CN101885364A

CN101885364A - 机械储能式半自动自行车

Info

Publication number: CN101885364A
Application number: CN 201010238418
Authority: CN
Inventors: 蔡福
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-07-20
Filing date: 2010-07-20
Publication date: 2010-11-17
Anticipated expiration: 2030-07-20
Also published as: CN101885364B

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

机械储能式半自动自行车

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

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。