CN101885364A - 机械储能式半自动自行车 - Google Patents
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Abstract
机械储能式半自动自行车,包括脚蹬、机械储能箱、储能箱托架和车架,其特征是:自行车的车架上装有储能箱托架,储能箱托架内安放机械储能箱,自行车的后轴上装储能飞轮、后轴飞轮和自行车上的后轴链轮;机械储能箱里有装有蜗杆轴、涡轮轴、离合器轴和发条轴;离合器轴上装有输入链轮、伞齿轮和离合器,大轮盘链条连接输入链轮和自行车的后轴链轮,离合器轴上的伞齿轮与涡杆轴上的伞齿轮相互啮合,发条轴凸轮上装有小轴承,输出链轮通过输出飞轮链条连接自行车后轴上的储能飞轮,制动器转臂安装在机械储能箱的左侧上端,制动器转臂上装有离合器拉杆,离合器拉杆上有复位弹簧。解决目前自行车上斜坡和逆风行驶困难,电动车需要充电等问题。
Description
技术领域:
本发明涉及一种机械储能式半自动自行车。
背景技术:
目前国内自行车市场上普遍是电动车或传统的链条自行车。虽然能起到自行车代步作用,但传统自行车骑行全靠人力,缺乏加速和机械驱动力,在爬坡时缓坡状态下,人力骑行比较困难,坡度大于15度时一般体力的人就无法骑行了,只能推车行走,逆风时人力也无法骑行。电动自行车的行走是需要电池带动,电池有污染,不环保,并且电动自行车的电池一般为硫酸锌板蓄电池,这种电池价格昂贵,寿命短,一般为2-3年就需要更换,给骑电动车的人增加了额外的经济负担,还有这种蓄电池重量大,增加了车身的重量,电动自行车包括蓄电池的整体重量在40公斤左右,对骑行的人有诸多不方便和不安全。
申请人在2007年申请了一种实用新型专利,名称为“发条自行车”,申请号是ZL200720002099.4,这个自行车可以初步实现用机械加速和机械作用力的作用。
发明内容:
本发明的目的是提供一种可以实现机械加速、不需要电池、重量较电动自行车轻一半,骑车人能够轻松自如上斜坡和逆风行驶,还可以实现储能的机械储能式半自动自行车。
本发明发目的是这样实现的:
机械储能式半自动自行车,包括脚蹬、机械储能箱、储能箱托架和车架,其中:自行车的车架上装有储能箱托架,储能箱托架内安放机械储能箱,自行车的后轴上装储能飞轮、后轴飞轮和自行车上的后轴链轮;机械储能箱里装有蜗杆轴、涡轮轴、离合器轴和发条轴;离合器轴上装有输入链轮、伞齿轮和离合器,大轮盘链条连接输入链轮和自行车的后轴链轮,离合器轴上的伞齿轮与涡杆轴上的伞齿轮相互啮合,蜗轮轴上装有涡轮和小齿轮,小齿轮和发条轴上的大齿轮啮合,大齿轮是中空的;发条轴上装发条卷轮,发条卷轮的外圆与发条的内圈端头连接,发条的外圈端头与大齿轮的内圆连接,即发条镶嵌在大齿轮的中空部分,发条卷轮与发条、大齿轮制作成为一组合件;在发条轴上发条卷轮的两边还分别装有发条轴凸轮和输出链轮,发条轴凸轮上装有小轴承,输出链轮通过输出飞轮链条连接自行车后轴上的储能飞轮,制动器转臂安装在机械储能箱的左侧上端,制动器转臂上装有离合器拉杆,离合器拉杆上有复位弹簧。
大齿轮内发条的两侧有大齿轮盖。
制动器转臂包括制动器转轴和限位顶杆,限位顶杆装在制动器转轴的前端,限位顶杆与小轴承组成限位制动配合。
离合器包括离合器拨叉、离合器和离合器托架,离合器托架安装在机械储能箱的顶端,离合器托架上装有离合器拨叉,离合器拨叉伸入机械储能箱中与离合器连接,离合器与伞齿轮形成离合功能。
本发明的优点是:不用电、不烧油,使人力和自行车惯性冲力转换为机械作用力,由于使用了链条传递、涡轮蜗杆传动,带动发条转动等一系列运动,使得发条的机械能储存在机械机械储能箱内。以便在需要加速或上坡骑行时将储存的能量释放出来。同时在释放机械能量的过程中,整体机械传动系统还具有续补能量功能,可使自行车一边释放能量,一边续补能量。从而形成自行车联动的一定周期。
采用本机械储能半自动自行,可减轻人力,实现零污染、零排放全环保资源节约。又可达到数马力的驱动力。是轻巧快捷的自行车。本发明自行车自重20kg,依据理论力学原理设计机械储能传动机构。达到输入力小,输出力大的效果。满足骑行时省力的要求,真正实现绿色无污染。
附图说明:
图1是本发明的整体车型示意图;
图2是本发明机械储能箱结构示意图;
图3是本发明的发条与大齿轮的装配图;
图4是本发明图3的A-A剖视图;
图5是本发明离合器的结构示意图。
具体实施方式:
实施例:
如附图1-5所示,机械储能式半自动自行车,包括脚蹬1、机械储能箱24、储能箱托架25和30车架,其中:自行车的车架30上装有储能箱托架25,储能箱托架25内安放机械储能箱24,自行车的后轴29上装储能飞轮3、后轴飞轮13和自行车上的后轴链轮4;机械储能箱24里有装有蜗杆轴8、涡轮轴14、离合器轴15和发条轴16;离合器轴15上装有输入链轮5、伞齿轮6和离合器22,大轮盘链条26连接输入链轮5和自行车的后轴链轮4,离合器轴15上的伞齿轮6与涡杆轴8上的伞齿轮7相互啮合,蜗轮轴14上装有涡轮9和小齿轮10,小齿轮10和发条轴16上的大齿轮11啮合,大齿轮11是中空的;发条轴16上装发条卷轮17,发条卷轮17的外圆与发条12的内圈端头连接,发条12的外圈端头与大齿轮11的内圆连接,即发条12镶嵌在大齿轮11的中空部分,发条卷轮17与发条12、大齿轮11制作成为一组合件;在发条轴16上发条卷轮17的两边还分别装有发条轴凸轮18和输出链轮31,发条轴凸轮18上装有小轴承19,输出链轮31通过输出飞轮链条28连接自行车后轴29上的储能飞轮3,制动器转臂34安装在机械储能箱24的左侧上端,制动器转臂34上装有离合器拉杆23,离合器拉杆23上有复位弹簧32。
大齿轮11内发条12的两侧有大齿轮盖36。
制动器转臂34包括制动器转轴33和限位顶杆20,限位顶杆20装在制动器转轴33的前端,限位顶杆20与小轴承19组成限位制动配合。
离合器包括离合器拨叉21、离合器22和离合器托架35,离合器托架35安装在机械储能箱24的顶端,离合器托架35上装有离合器拨叉21,离合器拨叉21伸入机械储能箱24中与离合器22连接,离合器22与伞齿轮6形成离合功能。
使用时,蹬动脚蹬1,自行车的大轮盘2转动,通过大轮盘链条26带动后轴飞轮13使自行车前行,后轴飞轮13与后轴链轮4同时转动,并通过储能箱链条27带动机械储能箱24内的输入链轮5,通过离合器22使离合器轴15上的伞齿轮6转动,从而带动蜗杆轴8上的伞齿轮7转动,由于蜗杆8转动使蜗轮轴上的蜗轮9转动,使小齿轮10转动,进而使安装在发条轴16上的大齿轮11转动;并通过发条12及发条卷轮17,发条轴16带动输出链轮31转动;又通过输出飞轮链条28使自行车后轴29上的储能飞轮3转动,此时处在空载状态。
如负载时,限位顶杆20处于限位状态,将发条轴凸轮18上的小轴承19限位,使发条轴16不能转动。这时,由于自行车后轴29一直转动,使其上的后轴链轮4带动机械储能箱24内的传动系统将发条12卷紧。当需要释放其扭矩能时,可拉动离合器拉杆23,使限位顶杆20转动,从而脱开小轴承19;这时,被卷紧的发条12就会释放扭力矩,带动发条轴16上的输出链轮31转动,再通过输出飞轮链条28使自行车后轴29上的储能飞轮3转动,造成自行车加速前进。
如需解除储能传动,可拔动离合器拨叉21,使限位顶杆20与伞齿轮6脱开,这样离合器轴15在输入链轮5带动下空转;而伞齿轮7及蜗杆轴8都停止转动,这时储能解除,从而形成两种状态:其一是大齿轮11内的发条12卷紧待释放,其二是大齿轮11内的发条12处于松驰状态。在这两种状态下,自行车都能按照普通的行驶状态骑行,此时,大轮盘2带动后轴飞轮13。
下面是本发明机械储能式半自动自行车的计算参数:
1、采用弹簧类型:根据功能要求,选用平面涡卷弹簧。
2、涡卷弹簧长度:
7×3.14×154≈3385(mm)=3.385(m)
3、把涡卷弹簧旋紧在轮轴上所蹬的圈数:
3.385/(3.14×60)=17.9(圈)
3.385/(3.14×74)=14.5(圈)
(17.9+14.5)/2≈16(圈)
4、蹬自行车踏板16圈后,自行车行进的距离:
设自行车轮胎直径为570mm
570×3.14×16=28636(mm)≈(28.6m)
5、涡卷弹簧能够储存的能量:涡卷弹簧截面宽度35mm,厚度1.5mm。弹簧材料:16Mn2A
扭簧的扭力矩为50Kg·m=500N·m
500×3.14×2×16=50240(N·m)
6、涡卷弹簧所储存的能量能够驱动自行车行进的距离(忽略储能箱内所有摩擦引起的能量损失):
橡胶轮胎与混凝土地面间的摩擦系数取0.36;
假设一个65Kg的人骑在自行车上,自行车自重20Kg;
65+20=85(Kg)=850N
50240/(850×0.36)≈165(m)
续补能量从略
本发明储能机械储能式半自动自行车,从根本上减轻了我国数亿骑自行车人的骑行困难,并且消除了电动自行车污染、不安全等因数。
Claims (4)
1.机械储能式半自动自行车,包括脚蹬、机械储能箱、储能箱托架和车架,其特征是:自行车的车架上装有储能箱托架,储能箱托架内安放机械储能箱,自行车的后轴上装储能飞轮、后轴飞轮和自行车上的后轴链轮;机械储能箱里有装有蜗杆轴、涡轮轴、离合器轴和发条轴;离合器轴上装有输入链轮、伞齿轮和离合器,大轮盘链条连接输入链轮和自行车的后轴链轮,离合器轴上的伞齿轮与涡杆轴上的伞齿轮相互啮合,蜗轮轴上装有涡轮和小齿轮,小齿轮和发条轴上的大齿轮啮合,大齿轮是中空的;发条轴上装发条卷轮,发条卷轮的外圆与发条的内圈端头连接,发条的外圈端头与大齿轮的内圆连接,即发条镶嵌在大齿轮的中空部分,发条卷轮与发条、大齿轮制作成为一组合件;在发条轴上发条卷轮的两边还分别装有发条轴凸轮和输出链轮,发条轴凸轮上装有小轴承,输出链轮通过输出飞轮链条连接自行车后轴上的储能飞轮,制动器转臂安装在机械储能箱的左侧上端,制动器转臂上装有离合器拉杆,离合器拉杆上有复位弹簧。
2.根据权利要求1所述机械储能式半自动自行车,其特征是:所述大齿轮内发条的两侧有大齿轮盖。
3.根据权利要求1所述机械储能式半自动自行车,其特征是:所述制动器转臂包括制动器转轴和限位顶杆,限位顶杆装在制动器转轴的前端,限位顶杆与小轴承组成限位制动配合。
4.根据权利要求1所述机械储能式半自动自行车,其特征是:所述离合器包括离合器拨叉、离合器和离合器托架,离合器托架安装在机械储能箱的顶端,离合器托架上装有离合器拨叉,离合器拨叉伸入机械储能箱中与离合器连接,离合器与伞齿轮形成离合功能。
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