CN107902037B - 一种机械储能式共享单车及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机械储能式共享单车及其使用方法，该单车包括车体，车体上设有踏板、前轴、前轴齿盘、链条、后轴齿轮、后轮、发条盒、输出锁死机构、输出链轮、正向驱动轮、油门拉线总成、回馈链轮、刹车拉线总成和助力链轮，发条盒的传动轴连接输出链轮的轴心，输出锁死机构抱紧在发条盒的传动轴上，正向驱动轮位于输出链轮与助力链轮之间的一侧，油门拉线总成分别连接正向驱动轮和输出锁死机构，回馈链轮位于输出链轮与助力链轮之间的另一侧，刹车拉线总成分别连接回馈链轮和输出锁死机构，链条套设在前轴齿盘与后轴齿轮上，并与助力链轮相啮合。与现有技术相比，本发明具有节能省力、制作成本低、刹车能量可回馈等优点。

Description

一种机械储能式共享单车及其使用方法

技术领域

本发明涉及自行车技术领域，尤其是涉及一种机械储能式共享单车及其使用方法。

背景技术

共享单车是指企业在校园、地铁站点、公交站点、居民区、商业区、公共服务区等提供自行车单车共享服务。共享单车包括共享人力单车和电动共享单车，现有共享人力单车，骑行中比较消耗体力；电动共享单车成本较高，充能时间长。

在骑行过程中，电瓶车没电、摩托车没油，且不能进行充电或加油时，就给骑行者带来有很大的障碍，燃油的使用、电池的报废都会对环境造成一定的污染，于是就出现了发条自行车，现有的发条自行车都是在骑行过程中，将人的体力转换为动力储存在发条装置中，然后在释放，根据能量守恒原理，所储藏的能量还是人的体力，转换过程中还有一定的消耗，最终受累的还是使用者。即现有发条自行车没有充能装置，无法完全脱离人力骑行。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种机械储能式共享单车及其使用方法，具有节能省力、制作成本低、刹车能量可回馈等优点。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种机械储能式共享单车，包括车体，所述车体上设有踏板、前轴、前轴齿盘、链条、后轴齿轮和后轮，该机械储能式共享单车还包括设于车体上的发条盒、输出锁死机构、输出链轮、正向驱动轮、油门拉线总成、回馈链轮、刹车拉线总成和助力链轮，所述发条盒的传动轴连接输出链轮的轴心，所述输出锁死机构抱紧在发条盒的传动轴上，所述输出链轮、助力链轮和前轴齿盘由上至下依次设置，所述正向驱动轮位于输出链轮与助力链轮之间的一侧，所述油门拉线总成分别连接正向驱动轮和输出锁死机构，油门拉线总成拉动正向驱动轮使正向驱动轮可同时触及输出链轮和助力链轮，油门拉线总成拉动输出锁死机构使输出锁死机构松开发条盒的传动轴，所述回馈链轮位于输出链轮与助力链轮之间的另一侧，所述刹车拉线总成分别连接回馈链轮和输出锁死机构，刹车拉线总成拉动回馈链轮使正向驱动轮可同时触及输出链轮和助力链轮，输出链轮在与正向驱动轮啮合时的转向跟与回馈链轮啮合时的转向相反，刹车拉线总成拉动输出锁死机构使输出锁死机构松开发条盒的传动轴，所述链条套设在前轴齿盘与后轴齿轮上，并与助力链轮相啮合，所述前轴齿盘通过前轴与踏板连接，所述后轴齿轮通过后轴与后轮连接。

所述输出锁死机构包括抱紧箍、拉杆和摩擦片，所述抱紧箍套设在发条盒的传动轴上，抱紧箍的两端分别设有一吊耳，所述拉杆穿过两个吊耳，拉杆的一端上套设有抱紧弹簧，拉杆的另一端分别连接油门拉线总成和刹车拉线总成，所述摩擦片设于抱紧箍的内壁上。

还包括充能装置，所述充能装置包括依次连接的电机、减速箱和限扭器，所述限扭器连接发条盒的传动轴。

所述油门拉线总成包括油门把手和油门拉线，所述油门把手连接油门拉线的一端，所述油门拉线的另一端分别连接正向驱动轮和输出锁死机构，所述刹车拉线总成包括刹车把手和刹车拉线，所述刹车把手连接刹车拉线的一端，所述刹车拉线的另一端分别连接回馈链轮和输出锁死机构。

所述油门把手和刹车把手对称设置在车体的把手上。

所述助力链轮包括相啮合的第一助力子轮和第二助力子轮，所述第二助力子轮与链条相啮合，所述正向驱动轮为一个，并可触及第一助力子轮和输出链轮，所述回馈链轮包括相啮合的第一回馈子轮和第二回馈子轮，所述第一回馈子轮可触及输出链轮，所述第二回馈子轮可触及第一助力子轮。

所述前轴采用单向离合方式与前轴齿盘连接。

所述后轴齿轮采用死飞轮。

一种上述机械储能式共享单车的使用方法，包括：

人力骑车过程：输出锁死机构在油门拉线总成和刹车拉线总成不工作时，处于抱紧锁死状态，发条盒不工作，通过踏板驱动车体前行；

油门助力过程：油门拉线总成工作，拉动正向驱动轮使正向驱动轮同时与输出链轮和助力链轮相啮合，还拉动输出锁死机构使输出锁死机构松开发条盒的传动轴，此时发条盒的传动轴驱动输出链轮转动，经正向驱动轮、助力链轮依次传动到链条，对车体前行提供助力；

刹车馈能过程：刹车拉线总成工作，拉动回馈链轮使正向驱动轮同时与输出链轮和助力链轮相啮合，还拉动输出锁死机构使输出锁死机构松开发条盒的传动轴，此时输出链轮的转向跟与正向驱动轮啮合时的转向相反，将刹车时的能量反馈回发条盒内。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、在现有人力共享单车上，加装发条储能装置——发条盒，通过输出锁死机构限制输出；通过齿轮传动换向实现扭矩输出的换向；刹车拉线与回馈链轮及输出锁死连接，可以在刹车时将发条盒与后轮反向连接，并打开输出锁死机构，实现能量回馈；油门拉线与正向驱动轮及输出锁死连接，并打开输出锁死机构，可以在加油门时，将发条盒与后轮实现正向连接，实现能量输出；通过外置充能装置实现外部充能。

2、比人力共享单车节能省力，并通过道路边设置的充能装置，不断充能。没有能量的时候仍然可以实现轻松的人力骑行，并且可以在制动的时候回收制动能量。

3、比电动共享单车成本更低，并且充能时间缩短99%（8小时缩短至2分钟）。

4、比普通发条自行车，增加了充能装置，并且能够实现刹车能量回馈。

5、机械储能式共享单车结构简单且设计合理，通过死飞轮实现后轴与链条的固定传动，以及通过单向离合的前轴实现人力单向输入。

附图说明

图1为本发明机械储能式共享单车的整体结构示意图；

图2为输出锁死机构的结构示意图；

图3为本发明机械储能式共享单车的传动关系示意图；

图4为人力骑车过程下输出链轮、正向驱动轮、回馈链轮和助力链轮之间的位置关系示意图；

图5为油门助力过程下输出链轮、正向驱动轮、回馈链轮和助力链轮之间的位置关系示意图；

图6为刹车馈能过程下输出链轮、正向驱动轮、回馈链轮和助力链轮之间的位置关系示意图；

图7为充能装置的内部连接示意图。

图中，1、车体，2、踏板，3、前轴，4、前轴齿盘，5、链条，6、后轴，7、后轮，8、发条盒，801、传动轴，10、输出锁死机构，101、抱紧箍，102、拉杆，103、摩擦片，104、抱紧弹簧，105、吊耳，11、输出链轮，12、正向驱动轮，13、油门拉线总成，131、油门把手，132、油门拉线，14、回馈链轮，141、第一回馈子轮，142、第二回馈子轮，15、刹车拉线总成，151、刹车把手，152、刹车拉线，16、助力链轮，161、第一助力子轮，162、第二助力子轮，17、充能装置，171、电机，172、减速箱，173、限扭器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1和图3所示，一种机械储能式共享单车，包括车体1和充能装置17，车体1上设有踏板2、前轴3、前轴齿盘4、链条5、后轴齿轮和后轮7，该机械储能式共享单车还包括设于车体1上的发条盒8、输出锁死机构10、输出链轮11、正向驱动轮12、油门拉线总成13、回馈链轮14、刹车拉线总成15和助力链轮16，发条盒8的传动轴801连接输出链轮11的轴心，发条盒8的传动轴801还可以外接充能装置17补充能量，输出锁死机构10抱紧在发条盒8的传动轴801上，输出链轮11、助力链轮16和前轴齿盘4由上至下依次设置，正向驱动轮12位于输出链轮11与助力链轮16之间的一侧，油门拉线总成13包括油门把手131和油门拉线132，油门把手131连接油门拉线132的一端，油门拉线132的另一端分别连接正向驱动轮12和输出锁死机构10，油门拉线132拉动正向驱动轮12使正向驱动轮12可同时触及输出链轮11和助力链轮16，油门拉线132拉动输出锁死机构10使输出锁死机构10松开发条盒8的传动轴801，回馈链轮14位于输出链轮11与助力链轮16之间的另一侧，刹车拉线总成15包括刹车把手151和刹车拉线152，刹车把手151连接刹车拉线152的一端，刹车拉线152的另一端分别连接回馈链轮14和输出锁死机构10，刹车拉线152拉动回馈链轮14使正向驱动轮12可同时触及输出链轮11和助力链轮16，输出链轮11在与正向驱动轮12啮合时的转向跟与回馈链轮14啮合时的转向相反，刹车拉线152拉动输出锁死机构10使输出锁死机构10松开发条盒8的传动轴801，链条5套设在前轴齿盘4与后轴齿轮上，并与助力链轮16相啮合，前轴齿盘4通过前轴3与踏板2连接，后轴齿轮通过后轴6与后轮7连接，前轴3采用单向离合方式与前轴齿盘4连接，可以实现单向传动——人力脚踏力量可以输入给链条5，但是链条5的动力不会反向传递给踏板2，后轴齿轮采用死飞轮。

如图7所示，充能装置17包括依次连接的电机171、减速箱172和限扭器173，限扭器173在充能作业的时候连接发条盒8的传动轴801，给发条盒8充能。

在现有人力共享单车上，加装发条储能装置——发条盒8，通过输出锁死机构10限制输出；通过齿轮传动换向实现扭矩输出的换向；刹车拉线152与回馈链轮14及输出锁死连接，可以在刹车时将发条盒8与后轮7反向连接，并打开输出锁死机构10，实现能量回馈；油门拉线132与正向驱动轮12及输出锁死连接，并打开输出锁死机构10，可以在加油门时，将发条盒8与后轮7实现正向连接，实现能量输出；通过外置充能装置17实现外部充能。机械储能式共享单车结构简单且设计合理，通过死飞轮实现后轴6与链条5的固定传动，以及通过单向离合的前轴3实现人力单向输入。

输出锁死机构10是一套对输出链轮11“锁死/松开”的机构，在没有油门及刹车输入的状态时，处于“锁死”状态，当有油门或刹车输入时，处于“松开的状态”。如图2所示，输出锁死机构10安装在发条盒8与输出链轮11之间的传动轴801上，包括抱紧箍101、拉杆102和摩擦片103，抱紧箍101套设在发条盒8的传动轴801上，且抱紧箍101固定在车体1上——不随着输出链轮11转动，抱紧箍101的两端分别设有一吊耳105，拉杆102穿过两个吊耳105，拉杆102的一端上套设有抱紧弹簧104，拉杆102的另一端分别连接油门拉线132和刹车拉线152，摩擦片103设于抱紧箍101的内壁上。在没有外部输入时，抱紧弹簧104的预紧力通过抱紧箍101传递到摩擦片103上，对输出链轮11施加制动力，限制发条盒8空转输出。

当刹车拉线152及油门拉线132输入拉力，克服抱紧弹簧104的预紧力，将抱紧箍101松开，摩擦片103对于输出链轮11的制动力减小直到零。

助力链轮16包括相啮合的第一助力子轮161和第二助力子轮162，第二助力子轮162与链条5相啮合，正向驱动轮12为一个，并可触及第一助力子轮161和输出链轮11，回馈链轮14包括相啮合的第一回馈子轮141和第二回馈子轮142，第一回馈子轮141可触及输出链轮11，第二回馈子轮142可触及第一助力子轮161。通过各传送齿轮的设计，使得输出链轮11在与正向驱动轮12啮合时的转向跟与回馈链轮14啮合时的转向相反，令共享单车同时具有助力与馈能的功能，环保效益好。

油门把手131和刹车把手151对称设置在车体1的把手上。油门把手131和刹车把手151的结构可同普通自行车的手刹把手结构。

一种上述机械储能式共享单车的使用方法，包括：

1）人力骑车过程：如图4所示，输出锁死机构10在油门拉线总成13和刹车拉线总成15不工作时，处于抱紧锁死状态，发条盒8不工作，通过踏板2驱动车体1前行；

2）油门助力过程：如图5所示，油门拉线总成13工作，油门拉线132拉动正向驱动轮12使正向驱动轮12同时与输出链轮11和助力链轮16相啮合，油门拉线132还拉动输出锁死机构10使输出锁死机构10松开发条盒8的传动轴801，此时发条盒8的传动轴801驱动输出链轮11转动，经正向驱动轮12、助力链轮16依次传动到链条5，对车体1前行提供助力；

3）刹车馈能过程：如图6所示，刹车拉线总成15工作，刹车拉线152拉动回馈链轮14使正向驱动轮12同时与输出链轮11和助力链轮16相啮合，刹车拉线152还拉动输出锁死机构10使输出锁死机构10松开发条盒8的传动轴801，此时输出链轮11的转向跟与正向驱动轮12啮合时的转向相反，在后轮7惯性作用下，将刹车时的能量反馈回发条盒8内，最终实现刹车。

Claims (5)

1.一种机械储能式共享单车，包括车体（1），所述车体（1）上设有踏板（2）、前轴（3）、前轴齿盘（4）、链条（5）、后轴齿轮和后轮（7），其特征在于，该机械储能式共享单车还包括设于车体（1）上的发条盒（8）、输出锁死机构（10）、输出链轮（11）、正向驱动轮（12）、油门拉线总成（13）、回馈链轮（14）、刹车拉线总成（15）和助力链轮（16），所述发条盒（8）的传动轴（801）连接输出链轮（11）的轴心，所述输出锁死机构（10）抱紧在发条盒（8）的传动轴（801）上，所述输出链轮（11）、助力链轮（16）和前轴齿盘（4）由上至下依次设置，所述正向驱动轮（12）位于输出链轮（11）与助力链轮（16）之间的一侧，所述油门拉线总成（13）分别连接正向驱动轮（12）和输出锁死机构（10），油门拉线总成（13）拉动正向驱动轮（12）使正向驱动轮（12）可同时触及输出链轮（11）和助力链轮（16），油门拉线总成（13）拉动输出锁死机构（10）使输出锁死机构（10）松开发条盒（8）的传动轴（801），所述回馈链轮（14）位于输出链轮（11）与助力链轮（16）之间的另一侧，所述刹车拉线总成（15）分别连接回馈链轮（14）和输出锁死机构（10），刹车拉线总成（15）拉动回馈链轮（14）使回馈链轮（14）可同时触及输出链轮（11）和助力链轮（16），输出链轮（11）在与正向驱动轮（12）啮合时的转向跟与回馈链轮（14）啮合时的转向相反，刹车拉线总成（15）拉动输出锁死机构（10）使输出锁死机构（10）松开发条盒（8）的传动轴（801），所述链条（5）套设在前轴齿盘（4）与后轴齿轮上，并与助力链轮（16）相啮合，所述前轴齿盘（4）通过前轴（3）与踏板（2）连接，所述后轴齿轮通过后轴（6）与后轮（7）连接；

所述助力链轮（16）包括相啮合的第一助力子轮（161）和第二助力子轮（162），所述第二助力子轮（162）与链条（5）相啮合，所述正向驱动轮（12）为一个，并可触及第一助力子轮（161）和输出链轮（11），所述回馈链轮（14）包括相啮合的第一回馈子轮（141）和第二回馈子轮（142），所述第一回馈子轮（141）可触及输出链轮（11），所述第二回馈子轮（142）可触及第一助力子轮（161）；

所述输出锁死机构（10）包括抱紧箍（101）、拉杆（102）和摩擦片（103），所述抱紧箍（101）套设在发条盒（8）的传动轴（801）上，抱紧箍（101）的两端分别设有一吊耳（105），所述拉杆（102）穿过两个吊耳（105），拉杆（102）的一端上套设有抱紧弹簧（104），拉杆（102）的另一端分别连接油门拉线总成（13）和刹车拉线总成（15），所述摩擦片（103）设于抱紧箍（101）的内壁上；

所述前轴（3）采用单向离合方式与前轴齿盘（4）连接；所述后轴齿轮采用死飞轮。

2.根据权利要求1所述的一种机械储能式共享单车，其特征在于，还包括充能装置（17），所述充能装置（17）包括依次连接的电机（171）、减速箱（172）和限扭器（173），所述限扭器（173）连接发条盒（8）的传动轴（801）。

3.根据权利要求1所述的一种机械储能式共享单车，其特征在于，所述油门拉线总成（13）包括油门把手（131）和油门拉线（132），所述油门把手（131）连接油门拉线（132）的一端，所述油门拉线（132）的另一端分别连接正向驱动轮（12）和输出锁死机构（10），所述刹车拉线总成（15）包括刹车把手（151）和刹车拉线（152），所述刹车把手（151）连接刹车拉线（152）的一端，所述刹车拉线（152）的另一端分别连接回馈链轮（14）和输出锁死机构（10）。

4.根据权利要求3所述的一种机械储能式共享单车，其特征在于，所述油门把手（131）和刹车把手（151）对称设置在车体（1）的把手上。

5.一种如权利要求1所述机械储能式共享单车的使用方法，其特征在于，包括：

人力骑车过程：输出锁死机构（10）在油门拉线总成（13）和刹车拉线总成（15）不工作时，处于抱紧锁死状态，发条盒（8）不工作，通过踏板（2）驱动车体（1）前行；

油门助力过程：油门拉线总成（13）工作，拉动正向驱动轮（12）使正向驱动轮（12）同时与输出链轮（11）和助力链轮（16）相啮合，还拉动输出锁死机构（10）使输出锁死机构（10）松开发条盒（8）的传动轴（801），此时发条盒（8）的传动轴（801）驱动输出链轮（11）转动，经正向驱动轮（12）、助力链轮（16）依次传动到链条（5），对车体（1）前行提供助力；

刹车馈能过程：刹车拉线总成（15）工作，拉动回馈链轮（14）使回馈链轮（14）同时与输出链轮（11）和助力链轮（16）相啮合，还拉动输出锁死机构（10）使输出锁死机构（10）松开发条盒（8）的传动轴（801），此时输出链轮（11）的转向跟与正向驱动轮（12）啮合时的转向相反，将刹车时的能量反馈回发条盒（8）内。