CN103507905A - 一种往复式座凳非机动车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种往复式座凳非机动车，其特征在于该座凳下方车身设有往复式齿轮箱，往复式齿轮箱内设有往复式齿轮传动机构，座凳与导轨轴连接，导轨轴固定有一弹簧靠山，弹簧靠山与往复式齿轮箱之间设有弹簧，导轨轴下端通过往复式齿轮传动机构与辅助链轮连接，该辅助链轮通过辅助链条与辅助飞轮连接，辅助飞轮与主动轮连接。本发明通过座凳的上下运动，由导轨轴带动往复式齿轮传动机构转动，从而带动辅助链轮和辅助飞轮以及主动轮转动。本发明可以通过座凳的上下运动来辅助驱动车轮转动，使该摆动式非机动车踏起来速度比原来更快、更轻松。

Description

一种往复式座凳非机动车

技术领域

本发明涉及非机动车领域，具体涉及一种利用往复式座凳进行辅助驱动的往复式座凳非机动车。

背景技术

自行车作为一种简便的交通工具，已经与人们的日常生活紧密相连，随着人们对环境要求，对自行车的需求，同时对自行车的要求也越来越高，从1816年法国出现第一辆木头固定式座凳自行车，摘自《机械创新设计》，发展至今，将近200年的历史，自行车已经得到很大改进和更新。例如：用脚踏单动力单速自行车，发展成用脚踏单动力的两个大小直径双链轮，通过前后链条换档器，使链条可啮合多个不同直径的单飞轮进行转动，可进行多速变换，从而带动车轮前进。但是，无论车速如何变换，传统固定式座凳自行车都是单动力，依靠踏脚板作驱动，如果脚不踏自行车就无法前进，而且这种多速固定式座凳自行车，由于增加链轮和飞轮的前后换档器，尤其是后部链条沿后部换档器“S”形曲线走向转动，因此摩擦阻力增加，踏起来就费力一点。

长期以来，传统固定式座凳自行车确实给人们的出行带来方便，它不需要油耗和电能，有利环保。但是随着时代发展和科技进步，人们对自行车这个简便的交通工具，提出更高标准和要求，长期以来人们一直渴望解决，由骑车者既是使用者，又能利用本身体重作为能量，驱动自行车向前行驶，同时，人们也一直渴望能利用弹簧具有输出能量的特性，驱动自行车向前行驶。

发明内容

本发明要解决的技术问题，在于提供一种往复式座凳非机动车，这种往复式座凳非机动车，不仅能在自行车骑行过程中，能够依靠自身的重力势能，而且还能依靠弹簧输出能量的特性，使骑车者踏起来很轻、很快、很省力，同时结构简单可靠、成本低、不会影响骑车人安全行驶。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种往复式座凳非机动车，包括车身，主动轮，被动轮，座凳、车把手，撑脚和踏脚板，踏脚板与主链轮连接，主链轮通过主链条与主飞轮连接，主飞轮与主动轮连接，其特征在于该座凳下方车身，设有往复式齿轮箱，往复式齿轮箱内设有往复式齿轮传动机构，座凳与导轨轴连接，导轨轴固定有一弹簧靠山，弹簧靠山与往复式齿轮箱之间设有弹簧，导轨轴下端通过往复式齿轮传动机构与辅助链轮连接，辅助链轮通过辅助链条与辅助飞轮连接，辅助飞轮与主动轮连接。

座凳下面设有紧固套圈，紧固套圈上面设有圆孔，圆孔下面设有开口，套圈下端设有紧固器，紧固器上设有螺钉，套圈下端与导轨轴固定连接，套圈上端设有弯折面，通过螺钉与座凳固定连接。

座凳下方设有圆柱形导轨轴，导轨轴上端与紧固套圈固定连接，导轨轴中端设有弹簧靠山固定连接，导轨轴下端设有圆孔，通过弹簧销与长方形单面齿条固定连接，另一面为平面。

座凳和弹簧靠山之间设有导轨箱，导轨轴穿过导轨箱，导轨轴两侧设有与导轨轴互相垂直的一组前后滑轮轴，导轨轴为圆柱形，滑轮轴上，设有与导轨轴互相配合的内凹的圆弧面滚动滑轮，滚动滑轮两侧的滑轮轴上设有轴套。

导轨箱前面设有锁座和锁轴，锁座与锁轴活动连接，锁轴为圆柱形，前端为手柄，锁轴中间设有圆孔，圆孔里设有开口销，开口销旁设有垫圈，垫圈与锁座之间设有弹簧，锁轴前端设有凸块，与设在锁座槽上的孔匹配。

导轨轴下端分别设有齿条和平面条，往复式齿轮传动装置包括与平面条相配合的凹槽形滚动滑轮机构，凹槽形滚动滑轮机构设有滑轮轴，平面条的背后是齿条，齿条与对面设置的大齿轮啮合连接，大齿轮与棘轮机构连接，齿轮棘轮机构通过键与传动轴固定连接，齿条的另一面上设有惰轮，齿条通过惰轮与小齿轮啮合连接，小齿轮与棘轮机构连接，齿轮棘轮机构与传动轴固定连接，传动轴的左右两边设有轴承，左边轴承的外档在箱体外设有输出轴，输出轴上设有键和轴套，轴套通过键与输出轴固定连接，轴套上设有凹槽，凹槽上设有钢珠，钢珠上面与辅助链轮中心轴套活动连接，轴套一侧设有轴套座，轴套座上设有开口，该开口与辅助链轮的内侧中心轴套上，所设凸块匹配，啮合连接，辅助链轮通过辅助链条与辅助飞轮连接，辅助飞轮与主动轮连接。辅助链轮与齿轮箱之间设有离合器装置。

辅助链轮与往复式齿轮箱之间设有离合器装置，离合器装置包括拨叉和拨叉臂，齿轮箱面上设有拨叉座，拨叉座通过拨叉轴与拨叉臂活动连接，拨叉臂端部设有圆孔、内螺纹和支头螺钉，钢丝绳穿过圆孔，由支头螺钉固定连接，齿轮箱上设有弹簧靠山，弹簧靠山与拨叉臂之间设有弹簧，钢丝绳穿过弹簧和弹簧靠山，并与手把上设置的离合器拨把固定连接，弹簧靠山与离合器拨把之间设有钢丝套管，拨叉头部与辅助链轮内侧为间隙连接，辅助链轮外侧垫圈与轴套外侧垫圈之间设有弹簧，由输出轴上的螺母作固定，弹簧上面设有防尘罩。

主动轮与花鼓连接，花鼓与主飞轮和辅助飞轮连接，主飞轮通过花鼓组成棘轮机构，飞轮棘轮机构设有后轴，主飞轮外侧设有圆弧面，圆弧面上设有钢珠，与后轴上的夹头活动连接，夹头外侧设有螺母，主飞轮内侧面顶端设有棘齿，棘齿与设在棘爪靠山上的棘爪啮合连接，棘爪下面与钢丝弹簧连接，钢丝弹簧用棘爪靠山作钢丝弹簧靠山，在棘爪靠山与花鼓腔之间设有调整片，棘爪靠山为圆柱形，圆柱形周围设有凸块，与花鼓腔壁所设凹槽匹配啮合连接，主飞轮内侧面与棘齿交界的圆弧面上设有钢珠，钢珠另一面与花鼓内侧内凹的圆弧面活动连接，花鼓另一侧的辅助飞轮与主飞轮的结构相同，转动方向一致。

主链轮与主飞轮之间的主链条下档，设有齿轮摆动机构，在主链条下档设置张紧齿轮，并且啮合连接，张紧齿轮中间设有螺钉轴，张紧齿轮与螺钉轴之间设置轴套，活动连接，张紧齿轮两侧面设有垫圈，两只垫圈外档设置夹板，往复式齿轮箱上设有螺销轴，螺销轴上设有螺母，螺母外档设有短轴套和长轴套，长轴套上设有两个夹板，两个夹板之间设有轴套，在轴套上设有扭转弹簧，其一头用螺钉固定连接在齿轮箱面板上，另一头弯折套在夹板所设的圆孔里，作固定连接，夹板外档的螺销轴上设有螺母。

本发明通过座凳的上下运动，由导轨轴带动往复式齿轮传动机构转动，从而通过辅助链轮和辅助飞轮带动主动轮转动。本发明可以通过座凳的上下运动来辅助驱动车轮转动，使该摆动式座凳非机动车踏起来速度比原来更快、更轻松、更省力。

附图说明

图1是本发明一实施例的整体结构示意图

图2是图1的俯视图

图3是本发明的前车架、中间车身和后车架，三大部分示意图

图4是座凳和导轨箱以及锁座之间连接结构示意图

图5是座凳、导轨轴和弹簧靠山的连接示意图

图6是导轨箱和滚动滑轮的结构示意图

图7是图6的俯视图

图8是中间车身结构示意图

图9是往复式齿轮箱的结构示意图

图10是往复式齿轮传动装置结构示意图

图11是图10的俯视图

图12是辅助链轮与离合器之间的结构示意图

图13是拨叉结构示意图

图14是齿轮棘轮机构示意图

图15是齿轮棘轮与导轨轴上的齿条啮合示意图

图16是主飞轮和辅助飞轮与花鼓之间的棘轮结构示意图

图17是飞轮棘轮机构示意图

图18是链条上摆动机构俯视示意图

图19是本发明的动力机构示意图

图20是本发明横式三轮车结构示意图

图21是本发明“一”字型两只齿轮箱四飞轮三轮车结构示意图

图22是图21的俯视图

图23是弹簧工作示意图

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作详细说明。

图中：W1、被动轮，W2、主动轮，W3、主动轮，1、弯折面，2、撑脚，3、踏脚板，4、刹车器拨把，5、手把，6、主链轮，7、辅助链轮，8、离合器拨把，9、主链条，10、辅助链条，11、张紧器夹板，12、主飞轮，13、辅助飞轮，14、螺销轴，15、弹簧，16、弹簧靠山，17、齿轮箱，18、座凳，18′、下降时座凳，18″、上升时座凳，19、后车架，20、导轨箱，21、圆孔，22、紧固套圈，23、导轨轴，24、齿条，25、平面条，26、防震圈，27、前支架靠山，28、螺钉，29、中间车架，30、花鼓，31、滚动滑轮，32、张紧器夹板，33、张紧齿轮，34、弹簧销，35、螺母，36、支架座，37、滑轮轴，38、轴套，39、钢珠，40、中轴，41、锁座，42、锁轴，43、内螺纹，44、开口销，46、钢丝，47、手柄，48、大齿轮，49、小齿轮，50、软垫，52、开口，53、紧固器，54、三轮车后支架，55、轴承孔，56、轴承，58、调整片，59、钢丝孔，60、传动轴，61、输出轴，62、轴套座，63、钢丝弹簧，64、键，65、棘爪靠山，66、棘爪，67、棘齿，68、拨叉轴，69、导轨箱底座，71、中间惰轮，73、后轴，74、夹头，75、凸块，76、圆弧面，78、凹槽，79、防尘罩，80、刹车盘，84、内凹圆弧面，86、中间接管，87、套管，88、三轮车主轴，90、钢丝，92、拨叉臂，93、拨叉座，94、拨叉，96、花盘轴，98、支头螺钉，99、前车架，

图1、图2、图3是一种往复式座凳非机动车，包括前车架99，中间车架29，，后车架19，主动轮W2，被动轮W1，座凳18，车把5和踏脚板3，踏脚板3与主链轮6连接，主链轮6通过主链条9与主飞轮12连接，主飞轮12与主动轮W2连接，辅助链轮7与往复式齿轮传动机构中的输出轴61连接，辅助链轮7通过辅助链条10与辅助飞轮13连接，辅助飞轮13与主动轮W2连接，其特征在于该座凳18下方的中间车架29设有往复式齿轮箱17，往复式齿轮箱17内设有往复式齿轮传动机构，座凳18与导轨轴23连接，导轨轴23固定有一弹簧靠山16，弹簧靠山16与往复式齿轮箱17之间设有弹簧15，导轨轴23下端通过往复式齿轮传动机构，与辅助链轮7连接，该辅助链轮7通过辅助链条10与辅助飞轮13连接，辅助飞轮13与主动轮W2连接，前支架99与齿轮箱17和后支架19之间的连接线OB与水平线OA之间的夹角BOA，可以在0至10度范围选择，使座凳18与中轴40之间的垂直距离保持在100至250毫米之间，便于骑车者坐在座凳18上蹬踏踏脚板3。采用被动轮W1直径小，主动轮W2直径大，能够缩短整个车身长度，而不影响车速。

图4是座凳18和导轨轴23以及锁座41的连接结构示意图。座凳18下方设有紧固套圈22，紧固套圈22上设有圆孔21和开口52，在套圈22上端设有弯折面1，通过螺钉28与座凳18固定连接，套圈22下端设有紧固器53，紧固器53上设有紧固螺钉28和螺母35，能够通过螺母35的旋转而收紧紧固器53，套圈22下端设有管状导轨轴23，导轨轴23通过紧固器53与套圈22固定连接。紧固器53下端设有防震圈26和导轨箱20，导轨箱20前面设有锁座41和锁轴42，锁座41上设有圆孔21，锁轴42的前端设有手柄47，锁轴42可在锁座41上前后移动，锁轴42头部设有凸块75，锁轴42向后移动一定距离后，锁轴42可在锁座41上来回旋转，依靠凸块75能够卡住锁轴42前后移动。锁轴42上设有圆孔21，圆孔21里设有开口销44，开口销44旁设有垫圈89，在垫圈89和锁座41之间设有弹簧15，在弹簧15作用力下，锁轴42与锁座41之间能够保持相对固定位置。当座凳18运动到下止点，紧固器53与防震圈26接触，可用手将锁轴42向后移动，由锁轴42头部与紧固器53上的紧固螺钉28十字交叉接触，可卡住螺钉28，这样就可以限制座凳18的上下运动，旋转手柄47，在凸块75作用下起自锁作用，如果需要座凳18上下运动，将手柄47反方向旋转，恢复原来位置，则锁轴42在弹簧15作用力下，向前运动，恢复原来位置，座凳18可作上下运动。

图5是座凳18、导轨轴23和弹簧靠山16之间的连接示意图。座凳18与导轨轴23固定连接，导轨轴23中间设有弹簧靠山16，焊接连接，导轨轴23下端设有圆孔21和齿条24，齿条24的背面是平面条25，导轨轴23通过圆孔21中的弹簧销34与齿条24固定连接。

图6和图7是导轨箱20和滚动滑轮31的结构示意图。导轨箱20设在座凳18和弹簧靠山16之间，导轨轴23穿过该导轨箱20，导轨轴23两侧设有与导轨轴23互相垂直的一组前后滑轮轴37，导轨轴23为圆柱形，一组前后滑轮轴37上设有前后滚动滑轮31，滚动滑轮31面为内凹的圆弧面84，与导轨轴23的圆柱面相匹配，这样，导轨轴23位于前后两个滚动滑轮31之间，对导轨轴23的上下运动起到导向作用。导轨箱20另一侧设有圆孔21，与螺钉28和后车架19固定连接，起到稳定中间车架29作用，两只滚动滑轮31的左右两边滑轮轴37上，设有轴套38，轴套38与滑轮轴37连接能够限制滚动滑轮31左右窜动，从而限制了导轨轴23的左右摆动。为了确保导向精度，圆弧面滚动滑轮31制成多规格，不同尺寸的，供选择和替换。

图8是中间车架29的结构示意图。座凳18下面设有导轨箱20，导轨箱20底座69与中间车架29固定连接，车架29前面设有前车架靠山27，用螺钉28与前车架99固定连接，增加整个车身的稳定性，车架29下端通过车架座36由螺钉28与往复式齿轮箱17固定连接，在弹簧靠山16与齿轮箱17之间设有弹簧15，导轨轴23能够随着座凳18上的压力变化，而作上下运动。

图9是往复式齿轮箱17结构示意图。往复式齿轮箱17为长方形，面板上有三个互相对应的轴承孔55，前面通过螺钉28与前车架99固定连接，后面通过螺钉28与后车架19固定连接，齿轮箱箱体17上面，通过螺钉28与中车架29的底座36固定连接，箱体17下方设有防尘罩79，由螺钉28固定连接。箱体17可以用铝合金和塑料制作。

图10、图11、图12和图13是往复式齿轮传动装置结构示意图。导轨轴23下端两侧分别设有平面条25和齿条24，往复式齿轮传动机构包括前平面条25与之相匹配的凹槽形滚动滑轮31，活动连接，凹槽形滚动滑轮机构设有轴承56和滑轮轴37，凹槽形滚动滑轮31，能确保导轨轴23下端的平面条25和齿条24平稳上下运动，平面条25的背后是齿条24与对面设置的大齿轮48啮合连接，大齿轮48与棘轮机构连接，齿轮棘轮机构通过键64与传动轴60固定连接。齿条25上的另一面通过设置的惰轮71与小齿轮49啮合连接，小齿轮49与棘轮机构连接，齿轮棘轮机构与传动轴60固定连接，传动轴60的左右两边设有轴承56，左边轴承56的箱体17外设有输出轴61，输出轴61上设有轴套38，轴套38通过键64与输出轴61固定连接，轴套38上设有凹槽78，凹槽78上设有钢珠39，钢珠39上面与辅助链轮7上的中心轴套38内径活动连接，轴套38上设有轴套座62，轴套座62上设有开口52，轴套38通过轴套座62上开口52，与辅助链轮7中心轴套38内侧上的凸块75，啮合连接，只要输出轴61发生转动，轴套38通过输出轴61上的键64，也会转动，轴套座62带动辅助链轮7转动，辅助链轮7通过辅助链条10与辅助飞轮13连接，辅助飞轮13与主动轮W2连接，因此，只要输出轴61能够转动，主动轮W2也能随之转动，辅助链轮7与往复式齿轮箱17之间设有拨叉离合器，拨叉离合器装置包括拨叉94和拨叉臂92，拨叉臂92头部设有圆孔21，圆孔21中设有拨叉轴68，拨叉轴68与拨叉座93连接，拨叉座93通过螺钉28与齿轮箱17固定连接，拨叉臂92尾部设有圆孔21、内螺纹43和支头螺钉28，钢丝绳90穿过圆孔21，通过支头螺钉28与拨叉臂92固定连接，往复式齿轮箱17底部设有弹簧靠山16，固定连接，弹簧靠山16与拨叉臂92之间设有弹簧15，钢丝绳90穿过弹簧15和弹簧靠山16，与设在手把5上的离合器拨把8固定连接，弹簧靠山16与离合器拨把8之间的钢丝绳90上，设有套管87，拨叉94与辅助链轮7间隙连接，辅助链轮7能够轻松左右来回移动。因此，新式自行车需要后退时，主动轮W2要受到辅助链条10和往复式齿轮传动机构的牵制，无法后退，这时，只要用左手捏住离合器拨把8，拨叉94就会转动，让辅助链轮7中心轴套38内侧面上的凸块75，与轴套座62上的开口52分离，车子就可以后退。由于在轴套38外档两只垫圈89之间设有弹簧15，当后退结束，左手上的离合器拨把8放松，拨叉94在弹簧15作用下，就会回到原来位置。辅助链轮7在弹簧15作用下，向里档移动，使得辅助链轮7中心轴套38内侧凸块75，与轴套座62上的开口52啮合连接，主动轮W2又恢复正常转动。在垫圈89外档的输出轴60上设有螺母35固定，弹簧15上方设有防尘罩79。

图14和图15是传动轴60与齿轮棘轮机构的结构示意剖面图。导轨轴23下端的齿条24与左边大齿轮48棘轮啮合连接，当导轨轴23作向下运动时，齿条24也作向下运动，并带动大齿轮48棘轮作逆时针方向转动，大齿轮48内圈设有棘齿67，与棘齿67连接的棘爪66在钢丝弹簧63作用下，成为间歇啮合连接，棘爪66的圆柱形根部与棘爪靠山65活动链接，钢丝弹簧63另一端与棘爪靠山65连接，而发挥弹性作用，棘爪靠山65通过设在传动轴60上的键64，而与传动轴60固定连接，当导轨轴23作向下运动时，齿条24带动大齿轮48，大齿轮48内圈棘齿67带动棘爪66，棘爪66带动棘爪靠山65，棘爪靠山65带动传动轴60作逆时针方向转动，使主动轮W2向前转动，当导轨轴23作向上运动时，下端齿条24，只能带动大齿轮48空转，因棘齿67与棘爪66不能啮合。但是，当导轨轴23作向上运动时，通过惰轮71的转向作用，使小齿轮49内圈的棘齿67对棘爪66发挥了逆时针转动作用，使得传动轴60也作逆时针方向转动，使主动轮W2向前运动，同理，当导轨轴23作向下运动时，小齿轮49内圈上的棘齿67与棘爪66不啮合，而不发挥作用。因此，无论导轨轴23作向上或向下运动，导轨轴23下端齿条24都能让传动轴60作逆时针方向转动，使主动轮W2向前运动，导轨轴23的上下运动有互补作用，效率达到100％。

图16图17是主飞轮12和辅助飞轮13与花鼓30之间的棘轮结构剖面示意图。主动轮W2通过钢丝46与花鼓30连接，花鼓30与主飞轮12和辅助飞轮13连接，主飞轮12通过花鼓30组成齿轮棘轮机构，齿轮棘轮机构设有后轴73，主飞轮12外侧设有圆弧面76，圆弧面76上设有钢珠39，与后轴73上的夹头74活动链接，夹头74外侧设有螺母35，主飞轮12内侧面顶端设有棘齿67，棘齿67与设在棘爪靠山65上的棘爪66啮合连接，棘爪66下面与钢丝弹簧63连接，钢丝弹簧63用棘爪靠山65作钢丝弹簧靠山，在钢丝弹簧作用下，棘齿67与棘爪66间歇啮合连接，在棘爪靠山65与花鼓30腔之间，设有调整片58，能够确保棘爪66与棘齿67的有效啮合连接。棘爪靠山65为圆柱形，圆柱形周围设有凸块75，与花鼓30腔壁所设凹槽78匹配啮合连接，这样主飞轮12上的棘齿67推动棘爪66，再由棘爪66推动棘爪靠山65转动，棘爪靠山65就能推动花鼓30转动。主飞轮12内侧面与棘齿67交界的圆弧面76上，设有钢珠39，钢珠39另一面与花鼓30内侧内凹的圆弧面76活动连接，这样，主飞轮12与花鼓30之间的转动，就会非常灵活。同理，花鼓30另一侧的辅助链轮7带动辅助链条10，辅助链条10再带动辅助飞轮13，辅助飞轮13带动花鼓30和主动轮W2作向前运动。

图18是主链轮6上的摆动机构俯视图。主链轮6与主飞轮12之间的主链条9下档设有齿轮33摆动机构，由于新式自行车上设有两根链条(9、10)，为了平衡两根链条(9、10)的松紧度，以辅助链条10的适当松紧度为基准，在主链条9下档设有齿轮33摆动机构，使过长的主链条9保持有效松紧度，便于骑车者骑行。在主链条9下档，设有张紧齿轮33，并且啮合连接，张紧齿轮33通过螺钉轴28上的轴套38与螺钉轴28活动连接，张紧齿轮33两侧面到两个夹板32之间，设有垫圈89。往复式齿轮箱17上设有螺销轴14，螺销轴14上设有螺母35，起到固定螺销轴14的作用，螺母35外档设有短轴套38和长轴套38，长轴套38上设有两个夹板32，两个夹板32之间设有轴套38，在两个夹板32之间的轴套38上，设有扭转弹簧15，其一头用螺钉28固定连接在齿轮箱17上，另一头弯折套在夹板32所设的圆孔21内，作固定连接，这样，夹板32在以螺销轴14为转动圆心，以夹板长为半径，在扭转弹簧15的作用力下，夹板32头部的齿轮33便作顺时针方向摆动，使得偏松的主链条9拉紧，便于正常运转。夹板32外档的螺销轴14上用螺母35作固定。

图19是本发明动力机构示意图。座凳18与导轨轴23连接，导轨轴23与齿轮箱17里的齿轮传动机构连接，只要座凳18作上下运动，辅助链轮7就会带动辅助链条10作逆时针方向转动，同时，带动花鼓30上的辅助飞轮13作逆时针方向转动，也带动主动轮W2向前转动。

图20是本发明的另一实施例的示意图。该实施例与前面实施例的区别，在于该实施例是往复式座凳横向三轮车，即设有两个主动轮W2，在原来传统三轮车上，设置了往复式座凳自行车的辅助动力驱动装置，其中自行车后车架19与三轮车的后车架54固定对接，自行车上的主链条9与三轮车的主链条9对接，对接后的主链条9，仍然与传统三轮车上的主飞轮12连接。

使用时，当座凳18处于下止点时，先上车用右手旋转锁轴42，让锁轴42头部的凸块75向锁座的凹槽中，脱离并能向前移动，在弹簧15作用力下，锁轴42会自动向前移动，这样，座凳18可作上下运动。骑行时，先用右脚从上止点蹬踏脚板3，踏到下止点，这时，人体有上升力，作用力与反作用力相等，弹簧15在座凳18下止点时，弹簧15向上弹力最大，向上推动座凳18，同时，双手捏住手把5，作人体向上动作，这时，骑车者便轻松到了上止点，导轨轴23作向上运动产生推动力，这时的车轮在运动，一方面是脚踏力在起作用，另一方面座凳18下的弹簧弹力在发生作用，因此，车轮运动是两个合力在起作用。当座凳18到了上止点，这时，左脚在上不要踏，让骑车者人体自重自然下落，座凳18从上止点运动到下止点，这时，导轨轴23向下运动，又产生推动力，车轮又向前运动，然后，不断地重复原来动作，让主动轮W2转动。需要后退时，只要用左手捏住离合器，拨把8下面的辅助链轮7上的凸块75，就会脱离轴套座62上的开口52，使得车轮可以后退，后退结束，让离合器拨把8恢复原位，使辅助链轮7上的凸块75在弹簧15作用力下，自动进入轴套座62上的开口52，使啮合复位。

图21和图22是本发明的又一实施例的示意图。该实施例的区别在于该实施例是“一”字型三轮车，即设有两个往复式齿轮驱动装置，相当于两辆摆动式座凳自行车的组合，其中省掉了一只前车轮W1，它的主要车轮结构是W1、W2、W3。其中W2和W3分别与两只往复式齿轮箱17连接，其中，第一车轮W1、和第二车轮W2之间的结构与往复式座凳自行车结构相同，往复式齿轮箱17前面与前车架99由螺钉28固定连接，齿轮箱17后面与后车架19固定连接，在主动轮W2与主动轮W3之间，前车架99的前端与后车轴73固定连接，前车架99的后端与往复式齿轮箱17的前面固定连接，齿轮箱17的后面与后车架19的前端固定连接，后车架19的后端与后车轴73固定连接，前导轨箱20与后导轨箱20之间用中间接管86和螺钉28固定连接，中间接管86上设有后手把5，该后手把5上同样设有刹车器拨把4，离合器拨把8，骑行方法与往复式座凳横向三轮车相同。

图23是弹簧15工作图。弹簧15的长度一般为300mm～550mm，外圈直径为25mm～50mm，弹簧15的钢丝直径为3mm～5mm。

现在根据一个实施例来分析弹簧的工作情况。弹簧总长Ho是355毫米，钢丝直径d是3.5毫米，外径D是28毫米，中径D2是24.5毫米，总圈数n1是37圈，有效工作圈数n是35圈，弹簧材料是碳素弹簧钢。求：H1＝300mm时，即弹簧压缩55毫米放在圆柱形支架内的最小工作压力是多少？H2＝200mm，即向下再压缩100毫米，共压缩155毫米时的最大工作压力是多少？极限变形量和极限工作压力是多少？剪切弹性模量G＝78500MP_a

求出弹簧刚度P′：P′＝G·d⁴/8D₂ ³·n＝78500×3.5⁴/8×24.5³×35＝2.86N/mm

求出压缩55毫米时的工作压力是F1＝(H0-H1)·P′＝55×2.86＝157N化成公斤是16公斤，

求出压缩155毫米时的工作压力是F2＝(H0-H2)·P′＝155×2.86＝443N化成公斤是45公斤，

根据弹簧15设计时还应考虑在最大载荷作用下各圈之间仍有一定的间距S1保证此时弹簧仍有弹性。S1的大小推荐为S1＝0.1d≥0.2mm

根据要求极限间距S1＝0.1d＝0.1×3.5＝0.35毫米

每圈最小安全节距是t＝d+S1＝3.5+0.35＝3.85毫米

工作有效圈数35圈时的最小安全高度是Ha＝n·t＝35×3.85＝135毫米

两端各并紧1圈并磨平，则实际极限高度是H3＝Ha+2d＝135+7＝142毫米

弹簧极限变形量H0-H3＝355-142＝213毫米

弹簧的极限载荷F3＝(H0-H3)·P′＝213×2.86＝609N

通过计算，最大工作变形量小于极限变形量，弹簧安全可靠。

设：骑车者体重一般为65公斤，座凳和导轨轴等重量忽略不计，当骑车者坐在座凳上处于运动下限，用右脚从上踏到底，左脚不踏，这时右脚下有一个反作用力向上，利用弹簧处于下限155毫米，向上弹力最强是45公斤，同时再利用手柄扶持力作人体向上运动，用脚用力向下蹬踏，既为主链轮带来驱动力，又为人体向上运动带来方便，同时又为弹簧的弹力，作用在辅助链轮上带来驱动力，上升速度越快，作用力越强，上升到100毫米，弹簧靠山上面碰到导轨箱底座而停止运动；这时车速在弹簧作用力下得到提速，这时骑车者处于上限，弹簧处于压缩55毫米时的高度，弹力16公斤，骑车者利用自重65公斤减去弹力16公斤，再减去手和脚支撑在自行车上的重量约为15公斤，剩34公斤压力向下运动，运动到100毫米时，紧固器碰到导轨箱盖上的防震圈而停止运动；这时车速再次得到提速。根据平时踏传统自行车经验，两只脚交替踏，用力3至10公斤，就足以让传统自行车较快速度前进，现在直接把弹力和自重压力通过导轨轴作用在齿轮箱里，将会产生轻快和预料不到的技术效果。而且导轨轴无论处于上升还是下降运动，始终能保持辅助链轮转动工作，达到了在设计时所要求的目的：齿轮箱在运转过程中起上下互补作用，效率达100％。

本发明不局限于上述实施方式，不论在其形状或结构上作任何变化，凡是利用座凳连接导轨轴和齿条，导轨轴上连接弹簧靠山和弹簧，以及依靠座凳和导轨轴作运动件和滑轮作承导件，作上下运动，均落在本发明的保护范围之内。此外，将圆柱形中间车身改为方形车身，导轨运动件改为方形运动件，承导件改为滑轮，把弹簧靠山与方形导轨轴连接，在弹簧靠山下面设置弹簧，导轨轴穿在弹簧中间，导轨轴下端设置齿条，都是本发明的一种变形，均应认为在本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种往复式座凳非机动车，包括车身，主动轮，被动轮，座凳、车把手和踏脚板，踏脚板与主链轮连接，主链轮通过主链条与主飞轮连接，主飞轮与主动轮连接，其特征在于该座凳下方的车身设有往复式齿轮箱，往复式齿轮箱内设有往复式齿轮传动机构，座凳与导轨轴连接，导轨轴固定有一弹簧靠山，弹簧靠山与往复式齿轮箱之间设有弹簧，导轨轴下端通过往复式齿轮传动机构与辅助链轮连接，该辅助链轮通过辅助链条与辅助飞轮连接，辅助飞轮与主动轮连接。

2.如权利要求1所述的往复式座凳非机动车，其特征在于所述座凳下面设有紧固套圈，紧固套圈上面设有圆孔，圆孔下面设有开口，套圈下端设有紧固器，紧固器上设有螺钉，套圈下端与导轨轴固定连接，套圈上端开有弯折面，通过螺钉与座凳固定连接。

3.如权利要求2所述的往复式座凳非机动车，其特征在于座凳下方设有圆柱形导轨轴，导轨轴上端与紧固套圈固定连接，导轨轴中端设有弹簧靠山固定连接，导轨轴下端设有圆孔，通过弹簧销与长方形单面齿条固定连接，另一面为平面。

4.如权利要求1所述的往复式座凳非机动车，其特征在于座凳和弹簧靠山之间设有导轨箱，导轨轴穿过导轨箱，导轨轴两侧设有与导轨轴互相垂直的一组前后滑轮轴，导轨轴为圆柱形，滑轮轴上设有与导轨轴互相配合的内凹的圆弧面滚动滑轮，滚动滑轮两侧的滑轮轴上设有轴套。

5.如权利要求1所述的往复式座凳非机动车，其特征在于导轨箱前面设有锁座和锁轴，锁座与锁轴活动连接，锁轴为圆柱形，前端为手柄，锁轴中间设有圆孔，圆孔里设有开口销，开口销旁设有垫圈，垫圈与锁座之间设有弹簧，锁轴前端设有凸块，与设在锁座槽上的孔匹配。

6.如权利要求3所述的往复式座凳非机动车，其特征在于导轨轴下端分别设有齿条和平面条，往复式齿轮传动装置包括与平面条相配合的凹槽形滚动滑轮机构，凹槽形滚动滑轮机构设有滑轮轴，平面条的背后是齿条，齿条与对面设置的大齿轮啮合连接，大齿轮与棘轮机构连接，齿轮棘轮机构通过键与传动轴固定连接，齿条的另一面上设有惰轮，齿条通过惰轮与小齿轮啮合连接，小齿轮与棘轮机构连接，齿轮棘轮机构与传动轴固定连接，传动轴的左右两边设有轴承，左边轴承的外档在箱体外设有输出轴，输出轴上设有键和轴套，轴套通过键与输出轴固定连接，轴套上设有凹槽，凹槽上设有钢珠，钢珠上面与辅助链轮上的中心轴套内径活动连接，轴套内侧设有轴套座，轴套座上设有开口，该开口与辅助链轮的内侧中心轴套上，所设凸块匹配，啮合连接，辅助链轮通过辅助链条与辅助飞轮连接，辅助飞轮与主动轮连接。辅助链轮与齿轮箱之间设有离合器装置。

7.如权利要求6所述的往复式座凳非机动车，其特征在于辅助链轮与往复式齿轮箱之间设有离合器装置，离合器装置包括拨叉和拨叉臂，齿轮箱面上设有拨叉座，拨叉座通过拨叉轴与拨叉臂活动连接，拨叉臂端部设有圆孔、内螺纹和支头螺钉，钢丝绳穿过圆孔由支头螺钉固定连接，齿轮箱上设有弹簧靠山，弹簧靠山与拨叉臂之间设有弹簧，钢丝绳穿过弹簧和弹簧靠山，并与手把上设置的离合器拨把固定连接，弹簧靠山与离合器拨把之间设有钢丝套管，拨叉头部与辅助链轮内侧为间隙连接，辅助链轮外侧垫圈与轴套外侧垫圈之间设有弹簧，由输出轴上的螺母作固定，弹簧上面设有防尘罩。

8.如权利要求1所述的往复式座凳非机动车，其特征在于主动轮与花鼓连接，花鼓与主飞轮和辅助飞轮连接，主飞轮通过花鼓组成棘轮机构，飞轮棘轮机构设有后轴，主飞轮外侧设有圆弧面，圆弧面上设有钢珠，与后轴上的夹头活动连接，夹头外侧设有螺母，主飞轮内侧面顶端设有棘齿，棘齿与设在棘爪靠山上的棘爪啮合连接，棘爪下面与钢丝弹簧连接，钢丝弹簧用棘爪靠山作钢丝弹簧靠山，在棘爪靠山与花鼓腔之间设有调整片，棘爪靠山为圆柱形，圆柱形周围设有凸块，与花鼓腔壁所设凹槽匹配啮合连接，主飞轮内侧面与棘齿交界的圆弧面上设有钢珠，钢珠另一面与花鼓内侧内凹的圆弧面活动连接，花鼓另一侧的辅助飞轮与主飞轮的结构相同，转动方向一致。

9.如权利要求1所述的往复式座凳非机动车，其特征在于主链轮与主飞轮之间的主链条下档，设有齿轮摆动机构，在主链条下档设置张紧齿轮，并且啮合连接，张紧齿轮中间设有螺钉轴，张紧齿轮与螺钉轴之间设置轴套，活动连接，张紧齿轮两侧面设有垫圈，两只垫圈外档设置夹板，往复式齿轮箱上设有螺销轴，螺销轴上设有螺母，螺母外档设有短轴套和长轴套，长轴套上设有两个夹板，两个夹板之间设有轴套，在轴套上设有扭转弹簧，其一头用螺钉固定连接在齿轮箱面板上，另一头弯折套在夹板所设的圆孔里，作固定连接，夹板外档的螺销轴上设有螺母。

10.如权利要求1所述的往复式座凳非机动车，其特征在于弹簧的长度为300～500mm，外圈为25～50mm，弹簧的钢丝直径为3～5mm。

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