CN110254599A - 自行车储能助力系统 - Google Patents

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Abstract

一种自行车储能助力系统，包含：一涡卷弹簧组、第一传动组、一后轮传动组及一第二传动组，一曲柄心轴具有两脚踏板且连接该后轮传动组及该第一传动组，该后轮传动组带动该第二传动组转动，该第二传动组带动该涡卷弹簧组往储能方向转动，并在踏板施力小于该涡卷弹簧储能时释放能量辅助脚踏板的施力。

Description

自行车储能助力系统
技术领域
本发明有关于人力自行车领域，尤其关于一种自行车储能助力系统。
背景技术
一般自行车以人力踩踏，当骑行时间较长或地势变化大或载重较重或对年纪较长的使用者会很费力加深脚部的踩重感，产生不易骑行。当然为了减轻踩重感可以利用变速脚踏车的变速系统减轻脚部踩重感，变速系统的原理，是利用双脚踩踏踏板，连接踏板的曲柄，带动前面的齿盘转动，并通过链条将力量传递到飞轮（也就是后轮的齿轮），飞轮连接后轮花鼓驱动后轮让自行车前进。传动系统包括飞轮、大盘、前后变速器、链条、左右一体式剎变把。变速器的出现带动链条到达不同的齿盘，而改变踩踏的齿比，面对不同的地形可以选择最适合的齿比，节省体力。
变速系统通过改变齿轮比，同样踩踏一圈，齿轮比越大表示前进距离比较多，但相对也比较费力；齿轮比越小表示前进距离较少，但是相对省力。所以齿轮比的大小切换，就要看骑士当时的情况，想要速度快但是比较费力，抑或速度慢但是比较省力。
然而，变速系统没有办法增加额外的力量辅助骑行，且为了省力反而使前进的距离变短，因此针对现有结构所存在的问题，如何提供一种施力时储能且保持一定的前进速度的结构即为本实用新型所要解决的技术问题。
发明内容
本发明的一目的，提供一种应用在自行车，通过后轮转动时储能，并在脚踏施力小于该储能时，释放该储能产生额外力量辅助脚踏前进。
本发明另一目的，提供一种储能并将该储能释放产生辅助的骑行力量的自行车储能助力系统。
本发另一目的，提供一种中断涡卷弹簧的储能传递到该脚踏板的自行车储能助力系统。
为达成上述的目的，本发明提供一种自行车储能助力系统，包含：一曲柄心轴，具有两端分别连接一脚踏板；一第一传动组，包括一第一齿盘、一第二齿盘、一辅助传动轴及一第一绕性传动条，该第一齿盘设置在该传动轴上且通过该第一绕性传动条连接该第二齿盘；一涡卷弹簧组，包括一弹簧壳部以同轴心的连接一第三齿盘，该弹簧壳部内设有一涡卷弹簧，且该弹簧壳部及该第三齿盘设置在该辅助传动轴上，并使该涡卷弹簧套接该辅助传动轴；一第二传动组，包括一第四齿盘及一第二绕性传动条，该第四齿盘设置在一后轮传动轴上，且通过该第二绕性传动条连接该第三齿盘；一后轮传动组，包括一第五齿盘、一后轮齿盘、该后轮传动轴、一第三绕性传动条连接该第五齿盘及该后轮齿盘，该后轮齿盘设置在该后轮传动轴上，该第五齿盘跟该第二齿盘以同轴心的连接设置在该曲柄心轴上，其中该后轮传动轴驱动该第二传动组带动该涡卷弹簧组的第三齿盘及该弹簧壳部往储能方向旋转以使该涡卷弹簧储能，且在该脚踏板施力小于该涡卷弹簧储能时，该涡卷弹簧释放储能通过该第一传动组至该第五齿盘。
前述第一绕性传动条、第二绕性传动条及第三绕性传动条为绕性链条或绕性齿条。
前述后轮齿盘为单速齿盘或飞轮齿盘，且该飞轮齿盘包括多个不同齿数的齿盘以同轴心的间隔堆叠设置。
前述第一齿盘及该第三齿盘分别具有一第一单向转动元件及一第三单向转动元件套设该辅助传动轴。
前述第一单向转动元件及该第三单向转动元件为单向轴承或单向棘轮。
前述后轮齿盘具有一后轮单向转动元件套设该后轮传动轴。
前述后轮单向转动元件为单向轴承或单向棘轮。
前述涡卷弹簧具有一第一端连接该辅助传动轴，及一第二端连接该弹簧壳部。
前述后轮传动轴连接一后轮，且随着该后轮转动。
前述辅助传动轴包括一离合单元设在该涡卷弹簧组及该第一传动组之间。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
下列图式的目的在于使本发明能更容易被理解，于本文中会详加描述该些图式，并使其构成具体实施例的一部份。通过本文中的具体实施例并参考相对应的图式，以详细解说本发明的具体实施例，并用以阐述发明的作用原理。
图1A为本实用新型的系统应用于自行车的左侧示意图；
图1B为本实用新型的系统应用于自行车的右侧示意图；
图2为本实用新型系统的示意图；
图3A为涡卷弹簧在弹簧壳体内的分解示意图；
图3B为涡卷弹簧的在弹簧壳体内的组合示意图；
图4为第一单向转动元件转动的示意图；
图5为该辅助传动轴包括一离合单元的示意图
图6A为离合单元咬合的示意图；
图6B为离合单元分离的示意图。
附图标记说明
车架10
后轮101
曲柄心轴11
脚踏板111、112
第一传动组12
第一齿盘121
第一单向转动元件1211
第二齿盘122
辅助传动轴123
第一绕性传动条124
涡卷弹簧组13
弹簧壳部131
固接部1311
涡卷弹簧132
第一端1321
第二端1322
第三齿盘133
第三单向转动元件1331
第二传动组14
第四齿盘141
第二绕性传动条142
后轮传动组15
第五齿盘151
后轮齿盘152
后轮单向转动元件1521
后轮传动轴153
第三绕性传动条154
离合单元17
第一部分171
第二部分172
第三部分173。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
本发明的上述目的及其结构与功能上的特性，将依据所附图式的较佳实施例予以说明。
请参阅图1A为本实用新型的系统应用于自行车的左侧示意图；图1B为本实用新型的系统应用于自行车的右侧示意图；图2为本实用新型系统的示意图；图3A为涡卷弹簧在弹簧壳体内的分解示意图；图3B为涡卷弹簧的在弹簧壳体内的组合示意图。如图所示一种自行车储能助力系统设置在一车架10上提供额外的骑行助力减轻骑行者的脚部负担，该系统包括：一曲柄心轴11、一第一传动组12、一涡卷弹簧组13、一第二传动组14及一后轮传动组15。上述曲柄心轴11具有两端分别连接一脚踏板111及112提供骑行者脚踩施力带动自行车后轮转动，以使整辆自行车前进。上述第一传动组12包括一第一齿盘121、一第二齿盘122、一辅助传动轴123及一第一绕性传动条124，该第一齿盘121通过该第一绕性传动条124连接该第二齿盘122，且该第一齿盘121设置在该辅助传动轴123上且位于该车架10的右边。
上述涡卷弹簧组13包括一弹簧壳部131以同轴心的连接一第三齿盘133，该弹簧壳部131内设有一涡卷弹簧132，该弹簧壳部131及该第三齿盘133设置在该辅助传动轴123上且位于该车架10的左边，且该涡卷弹簧133套接该辅助传动轴123。上述第二传动组14包括一第四齿盘141及一第二绕性传动条142，该第四齿盘141通过该第二绕性传动条142连接该第三齿盘133。
如图3A及图3B所示，设置在弹簧壳部131内的涡卷弹簧132具有一第一端1321连接该辅助传动轴123，及一第二端1322连接该弹簧壳部131。该弹簧壳部131内具有一固接部1311连接该涡卷弹簧133的第二端1322。
复参图1A、图1B及图2所示，上述后轮传动组15包括一第五齿盘151、一后轮齿盘152、一后轮传动轴153、一第三绕性传动条154连接该第五齿盘151及该后轮齿盘152。该第五齿盘151跟该第二齿盘122以同轴心的连接设置在该曲柄心轴11上，且位于该车架10的右边。该后轮齿盘152及该第二传动组14的第四齿盘141设置在该后轮传动轴153上且位于该车架10的左右两边。此外，该后轮传动轴153不仅设置该后轮齿盘152及该第二传动组14的第四齿盘141，且连接一后轮101。因此，该后轮传动轴153不仅随着后轮齿盘152转动，也随着后轮101惯性转动。该后轮齿盘152在本图式中表示为飞轮齿盘包括多个不同齿数的齿盘以同轴心的间隔堆叠设置。但是不限于此，也可以是单速齿盘。
前述的第一绕性传动条124、第二绕性传动条142及第三绕性传动条154为绕性链条或绕性齿条，再者，该第一齿盘121及该第三齿盘133分别具有一第一单向转动元件1211及一第三单向转动元件1331套设该辅助传动轴123，该后轮齿盘152具有一后轮单向转动元件1521套设该后轮传动轴153，以使该第一齿盘121及该第三齿盘1及该后轮齿盘152朝预设的单一方向转动，反向则为空转。该第一单向转动元件1211及该第三单向转动元件1331及该后轮单向转动元件1521例如但不限制为单向轴承或单向棘轮。
以上述的单向轴承举例说明，单向轴承也可称为单向离合器，也就是仅能单一方向传动，当动力源传动至被动元件时，只有单一方向传动，若动力源改变方向时（如顺时针变为逆时针方向），被动元件的动力传送功将停止传动。且单向轴承具有超运转速度功能(Overrunning)，也就是当动力输出旋转(如内圈)快于输入动力旋转(如外圈)时，外圈会自动脱离或停止输入动力，皆与内圈不产生任何连动关系，而内圈输出动力也能继续旋转。假使作反向输入(如外圈)动力则也不会传动至输出源(如内圈)。
其中，该第一单向转动元件1211及该第三单向转动元件1331互为相反转向，也就是该第三单向转动元件1331往前是空转往后转动则卡住，该第一单向转动元件1211往后是空转，往前转动则卡住。通过这样设计使第三齿盘133可以随着第二绕性传动条142往前（也即储能方向）转动，并防止已经储能的涡卷弹簧132传回第四齿盘141；该第一齿盘121可以随着该辅助传动轴123及第一绕性传动条124转动。
以下说明本发明系统储能与释能的运作：
复如图2所示，在该涡卷弹簧尚未储能时，脚踏板111、112施力使自行车前进时，该第5齿盘151通过该第三绕性传动条154带动该后轮齿盘152运转，该后轮传动轴153随着该后轮齿盘152转动并驱动该后轮101及该第四齿盘141运转，在该后轮101惯性转动时也会通过该后轮传动轴153带动该第四齿盘141运转，该第四齿盘141通过该第二绕性传动条142带动该第三齿盘133往前转，该弹簧壳部131随着该第三齿盘133往储能方向转动，进而拉紧该涡卷弹簧132储能。在该脚踏板111、112施力小于该涡卷弹簧132的储能，该涡卷弹簧132释放储能（也即涡卷弹簧132从拉紧状态逐渐放松），通过该第一传动轴123至到该第一齿盘121，然后该第一齿盘121通过该第一绕性传动条124带动该第二齿盘122转动，进而使该涡卷弹簧132释放的力量通过该第二齿盘122带动该第五齿盘151转动，借此辅助该脚踏板111、112的施力。
如图4为第一单向转动元件转动的示意图，如图所示，第一单向转动元件1121具有一外圈1211a及一内圈1211b，外圈1211a结合第一齿盘121，内圈1211b套接该辅助传动轴123，在该脚踏板111、112施力小于该涡卷弹簧132储能时（例如上坡时），该第一单向转动元件1121的外圈1211a转动速度小于该内圈1211b该第一齿盘121主要随着该辅助传动轴123转动（也即通过涡卷弹簧132释能带动该第一齿盘121转动），当该涡卷弹簧132的能量释放到末端使该辅助传动轴123转动变慢，该第一齿盘121随着该脚踏板111、112转动并带动该第一单向转动元件1121的外圈1211a转动速度快于该内圈211b，该涡卷弹簧123不会释放能量到该第一齿盘121，借此防止涡卷弹簧132过度放松脱离在弹簧壳部131。
请继续参考图5为该辅助传动轴包括一离合单元的示意图；图6A为离合单元咬合的示意图；图6B为离合单元分离的示意图。在另一替代实施，该辅助传动轴123包括一离合单元17设在该涡卷弹簧组13及该第一传动组12之间。该离合单元17具有一第一部分171连接该涡卷弹簧组13及一第二部分172连接该第一传动组12及第三部分173位于该第一部分171及第二部分172之间，该第一部分171及第二部分172设有对应第三部分173的咬合面，通过该离合单元17咬合使该涡卷弹簧132的释能通过辅助传动轴123传递至该第一传动组12，或者通过该离合单元17断开，不让涡卷弹簧123的释能传递至该第一传动组12。应用在例如下坡时，中断该涡卷弹簧132的释能作用到脚踏板111、112。
通过以上的系统，本发明的涡卷弹簧组13可以通过该后轮101转动（脚踏转动或惯性转动）时储能，并在脚踏板111、112施力小于该涡卷弹簧组13的涡卷弹簧132储能时，释放该储能产生额外力量辅助脚踏板111、112施力。另外，在不需要额外力量辅助时，也可以中断涡卷弹簧132的储能传递到该脚踏板111、112。
以上已将本发明做一详细说明，但以上所述，仅为本发明的一较佳实施例而已，当不能限定本发明实施的范围。即凡依本发明申请范围所作的均等变化与修饰等，皆应仍属本发明的专利保护范围。
显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种自行车储能助力系统，其特征在于，包含： 一曲柄心轴，具有两端分别连接一脚踏板；
一第一传动组，包括一第一齿盘、一第二齿盘、一辅助传动轴及一第一绕性传动条，该第一齿盘设置在该辅助传动轴上且通过该第一绕性传动条连接该第二齿盘；
一涡卷弹簧组，包括一弹簧壳部以同轴心的连接一第三齿盘，该弹簧壳部内设有一涡卷弹簧，且该弹簧壳部及该第三齿盘设置在该辅助传动轴上，并使该涡卷弹簧套接该辅助传动轴；
一第二传动组，包括一第四齿盘及一第二绕性传动条，该第四齿盘设置在一后轮传动轴上，且通过该第二绕性传动条连接该第三齿盘；
一后轮传动组，包括一第五齿盘、一后轮齿盘、该后轮传动轴及一第三绕性传动条连接该第五齿盘及该后轮齿盘，该后轮齿盘设置在该后轮传动轴上，该第五齿盘跟该第二齿盘以同轴心的连接设置在该曲柄心轴上，其中该后轮传动轴驱动该第二传动组带动该涡卷弹簧组的第三齿盘及该弹簧壳部往储能方向旋转以使该涡卷弹簧储能，且在该脚踏板施力小于该涡卷弹簧储能时，该涡卷弹簧释放储能通过该第一传动组至该第五齿盘。
2.如权利要求1所述的自行车储能助力系统，其特征在于，该第一绕性传动条、第二绕性传动条及第三绕性传动条为绕性链条或绕性齿条。
3.如权利要求1所述的自行车储能助力系统，其特征在于，该后轮齿盘为单速齿盘或飞轮齿盘，且该飞轮齿盘包括多个不同齿数的齿盘以同轴心的间隔堆叠设置。
4.如权利要求1所述的自行车储能助力系统，其特征在于，该第一齿盘及该第三齿盘分别具有一第一单向转动元件及一第三单向转动元件套设该辅助传动轴。
5.如权利要求4所述的自行车储能助力系统，其特征在于，该第一单向转动元件及该第三单向转动元件为单向轴承或单向棘轮。
6.如权利要求1所述的自行车储能助力系统，其特征在于，该后轮齿盘具有一后轮单向转动元件套设该后轮传动轴。
7.如权利要求6所述的自行车储能助力系统，其特征在于，该后轮单向转动元件为单向轴承或单向棘轮。
8.如权利要求1所述的自行车储能助力系统，其特征在于，该涡卷弹簧具有一第一端连接该辅助传动轴，及一第二端连接该弹簧壳部。
9.如权利要求1所述的自行车储能助力系统，其特征在于，该后轮传动轴连接一后轮，且随着该后轮转动。
10.如权利要求1所述的自行车储能助力系统，其特征在于，该辅助传动轴包括一离合单元设在该涡卷弹簧组及该第一传动组之间。
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