CN103072661B - 一种蓄能装置及使用该装置的自行车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蓄能装置及使用该装置的自行车，该蓄能装置包括外壳、蓄能部分和能量释放部分，蓄能部分包括棘轮机构Ⅰ、蓄力盘和蓄力弹簧，棘轮机构Ⅰ的棘轮Ⅰ与蓄力盘固定连接，蓄力弹簧的一端连接在蓄力盘上；能量释放部分包括扭力释放盘，蓄力弹簧的另一端固定在所述扭力释放盘上。本发明的有益效果是：本蓄能装置设计的目的在于将车辆行驶中加力区多余的能量存储起来，并在乏力区及时进行释放，从而克服传统车辆乘骑时存在的乏力区乏力的缺点，使用时只需将本蓄能装置的外壳焊接在自行车的三脚架上即可，具有结构紧凑、安装方便、省力效果好、骑行速度快之优点，尤其适于使用在赛车上。

Description

一种蓄能装置及使用该装置的自行车

技术领域

本发明涉及由乘骑者驱动的轮式车辆技术领域，尤其是涉及一种蓄能装置及使用该装置的自行车。

背景技术

我国是自行车大国，自行车一度是我国国民出行的主要交通工具。发展到现在，自行车除了其传统作用外，还是广大车友以车会友、健身旅游的必备之物。按照图1所示，当自行车脚踏曲柄行至与地面方向垂直位置时，施加在曲柄上的力矩为零，该位置为死点位置，在上死点位置两侧存在一个“乏力区”，“乏力区”是一个变量，很多因素会影响到“乏力区”的大小，比如骑乘者的疲劳程度、骑乘时的路况以及坡度路面的坡度大小等。如果能设计一种装置，该装置能当骑乘者作用力相对于自行车的阻力减小时，提供一个能量的补偿，则能大大减轻骑乘者的乏力感，提升骑行速度并延长持续骑行时间，这在车友进行骑行比赛时尤其重要。申请号是99108706.2、申请名称是“一种助力自行车”的发明专利申请中，公开了一种使用在自行车上、能起到助力作用的蜗卷弹簧蓄能装置，该装置安装在自行车中轴上方的主车架上，包括中心转轴、棘轮机构、蜗卷弹簧和外壳，其中蜗卷弹簧的内端头固定在中心转轴的轴面上，外端固定在外壳的壳体上，中心转轴上固定装有齿盘，棘轮机构与齿盘之间由链条进行连接。当脚蹬倒蹬时，通过中轴使棘轮机构挂档并带动链条及齿轮使蜗卷弹簧蓄能；当脚蹬正蹬时，如果蜗卷弹簧中有蓄能，则蜗卷弹簧带动链条及棘轮机构转动，最终带动中轴使自行车前进，如果没有蓄能，棘轮机构仅作滑动，自行车正常人力驱动。该装置结构简单，但是使用时需要乘骑者有意识的进行倒蹬蓄能，蓄能性和使用便利性均差。申请号是200520028665.X、申请名称是“自行车助力装置”的实用新型专利申请中，公开了一种自行车助力装置，该装置安装在主车架中轴位置上，包括设置在中轴上的中轴架、棘轮、弹簧片和离合器，在离合器的离合套内设有齿轮，棘轮与链盘和齿轮均啮合，在齿轮上设有卷式弹簧片，该弹簧片的一端固定在齿轮上，另一端通过固定销固定在外盖上。当自行车无需蓄能时，踩脚蹬的动力通过连杆传递到中轴，中轴转动，带动链盘、与链盘啮合的棘轮、与棘轮啮合的齿轮转动。需要蓄能时，把销推进离合器的凹槽内，然后踩脚蹬，弹簧片处于蓄能状态，当弹簧片卷到一定程度时，将销从离合套上拔出，弹簧片动力传递到链盘上，链盘的链轮带动自行车后轮行驶。该装置虽然解决了上坡时助力的问题，但是蓄能与能量的释放需要通过人工借助销子来进行，不能自动将储存的弹簧势能释放出来，无法解决“乏力区”的乏力问题，使用不便。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的问题，提供一种蓄能装置，该装置不仅能用在自行车上，还可用在三轮车、儿童自行车等由乘骑者驱动的其他类型轮式车辆上，它由蓄力弹簧将脚踏曲柄处于“加力区”时多余的能量进行储存，当脚踏曲柄位于“乏力区”时，将蓄力弹簧中存储的能量释放出来，从而能有效提高“乏力区”时骑行速度并减小骑乘者的乏力感，采用的技术方案是：一种蓄能装置，包括外壳、蓄能部分和能量释放部分，其特征在于：所述蓄能部分包括棘轮机构Ⅰ、蓄力盘和蓄力弹簧，所述棘轮机构Ⅰ的棘轮Ⅰ与蓄力盘固定连接，蓄力弹簧的一端连接在所述蓄力盘上；所述能量释放部分包括扭力释放盘，所述蓄力弹簧的另一端固定在所述扭力释放盘上。

本发明的技术特征还有：所述蓄能装置还包括倒车开锁部分，所述倒车开锁部分包括棘轮机构Ⅱ、倒车锁盘和锁销，所述棘轮机构Ⅱ的棘轮Ⅱ与倒车锁盘固定连接，所述锁销插入到所述倒车锁盘中。

本发明的技术特征还有：所述外壳包括前壳和尾盖，所述前壳与尾盖之间固定连接，在所述尾盖与扭力释放盘之间设有尾盖轴承。

本发明的技术特征还有：所述蓄力弹簧为扭力弹簧。

本发明的技术方案还有：一种自行车，该自行车具有中轴、安装在中轴上的轮盘及脚踏曲柄，其特征在于：所述中轴上还装有权利要求1所述的蓄能装置，其中扭力释放盘与所述轮盘固定连接，扭力释放盘与中轴之间、蓄力盘与中轴之间均设有中轴轴承。

本发明的技术特征还有：所述蓄能装置还包括倒车开锁部分，所述倒车开锁部分包括棘轮机构Ⅱ、倒车锁盘和锁销，所述棘轮机构Ⅱ的棘轮Ⅱ与倒车锁盘固定连接，所述锁销插入到所述倒车锁盘中。

本发明的技术特征还有：所述锁销上连接有闸线，所述闸线的另一端安装在所述自行车的车把上。

本发明的技术特征还有：所述蓄力弹簧为扭力弹簧。

本发明的有益效果是：本蓄能装置设计的目的在于将车辆行驶中加力区多余的能量存储起来，并在乏力区及时进行释放，从而克服传统车辆乘骑时存在的乏力区乏力的缺点，使用时只需将本蓄能装置的外壳焊接在自行车的三脚架上即可，具有结构紧凑、安装方便、省力效果好、骑行速度快之优点，尤其适于使用在赛车上。 

附图说明

附图1是自行车的乏力区和加力区位置示意图，附图2是蓄能装置结构示意图，附图3是附图2的K向视图，其中A是乏力区，B是加力区，1是外壳，2是棘轮机构Ⅰ，3是棘轮机构Ⅱ，4是中轴，5是蓄力盘，6是倒车锁盘，7是倒车开锁部分，8是蓄力弹簧，9是尾盖，10是轮盘，11是扭力释放盘，12是中轴轴承，13是尾盖轴承，14是脚踏曲柄，15是锁销。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明进行详细说明。本发明公开了一种使用在由乘骑者驾驭的轮式车辆上的蓄能装置，该装置能将乘骑者在加力区B使出的多余能量储存起来，并在乏力区A进行有效释放，从而提升乏力区A时轮式车辆的行驶速度，尤其在车辆进行爬坡和低速运行时效果显著。具体结构是：该蓄能装置包括外壳1、蓄能部分、能量释放部分和倒车开锁部分7，蓄能部分和能量释放部分位于外壳1中。蓄能部分包括棘轮机构Ⅰ2、蓄力盘5和蓄力弹簧8，棘轮机构Ⅰ2的棘轮Ⅰ与蓄力盘5固定连接，即通过连接螺栓将两者进行连接。本实施例中，蓄力弹簧8为扭力弹簧，蓄力弹簧8的一端连接在蓄力盘5上。能量释放部分包括扭力释放盘11，蓄力弹簧8的另一端固定在扭力释放盘11上。倒车开锁部分7包括棘轮机构Ⅱ3、倒车锁盘6和锁销15，棘轮机构Ⅱ3的棘轮Ⅱ与倒车锁盘6固定连接，锁销15插入到倒车锁盘6中。外壳1包括前壳和尾盖，前壳与尾盖之间用螺栓固定连接，在尾盖与扭力释放盘11之间设有尾盖轴承13。

本发明还公开了一种使用本蓄能装置的自行车，该自行车具有中轴4、安装在中轴4上的轮盘10及脚踏曲柄14，蓄能装置安装在中轴4上、两个脚踏曲柄14之间，蓄能装置的扭力释放盘11与轮盘10固定连接，扭力释放盘11与中轴4之间、蓄力盘5与中轴4之间均设有中轴轴承12。该蓄能装置还包括倒车开锁部分7，倒车开锁部分7包括棘轮机构Ⅱ3、倒车锁盘6和锁销15，棘轮机构Ⅱ3的棘轮Ⅱ与倒车锁盘6固定连接，锁销15插入到倒车锁盘6中。在锁销15上连接有闸线，该闸线的另一端安装在自行车的车把上。

骑行自行车时，脚踏曲柄14带动中轴4转动，当脚踏曲柄14转动到加力区时，施加在脚踏曲柄4上的作用力大于蓄力弹簧8的扭力，多出的动能带动棘轮机构Ⅰ2的棘轮Ⅰ单向转动，并进而带动与棘轮Ⅰ固定连接在一起的蓄力盘5转动，最终使一端与蓄力盘5连接在一起的蓄力弹簧8扭动，将多余动能转化为蓄力弹簧8的势能存储起来。当脚踏曲柄14转动到乏力区，施加在脚踏曲柄14上的作用力小于蓄力弹簧8的扭力时，储存在蓄力弹簧8上的势能通过扭力释放盘11的转动向外释放出来，并进而带动轮盘10转动，达到省力、加速之目的。可见，使用本蓄能器不仅可用来轻松克服脚踏曲柄运动中存在的死点位置，而且存储在蓄力弹簧8上的势能可随时向外释放，使轮盘10 加速，即轮盘10的速度为中轴4与扭力释放盘11共同作用的结果。骑行时，本自行车可自由倒车而不受任何影响。

倒车开锁部分7对本自行车的作用是：当通过安装在车把上的闸线将锁销15提起后，则蓄能装置不起作用，本自行车就是一普通自行车，可实现自由倒车。

特别需要说明的是， 本实施例中的单向驱动部件选用了棘轮机构，除此之外，还可选用单向超越离合器。棘轮机构的优点是使用可靠性高，但是噪音大，而单向超越式离合器没有噪音，但其可靠性差。

当然，上述说明并非对本发明的限制，本发明也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种蓄能装置，包括外壳、蓄能部分和能量释放部分，其特征在于：所述蓄能部分包括棘轮机构Ⅰ、蓄力盘和蓄力弹簧，所述棘轮机构Ⅰ的棘轮Ⅰ与蓄力盘固定连接，蓄力弹簧的一端连接在所述蓄力盘上，所述能量释放部分包括扭力释放盘，所述蓄力弹簧的另一端固定在所述扭力释放盘上，所述蓄能装置还包括倒车开锁部分，所述倒车开锁部分包括棘轮机构Ⅱ、倒车锁盘和锁销，所述棘轮机构Ⅱ的棘轮Ⅱ与倒车锁盘固定连接，所述锁销插入到所述倒车锁盘中。

2.按照权利要求1所述的蓄能装置，其特征在于：所述外壳包括前壳和尾盖，所述前壳与尾盖之间固定连接，在所述尾盖与扭力释放盘之间设有尾盖轴承。

3.按照权利要求1所述的蓄能装置，其特征在于：所述蓄力弹簧为扭力弹簧。

4.一种自行车，该自行车具有中轴、安装在中轴上的轮盘及脚踏曲柄，其特征在于：所述中轴上还装有权利要求1所述的蓄能装置，其中扭力释放盘与所述轮盘固定连接，扭力释放盘与中轴之间、蓄力盘与中轴之间均设有中轴轴承。

5.按照权利要求4所述的自行车，其特征在于：所述锁销上连接有闸线，所述闸线的另一端安装在所述自行车的车把上。

6.按照权利要求4所述的自行车，其特征在于：所述蓄力弹簧为扭力弹簧。