專利名稱：環(huán)保自行車及其車輪與發(fā)電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自行車，尤其涉及一種可達(dá)到較佳環(huán)境保護(hù)目標(biāo)與碳排放減量的 環(huán)保腳踏車。
背景技術(shù)：
自行車是一種腳踏驅(qū)動(dòng)、人力驅(qū)動(dòng)或混合驅(qū)動(dòng)的車載工具，具有二個(gè)輪胎連結(jié)于 一車架。從自行車問世以來，自行車經(jīng)歷持續(xù)連續(xù)不斷的改良與進(jìn)步。隨著現(xiàn)代化材料的 問世以及電腦輔助設(shè)計(jì)，自行車的革新仍舊持續(xù)。許多通勤或城市腳踏車(例如美國(guó)或歐 洲城市腳踏車)配備有15至21段外部齒輪模塊，該外部齒輪模塊包括需要較高成本且需 復(fù)雜手續(xù)定期保養(yǎng)的鏈輪以及變速器。然而，當(dāng)考慮未來環(huán)境技術(shù)時(shí)，許多缺點(diǎn)仍然存在于 現(xiàn)行自行車的制造的過程中。有鑒于“越環(huán)保越好”的價(jià)值已成為全球潮流，許多嶄新且富 創(chuàng)意性的自行車制造法已被提出，以下將詳述傳統(tǒng)自行車制造法。
美國(guó)專利US 5，197，927披露一種齒輪變速系統(tǒng)，其中包括一個(gè)連接于后方多個(gè) 飛輪以及一環(huán)形鏈輪群的鏈條、一前變速器及一后變速器。一旦前變速器或后變速器各自 地被驅(qū)動(dòng)，鏈條切換于環(huán)形鏈輪群的鏈輪之間，或者切換于后方多個(gè)飛輪之間。
在上述傳統(tǒng)的齒輪變速系統(tǒng)中，鏈條或是變速器均未受自行車車架保護(hù)，如此將 增加故障或是在一般氣候下機(jī)械腐蝕的可能性。另外，由于復(fù)雜的安裝方法以及定期保養(yǎng) 困難，當(dāng)變速器損壞時(shí)或是鏈條生銹或腐蝕后，傳統(tǒng)的自行車即被丟棄。因?yàn)槿绱?，全球?廢棄物以及碳排放量于是增加，此結(jié)果將與環(huán)境保護(hù)的目的背道而馳。
對(duì)于傳統(tǒng)自行車的輪胎，一個(gè)改良型的輪胎結(jié)構(gòu)一直不斷被期待，但到目前為止 此領(lǐng)域的技術(shù)仍未滿足此需求。許多輪胎，例如標(biāo)準(zhǔn)型的輪胎，通常包括一個(gè)中空的環(huán)狀橡 膠管，環(huán)繞于一金屬或塑膠內(nèi)框設(shè)置。環(huán)狀橡膠管內(nèi)通常填充有空氣或惰性氣體，當(dāng)人們駕 乘自行車時(shí)提供彈性和舒適性。依照道路品質(zhì)的不同，此種充氣輪胎很容易刺破或漏氣，導(dǎo) 致氣體逸出環(huán)狀橡膠管，使輪胎不適合繼續(xù)使用。此外，如果輪胎被刺破，爆胎可能傷害騎 乘者或是危害騎乘者的安全。
美國(guó)專利US6752187披露一種此領(lǐng)域通知的輪胎，其中一無內(nèi)胎的輪胎包括一基 座。基座具有一內(nèi)表面可與輪幅元件結(jié)合、一相反的外表面可與此無內(nèi)胎輪胎的輪圈結(jié)合、 以及一體成形的側(cè)壁自內(nèi)表面的交點(diǎn)延伸至外表面的交點(diǎn)。盡管此結(jié)構(gòu)特征解決了標(biāo)準(zhǔn)輪 胎的問題，然而一旦無內(nèi)胎輪胎變形后，很難將輪胎固定。并且，此種無內(nèi)胎輪胎的制造成 本相當(dāng)昂貴。
因此，當(dāng)考慮未來自行車工業(yè)的環(huán)保趨勢(shì)時(shí)，在選擇傳統(tǒng)輪胎或無內(nèi)胎輪胎之間 時(shí)是一個(gè)兩難的選擇。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年大約生產(chǎn)有10萬噸天然橡膠以及12萬噸合成橡膠， 其中超過一半的數(shù)量是用于輪胎制造，且越來越多的數(shù)量用于制造其他產(chǎn)品。于是，發(fā)明一 種新的對(duì)環(huán)境友善的輪胎制造方法或結(jié)構(gòu)，以制造更耐用且可長(zhǎng)期使用的輪胎已成為一個(gè) 迫切的問題，如此才能克服目前的困境。
近日來，另一方面，由于電動(dòng)自行車具有低環(huán)境污染，低碳排放的特點(diǎn)，近來越來越多的研究集中在電動(dòng)自行車。然而，由于傳統(tǒng)的電動(dòng)自行車仍然需要利用電力驅(qū)動(dòng)，因此 一個(gè)笨重且需連接市電插座充電的馬達(dá)必須配備于電動(dòng)自行車上。
美國(guó)專利US5368122披露一種具有傘形齒輪的直流馬達(dá)，且傘形齒輪包括一驅(qū)動(dòng) 裝置以及一傳動(dòng)環(huán)，該直流馬達(dá)設(shè)置于后方三腳支撐結(jié)構(gòu)。傳動(dòng)環(huán)借由直流馬達(dá)以及傘性 齒輪而旋轉(zhuǎn)。以及，美國(guó)專利US 6412800中，一種套件被披露，該套件設(shè)置于自行車的踏板 軸的下方，且包括一電力馬達(dá)、一控制器以及齒輪，已供給自行車動(dòng)力。美國(guó)專利US6131683 披露一種電動(dòng)自行車，其中包括一應(yīng)用軸向磁導(dǎo)通驅(qū)動(dòng)的直流平板馬達(dá)，其中該馬達(dá)利用 一控制電路、一踏板負(fù)載感測(cè)器、一踏板旋轉(zhuǎn)速度感測(cè)器、一力矩感測(cè)器、一減速機(jī)構(gòu)、一傳 動(dòng)裝置及齒輪等裝置使車輪旋轉(zhuǎn)。
在上述專利中，一個(gè)電動(dòng)馬達(dá)必須設(shè)置于一自行車的一車架上，且電動(dòng)馬達(dá)通過 齒輪或傳動(dòng)裝置耦合于一車輪，如此將導(dǎo)致高成本以及重量的增加。另外，雖然電動(dòng)馬達(dá)可 設(shè)置于自行車的輪轂中，自行車的輪幅必須一個(gè)一個(gè)的重新固定于輪轂以重新結(jié)合，導(dǎo)致 需要許多時(shí)間用以組裝。因此，前述馬達(dá)是笨重、續(xù)航力低且不便于通勤者、城市或是戶外 騎乘的用途。
于是，一個(gè)環(huán)保腳踏車的需求存在，此環(huán)保腳踏車克服此技術(shù)領(lǐng)域中傳統(tǒng)傳動(dòng)系 統(tǒng)固有的結(jié)構(gòu)性問題。以及，另一個(gè)環(huán)保腳踏車的需求存在，此環(huán)保腳踏車必須克服此技術(shù) 領(lǐng)域中電動(dòng)馬達(dá)的復(fù)雜問題。本發(fā)明的一目的在于克服一個(gè)或多個(gè)上述問題所產(chǎn)生的負(fù)面影響。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的基本概念是希望保護(hù)環(huán)境，且讓我們的生活比以前更好更環(huán)保。借由4R 的原則，也即，減量(reduce)、再利用(reuse)、回收(recycle)及再生(regeneration),— 人力驅(qū)動(dòng)以及混合驅(qū)動(dòng)的環(huán)保自行車于是被提出?；旌向?qū)動(dòng)的環(huán)保腳踏車可以至少利用人 力或電力來源而驅(qū)動(dòng)，其中電力來源可以是一般可再充電的電池、太陽能電池、燃料電池等坐 寸ο
具有多個(gè)內(nèi)建齒輪模塊(也即internal-gear module、hub-gear module、 planetary gear module或epicycle gear module)的系統(tǒng)可被用于自行車傳動(dòng)比轉(zhuǎn)換系 統(tǒng)，以滿足未來環(huán)?？萍籍a(chǎn)品的需求。擁有較長(zhǎng)壽命周期(life cycle)且免保養(yǎng)的特性， 內(nèi)建齒輪模塊帶給騎乘者更好的體驗(yàn)，無論是通勤使用、城市使用或是山路的情況。外建的 齒輪模塊(也即鏈輪及變速器)的齒輪及結(jié)構(gòu)組件是暴露于外部環(huán)境。相反的，內(nèi)建齒輪 模塊以及其潤(rùn)滑劑是被密封于輪轂殼或是連通管殼內(nèi)，其中輪轂殼或連通管殼是對(duì)應(yīng)于至 少一自行車的驅(qū)動(dòng)輪或是踏板。此外，通過整合內(nèi)部傳動(dòng)比轉(zhuǎn)換控制組件，多個(gè)內(nèi)建齒輪模 塊的傳動(dòng)比的轉(zhuǎn)換是可以借由單一步驟完成，其中單一步驟是對(duì)應(yīng)于一個(gè)連結(jié)于多個(gè)內(nèi)建 齒輪模塊的單一控制桿或是一單一扭轉(zhuǎn)變換器(開關(guān))便可實(shí)現(xiàn)。
在一具體實(shí)施例中，一環(huán)保腳踏車包括一車架、二車輪、一第一內(nèi)建齒輪模塊、一 第二內(nèi)建齒輪模塊以及一傳動(dòng)元件。車架包括一踏板、一前支撐單元(前支撐單元為單一 支架或雙支架)、一后支撐單元(后支撐單元為單一支架或雙支架)以及一座椅架，其中座 椅架包括一座墊或一座鞍。二個(gè)車輪分別連結(jié)于前支撐單元及后支撐單元。傳動(dòng)元件設(shè)置 于車架內(nèi)或者連結(jié)于車架的一保護(hù)管內(nèi)，中傳動(dòng)元件的主要部分設(shè)置于保護(hù)管中。第一內(nèi)建齒輪模塊以及第二內(nèi)建齒輪模塊耦合于踏板以及至少一車輪。傳動(dòng)元件連結(jié)第一、二內(nèi) 建齒輪模塊，以傳遞動(dòng)力至至少一車輪。
傳動(dòng)元件是一動(dòng)力傳動(dòng)耦合單元，其對(duì)應(yīng)于多個(gè)內(nèi)建齒輪模塊是由至少一鏈條、 一皮帶、一轉(zhuǎn)軸、一可撓性桿件或可撓性纜索所構(gòu)成。大部分的第一內(nèi)建齒輪模塊、第二內(nèi) 建齒輪模塊、傳動(dòng)元件以及一選擇性安裝的馬達(dá)大體上均可以密封設(shè)置于車架內(nèi)或是保護(hù) 管當(dāng)中。于是，整個(gè)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)可以免于可能的外部損害或腐蝕，一個(gè)耐用的環(huán)保自行車 即可完成。當(dāng)騎乘此自行車時(shí)，來自騎乘者的外力或選擇性設(shè)置的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的機(jī)械動(dòng)力可 被傳遞到至少一車輪(驅(qū)動(dòng)輪)。如果第一、二內(nèi)建齒輪模塊均提供最簡(jiǎn)單的三段傳動(dòng)比， 則多達(dá)九段傳動(dòng)比可提供給騎乘者。因此，騎乘者可以沿著自行車道以最小的力量、最輕松 的方式騎乘此自行車。
在另一具體實(shí)施例中，本發(fā)明的環(huán)保自行車的每一車輪分別包括多個(gè)輪幅、一輪 轂、一輪環(huán)、一輪胎及多個(gè)填充物。輪環(huán)連結(jié)于輪幅的外端，輪轂設(shè)置于連結(jié)于輪幅的內(nèi)端， 且輪胎受輪環(huán)所支持而環(huán)繞設(shè)于其上。多個(gè)填充物填充于受輪環(huán)所支持的輪胎內(nèi)，其中多 個(gè)填充物是由多孔材料或者氣態(tài)物質(zhì)所組成(例如空氣、氮?dú)饣蚴菤鍤獾?。本發(fā)明的車 輪的輪胎填充有至少包括一或多個(gè)多孔材料的填充物，以取代傳統(tǒng)的氣體充氣的內(nèi)胎。于 是，相較于傳統(tǒng)的輪胎，本發(fā)明的輪胎適用于各種車道狀況，且提供安全的駕乘體驗(yàn)，以及 可防止輪胎爆胎的危險(xiǎn)。
在另一具體實(shí)施例中，一用于本發(fā)明的環(huán)保自行車的發(fā)電器包括一盤狀轉(zhuǎn)子、多 個(gè)磁性件其中每一磁性件包含至少一北磁極N與一南磁極S、以及一定子。盤狀轉(zhuǎn)子連結(jié)于 車輪的輪轂，且包括一環(huán)形區(qū)域。多個(gè)磁性件的南北磁極交錯(cuò)地設(shè)置于盤狀轉(zhuǎn)子的環(huán)形區(qū) 域。多個(gè)磁性件的長(zhǎng)寬比大體上大于2 I以達(dá)到較佳的磁電發(fā)電效率。定子設(shè)置于防護(hù) 蓋或防污蓋內(nèi)，且定子包括至少一第一感應(yīng)極柱及一線圈。在此，感應(yīng)極柱是依弧線方式對(duì) 齊于盤狀轉(zhuǎn)子的環(huán)形區(qū)域，且線圈環(huán)繞于感應(yīng)極柱以供電于環(huán)保自行車。由于感應(yīng)極柱的 外表面的形狀非正方形，當(dāng)發(fā)電器被驅(qū)動(dòng)時(shí)將具有更高的發(fā)電效率?；谡?R(減少、再 利用、回收及再生)的原則，盤狀轉(zhuǎn)子還可以對(duì)應(yīng)于一碟剎模塊，其中碟剎模塊與發(fā)電器共 用盤狀轉(zhuǎn)子。當(dāng)利用一剎車控制模塊控制碟剎模塊動(dòng)作時(shí)，發(fā)電器可借由回收自行車的動(dòng) 能或者，在一具體實(shí)施例中，騎乘者的動(dòng)能以產(chǎn)生電力，此電力可用于點(diǎn)亮背后照明發(fā)光二 極管以達(dá)到警示功能。當(dāng)背后照明發(fā)光二極管被點(diǎn)亮?xí)r，自行車移動(dòng)的速度也同時(shí)減緩，得 以產(chǎn)生一個(gè)更安全的騎乘經(jīng)驗(yàn)，并成就本發(fā)明的一目的包括能源再利用或無碳排放下電力 再生的目的。
在本發(fā)明的另一具體實(shí)施例中，一環(huán)保自行車包括一車架。車架包括一踏板、一前 支撐單元、一后支撐單元以及一座椅架。一驅(qū)動(dòng)輪至少連結(jié)于前支撐單元或后支撐單元。一 齒輪模塊連結(jié)于踏板及驅(qū)動(dòng)輪，以改變傳動(dòng)比。一第一傳動(dòng)元件耦合于踏板、齒輪模塊以及 傳動(dòng)輪。第二傳動(dòng)元件將傳動(dòng)于其中的機(jī)械動(dòng)力耦合于齒輪模塊以及第一負(fù)載裝置之間， 其中第一負(fù)載裝置不同于驅(qū)動(dòng)輪。第一負(fù)載裝置是一內(nèi)建或者一外部裝置且具有發(fā)電功 能，例如一具有發(fā)電功能的前方照明燈、后方照明燈、閃光警示燈或者收音機(jī)，或者是一具 有發(fā)電功能的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，反之亦然。第一負(fù)載裝置還以有線或無線的連結(jié)方式耦合于一第 二負(fù)載裝置，其中第二負(fù)載裝置是一前方照明燈、后方照明燈、閃光警示燈或者收音機(jī)或其 組合。并且，第二負(fù)載裝置也可以是一可移動(dòng)式的電子裝置，該電子裝置可以配備有全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、或是手機(jī)(即移動(dòng)電話)功能或是其組合。于是， 借由本發(fā)明目的或創(chuàng)新的一能量回收機(jī)構(gòu)，本發(fā)明的環(huán)保自行車更加減少碳排放(溫室氣 體)的目標(biāo)便可以被達(dá)成。


圖1為本發(fā)明的實(shí)施例的一的環(huán)保自行車的示意圖2為圖1的環(huán)保自行車的部分結(jié)構(gòu)透視圖3為圖1的環(huán)保自行車的部分結(jié)構(gòu)透視圖，其中傳動(dòng)元件包括一無接頭的轉(zhuǎn)軸、 一斜齒輪及軸承，且大部分的傳動(dòng)元件是設(shè)置于屬于車架部分結(jié)構(gòu)的保護(hù)管16內(nèi)；
圖4A為圖1中的環(huán)保自行車的傳動(dòng)系統(tǒng)的示意圖，其中傳動(dòng)系統(tǒng)包括第一、二內(nèi) 建齒輪模塊；
圖4B為本發(fā)明的另一實(shí)施例的環(huán)保自行車的傳動(dòng)系統(tǒng)的示意圖，其中傳動(dòng)系統(tǒng) 的齒輪不具輪齒；
圖5為圖1中的環(huán)保自行車的一變形例的部分結(jié)構(gòu)示意圖,其中傳動(dòng)元件包括一 具有二個(gè)接頭的轉(zhuǎn)軸及一具有彎曲外型的保護(hù)管16’ ；
圖6為本發(fā)明的環(huán)保自行車的另一變形例的示意圖，其中大部分的傳動(dòng)元件設(shè)置 于屬于車架部分結(jié)構(gòu)的保護(hù)管中；
圖7為圖1的環(huán)保自行車的車輪的實(shí)施例之一的示意圖8A為圖7的車輪的部分結(jié)構(gòu)爆炸圖SB為圖8A的車輪于組裝后的剖面圖，其中輪胎內(nèi)填充有尺寸、大小、形狀不同 的多孔填充物(260)；
圖9為本發(fā)明的環(huán)保腳踏車的車輪的另一變形例的示意圖1OA為圖9的車輪的部分結(jié)構(gòu)爆炸圖1OB為圖1OA的車輪于組裝后的剖面圖，其中輪胎內(nèi)填充有尺寸、大小、形狀不 同的多孔填充物(260)；
圖1OC為圖9的車輪于組裝后的另一實(shí)施例的示意圖，其中車輪的輪胎內(nèi)填充有 尺寸、大小、形狀不同的多孔填充物(260)；
圖1lA為圖1的環(huán)保自行車的第一發(fā)電器(440)的部分結(jié)構(gòu)示意圖1lB及圖1lC為本發(fā)明的環(huán)保自行車的第一發(fā)電器(440)的變形例的示意圖12A為圖1lA中的第一發(fā)電器(440)的實(shí)施例的側(cè)視圖12B為第一發(fā)電器(440)的另一實(shí)施例的側(cè)視圖13A為本發(fā)明的環(huán)保自行車的第一發(fā)電器的示意圖，其中顯示定子、多個(gè)第一 感應(yīng)極柱、多個(gè)第二感應(yīng)柱、盤狀轉(zhuǎn)子以及多個(gè)磁性件的位置關(guān)系；
圖13B為定子的多個(gè)感應(yīng)柱的側(cè)視圖，其中顯示圖13A中感應(yīng)極柱的一外表面；
圖14顯示一運(yùn)用于本發(fā)明的環(huán)保自行車的發(fā)電器的電路圖15為圖1的環(huán)保自行車的部分結(jié)構(gòu)示意圖，其中顯示一第一負(fù)載裝置(480)，同 時(shí)具備發(fā)電器以及驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的功能；
圖16顯示一運(yùn)用于本發(fā)明的環(huán)保自行車的發(fā)電器的另一實(shí)施例的電路圖17A顯示圖14的電路圖中，由發(fā)電器的線圈所產(chǎn)生的交流輸入電壓被轉(zhuǎn)換為直流輸出電壓前的交流輸入電壓的示范波形；
圖17B顯示圖14的電路圖中，發(fā)電器的三相交流輸入電壓轉(zhuǎn)換為大體上為直流輸出電壓后的直流電壓輸出電壓的示范波形；以及
圖17C顯示圖16的電路圖中，典型單相交流輸入電壓轉(zhuǎn)換為直流輸出電壓后的直流輸出電壓的示范波形。
其中，附圖標(biāo)記說明如下
1、1:’ 環(huán)保自行車
10 --車架
11 --前支撐單元
12 --后支撐單元
13 --防塵殼
14 ’-底部連通管殼·
143 輪轂殼
145 側(cè)壁
15 --把手架
16、16’ 保護(hù)管
161 內(nèi)表面
162 端部
163 端部
17 --座椅架
18 --剎車控制模塊
21 --末端
22 --末端
24 -'"底端
100 傳動(dòng)系統(tǒng)
120 第一內(nèi)建齒輪模塊
121 輸入齒輪
122 輸出齒輪
130 曲柄組
134 踏板
135 轉(zhuǎn)軸
140 第二內(nèi)建齒輪模塊
141 輸入齒輪
142 輸出齒輪
150 第一傳動(dòng)元件
151 第一動(dòng)力傳動(dòng)部
152 第二動(dòng)力傳動(dòng)部
153 轉(zhuǎn)軸
154 軸承0079]155 --接頭0080]158 --端部0081]160 --第二傳動(dòng)元件0082]200、200’ 車輪0083]210 --輪輻0084]211 -'"末端0085]215 --輪轂0086]220 --輪環(huán)0087]221 --胎唇固定區(qū)0088]225 --定點(diǎn)0089]227 --安裝面0090]228 --空間0091]229 --基部0092]230 --輪胎0093]231 --底部區(qū)域0094]233 --胎唇區(qū)域0095]235 --空間0096]240 --內(nèi)層0097]245 --空間0098]250 --填充閥0099]260 --填充物0100]270 --減壓閥0101]280 --多功能閥0102]400 -'"發(fā)電模塊0103]410 -'"第一發(fā)電系統(tǒng)0104]420 --防護(hù)蓋0105]440 -'"第一發(fā)電器0106]442 --盤狀轉(zhuǎn)子0107]4421、4421’、4421’、440108]4425 孔洞0109]443 --環(huán)形區(qū)域0110]444 -'"第一定子0111]4442 第一 感應(yīng)極柱0112]4444 線圈0113]445 ^-內(nèi)環(huán)區(qū)域0114]446 ^-第一整流器0115]450 --控制模塊0116]451 --第一開關(guān)0117]452 --第二開關(guān) 磁性件
453 第三開關(guān)
454 第四開關(guān)
460 單一傳動(dòng)比控制模塊
465 碟剎模塊
470 第一電力儲(chǔ)存裝置
472 第一電壓調(diào)節(jié)器
4g0 第一負(fù)載裝置
4811 支架
482 第二定子
483 第二轉(zhuǎn)子
484 第二線圈
485 磁性件
489 第二整流器
490、490’ 第二負(fù)載裝置
492 第一電源模塊
492’ 第二電源模塊
493 背后照明發(fā)光二極管
494、496 電流
a 寬度
b 高度
B 轉(zhuǎn)軸
C 中軸線
D5 工作距離
I 外力
I’ 動(dòng)力
O、O’ 動(dòng)力
Pl 第一尺寸
P2 第二尺寸具體實(shí)施方式
有關(guān)本發(fā)明的前述及其他技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)與功效，在以下配合參考附圖的一優(yōu)選 實(shí)施例的詳細(xì)說明中，將可清楚的呈現(xiàn)。
本發(fā)明的各式實(shí)施例可簡(jiǎn)化公知自行車的復(fù)雜設(shè)計(jì)、減少生產(chǎn)成本，并減少飛輪、 前變速器、鏈條、鏈輪、后變速器的空間消耗。此外，本發(fā)明的環(huán)保自行車可使得對(duì)安全操作 機(jī)制有所需求的騎乘者感受最舒適的騎乘感受。為成就上述目的以及設(shè)計(jì)一對(duì)環(huán)境友善 (生態(tài)友善或是土地友善)且運(yùn)用4R核心原則的環(huán)保自行車，更多的內(nèi)容將于后續(xù)說明。 首先，本發(fā)明提供一環(huán)保自行車的傳動(dòng)系統(tǒng)，傳動(dòng)系統(tǒng)減少元件或其零件暴露于外部或具 腐蝕性的環(huán)境中，并成就一可長(zhǎng)時(shí)間使用的環(huán)保自行車。接著，為了減少橡膠生產(chǎn)過程中廢 棄材料的產(chǎn)生，本發(fā)明還提供一更安全且可更長(zhǎng)期使用的環(huán)保自行車的車輪。最后，二個(gè)利用不同設(shè)計(jì)原則用于產(chǎn)生電力供環(huán)保自行車，并采用更環(huán)保的設(shè)計(jì)理念的發(fā)電器將于后續(xù) 說明。
請(qǐng)參見圖1、圖2。圖1顯示本發(fā)明的環(huán)保自行車I的優(yōu)選實(shí)施例的示意圖。環(huán)保 自行車I包括一車架10、一傳動(dòng)系統(tǒng)100、二個(gè)車輪200、一發(fā)電模塊400以及一單一傳動(dòng)比 控制模塊460。
車架10包括一前支撐單元11、一后支撐單元12、一輪轂殼143、一底部連通管殼 14、一把手架15、一保護(hù)管16、一座椅架17以及一剎車控制模塊18。前支撐單元11具有 單一支撐單元或雙支撐單元，包括一或二個(gè)末端21。后支撐單元12具有單一支撐單元或 雙支撐單元，包括一或二個(gè)末端22。在一具體實(shí)施例中，前支撐單元11以及后支撐單元12 均具有二個(gè)支撐單元，且包括二個(gè)末端。后支撐單元12的二個(gè)末端22與輪轂殼143利用 螺絲鎖合。二個(gè)末端21連結(jié)于二個(gè)車輪200之一，且二個(gè)末端22連結(jié)于另一車輪200 (驅(qū) 動(dòng)輪)。如圖2所示，底部連通管殼14以及輪轂殼143大體上分別具有一類似圓柱的內(nèi)部 空間，以及底部連通管殼14具有二個(gè)側(cè)壁145。
如圖3所示，保護(hù)管16是屬于車架10的一部分，或者保護(hù)管16是連結(jié)于車架10 的獨(dú)立元件。保護(hù)管16具有一內(nèi)表面161以及二個(gè)端部162及163，其中端部162之一連 結(jié)于底部連通管殼14，且另一端部163連結(jié)于輪轂殼143。在此實(shí)施例中，保護(hù)管16是一 單一元件，然而保護(hù)管16可包括多個(gè)組件，且不應(yīng)被局限于此。如圖5所示，在另一實(shí)施例 中，保護(hù)管16’具有一彎曲狀的外型，且包括多個(gè)組件。如圖1所示，座椅架17具有一內(nèi)表 面23，且座椅架17的底端24通過車架10連結(jié)于底部連通管殼14。由于輪轂殼143、底部 連通管殼14、保護(hù)管16以及座椅架17為中空結(jié)構(gòu)，于是一連續(xù)性的通道便可以形成于座椅 架17的頂端25及輪轂殼143之間。
請(qǐng)參閱圖2、圖3及圖4A,傳動(dòng)系統(tǒng)100包括一第一內(nèi)建齒輪模塊120、一曲柄組 130、一第二內(nèi)建齒輪模塊140以及一第一傳動(dòng)兀件150。另外,傳動(dòng)系統(tǒng)100可還包括第二 傳動(dòng)元件160以及第一負(fù)載裝置480。
請(qǐng)參照?qǐng)D4A，其中為簡(jiǎn)化附圖，在圖4A中僅顯示第一內(nèi)建齒輪模塊120、曲柄組 130、第二內(nèi)建齒輪模塊140、第一傳動(dòng)元件150、驅(qū)動(dòng)輪200以及第一負(fù)載裝置480，其中保 護(hù)管16 (或16’)以及底部連通管殼14未顯示于圖4A中。可旋轉(zhuǎn)的曲柄組130設(shè)置于底 部連通管殼14的二側(cè)壁145上，且包括二個(gè)踏板134以及二個(gè)轉(zhuǎn)軸135，其中轉(zhuǎn)軸135連結(jié) 或耦合于第一內(nèi)建齒輪模塊120。第一內(nèi)建齒輪模塊120設(shè)置于底部連通管殼14的內(nèi)部空 間，且第二內(nèi)建齒輪模塊140設(shè)置于輪轂殼143的內(nèi)部空間。第一、二內(nèi)建齒輪模塊120、 140均為內(nèi)變速模塊，可利用市面上可購(gòu)得的產(chǎn)品，例如簡(jiǎn)單的行星齒輪組合。此齒輪組 合可提供三段變速，或者更多，或者無限制的傳動(dòng)比變速，其中第一、二內(nèi)建齒輪模塊120、 140包括至少一具有或不具有輪齒的行星輪。第一、二內(nèi)建齒輪模塊120、140可還耦合于單 一傳動(dòng)比控制模塊460，利用單一動(dòng)作以改變傳動(dòng)比，以創(chuàng)造更簡(jiǎn)便的齒輪控制方法以及更 好的騎乘體驗(yàn)。第一內(nèi)建齒輪模塊120可包括一輸入齒輪121、一行星輪123以及一輸出齒 輪122,且第二內(nèi)建齒輪模塊140可包括一輸入齒輪141、一輸出齒輪142以及一個(gè)或多個(gè) 具有輪齒或不具輪齒的行星輪142，其中輸入齒輪121、141，以及輸出齒輪122、142可為具 有輪齒或不具輪齒的聯(lián)動(dòng)輪、斜齒輪、鏈輪或一行星輪或多個(gè)行星輪，如圖3、圖4A及圖4B 所示。實(shí)質(zhì)上，聯(lián)動(dòng)輪可以包括一圓形板、一無輪齒的圓形(球形或盤狀)元件或是一輪狀具有輪齒或不具有輪齒的兀件所構(gòu)成。輪轂殼143可還包括一拖架殼或防塵殼13以建構(gòu) 一完全密封的空間供第二內(nèi)建齒輪模塊140設(shè)置。
請(qǐng)參閱圖3。第一傳動(dòng)元件150為一動(dòng)力傳動(dòng)稱合單元,且大部分的第一傳動(dòng)元件 150均設(shè)置于屬于車架部分結(jié)構(gòu)的保護(hù)管16 (或16’)當(dāng)中。在此實(shí)施例中，第一傳動(dòng)元件 150包括一第一動(dòng)力傳動(dòng)部151、一第二動(dòng)力傳動(dòng)部152、一轉(zhuǎn)軸153以及二個(gè)軸承154。轉(zhuǎn) 軸153可以是利用具有合金滲雜的高張力金屬材料，或者是由包括玻璃纖維或碳滲雜的材 料的可撓性元件所構(gòu)成，其中碳滲雜的材料包括碳纖維材料。轉(zhuǎn)軸153的二個(gè)端部158分 別延伸進(jìn)入其所對(duì)應(yīng)的保護(hù)管16 (或16’ )的二個(gè)端部162及163，且二個(gè)動(dòng)力傳動(dòng)部151 及152固定于轉(zhuǎn)軸153的兩端。第一動(dòng)力傳動(dòng)部151為一斜齒輪,設(shè)置于鄰近底部連通管 殼14的位置,且與第一內(nèi)建齒輪模塊120的輸出齒輪121以相交會(huì)的方式連結(jié)。第二動(dòng)力 傳動(dòng)部152為一斜齒輪,設(shè)置于鄰近輪轂殼143的位置,且與第二內(nèi)建齒輪模塊140的輸入 齒輪141以相交會(huì)的方式連結(jié)。軸承154設(shè)置于保護(hù)管16 (或16’)的內(nèi)表面161，用以支 撐或者限制轉(zhuǎn)軸153的移動(dòng)。每一軸承154包括多個(gè)滾珠環(huán)設(shè)于其中。然而，在另一實(shí)施 例中，軸承154可利用低摩擦力構(gòu)件或剛性材料取代滾珠功能。
值得注意的是，雖然在此實(shí)施例中第一傳動(dòng)元件150通過轉(zhuǎn)軸153自第一內(nèi)建齒 輪模塊120傳動(dòng)機(jī)械動(dòng)力至第二內(nèi)建齒輪模塊140，但并不限定于此。第一傳動(dòng)元件150可 以是由一鏈條、皮帶、可撓性桿件或者可撓性纜索所構(gòu)成。此外，二個(gè)動(dòng)力傳動(dòng)部151及152 可以是一齒輪、斜齒輪或是鏈輪，且二個(gè)動(dòng)力傳動(dòng)部151及152可以實(shí)質(zhì)上是一聯(lián)動(dòng)輪可以 包括一圓形板、一無輪齒的圓形(球形或盤狀)元件或是一輪狀具有輪齒或不具有輪齒的 元件所構(gòu)成。
請(qǐng)參閱圖15。第二傳動(dòng)元件160為一剛性或可撓性的驅(qū)動(dòng)軸，設(shè)置于座椅架17， 其中座椅架17還包括一座鞍及一座墊，座墊實(shí)質(zhì)上對(duì)齊座椅架17的中軸線C。第二傳動(dòng)元 件160延伸進(jìn)入底部連通管殼14，并連結(jié)輸入齒輪122與第一負(fù)載裝置480。第二傳動(dòng)元件 160是利用具有合金滲雜的高張力金屬材料或者是由包括玻璃纖維或碳滲雜的材料的可撓 性元件所構(gòu)成，其中碳滲雜的材料包括碳纖維材料。在此實(shí)施例中，第二傳動(dòng)元件160是一 轉(zhuǎn)軸，但并不限定于此，第二傳動(dòng)元件160可以是由一鏈條、皮帶、可撓性桿件或者可撓性 纜索所構(gòu)成。
請(qǐng)參閱圖1及圖4A。單一傳動(dòng)比控制模塊460是一單一控制桿或是一單一扭轉(zhuǎn)變 換器(變速開關(guān))。單一傳動(dòng)比控制模塊460設(shè)置在把手架15或者車架10的其它位置，并 且率禹合于第一、二內(nèi)建齒輪模塊120、140。第一負(fù)載裝置480是一發(fā)電器或者一具有發(fā)電功 能的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)。第一負(fù)載裝置480是內(nèi)建或者一外部裝置，其細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)將于后方篇幅說明。
操作方法將會(huì)于下列說明。當(dāng)一使用者也即一騎乘者以人力的方式施予曲柄組 130 一外力時(shí)，由于曲柄組130的轉(zhuǎn)軸135的旋轉(zhuǎn)，第一內(nèi)建齒輪模塊120開始動(dòng)作，并且 通過設(shè)置于其中的多個(gè)鏈輪、齒輪或者行星輪的連結(jié)，該外力或是驅(qū)動(dòng)力I將會(huì)因?yàn)槭褂?者是否或是如何控制單一傳動(dòng)比控制模塊460而轉(zhuǎn)換為一低傳動(dòng)比、直接驅(qū)動(dòng)或高傳動(dòng)比 的輸出動(dòng)力O。接著，請(qǐng)參照?qǐng)D3，由于第一內(nèi)建齒輪模塊120的輸出齒輪122與轉(zhuǎn)軸153 的第一動(dòng)力傳動(dòng)部151接合，來自第一內(nèi)建齒輪模塊120的輸出動(dòng)力I傳遞至第一傳動(dòng)元 件150的轉(zhuǎn)軸153。然后，借由轉(zhuǎn)軸153的第二動(dòng)力傳動(dòng)部152以及第二內(nèi)建齒輪模塊140 的輸入齒輪141的接合，傳遞的動(dòng)力傳遞至第二內(nèi)建齒輪模塊140。相似的，請(qǐng)參見圖3，假使單一傳動(dòng)比控制模塊460被驅(qū)動(dòng)，輸出動(dòng)力O可借由第二內(nèi)建齒輪模塊140轉(zhuǎn)換為具有 三或多個(gè)不同傳動(dòng)比的輸出動(dòng)力0’，此輸出動(dòng)力O’將平順的驅(qū)動(dòng)環(huán)保自行車I沿一道路 移動(dòng)。采用人力或是電動(dòng)力是取決于道路狀況，使用者還可以選擇性的啟動(dòng)第一負(fù)載裝置 480，其中來自第一負(fù)載裝置480的一輸出動(dòng)力I’借由第二傳動(dòng)元件160傳遞至轉(zhuǎn)軸153。
值得注意的是，請(qǐng)參閱圖4B，輸入與輸出齒輪121、122、輸入齒輪141以及動(dòng)力傳 動(dòng)部151、152可以是具有輪齒或不具輪齒的一聯(lián)動(dòng)輪、齒輪、碟盤、球輪或是鏈輪。在另一 具體實(shí)施例中，如圖5所示，二個(gè)動(dòng)力傳動(dòng)部151、152是以不相交會(huì)的方式與輸入齒輪141 或輸出齒輪121相接，且轉(zhuǎn)軸153分為三段，以適應(yīng)保護(hù)管16’的彎曲外形，其中每一段轉(zhuǎn) 軸153是利用接頭155連結(jié)。
請(qǐng)參見圖6。圖6顯示本發(fā)明的環(huán)保自行車I’的另一變形例的示意圖。在此實(shí) 施例中，與環(huán)保自行車I相同或相似的元件將不再描述。在此實(shí)施例中，移除了連結(jié)于車架 10的保護(hù)管16 (圖1)，并且大部分的第一傳動(dòng)元件150設(shè)置車架10的后支撐單元12。
請(qǐng)參閱第I及圖4A。本發(fā)明環(huán)保自行車I以及I’的創(chuàng)新的傳動(dòng)系統(tǒng)100的優(yōu)點(diǎn) 為曲柄組130不直接連結(jié)于第一傳動(dòng)元件150。取而代之的是，分別來自使用者的外力或第 一負(fù)載裝置480的動(dòng)力I或I’首先傳遞至第一內(nèi)建齒輪模塊120，再傳遞至第二內(nèi)建齒輪 模塊140，在此，由于第一內(nèi)建齒輪模塊120配置有三個(gè)或更多的速度傳動(dòng)比，且第二內(nèi)建 齒輪模塊140配置有三個(gè)或更多的速度傳動(dòng)比，因此外力或動(dòng)力被改變?yōu)榫艂€(gè)或更多的不 同速度傳動(dòng)比。并且，不同于傳統(tǒng)的傳動(dòng)系統(tǒng)，大部分的傳動(dòng)元件150、第一內(nèi)建齒輪模塊 120以及第二內(nèi)建齒輪模塊140被密封于保護(hù)管16 (或16’)、底部連通管殼14、輪轂殼143 或是車架10內(nèi)。于是，這將防止零件暴露于外部環(huán)境，增加實(shí)用性并大幅減少保養(yǎng)環(huán)保自 行車I以及I’所需的時(shí)間及勞力。此外，借由動(dòng)力傳動(dòng)部具有較傳統(tǒng)鏈輪小的半徑，傳遞 騎乘者力矩的需求可以利用包括高張力金屬化合物、玻璃纖維或碳纖維的材料而制成，使 得同時(shí)成就低成本與重量輕的目的。
請(qǐng)參照?qǐng)D7、圖8A、圖8B。環(huán)保自行車I的車輪200包括一輪轂215、多個(gè)輪輻210、 一輪環(huán)220、一輪胎230、一填充閥250、一減壓閥270以及多個(gè)多孔的填充物260或者氣態(tài) 材料。
輪轂215是一圓筒狀物,其中每一輪福210的一末端固定于輪轂215。輪福210自 輪轂215擴(kuò)散并在另一末端211終結(jié)。輪環(huán)220具有一基部229，支撐每一輪輻210的末 端211。基部229延伸至一定點(diǎn)225。一輪環(huán)220的安裝面227大致?lián)碛幸话枷莸耐庑窝?伸并連結(jié)于二個(gè)相反的定點(diǎn)225。側(cè)壁223自定點(diǎn)225向外延伸，并終結(jié)于胎唇固定區(qū)域 221。輪胎230是一單一且大體上封閉的管狀元件，包括一底部區(qū)域231，底部區(qū)域231受胎 唇固定區(qū)域221所支持。填充閥250設(shè)置在底部區(qū)域231并延伸進(jìn)入被輪胎230環(huán)繞的空 間235。在一具體實(shí)施例中，多孔的填充物260為一噴發(fā)劑是一可產(chǎn)生多孔結(jié)構(gòu)的物質(zhì)在接 觸空氣或大氣后硬化或產(chǎn)生相變化。氣態(tài)材料或多孔的填充物260通過填充閥250被填充 進(jìn)入輪胎230的空間235內(nèi)。在一具體實(shí)施例中，如圖8B所示，多個(gè)多孔的填充物260包 括一第一尺寸Pl以及一第二尺寸P2，其中第一尺寸Pl大于第二尺寸P2。在填充過程中， 底部區(qū)域231逐漸地?fù)胃?，直到緊密地與側(cè)壁223接合。由于底部區(qū)域231的結(jié)構(gòu)特征，胎 唇固定區(qū)域221協(xié)助輪胎230與輪環(huán)220穩(wěn)定且緊密地結(jié)合。減壓閥270連接于輪胎230， 假使在氣態(tài)材料或多孔的填充物260填充進(jìn)入空間235后，空間235內(nèi)的壓力超過負(fù)荷，減壓閥270用以釋放過度填充的空氣、氣態(tài)材料或是填充物。
請(qǐng)參閱圖9、圖10A、圖1OB及圖10C。圖9為本發(fā)明另一實(shí)施例的車輪200’的示 意圖。圖1OA為圖9車輪200’的部分結(jié)構(gòu)爆炸圖。圖1OB為圖9的車輪200’的剖面圖。 圖1OC為圖7的另一實(shí)施例的車輪200于結(jié)合后的剖面圖。在此實(shí)施例中，與車輪200相 同或相似的元件及其相對(duì)關(guān)系將不再描述。車輪200與車輪200’的差異為車輪200’還包 括一內(nèi)胎或是一內(nèi)層240，并且填充閥250以及減壓閥270被一多功能閥280所取代。輪 胎230’包括一胎唇區(qū)域233，受胎唇固定區(qū)域221所支撐。于是，側(cè)壁223、安裝面227以 及輪胎230’構(gòu)成一空間228。在一具體實(shí)施例中，內(nèi)層240選擇性的設(shè)置于空間228中， 內(nèi)層240為一封閉的管狀兀件,其中一空間245定義于其內(nèi)部。多功能閥280設(shè)置于內(nèi)層 240內(nèi)且延伸進(jìn)入空間245。氣態(tài)材料或是多個(gè)多孔填充物260借由多功能閥280填充于 內(nèi)層240的空間245或是空間228中(如圖1OC所示)。在另一方面，一旦空間245或是空 間228被多孔的填充物260飽滿的填充后，且假使空間245或是空間228內(nèi)的填充壓力超 出負(fù)荷，超填裝的空氣、氣態(tài)材料或者多個(gè)填充物可借由多功能閥280釋放出來。
本發(fā)明的車輪200利用至少一多個(gè)多孔的填充物取代傳統(tǒng)氣體填充的內(nèi)胎，于是 車輪的實(shí)用性得以提高，且減少輪胎刺穿的風(fēng)險(xiǎn)，以成就本發(fā)明較安全且較環(huán)保的目的。
請(qǐng)參照?qǐng)D1并參考圖1lA至圖15。發(fā)電模塊400包括一第一發(fā)電系統(tǒng)410、一控 制模塊450以及一第一電源模塊492。背后照明發(fā)光二極管493設(shè)置于座椅架17。值得注 意的是，在一另一實(shí)施例中，第一負(fù)載裝置480可作為一傳動(dòng)系統(tǒng)100的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)。同時(shí)， 第一負(fù)載裝置480也用作為第二發(fā)電系統(tǒng)，其運(yùn)作方式將于后續(xù)說明。
請(qǐng)參閱圖1lA及圖12A。第一發(fā)電系統(tǒng)410包括一防護(hù)蓋420、一第一發(fā)電器440、 一第一電源模塊492 (圖1、圖14、圖16)。第一發(fā)電系統(tǒng)410還可以與碟剎模塊465結(jié)合 (圖1lA-圖11C)。在一實(shí)施例中，防護(hù)蓋420設(shè)置在前支撐單元11上，第一發(fā)電器440包 括一盤狀轉(zhuǎn)子442設(shè)置在輪轂215，且包括一環(huán)形區(qū)域443及一內(nèi)環(huán)區(qū)域445。盤狀轉(zhuǎn)子 442的直徑D2大致上大于10公分,如此碟剎模塊465可與第一發(fā)電系統(tǒng)410共用盤狀轉(zhuǎn) 子442，以節(jié)省生產(chǎn)成本并構(gòu)成環(huán)保自行車I所需的要素。環(huán)形區(qū)域443定義于盤狀轉(zhuǎn)子 442對(duì)齊于防護(hù)蓋420的部分。多個(gè)磁性件4421 (其中每一磁性件包含至少一北磁極N與 一南磁極S)大體上規(guī)律地間隔且大致平行于盤狀轉(zhuǎn)子442的環(huán)形區(qū)域443的表面，并設(shè)置 于環(huán)形區(qū)域443的圓周區(qū)域內(nèi)，其中多個(gè)磁性件4421的南磁極S與北磁極N交替的設(shè)置于 其內(nèi)。于是當(dāng)環(huán)保自行車I移動(dòng)時(shí)，第一發(fā)電器440的多個(gè)磁性件4421繞一車輪200的轉(zhuǎn) 軸B轉(zhuǎn)動(dòng)。多個(gè)孔洞4425設(shè)置在盤狀轉(zhuǎn)子442的內(nèi)環(huán)區(qū)域445，用以散發(fā)因剎車的摩擦力 所產(chǎn)生的熱。在一具體實(shí)施例中，磁性件4421的形狀是一矩形，其中每一磁性件4421高度 b與寬度a的比值大致上大于2 1，以成就更好的發(fā)電效率，但并不限定于此。如圖1lB 所示，磁性件4421’為一梯形。如圖1lC所示，磁性件4421”為一橄欖形。值得注意的是， 大體上每一磁性件4421’及磁性件4421”的外部區(qū)域較磁性件4421’及磁性件4421”的內(nèi) 部區(qū)域具有較大的寬度或大小，此設(shè)計(jì)也可成就更好的發(fā)電效率。
請(qǐng)參閱圖12B。在另一實(shí)施例中，磁性件4421”’是嵌入在盤狀轉(zhuǎn)子442內(nèi)。詳而 言之，每一磁性件4421”’的外表面大致與盤狀轉(zhuǎn)子442的外表面平行且齊平。
請(qǐng)參閱圖12A與圖13A。第一定子444對(duì)齊盤狀轉(zhuǎn)子442的磁性件4421，且第一定 子444設(shè)置在防護(hù)蓋420內(nèi)。第一定子444包括三個(gè)第一感應(yīng)極柱4442及三個(gè)線圈4444。三個(gè)第一感應(yīng)極柱4442與環(huán)形區(qū)域443的表面具有間隔且大致平行。在磁性件4421的外 表面以及與其對(duì)應(yīng)的第一感應(yīng)極柱4442的外表面之間定義一工作距離D5，工作距離D5較 佳地是小于2至3公厘，以達(dá)到擁有較佳發(fā)電效率的目的。線圈4444分別圍繞在第一感 應(yīng)極柱4442，且其中第一感應(yīng)極柱4442的外表面的長(zhǎng)寬比大致上大于2 I以與磁性件 4421的外表面匹配。如圖13A所示，第一定子444還包括一多個(gè)第二感應(yīng)極柱4912以及線 圈4913。第二感應(yīng)極柱4912跨越盤狀轉(zhuǎn)子442的表面，設(shè)置于第一感應(yīng)極柱4442的相反 側(cè)，以創(chuàng)造更好的發(fā)電效率。相似于第一定子444，三個(gè)第二感應(yīng)極柱4912對(duì)應(yīng)于盤狀轉(zhuǎn)子 442的磁性件4421，并且三個(gè)第二感應(yīng)極柱4912的外表面不是正方形，以成就更高且更穩(wěn) 定的發(fā)電效率。值得注意的是，在此實(shí)施例中，如圖13B所示，優(yōu)選地實(shí)施例中，每一第一感 應(yīng)極柱4442的表面為非正方形，以成就更高且更穩(wěn)定的發(fā)電效率。如圖14所示，第一整流 器446，一三相全波段整流器，電性連結(jié)于第一定子444的三個(gè)線圈4444，以轉(zhuǎn)換周期性逆 轉(zhuǎn)電流或電壓的交流電(AC)成為一直流電(DC)。
請(qǐng)參閱圖12A。碟剎模塊465可以被裝設(shè)在另一防護(hù)蓋或是在同一防護(hù)蓋420當(dāng) 中。碟剎模塊465包括液壓輔助剎車塊466，設(shè)置于盤狀轉(zhuǎn)子442的表面的相反兩側(cè)。使用 者可以選擇性的選用橡膠塊或是剛性塊作為剎車塊446，以在必要時(shí)阻止或減緩環(huán)保自行 車I的移動(dòng)。
請(qǐng)參閱圖14。第一電源模塊492包括一第一電力儲(chǔ)存裝置470及一第一電壓調(diào)節(jié) 器472，其中第一電力儲(chǔ)存裝置470可以被裝設(shè)在車架10的部分結(jié)構(gòu)內(nèi)或是可以嵌設(shè)于防 護(hù)蓋420內(nèi)，以形成一緊密的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。第一電壓調(diào)節(jié)器472電性連結(jié)或耦合于第一整流 器446,并且第一電力儲(chǔ)存裝置470電性連結(jié)或稱合于第一電壓調(diào)節(jié)器472。第一電力儲(chǔ)存 裝置470可以是可再充電的電池、可再充電的燃料電池以及電容等等。在一具體實(shí)施例中， 第一電力儲(chǔ)存裝置470設(shè)置在防護(hù)蓋420當(dāng)中，如圖1IA所示。在此實(shí)施例中，包括一第二 負(fù)載裝置490，且利用有線或無線的連結(jié)關(guān)系電性耦合于第一電力儲(chǔ)存裝置470，其中第二 負(fù)載裝置490為一前方照明燈、后方照明燈、閃光警示燈或者收音機(jī)或其組合?；蛘?，在另 一實(shí)施例中，第二負(fù)載裝置490是一具有全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、手 機(jī)(即移動(dòng)電話)或是具有通話功能的可移動(dòng)式電子裝置或是其組合。
請(qǐng)參照?qǐng)D15。第一負(fù)載裝置480包括一第二定子482、一第二轉(zhuǎn)子483、一第二整 流器489、一支架4811以及一第二電源模塊492’。第二電源模塊492’包括一第二電壓調(diào) 節(jié)器486以及一第二電力儲(chǔ)存裝置488，其中第二電力儲(chǔ)存裝置488嵌設(shè)在另一防護(hù)蓋(或 是防塵殼)或是車架的部分結(jié)構(gòu)內(nèi)。支架4811可還包括一具有或不具有滾珠軸承的承載 件。支架4811設(shè)在座椅架17的內(nèi)表面23上，且第二定子482包括至少一第二線圈484設(shè) 置于其上。第二轉(zhuǎn)子483對(duì)應(yīng)于第二定子482，且包括多個(gè)磁性件485。多個(gè)磁性件485以 南磁極與北磁極交錯(cuò)的方式，設(shè)置于第二傳動(dòng)元件160圓柱形的外表面的空間，且當(dāng)一外 力或機(jī)械力施加在曲柄組130的踏板134時(shí)，磁性件485繞一中軸線C旋轉(zhuǎn)。第二整流器 489耦合于第二定子482的第二線圈484，以轉(zhuǎn)換周期性逆轉(zhuǎn)電流或電壓的交流電流(AC) 或電壓成為直流電流(DC)或電壓。在一具體實(shí)施例中，第二電力儲(chǔ)存裝置488以有線或無 線的連結(jié)方式，并借由控制模塊450耦合于第二負(fù)載裝置490(或490’ )或背后照明發(fā)光 二極管493，其中第二電力儲(chǔ)存裝置488是一再充電的電池、可再充電的燃料電池以及電容坐 寸ο
請(qǐng)參照?qǐng)D1、圖14?？刂颇K450設(shè)置于車架10的把手架15上，如圖1所示，且包 括一第一開關(guān)451、一第二開關(guān)452、一第三開關(guān)453、一第四開關(guān)454。第一開關(guān)451耦合接 于背后照明發(fā)光二極管493與第一發(fā)電器440 (或是具有發(fā)電功能的第一負(fù)載裝置480)之 間。第二開關(guān)452分別耦合接于第一(或第二)整流器446 (或489)以及第一(或第二) 電壓調(diào)節(jié)器472 (或486)之間。第三開關(guān)453耦合接于第一(或第二)電壓調(diào)節(jié)器472 (或 486)、第一(或第二)電力儲(chǔ)存裝置470 (或488)以及第二負(fù)載裝置490。第四開關(guān)454耦 合接于第一發(fā)電器440以及第二負(fù)載裝置490 (或490’ )之間，或者第四開關(guān)454耦合接 于第一負(fù)載裝置480以及第二負(fù)載裝置490 (或490，)之間。第一、二、三、四開關(guān)451-454 可裝設(shè)在單一組合的控制模塊450當(dāng)中，或者依照需求(可彼此分離)設(shè)置于不同車架10 的不同位置?？刂颇K450可在結(jié)構(gòu)上連結(jié)于碟剎模塊465或剎車控制模塊18，或者這些 裝置可以彼此整合并耦合于一自動(dòng)電控(微電腦)裝置以成就更好的騎乘體驗(yàn)。
請(qǐng)參照?qǐng)D1、圖1lA及圖15。依照不同的實(shí)施方式，當(dāng)環(huán)保自行車I移動(dòng)時(shí)或是騎 乘者施予踏板134 —外力時(shí)，第一發(fā)電器440的盤狀轉(zhuǎn)子442可單獨(dú)轉(zhuǎn)動(dòng)，或者第二傳動(dòng) 元件160可單獨(dú)轉(zhuǎn)動(dòng)?；蛘撸P狀轉(zhuǎn)子442以及第二傳動(dòng)元件160可同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)。請(qǐng)參照?qǐng)D 14、圖16。假使第二開關(guān)452關(guān)閉，由第一發(fā)電器440所產(chǎn)生的電力耦接于第一電壓調(diào)節(jié)器 472，并且將大部分的電力儲(chǔ)存于第一電力儲(chǔ)存裝置470。在另一實(shí)施例中，由第一負(fù)載裝置 480所產(chǎn)生的電力耦合并儲(chǔ)存于第二電力儲(chǔ)存裝置488。當(dāng)?shù)谌_關(guān)關(guān)閉時(shí)，第二負(fù)載裝置 490接收來自第一電力儲(chǔ)存裝置470或是第一電壓調(diào)節(jié)器472整流后的直流電流(DC)或 電壓，其中如圖13A所示，這些直流電流(DC)或電壓是耦合接于交流電流(AC)或電壓496 或494。在另一實(shí)施例中，第一負(fù)載裝置480轉(zhuǎn)換交流電流(AC)或電壓496或494為機(jī)械 能，并通過第二傳動(dòng)元件160加速環(huán)保自行車I，其中第一負(fù)載裝置480產(chǎn)生一輔助的機(jī)械 力量，使環(huán)保自行車I更輕松的在一上坡路段前進(jìn)。在另一方面，當(dāng)環(huán)保自行車I在一下坡 路段移動(dòng)時(shí)且第二開關(guān)452關(guān)閉時(shí)，第一負(fù)載裝置480回收環(huán)保自行車I下坡產(chǎn)生的動(dòng)能， 并產(chǎn)生電力或能源。于是，在沒有城市電力的狀況下，第二電力儲(chǔ)存裝置488可獲得充電。 在另一實(shí)施例中，假使第四開關(guān)454關(guān)閉，且第三開關(guān)開啟，第二負(fù)載裝置490可直接利用 第一發(fā)電器440或第一負(fù)載裝置480所產(chǎn)生的電力。
請(qǐng)參照?qǐng)D1、圖4A及圖15。在另一實(shí)施例中，第一負(fù)載裝置480更用作于傳動(dòng)系 統(tǒng)100的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，其中儲(chǔ)存于第二電力儲(chǔ)存裝置488的電力可作為第一負(fù)載裝置480所 需的電力或能量。在此實(shí)施例中，借由第二定子482所產(chǎn)生的磁力以驅(qū)動(dòng)第二轉(zhuǎn)子483，并 且此磁力通過第二傳動(dòng)元件160傳遞至第一內(nèi)建齒輪模塊120，使環(huán)保自行車I的傳動(dòng)輪 200輕松的在車道上朝前移動(dòng)。
請(qǐng)參閱圖1、圖12A及圖14。在另一實(shí)施例中，假使剎車控制模塊18與第一開關(guān) 451彼此連結(jié)，當(dāng)剎車控制模塊18動(dòng)作時(shí)，背后照明發(fā)光二極管493將會(huì)亮起。在此實(shí)施例 中，照明發(fā)光二極管493利用儲(chǔ)存于第一電力儲(chǔ)存裝置470或是由第一發(fā)電器440所產(chǎn)生 的電力而產(chǎn)生照明。此外，當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)451或第二開關(guān)452關(guān)閉(closed)后，由于第一發(fā) 電器440回收動(dòng)能以產(chǎn)生電能，因磁力所產(chǎn)生的摩擦阻力于是產(chǎn)生，此摩擦阻力將阻礙環(huán) 保自行車I的移動(dòng)，以成就本發(fā)明的目的。
利用三相整流器446可穩(wěn)定第一發(fā)電器440所產(chǎn)生的交流電流或電壓。請(qǐng)參照 圖16，圖16顯示一運(yùn)用于普通整流器446’以及包括一個(gè)第一感應(yīng)極柱及一個(gè)線圈的定子444’的電路圖。圖17A顯示圖14或圖16的電路圖中，交流輸入電壓被轉(zhuǎn)換為直流輸出電 壓前的電壓波形。以及，圖17B顯示圖14的電路圖中，交流輸入電壓轉(zhuǎn)換為直流輸出電壓 后的電壓波形。圖17C顯示圖16的電路圖中，交流輸入電壓轉(zhuǎn)換為為直流輸出電壓后的波 形。如圖17B所示，通過三相整流器446轉(zhuǎn)換過后的輸出電壓的電壓波形較通過普通整流 器446’轉(zhuǎn)換過后的輸出電壓的電壓波形(圖17C)擁有較穩(wěn)定且較少波紋的表現(xiàn)。
在一變形例中，如圖1所示，第一電力儲(chǔ)存裝置470可以設(shè)置在前支撐單元11，或 者車架10的任何部分。在另一變形例當(dāng)中，如圖1所示，第二負(fù)載裝置490 (或490’)是一 前方照明發(fā)光二極管設(shè)置于把手架15或車架10上，并利用第一電力儲(chǔ)存裝置470所提供 的電力或是由第一發(fā)電器440所發(fā)出的電力而產(chǎn)生照明。在另一實(shí)施例中，第二負(fù)載裝置 490以有線或無線的連接方式電性耦合接于第一電力儲(chǔ)存裝置470。第二負(fù)載裝置490可 為前方照明燈、后方照明燈、閃光警示燈、收音機(jī)、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)、個(gè)人數(shù)字助理 (PDA)、手機(jī)、移動(dòng)電子裝置或是其組合。
發(fā)電模塊400或是第一負(fù)載裝置480可克服傳統(tǒng)方法中需要利用都市電力以插座 充電的程序所帶來的不便。借由利用電力儲(chǔ)存裝置470以及第一發(fā)電器440，電力可以直 接或間接的借由人力而產(chǎn)生，不需要產(chǎn)生溫室氣體或產(chǎn)生碳排放。尤其是在下坡路段騎乘 時(shí)，環(huán)保自行車I的動(dòng)能可以被轉(zhuǎn)換為電能并儲(chǔ)存于電路儲(chǔ)存裝置470(或488)以供后續(xù) 使用。例如，在上坡路段時(shí)，用以驅(qū)動(dòng)第一負(fù)載裝置480作為一驅(qū)動(dòng)馬達(dá)。
雖然本發(fā)明已以優(yōu)選實(shí)施例披露于上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域普 通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保 護(hù)范圍當(dāng)視所附的權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種環(huán)保自行車，包括一車架，包括一踏板、一前支撐單元以及一后支撐單元；二個(gè)車輪，分別連結(jié)于該前支撐單元與該后支撐單元；一第一內(nèi)建齒輪模塊及一第二內(nèi)建齒輪模塊，I禹合于該踏板以及至少一該車輪；以及一傳動(dòng)元件，連結(jié)于該第一內(nèi)建齒輪模塊及該第二內(nèi)建齒輪模塊。
2.如權(quán)利要求1所述的環(huán)保自行車，其中該車架還包括至少一連通管殼，其中該連通管殼結(jié)合于該車架并設(shè)置在該傳動(dòng)元件的一端；以及一保護(hù)管，連結(jié)于該連通管殼，其中至少該傳動(dòng)元件的主要部分是設(shè)置于該保護(hù)管內(nèi)。
3.如權(quán)利要求2所述的環(huán)保自行車，其中該保護(hù)管是屬于該車架的一部分或連結(jié)于該車架。
4.如權(quán)利要求2所述的環(huán)保自行車，其中該保護(hù)管還包括一內(nèi)表面及至少一軸承設(shè)置于該內(nèi)表面，用以支撐該傳動(dòng)元件。
5.如權(quán)利要求1所述的環(huán)保自行車，其中該傳動(dòng)元件是由一鏈條、一皮帶或一轉(zhuǎn)軸所構(gòu)成。
6.如權(quán)利要求1所述的環(huán)保自行車，其中該傳動(dòng)元件是由一可撓性桿件或一可撓性纜索所構(gòu)成。
7.如權(quán)利要求1所述的環(huán)保自行車，其中該傳動(dòng)元件是由包括玻璃纖維或碳纖維的材料所構(gòu)成。
8.如權(quán)利要求2所述的環(huán)保自行車,其中該傳動(dòng)元件是一動(dòng)力傳動(dòng)稱合單元包括具有輪齒或不具有輪齒的一聯(lián)動(dòng)輪、一斜齒輪或一鏈輪。
9.如權(quán)利要求1所述的環(huán)保自行車，其中第一內(nèi)建齒輪模塊還包括一具有輪齒或不具有輪齒的行星輪。
10.如權(quán)利要求1所述的環(huán)保自行車，其中該第一以及第二內(nèi)建齒輪模塊耦合于一單一傳動(dòng)比控制模塊，以利用單一動(dòng)作切換該第一或第二內(nèi)建齒輪模塊的傳動(dòng)比。
11.一種車輪，用于一環(huán)保自行車，包括多個(gè)輪幅；一輪環(huán)，連結(jié)于所述多個(gè)輪幅的外端；一輪轂，連結(jié)于所述多個(gè)輪幅的內(nèi)端；一輪胎，圍繞該輪環(huán)并受該輪環(huán)所支撐；以及多個(gè)填充物，填充進(jìn)入受該輪環(huán)所支撐的該輪胎。
12.如權(quán)利要求11所述的車輪，其中該輪胎是由一大體上密封的管體所構(gòu)成。
13.如權(quán)利要求11所述的車輪，還包括一填充閥，用以填充所述多個(gè)填充物。
14.如權(quán)利要求11所述的車輪，還包括一減壓閥，用以排除一部分的所述多個(gè)填充物。
15.如權(quán)利要求11所述的車輪，其中所述多個(gè)填充物包括二個(gè)或多個(gè)具有不同形狀、 尺寸或大小的填充物。
16.如權(quán)利要求11所述的車輪，其中所述多個(gè)填充物是由多孔材料或是氣態(tài)物質(zhì)所構(gòu)成。
17.一種發(fā)電器，用于一環(huán)保自行車以產(chǎn)生電能，包括一盤狀轉(zhuǎn)子，連結(jié)于一車輪的一輪轂，且包括一環(huán)形區(qū)域；多個(gè)磁性件，其中所述多個(gè)磁性件的南磁極與北磁極交錯(cuò)設(shè)置在該盤狀轉(zhuǎn)子的該環(huán)形區(qū)域內(nèi)；以及一定子，包括一感應(yīng)極柱及一線圈，其中該感應(yīng)極柱大體上對(duì)齊該盤狀轉(zhuǎn)子的該環(huán)形區(qū)域，且該線圈環(huán)繞于該感應(yīng)極柱。
18.如權(quán)利要求17所述的發(fā)電器，其中該定子還包括多個(gè)第一感應(yīng)極柱，其中所述多個(gè)第一感應(yīng)極柱的外表面與該盤狀轉(zhuǎn)子的該環(huán)形區(qū)域的表面具有間隔且大至平行。
19.如權(quán)利要求18所述的發(fā)電器，其中所述多個(gè)感應(yīng)極柱的外表面的高度與寬度的相對(duì)比值大于2 I。
20.如權(quán)利要求19所述的發(fā)電器，其中所述多個(gè)磁性件的外表面與所述多個(gè)感應(yīng)極柱的外表面之間具有一工作距離，該工作距離大體上小于2公厘。
21.如權(quán)利要求17所述的發(fā)電器，其中所述多個(gè)感應(yīng)極柱的外表面的高度與寬度的相對(duì)比值大于2 I。
22.如權(quán)利要求17所述的發(fā)電器，其中所述多個(gè)磁性件的外表面與該盤狀轉(zhuǎn)子的環(huán)形區(qū)域的表面具有間隔且大致上平行。
23.如權(quán)利要求17所述的發(fā)電器，其中該定子還包括多個(gè)第二感應(yīng)極柱，跨越該盤狀轉(zhuǎn)子的表面設(shè)置在所述多個(gè)第一感應(yīng)極柱的相反側(cè)。
24.如權(quán)利要求17所述的發(fā)電器，其中該感應(yīng)極柱的外表面的形狀不是一正方形。
25.如權(quán)利要求17所述的發(fā)電器，其中該盤狀轉(zhuǎn)子的直徑大體上大于10公分。
26.如權(quán)利要求17所述的發(fā)電器，還包括一電力儲(chǔ)存裝置，其中該電力儲(chǔ)存裝置包括一可再充電的電池、可再充電的燃料電池或電容。
27.如權(quán)利要求26所述的發(fā)電器，還包括一負(fù)載裝置，其中該負(fù)載裝置以有線或無線的方式電性耦合于該電力儲(chǔ)存裝置。
28.如權(quán)利要求27所述的發(fā)電器，其中該負(fù)載裝置是一前方照明燈、后方照明燈、閃光警示燈或者收音機(jī)或其組合。
29.如權(quán)利要求27所述的發(fā)電器，其中該負(fù)載裝置是一可移動(dòng)的電子裝置，具備全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS、個(gè)人數(shù)字助理PDA或手機(jī)的功能。
30.如權(quán)利要求26所述的發(fā)電器，其中該電力儲(chǔ)存裝置嵌設(shè)于一防護(hù)蓋內(nèi)或是該環(huán)保自行車的一車架的一部分內(nèi)。
31.如權(quán)利要求17所述的發(fā)電器，還包括一碟剎模塊對(duì)應(yīng)于該盤狀轉(zhuǎn)子，其中該碟剎模塊與該發(fā)電器共用該盤狀轉(zhuǎn)子。
32.如權(quán)利要求31所述的發(fā)電器，其中當(dāng)該碟剎模塊動(dòng)作時(shí)，該發(fā)電器利用回收的動(dòng)能以產(chǎn)生電能。
33.一種環(huán)保自行車，包括一車架，包括一踏板、一前支撐單元以及一后支撐單元；一驅(qū)動(dòng)輪，連結(jié)于該前支撐單元或該后支撐單元；一齒輪模塊，連結(jié)該踏板與該驅(qū)動(dòng)輪，以改變傳動(dòng)比；一第一傳動(dòng)元件，耦合該踏板、該齒輪模塊以及該驅(qū)動(dòng)輪；以及一第二傳動(dòng)元件，耦合傳動(dòng)動(dòng)力于該踏板以及一第一負(fù)載裝置之間，其中該第一負(fù)載裝置不同于該驅(qū)動(dòng)輪。
34.如權(quán)利要求33所述的環(huán)保自行車，其中該第一負(fù)載裝置是一內(nèi)建或者一外部裝置且具有發(fā)電功能。
35.如權(quán)利要求33所述的環(huán)保自行車，其中該第一負(fù)載裝置耦合于一第二負(fù)載裝置， 其中該第二負(fù)載裝置是一前方照明燈、后方照明燈、閃光警示燈或者收音機(jī)或其組合。
36.如權(quán)利要求33所述的環(huán)保自行車，其中該第一負(fù)載裝置耦合于一第二負(fù)載裝置， 其中該第二負(fù)載裝置是一可移動(dòng)的電子裝置，具備全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS、個(gè)人數(shù)字助理 PDA或手機(jī)的功能。
37.如權(quán)利要求33所述的環(huán)保自行車，還包括一電力儲(chǔ)存裝置，電性耦合于該第一負(fù)載裝置，其中該電力儲(chǔ)存裝置是一可再充電的電池、可再充電的燃料電池或電容。
38.如權(quán)利要求37所述的環(huán)保自行車，其中該第一負(fù)載裝置耦合于該第二負(fù)載裝置， 且該電力儲(chǔ)存裝置以有線或無線的方式電性耦合于該第二負(fù)載裝置。
39.如權(quán)利要求37所述的環(huán)保自行車，還包括一防護(hù)蓋，設(shè)置于該車架，其中該電力儲(chǔ)存裝置嵌設(shè)于該防護(hù)蓋內(nèi)或是該車架的一部分內(nèi)。
40.如權(quán)利要求33所述的環(huán)保自行車，其中該第二傳動(dòng)元件是由包括玻璃纖維或碳纖維的材料所構(gòu)成。
41.如權(quán)利要求33所述的環(huán)保自行車，其中該第二傳動(dòng)元件是由一鏈條、一皮帶或一轉(zhuǎn)軸所構(gòu)成。
42.如權(quán)利要求33所述的環(huán)保自行車，其中該第二傳動(dòng)元件是由一可撓性桿件或一可撓性纜索所構(gòu)成。
43.如權(quán)利要求33所述的環(huán)保自行車，還包括一剎車模塊，其中當(dāng)該剎車模塊動(dòng)作時(shí)， 該第一負(fù)載裝置利用回收的動(dòng)能以產(chǎn)生電能。
全文摘要
本發(fā)明提供一環(huán)保自行車及其車輪與發(fā)電器，該自行車包括一車架、二車輪、一第一內(nèi)建齒輪模塊、一第二內(nèi)建齒輪模塊以及一傳動(dòng)元件。車架包括一踏板、一前支撐單元、一后支撐單元以及一座椅架。二個(gè)車輪分別連結(jié)于前支撐單元與后支撐單元。傳動(dòng)元件設(shè)置于車架內(nèi)或是一連結(jié)于車架的保護(hù)管內(nèi)。第一內(nèi)建齒輪模塊以及第二內(nèi)建齒輪模塊耦合于該踏板以及至少一車輪。傳動(dòng)元件連結(jié)第一內(nèi)建齒輪模塊與第二內(nèi)建齒輪模塊以傳遞動(dòng)力于至少二個(gè)車輪之一。本發(fā)明可達(dá)到較佳環(huán)境保護(hù)目標(biāo)與碳排放減量。
文檔編號(hào)B62J6/12GK102991630SQ20111030670
公開日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2011年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月12日
發(fā)明者甘萬達(dá) 申請(qǐng)人:甘萬達(dá)