CN108602544B - 具有可移动的重量驱动机构的车辆 - Google Patents

Abstract

一种车辆(110)，包括框架(114)，安装到框架(114)的座椅，可转动地安装在框架(114)上的轮子(116、118)，以及用于使一个轮子(116)转动的驱动机构(112)。每个驱动机构(112)包括在一端可枢转地附接至框架(114)的臂(132)，在臂(132)的相对端处的配重(136)和附接的踏板(138)，以及包括凸块(150)并且随着配重(136)的移动而移动的引导构件(142)。引导构件(142)具有第一端部区域和自由的第二相对端部区域，其在第一端部区域处可枢转地附接至框架(114)。在臂(132)的枢转运动期间，附接至臂(132)的滚轴(140)沿着引导构件(142)移动，以在滚轴(140)与凸块啮合时引起引导构件(142)的枢转(150)。能量传递系统(148)将引导构件(142)的枢转运动转换成动力以使轮(116)转动。

Description

具有可移动的重量驱动机构的车辆

技术领域

本发明涉及诸如自行车、三轮车和其他多轮变体的人力车辆，并且特别地，涉及由操作者的往复推力运动推动的这种人力车辆，其使用的双凸块驱动锤动力机构通过动力齿轮连接至带有可选回位弹簧的双超越离合器传动装置。人力车辆使用定位在车轮之间或大致在前轮之上和其两侧上的踏板/锤来推进。

背景技术

在现有技术中已知有卧式人力车辆，例如自行车和三轮车以及具有线性驱动器的人力车辆。这种车辆的一些示例可参见第4,574,649、4846488、4878684、5272928、5290054、5732963、5915710、5979922、6173981、和7,048,290号美国专利以及WO 2006002577。

发明内容

一种车辆，包括框架、安装至框架的座椅、可转动地安装在框架上的轮子以及用于使其中一个车轮转动的至少一个驱动机构。每个驱动机构包括在第一端部区域可枢转地附至框架的臂，在相对的第二端部区域处布置在臂上的配重，连接至配重的踏板，其配置为使得车辆的使用者能够移动踏板和配重并引起臂的枢转，以及包括凸块并且随着配重的运动而移动的引导构件。引导构件具有第一端部区域和第二相对的端部区域，在第一端部区域处引导构件可枢转地附接至框架，第二相对的端部区域是自由的。在臂的枢转运动期间，附接至臂的滚轴沿着引导构件移动，以在滚轴与引导构件的凸块啮合时引起引导构件的枢转。能量传递系统将引导构件的枢转运动转换成动力以使车轮转动。

附图说明

通过参考以下结合附图的描述，可以最佳地理解本发明及其优点，其中相同的附图标记表示相同的元件，并且其中：

图1是本发明的直立坐姿的实施方式的侧视图，包括附接至其上的锤柄踏板/锤配重。

图2是本发明的实施方式的侧视图，包括用于踏板/锤配重的垂直滑动件。

图3是本发明的实施方式的侧视图，包括用于踏板/锤重的垂直滑动件，其包含发电元件，该发电元件产生电力以移动车辆和返回踏板/锤配重-电弹簧。

图4是本发明的传动装置的实施方式的侧视图，卧式人力车辆具有与附接至转向柱的滑动件支架相关联的滑动件/锤柄。

图5是本发明的实施方式的侧视图，其中卧式人力车辆具有附接至框架上的水平滑动件。

图6是本发明的实施方式的侧视图，包括垂直滑动件和齿轮，并且对于踏板/锤配重，与发电机相关联的齿轮产生电力以移动车辆。

图7是本发明的实施方式的侧视图，包括水平滑动件，其包含发电元件，该发电元件产生电力以移动车辆和返回踏板/锤配重-电弹簧。

图8是利用滑动件和齿轮的本发明的传动装置的特定实施方式的剖视图。

图9是利用凸块和超越离合器的本发明的传动装置和电锤动力驱动机构的特定实施方式的侧视图。

图10是利用螺旋扭转复位弹簧的本发明的传动装置的特定实施方式的剖视图。

图11是利用可移动的前导滑动件齿轮轴以及因此可变的凸块高度的本发明的传动装置的特定实施方式的侧视图。

图12是利用液压超越闩锁、液压自压轴承、发电机和飞轮的本发明的传动装置的特定实施方式的剖视图。

图13是利用液压超越闩锁、液压自压轴承、发电机和飞轮的本发明的传动装置和惯性锤动力驱动机构的特定实施方式的侧视图。

图14是本发明的自行车的另一实施方式的侧视图。

图15是图14所示自行车的传动机构的放大侧视图；

图16是沿图15中的线16-16截取的剖视图；

图17是沿图15中的线17-17截取的剖视图；

图18是本发明的自行车的另一实施方式的侧视图；以及

图19是沿图18中的线19-19截取的剖视图。

具体实施方式

参照图1-13，自行车1具有与自行车框架2一体的双行程惯性锤动力齿轮驱动机构。自行车1具有许多典型自行车中的标准部件，例如后轮3、上管4、下管5、转向柱6、前轮7、主驱动链轮40、主驱动链44、后轮驱动链轮60、可调节车把62和前叉20。自行车1可以包括已知用于自行车的替代或其他部件，只要其不干扰要公开的动力系统即可。

自行车1的锤动力齿轮驱动机构包括可调节的前导滑动件和齿轮12、凸块13，并与从动左右齿轮14啮合。图1中在自行车1的右侧示出了这种布置，示出有前导滑动件和齿轮12、凸块13和从动左右齿轮14中的右侧齿轮，但是相同的部件组合，即前导滑动件和齿轮12、凸块13和从动左右齿轮14中的左侧齿轮，存在于自行车1的左侧。该描述将一般性地讨论这些部件的一种组合，应理解的是框架2的相对侧包括相同的部件。

每个前导滑动件和齿轮12用作引导构件，其随着惯性锤配重10的运动而移动。仅在配重10在从第一位置(图1中实线所示的上部位置)到第二位置(图1中虚线所示的下部位置)的方向上移动，即在图1所示的配置中向下移动时，并且不在配重10沿从第二位置到第一位置的相反方向(向上)移动时，该引导构件的运动通过与其耦合的能量传递系统转换成动力以使后轮3转动。该引导构件和能量传递系统有可能为各种形式。

前导滑动件和齿轮12通过滚轴11与锤柄9和惯性锤配重10连接，与踏板19结合。配重10固定在锤柄9上，踏板19固定在配重10上，但其可以可选地或附加地固定在锤柄9上。

滚轴11固定至锤柄9，但能够在该固定位置转动(可转动地安装至锤柄9)，并且与前导滑动件和齿轮12相连定位，以在其往复上下滑动的运动中通过前导滑动件和齿轮12引导。在锤柄9相对于其位于固定至框架2的支架8上的枢轴点枢转时，滚轴11与支架8上的枢轴点的径向距离不会改变，而是前导滑动件和齿轮12绕其位于固定至框架2的另一个支架64上的枢轴点枢转。支架8固定至框架2的一部分，其通向后轮3的轴。支架64固定至框架2的上管4。

锤柄9及前导滑动件和齿轮12通过支架8、64与框架2结合或连接，一个支架8支撑锤柄9的固定端，另一个支架64支撑前导滑动件和齿轮12的上端。支架64能够支撑自行车1两侧的前导滑动件和齿轮12，或者可以设置两个支架64，而在自行车1的每一侧通常需要单独的支架8以支撑相应的锤柄9。通过将踏板19、配重10和锤柄9彼此固定并且将锤柄9固定至支架8，由自行车1的乘骑者施加的力引起的踏板19的向下运动导致配重10的向下运动和锤柄9相对于支架8上限定的枢转点的枢转向下运动。踏板19的向上运动引起配重10的向上运动和锤柄9相对于支架8上限定的枢轴点的枢转向上运动。

惯性锤配重10与驾驶员自身的体重一起造成锤柄9的摆锤式摆动运动，其导致滚轴11沿前导滑动件和齿轮12的引导运动。弹簧15、16、17、70提供惯性配重10的运动控制，抵抗冲击并产生额外的往复力。通过传递凸块13，滚轴11造成前导滑动件和齿轮12的高功率运动并转动跟随齿轮14。弹簧16和17定位在上管4的下侧，以首先限制配重10的向上运动，并其次如果配重10应在其向上行程中接触到最下面的弹簧16，则提供往复力。对于向下行程，弹簧15和70定位成首先限制配重10的向下运动(在图1中以虚线示出)，并且其次如果配重10应在其向下行程中接触到弹簧70，则提供往复力。弹簧15可以固定至框架2。借助于固定位置的弹簧16、70，配重10具有限定的运动路径，受乘骑者移动踏板19影响。

凸块13通过使前导滑动件和齿轮12具有其曲率半径径向向外的偏差或者与直线路径偏离来形成。优选地，凸块13是弯曲的，以使滚轴11容易通过。沿前导滑动件和齿轮12的虚线表示滚轴11的路径。然而，每个前导滑动件和齿轮12未配置成对应于该路径并且使得滚轴11能够在该路径中移动，而是具有凸块13。因此，随着滚轴11穿过凸块13，凸起13从而使前导滑动件和齿轮12绕支架64上限定的枢轴点向后枢转。该枢转向后运动引起前导滑动件和齿轮12的棘轮部分66向后运动，其与驱动机构的齿轮14啮合，从而引起齿轮14的转动。

棘轮部分66延伸自凸块13，并且由于前导滑动件和齿轮12通常处于垂直方向，棘轮部分66以大致水平的方向延伸。前导滑动件和齿轮12的棘轮部分66的长度和结构是相对于其向后运动的程度以及齿轮14上的齿的尺寸和形状确定的。涉及前导滑动件和齿轮12的棘轮部分66与齿轮14的结构及其间的耦合的其他变体，使乘骑者施加至踏板19的向下行程的力的最大部分能够转换成齿轮14的转动，这是本发明所属领域的技术人员鉴于本文的公开内容可以容易地确定的。

对于框架2的每侧各有一个的齿轮14，通过具有外环41和内环42(见图8-11)或外环48和内环47(见图12和13)的超越离合器将动力传递给单个主驱动链轮40。随着齿轮14转动，主驱动链轮40转动，使得在其上穿过的主驱动链44移动，并且主驱动链穿过的后轮驱动链轮60转动，从而引起后轮驱动链轮60所连接的后轮3的转动。

图2示出了类似于图1中所示的自行车1的自行车68的实施方式，除了每个锤柄9由附至上管4的定向滑动件21代替，即在自行车68的框架2的每一侧都有一个定向滑动件21。定向滑动件21可固定至框架2，并且虽然定向滑动件21的主轴与框架2的上管4之间的角度可以改变或根据例如乘骑者的偏好可变，但是如图所示，其基本上是垂直的。

配重10连接至定向滑动件21以使其能够沿定向滑动件21上下滑动，配重10的上部位置以实线示出并且配重沿着定向滑动件21的最下部位置以虚线示出。踏板19附接至配重10以与配重10一起移动，并且支架或连接器72经由滚轴11将踏板19连接至前导滑动件和齿轮12。因此，滚轴11可转动地连接至连接器72，并且依赖踏板19和连接的配重10的上下运动而上下移动。

位于定向滑动件21顶部的弹簧16限制了配重10沿定向滑动件21的向上运动，并且如果配重10应在其向上行程中接触到弹簧16则提供往复力。位于定向滑动件21底部的弹簧70限制了配重10沿定向滑动件21的向下运动，并且如果配重10应在其向下行程中接触到弹簧70，则提供往复力。弹簧17可选地位于最下面的弹簧70下方。在定向滑动件21的端部区域可具有任何数量的上弹簧和下弹簧。

在图2中，随着乘骑者向下推动踏板19，滚轴11向下移动，造成配重10沿定向滑动件21向下移动。滚轴11也以直线路径向下移动，当其到达前导滑动件和齿轮12中的凸块13时，其使前导滑动件和齿轮12围绕支架64上的枢轴点向后枢转，并且前导滑动件和齿轮12的棘轮部分66在与齿轮14接触的同时向后移动。随着齿轮14转动，主驱动链轮40转动，造成主驱动链44移动和后轮驱动链轮60转动，从而引起后轮3的转动。棘轮部分66延伸自凸块13下方的前滑动件和齿轮12的一部分。比较图1和图2，可以看出棘轮部分66能够延伸自凸块13本身或前导滑动件和齿轮12的另一部分。

图3示出了实施方式，其中乘骑者对踏板19的控制引起电力的产生，其为转动后轮3的电动马达24提供动力。因此提供了能量产生系统。如图2的实施方式所示，提供了定向滑动件21，而电线圈组件22连接至每个踏板19，另一个电线圈组件23集成在自行车2每一侧的定向滑动件21中，因此用作固定的静电发电机线圈组件。这些电线圈组件22、23形成能量产生系统，其将配重(被认为是踏板19和电线圈组件22的组合)沿着定向滑动件21的滑动运动转换成转动力以转动飞轮25。

电线圈组件22相对于每个定向滑动件21上的固定电线圈组件23的运动导致产生通过自行车1上的电线传送至普通电动马达24的电力。马达24可以容纳在附接至框架2的壳体中。马达24电耦合至进而引起主驱动链轮40的转动的飞轮25，造成主驱动链44移动和后轮驱动链轮60转动，从而引起后轮3转动。可有两个马达和飞轮，每个发电系统用一个，或单个马达和单个飞轮由两个能量发电系统供电。

在使用中，坐在座位18上的乘骑者将他们的脚放在踏板19上，框架2每侧各一个，然后上下移动他们的脚，引起电线圈组件22沿着定向滑动件的垂直线性运动。电线圈组件22的最上面的位置以实线示出，而最下面的位置以虚线示出。线圈组件22、23的这种相对运动以本领域技术人员已知的方式产生电力。电线圈组件23可以集成到往复式电弹簧中。乘骑者可以只上下移动他们的一只脚，并且当他们的双脚上下移动时，他们能够在向下冲程和向上冲程中同时移动他们的脚，或者在向下和向上冲程中交替移动他们的脚，即一个下降而另一个上升。

如图3中所示，位于定向滑动件21顶部的弹簧16限制电线圈组件22沿定向滑动件21的向上运动，并且如果电线圈组件22应在其向上行程中接触到弹簧16，则提供往复力。可选弹簧74位于弹簧16上方并有助于弹簧16起作用。位于定向滑动件21底部的弹簧17限制电线圈组件22沿定向滑动件21的向下运动，并且如果电线圈组件22应在其向下行程中接触到弹簧17，则提供往复力。另一弹簧15连接至弹簧17并附接至框架2。电线圈组件22、23之间的导线可以穿过弹簧15或框架2的其他部分。

弹簧15、16、17、74可以是往复式电弹簧，其同时产生电力和回弹力。在这种情况下，弹簧15、16、17、74也通过导线连接至马达24并向马达24提供电能。已知电弹簧在被移动物体接触时产生电力。

图4示出了类似于图1中所示的自行车80，但是框架2配置为允许乘骑者坐在座椅18上并使其背部靠在靠背76上。而且，锤柄32可枢转地连接至附接至框架2的踏板滑动件支架33，并且特别地，连接至转向柱6。配重10例如以与配重10连接至锤柄9相同的方式附接至摆锤柄32，并且踏板19附接至配重10或锤柄32。通过将锤柄32在其上端可枢转地安装至踏板滑动件支架33，锤柄32的枢轴点限定在踏板滑动件支架33上，并且锤柄32在以实线示出的最向后位置与以虚线示出的最向前位置之间以摆锤式运动摆动。前导滑动件和齿轮12的棘轮部分66延伸自凸块13，并且由于前导滑动件和齿轮12通常处于水平方向，棘轮部分66以大致竖直的方向延伸。

乘骑者将他们的脚放在踏板19上，自行车80的框架2每侧各一个，然后将踏板19与连接的配重10向前推，使得锤柄32向前摆动。这种摆动运动使滚轴11沿着前道滑动件和齿轮12移动。随着滚轴11在前导滑动件和齿轮12中的凸块13上滚动，前导滑动件和齿轮12的棘轮部分66在与齿轮14接触时向下移动，引起齿轮14的转动。

只有当锤柄32向前摆动而不是锤柄32向后摆动时，齿轮14的转动才引起二级驱动链78的移动。如图1和图2的实施方式中那样，这通过与齿轮14集成的超越离合器96实现。因此，除非超越离合器96的内环与超越离合器96的外环接合，否则二级驱动链78不移动，这仅在前导滑动件和齿轮12的棘轮部分66向下移动并且齿轮14顺时针转动时发生，而不是在前导滑动件和齿轮12向上移动并且齿轮14逆时针转动时。二级驱动链78的运动使主驱动链轮40转动，这进而使主驱动链44移动并且后轮驱动链轮60转动从而引起后轮3的转动。

图5示出了类似于图2中所示的自行车82，其中定向滑动件21附接至框架2，框架2的每一侧各一个。每个定向滑动件21通过支架64附接至框架2的前部，特别是转向柱6，以从框架2向前突出，以将踏板19定位在坐在座椅18上并靠在靠背76上的乘骑者能够接触踏板19的位置。

如图5中所示，配重10沿着定向滑动件21滑动，并且踏板19附接至配重10。弹簧15、16、17、70提供配重10的受控运动，并且还可以在配重10接触时产生力。各前导滑动件和齿轮12定位在大致水平的方向上，棘轮部分66处于大致垂直的方向上。各滚轴11通过连接器或支架98耦合至踏板19，并且能够在距相应的定向滑动件21的固定(垂直)距离处向前和向后移动，并且当滚轴11穿过凸块13时，向下的力施加在前导滑动件和齿轮12的棘轮部分66上，使与棘轮部分66接触的齿轮14转动。

只有当配重10向前滑动而不是当配重10向后滑动时，齿轮14的转动才引起二次驱动链78的运动。这通过与齿轮14集成的超越离合器96实现，如图1和图2的实施例中那样。二次驱动链78的运动使主驱动链轮40转动，这又使主驱动链44移动，后轮驱动链轮60转动，从而引起后轮3的转动。

在该实施方式和具有二级驱动链的实施方式中，例如图4，每个驱动机构的滚轴11在两个行程中都穿过凸块13，即向前行程和向后行程或向上行程和向下行程。在向前或向下行程期间，前导滑动件和齿轮12的棘轮部分66向下或向后移动。在向后或向上行程期间，前导滑动件和齿轮12的棘轮部分66向上或向前移动以使其返回到初始位置。考虑至使用下面描述的超越离合器，这种向上或向前运动不会导致二级驱动链78的运动。因此，驱动机构配置为提供二次驱动链78的单向运动，使得其在每个踏板19的向前或向下行程期间仅在一个方向上移动，而不在每个踏板19相反的向后或向上行程期间移动。

图6示出了类似于图4中所示的实施方式，但是其中乘骑者对踏板19的控制导致产生电力，为转动后轮3的电动马达24提供动力。发电机34连接至自行车86的框架2的侧面上的每个驱动机构的齿轮14。如图4中所示，前导滑动件和齿轮12的棘轮部分66向下移动，同时与齿轮14接触，当乘骑者在踏板19上施加向前的推力时，造成齿轮14转动。因此配备有两个齿轮14和两个发电机34。

在使用中，座椅18上的乘骑者将他们的脚放在踏板19上，框架2的每一侧各一个，并且使他们的脚向前和向后移动，引起锤柄32的摆动，从而使前导滑动件和齿轮12的棘轮部分66随滚轴11经过凸块13而向下和向上移动。锤柄32的最前位置以虚线示出，而最后位置以实线示出。如下所述，考虑到齿轮14的结构，向下运动引起齿轮14的转动，但不引起向上运动。

齿轮14的转动导致产生电力，其通过自行车86上的导线(例如部分地通过上管4)传送至普通电动马达24。部件的转动能够产生电力的方式对于发电领域的技术人员是已知的。电动马达24电耦合至飞轮25，进而引起主驱动链轮40的转动，使主驱动链44移动并使后轮驱动链轮60转动，从而引起后轮3的转动。

如图4中所示，弹簧15、16、17限制锤柄32的摆动运动。如果弹簧15、16、17是往复式电弹簧，其也能够在受到配重10冲击时产生电能和回复力，该电力通过导线传送。因此，弹簧15、16、17也通过导线连接至马达24并向马达24提供电能。已知当被移动物体接触时电弹簧产生电力。

图7示出了类似于图3的实施方式，其中乘骑者对踏板19的控制导致产生电力，其为转动后轮3的电动马达24提供动力。电线圈组件22连接至每个踏板19，另一个电线圈组件23集成到自行车88的每一侧上的定向滑动件21中，因此用作固定的静电发电机线圈组件。电线圈组件22相对于每个定向滑动件21上的固定电线圈组件23的运动导致产生电力通过自行车88上的导线传送至普通电动马达24。马达24电耦合至飞轮25，进而导致主驱动链轮40转动，使主驱动链44移动并且后轮驱动链轮60转动，从而引起后轮3的转动。

在使用中，座椅18上的乘骑者可能背靠靠背76并且将他们的脚放在踏板19上，自行车88的框架2的每一侧各一只，然后使他们的脚前后移动，从而造成电线圈组件22沿定向滑块21并相对于固定电线圈组件23的线性运动。电线圈组件22的最后位置以实线表示，而最前面位置以虚线表示。线圈组件的这种相对运动以本领域技术人员已知的方式产生电力。电线圈组件23可以集成到往复式电弹簧中。乘骑者可能只向前和向后移动他们的一只脚，并且当他们的脚向前和向后移动时，他们能够在向前行程和向后行程中同时移动他们的脚，或者在向前和向后行程中交替移动他们的脚，即一个前进而另一个后退。

位于定向滑动件21后部的弹簧70限制电线圈组件22沿定向滑动件21的向后移动，并且如果电线圈组件22应在其向后行程中接触到弹簧70，则提供往复力。类似地，位于定向滑动件21前部的弹簧16限制电线圈组件22沿定向滑动件21的向前运动，并且如果电线圈组件22应在其向前行程中接触到弹簧16，则提供往复力。另一弹簧17可选地连接到弹簧70。电线圈组件22、23之间的导线可穿过弹簧16或框架2的其他部分。

如本文其他地方所述，弹簧16、17、70可以是往复式电弹簧，其同时产生电力和回复力。因此，弹簧16、17、70也通过导线连接至马达24并向马达24提供电能。

图8-11示出了离合器机构，其允许齿轮14仅在一个方向上转动以引起主驱动链40的运动，该主驱动链40可以被认为是能量传递系统的一部分。对于该解释，动力行程将是引起主驱动链40运动的行程，而返回行程是引起配重10返回到准备好进行另一动力行程的位置的行程。相应地，在动力行程中，外环41与内环42接合，而在返回行程中，外环41不与内环42接合。而且，图8清楚地示出了存在两个驱动机构，框架2的每侧上各一个。

示出了框架2的每侧上的驱动机构的齿轮14。每个齿轮14具有开口，外环41的至少一部分和内环42的至少一部分位于该开口中(也参见图1)。内环42容纳在外环41的空腔中。外环41朝向框架2向内延伸，内环42主要容纳在由外环41限定的空间中。单个主驱动链轮40位于固定在框架2上的传动支架36与传动支架36一侧上的内环42之间。主驱动链轮40固定在传动轴37上。

离合器机构包括传动装置主链轴驱动器35，其具有位于传动支架36中的传动轴37和在传动支架36的内表面和传动轴37的外表面之间的轴承38或可能的液压自压轴承49，以使传动轴37能够相对于传动支架35转动(也参见图12)。为了在动力冲程之后使从动齿轮14返回到工作位置，其中内环42和外环41沿图9中的箭头方向逆时针转动，外环41(或48)配置为在返回行程循环中处于空转状态。

螺旋扭转复位弹簧39，参见图10，或者前导滑动件和齿轮12使超越离合器外环41或液压超越离合器外环48沿相反方向转动。然后，为了执行另一动力行程，外环41(或48)与内环42(或49)重新接合以执行动力冲程循环并经由内环42(或49)将转动力传递至传动轴37，然后传递至连接至其上的主驱动链轮40，然后传递至在主驱动链轮40上运行的主驱动链44。

图9示出了外环41的转动方向，其引起内环42在相同转动方向上的转动，即内环42与外环41的接合。当滚轴11向下穿过凸块13时，外环41随着前导滑动件和齿轮12的棘轮部分66的向后移动而转动(沿箭头A的方向)。滚轴11的运动迫使前导滑动件和齿轮12的棘轮部分66向后运动。

图10示出了扭转螺旋返回弹簧39，其设置用于使超越离合器外环41返回。扭转螺旋返回弹簧39可以位于传动轴37的靠近外环41的每个端部处。当前导滑动件和齿轮12自身没有返回到其初始的动力行程就绪位置时，扭转螺旋返回弹簧39特别有用。在图11中示出了一个实施方式，其中这种返回不是自动的。

图11是传动装置的一个实施方式的侧视图，其中前导滑动件和齿轮12的枢轴点是可调节的。为此，枢轴点由轴46限定，而不是支架64，提供具有纵向滑槽或孔90的凸缘45。轴46的尺寸适于在孔90中滑动同时保持在其中。利用该配置，凸块13的高度是可变的。轴46和/或孔90能够构造成在孔90中提供轴46的限定位置，以避免在乘骑者设定之后和使用期间的轴46的移动。由于轴46能够在孔90中移动，前导滑动件和齿轮12没有自动返回，因此传动轴37上的扭转螺旋返回弹簧39用于使外环41和齿轮14转动回其为动力行程就绪的初始位置。

图12示出了液压超越离合器内环47和外环48，其与从动齿轮14连接。内环47连接至传动轴37，传动轴37通过液压自压轴承49可转动地安装在框架2上，以使得传动轴37能够相对于附接至框架2的传动支架36转动。传动主链轴驱动器35包含连接至与主驱动链轮40集成的飞轮25的发电机34。液压自压轴承密封50将液压自压轴承49密封。

在动力行程期间，齿轮14的转动引起超越离合器外环48和与其接合的超越离合器内环47的转动，这又引起传动轴37的转动。传动轴37的转动引起连接至传动轴37的主驱动链轮40的转动。主驱动链轮40的转动使得其上的飞轮26和发电机34相对于安装在连接至支架35的凸缘94上的固定线圈92的转动。发电机34相对于线圈92的转动在发电机34中产生电力，其被引导至马达24(图12中未示出)。

图13是本发明的传动装置和惯性锤驱动的驱动机构的实施方式的侧视图，其利用如参照图12所述的液压超越闩锁(闩锁处)、液压自力轴承49、发电机34和飞轮25。

在上述任何实施方式中，左右动力冲程循环彼此独立。由于这种独立动作，乘骑者能够在必要时同时使用两条腿以向车辆提供更多动力，例如当加速、骑上坡或承载更大的载荷时(例如在类似人力车的配置中的乘客)。同样地，乘骑者可以在左右腿运动之间交替，例如在典型的直立或卧式自行车中使用。最后，本发明的车辆可以在单冲程动作中使用右腿或左腿推进。

图14-17示出了根据本发明的自行车110，其具有与自行车车架114一体的双冲程惯性锤动力齿轮驱动机构112(相同的标题或标识的部件可具有与上述部件相同的特征，即使是用不同的参考数字表示)。自行车110具有许多典型自行车中的标准部件，例如后轮116、前轮118、转向柱120、主驱动链轮122、主驱动链124、后轮驱动链轮126、可调节车把128和前叉130。自行车110可包括已知在自行车上使用的可选或其他部件，只要其不干扰机构112即可。

假设自行车被制造用于乘骑者的左脚和右脚，在自行车的每一侧上有一个机构112，该机构112包括在一个端部区域可枢转地附接至框架114上所附接的板134的刚性臂132，附接至臂132的相对端部区域的配重136，附接至配重136或配重136所附接的臂132的端部区域的踏板138，以及可转动地安装到配重136和踏板138后部的臂132上的滚轴140。配重136可以连接至与踏板138相同的轴上，并且配重136位于臂132与踏板138相对的一侧(见图16)。踏板138可以包括带子或篮子，以便以下述方式更好地促进踏板138的运动。该部件构成机构112的致动部分。

机构112还包括力传递部分，该部分包括在一个端部区域可枢转地附接至框架114的刚性杆142(例如通过枢轴销160限定枢转轴线)，并且在相对的端部区域处或其附近具有向后定向的延伸部144。杆142可以是，但不是必须如图所示是中空的，并且在本文中也称为引导构件。连杆146在一个端部区域连接至延伸部144的自由端，并且在与离合器机构148的一部分相对的端部区域处连接。连杆146是动力连杆或链条，可以是乙烯基涂层的金属绳索、金属链或其他类似组件。

本发明的一个重要特征是杆142包括可辨别的凸块150。凸块150是杆142通常遵循的曲率半径径向向外偏差的示例(由图14中的虚线表示)。然而，图14中的虚线表示杆142的允许路径，其由滚轴140与臂132附接至框架114的枢转点之间的固定长度引起。滚轴140越过凸块150的前表面时，凸块150由此使杆142绕框架114上限定的枢轴点向后枢转。该向后枢转运动引起延伸部144的向后移动，其效果在下面进行描述。

将引导构件(杆142)的枢转运动转换成动力以使后轮116转动的能量传递系统包括离合器机构148，该离合器机构148是超越离合器，其总体设计是传动领域的技术人员已知的。通常，超越离合器具有外环154和内环152(参见图17)。可选地，外环154和内环152被认为或称为座圈或齿轮，或者在传动领域中技术人员使用的其他类似术语。拉环156连接至外环154。连杆146连接至拉环156。外环154和内环152配置为使得当外环154沿一个方向转动时(在图14中所示的配置中为顺时针方向)，内环152与外环154啮合并且也沿相同方向转动。然而，当外环154沿相反方向转动时(在图14中所示的配置中为逆时针方向)，内环152与外环154脱离并且不转动。

内环152的转动经由主驱动链轮板122传递至后轮116，主驱动链轮板122固定至传动轴158，内环152固定至传动轴158上(参见图17)，传动链124绕过主驱动链轮板122的外周(图14中示出但图17中未示出)。

外环154的顺时针转动是通过拉动连杆146引起的，这使得拉环156顺时针转动，因此外环154由于其固定至拉环156而顺时针转动(见图17)。

设置诸如螺旋扭转弹簧162的偏置构件以引起外环154的逆时针转动(图17)。

离合器机构148的附加特征包括传动主链轴驱动器164，其具有位于传动支架166中的传动轴158和位于传动支架166的内表面和传动轴158的外表面之间的轴承168，以使得传动轴158能够相对于传动支架166转动。

自行车110的附加特征包括一组运动限制器170、172，一个附接至框架114，能够通过防止配重向上移动来限制臂132的向上运动，另一个附接至框架114，能够在杆142下方限制臂132的向下运动。每个运动限制器170、172可包括弹簧，以有助于臂在返回方向上的运动。

滚轴140和杆142能够以各种不同的方式彼此相互作用，目的是允许滚轴140沿杆142滚动。如图16中所示，滚轴140位于杆142的前方并且包括滚轴垫174，其接触杆142的外表面并且通过轴承178支撑在销或轴176上。轴176是固定至臂132的固定轴。如图所示，固定结构是延伸穿过臂132中的孔的凸缘180。诸如焊接、粘合剂、螺栓等的其他固定结构可用于本发明。轴承178通过支撑件180固定在轴176上。滚轴垫174的轮廓和杆142的互补轮廓可以不同于图16中所示的轮廓。滚轴垫174可以具有凸出的外表面，而杆142沿着将与滚轴垫174接触的侧面设置有凹面。

在操作中，从图14中中所示的状态开始，乘骑者坐在座椅上并将他们的脚放在踏板138上。乘骑者向下推动一个或两个踏板138。随着踏板138向下移动，臂132绕其在板134上的枢转轴枢转，并且滚轴140沿着杆142滑动。在滚轴140到达凸块150以前，其处于自由下落并正在获得能量的状态。也就是说，其将势能转换成动能，并且通过配重136的存在增加能量变化的幅度。

当滚轴140接触凸块150时，杆142被向后推动，绕杆142附接至框架114的枢转点逆时针枢转。这种向后推动使得延伸部144向后移动拉动连杆146。通过拉动连杆146，外环154顺时针转动，并且鉴于内环152与外环154的啮合，内环152顺时针转动。这使得主驱动链轮板122顺时针转动，并使绕过主驱动链轮板122的外周的驱动链124移动以引起后轮116的转动。

一旦滚轴140经过凸块150，其就释放能量，并且配重136或踏板138在向下运动结束时接触运动限制器172。在此期间，弹簧使连杆146返回到起始位置。然而，内环152不与外环154啮合，因此外环154的逆时针转动不会传递至内环152。

当乘骑者从底部向上移动踏板138越过凸块150时，造成相同的效果，导致另一动力能量转移至后轮116。臂132的向上运动受到运动限制器170的限制。

因此，乘骑者能够仅使用一只脚向前推进自己，使用双脚同时进行同步运动(同时向下同时向上)，或交错运动(右脚向上时向左脚向下，反之亦然)。乘骑者在使用自行车移动时极具多功能性。

图18和19示出了本发明的另一个实施方式，其标记为200，具有类似的驱动机构112，但驱动机构112被致动的方式是不同的。自行车200包括杆202，杆202在下枢轴点212处从框架114附接至延伸部204。杆202具有向后定向的凸块206，使得滚轴140位于杆202的后方，并且可以是，但不是必须如图所示是空心的。凸块206沿向后方向的定向意味着凸块206从杆202的虚拟曲率半径向后突出，或朝向虚拟曲率半径的中心突出。

连杆208在一个端部区域附接至杆202的上端区域214，绕过附接至框架114的滚轴210，然后附接至拉环156。滚轴210位于杆202的后部。连杆208具有与连杆146类似的特征。否则，自行车200具有与自行车110相同的特征，并且相同的参考元件用于表示相同的部件。

自行车200的操作与自行车110的操作的不同之处在于，随着踏板138向下移动，臂132绕其在板134上的枢转轴枢转，并且滚轴140沿着杆202的后表面滑动。在滚轴140到达凸块206以前，其处于自由下落并正在获取能量的状态。也就是说，其将势能转换为动能，并且通过附接至每个踏板138的配重136的存在来增加能量变化的幅度。

当滚轴140接触凸块206时，杆202被向前推动，绕杆202的下端区域附接至框架延伸部204的枢轴点顺时针枢转。这种向前推动导致杆202的上端区域向前移动拉动连杆208。通过拉动连杆208，外环154顺时针转动，并且鉴于内环152与外环154的啮合，内环152顺时针转动。这使得主驱动链轮板122顺时针转动，并且绕过主驱动链轮板122的外周的驱动链124移动以引起后轮116的转动。

一旦滚轴140经过凸块206，其就释放能量，并且配重136或踏板138在向下运动结束时接触运动限制器172。在此期间，弹簧使连杆208返回到起始位置。然而，内环152不与外环154啮合，因此外环154的逆时针转动不会传递至内环152。

当乘骑者将踏板138从底部向上移动越过凸起206时，造成相同的效果，导致动力能量向后轮116的另一种转移。臂132的向上运动受到运动限制器170的限制。

在上述实施方式中，左右动力冲程循环彼此独立。由于这种独立动作，骑车者能够在必要时同时使用两条腿来为车辆提供更多动力，例如当加速、骑上坡或承载更大的负载时(例如在类似人力车配置中的乘客)。同样地，乘骑者可以在左腿和右腿运动之间交替，例如在典型的直立或卧式自行车中使用。最后，本发明的车辆可以在单冲程动作中使用右腿或左腿推进。

在图1-4中所示的自行车10或者图5和图6中所示的变体中的上述驱动机构112能够结合到任何类型的轮式车辆中，包括卧式自行车、三轮车等。在通过引用并入本文的于2016年1月29日提交的序列号为62/288,611的美国临时专利申请中公开了可以结合驱动机构12的自行车的不同配置。而且，驱动机构112可以配置为在内环152转动时发电，其存储在自行车110、200上的电池中，然后用于使后轮116转动，其方式与申请'611中所公开的类似。每当内环152转动时，电池就充电。该电力由乘骑者或机械速度调节器控制，以根据本文的公开内容以本领域技术人员已知的方式提供自行车110、200的线性运动。

在一些实施方式中，外环154的转动可以由自行车110、200上的发电机使用以产生电力，其直接用于为与自行车的一个或多个车轮相关联的马达提供电力以向自行车提供动力和/或存放在电池中供以后使用。在临时申请'611中公开了使用由踏板运动驱动的发电机，并且能够应用于本文公开的任何实施方式。

可以构造配重/踏板组件，使其以线性方式移动，并且该组件的线性运动与具有凸块的引导构件相互作用，以使能量传递系统将能量传递到后轮116。在临时申请'611中公开了线性运动而不是枢转运动，并且能够应用于本文公开的任何实施方式。

虽然已经示出和描述了本发明的特定实施方式，但是对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离本发明的更广泛方面的情况下可以进行变化和修改，因此，所附权利要求中的目的是覆盖落入本发明的真正精神和范围内的所有这些变化和修改。

Claims (11)

1.一种车辆，包括：

框架；

安装在所述框架上的座椅；

可转动地安装在所述框架上的轮；以及

至少一个驱动机构，用于引起所述轮的转动，

其中，所述至少一个驱动机构中的每一个包括：

臂，在所述臂的第一端部区域处可枢转地附接在所述框架上；

配重，在所述臂的相对的第二端部区域处固定至所述臂，使得所述配重和所述臂能够在同一方向上一同运动；

踏板，附接至所述配重并被配置为能够在相反的方向上沿着弧形路径或直线路径移动，所述踏板配置为使得当车辆的使用者处于所述座椅中时能够移动所述踏板并从而移动所述配重并引起所述臂的枢转；

引导构件，包括凸块并且随着所述配重的移动而移动，所述引导构件具有第一端部区域和相对的第二端部区域，在所述引导构件的第一端部区域处所述引导构件可枢转地附接至所述框架，所述引导构件的第二端部区域是自由的，所述凸块位于所述引导构件的第一端部区域与第二端部区域之间；

滚轴，附接至所述臂并且在所述臂的枢转运动期间能够沿着所述引导构件移动，以随所述滚轴与所述引导构件的所述凸块啮合而引起所述引导构件的枢转；以及

能量传递系统，将所述引导构件的枢转运动转换成动力以使所述轮转动。

2.根据权利要求1所述的车辆，其中所述框架包括方向向下的延伸部，所述引导构件的第一端部区域可枢转地附接至所述延伸部，使得所述引导构件的第二端部区域在第一端部区域上方，所述凸块沿着向后的方向定向，使得所述滚轴位于所述引导构件的后部，其中所述能量传递系统包括：

超越离合器机构，具有外环和内环，所述外环和所述内环被配置为使得所述外环沿第一方向的转动引起所述内环的转动，而所述外环沿第二相反方向的转动不会引起所述内环的转动；

驱动链，绕过所述轮的轴，所述内环与所述驱动链动力耦合，使得所述内环的转动引起所述驱动链的运动并导致所述轮的转动；以及

连杆，在第一端部区域处耦合至所述引导构件的第二端部区域并在相对的第二端部区域处耦合至所述外环，所述引导构件的枢转运动引起所述连杆的拉动和所述外环在所述第一方向上的转动。

3.根据权利要求2所述的车辆，还包括附接至所述框架的滚轴，所述连杆在耦合至所述引导构件和所述外环之间交换，所述能量传递系统还包括固定至所述外环的拉环，所述连杆的所述第二端部区域连接至所述拉环。

4.根据权利要求1所述的车辆，其中所述至少一个驱动机构包括一对驱动机构，所述一对驱动机构分别布置在所述车辆的左侧和右侧，所述左侧和右侧位于所述框架的相对的横向侧，所述至少一个驱动机构还包括在所述第二端部区域延伸穿过所述臂的轴，所述踏板和所述配重连接至所述轴并定位在所述臂的相对横向侧上。

5.根据权利要求1所述的车辆，其中所述能量传递系统包括超越离合器机构，所述超越离合器机构具有外环和内环，所述外环和所述内环被配置为使得所述外环沿第一方向的转动引起所述内环的转动，而所述外环在第二相反方向上转动不会引起所述内环的转动，驱动链绕过所述轮的轴，所述内环与所述驱动链动力耦合，使得所述内环的转动引起所述驱动链的移动并导致所述轮的转动，并且连杆在第一端部区域处耦合至所述引导构件的第二端部区域并且在相对的第二端部区域处耦合至所述外环，所述引导构件的枢转运动引起所述连杆的拉动和所述外环在所述第一方向上的连结和转动。

6.根据权利要求5所述的车辆，其中所述能量传递系统还包括固定在所述外环上的拉环，所述连杆的所述第二端部区域连接至所述外环，所述内环固定至传动轴，并且主驱动链轮板固定至所述传动轴，所述驱动链绕所述主驱动链轮板的外周边通过，并且其中所述至少一个驱动机构中的每一个还包括至少一个偏置构件，其偏置所述外环以沿第二方向转动，所述至少一个偏置构件布置成与所述传动轴连接。

7.根据权利要求1所述的车辆，其中所述滚轴包括滚轴垫，所述滚轴垫接触所述引导构件的外表面和轴承，所述车辆还包括固定至所述臂的销，所述轴承围绕所述销布置，所述滚轴垫具有与所述引导构件的外表面互补。

8.根据权利要求1所述的车辆，所述臂的第一端部区域在所述引导构件后方的位置处附接至所述框架，并且所述臂的第二端部区域、所述配重和所述踏板位于所述引导构件前方的位置处，使得所述臂延伸至所述引导构件两侧。

9.根据权利要求2所述的车辆，其中所述滚轴在所述臂的第一端部区域与第二端部区域之间附接至所述臂并在所述超越离合器机构前方移动。

10.根据权利要求1所述的车辆，所述臂在所述座椅前方的位置处附接至所述框架，所述臂的第二端部区域、所述配重和所述踏板位于所述臂的第一端部区域下方的位置处并且位于所述座椅前方的位置处，使得所述臂、所述配重、所述踏板、所述引导构件和所述滚轴位于所述座椅前方。

11.根据权利要求1所述的车辆，所述弧形路径或直线路径为上下运动路径或前后运动路径。

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