一种蓄能助力自行车制造技术

本实用新型专利技术公开了一种蓄能助力自行车，包括飞轮、链条、架体和轮盘，所述飞轮与链条连接；其特征在于该自行车还包括电源、控制器、拉力传感器、霍尔传感器、摩擦片、轮毂、电机线圈、电机外壳、电机永磁体、轴、杠杆和电磁铁。该自行车结构简单，操作方便。通过简单的结构设计能够自动判断进入骑行模式、助力模式和蓄能模式中的一种，不仅能提供助力，而且可以将刹车和下坡时多余能量进行存储，然后在助力模式下使用，达到了能量利用的最大化；同时通过特殊的电机与轮毂设计将助力、蓄能集合到一个结构中，使系统更加简化。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种自行车，具体是一种具有蓄能功能的助力自行车。
技术介绍
目前自行车助力系统主要分为机械蓄能助力和电动助力，电动助力是由电池供电给电机再通过芯片控制电流大小使电机处于要求的转速状态，此种助力装置助力效果好，任意时间都可使用。但助力所需的电能完全依靠给电池充电获得，能量利用率不高。机械蓄能助力是通过弹性装置将刹车、下坡时多余的能量收集，当需要助力时再释放，此种助力方式结构简单，能量损失小，但助力时间短，而且在机械结构没有蓄能时无法助力。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本技术拟解决的技术问题是，提供一种蓄能助力自行车。该自行车通过简单的结构设计能够自动判断进入骑行模式、助力模式和蓄能模式中的一种，不仅能提供助力，而且可以将刹车和下坡时多余能量进行存储，然后在助力模式下使用，达到了能量利用的最大化。本技术解决所述技术问题的技术方案是，提供一种蓄能助力自行车，包括飞轮、链条、架体和轮盘，所述飞轮与链条连接；其特征在于该自行车还包括电源、控制器、拉力传感器、霍尔传感器、摩擦片、轮毂、电机线圈、电机外壳、电机永磁体、轴、杠杆和电磁铁；所述电源、控制器、拉力传感器、霍尔传感器、轴、杠杆和电磁铁固定在架体上；所述电源、拉力传感器、霍尔传感器、电机线圈和电磁铁分别与控制器连接；所述拉力传感器的测量端与链条连接；所述霍尔传感器的测量端与轮盘连接；所述电机线圈安装于轴中部，位于电机外壳内；所述电机永磁体固定于电机外壳内部；所述电机外壳通过轴承与轴连接；所述轮毂通过轴承与轴连接；所述电机外壳位于轮毂内部；所述飞轮通过螺纹连接于轮毂的一端；轮毂的另一端具有凹槽；所述杠杆中部固定于架体上，杠杆的一端与轮毂一端的凹槽相配合，另一端安装有导体；所述电磁铁的一端固定于架体上，另一端与杠杆的导体配合；所述轮毂与电机外壳之间安装有摩擦片。与现有技术相比，本技术有益效果在于：(1)该自行车结构简单，操作方便。通过简单的结构设计能够自动判断进入骑行模式、助力模式和蓄能模式中的一种，不仅能提供助力，而且可以将刹车和下坡时多余能量进行存储，然后在助力模式下使用，达到了能量利用的最大化；同时通过特殊的电机与轮毂设计将助力、蓄能集合到一个结构中，使系统更加简化。(2)该自行车节能环保，续航里程长。附图说明图1是本技术蓄能助力自行车一种实施例的整体结构主视示意图；图2是本技术蓄能助力自行车一种实施例的沿图1中的A-A处的剖面结构示意图；图3是本技术蓄能助力自行车一种实施例的沿图2中的B-B处的剖面结构示意图；图4是本技术蓄能助力自行车一种实施例的控制器的结构框图；图5是本技术蓄能助力自行车一种实施例的降压模块电路原理图；(图中1、蓄电池；2、控制器；3、拉力传感器；4、霍尔传感器；5、摩擦片；6、轮毂；7、电机线圈；8、飞轮；9、电机外壳；10、电机永磁体；11、轴；12、杠杆；13、电磁铁；14、链条；15、架体；16、轮盘；201、单片机；202、驱动芯片；203、降压模块；204、继电器；205、第一二极管；206、第二二极管)具体实施方式下面将对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。本技术提供了一种蓄能助力自行车(参见图1-5，简称自行车)，包括电源1、控制器2、拉力传感器3、霍尔传感器4、摩擦片5、轮毂6、电机线圈(定子)7、飞轮8、电机外壳9、电机永磁体(转子)10、轴11、杠杆12、电磁铁13、链条14、架体15和轮盘16；所述电源1、控制器2、拉力传感器3、霍尔传感器4、轴11、杠杆12和电磁铁13固定在架体15上；所述电源1、拉力传感器3、霍尔传感器4、电机线圈7和电磁铁13分别与控制器2连接；所述电源1用于储存并提供电能；所述拉力传感器3的测量端与链条14连接，用于测量自行车链条14的张力值；所述霍尔传感器4的测量端与轮盘16连接，用于测量自行车轮盘16的转速；所述电机线圈7位于电机外壳9内，安装于轴11中部；所述电机永磁体10固定于电机外壳9内部；所述电机外壳9通过轴承与轴11连接，能够绕轴11自由转动；所述轮毂6通过轴承与轴11连接，可以绕轴11转动，同时可以沿轴11的轴向运动；所述电机外壳9位于轮毂6内部；所述飞轮8通过螺纹连接于轮毂6的一端；所述飞轮8与链条14连接；轮毂6的另一端具有凹槽；所述杠杆12中部固定于架体15上，起到支点的作用，杠杆12的一端与轮毂6一端的凹槽相配合，另一端安装有导体；所述电磁铁13的一端固定于架体15上，另一端与杠杆12的导体配合，进行切割磁感线运动，产生感应电动势，进而产生电磁力；所述轮毂6与电机外壳9之间安装有摩擦片5。所述拉力传感器3的型号是MIK-LCS3；所述霍尔传感器4的型号是SH3144。所述控制器2包括单片机201、驱动芯片202、降压模块203、继电器204、第一二极管205和第二二极管206；所述电源1分别与降压模块203和继电器204连接；所述单片机201分别与拉力传感器3、霍尔传感器4、降压模块203和驱动芯片202连接；所述驱动芯片202分别与电磁铁13和继电器204连接；所述第一二极管205分别与继电器204和电机线圈7连接；所述第二二极管206分别与继电器204和电机线圈7连接；所述单片机201的型号是STC89C52；所述驱动芯片202的型号是ULN2803A；所述降压模块203的降压芯片VR1的型号是LM7805；所述继电器204具有开关；所述降压模块203的电路构成是：降压芯片VR1的引脚Vin和电源1的正极连接，电容C1的引脚1和VR1的引脚Vin连接，电容C1的引脚2和公共地GND连接，VR1的引脚GND与公共地GND连接，电容C2的引脚1和VR1的引脚Vout连接，电容C2的引脚2和公共地GND连接，VR1的引脚Vout和Vcc连接；电容C1、C2为0.33uF。降压模块VR1将电源1的12V电压降为5V，作为单片机201、驱动芯片202、电磁铁13和继电器204的工作电源，单片机201根据霍尔传感器4和拉力传感器3检测的信号进行三种工作模式(即骑行模式、助力模式和蓄能模式)的转换。电磁铁13中不存在电流时，轮毂6与电机外壳9之间不接触，相互之间没有作用力；当电磁铁13中通入电流时，电磁铁13与位于其中的导体产生感应电动势，进而产生电磁力，通过杠杆12的杠杆作用电磁力推动轮毂6沿轴11的轴向运动，进而与电机外壳9靠近，轮毂6与电机外壳9之间的摩擦片5接触，使得轮毂6与电机外壳9之间具有很大的摩擦力，可以视作是两者固定连接，并一起围绕轴11转动，实现传动。本技术蓄能助力自行车的工作原理和工作流程是：初始化程序，拉力传感器3检测自行车链条的张力值，当自行车处于下坡或刹车时，拉力传感器3检测的自行车链条张力值小于设定的最小值时，控制器2通过程序选择进入蓄能模式，单片机201控制驱动芯片202给继电器204通电，继电器204开关闭合；单片机201控制驱动芯片202给电磁铁13通电，杠杆1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蓄能助力自行车，包括飞轮、链条、架体和轮盘，所述飞轮与链条连接；其特征在于该自行车还包括电源、控制器、拉力传感器、霍尔传感器、摩擦片、轮毂、电机线圈、电机外壳、电机永磁体、轴、杠杆和电磁铁；所述电源、控制器、拉力传感器、霍尔传感器、轴、杠杆和电磁铁固定在架体上；所述电源、拉力传感器、霍尔传感器、电机线圈和电磁铁分别与控制器连接；所述拉力传感器的测量端与链条连接；所述霍尔传感器的测量端与轮盘连接；所述电机线圈安装于轴中部，位于电机外壳内；所述电机永磁体固定于电机外壳内部；所述电机外壳通过轴承与轴连接；所述轮毂通过轴承与轴连接；所述电机外壳位于轮毂内部；所述飞轮通过螺纹连接于轮毂的一端；轮毂的另一端具有凹槽；所述杠杆中部固定于架体上，杠杆的一端与轮毂一端的凹槽相配合，另一端安装有导体；所述电磁铁的一端固定于架体上，另一端与杠杆的导体配合；所述轮毂与电机外壳之间安装有摩擦片。

【技术特征摘要】
1.一种蓄能助力自行车，包括飞轮、链条、架体和轮盘，所述飞轮与链条连接；其特征在于该自行车还包括电源、控制器、拉力传感器、霍尔传感器、摩擦片、轮毂、电机线圈、电机外壳、电机永磁体、轴、杠杆和电磁铁；所述电源、控制器、拉力传感器、霍尔传感器、轴、杠杆和电磁铁固定在架体上；所述电源、拉力传感器、霍尔传感器、电机线圈和电磁铁分别与控制器连接；所述拉力传感器的测量端与链条连接；所述霍尔传感器的测量端与轮盘连接；所述电机线圈安装于轴中部，位于电机外壳内；所述电机永磁体固定于电机外壳内部；所述电机外壳通过轴承与轴连接；所述轮毂通过轴承与轴连接；所述电机外壳位于轮毂内部；所述飞轮通过螺纹连接于轮毂的一端；轮毂的另一端具有凹槽；所述杠杆中部固定于架体上，杠杆的一端与轮毂一端的凹槽相配合，另一端安装有导体；所述电磁铁的一端固定于架体上，另一端与杠杆的导体配合；所述轮毂与电机外壳之间安装有摩擦片。2.根据权利要求1所述的蓄能助力自行车，其特征在于所述拉力传感器的型号是MIK-LCS3；所述霍尔传感器的型号是SH3144。3.根据权利要求1所述的蓄能助力自行车，其特征在于所述控制器包括单...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘新福，葛帅，孙晶，吴鹏飞，范岩，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：新型
国别省市：天津;12