CN106741531A - 手助力加速自行车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种手助力加速自行车，包括车架、前轮、后轮、驱动机构；驱动机构包括后飞轮、链轮、曲柄和脚蹬，后飞轮设置在后轮的后轴上，后飞轮与链轮位于同一平面并且两者之间设有将两者联动的链条；曲柄一端固定在链轮的转轴上，其另一端固定有脚蹬，车架的车把上设置有前轮驱动机构，前轮驱动机构包括前飞轮、齿条和杠杆把手，前飞轮固定在前轮的前轴上，齿条一端啮合前飞轮并沿其上下滑行，齿条的另一端铰接在杠杆把手的一端部，杠杆把手的中部铰接在车把上。本自行车充分利用骑车人的手部力量，使自行车增加一个驱动前进的力量，使得前后轮都有驱动力，实现双驱动，从而获得双份动力，达到骑行速度快和节省体力的目的。

Description

手助力加速自行车

技术领域

本发明涉及自行车制造技术领域,尤其涉及一种手助力加速自行车。

背景技术

自行车，又叫脚踏车、脚踏自行车或单车，以脚踩踏板为动力，是绿色环保的交通工具。自行车是人们常用的代步工具，其常规形式有两轮自行车、三轮自行车和多轮自行车；三轮自行车的前轮为方向轮，并排的两个车轮为后轮，或者是后轮为前、后设置的两个车轮；多轮自行车的前轮为方向轮，前、后排列的三个及以上车轮为后轮。无论哪种类型的自行车，其传动机构均为脚踏通过转臂通过链轮传动链条，带动飞轮转动而驱动后轮，由于脚踏的转矩和链轮传动机构的传动受到结构设计的限制，造成自行车骑行费力、速度不能有效提高。现有的脚踏自行车，全靠一双脚的有限力量，难以驱动自行车跑得更快。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种手助力加速自行车。

本发明是通过以下技术方案来实现的：手助力加速自行车，包括车架、前轮、后轮、驱动机构；所述车架前端设有前叉，其后端设有后叉，所述前轮的前轴安装在前叉上，所述后轮的后轴安装在后叉上，所述驱动机构包括后飞轮、链轮、曲柄和脚蹬，所述后飞轮设置在后轮的后轴上，后飞轮与链轮位于同一平面并且两者之间设有将两者联动的链条；所述曲柄一端固定在链轮的转轴上，其另一端固定有所述脚蹬，所述车架的车把上设置有前轮驱动机构，所述前轮驱动机构包括前飞轮、齿条和杠杆把手，所述前飞轮固定在所述前轮的前轴上，所述齿条一端啮合所述前飞轮并沿其上下滑行，齿条的另一端铰接在所述杠杆把手的一端部，所述杠杆把手的中部铰接在所述车把上。

当骑车人用脚往下用力踩脚蹬时，手会有一种向上提拉的力，将手的提拉力对杠杆把手的自由端向上提起，杠杆把手的另一端便下压，将齿条往下压，使得齿条向下滑动并啮合前飞轮转动，前飞轮的转动从而带动前轴及前轮转动，从而实现前后轮双驱动，达到加速和省力的作用；当骑车人的手向下压下杠杆把手的自由端，齿条向上提，前飞轮自身的结构是现有技术，在前飞轮逆向转动时不会带动前轴转动，从而在齿条恢复原状态时，不会对骑行速度有影响。

所述前叉下端自前轴处朝下延长形成延长段，所述齿条的下端连接有拉力弹簧，拉力弹簧的另一端固定在所述前叉的延长段上。拉力弹簧的设置，可使齿条下端有一个紧绷的力量促使其紧紧压在前飞轮上；前叉的延长段，是为了固定拉力弹簧的下端。

所述拉力弹簧与所述前叉的延长段成锐角夹角。拉力弹簧与前叉的延长段形成锐角夹角，且拉力弹簧的固定端低于前轴，可使得拉力弹簧既有将齿条拉向并压紧前飞轮的力，又有将齿条下端向下拉动的力，拉力弹簧的拉力有助于齿条下沉，减轻了手部对杠杆把手向上提拉的力，从而达到省力的效果。

所述前叉设置有齿条限位装置，所述齿条限位装置开设有供所述齿条穿过的凹槽。齿条限位装置可将齿条的活动范围进行限制在凹槽内，使得齿条只能沿上下方向运动，不能向左右摆动，防止其发生晃动而脱离前飞轮。

所述齿条设有第一下限位块和第一上限位块，所述齿条限位装置外套于第一下限位块和第一上限位块之间的齿条外周并可在该两限位块之间滑动。第一下限位块和第一上限位块用于限定齿条在齿条限位装置内的活动范围，防止齿条发生脱离飞轮。

所述车架的车把上设有第二下限位块和第二上限位块，所述杠杆把手绕其铰接点旋转而碰触在所述第二下限位块或第二上限位块上。第二下限位块和第二上限位块的设置，限制杠杆把手的活动范围，使其有效推动齿条啮合前飞轮活动且不会脱离。

所述车把上设置有用于锁紧或松开所述杠杆把手的定位件。定位件的设置，可根据骑车人的意愿选择是否使用前轮驱动机构进行加速，当需要加速时，将定位件打开松开杠杆把手而进行加速操作，当骑车人不需要加速(即跟普通骑行)时，可关闭定位件而将杠杆把手锁紧使其不能发生转动。

所述前飞轮设置有两个，分别位于前轮外侧与所述前叉之间的前轴上；所述前轮驱动机构对应设置有两个，该两个前轮驱动机构的结构相同。双前轮驱动机构分别位于车把两侧，可方便骑车人选择二选一、或者同时操作两边的前轮驱动机构，从而把骑行的速度提高得更快更高。

所述车把两端朝外弯折形成弯折部，所述杠杆把手的中部铰接在所述弯折部上，杠杆把手垂直于所述弯折部，并且杠杆把手的一端倾斜靠近所述前轮所在的平面上。

所述前轮设置有刹车片，所述刹车片包括安装杆和用于碰触并刹住前轮轮圈的刹车块，所述安装杆固定在所述前叉上，刹车块安装在所述安装杆上；所述刹车块与前轮轮圈碰触的一侧面为为弧形结构，其弧度与所述前轮轮圈的弧形结构的弧度一致。弧形结构的刹车块，其弧度与轮圈的弧度一致，可使得刹车块的摩擦制动面积更大，刹车效果更佳，与现有长方体的刹车块对比，本方案是刹车块磨损的速度慢，从而延长其更换刹车块的时间。

与现有技术对比，本发明的优点在于：本自行车充分利用骑车人的手部力量，使自行车增加一个驱动前进的力量，使得前后轮都有驱动力，实现双驱动，从而获得双份动力，达到骑行速度快和节省体力的目的。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为本发明实施例前轮驱动机构的结构示意图；

图3为本发明实施例前轮驱动机构的局部结构示意图；

图4为本发明实施例杠杆把手与车把配合使用的结构示意图；

图5为本发明实施例前轮驱动机构的使用状态参考图；

图6为本发明实施例杠杆把手与车把配合使用的使用状态参考图；

图7为本发明实施例飞轮的侧视方向结构示意图；

图8为本发明实施例飞轮的正视方向结构示意图。

图中附图标记含义：1、车架；2、前轮；3、后轮；4、前叉；5、后叉；6、后飞轮；7、链轮；8、链条；9、曲柄；10、脚蹬；11、前飞轮；12、齿条；13、杠杆把手；14、延长段；15、拉力弹簧；16、齿条限位装置；17、定位件；18、外套；19、芯子；20、平挡；21、丝挡；22、垫圈；23、千斤；24、千斤簧；25、钢球；26、车把；27、第一下限位块；28、第一上限位块；29、第二下限位块；30、第二上限位块；31、弯折部。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。

实施例

参阅图1至图8，为一种手助力加速自行车，包括车架1、前轮2、后轮3、驱动机构；车架1前端设有前叉4，其后端设有后叉5，前轮2的前轴安装在前叉4上，后轮3的后轴安装在后叉5上，驱动机构包括后飞轮6、链轮7、曲柄9和脚蹬10，后飞轮6设置在后轮3的后轴上，后飞轮6与链轮7位于同一平面并且两者之间设有将两者联动的链条8；曲柄9一端固定在链轮7的转轴上，其另一端固定有脚蹬10，车架1的车把26上设置有前轮驱动机构，前轮驱动机构包括前飞轮11、齿条12和杠杆把手13，前飞轮11固定在前轮2的前轴上，齿条12一端啮合前飞轮11并沿其上下滑行，齿条12的另一端铰接在杠杆把手13的一端部，杠杆把手13的中部铰接在车把26上。本实施例中，杠杆把手13可通过轴承或者轴瓦或者穿套的形式连接在车把26上，使得杠杆把手13可绕其铰接点上下运动。

当骑车人用脚往下用力踩脚蹬10时，手会有一种向上提拉的力，将手的提拉力对杠杆把手13的自由端向上提起，杠杆把手13的另一端便下压，将齿条12往下压，使得齿条12向下滑动并啮合前飞轮11转动，前飞轮11的转动从而带动前轴及前轮2转动，从而实现前后轮3双驱动，达到加速和省力的作用；当骑车人的手向下压下杠杆把手13的自由端，齿条12向上提，前飞轮11自身的结构是现有技术，在前飞轮11逆向转动时不会带动前轴转动，从而在齿条12恢复原状态时，不会对骑行速度有影响。

前叉4下端自前轴处朝下延长形成延长段14，齿条12的下端连接有拉力弹簧15，拉力弹簧15的另一端固定在前叉4的延长段14上。拉力弹簧15的设置，可使齿条12下端有一个紧绷的力量促使其紧紧压在前飞轮11上；前叉4的延长段14，是为了固定拉力弹簧15的下端。

拉力弹簧15与前叉4的延长段14成锐角夹角。拉力弹簧15与前叉4的延长段14形成锐角夹角，且拉力弹簧15的固定端低于前轴，可使得拉力弹簧15既有将齿条12拉向并压紧前飞轮11的力，又有将齿条12下端向下拉动的力，拉力弹簧15的拉力有助于齿条12下沉，减轻了手部对杠杆把手13向上提拉的力，从而达到省力的效果。

前叉4设置有齿条限位装置16，齿条限位装置16开设有供齿条12穿过的凹槽。齿条限位装置16可将齿条12的活动范围进行限制在凹槽内，使得齿条12只能沿上下方向运动，不能向左右摆动，防止其发生晃动和脱离前飞轮11的情况。

参阅图5及图6，齿条12设有第一下限位块27和第一上限位块28，齿条限位装置16外套18于第一下限位块27和第一上限位块28之间的齿条12外周并可在该两限位块之间滑动。第一下限位块27和第一上限位块28用于限定齿条12在齿条限位装置16内的活动范围，防止齿条12发生脱离飞轮。

车架1的车把26上设有第二下限位块29和第二上限位块30，杠杆把手13绕其铰接点旋转而碰触在第二下限位块29或第二上限位块30上。第二下限位块29和第二上限位块30的设置，限制杠杆把手13的活动范围，使其有效推动齿条12啮合前飞轮11活动且不会脱离。

车把26上设置有用于锁紧或松开杠杆把手13的定位件17。定位件17的设置，可根据骑车人的意愿选择是否使用前轮驱动机构进行加速，当需要加速时，将定位件17打开松开杠杆把手13而进行加速操作，当骑车人不需要加速(即为普通骑行模式)时，可关闭定位件17而将杠杆把手13锁紧使其不能发生转动。本实施例的定位件17可选择采用活动横拨销将杠杆把手13固定或松开，骑车人根据自己的情况选择前后轮3双驱动或者只是后轮3驱动，而前后轮3双驱动可根据实际情况选择单侧前飞轮11驱动或者两侧前飞轮11驱动。

前飞轮11设置有两个，分别位于前轮2外侧与前叉4之间的前轴上；前轮驱动机构对应设置有两个，该两个前轮驱动机构的结构相同。双前轮驱动机构分别位于车把26两侧，可方便骑车人选择二选一、或者同时操作两边的前轮驱动机构，从而把骑行的速度提高得更快更高。

参阅图4，车把26两端朝外弯折形成弯折部31，杠杆把手13的中部铰接在弯折部31上，杠杆把手13垂直于弯折部31，并且杠杆把手13的一端倾斜靠近前轮2所在的平面上。

前轮2设置有刹车片，刹车片包括安装杆和用于碰触并刹住前轮2轮圈的刹车块，安装杆固定在前叉4上，刹车块安装在安装杆上；刹车块与前轮轮圈碰触的一侧面为为弧形结构，其弧度与前轮2轮圈的弧形结构的弧度一致。弧形结构的刹车块，其弧度与轮圈的弧度一致，可使得刹车块的摩擦制动面积更大，刹车效果更佳，与现有长方体的刹车块对比，本方案是刹车块磨损的速度慢，从而延长其更换刹车块的时间。

参阅图7及图8，本实施例中，后飞轮6、前飞轮11，属于相同的结构，均为飞轮，都是现有技术结构，是手闸式自行车不可少的部件。飞轮以内螺纹旋拧固定在前轴或后轴上，后飞轮6与链轮7保持同一平面，并通过链条8与链轮7相连接，构成自行车的驱动系统，飞轮从结构上可分为单级飞轮和多级飞轮两大类，本实施例采用的是单级飞轮。

根据QB/T1887-93自行车工业标准所规定的行业标准，单级飞轮又称为单链轮7片飞轮，主要由外套18、平挡20和芯子19、千斤23、千斤簧24、垫圈22、丝挡21及钢球25等零件组成。其单级飞轮工作原理：当向前踏动脚蹬10时，链条8带动飞轮向前转动，这时飞轮内齿和千斤23相含，飞轮的转动力通过千斤23传到芯子19，芯子19带动后轴和后轮3转动，自行车就前进了。当停止踏动脚蹬10时，链条8和外套18都不旋转，但后轮3在惯性作用下仍然带动芯子19和千斤23向前转动，这时飞轮内齿产生相对滑动，由此将芯子19压缩到芯子19的槽口内，千斤23又压缩了千斤簧24。当千斤23齿顶滑到飞轮内齿顶端时，千斤簧24被压缩得最多，再稍微向前滑一点，千斤23被千斤簧24弹到齿根上，发出“嗒嗒”的声响。芯子19转动加快，千斤23也很快在各个飞轮内齿上滑动，发出“嗒嗒”的声音。当反向踏动脚踏时，外套18反向转动，会加速千斤23的滑动，使“嗒嗒”声响得更急促。当踩动脚蹬10逆向转动(向后运动)时，链条8与外套18均逆向转动，后轮3在惯性作用下仍带动芯子19和千斤23向后转动，飞轮内齿产生相对滑动，千斤23、千斤23弹簧等结构及变化，均与停止踏动脚蹬10时的状态变化相同。当飞轮用到前轮2作为前飞轮11时候，其原理均相同。

飞轮内左右两边各有一套滚动轴承，每套滚动轴承都是由钢碗、钢球25和钢挡组成。钢碗直接做在外套18的左右两个内侧，也就是说，外套18的两内侧各有一圈十分光滑的球道。滚动轴承左边的钢挡是平挡20，它和芯子19牢固地铆合在一起。激动轴承右边的钢挡是丝挡21，丝挡21的内径加工有M39x l的螺纹，它是拧在芯子19上的。丝挡21的螺纹是左旋的(反牙)。为了便于拆卸和装配丝挡21，它的外端面加工有两个圆形凹梢。飞轮内的钢球25比较小；飞轮内装的钢球25数目比较多，达到106粒或114粒。有的飞轮内还装有隔离棍。隔离棍是直径42.5毫米，长度8毫米的钢质圆柱体。隔离棍和钢球25间隔地装在球道上。实际上隔离棍起着球架的作用，它将钢球25均匀地分配在飞轮内。装有隔离棍的飞轮可以省三分之二以上的钢球25一飞轮内只能装32粒钢球25和32根隔离棍。钢球25数目少，钥球和钢碗、钥挡之间的接触点就少，这样就提高了滚动轴承的灵敏度。为了调节滚动轴承的间隙，在芯子19和丝挡21之间还装有飞轮垫片。

飞轮内滚动轴承的转动关系是：平挡20和丝挡21都是装在芯子19上面的.芯子19又是装在后轴部件上。当自行车前进时，芯子19、平挡20和丝挡21随着后轮3一起转动。外套18可以和芯子19、平挡20、丝挡21产生相对转动，也就是说，可以和后轴部件产生相对转动。

外套18有一圈内齿和外齿。外齿和链条8啮合；内齿和千斤23啮合。每个飞轮内都有两个千斤23，端头安装在芯子19两边的圆柱形凹槽内。千斤23以圆柱体的端头为圆心而转动.千斤23的齿尖端被千斤簧24撑起，和外套18的内齿相啮合。千斤簧24是用直径只有o.35一40.3毫米的弹簧钢丝做成的.千斤簧24的一段插进芯子19凹槽底部的小孔内(小孔在装千斤23的圆柱梢对面)；另一瑞抵在千斤23背面的凹槽内。

需要进行加速模式时，打开定位件17，松开杠杆把手13，当骑车人左脚往下踩左脚蹬10时，左手抓住车把26左侧的杠杆把手13的自由端往上提拉，杠杆把手13的另一端往下压，齿条12随之向下啮合前飞轮11滑动，使得前轮2加速前进；当骑车人右脚往下踩有脚蹬10时，右手抓住车把26右侧的杠杆把手13的自由端往上提拉，杠杆把手13的另一端往下压，齿条12随之向下啮合前飞轮11滑动，使得前轮2加速前进。

本实施例中，当杠杆把手13的自由端向上拉，使其行程尽位时，齿条12到达下行行程极限，即齿条12的第一上限位块28碰触到齿条限位装置16时，齿条12停止下行，此时拉力弹簧15复原到不受力状态；同时，杠杆把手13的自由端向上拉行程，齿条12向下压，拉力弹簧15复原过程中拉动齿条12啮合前飞轮11，对前飞轮11有辅助驱动力；杠杆把手13的自由端向下压的过程，齿条12向上拉，拉力弹簧15也随之向上拉动的过程为储能过程，为拉力弹簧15复原时拉动齿条12向下压而驱动前飞轮11作准备。

上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (10)

1.手助力加速自行车，包括车架、前轮、后轮、驱动机构；所述车架前端设有前叉，其后端设有后叉，所述前轮的前轴安装在前叉上，所述后轮的后轴安装在后叉上，所述驱动机构包括后飞轮、链轮、曲柄和脚蹬，所述后飞轮设置在后轮的后轴上，后飞轮与链轮位于同一平面并且两者之间设有将两者联动的链条；所述曲柄一端固定在链轮的转轴上，其另一端固定有所述脚蹬，其特征在于：所述车架的车把上设置有前轮驱动机构，所述前轮驱动机构包括前飞轮、齿条和杠杆把手，所述前飞轮固定在所述前轮的前轴上，所述齿条一端啮合所述前飞轮并沿其上下滑行，齿条的另一端铰接在所述杠杆把手的一端部，所述杠杆把手的中部铰接在所述车把上。

2.根据权利要求1所述的手助力加速自行车，其特征在于：所述前叉下端自前轴处朝下延长形成延长段，所述齿条的下端连接有拉力弹簧，拉力弹簧的另一端固定在所述前叉的延长段上。

3.根据权利要求2所述的手助力加速自行车，其特征在于：所述拉力弹簧与所述前叉的延长段成锐角夹角。

4.根据权利要求2所述的手助力加速自行车，其特征在于：所述前叉设置有齿条限位装置，所述齿条限位装置开设有供所述齿条穿过的凹槽。

5.根据权利要求4所述的手助力加速自行车，其特征在于：所述齿条设有第一下限位块和第一上限位块，所述齿条限位装置外套于第一下限位块和第一上限位块之间的齿条外周并可在该两限位块之间滑动。

6.根据权利要求4所述的手助力加速自行车，其特征在于：所述车架的车把上设有第二下限位块和第二上限位块，所述杠杆把手绕其铰接点旋转而碰触在所述第二下限位块或第二上限位块上。

7.根据权利要求1所述的手助力加速自行车，其特征在于：所述车把上设置有用于锁紧或松开所述杠杆把手的定位件。

8.根据权利要求1所述的手助力加速自行车，其特征在于：所述前飞轮设置有两个，分别位于前轮外侧与所述前叉之间的前轴上；所述前轮驱动机构对应设置有两个，该两个前轮驱动机构的结构相同。

9.根据权利要求1所述的手助力加速自行车，其特征在于：所述车把两端朝外弯折形成弯折部31，所述杠杆把手的中部铰接在所述弯折部31上，杠杆把手垂直于所述弯折部31，并且杠杆把手的一端倾斜靠近所述前轮所在的平面上。

10.根据权利要求1所述的手助力加速自行车，其特征在于：所述前轮设置有刹车片，所述刹车片包括安装杆和用于碰触并刹住前轮轮圈的刹车块，所述安装杆固定在所述前叉上，刹车块安装在所述安装杆上；所述刹车块与前轮轮圈碰触的一侧面为为弧形结构，其弧度与所述前轮轮圈的弧形结构的弧度一致。