。

图4-1中，IN是电源输入端，IN是电源输入端，T是控制器，K₁-K₂是双刀电源开关， P是蓄电池·，J是继电器，D是大功率二极管，COM是公共端，NC是常闭端，U是整流器，A1C是用电器插座，A1B是电压调节钮， A1L是车灯，W是加速把，3A是电机轮， 6B是轮毂。

图4-2中，U₀是整流稳压电源，

图5中，3B是同向挂脚，3B1是挂接口。

图6中，S是折叠包的长度，h是折叠包的高度。

具体实施方式

如图1所示，快速轻骑发电自行车具有一个三维折叠车架结构、一套双飞轮驱动系统、一台配有整流器的可定向拔插的两用电机，其中双向三维折叠车架结构采用了通用的大梁折叠卡AB和后三角支撑车架1B2，双飞轮系统安装在同一只车轮6上，两用电机3安装在双飞轮驱动系统所在的车轮6旁。三维折叠车架结构具有一根主梁1A，在主梁1A的前方焊接有三通1A2，通用大梁折叠卡AB必须焊接在一个特定的位置上，即折叠卡AB的前面焊接的是车架的主梁1A，而折叠卡AB的后面直接焊接在后三角车架1B2的座梁1B1上；当后轮6的轮径小于16in时，允许在折叠卡AB和座梁1B1之间焊接一短梁1B。三通1A2上安装有折叠把1A0和组合前叉2，组合前叉2由前叉立管、旋转锁夹2A以及关节前叉2B三部分构成，前叉立管和折叠把1A0固定在一起，关节前叉2B使用关节轴2C穿接安装在旋转锁夹2A内，并使用前叉快拆锁2E锁紧；松开前叉快拆锁2E，前叉2可以在车架所在平面内向主梁1A方向旋转90度，而松开大梁折叠卡AB，后三角车架1B2则在三维平面内转动180度，当发电轮轮径取14in时，可将整车收折在S*h的尺寸不大于45*35cm的小背包内，便于携带。双飞轮驱动系统包括一个脚踏混合驱动装置和一个电机飞轮驱动装置，以及一个手动换挡开关56，形成既有脚踏飞轮驱动，又有电机飞轮驱动，而且还有脚踏飞轮和电机飞轮双飞轮并联驱动，因而使传统以电动为主的电动自行车具有了脚踏快速骑行、电动行驶、脚踏发电和自动回收能量的四种驱动模式。脚踏混合驱动装置和电机飞轮驱动装装置两者的飞轮都是超越离合器，因此脚踏飞轮驱动和电机飞轮驱动两者的工作是各自独立的，即：当脚踏链轮盘5C转动时轮毂6B上的链飞轮50挂档形成纯自行车骑行模式，此时安装在轮毂6B上的齿飞轮4被超越，电机3不转动没有任何阻力，骑行轻快如飞；当电机3转动时齿飞轮4挂档形成纯电动行驶模式，此时链飞轮50被超越，链轮盘5C不转动没有任何影响；链飞轮50和齿飞轮4可以安装在轮毂6B的同一侧，也可以分别安装在轮毂6B的两侧；安装有链飞轮50和齿飞轮4的车轮称为发电轮6，发电轮6可以是后轮，也可以是前轮。

如图2所示，脚踏混合驱动装置是一个齿轮箱5，箱体内具有驱动轮5.1、过渡轮5.2和从动轮5.3三个齿轮，驱动轮5.1安装在五通5A上，驱动轮5.1和过渡轮5.2啮合，过渡轮5.2和从动轮5.3啮合，在箱体的外部，驱动轮轮轴上安装曲柄脚踏5D，从动轮轮轴上安装链轮盘5C，链轮盘5C通过链条5E与链飞轮50链接。

如图3-1、图3-2所示，所述手动换挡开关60的中心轴61安装在轮辐6A的平面上，在离合挡60上和轮辐6A上分别设有安装点O₁和O₂，并在两安装点之间挂接离合弹簧62，利用离合挡60在旋转过程中，中心轴61旋转的轨迹和安装点O₁旋转的轨迹之差，使离合弹簧62具有一个被拉伸的最远点G，从而得到“离”与“合”两个稳定的位置；当拨动离合挡60转到与轮辐6A成十字交叉方向时，该位置即为“合”挡，此时离合挡60横向伸入齿飞轮盘4A的空窗内，实现齿飞轮4和链飞轮50挂挡联动，脚踏骑行系统进入发电运行状态；当拨动离合60挡转到与轮辐6A成同一方向时，该位置即为“离”挡，此时离合挡60从齿飞轮盘4A的空窗内离开，实现齿飞轮50和链飞轮4脱挡单独运行，系统进入脚踏骑行或电动行驶运行状态。

如图4-1所示，发电轮6安装在电动自行车上时，须将电动自行车控制器T的电源输出端并联在电动机3和整流器U之间，并且在电源输出端上加装继电器J和大功率二极管D，大功率二极管D的负极和电动机3两者的并联处连接继电器的公共端COM，整流器U连接继电器的常闭端NC，大功率二极管和继电器的组合，构成DJ发电电动隔离电路；同时，电源锁K与常规电动自行车的单刀单掷不同，是一个双刀三掷开关锁K₁-K₂，形成换向电路，其结构原理是：当双刀K₁-K₂处于中间位置时，蓄电池P被断开为空挡，当双刀K₁-K₂拨到一侧时，蓄电池P和控制器T连接为电动挡，当双刀K₁-K₂拨到另一侧时，蓄电池P和整流器U连接为发电档。发电电动隔离电路DJ是继电器J控制的开关电路，工作原理是：断开双刀电源锁K₁-K₂时为空挡，电路中没有电流，继电器J不动作，转动手动离合器56，令离合挡60方向与轮辐6A平行，使电动齿飞轮4成“离”态的位置，此时齿飞轮4不被挂接，脚踏自行车时车轮自由转动，齿飞轮4受到电机齿轮3A的阻挡被超越，自行车进入无阻力脚踏骑行运行状态；当闭合双刀电源锁K₁-K₂到控制器输入端IN时为电动挡，转动加速把W，继电器J得电跳转，整流器U处的常闭触点NC被断开，整流电源电路被隔离，电流只能经过电动机3使电动机3转动，因而电机齿轮3A推动齿飞轮4转动，进入电动行驶运行状态；将双刀电源锁K₁-K₂拨到另一侧连接整流器端NC时为发电档，转动手动离合器56，令离合挡60横转至与轮辐6A十字垂直时，脚踏自行车车轮转动，此时离合挡60挂接了齿飞轮4，使齿飞轮4处于“合”态，齿飞轮4随轮毂6B同步转动，推动电机齿轮3A高速转动，从而使电动机3转变为发电机发电，同时控制器T没有输出电流，继电器J不动作，整流器U的常闭端NC始终接通，而大功率二极管D阻挡发电电流不能进入控制器T，控制器电路被隔离，发电电流只能够通过整流稳压器电路，系统进入发电运行状态。

如图4-2所示，发电轮6安装在自行车上时，结构就简单得多，此时因为没有动力电池P，不需要设立DJ隔离电路，只要将两用电机3与整流稳压电源U₀连接就可以了，手动换挡开关60控制脚踏骑行和发电运行状态。

如图4-1、图4-2所示，整流器的外壳上设有用电器插座A1C、电压可调钮A1B和车灯A1L；拨动电压调节钮A1B，选择输出3V、4.8V、6V、9V、12.6V、20V不同的直流电，只要将手机、笔记本的充电器插在用电器插座上、即可为手机、笔记本、充电宝、汽车电瓶不同的用电器充电。

如图1、图4-1、图4-2、图6所示，发电轮6的轮径尺寸不受限制，从8in—28in可任意选择。