CN101112908A

CN101112908A - 一种自行车省力驱动轮

Info

Publication number: CN101112908A
Application number: CNA2006100430838A
Authority: CN
Inventors: 王继民
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-06-30
Filing date: 2006-06-30
Publication date: 2008-01-30

Abstract

本发明是一种自行车省力驱动轮。它包括设在后轮支承轴上的输入、输出珠筒套、设在输入珠筒套上的主动齿轮和设在主动齿轮周围的多个中间齿轮和多个从动齿轮，其中主动齿轮通过中间齿转驱动从动齿轮转动，从动齿轮安装在发条轮上而驱动发条上紧，多个发条轮与一个内齿圈啮合，并共同释放弹簧力驱动内齿圈转动，内齿圈带动输出珠筒套转动，并驱动后车轮转动。本发明的主动齿轮为半齿轮，它旋转一周即可将多个发条轮分组上紧，同时利用多个发条轮与一个内齿圈相啮合的结构，可将多个发条的弹簧力集中释放。从而使脚踏输入力被分解，达到省力的目的。

Description

一种自行车省力驱动轮

所属技术领域

本发明涉及一种储力自行车，特别涉及一种带有发条储力的省力自行车。

背景技术

在已有技术中，在自行车上安装发条并不鲜见，它的目的是：用脚踏力上紧发条，然后再用发条释放力驱动车辆前进，最终达到用发条助力来节省人力的目的。但是，现朋该类结构都不够理想，例如：中国专利95204753.5，该专利在自行车中轴与花盘之间串接了一个发条，当脚蹬曲柄转动时，曲柄带动中轴同转，从而上紧发条，当发条的上紧力与其释放力(反作用力)平衡时，脚踏力通过发条传递到花盘上，使花盘转动，然后通过链条传动，驱动车辆前进。根据该专利的运动原理，发条上紧力与其释放力达到平衡时所需的脚踏力正是能够驱动车辆前进所需的力量，这个脚踏力应该与骑普通自行车所需的脚踏力基本相同，这时的发条虽然被上紧到了一个程度，但还没有真正上紧，在这种情况下，如果想进一步上紧发条，就必须再增大脚踏力，这一过程实际上是费力并不省力，而当进一步上紧的发条释放力时，才能感觉到省力，因此，这一费一省等于没有省力。

还有中国专利96103353.3，该专利是在传动轴上设有两个发条轮，每个发条轮均通过一个棘轮和棘爪控制其储力和释放，并分别通过一个离合器控制棘轮与传动轴的离、合，从而控制发条轮的储力与否。由脚踏驱动轮带动传动轴反转，然后通过控制离合器的离、合使发条轮储力，发条轮被上紧后便向传动轴释放正转的驱动力，使正转的传动轴又通过链条传动机构驱动后轮正转，从而驱车辆前进。该专利虽然设有两个发条，但实际上只有一个发条在工作，而另一个发条作为替补。因为是一个发条在工作，而且当脚踏力将该发条轮上紧达到饱和后，发条轮会自动释放能量，故它的省力情况与上述专利差不多，也就是说，要想达到储力饱和的程度，必须费力，当然，随其释放时也会相应得到省力，因此，也是一费一省，难以达到较好的省力效果，如果再加上它的多级传动所产生的机械消耗，可能费力的程度还会加重。另外，该专利还存在着结构上的一些缺点，如：它增加了许多离合器的操作，会使骑行者手忙脚乱，同时也使结构复杂化，因此，不适于用作自行车的驱动；再有，它的脚踏采用往复式蹬踏，不如普通自行车的回转蹬踏自然，这也会比普通自行车费力；另外，它的结构安装在自行车的三角架上，破坏了原有自行车的基本造型，不够美观。

发明内容

本发明的目的是针对已有技术中不能达到真正省力的缺点，提供一种自行车省力驱动轮，力求达到真正省力的效果。

为实现上述目的，本发明的解决方案如下：它包括一根自行车后轮支承轴、轮圈、装在轮圈上的轮胎和一个通过链条与中轴上花盘相联的单向超越离合器，它的特殊结构是：在所述的后轮支承轴上设有左、右两个珠筒套，其中右珠筒套作为驱动输入轴，左珠筒套作为驱动输出轴，在所述驱动输入轴的右端安装所述的单向超越离合器，在其左端固联一个主动齿轮，该主动齿轮是一个半齿轮，在该主动齿轮的一周设有多个均布的中间齿轮和从动齿轮，各中间齿轮均是一个双齿轮，其上层齿与主动齿轮啮合，其下层齿与从动齿轮啮合，所述的中间齿轮通过滚动轴承安装在其支承轴上，其支承轴固定在一个夹板式圆盘形支架上，，该圆盘形支架与主动齿轮同心，并固定在所述的后轮支承轴上，所述的多个从动齿轮均通过一个防返轮安装在各自对应的发条轮上；所述发条轮具有一个齿轮形外壳，在该齿轮形外壳的轴心处通过滚动轴承装有一根转轴，在该转轴上装有一个发条，该发条的内端固定在该转轴上，其外端固定在齿轮形外壳的圆周壁内侧，所述的转轴又通过滚动轴承安装在夹板式圆盘形支架上，所述的从动齿轮和防返轮固定安装在该转轴上，并且防返轮与夹板式圆盘形支架固定在一起，多个发条轮的齿轮形外壳均与一个内齿圈啮合，该内齿圈与主动齿轮同心，并通过一个单向超越离合器安装在所述的输出轴上；在所述输出轴与轮圈之间固定安装有一个左轮辐防尘外壳，在所述输入轴与轮圈之间安装有一个右轮辐防尘外壳，并且所述的右轮辐防尘外壳通过一个分离轴承联结在所述的输入轴上。

本发明进一步的改进方案是：在上述的输入轴上还装有一个贯性加力轮。

本发明与已有技术相比具有以下特点：

一、本发明的主动齿轮采用了半齿轮结构，该主动齿轮作为上紧发条的主驱动轮，它旋转一周即可将多个发条轮依次分组上紧，然后再利用多个发条轮与一个内齿圈相啮合的结构，将多个发条的释放力集中来驱动车辆。假设驱动车辆所需的总的脚踏力为30公斤，通过本发明的结构后，30公斤的力被分解成两半或三半输入(分解的份数可以根据半齿轮所带齿轮齿的多少而定)，每半输入只用到总脚踏力的1/2或1/3，故能省力；脚踏力被分解输入后，又通过本发明的结构将发条输出的驱动力集中，从而达到驱动要求，也就是说，分解输入不会影响总的驱动力，因此，它的车速也不会降低。如果本发明的传动比与普通自行车相同，并忽略机械损耗，理论上可比普通自行车省一半的力或三分二的力(根据设计而定)，因此，本发明做到了真正的省力。

二、本发明的结构全部集中安装在后轮中，结构紧凑，不破坏原有自行车的外部造型，不附加任何额外操作，易于被消费者接受。

附图说明

图1、本发明的整体结构示意图(剖开右轮辐防尘外壳)。

图2、图1的A-A’剖面结构示意图。

图3、图1的A’-A0剖面结构示意图。

图4、图3的B-B剖面结构示意图。

图5、图1的A-A’-A0剖面示意图。

具体实施方式

参见图1、2，它包括一根自行车后轮支承轴1、轮圈2、装在轮圈上的轮胎3和一个通过链条与中轴上花盘相联的单向超越离合器4(俗称后飞轮)，在后轮支承轴1上套有左、右两个珠筒套5、6，其中右珠筒套5作为驱动输入轴，左珠筒套6作为驱动输出轴，它们均可绕后轮支承轴1转动，该两个珠筒套通过两个螺母7、8和设在后轮支承轴1中部的扩径段1-1进行轴向固定；在所述右珠筒套5的右端螺纹联结所述的单向超越离合器4，在其左端固联一个主动齿轮9，主动齿轮9是一个半齿轮，在该主动齿轮的一周设有四个均布的中间齿轮10和四个均布从动齿轮11，各中间齿轮10均是一个双齿轮，其上层齿与主动齿轮9啮合，其下层齿与从动齿轮11啮合，所述的中间齿轮10通过滚动轴承12安装在其支承轴13上，支承轴13固定在夹板式圆盘形支架14上，该支架14由右圆盘板14-1和左圆盘板14-2组成，左、右圆盘板通过连接柱14-3固定在一起，在后轮支承轴的扩径段1-1上设有一个法兰1-2，所述的左圆盘板14-2固定在该法兰上，从而实现该支架的固定。

参见图1、3，在所述左、右圆盘板14-1、14-2之间设有4个沿主动齿轮圆周均布的发条轮15，所述发条轮15具有一个齿轮形外壳15-1，在该齿轮形外壳的轴心处通过一对滚动轴承15-2、15-2’装有一根转轴15-3，在该转轴上装有一个发条15-4，发条的内端固定在该转轴15-3上，其外端通过螺栓15-5固定在其齿轮形外壳的周壁内侧，该转轴15-3又通过一对滚动轴承15-6、15-6’安装在左、右圆盘板14-1、14-2上，从而实现发条轮15的安装定位；所述的从动齿轮11和防返轮16固定安装在该转轴1 5-3上，其中防返轮16用于阻止从动齿轮11倒转，从而防止上紧的发条松懈。所述多个发条轮15的齿轮形外壳15-1与一个内齿圈17啮合，该内齿圈与主动齿轮9同心，并通过一个单向超越离合器18安装在所述的左珠筒套6上；在所述左珠筒套6与轮圈2之间固定安装有一个左轮辐防尘外壳19，在所述右珠筒套与轮圈2之间安装有一个右轮辐防尘外壳20，由于输出轴(左珠筒套)6直接驱动左、右轮辐防尘外壳转动，故右轮辐防尘外壳必须与输入轴的转动分开，因此，右轮辐防尘外壳20通过一个分离轴承21联结在所述的输入轴(右珠筒套)5上。

参见图3、4，在所述的防返轮16中沿其周边内设多个弹簧顶珠16-1，该防返轮和从动齿轮11同轴安装，并且固定在右圆盘板14-1上，当从动齿轮11正转(顺时针)时，从动齿轮的内径壁将弹簧顶珠16-1推入其腔内，使从动齿轮顺利正转，当从动齿轮反转时，顶珠在其弹簧力的作用下伸出其腔，顶住从动齿轮内径壁，使从动齿轮不能反转，从而起到防止反转的作用。

本发明的工作过程是：参见图1、5，当脚踏自行车时，自行车中轴上的花盘正转，花盘通过链条传动带动单向超越离合器4正转(顺时针转动)，从而带动输入轴(右珠筒套)5正转，输入轴5又带动主动齿轮9正转，该主动齿轮通过中间齿轮10带动四个从动齿轮11正转，从动齿轮11带动其轴15-3正转，则四个发条轮15被上紧；因主动齿轮9是半齿轮，故在其带动四个从动齿轮11正转过程中，是两两分组驱动的，从而使上述四个发条轮被分组上紧，假设车辆起步所需的脚踏力为40公斤，经过上述结构可将40公斤分成两半输入，故人只需付出20公斤力，达到了省力的效果；当四个发条轮15被上紧到一定程度时，它们均向其齿轮形外壳15-1释放弹簧力，使发条轮15绕其轴15-3正转，则四个发条轮一起推动内齿圈17正转，内齿圈带动单向超越离合器18正转，该单向超越离合器18又带动输出轴(左珠筒套)6一起正转，该输出轴6通过左轮辐防尘外壳19带动轮圈2和轮胎3及右轮辐防尘外壳20一起正转，从而驱动车辆前进。当自行车滑行时，人力停止蹬踏，超越离合器4的内、外套均停止正转，则输入轴5、主动齿轮9、中间齿轮10和从动齿轮11均停止转动，使上紧发条的储力转动停止，这时，车轮靠着四个发条轮剩余的弹簧力和车体贯性向前滑行。当推动车辆倒退时，轮胎3和轮圈2带动左、右轮辐防尘外壳19、20倒转，由于设有分离轴承21，则右轮辐20绕输入轴5逆转，输入轴保持不转，而其左轮辐防尘外壳19带动输出轴6和单向超越离合器18逆转，从而带动内齿圈逆转，则4个发条轮15的齿轮形外壳15-1逆转，使发条上紧，故车辆不能长距离倒退。如果脚蹬逆踏时，单向超越离合器4的外套逆转，而其内套和输入轴5保持不转，则车辆正常向前滑行。

再参见图3，为了使本发明更加省力，在所述的输入轴5上还装有一个贯性加力轮22，即在输入轴5上设有一个异形法兰5-1，它的右侧带有两个台阶式缩径体，最右侧的缩径台用于安装贯性轮22，次右侧缩径台用于安装右轮辐20外壳，左侧法兰通过铆钉固定主动齿轮9。该贯性加力轮22的轮边是一具较重的轮圈，从而加大了本驱动轮的转动惯量，当车轮转动起来以后，依靠惯性可以使车辆越骑越快，越快越省力。

本驱动轮实现了分组加力储能、集中释放能量来驱动车辆的功能，从而达到了省力的效果，经过初步实验，在其传动比与普通自行车相同的情况下，本例的实际运行可比普通自行车省三之一的力(实际值与理论值相差一些，主要是其中包含了多级传动所产生的机械消耗)。

本发明用于自行车时，因车轮中的空间受限，故最好设置4个以下的发条轮。如果车轮空间较大，可以根据省力需要设有六个、八个、……，本发明的半齿轮(主动齿轮)是带有1/2圆周齿轮齿的不全齿轮，根据所设发条轮的数目的不同，它也可以是带有1/3或1/4圆周齿轮齿的不全齿轮。

Claims

1.一种自行车省力驱动轮，它包括一根自行车后轮支承轴(1)、轮圈(2)、装在轮圈上的轮胎(3)和一个通过链条与中轴上花盘相联的单向超越离合器(4)，其特征是：

1.1、在所述的后轮支承轴(1)上设有左、右两个珠筒套(6)、(5)，其中右珠筒套(5)作为驱动输入轴，左珠筒套(6)作为驱动输出轴，在所述驱动输入轴(5)的右端安装所述的单向超越离合器(4)，在其左端固联一个主动齿轮(9)，该主动齿轮是一个半齿轮，在该主动齿轮的一周设有多个均布的中间齿轮(10)和从动齿轮(11)，各中间齿轮(10)均是一个双齿轮，其上层齿与主动齿轮(9)啮合，其下层齿与从动齿轮(11)啮合，所述的中间齿轮(10)通过滚动轴承(12)安装在其支承轴(13)上，其支承轴(13)固定在一个夹板式圆盘形支架(14)上，，该圆盘形支架与主动齿轮(9)同心，并固定在所述的后轮支承轴(1)上，所述的多个从动齿轮(11)均通过一个防返轮(16)安装在各自对应的发条轮(15)上；

1.2、所述发条轮(15)具有一个齿轮形外壳(15-1)，在该齿轮形外壳的轴心处通过滚动轴承(15-2、15-2’)装有一根转轴(15-3)，在该转轴上装有一个发条(15-4)，该发条的内端固定在该转轴(15-3)上，其外端固定在齿轮形外壳(15-1)的圆周壁内侧，所述的转轴(15-3)又通过滚动轴承(15-6、15-6’)安装在夹板式圆盘形支架(14)上，所述的从动齿轮(11)和防返轮(16)固定安装在该转轴(15-3)上，并且防返轮(16)与夹板式圆盘形支架(14)固定在一起，多个发条轮(15)的齿轮形外壳(15-1)均与一个内齿圈(17)啮合，该内齿圈与主动齿轮(9)同心，并通过一个单向超越离合器(18)安装在所述的输出轴(6)上；

1.3、在所述输出轴(6)与轮圈(2)之间固定安装有一个左轮辐防尘外壳(19)，在所述输入轴(5)与轮圈(2)之间安装有一个右轮辐防尘外壳(20)，并且所述的右轮辐防尘外壳(20)通过一个分离轴承(21)联结在所述的输入轴(5)上。

2.根据权利要求1所述的自行车省力驱动轮，其特征是：在所述的输入轴上还装有一个贯性加力轮(22)。