Велосипед с системой управления электрической тягой

Группа изобретений относится к области транспорта, в частности к велосипедам. Велосипед содержит педали, маховик, соединенный с педалью, мотор, аккумулятор. Велосипед по первому варианту также содержит переключатель. Переключатель выполнен с возможностью выборочно соединять аккумулятор с мотором, закрываться, когда маховик вращается, и открываться, при отсутствии сигнала вращения. Велосипед по второму варианту также содержит дроссель. Дроссель выполнен с возможностью электрически соединять аккумулятор с мотором. Маховик включает в себя генератор, выполненный с возможностью генерировать сигнал вращения, указывающий, что маховик вращается. Реле выполнено с возможностью принимать сигнал вращения и включает в себя переключатель. Переключатель выполнен с возможностью закрываться в ответ на получение реле сигнала вращения и открываться, когда реле не получает сигнала вращения. Достигается возможность использования велосипеда с электрической и мускульной тягой. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к велосипедам с электрической тягой.

Уровень техники

Велосипеды помогают облегчить дорожное движение в перегруженных городских районах. Обычно на велосипеде легче маневрировать в загруженной зоне, чем на автомобиле или грузовике. Однако использовать педальный привод для движения велосипеда может быть утомительным при поездках на длинные расстояния. Хотя электрические велосипеды дают облегчение для ездока, которому нужно переместиться на длинное расстояние, некоторые муниципальные органы ограничивают использование полностью электрических велосипедов. В качестве примера такого ограничения можно указать установление пределов использования электрических велосипедов только некоторыми областями, ограничение разрешенной скорости при использовании электрической тяги, требование пользователям электрических велосипедов приобретать специальные права или разрешение, и т.п. Эти ограничения могут быть неудобными для пользователей и могут снизить желание использовать электрические велосипеды в таких населенных пунктах.

Раскрытие изобретения

Предложен велосипед, который содержит по меньшей мере одну педаль, маховик, функционально соединенный с педалью и выполненный с возможностью вращения, мотор, выполненный с возможностью вращать колесо, аккумулятор, выполненный с возможностью подавать энергию мотору, и дроссель, выполненный с возможностью электрически соединять аккумулятор с мотором, причем энергия от аккумулятора подается мотору только тогда, когда маховик вращается.

Велосипед может дополнительно содержать реле, выполненное с возможностью допускать прохождение энергии от аккумулятора к мотору, когда маховик вращается.

Педаль может представлять собой возвратно-поступательную педаль.

Маховик может иметь генератор, выполненный с возможностью создавать сигнал вращения, указывающий на то, что маховик вращается.

Велосипед может содержать потенциометр, имеющий регулируемое сопротивление и функционально соединенный с дросселем.

Выходная мощность аккумулятора может зависеть от сопротивления потенциометра. При этом сопротивление потенциометра можно регулировать с помощью дросселя.

Маховик может быть выполнен с возможностью вращаться при наличии возвратно-поступательного движения педали.

В другом варианте предложен велосипед, который содержит по меньшей мере одну педаль, маховик, функционально соединенный с педалью и выполненный с возможностью вращения, мотор, выполненный с возможностью вращать по меньшей мере одно колесо; и реле, функционально расположенное между маховиком и мотором и выполненное с возможностью пропускать энергию к мотору, когда маховик вращается.

Энергия, поступающая к мотору, может подаваться от аккумулятора.

Маховик может быть выполнен с возможностью вращаться при наличии возвратно-поступательного движения педали.

В еще одном конкретном варианте предложен велосипед, который содержит по меньшей мере одну возвратно-поступательную педаль маховик, функционально соединенный с педалью и выполненный с возможностью вращаться при наличии возвратно-поступательного движения педали, причем маховик имеет генератор, выполненный с возможностью создавать сигнал вращения, указывающий на то, что маховик вращается, мотор, выполненный с возможностью вращать колесо, аккумулятор, выполненный с возможностью подавать энергию мотору, дроссель, выполненный с возможностью электрически соединять аккумулятор с мотором; и реле, выполненное с возможностью получать сигнал вращения и позволять энергии проходить от аккумулятора к мотору, когда маховик вращается.

Краткое описание чертежей

На Фиг. 1 показан пример велосипеда, выполненного с возможностью перемещаться как с помощью человеческой силы, так и электрической тяги.

На Фиг. 2 представлена схематическая диаграмма примера компонентов велосипеда с Фиг. 1 при работе только с помощью человеческой силы.

На Фиг. 3 представлена схематическая диаграмма примера компонентов велосипеда с Фиг. 1 при работе как с помощью человеческой силы, так и энергии аккумуляторной батареи.

Осуществление изобретения

Велосипед, который может одновременно двигаться как от педального привода, так и от энергии аккумулятора, может помочь облегчить велосипедисту тяжесть перемещения на дальние расстояния только с помощью педалей. Чтобы не допустить классифицирования велосипеда как «полностью электрического», энергия от аккумулятора может только помогать велосипедисту при педалировании. Примером может служить велосипед, который имеет педальный привод и может одновременно передвигаться как от человеческой силы, так и от электрической энергии, и который содержит педали и маховик. Маховик вращается в соответствии с движением педалей. Мотор выполнен с возможностью вращать колесо. Мотор получает энергию от аккумулятора, а дроссель управляет тем, сколько энергии забирается мотору от аккумулятора. Энергия от аккумулятора предоставляется мотору только когда вращается маховик. Например, маховик может иметь генератор, создающий сигнал вращения, который указывает на вращение маховика. Сигнал о вращении может быть получен на реле, которое может закрываться, позволяя энергии поступать к мотору. Поступление энергии к мотору прекращается, когда останавливается маховик.

Велосипед, показанный на рисунках, может быть выполнен во множестве различных форм и может иметь несколько показанных компонентов или средств, и/или некоторые из них могут быть заменены на альтернативные. Показанные примеры компонентов не предназначены для целей ограничения. Разумеется, могут также быть использованы дополнительные или альтернативные компоненты и/или реализации.

Как показано на Фиг. 1, велосипед 100 может быть выполнен с возможностью работать в комбинированном режиме. Работа в комбинированном режиме предусматривает одновременную работу в режиме человеческих усилий и в режиме от аккумулятора 110. Таким образом, когда велосипедист педалирует велосипед 100, источник энергии может быть одновременно давать энергию на колеса 105. Источник энергии может представлять собой аккумулятор 110. Пользователь может педалировать велосипед 100 путем приложения усилия к велосипедным педалям 115, функционально соединенным с маховиком 120. Энергия от аккумулятора 110 может поступать на мотор 125 при вращении маховика 120 (то есть, когда велосипедист педалирует велосипед 100). Мотор 125 может быть выполнен с возможностью приводить в движение одно или оба колеса 105 в соответствии с электрическим током, полученным от аккумулятора 110, а в некоторых случаях от маховика 120, как более подробно сказано ниже. Выходной мощностью аккумулятора 110 можно управлять с помощью дросселя 130. Дроссель 130 может быть расположен на руле 135, и велосипедист может контролировать выходную мощность аккумулятора 110 путем поворота дросселя 130, как более подробно сказано далее.

На Фиг. 2 представлена схематическая диаграмма примерных компонентов велосипеда 100 с Фиг. 1, который эксплуатируется только от человеческой силы. Как показано на рисунке, велосипед 100 имеет педали 115, маховик 120, мотор 125, аккумулятор 110, и дроссель 130, упомянутые выше. Велосипед 100, показанный на Фиг. 2 и 3, также имеет реле 140 и потенциометр 145.

Велосипедные педали 115 могут перемещаться возвратно-поступательно. То есть, педали 115 могут быть выполнены с возможностью перемещаться из первого положения во второе положение, когда их задействует, например, велосипедист, едущий на велосипеде 100. Перемещающиеся возвратно-поступательно педали 115 могут быть функционально соединены с маховиком 120. Когда велосипедист задействует педали 115, например, путем толкания их вниз, рычаги 150, соединяющие педали 115 с маховиком 120, могут вызывать вращение маховика 120. Педали могут возвращаться в их соответствующие исходные положения с помощью пружины и позволять маховику 120 вращаться свободно, таким образом, каждое нажатие на педали 115 может увеличить вращательную скорость маховика 120. Как описано выше, маховик 120 может быть выполнен с возможностью вращаться согласно задействованию велосипедных педалей 115. Маховик 120 может быть выполнен с возможностью накапливать энергию вращения. Накопленная энергия может быть передана на генератор 155, механически соединенный с маховиком 120. Генератор 155 может быть выполнен с возможностью выдавать сигнал вращения, который указывает на то, что маховик 120 вращается.

Мотор 125 может содержать электрический мотор, имеющий having а статор и ротор. Ротор может быть выполнен с возможностью вращаться в соответствии с электрическим зарядом, подаваемым на ротор и/или статор. В одном возможном подходе ротор может вращаться в соответствии с а магнитным полем, сгенерированным между ротором и статором. Сила магнитного поля может быть связана с количеством тока, подаваемого на ротор и/или статор.

Аккумулятор 110 может быть выполнен с возможностью выдавать электрическую энергию с определенной силой тока и/или напряжением. Аккумулятор 110 может иметь любое количество ячеек, которые выдают электрическую энергию в соответствии с химической реакцией. В некоторых возможных подходах аккумулятор 110 может быть перезаряжаемым. Аккумулятор 110 может представлять собой никель-металл-гидридную (NiMH) батарею, никель-кадмиевую (NiCd) батарею, литий-ионную (Li ion) батарею, или им подобные.

Дроссель 130 может быть выполнен с возможностью управлять мощностью, подаваемой от аккумулятора 110 мотору 125. В одном возможном подходе дроссель 130 может быть выполнен с возможностью управлять характеристиками сопротивления, связанными с потенциометром 145, и следовательно, скоростью мотор а125. То есть, регулируя дроссель 130 можно увеличить или уменьшить характеристики сопротивления потенциометра 145, который может изменять количество мощности, подаваемой аккумулятором 110. Поскольку выходная мощность аккумулятора 110 может быть использована для приведения в действие мотора 125, скорость мотора 125 может быть связана с количеством тока, поступающим от аккумулятора 110. Уменьшение характеристик сопротивления потенциометра 145 может обеспечить мотору 125 больше мощности (то есть, больший ток), а увеличение характеристик сопротивления потенциометра 145 может обеспечить мотору 125 меньше мощности (то есть, меньший ток).

Реле 140 может содержать электрический переключатель 160 способный открываться или закрываться в ответ на сигнал. В одном возможном варианте реализации, реле 140 может be электрически соединено с генератором 155 маховика 120, аккумулятором 110, и мотором 125. Реле 140 может содержать обычно открытый переключатель 160, который закрывается, когда получен сигнал вращения. В закрытом состоянии переключатель 160 может разрешить протекание тока от аккумулятора 110 к мотору 125. Следовательно, реле 140 может быть выполнено так, чтобы разрешить передачу энергии от аккумулятора 110 к мотору 125, если маховик 120 вращается. Переключатель 160 реле 140, показанный на Фиг. 2, открыт, когда велосипед 100 работает от усилий человека.

На Фиг. 3 представлена схема примера компонентов велосипеда 100 с Фиг. 1, когда он работает как от усилий человека, так и от мощности аккумулятора 110. Другими словами, на Фиг. 3 представлен случай, когда маховик 120 вращается, и велосипедист задействовал дроссель 130. Вращение маховика 120 путем, например, нажатия на велосипедные педали 115, приводит к тому, что сигнал вращения закрывает переключатель 160 реле 140. Когда переключатель 160 закрыт, реле 140 может электрически соединять аккумулятор 110 с мотором 125. Задействование дросселя 130 может снизить характеристики сопротивления потенциометра 145. Сила тока, и, следовательно, мощность, поступающая от аккумулятора 110, может увеличиваться по мере падения характеристик сопротивления. Аналогично, сила тока и, следовательно, мощность, поступающая от аккумулятора 110, может уменьшаться по мере увеличения характеристик сопротивления. Дроссель 130 может быть смещен в сторону исходного положения, увеличивая характеристики сопротивления потенциометра 145. Следовательно, в исходном положении (показанном на Фиг. 2), от аккумулятора 110 к мотору 125 не может проходить энергия. В активированном состоянии, как показано на Фиг. 3, больше энергии для вращения может проходить через дроссель 130 относительно исходного положения. Поскольку переключатель 160 реле 140 закрыт, мотору 125 поступает дополнительная энергия от аккумулятора 110, что приводит к тому, что мотор 125 вращает колесо быстрее, обеспечивая электрическое усиление для усилий человека на велосипеде 100.

Когда велосипедист прекращает педалирование велосипеда 100, маховик 120 замедляется и в конце концов или сразу же прекращает вращение. Время, проходящее до того момента, когда маховик 120 прекращает вращение, может зависеть от таких факторов, как трение, включая трение генератора 155. Следовательно, маховик 120 может продолжать вращаться в течение некоторого времени после того, как велосипедист прекращает нажимать на педали. Когда маховик 120 прекращает вращаться, генератор 155 перестает выдавать сигнал вращения. Когда сигнал вращения отсутствует, переключатель 160 реле 140 открывается, не давая аккумулятору 110 предоставлять мощность мотору 125. Соответственно, аккумулятор 110 и мотор 125 перестанут помогать велосипедисту.

В отношении описанных в данном документе процессов, систем, способов, эвристических алгоритмов и т.д., следует понимать, что, несмотря на обозначенную последовательность этапов, они могут быть выполнены в другой последовательности. Также следует понимать, что некоторые этапы могут быть выполнены одновременно, а также некоторые этапы могут быть добавлены или опущены. Другими словами, описания процессов представлены лишь в качестве примера вариантов осуществления изобретения и не рассматриваются как ограничение изобретения.

Таким образом, следует понимать, что описание приведено в целях наглядности, а не ограничения. Многие дополнительные варианты реализации и применения, отличные от показанных примеров, станут очевидны при ознакомлении с вышеприведенным описанием. Объем не должен быть определен на основании приведенного выше описания, но, напротив, должен быть определен на основании прилагаемой формулы изобретения наряду с полным объемом эквивалентов, для которых данная формула является основанием. Предполагается и имеется в виду, что описываемые технологии могут быть развиты и усовершенствованы в будущем, причем раскрытые системы и способы будут включены в подобные будущие варианты реализации. Таким образом, следует понимать, что применение изобретения может быть изменено и модифицировано.

Все термины, применяемые в формуле изобретения, следует понимать в их наиболее широких разумных толкованиях и их обычных значениях, как это понимают специалисты в данной области техники, если иное явно не указано в описании изобретения. В частности, использование слов «какой-либо», «данный», «вышеуказанный» и т.д. надо понимать как один или несколько указанных элементов, если в формуле не указано иное.

1. Велосипед, содержащий:

по меньшей мере одну педаль;

маховик, функционально соединенный с педалью и выполненный с возможностью вращения в соответствии с приведением в действие педали;

мотор, выполненный с возможностью вращать колесо;

аккумулятор, выполненный с возможностью подавать энергию мотору; и

переключатель, выполненный с возможностью выборочно соединять аккумулятор с мотором, при этом переключатель выполнен с возможностью закрываться, когда маховик вращается для обеспечения энергии от аккумулятора к мотору, и при этом переключатель выполнен с возможностью открываться, при отсутствии сигнала вращения.

2. Велосипед по п. 1, в котором педаль представляет собой возвратно-поступательную педаль.

3. Велосипед по п. 1, который дополнительно содержит дроссель; и

потенциометр, имеющий регулируемое сопротивление и функционально соединенный с дросселем.

4. Велосипед по п. 3, в котором количество энергии, выдаваемой аккумулятором, взаимосвязано с сопротивлением потенциометра.

5. Велосипед по п. 3, в котором сопротивление потенциометра регулируется путем управления дросселем.

6. Велосипед по п. 1, в котором маховик выполнен с возможностью вращаться в ответ на возвратно-поступательное движение педали.

7. Велосипед, который содержит:

по меньшей мере одну педаль;

маховик, функционально соединенный с педалью и выполненный с возможностью вращения;

мотор, выполненный с возможностью вращать по меньшей мере одно колесо; и

реле, функционально расположенное между маховиком и мотором, причем реле включает в себя переключатель, выполненный с возможностью закрываться, когда маховик вращается, чтобы пропускать энергию к мотору, и открываться, когда маховик не вращается, чтобы отключать мотор,

при этом маховик включает в себя генератор, выполненный с возможностью генерировать сигнал вращения, указывающий, что маховик вращается, причем переключатель выполнен с возможностью закрываться в ответ на получение реле сигнала вращения, и, при этом, переключатель выполнен с возможностью открываться, когда реле не получает сигнала вращения.

8. Велосипед по п. 7, в котором педаль представляет собой возвратно-поступательную педаль.

9. Велосипед по п. 7, который также содержит потенциометр, электрически соединенный с реле, причем потенциометр имеет регулируемое сопротивление.

10. Велосипед по п. 9, в котором количество энергии, выдаваемой аккумулятором, взаимосвязано с сопротивлением потенциометра.

11. Велосипед по п. 9, в котором сопротивление потенциометра регулируется путем управления дросселем.

12. Велосипед по п. 7, в котором энергия мотору обеспечивается от аккумулятора.

13. Велосипед по п. 7, в котором маховик выполнен с возможностью вращаться в ответ на возвратно-поступательное движение педали.

14. Велосипед, который содержит:

по меньшей мере, одну возвратно-поступательную педаль;

маховик, функционально соединенный с педалью и выполненный с возможностью вращения в ответ на возвратно-поступательное движение возвратно-поступательной педали, при этом маховик включает в себя генератор, выполненный с возможностью генерировать сигнал вращения, указывающий, что маховик вращается;

мотор, выполненный с возможностью вращать колесо;

аккумулятор, выполненный с возможностью подавать энергию мотору;

дроссель, выполненный с возможностью электрически соединять аккумулятор с мотором; и

реле, выполненное с возможностью принимать сигнал вращения, причем реле включает в себя переключатель, выполненный с возможностью закрываться в ответ на получение реле сигнала вращения, указывающего, что маховик вращается, чтобы обеспечить прохождение энергии от аккумулятора к мотору, и открываться, когда реле не получает сигнала вращения, чтобы отключать мотор.

15. Велосипед по п. 14, который также содержит потенциометр, имеющий регулируемое сопротивление и функционально соединенный с дросселем.

16. Велосипед по п. 15, в котором количество энергии, выдаваемой аккумулятором, взаимосвязано с сопротивлением потенциометра.

17. Велосипед по п. 15, в котором сопротивление потенциометра регулируется путем управления дросселем.