CN111263722B - 能量传递系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种能量传递系统，其特别呈用于诸如自行车的车辆的节能车轮的形式，所述能量传递系统可操作以将呈由所述车辆上的人的重量施加的负荷的形式的势能转换为呈施加到所述车轮的驱动扭矩的形式的动能，所述系统包括内轮毂和偏心地联接至所述内轮毂的外轮毂，另外还包括经由一系列轮辐连接至所述外轮毂的轮辋，其中致动器包括一对凸缘，所述一对凸缘从所述内轮毂径向向外延伸，并且一系列杆臂铰接地安装至所述外轮毂并由所述致动器接合以便响应于所述内轮毂和所述外轮毂之间的相对移动通过所述致动器铰接地移位；和弹簧，所述弹簧俘获在每个杆臂和所述轮辐中的一者之间。

Description

能量传递系统
技术领域
本发明涉及一种能量传递系统，其在特别优选的实施方案中呈用于车辆的节能车轮的形式，所述车辆特别地但不排他地为非马达驱动的车辆，并且所述能量传递系统最特别地用于自行车，所述自行车的能量传递系统可操作以将呈由车辆上的人的重量施加的负荷的形式的势能转换为呈施加到车轮的驱动扭矩的形式的动能。
背景技术
骑自行车作为一种交通模式正变得越来越流行，这既由于道路上的车辆交通显著增加并因而增加了行程时间，另外也在于对与骑自行车和通常健康生活方式相关联的健康裨益有了更多的认识。
随着自行车作为一种交通模式带来的这种使用的增加，进入市场的各种自行车也已增加以满足这些新的通勤者的不同需求。例如，电动自行车或混合动力自行车正变得日益流行，特别是满足一些骑行者的需要，这些骑行者具有较长的通勤里程，并且因此期望由车载电动马达提供辅助，所述车载电动马达可以增强或替代由骑行者提供的动力。这些电动自行车也被具有降低健康水平但仍希望藉由自行车旅行的骑行者所青睐，无论是出于上述原因还是出于努力提高他们的健康水平。
虽然电动自行车具有如上所述的诸多益处，另外还具有零排放且因而是一种更加环保的出行交通模式，但其仍必须确保电池适当充电以用于相关旅程，而这常常是不可能的，特别是在往返行程的返回行程，其中电池容量由于外出行程已经下降。并不总是具有合适的充电位置，并且在任何情况下电动自行车上的电池都具有有限的容量，且因而自行车将具有有限的可行驶里程，这可能使得其对于某些旅程不太适合。虽然大多数现代电动自行车可以以常规的方式被骑行，例如当电池已完全放电后，但电池、马达和相关部件的附加重量使得任务比传统自行车更加困难。
因此，本发明的目的是提供一种车辆车轮，所述车辆车轮能够将人的重量所导致的负荷的一部分转换成被施加以驱动车轮的扭矩，以降低骑车人为驱动车辆所需的努力。
发明内容
根据本发明，提供了一种能量传递系统，所述能量传递系统包括：内轮毂；外轮毂；扭矩联接器，其将所述内轮毂可旋转地连接至所述外轮毂；轮辋；一系列轮辐，其将所述外轮毂连接至所述轮辋；致动器，其固定至所述内轮毂；一系列杆臂，其铰接地安装至所述外轮毂并且其每一者与所述致动器接合；和弹簧，其俘获在每个杆臂和所述轮辐中的相应一者之间。
优选地，所述能量传递系统包括可弹性变形的止挡件，所述可弹性变形的止挡件与每个杆臂相关联并位于所述致动器上，以在所述杆臂通过所述致动器进行的各个移位阶段期间由所述杆臂接合和压缩。
优选地，所述致动器包括凸缘，所述凸缘从所述内轮毂延伸并具有一系列孔，相应杆臂的一部分被俘获在所述一系列孔内。
优选地，每个孔包括基本上周向延伸的槽。
优选地，每个杆臂包括与所述致动器接合的支座(abutment)。
优选地，每个支座包括与所述致动器接合的轴承。
优选地，所述致动器包括一对凸缘，所述一对凸缘以彼此间隔开的关系固定至所述内轮毂并从所述内轮毂径向向外延伸。
优选地，所述外轮毂位于所述一对凸缘之间。
优选地，每个杆臂为大致L形，包括从其延伸的第一支腿和第二支腿，所述杆臂在所述第一支腿的第一端部处或邻近所述第一支腿的第一端部铰接地安装至所述外轮毂，并且所述杆臂在远离所述第一支腿的所述第一端部的位置处与所述致动器接合。
优选地，所述弹簧被俘获在相应的轮辐和所述杆臂的所述第二支腿之间。
优选地，所述弹簧包括压缩弹簧。
优选地，每个弹簧被布置成将相应的杆臂偏置为与所述致动器接触，使得所述内轮毂被悬置并支撑在所述外轮毂内。
优选地，所述外轮毂包括彼此呈平行间隔关系的一对环形板。
优选地，所述扭矩联接器适于实现所述内轮毂相对于所述外轮毂的径向移动以及所述内轮毂和所述外轮毂之间扭矩的同步传递。
优选地，所述扭矩联接器包括：环形扭矩盘，其覆盖所述内轮毂和所述外轮毂并包括一对径向相对的第一径向延伸导向槽和垂直于所述第一导向槽设置的一对径向相对的第二径向延伸导向槽；端盖，其固定至所述内轮毂并覆盖所述扭矩盘以便将所述扭矩盘抵靠所述内轮毂和所述外轮毂保持就位；一对第一引导件，其从所述外轮毂延伸到所述一对第一导向槽中并沿着所述一对第一导向槽移位，和一对第二引导件，其从所述端盖延伸到所述一对第二导向槽中并可沿着所述一对第二导向槽移位。
优选地，所述能量传递系统包括在所述车轮的每个面上的扭矩联接器。
优选地，所述致动器限定端盖或每个端盖。
优选地，所述能量传递系统包括轴向延伸通过所述内轮毂的轴。
优选地，所述能量传递系统包括车轮。
优选地，所述能量传递系统包括自行车车轮。
如本文所用，术语“偏心地联接”旨在意指两个旋转零部件以促进同步旋转同时还能够相对于彼此偏心移位的方式固定至彼此。
附图说明
现将参考附图描述本发明，在附图中：
图1示出根据本发明的一个实施方案呈自行车车轮形式的能量传递系统的透视图，并从其驱动器侧示出；
图2示出图1中所示的自行车车轮的侧立视图；
图3示出图1和图2中所示的自行车车轮的端立视图；
图4示出自行车车轮的中央部分的截面端立视图；
图5示出从自行车车轮的非驱动侧看去的分解透视图，为了清楚起见省略了形成车轮一部分的轮毂；
图6示出图1至图5中所示的外轮毂的一侧和形成自行车车轮一部分的所连接轮辐的透视图；以及
图7示出本发明的自行车车轮的所选主要工作部件的侧立视图。
具体实施方式
现在参考附图，示出了呈车辆车轮(一般地指示为10)形式的能量传递系统，其特别应用于诸如自行车(未示出)等的人力驱动车辆中，并且如后文所描述，车轮10适于通过将呈由车辆的骑车人和/或乘员的重量产生的负荷的一部分的形式的势能转换为呈施加到车辆车轮10的驱动扭矩的形式的动能来增加车辆的效率。
以这种方式，能够降低由骑车人例如通过踏动自行车来驱动车辆所需的努力，或者针对骑车人的固定努力来增加车辆行进的速度。然而，应理解，能量传递系统对于将势能转换为动能可具有替代应用，例如产生电能等。
车轮10包括内轮毂12，其在配置和操作上基本上是常规的，并且通常容纳一系列轴承(未示出)以将内轮毂12支撑在轴(未示出)上，所述轴可以能从内轮毂12拆下或不能从内轮毂12拆下。在使用中，该轴用于将车轮10经由车架(未示出)中的一对常规平叉接片或通过任何其他合适的方式固定至车辆的车架。当车轮10呈自行车车轮10的形式时，内轮毂12还将包括常规花鼓(未示出)或飞轮(未示出)，在所述常规花鼓或飞轮上可以固定一个或多个嵌齿，以允许经由一组常规曲柄(未示出)等将驱动力从骑车人传递到车轮10，但也可以提供马达等以驱动自行车车轮10或向由骑车人在曲柄处产生的动力提供动力辅助，如现在公知的电动自行车或所谓“电动车”。在大多数自行车中，上述驱动部件(称为自行车传动系)从坐在自行车上的骑车人的视角位于自行车的右手侧。自行车的这一侧(特别是后轮的这一侧)因此被称为“驱动”侧，而相对侧则被称为“非驱动”侧。
车轮10还包括环绕内轮毂12的外轮毂14，并且内轮毂12相对于外轮毂14是可径向移位的，然而内轮毂12和外轮毂14以某种方式联接，该方式允许扭矩在外轮毂14和内轮毂12之间传递，使得这两个零件同步旋转，而不管它们是否相对于彼此同心地或偏心地定位，如将在后文中更详细地描述。
车轮10还包括基本上常规的轮辋16，在使用中，内胎和轮胎(未示出)可以常规方式安装到轮辋16上，轮辋16通过一系列刚性轮辐18固定至外轮毂14。不同于常规的自行车轮辐，轮辐18在数量上更少但在尺寸和强度上更大，因为它们在将扭矩传递到轮辋16并最终将驱动力传递到车辆车轮10所位于的地面方面是重要的结构零件，其也将在后文详细描述。轮辐18可以是实心的或空心的并且可以由诸如金属(例如铝合金等)的任何合适的材料形成，并且在这种情况下，轮辐可以焊接或以其他方式固定至外轮毂14和轮辋16两者。可替代地，轮辋16、轮辐18和外轮毂14可以由金属或复合物(诸如碳纤维等)模制为单个部件，这将显著减小车轮10的重量，同时保持合适水平的强度和刚度。当然，从以下描述将理解，可以选择任何其他合适的材料或材料组合来形成车轮10的这些部件。
在本实施方案中示出的车轮10包括8个轮辐18，但应理解，例如取决于使用中车轮10所承担的负荷，该数量可以增加或减少。车轮10另外包括呈一对环形凸缘20形式的致动器，所述一对环形凸缘20固定至内轮毂12并从内轮毂12径向向外延伸，在内轮毂12的每侧各一个。环形凸缘20可作为独立的部件来提供并用螺栓或以其他方式固定至内轮毂12，或者可作为形成内轮毂12的主壳的一部分并从内轮毂12的主壳径向向外延伸的一体式凸缘20来提供。凸缘20中的每一者包括呈一系列周向延伸的槽22的形式的孔，槽22的数量对应于轮辐18的数量，且因此在所示的实施方案中提供了8个槽22。每个槽22优选地遵循周向路径，以便限定相应凸缘20中的弯曲开口或槽22，其原因如后文所述。
车轮10还包括一系列周向布置的杆臂24，各杆臂与每个轮辐18和槽22相关联，杆臂的第一端部26被枢转地安装到外轮毂14，如后文更详细地描述。杆臂24形式上呈基本L形，L形杆臂24的弯部经由一对支座联接至所述一对凸缘20或由所述一对凸缘20接合，所述一对支座中的一个支座从杆臂24的弯部区域的任一侧横向向外突出，以便延伸到相应槽22中并因而被俘获在相应槽22内。每个杆臂24的弯部代表距由第一端部24限定的支点最远的点，且因而最有效地利用杠杆效应，如后文所描述。支座优选地由轴承27限定，所述轴承的直径恰小于槽22的宽度。因此，在使用中，每个轴承27被俘获在相应凸缘20中的槽22中的一个内，以允许轴承27在槽22内纵向行进，同时使得在每个杆臂24和所述一对凸缘20之间的连接点处的摩擦最小化。槽22基本上周向延伸并且长度大于轴承27的直径，从而允轴承27在车轮10的操作期间沿着槽22的所述移动，如在后文所描述。槽22的长度由各种因素确定，最显着的因素是杆臂24在外轮毂14上枢转时轴承27所经历的移动弧线，以及因此杆臂24本身的尺寸。
杆臂24的第二端部28(其基本沿车轮10径向延伸并定位在一对相邻的轮辐18之间)被固定至压缩弹簧30，所述压缩弹簧被捕获在第二端部28和所述相邻的轮辐18的一者之间。弹簧30被配置成将杆臂24远离轮辐18偏置并由此抵靠槽22的上边缘径向向外拉动随动件，其如后文所述类似地作用于凸轮面以约束轴承27的移动且因此约束杆臂24(轴承27为杆臂24的组成部分)的移动。
特别参考图4，为了容纳杆臂24，外轮毂14优选地形成为一对彼此成平行隔开关系的环形板32，板32之间的空间容纳所述一系列杆臂24。杆臂24的第一端部26因此被枢转地俘获在形成外轮毂14的所述一对环形板32之间，例如俘获于在所述一对板32之间在轴向方向上延伸的合适的销或心轴(未示出)上。环形板32中的每一者设置有一系列径向延伸的孔33，携载相应轴承27的支撑心轴(未示出)延伸通过孔33中的每一者。所述一对凸缘20置于环形板32的外侧且因而轴承27穿过孔33并被俘获在各自与孔33中的一个重叠的槽22中。孔33的形状和尺寸也被设计成适应轴承27沿着槽22的少量移动。孔33的形状、位置和取向可以在图5和图6中更清楚地看到。图5示出了车轮10的非驱动侧的分解图，其中为清楚起见省略了内轮毂12和驱动侧部件。图6示出了轮辐18和外轮毂14的非驱动侧板32。在使用中，所述一系列杆臂24被部分地俘获在形成外轮毂14的所述一对板32之间，其中每个杆臂24的第二端部28通过相邻轮辐18之间限定的间隙径向向外突出。
因此，将理解，在无负载状态(自行车上没有骑车人)下，弹簧30中的每一者起作用以将相应杆臂24远离相应轮辐18偏置，且因而抵靠相应槽22的径向外边缘径向向外拉动轴承27，使得所述一对环形凸缘20被围绕其整个圆周相等地加载。其结果是，当车轮10无负载时，外轮毂14在没有任何外部负载施加到车轮10的情况下将关于内轮毂12被基本同心地保持。外轮毂14和所连接的轮辋16因而通过圆形系列杆臂24、弹簧30和环形凸缘20基本上浮置于内轮毂12上。在该无负载状态下，每个轴承27位于沿着相应槽22的长度大约一半的位置。
特别参考图7，一旦负荷施加到车轮10，例如当骑车人坐在安装有车轮10的自行车上时，骑车人的重量将向下作用在车轮10上，特别是经由内轮毂12，所述内轮毂12将经由轴(未示出)以已知的方式固定至自行车车架。该基于重量的负荷在重力的影响下将基本竖直向下作用，向下推压内轮毂12，而外轮毂14(其经由轮辐18刚性地连接至轮辋16并因而由车轮10所位于的地面支撑)将保持固定在其竖直位置。
随着内轮毂12相对于外轮毂14向下移动，固定至内轮毂12的所述一对凸缘20将因而也向下移动，从而导致内轮毂12和外轮毂14之间的相对移动。内轮毂12的下半部将因而朝外轮毂14的下半部移动，而内轮毂12的上半部将远离外轮毂14的上半部移动。在该相对移动期间，轴承27保持俘获在内轮毂12的凸缘20的槽22内，轴承27经由杆臂24连接至外轮毂14。其结果是，径向向内作用力将通过凸缘20施加到沿着车轮10的上部区域定位的轴承27，而径向向外作用力将施加到沿着车轮10的下部区域定位的轴承27。这些力朝向车轮10上的顶部位置和底部位置是最大的(在所述顶部位置和底部位置，内轮毂12和外轮毂14之间发生最大相对移位)，且因而处于轴承27的所谓十二点钟和六点钟位置。沿着上部区域，力在十二点钟和三点钟位置之间将逐渐减小，在三点钟和九点钟位置之间基本上没有施加力，如后文更详细地描述。
这将迫使这些杆臂24围绕车轮10的上部部分在所施加的力的方向上径向向内旋转，使第二端部28朝相关联的轮辐18移位，以便抵靠轮辐18压缩弹簧30，从而导致弹簧30向轮辐18施加反作用力。切向于外轮毂14并在距外轮毂14的中心轴线的一定距离处作用的该反作用力将产生作用以旋转车轮10的包括轮辐18、轮辋16和外轮毂14的外部部分，因而有效地施加扭矩到车轮10的该外部部分，其在使用中用以驱动车轮10，将人的重量的一部分有效地转换成前向运动或驱动力。当从车轮10的驱动侧看时，杆臂24的旋转移位导致相应轴承27在逆时针方向朝向相应槽22的左手端移位。为了提供抵抗由弹簧30产生的反作用力的阻力或止挡，以确保反作用力经由相应轮辐18传递到施加到轮辋16的旋转或扭矩，每个槽22结合有呈橡胶缓冲器34形式的可弹性变形止挡件，所述止挡件当从车轮10的驱动侧看时置于于槽22的左手侧。缓冲器34的位置和尺寸被设计为使得当槽22大约处于十二点钟位置时由轴承27初始接触，以确保反作用力作用在外轮毂14与内轮毂12之间。随着每个槽22和轴承27朝三点钟位置旋转，轴承27将经历在缓冲器34的方向上沿着槽22进一步移位，这同时允许该移位提供阻力以确保由弹簧30产生的反作用力通过轮辐18被引导来驱动车轮10。在三点钟位置之后，轴承27开始往回朝向槽22的中心远离缓冲器34移动并与缓冲器34脱离接触，枢转杆臂24以便使相应弹簧30松弛，且因而不再需要由缓冲器34提供的阻力，因为不存在由弹簧30产生的传递到轮辋16的反作用力。在三点钟位置和六点钟位置之间，轴承27将移动到槽22的中心点。应理解，缓冲器34的尺寸和形状可根据需要而变化，并且还可以例如呈弹簧等形式，其对轴承27的进一步移位提供所需的阻力。
随着车轮10在相关联车辆(未示出)的前向移动期间旋转，槽22中的每一者将随着凸缘20与内轮毂12一起旋转而顺序地从六点钟位置向上旋转进入最上部位置，其中相应杆臂24将被迫旋转并压缩相关联的弹簧30，从而向所连接的轮辐18施加力。该力从九点钟位置到十二点钟位置逐渐增大，其中弹簧30经历最大压缩，之后随着车轮从十二点钟位置移动到三点钟位置，该力通过轮辐18再次传递以驱动车轮10。以这种方式，扭矩持续地施加到车轮10的外部部分，主要在十二点钟位置和三点钟位置之间，车轮10的上部部分不与地面接触且因而不像车轮10的下部部分一样被俘获在外轮毂14和地面之间。在车轮10的最下部部分将该力施加到轮辐18将导致抵靠轮辐18施加横向力，所述横向力与施加到自由旋转的车轮的上部部分的扭矩相反。
随着每个槽22从最上部位置朝最下部位置或所谓的六点钟位置顺时针旋转并进入最下部位置，凸缘20和外轮毂14之间的相对定位将改变，使得槽22将径向向外推动轴承27，且因而处于最下部位置或六点钟位置的杆臂24将使第二端部28远离相关联的轮辐18枢转，从而导致弹簧30松弛使得当处于该最下部位置时没有抵靠轮辐18施加力。应理解，抵靠轮辐18施加的力将从最上部位置或十二点钟位置处的最大力逐渐减小到最下部位置或六点钟位置的不存在力，其中最大的反作用力存在于十二点钟位置与三点钟位置之间。
随着扭矩经由轮辐18施加至轮辋16，且车轮10的该外部部分不刚性地连接至内轮毂12，需要扭转地联接内轮毂12和外轮毂14以确保车轮的这两部分不相对于彼此旋转，这种相对于彼此旋转将呈现为车轮10不可操作。还需要车轮10的这两部分之间的扭矩联接促进如将由骑车人经由车辆传动系(未示出)施加的扭矩从内轮毂12常规地传递至外轮毂14，并从外轮毂14经由轮辐18和轮辋16传递至地面以实现相关联车辆的前向运动。
因此，车轮10包括优选地位于车轮10的每一侧上的扭矩联接器，所述扭矩联接器包括扭矩盘36，所述扭矩盘通过相应凸缘20抵靠车轮10的相应侧被保持就位，所述相应凸缘有效地限定端盖以将扭矩盘36俘获或夹置在凸缘20和如由外轮毂14的相应环形板32限定的车轮10的横向面之间。扭矩盘36包括一对相对的径向延伸的第一导向槽38和一对垂直设置的径向延伸的相对的第二导向槽40。扭矩联接器还包括一对对应的第一引导件42，所述一对对应的第一引导件固定至外轮毂14并从外轮毂14向外突出且被俘获在第一导向槽38内，扭矩联接器另外还包括一对第二引导件44，所述一对第二引导件固定至凸缘20并从凸缘20向外突出且被俘获在第二导向槽40内。导向槽38、40和引导件42、44被定位成使得当车轮10无负载且因此外轮毂14关于内轮毂12同心地定位时，引导件42、44定位在沿着相应导向槽38、40的大约一半位置处。这种布置允许内轮毂12和外轮毂14之间的偏心联接或移动，同时保持在车轮10的这两部分之间传递扭矩的能力。
以这种方式，尽管如由轮辋16、轮辐18和外轮毂14限定的车轮10的外部部分通过杆臂24和弹簧30围绕内轮毂12悬置，且因此当被加载时将围绕内轮毂12偏心地设置，但扭矩仍可在内轮毂12和外轮毂14之间传递。扭矩盘36基本上浮置在内轮毂12和外轮毂14之间，其中导向槽38、40允许扭矩盘36的径向移动，同时还经由第一引导件42和第二引导件44实现在两个平行但不同轴的旋转轮毂12、14之间的扭矩传递。在车轮10旋转期间，扭矩盘36经由凸缘20和第二引导件44将扭矩从内轮毂12通过第一引导件42传递到外轮毂14。每个扭矩盘36在车轮10旋转期间循迹于圆形轨道，扭矩盘36的中心点围绕输入件和输出件(即内轮毂12和外轮毂14)之间的中点循迹该圆形轨道。扭矩盘36具有扩大的中央开口以促进这种轨道运动而不会与内轮毂12接触。内轮毂12、外轮毂14和扭矩盘36的偏心定位在图7中示出。
盖板46优选地设置在车轮10的每一侧上以覆盖相应凸缘20并因而堵塞槽22和轴承27，既为了美观，也用于防止有害物体或碎屑等进入对工作部件提供一定程度的保护。
应理解，弹簧30的弹簧刚度可能需要根据由车轮10承载的负荷的重量进行调节以优化性能，例如由自行车骑车人的重量所决定。因此，每个弹簧30可设置有可调节张紧器(未示出)，所述张紧器可以手动调节(无论是用适当的工具还是用手)以增加或降低弹簧30中的每一者的弹簧刚度。还应理解，杆臂24的尺寸可以根据需要有所变化以提供车辆车轮10的适当操作，如前文所述。
因此，本发明的能量传递系统(呈车辆车轮10的形式)通过将操作者的重量的一部分转换成施加到车辆车轮10的扭矩，提供了一种补充由人力驱动车辆的操作者所提供的常规动力的手段。
本发明不限于本文所描述的实施方案，而是可以在不脱离本发明的范围的情况下进行修正或修改。例如，根据本发明的能量传递系统可用于将势能转换成电能等，或者实现或辅助与系统的运动非直接关联的内部驱动部件等的移位。

Claims (14)

1.一种能量传递系统，其包括：内轮毂；外轮毂；扭矩联接器，其将所述内轮毂可旋转地连接至所述外轮毂；轮辋；一系列轮辐，其将所述外轮毂连接至所述轮辋；致动器，其固定至所述内轮毂并且包括从所述内轮毂延伸并具有一系列孔的凸缘；一系列杆臂，其具有铰接地安装至所述外轮毂的第一端，每个杆臂包括与所述孔之一接合的支座；和弹簧，其设置在每个杆臂和所述轮辐中的相应一者之间；其中每个杆臂的第二端在相邻的一对所述轮辐之间径向地延伸并且固定至所述弹簧，所述弹簧设置在所述杆臂的所述第二端和相邻的所述轮辐中的一个轮辐之间；其中所述扭矩联接器包括：环形扭矩盘，其覆盖所述内轮毂和所述外轮毂并包括一对径向相对的第一径向延伸导向槽和垂直于所述一对径向相对的第一径向延伸导向槽设置的一对径向相对的第二径向延伸导向槽；一对第一引导件，其从所述外轮毂延伸到所述一对第一导向槽中并沿着所述一对第一导向槽移位，和一对第二引导件，其从端盖延伸到所述一对第二导向槽中并可沿着所述一对第二导向槽移位。
2.根据权利要求1所述的能量传递系统，其包括可弹性变形的止挡件，所述可弹性变形的止挡件与每个杆臂相关联并位于所述致动器上的相应孔的一端处，以在所述杆臂通过所述致动器进行的各个移位阶段期间由所述杆臂的所述支座接合和压缩。
3.根据权利要求1所述的能量传递系统，其中每个孔包括周向延伸的槽。
4.根据权利要求1所述的能量传递系统，其中每个支座包括与所述致动器接合的轴承。
5.根据权利要求1所述的能量传递系统，其中所述致动器包括一对凸缘，所述一对凸缘以彼此间隔开的关系固定至所述内轮毂并从所述内轮毂径向向外延伸。
6.根据权利要求5所述的能量传递系统，其中所述外轮毂位于所述一对凸缘之间。
7.根据权利要求1所述的能量传递系统，其中每个杆臂为大致L形，包括从其延伸的第一支腿和第二支腿，所述杆臂在所述第一支腿的第一端部处或邻近所述第一支腿的第一端部铰接地安装至所述外轮毂，并且所述杆臂在远离所述第一支腿的所述第一端部的位置处与所述致动器接合。
8.根据权利要求7所述的能量传递系统，其中所述弹簧被设置在相应的轮辐和所述杆臂的所述第二支腿之间。
9.根据权利要求1所述的能量传递系统，其中所述弹簧包括压缩弹簧。
10.根据权利要求1所述的能量传递系统，其中每个弹簧被布置成将相应的杆臂偏置为与所述致动器接触，使得所述内轮毂被悬置并支撑在所述外轮毂内。
11.根据权利要求1所述的能量传递系统，其中所述外轮毂包括彼此呈平行间隔关系的一对环形板。
12.根据权利要求1所述的能量传递系统，其包括轴向延伸通过所述内轮毂的轴。
13.根据权利要求1所述的能量传递系统，其包括车轮。
14.根据权利要求13所述的能量传递系统，其包括自行车车轮。
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2645825A1 (fr) * 1989-04-18 1990-10-19 Floret Gaston Dispositif automatique d'amelioration de la puissance de traction du pedalier d'une bicyclette
CN2116789U (zh) * 1992-03-23 1992-09-23 张洪铮 将行驶颠簸时重力转为动力的装置
CN2176920Y (zh) * 1993-07-13 1994-09-14 贺昌华 重力助推轮
DE102005003867A1 (de) * 2005-01-21 2007-02-01 Atar Muammer Das Fahrrad, drei und mehrrad Fahrzeuge mit Federantrieb und Fahrradbetrieb
CN101380886A (zh) * 2007-09-07 2009-03-11 刘起清 节能车轮
CN201633871U (zh) * 2010-01-19 2010-11-17 孙青海 具有省力装置的自行车
CN104724240A (zh) * 2013-12-23 2015-06-24 陈国芳 一种可利用重力势能的助力车
GB2539866A8 (en) * 2015-02-09 2017-01-18 Newson Innovations Ltd Wheel within the wheel

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR324443A (fr) * 1902-09-13 1903-04-01 Sevette Frederic Georges Dispositif de transmission de mouvement applicable particulièrement aux motocyclettes, tricycles, automobiles; etc.
US4108459A (en) * 1977-03-29 1978-08-22 Mario Filippo Alvigini Spring powered bicycle
DE2927724A1 (de) * 1979-07-10 1981-01-29 Peter Volz Fahrzeugrad
US4240483A (en) * 1979-08-01 1980-12-23 Gregoric Bran F Spoked wheel
JP4986421B2 (ja) 2005-07-11 2012-07-25 株式会社ブリヂストン 軸継手およびそれを用いたインホイールモータシステム
CA2514903C (en) * 2005-07-26 2010-02-16 Donald P.H. Wu Auxiliary power unit starting apparatus for an electric bicycle
US7669679B2 (en) 2005-10-11 2010-03-02 Omnitek Partners Llc Wheel assembly for decelerating and/or controlling a vehicle
JP2007162842A (ja) * 2005-12-14 2007-06-28 Ntn Corp 軸継手
WO2007088627A1 (ja) * 2006-02-03 2007-08-09 Yoshiteru Imamura 車両用ホイールエンジン
US20100096911A1 (en) * 2008-10-17 2010-04-22 Sherif Fahmy Eldeeb Energy Wheel
US9027681B2 (en) * 2009-12-04 2015-05-12 Massachusetts Institute Of Technology Hybrid sensor-enabled electric wheel and associated systems, multi-hub wheel spoking systems, and methods of manufacturing and installing wheel spokes
CN102233786A (zh) * 2010-04-23 2011-11-09 崔世泰 轮子
TWI404651B (zh) * 2010-10-14 2013-08-11 Univ Nat Formosa Used in energy storage devices for rickshaws
JP5207415B2 (ja) * 2010-10-21 2013-06-12 日本セレン株式会社 人力走行車における走行エネルギーの蓄積・回生装置
JP2013002426A (ja) * 2011-06-21 2013-01-07 Kazuo Murazaki 重力回転駆動装置
FR3001183B1 (fr) * 2013-01-18 2016-05-06 Diamant Wheels S R L Equipement pour une roue d'une bicyclette et jante correspondante.
WO2015175002A1 (en) * 2014-05-16 2015-11-19 Compagnie Generale Des Etablissements Michelin Thermoplastic wheel hub and non-pneumatic tire

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2645825A1 (fr) * 1989-04-18 1990-10-19 Floret Gaston Dispositif automatique d'amelioration de la puissance de traction du pedalier d'une bicyclette
CN2116789U (zh) * 1992-03-23 1992-09-23 张洪铮 将行驶颠簸时重力转为动力的装置
CN2176920Y (zh) * 1993-07-13 1994-09-14 贺昌华 重力助推轮
DE102005003867A1 (de) * 2005-01-21 2007-02-01 Atar Muammer Das Fahrrad, drei und mehrrad Fahrzeuge mit Federantrieb und Fahrradbetrieb
CN101380886A (zh) * 2007-09-07 2009-03-11 刘起清 节能车轮
CN201633871U (zh) * 2010-01-19 2010-11-17 孙青海 具有省力装置的自行车
CN104724240A (zh) * 2013-12-23 2015-06-24 陈国芳 一种可利用重力势能的助力车
GB2539866A8 (en) * 2015-02-09 2017-01-18 Newson Innovations Ltd Wheel within the wheel

Also Published As

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