脚踏型交通工具的电能产生器
专利汇可以提供脚踏型交通工具的电能产生器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种可装设在一 脚踏 车或其它类似装置之脚踏车 踏板 部内之 电能 产生器,其系经由一对不同外径的皮带轮及一 齿轮 箱所驱动,以使该发电器 转子 的转速可达到脚踏器 转轴 相对于踏板部间旋转速度的数倍而该踏板部籍由一脚部的踩踏保持 水 平并透过该转轴将动 力 传送至 曲柄 使之旋转推动此脚踏车前行。高速运转中的发电器能输出足够的 电压 点亮一排LED指示灯,并可对一电容器进行充电,以备脚踏器暂停踩动时仍能使其持续发亮。，下面是脚踏型交通工具的电能产生器专利的具体信息内容。
1．一种电能产生设备，用于一设有踏板的交通工具上，例如一 脚踏车等，其中至少一个脚踏器(20)包括有一转轴(1)和一可绕 着该转轴(1)旋转之踏板部(2)，其特征在于，该电能产生机构(3) 装设在踏板部(2)上，并且转轴(1)及发电器(3)之间设行传动 机构(4，5，6，7)，如此对于转轴(1)相对于踏板部(2)的每一 圈，发电器(3)都经受超过一图的旋转。
2．如权利要求1所述的设备，其特征在于发电器(3)的转子装 设在踏板部(2)内并可绕着一条与转轴(1)平行之轴线旋转。
3．如任一上述所述之设备，其特征在于发电器(3)包括有一定 子与转轴(1)平行且相对于踏板部(2)呈静止状态。
4．如上述任一所述之设备，其特征在于该传动机构(4，5，6) 可透过设在发电器定子一端的齿轮带动发电器(3)的转子。
5．如上述任一所述之设备，其特征在于该传动机构(4，5，6， 7)包括有不同直径且互相啮合的齿状轮。
6．如上述任一所述之设备，其特征在于该传动机构(4，5，6， 7)包括有不同直径的皮带轮(4，5)，而其中之一个(4)相对于转 轴(11)呈静止状态另一个(5)驱动发电器(3)的转子，这些皮带 轮(4，5)由一无接点皮带(6)加以连接。
7．如权利要求5或6所述之设备，其特征在于该所述皮带轮(4， 5)之比约为2∶1。
8．如权利要求4或从属于权利要求4的任一权利要求5-7所述 之设备，其特征在于所述齿轮包含在一有5∶1的输出比的齿轮箱内。
9．如权利要求8所述之设备，其特征在于该发电器(3)和齿轮 箱(7)是放置在踏板部(2)之内转轴(1)的一侧呈纵方向排列， 而转轴(1)另一相对侧的踏板部(2)内则放置有一电容器(8)， 该电容器(8)是用来储存发电器(3)所发出的电力。
10．如上述任一权利要求所述之设备，其特征在于有一或多个LED (9)的阵列被设置在踏板部(2)上并且以发电器(3)所发出的电 力加以点亮。
11．如权利要求10所述之设备，其特征在于所提及的LED(9) 是被设置在脚踏器(20)远离相关曲柄之末端部位上的一透光罩(13) 内，并且该透光罩(3)内更设有若干个反射镜面(12)用来将选定 的某些LED(9)所发出的光投射至前方或后方。
12．如权利要求11所述之设备，其特征在于所提及的反射镜面 (12)是被设置在该透光罩(13)内以便能够自由转动而且每个反射 镜面的重量均偏离中心以便能够保持相同的姿态而不管脚踏器(20) 的位置处于何种角度。
13．如任一权利要求10-12所述之设备，其特征在于该LED(9) 于踏板部(2)一侧边的显现模式不同于LED(9)在踏板部另一相对 侧边的显现模式，并且设置有装置(15)以便当脚放上脚踏器时便于 选出脚踏器(20)的特定取向。
14．如权利要求13所述之设备，其特征在于所提及的不同是指 光色，数量和／或分布。
15．如权利要求11所述之设备，其特征在于踏板部在转轴(1) 相对之两侧边的重量不同以致于在脚未放上去之前它会保持在一非 水平的姿势。
16．如任一权利要求11-15所述之设备，其特征在于脚踏器(20) 的下侧设有一突起物(15)。
17．如任一上述权利要求所述之设备，其特征在于当转轴(1) 与踏板部(2)之间的相对转速在30rpm时发电器(3)可产生一约2 伏特的输出电压。
本发明是关于一种脚踏型交通工具之电能产生器，其可借助于脚 的踏动力明显地增加电能的产生而应用于改善道路安全需求上。
诸如脚踏车等脚踏型交通工具之所以特别容易发生交通事故，不 但因其本身所能提供给骑乘者的安全保护措施非常薄弱甚或根本形 同虚设，更主要的原因是其它车辆的驾驶者无法清楚地看到他们，尤 其是在黑夜里及天候不佳的情况下。有许多国家强制规定脚踏车在天 色昏暗时须使用警示灯光，也有许多国家要求须装设反光板，但这些 传统型设施实在有许多缺点需要改善。假如这些警示灯具是由干电池 提供电力，不但本身容易故障，骑乘者也很可能忘记启动它。至于一 般传统型电能产生器，不论其是由轮心或轮框带动，显而易见的缺点 是须花费更多的体力去踩动它而使得人们不愿意使用，而且只要脚踏 车一停下来就马上失去照明的电力，此举将意味着会发生明显而潜在 的危险，例如当脚踏车在等候交通号志或遇到交叉路口时。至于反光 板则是要在驶近车辆灯光能够照到的时候才会有效，例如其车灯不够 亮或成一个角度下接近时，将不具反光效果。
近年来LED(发光二极管)已经被用来取代或加强警示灯的使用， 其优点是有较低的耗电率及更为持久耐用，甚至在白天使用亦具备良 好效果。闪烁的LED不但能引起人们较大的注意，更值得称道的是可 直接装设在脚踏器上，行进中它们转动的光环不但能引起注意。对方 驾驶人更可籍LED光轨迹所呈现的形状判断自己与脚踏车之间的互动 方位，光轨亦为正圆(当两者互成直角接近)，光轨迹为垂直线(当 在其前面或背面)，或呈现为椭圆时则表示互成一角度接近中，至于 方向则当然地可籍LED光的颜色加以区分，通常若见到红色光则表示 处在脚踏车后方，若见到白色或绿色光则表示正在接近当中。
诚如上述，将LED装设在脚踏器上实在具备诸多好处，但假如其 电力仍用干电池来供应，则骑乘的人仍可能会遇到耗光电力等无法掌 握的麻烦，无论如何，假如无法解决干电池高成本和废弃电池处理的 环保问题，此举将不符合当前需求。
日本专利公告号第07291174A号和美国专利第5662405号均提议 改良脚踏车之脚踏器结构，使之成为一电能产生器以供电给装在脚踏 器之踏脚框或踏板部上的LED使用。将一永磁性磁铁装设在脚踏器的 轴心或转轴上，另又在踏脚框或踏板部设置一组缠绕线圈或电磁器， 当踩动脚踏器时其转轴和踏板部间产生相对的旋转运动，这使得分别 设于其上的永磁性磁铁和缠绕线圈之间亦产生同样的相对旋转运 动，并借此种磁感效应产生所需要的电流，这和一般习用脚踏车上用 的发电系统原理相同。
感应型发电机产生的电压是线圈和定子的数目及转子转速的函 数。前项日本专利所刊载的这种系统所存在的最基本缺点即是在正常 情况下转子或转轴的转速太低，每踩动连接于转轴的曲柄一圈时，该 脚踏器转轴相对于踏板部或踏脚框的转速差也只有一圈，据查脚踏车 骑乘人员踩动曲柄的速率通常只在每分钟30至60圈之间。该项日本 专利第07291174A号专利也体认到有此问题存在并认为其唯一的解决 方法是增加线圈之缠绕圈数，目前本发明人据此加以计算发现此论点 行不通，因为会增加无法接受的成本和过大尺寸的定子，我们应该时 时牢记在心的是这个装置是要容装在脚踏器的踏板部内。
另一项不利因素是将脚踏器转轴当成转子使用时，其上的轴承不 但很容易磨损而且根据经验也不能如此使用，较佳的作法是，该项发 电器用的精密轴承不应该直接暴露在外。
本发明的主要目的是改善前述日本专利的缺点并在此提供解决 之道。
依据本发明，提供了电能产生设备，其可供装有脚踏器的车辆使 用，例如脚踏车，在此至少一个所述脚踏器包括一转轴和一可绕着该 转轴旋转的踏板部，电能产生器装设在踏板部上而传动机构则装设在 转轴与发电器之间，这样对于转轴相对于踏板部的每一回转发电器都 经历多于一次的回转。
在一较佳的实施例中，发电器的转子可以转动地容装在踏板部之 内部以绕着一条与转轴平行的中心线旋转，而发电器的定子最好也与 转轴平行且相对于踏板部静止。
该传动机构经由设在发电器定子一端的数个齿轮而驱动发电器 的转子。
该传动机构更包括有两个互相啮合且不同直径的齿状轮，其中之 一个相对于转轴是静止的而另一个驱动发电器上的转子，或该传动机 构也可以由两个不同直径的皮带轮所组成，其中之一个相对于转轴静 止而另一个用以驱动发电器的转子，所述皮带轮是由一条无接点皮带 所连接。这里所提及的齿状轮或皮带之比最好约为2∶1。
前述的数个齿轮最好包括在一有5∶1输出比的齿轮箱内。
发电器及齿轮箱可容装在踏板部之内转轴的一侧边且成纵方向 排列，而在踏板部内部在转轴的相对一侧则置放一电容器，该电容器 是用来储存发电器所产生的电能。
一或多个LED阵列可安装在踏板部上且用发电器所发出的电能加 以点亮。在踏板部一侧暴露于视线的LED可不同于在一相对侧所暴露 的LED，踏板部分属于转轴两侧边的重量也可以设计成不一样使得脚 未踏上去之前会处于一个非水平的态势，除此之外，在踏板部的下侧 设有一朝外之突起物，如此一来骑乘者把脚放上去时就可以查觉脚踏 器踏板部是否会朝正确的方向运行(也就是在正确的方向下有正确的 LED显示)，这里所指的LED之间差异可以是光色、数量、排列之一 或其任何组合。
经过这些改良后，当转轴对于踏板部间的相对转速达到30rpm 时，发电器约可产生2伏特的输出电压。
一种本发明的较佳实施例，现在在此参照下列附图加以说明：
图1为根据本发明所叙述之脚踏车脚踏器总成的纵向剖面图；
图2是沿着图1中Ⅱ-Ⅱ断面之剖视图。
图3是沿着图1中Ⅲ-Ⅲ断面之剖视图。
较佳实施例的详细说明
图1所示脚踏车之脚踏器20由一脚踏车之曲柄(未示)之一端 部21延伸而形成。就人们所熟知的脚踏车，其亦设有第二支曲柄， 其与第一支曲柄互成180°，且都于其上装设有一脚踏器，骑乘人员将 脚分放在每边的脚踏器上加以踩动就能使曲柄转动进而推动这部机 器。该脚踏器包括有一轴心或转轴1且与其所连接的曲柄保持相对静 止状态，更于其上设置有一踏脚框或踏板部2并籍着轴承22及23的 作用和转轴间可相对地旋转，当骑乘人员将脚置于踏板部2上时会迫 使其保持在水平状态，每踩动曲柄完成一整圈旋转后，转轴1也会对 踏板部2完成一整圈的相对旋转运动。到目前为止所论及的脚踏器20 与一般传统用的并无不同，故在此不再加以赘述。
然而根据本发明，一皮带轮4设置在转轴1的末端且相对于其静 止，更以一无接点皮带6连接于另一较小外径之皮带轮5，而两皮带 轮间的外径比为2∶1。该皮带轮5则连接于一齿轮箱7的一端以便带 动其中的复数个齿轮更进而驱动发电器3中的转子，该齿轮箱则可将 发电器3内的转子速度提升至皮带轮5转速的五倍。齿轮箱7与发电 器3的组合总成是一项具有专利的产品并已上市，故在此不另加说 明。本项组合总成被容装在踏板部2之内转轴1的其中一侧，至于容 装在踏板部2之内转轴1另一侧空间中的则是电容器8，该电容器被 用来储存发电器3所生产的电力以持续点亮LED阵列9，如果在运行 一段短时间后即因脚踏车呈静止状或骑乘人员停止踩动而使发电器 中止发电，亦足以使其持续发亮。
籍这些装置动作可以发觉到，每当曲柄完成一全周的旋转时，也 就是有人将脚踏上踏板部2的顶部14使其保持水平状进行踩踏而转 动时，皮带轮4相对于踏板部2也将会完成一全周的旋转，如此一来 造成发电器的转子将会以数倍于曲柄转速的速度旋转，通常此速度可 达300rpm，当曲柄转速介于30至60rpm时。发电器转子此一300rpm 的转速足以产生超过2伏特的输出电压，这个电压值将会是同时可点 亮LED9又可充电给电容器8所需要的最小值。
LED阵列9固定在一电路板10上后再容装至位于脚踏器踏板部2 之末端部位上的一透光罩13内，该透光罩内部更设计有若干个反射 镜面12用来投射光速至前方和后方，该二个方向因没有其它的反射 镜面会挡住LED因而可将光束沿着脚踏车的侧边向外投射出去。
另一种在此未加附图说明的结构中，使用一种可以自由转动的外 加式反射镜面取代和透光罩同材质且一体成型的反射镜面，该种反射 镜面具有重量偏离中心的不平衡特性以致于它们将始终皆保持在同 一姿势相位而不管脚踏器处于何种角度的位置。在此种方式中它们将 向前方及向后方投射光束而不管脚踏器所处的方向。
朝背后发射的光也许可以是红色而朝前方发射的则可以选用另 一不同光色，例如白色，如此一来对方车辆的驾驶人将可很容易地了 解脚踏车朝什么方向前进。
为防止骑乘人员落脚在脚踏器踏板上的位置发生错误(亦即如此 会使红色光朝前方放射)，特于踏板底面设有一突起物15以警惕骑 乘者是否正落脚于此面上，又由于总成结构3、7的重量大于电容器8 的重量，以致于脚踏器在无人踩用时会呈一不水平的态势，较佳的方 式是将较重的总成结构3、7设置于脚踏器的踏板后段11就会使该脚 踏器朝后面倾斜，当骑乘者尚未把脚放上去之前就会感知该脚踏器总 是朝后面倾斜而不是朝前面倾斜。根据一般实用的脚踏器均是成对供 应，故每一对中二个脚踏器上与曲柄连接的螺纹部分均分别设计成对 手向，以便在与曲柄连接时不会混淆颠倒。
很明显地，不论是具有二个脚踏器的脚踏车或别种形式的脚踏器 还是装有脚踏器的交通工具均可同理地装上这些电能产生器、电容 器、LED等。本发明亦很明显地可籍该发电器3的强效发电能力取代 抑或加强电能的产生而被应用在其它设施上，例如声响式警报器。
本发明首次提供一可以实用又有效的方式给脚踏车或其它类似 装置，可应用在其上之警示灯、警报器或警告系统等不想依赖干电池 也不敢依赖使用者一定会记得启动它的所有相关装置。本发明是属于 一种内藏式且防傻式的安全警示系统，应用在脚踏车上时有种非人为 的强制性效果且不致增加人们无法接受的成本，也不会升高电池使用 量造成环保上的疑虑。另外值得一提的优点是，根据本发明而研发的 脚踏器可当成一种取代品或“改良品”，以致于装设在现有的机器上 时只需花费很小的代价就能改头换面而与新产品并无二致。
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