技术领域
[0001] 本
发明属于
气动自行车领域，具体来说是一种助力自行车刹车余能再利用的方法。
背景技术
[0002] 随着电动助力车的成功。多种新型的、节能、环保助力车应市场而出现如
太阳能助力车、气动式助力车等相续出现，但相关技术的不成熟致使大多处于研究阶段。已有部分相关
专利的出现。在国外有相关样车的报道，但未见市场上销售。相信随着技术和相关人员的开发不久新型助力车将会面临市场。而利用无毒无害且成本低廉的压缩空气作为动力源的气动助力车就具有很大的竞争优势。
[0003] 经检索，发明创造的名称为：环保型自充气气动自行车(
申请号为：200720037533.2，申请日为：2007.05.14)，该申请案涉及一种环保型自充气气动自行车，包括：
脚踏杆及
踏板、脚踏式高压气筒、自行车车架、
连杆、连杆复位
弹簧、脚踏杆
复位弹簧、气
马达、储气罐、
鞍座、气筒复位弹簧和压力表，所述脚踏杆及踏板和脚踏式高压气筒有两件，脚踏杆及踏板的脚踏杆一端与自行车车架的底梁铰接，中间与连杆的一端铰接，连杆)的另一端与脚踏式高压气筒的
活塞相连，连杆复位弹簧套装在连杆上，脚踏杆复位弹簧的一端与脚踏杆及踏板的脚踏杆中间相连，另一端与车架连接，气马达和储气罐装在车架上，脚踏式高压气筒的出气口与储气罐的进气口相连，储气罐出气口与气马达相连。该申请案虽然可以达到自充气的效果，但是该申请案的不足在于充气效率低，且难以根据路况调节充气效率。
[0004] 此外，发明创造的名称为：一种具有气动式
制动储能结构的自行车(申请号为：201711045948.9，申请日为：2017.10.31)，该申请案公开了一种具有气动式制动储能结构的自行车，包括自行车本体，所述自行车本体包括车架、把手、两
脚踏板、前轮和后轮，所述车架由若干管体相连形成储气罐；在车架上设有一控制
阀，所述
控制阀为由滑轴控制的三位五通阀；在后轮轴的一端设有一活塞式气
泵，所述活塞式气泵包括缸体、
曲轴、曲轴臂、活塞、缸座以及端盖；在两脚踏板上设有压力
传感器，所述
压力传感器与一控制
电路相连；在控制阀上设有一直线
电机，该直线电机的电机轴与滑轴的另一端相连。该申请案虽然能够在自行车刹车过程中自动收集
能量并进行存储，但是该申请案的不足之处在于收集的效率无法实时调节，在收集能量的同时难以使车辆行驶保持稳定匀速。
发明内容
[0005] 1.发明要解决的技术问题
[0006] 本发明的目的在于解决现有的气动自行车收集效率无法实时调节的问题，提供一种助力自行车刹车余能再利用的方法，通过转动调速杆开启助力单元，助力单元的供能气罐向
车轮输出气动助力；按压刹车机构进行刹车时，助力单元停止输出动力，且动力回收单元开始回收动力，动力回收单元的压缩缸对气体进行压缩，压缩后气体经管道输送至储能气罐，通过调节刹车机构调节压缩缸的压缩比，通过控制压缩缸的压缩比控制刹车强度，不仅方便的进行助力，还便于调节动力回收强度来调节刹车效果。
[0007] 2.技术方案
[0008] 为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
[0009] 本发明的一种助力自行车刹车余能再利用的方法，当需要进行助力时，转动调速杆开启助力单元，助力单元的供能气罐向车轮输出气动助力；步骤一、余能回收，按压刹车机构进行刹车时，助力单元停止输出动力，且动力回收单元开始回收动力，动力回收单元的压缩缸对气体进行压缩，压缩后气体经管道输送至储能气罐，通过调节刹车机构调节压缩缸的压缩比，通过控制压缩缸的压缩比控制刹车强度；步骤二、余能利用、储能气罐内的压缩气体输送至助力单元，助力单元用于为车轮输出气动助力。
[0010] 优选地，所述供能气罐与储能气罐之间通过管道连接，管道内气流单向流动，流向为储能气罐到供能气罐。
[0011] 优选地，所述通过控制压缩缸的压缩比控制刹车强度具体为：控制压缩缸内调节活塞的
位置，调节压缩缸的容积改变压缩缸的压缩比，压缩比不同压缩缸对车轮的阻力不同。
[0012] 优选地，当压缩活塞向上运动时，第一单向进气阀由于流向不通关闭，第一单向出气阀打开，同时第二气腔内的第二单向进气阀打开，第二单向出气阀关闭，压缩缸内的空气通过压缩缸出口进入压缩缸出气管，再进入储能气罐；当压缩活塞向下移动时第一单向出气阀由于流向不通关闭，第一单向进气阀打开，外界空气通过第一单向进气阀进入压缩缸内，同时第二气腔内的第二单向进气阀关闭，第二单向出气阀打开，第二气腔内的压缩空气通过第二单向出气阀进入第二出气管，最后进入储能气罐。
[0013] 优选地，所述方法通过如下装置实现：
[0014] 包括助力单元，该助力单元包括供能气罐用于输出气动助力；
[0015] 动力回收单元，该动力回收单元包括储能气罐和压缩缸，压缩缸内设置有压缩活塞，该压缩活塞用于对气体进行压缩，压缩缸的一端设置有调节活塞，调节活塞可沿压缩缸的长度方向进行移动，压缩缸通过管道与储能气罐相连，压缩气体经管道输送至储能气罐，该储能气罐与供能气罐设置有气罐单向气阀；
[0016] 车体，所述助力单元和动力回收单元设置于车体上，助力单元用于为车体的动力轮提供气动助力，动力回收单元用于回收减速过程中动力轮的机械能。
[0017] 优选地，所述助力单元包括供能气罐、气动马达和车轮，所述供能气罐设置于车体的横向车架上，所述气动马达设置于踏板内，供能气罐通过供气管与气动马达相连，所述气动马达通过传动链与车轮连接，供能气罐通过管道向气动马达输送高压气体带动气动马达转动，气动马达转动的同时带动车轮转动，所述供能气罐和气动马达之间设有
开关阀，该开关阀与车体的调速杆连接。
[0018] 优选地，所述车轮一侧设置有离合传动轮，该离合传动轮与车轮同轴转动，所述离合传动轮通过传动杆与压缩缸上的压缩活塞连接，压缩缸的压缩缸出口通过管道与储能气罐连接，储能气罐通过管道与助力单元的供能气罐相连，所述压缩缸上端设有调节活塞，所述压缩缸上端设有余隙调节机构，所述调节活塞与余隙调节机构连接。
[0019] 优选地，所述压缩缸设置于车架的固定杆末端，压缩缸内设有压缩活塞，所述压缩活塞设置有活塞连接
块，所述活塞连接块通过传动杆与离合传动轮上的离合连接块连接，所述压缩缸上端内设有限位块，所述限位块的下端
侧壁内设有第一单向进气阀和第一单向出气阀，所述第一单向出气阀通过压缩缸出气管与储能气罐连接。
[0020] 优选地，所述余隙调节机构包括
液压缸和液压伸缩杆，所述液压伸缩杆一端与调节活塞固定连接，另一端设置于液压缸内，所述余隙调节机构用于调节压缩缸的容积，所述第一单向出气阀设置于压缩缸出口上，所述第一单向进气阀的流向为装置外通向压缩缸内，所述第一单向出气阀的流向为压缩缸通向压缩缸出气管，所述压缩缸的下端设有第二单向进气阀和第二单向出气阀，第二单向出气阀通过第二出气管与压缩缸出气管连通，压缩缸的下端构成第二气腔。
[0021] 优选地，所述离合传动轮的一侧设置有离合机构，该离合机构与车体上的刹车机构连接，离合机构用于控制离合传动轮与车轮
接触，所述压缩活塞的行程H等于离合传动轮的直径D，且压缩活塞的行程L小于限位块与压缩缸底部之间的距离L，所述调速杆与刹车机构设置于车体的前轮
支架上端，所述前轮支架下端设置有前轮，所述调速杆与开关阀通过拉线连接，所述刹车机构与余隙调节机构连接。
[0022] 3.有益效果
[0023] 采用本发明提供的技术方案，与
现有技术相比，具有如下有益效果：
[0024] (1)本发明的一种助力自行车刹车余能再利用的方法，包括步骤一、余能回收，按压刹车机构进行刹车时，助力单元停止输出动力，且动力回收单元开始回收动力，动力回收单元的压缩缸对气体进行压缩，压缩后气体经管道输送至储能气罐，通过调节刹车机构调节压缩缸的压缩比，通过控制压缩缸的压缩比控制刹车强度；步骤二、余能利用，储能气罐内的压缩气体输送至助力单元，助力单元用于为车轮输出气动助力，不仅方便的进行助力，还便于调节动力回收强度来调节刹车效果；
[0025] (2)本发明的一种助力自行车刹车余能再利用的方法，压缩缸内设置有压缩活塞，该压缩活塞用于对气体进行压缩，压缩缸的一端设置有调节活塞，调节活塞可沿压缩缸的长度方向进行移动，压缩缸通过管道与储能气罐相连，压缩气体经管道输送至储能气罐，该储能气罐与供能气罐设置有气罐单向气阀，当需要减速的时候，可通过调节压缩缸的压缩比来调节刹车效果，压缩缸设为双气腔，在一次循环的过程中完成两次压缩，压缩效率更高，且刹车的时候由于全程在压缩空气，刹车效果更好，且充分利用刹车余能；
[0026] (3)本发明的一种助力自行车刹车余能再利用的方法，在车轮一侧设置有
飞轮，所述飞轮与车轮同轴转动，可以将车轮行程的部分能量储存起来，以克服其他行程的阻力，使车轮均匀旋转，飞轮增大了车轮的惯性，使得车轮可以轻易的克服死点位置；
[0027] (4)本发明的一种助力自行车刹车余能再利用的方法，压缩活塞的行程H等于离合传动轮的直径D，且压缩活塞的行程L小于限位块与压缩缸底部之间的距离L，使得离合传动轮在带动压缩活塞进行压缩的过程中，压缩活塞不会堵塞压缩缸出气管，且压缩效率更高，车轮在转动时，不会由于压缩活塞的行程过小的而出现装置卡死问题。
附图说明
[0028] 图1为本发明的一种助力自行车刹车余能再利用的方法的设备结构示意图；
[0029] 图2为本发明的一种助力自行车刹车余能再利用的方法的设备局部结构示意图；
[0030] 图3为本发明的一种助力自行车刹车余能再利用的方法的
流程图。
[0031] 示意图中的标号说明：
[0032] 100、助力单元；110、供能气罐；111、供气管；120、开关阀；130、气动马达；140、车轮；150、传动链；160、飞轮；
[0033] 200、动力回收单元；210、储能气罐；211、气罐连接管；212、气罐单向气阀；220、压缩缸；221、压缩活塞；222、活塞连接块；223、限位块；224、第一单向进气阀；226、第一单向出气阀；227、压缩缸出口；228、压缩缸出气管；229、调节活塞；230、离合传动轮；231、传动杆；232、离合连接块；240、第二气腔；241、第二单向进气阀；242、第二单向出气阀；243、第二出气管；
[0034] 340、余隙调节机构；341、液压缸；342、液压伸缩杆；350、离合机构；
[0035] 400、车体；410、调速杆；420、刹车机构；421、刹车执行端；430、调速管；440、横向车架；450、踏板；451、脚踏板；460、座椅
支撑杆；470、固定杆；480、前轮支架；490、前轮。
具体实施方式
[0036] 为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述，附图中给出了本发明的若干
实施例，但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例，相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
[0037] 需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件；当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件；本文所使用的术语“垂直的”、“
水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
[0038] 除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在本发明的
说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明；本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0039] 实施例1
[0040] 参照附图1、图2和图3所示，本实施例的一种助力自行车刹车余能再利用的方法，所述方法包括如下步骤，
[0041] 步骤一、余能回收
[0042] 按压刹车机构420进行刹车时，助力单元100停止输出动力，且动力回收单元200开始回收动力，动力回收单元200的压缩缸220对气体进行压缩，压缩后气体经管道输送至储能气罐210，通过调节刹车机构420调节压缩缸220的压缩比，通过控制压缩缸220的压缩比控制刹车强度；
[0043] 步骤二、余能利用
[0044] 储能气罐210内的压缩气体输送至助力单元100，助力单元100用于为车轮140输出气动助力。
[0045] 本实施例的所述供能气罐110与储能气罐210之间通过管道连接，管道内气流单向流动，流向为储能气罐210到供能气罐110；所述通过控制压缩缸220的压缩比控制刹车强度具体为，通过控制压缩缸220内调节活塞229的位置，调节压缩缸220的容积，从而改变压缩缸220的压缩比，进而调节压缩时压缩缸220对车轮140的阻力。
[0046] 当压缩活塞221向上运动时，第一单向进气阀224由于流向不通关闭，第一单向出气阀226打开，同时，第二气腔240内的第二单向进气阀241打开，第二单向出气阀242关闭，压缩缸220内的空气通过压缩缸出口227进入压缩缸出气管228，再进入储能气罐210。当压缩活塞221向下移动时第一单向出气阀226由于流向不通关闭，第一单向进气阀224打开，外界空气通过第一单向进气阀224进入压缩缸220内，同时，第二气腔240内的第二单向进气阀241关闭，第二单向出气阀242打开，第二气腔240内的压缩空气通过第二单向出气阀242进入第二出气管243，最后进入储能气罐210。
[0047] 本实施的方法通过如下设备进行：包括助力单元100、动力回收单元200和车体400，所述车体400包括调速杆410、刹车机构420、调速管430、横向车架440、踏板450、座椅支撑杆460、固定杆470、前轮支架480和前轮490，所述调速杆410和刹车机构420设置于前轮支架480的上端，所述前轮支架480的下端设有前轮490，所述调速管430设置于前轮支架480的外侧，所述横向车架440与前轮支架480固定连接。横向车架440远离前轮支架480的一端固定设置有座椅支撑杆460，座椅支撑杆460的上端固定连接有固定杆470，所诉固定杆470水平设置，所述座椅支撑杆460与前轮支架480的下端固定连接有踏板450，踏板450内设有脚踏板451。
[0048] 本实施例的助力单元100包括供能气罐110、开关阀120、气动马达130和车轮140，所述调速杆410与开关阀120通过拉线连接，当转动调速杆410时，可以调节开关阀120阀
门开度。供能气罐110固定连接于横向车架440的下端，供能气罐110与横向车架440平行设置，供能气罐110通过供气管111与气动马达130相连，该气动马达130设置于踏板450内，所述气动马达130通过传动链150与车轮140连接，供能气罐110通过供气管111向气动马达130输送高压气体带动气动马达130转动，气动马达130转动的同时带动车轮140转动，所述供能气罐110和气动马达130之间设有开关阀120。当装置需要进行助力时，打开开关阀120，供能气罐
110内的高压气体流出，对气动马达130进行做工，带动气动马达130转动，气动马达130转动通过传动链150带动车轮140转动。车轮140为自行车的后轮，车轮140一侧设置有飞轮160，飞轮160与车轮140同轴转动，飞轮160用来增大车轮140的惯性，可以将车轮140行程的部分能量储存起来，以克服其他行程的阻力，使车轮140均匀旋转。
[0049] 本实施例的动力回收单元200包括储能气罐210、压缩缸220和离合传动轮230，所述储能气罐210固定连接于横向车架440的下端，储能气罐210与横向车架440平行设置，供能气罐110与储能气罐210通过气罐连接管211连接，所述气罐连接管211上设有气罐单向气阀212。压缩缸220固定设置于固定杆470的一端，所述压缩缸220竖直设置，所述压缩缸220的轴线与车轮140的圆心位于同一竖直线。
[0050] 本实施例的离合传动轮230设置在车轮140一侧且与车轮140同轴转动，所述离合传动轮230通过传动杆231与压缩缸220上的压缩活塞221连接，压缩缸220的压缩缸出口227通过管道与储能气罐210连接，储能气罐210通过管道与助力单元100的供能气罐110相连，所述压缩缸220上端设有调节活塞229，所述压缩缸220上端设有余隙调节机构340，所述调节活塞229与余隙调节机构340连接，控制余隙调节机构340调节压缩缸220的调节活塞229，进而调节压缩缸220的压缩比。压缩活塞221设置有活塞连接块222，所述活塞连接块222通过传动杆231与离合传动轮230上的离合连接块232连接，所述压缩缸220上端内设有限位块223，所述限位块223的下端侧壁内设有第一单向进气阀224和第一单向出气阀226，所述第一单向出气阀226通过压缩缸出气管228与储能气罐210连接。第一单向出气阀226设置于压缩缸出口227上，所述第一单向进气阀224的流向装置外通向压缩缸220内，所述第一单向出气阀226的流向为压缩缸220通向压缩缸出气管228。
[0051] 当需要进行动力回收时，离合传动轮230与车轮140接触并同轴转动，离合传动轮230带动传动杆231运动，传动杆231带动压缩活塞221在压缩缸220内上下移动，压缩缸220的下端设有第二单向进气阀241和第二单向出气阀242，第二单向出气阀242通过第二出气管243与压缩缸出气管228连通，压缩缸220的下端构成第二气腔240，传动杆231带动压缩活塞221在压缩缸220内上下移动，当压缩活塞221想上移动时，第一单向进气阀224由于流向不通关闭，第一单向出气阀226打开，同时，第二气腔240内的第二单向进气阀241打开，第二单向出气阀242关闭，压缩缸220内的空气通过压缩缸出口227进入压缩缸出气管228，再进入储能气罐210；当压缩活塞221向下移动时第一单向出气阀226由于流向不通关闭，第一单向进气阀224打开，外界空气通过第一单向进气阀224进入压缩缸220内，同时，第二气腔240内的第二单向进气阀241关闭，第二单向出气阀242打开，第二气腔240内的压缩空气通过第二单向出气阀242进入第二出气管243，完成一次压缩循环，在一次循环内进行两次压缩，压缩效率更高。
[0052] 离合传动轮230的一侧设置有离合机构350，该离合机构350与车体400上的刹车机构420连接，该离合机构350用于控制离合传动轮230与车轮140接触。当装置的速度较低时，调节调速杆410增大开关阀120开度，同时离合传动轮230与车轮140断开接触，使得气动马达130转速升高，装置速度加快；当需要进行刹车时，停止调节调速杆410使得开关阀120关闭，刹车机构420控制离合机构350，使得离合传动轮230与车轮140接触，启动刹车机构420后，刹车机构420的刹车执行端421推动离合机构350向车轮140运动，从而使得离合传动轮230与车轮140接触；车轮140带动离合传动轮230转动，离合传动轮230带动压缩缸220进行压缩，使得气动马达130转速降低，装置速度变慢。
[0053] 本实施例的余隙调节机构340包括液压缸341和液压伸缩杆342，该余隙调节机构340与刹车机构420通过刹车线连接，所述液压伸缩杆342一端与调节活塞229固定连接，另一端设置于液压缸341内，所述余隙调节机构340用于调节压缩缸220的容积。当需要进行减速时，刹车机构420控制离合机构350，使得离合传动轮230与车轮140接触，启动刹车机构
420后，刹车机构420的刹车执行端421推动离合机构350向动力轮140运动，从而使得离合传动轮230与动力轮140接触；同时余隙调节机构340内的调节活塞229向下移动，减小压缩缸
220的容积，增大压缩比，使得车轮140受到的阻力变大，进行减速。
[0054] 本实施例中的供能气罐110与储能气罐210通过气罐连接管211连接，所述气罐连接管211上设有气罐单向气阀212，所述气罐单向气阀212的流向为从储能气罐210通向供能气罐110，供能气罐110内的高压气体随着使用不断减少，当供能气罐110内的气体压力小于储能气罐210内的气体压力时，气罐单向气阀212打开，储能气罐210内的气体通过气罐连接管211进入供能气罐110，对供能气罐110进行补充。
[0055] 所述压缩活塞221的行程H等于离合传动轮230的直径D，且压缩活塞221的行程L小于限位块223与压缩缸220底部之间的距离L。压缩活塞221的行程H等于离合传动轮230的直径D，当离合连接块232转动到离合传动轮230的最下端时，压缩活塞221运动到压缩缸220的底部，传动杆231与压缩活塞221和车轮140的中心位于同一竖直线，处于死点位置，但是由于飞轮160增大了车轮140的惯性，使得车轮140可以轻易的克服死点位置。压缩活塞221的行程L小于限位块223与压缩缸220底部之间的距离L，使得车轮140在转动时，不会由于压缩活塞221的行程过小而出现装置卡死问题。
[0056] 本实施例的自行车的工作流程如下：在自行车行驶过程中，当需要助力时，调节调速杆410增大开关阀120开度，供能气罐110内的高压气体流出，供能气罐110内的高压气体通过供气管111进入气动马达130，高压气体推动气动马达130转动，气动马达130通过传动链150带动车轮140转动，与此同时，刹车机构420停止工作，离合机构350控制离合传动轮230与车轮140断开接触，压缩缸220停止压缩，自行车完成助力
加速，且助力效果随着调速杆410的转动幅度而变化，当调速杆410转动幅度变大时，开关阀120开度变大，单位时间内供能气罐110内的高压气体通过供气管111进入气动马达130的量变大，高压气体对气动马达130做功更多，气动马达130转速加快，车轮140转速更快，自行车速度加快。当需要刹车减速时，将调速杆410转动复位，此时开关阀120关闭，同时调节刹车机构420，刹车机构420带动离合机构350和余隙调节机构340，离合机构350控制离合传动轮230与车轮140接触，车轮
140带动离合传动轮230转动，离合传动轮230上的离合连接块232随着离合传动轮230的转动而转动，离合连接块232转动的同时带动传动杆231运动，传动杆231带动压缩活塞221在压缩缸220内上下移动，当压缩活塞221向上移动时，第一单向进气阀224由于流向不通关闭，第一单向出气阀226打开，压缩缸220内的空气通过压缩缸出口227进入压缩缸出气管
228，再进入储能气罐210；当压缩活塞221向下移动时第一单向出气阀226由于流向不通关闭，第一单向进气阀224打开，外界空气通过进气口225和第一单向进气阀224进入压缩缸
220内，压缩缸220对车轮140转动造成阻碍。且刹车机构420带动余隙调节机构340工作，调节刹车机构420转动幅度可以调节余隙调节机构340上液压伸缩杆342的伸缩长度，进而调节调节活塞229在压缩缸220内的位置，调节压缩缸220的容积，调节压缩比，调节车轮140受到的阻力，进行减速。
[0057] 以上所述实施例仅表达了本发明的某种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干
变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，本发明专利的保护范围应以所附
权利要求为准。
