CN1120112C - 辅助动力自行车 - Google Patents

Abstract

一种辅助动力自行车，辅助动力装置(比如发动机)的转速可被有效地传递；增加了离地间隙；紧凑的结构防止了振动的发生。辅助动力自行车具有可旋转的前管4，它支撑着车把3，被来自脚蹬11的蹬踏力带动旋转的脚蹬轴70，支撑在车架7上的辅助动力装置8，用来合成来自两侧脚蹬轴70的旋转力及来自辅助动力装置8的旋转力以带动合力轴86旋转的力合成装置9，及用于将合力轴86的转动传递给后轮14的传动装置。合力轴86的位置比脚蹬轴70和后轮14的轮轴24都高，辅助动力装置8位于脚蹬轴70的前面，由车架7支撑。

Description

辅助动力自行车

技术领域

本发明涉及一种具有辅助动力装置的辅助动力自行车，具体地涉及到了驱动系统的布置及结构。

背景技术

辅助动力自行车已经被研制，并已开始试用，其驱动系统增加了来自发动机(内燃机)，电动机等的辅助动力。此力与来自脚蹬的蹬踏力合成。这种类型的辅助动力自行车包括可旋转地支撑车把的前管，支撑在车架上的辅助动力装置，由来自脚蹬的蹬踏力驱动旋转的脚蹬轴，合成来自脚蹬的脚蹬旋转力和来自辅助力装置的旋转力，使其驱动合力轴旋转的力合成装置，及把合力轴的转动传递给后轮的传动工具。

传统的辅助动力自行车具有的结构是：力合成装置装在脚蹬轴上，其合成来自装在脚蹬轴上的辅助动力装置，比如发动机的旋转力，进而驱动后轮，这种结构中，合力轴与脚蹬轴同轴心布置。

在这种驱动系统中，当来自发动机的驱动力与驾驶者的蹬踏力合成时，发动机的旋转力必将暂时大大地降低，以便与驾驶者的脚蹬转动速度配合。这样一种结构被采用，将上述大大降低的发动机驱动力与来自脚蹬的蹬踏力在合力轴上合成并扩大，使其通过传动工具，如链条，驱动后轮。

然而，这样一种驱动系统的传动结构传递发动机转速的效率低，损失大，这是因为发动机的转速要暂时地大大降低，再经过加速后，来驱动后轮。在和脚蹬轴同轴心的合力轴通过链条驱动后轮的这种结构中，由于脚蹬轴位置与后轮轮心位置基本位于同一高度，链条和构成支撑的链条支撑杆或诸如此类的东西，也布置在同一高度成一水平面关系，这样在空间上降低了脚蹬轴和后轮间的离地间隙，导致了在粗糙路面行驶困难。

为了解决这一问题，这样一种结构被采用：合力轴安装在一较高的位置，并与踏板曲轴分开，这样一来，和合力轴相连的链条支撑杆前部的高度增加。但是，没有一个构造满足结构紧凑，耐振及类似的观点，尤其是采用发动机的辅助动力装置的支撑结构。

发明内容

本发明设想解决原有技术中上述问题，本发明的目标是提供一种辅助动力自行车，其辅助动力装置如发动机的转速，能被有效传递，离地间隙可增加；而且其紧凑结构可防振。

为了达到上述的目标，根据本发明，提供了一种具有以下结构的辅助动力自行车，具有可旋转地支撑车把的前管，支撑在车架上的辅助动力装置，由来自脚蹬的蹬踏力驱动旋转的脚蹬轴，合成来自脚蹬的旋转力与来自辅助动力装置的旋转力，以驱动合力轴旋转的力合成装置，及用来把合力轴的转动传递给后轮的传动工具，其特征在于：合力轴的位置比脚蹬轴和后轮轮心的位置都高，而且辅助动力装置安装在合力轴前面的车架上，以及辅助动力装置由输出轴布置在包含车身的纵向的一平面内的发动机或马达构成。

这样一种合力轴与脚蹬轴分开布置的结构，使得合力轴的转速相对于脚蹬轴的转速可暂时地增加，然后将它们合成并加速，结果是，发动机的转速被有效地与脚蹬轴的转速以合适的减速比合成，而无需象原有技术那样大幅度地减速，并可将合成转速平缓地传递给后轮。

此外，由于合力轴安装的位置比后轮轮轴高，则传递合力轴的驱动力给后轮的传动装置也可安装在较高的位置上。例如，当合力轴安装在脚蹬轴后面，脚蹬轴、合力轴和后轮轴三者之间可形成象山似的结构，这样可增加脚蹬轴与后轮间的离地间隙，从而使得即使在粗糙的路面或诸如此类的路面上也可平稳地行驶。如果安装连接合力轴与后轮轮轴的链条支撑杆，则链条支撑杆由后向前，位置逐渐升高，导致链条支撑杆的重心的离地间隙增加。而且，辅助动力装置安装在合力轴前面，以使合力轴与辅助动力装置都安装在脚蹬轴上面，并与其纵向平行，以提供一种平衡良好、支撑紧凑的结构。

由于在这种结构中，输出轴不能在车宽方向上伸出，可获得较窄的车身结构，并简化车架结构。

实现本发明的更好方式的特征在于：辅助动力装置以一种悬挂的状态支撑在车架上，当从侧面看车身时，支撑点的位置比前管下端与脚蹬轴的连线高。

通过支撑如上所述的处于悬挂状态的辅助动力装置，可减小车宽方向上的支撑部分的尺寸，并可把车架布置得更高些，以增加离地间隙，在这种情况下，由于辅助动力装置的质量中心比支撑部分的位置低，所以质量中心更接近车身扭转轴线(前管下端与脚蹬轴间的连线)，这样，辅助动力装置绕扭转轴的转矩可被减小，可改善行驶中的稳定性。

实现本发明的更好方式特征在于：在支撑辅助动力装置处安置弹性件。

这样能更有效地减轻辅助动力装置的振动。

附图说明

图1是按照本发明的一个方案的辅助动力自行车的侧视图。

图2是图1中自行车的发动机安装部分的具体视图。

图3是图2中A-A剖面图。

图4是图1中自行车力合成装置的具体视图。

图5是图4中B-B剖面图。

图6是图4中C-C剖面图。

图7是图6中D-D剖面图。

图8是本发明另一方案主要部件的侧视图。

图9是图8方案中前车架的俯视图。

图10是图8方案中的车座支撑杆的俯视图。

图11是图8方案中的链条支撑杆的俯视图。

图12是图8力案中的发动机安装部分的剖面图。

图13是图8方案中固定燃油箱部分的俯视图。

图14是图8方案中固定燃油箱部分的剖面图。

图15显示了图8发动机装置的内部结构。

图16显示了图8方案中的爪式离合器的构造。

图17显示了本发明中用来控制辅助动力输出的调节器的构造。

图18显示了本发明的调节器的操作。

图19是本发明的另一方案力合成装置部分的剖面图。

图20是图19方案的侧视图。

图21是本发明再一方案的力合成装置部分的测视图。

具体实施方式

图1是如本发明所述的辅助动力自行车的整体侧面视图，辅助动力自行车1包括一个可旋转地支撑车把轴3的前管4，车把2可使车把轴旋转，前叉5与车把轴3在前管下端相连接，用来支撑前轮6。车架7采用金属材料制成，并与前管4相固接。如图3(沿A-A面剖视图)和图5(沿B-B面剖视图)所示，车架7是一个反U字型结构，罩住车身左侧和右侧，在车架7上安装了一个辅助动力装置8和一个力合成装置9。辅助动力装置8由发动机部分8a和变速箱部分8b构成。力合成装置9与变速箱部分8b的后端相连，人工力部分10安装在辅助动力装置8与力合成装置9之下，人工力装置10包括脚蹬轴70，它随着蹬踏脚蹬11而旋转。象在后面描述的那样，力合成装置9的合力轴86与人工旋转轴74同轴心，人工旋转轴74靠来自作用在脚蹬轴70的蹬踏力被加速。合力轴86的位置处于脚蹬轴70的后面，并且比后轮14的轮轴24的位置高。车架7完全被由树脂做的车身壳体27罩住，车身壳体27的上面被盖27a罩住，盖27a如图5所示那样可打开、关上，这点在后面将更详尽地叙述。27a是可以拆卸的。

来自人工装置10的蹬踏力和来自辅助动力装置8的发动机驱动力在力合成装置9中合成，这点将在以后叙述。合成力驱动后轮14上的链轮13借助链条12，通过合力轴86使自行车轮转动。

在车架7内部的前面安装了一个燃油箱15，在它下面安装了一个阀门16，以使燃油流进汽化器18。在车身的中部车架7内部的辅助动力装置8的上面安装了空气滤清器17，以便将混合气体通过汽化器18和进气管19传送至发动机装置8a，从发动机8a排出的废气通过排气管20传送至消音器21，并通过尾气管300排到外面。

一对左、右链条支撑杆22把后轮14的轮轴24和力合成装置9的合力轴86连接起来。托架22a焊接在链条支撑杆22的后端，托架22a支撑着后轮轮轴24。链条支撑杆22的前端与力合成装置9的铸件77用螺栓相固接(见附图4)。由于合力轴86的位置比后轮轮轴24的位置高，链条支撑杆这样布置，使其由后向前，位置逐渐升高，因此增加了链条支撑杆重心的离地间隙。

一对左、右车座支架23的后端与链条支杆22的托架相连，其前端用螺栓与车架7相固接，因此，其上固接力合成装置9的车架7，链条支撑杆22和车座支撑杆23形成了三角形支架，以向后轮提供结构紧凑、强度高的支架。在这种情况下，链条支撑杆22和车座支撑杆23的前端可以再由另一个支撑杆相连，以进一步增强其刚度。可以采用在车座支撑杆23的前端与车架7之间安装弹簧的结构，以吸收来自后轮的振动。

图2是图1中辅助动力装置8的内部结构的具体视图，发动机装置8a包括发动机40，它被发动机壳体48罩住其前部，发动机40包括活塞41，活塞在圆柱型汽缸44中滑动。活塞41与曲轴45通过活塞杆42和连杆43相联，曲轴45的旋转轴心线与在纵向上的车身的中心轴线是平行关系。这就使得车宽方向上的尺寸被减小，可获得一个较窄的车身结构。

曲轴箱46与圆柱型汽缸44的底部用图上未显示出来螺栓或类似的连接件相固接，以便曲轴箱能罩住曲轴45，形成曲轴室。从汽化器18出来的进气管19与曲轴室相连，在进气口上安装了一个针阀47。在发动机壳体48上形成了一个缺口50，在曲轴45的端部安装的冷却风扇49正对着缺口50，废气排放装置51在与排气管20相连的圆柱型汽缸44上形成开口。57表示一个火花塞。

变速箱装置8b包括一个与发动机中曲轴45同轴的传动轴65，用来传递曲轴45的旋转运动，飞轮式永磁发电机53用螺栓183连接在发动机曲由45端部。变速箱装置8b被变速箱壳体罩住，飞轮式永磁发电机53包含在变速箱壳体内，其内部有一个线圈52，在紧挨飞轮式永磁发电机53的外表面有一个蹄55，它构成了离心式离合器，当转速超过一定速度时，蹄55就膨胀，并被迫与鼓状物56紧密接触，结合成离合器。变速箱54内部由不规则形状的齿轮58形成。齿轮58与齿圈59的外圆周齿相啮合，这样，齿圈59就保持在一种固定的状态。太阳轮62安装在齿圈59的内部，太阳轮与鼓56相固接，并可相对传动轴65旋转。行星轮60既与太阳轮相啮合，又与齿圈相啮合。行星轮60安装在支座61上，而支座通过单向离合器63安装在传动轴65上。

当曲轴45的转速等于或大于预定值，离心式离合器就相接合，带动鼓56转动，导致太阳轮62旋转。其结果是，行星轮60旋转并通过单向离合器63带动变速箱传动轴65旋转。这样一个行星轮机构构成了一个减速装置，其降低了发动机40的转速，并把这个降低的转速传送到传动轴65上。

另一个单向离合器64被安装在飞轮式永磁发电机53和传动轴65之间。这个单向离合器64在将传动轴的转动传递给发动机的方向上起作用，而不能将发动机输出轴的转动传递给变速箱轴65。单向离合器64是用来起动发动机的，当蹬踏脚蹬时，安装在变速箱传动轴65尾端的爪式离合器(图4中的79)处于接合状态，产生旋转力，由单向离合器64将这个手动转动传递给发动机。当发动机起动后正常运转时，发动机的转动不再通过单向离合器64被传送。而发动机的转动经过上述离心式离合器和行星轮机构的减速后，通过上述的单向离合器63被传送到变速箱轴65上。

发动机起动时，由于单向离合器63安置在变速箱传动轴65上，来自脚蹬的转动不能由变速箱传动轴65传送到包含支座61、行星轮60、太阳轮22等和鼓56的行星机构上。因此来自变速箱传动轴65的蹬踏力通过单向离合器64有效地被用来使曲轴转动，从而使得发动机在很小的蹬踏力作用下被起动，即使只用辅助动力行驶时，爪式离合器也可处于接合状态。

在只用人工作用的同时而停止使用从发动机传出的辅助动力时，爪式离合器处于断开位置，以切断力合成装置9和辅助动力装置8、脚蹬轴70和合力轴86与连接在发动机的传动轴65的连接关系。

如上所述的辅助动力装置8通过橡胶安装件28以一悬垂状态支撑在车架7上(图1)，这在后面将要描述。

图3是图2中沿A-A剖面的视图，反U字型车架的外面被车身壳体27罩住，变速箱54在上面左、右两侧通过车架7下的支撑垫片180和通过如橡胶这样的弹性材料181构成的橡胶固定件28和螺栓182被固定在一悬垂状态。183表示连接上述的曲轴和飞轮式永磁发电机53的螺栓，64表示在起动时，传递人工转动的单向离合器，通过采用橡胶固定件28支撑辅助动力装置，发动机可在防振的同时被可靠地固定住，而不需要增加车宽方向上的尺寸。

而且，橡胶固定件28的位置比车身扭转轴M(前管4的下端到脚蹬轴70的连线)高，车身扭转轴M是当使用脚蹬骑自行车时，来自车把的力和来自脚蹬的力相互作用使车身扭转的中心轴线。这样，辅助动力装置8的质量中心要比支撑点低，故可更加接近上述的扭转轴M，因此辅助动力装置相对于扭转轴M的扭矩可被减小，可改善在用力蹬踏脚蹬、加速行驶时的稳定性。

图4是图1中的力合成装置9的具体视图，图5和图6分别是沿B-B剖面的视图和沿C-C剖面的视图。力合成装置9完全被铸件77罩住，上述的变速箱装置8b中变速箱体54的后端，通过一个弹性垫圈78安装在铸件77的前端。铸件77在其上部两处用螺栓81与车架7固接，在铸件77与和脚蹬轴70同为一体的外壳70a之间是一个由三根筋92a组成的铸铝筋板92(图5和图6)。

脚蹬11与脚蹬轴70通过曲柄11a相连(图1)，一个大直径的链轮71安装在脚蹬轴70上，一个小直径的链轮73安装在力合成装置9的人工旋转轴74上(图6)。链轮71与链轮73靠链条72连接，因此，由蹬踏力引起的转动被这套链轮机构增速，并被传送到人工旋转轴74上。

上述的变速箱装置8b中的传动轴65与力合成装置9的传动轴80通过爪式离合器79相连，斜齿轮76安装在传动轴80的后端并与安装在人工旋转轴74上的斜齿轮75啮合。

如图6中C-C剖面图所示，上述传递蹬踏力的链轮73安装在旋转轴(人工旋转轴)74上，并且，构成行星轮加速机构之一的太阳轮93通过滚动轴承84也安装在其上。太阳轮93相对旋转轴74以一定旋转，它被一个要在后面讲述的弹簧相对于铸件而固定。

单向离合器87固定在链轮73的轮处，仅传送脚蹬向前的转动，而由于松开离合器不能传递相反的转动。

上述的斜齿轮75通过滚动轴承85固定在人工旋转轴74上，从发动机输出的转动在减速后经斜齿轮76(图4)传送到这个斜齿75上，固定在人工旋转轴74上的斜齿轮75构成了合力轴86，齿圈301安装在斜齿轮75里面，支座161通过花键162与人工旋转轴74连接，它支承的行星轮94既与齿圈301啮合，又与太阳轮93啮合，脚蹬轴的转动进一步通过这样一个结构的行星加速机构增速，被传送到合力轴86，这样，将发动机输出的力与蹬踏力合成而获得的转动力使斜齿轮75后端的合力轴86转动进而带动固定在合力轴上的链轮83转动，这个由合力引起的转动通过链轮83和链条12被减速并传送到后轮(图1和图4)。

如上所述，发动机的转速经过行星机构减速，斜齿轮减速，最后被传送到后轮，同时，来自脚蹬的蹬踏力被扩大并由脚蹬轴70传送到人工旋转轴74，并被进一步扩大，在行星加速机构中与来自发动机的驱动力合成，力被缩小，并通过链轮传送到后轮。

扭矩传动齿轮94与固定在旋转轴74上的太阳轮相啮合，扭矩传动杠杆96可绕固定在车架上的轴95旋转，其结构如图7D-D剖面图所示，图中，杠杆96的一端通过相邻结构97压缩弹簧99，脚蹬扭矩的增加导致作用在太阳轮93的扭矩响应增加。其结果是，扭矩转动杠杆96转动并压缩弹簧99，弹簧反过来推动连接在杠杆后端的导线100，导线100和汽化器18的蝶形阀相连，随着人工脚蹬扭矩的增加，而增加进入气体的总量，从而增大来自发动机的辅助力矩。在这种情况下，旋转轴74连同固定在其上的太阳轮93被踏板轴70加速，在低扭矩状态下的扭矩变化能够被检测到。因此，弹簧或类似的弹性材料的强度要求可降低，并且可采用有足够疲劳强度的简单的检测机构。

图8是本发明的另一种类型的辅助动力自行车的主要部件的侧视图，在下面所讲的具体方案中，与上述方案相同或相似的结构均被代以相应的标号，对它们不再详细讲述。

本方案的辅助动力自行车1包括一对左、右前车架200，都固接在前管4上，这两个左、右前车架200的上面部分被一个可拆卸的树脂壳体201罩住，此壳体横跨在两个车架之上，如后面所述，辅助动力装置(发动机装置)8通过发动机固定件203以悬挂状态牢固地支撑在前车架的中部。发动机固定件由三角架202和弹性材料构成。带有燃油泵和空气滤清器的汽化器18安装在发动机后部的左、右前车架200之间的发动机装置8的上部位置。空气滤清器17后备有液压油箱205。例如，当采用分油系统时，液压油箱被安置在发动机装置8中，并靠由发动机驱动的油泵把液压油提供给发动机。

车座支撑管209固接在左、右前车架200的后端，用来支撑车座302。左、右侧面的铸铝件207分别固定左、右车架200的后端，侧面车架207也夹在左、右车座支撑杆23之间，并固定在其间。左、右车座支撑杆23构成了车身的后车架部分，车座支撑杆的前端通过三角架206连接链条支撑杆22的前端。燃油箱被安置在侧面车架207的后部，以便它能夹在左、右车架207的中间。一对左、右三角架211固定在前车架200的后部，力合成装置9安装到三角架211和前面所述的三角架206上(见图8)。

在上面所述的结构中，当从侧面看车身时，合力轴布置在脚蹬轴70的后面。后轮轴24到合力轴86的连线与合力轴86到脚蹬轴70的连线之间的夹角为钝角；发动机的曲轴(输出轴)的轴线P与合力轴86到脚蹬轴70的连线之间的夹角为锐角。

由于角度这样布置，相对于发动机曲轴方向的角度为锐角，发动机装置8在纵向位置上升高了几度，因此，发动机位置布置较低，这样减少了骑车者的膝盖与发动机装置间的干扰，可使蹬踏脚蹬更为方便。

而且，由于上述的角度是一个钝角，合力轴位于脚蹬轴的后面；发动机向后布置；重心的位置接近车身的中心，这样，可提高稳定性；提高了前管布置的灵活性，更容易实现最佳布置方案。

图9是前车架200的俯视图，如图所示，左、右前车架200与三角架210连接，支架210前端采用焊接或类似的技术固接在前管4上，壳体201是可拆卸的，它安装在左、右前车架200的上表面上，防撞装置303与前车架200和壳体201的前部相固接，前管4安置在其间，防撞装置有一个从上贯穿到下的孔305，可插入导线或类似的东西。车座支撑管209布置在左右前车架200的后部中间位置。支撑管212固接在车座支撑管209的左、右两侧，并分别插入并焊接在前车架200上。支撑管212伸出左、右前车架200的部分安装固接在左、右侧面车架207内部厚支撑部分213的凹槽内。左、右侧面车架在前车架200之上相互接合，以使它们能从两侧包住车座支撑管209。在车座209前、后的接合面处都用螺栓214固定(图8)，左、右车架207又通过一个大螺栓215相互固定，并由此螺栓将车座支撑杆23固定在左、右车架之间。

图10和图11分别是车座支撑杆23和链条支撑杆22的俯视图，两者构成了后车架。如图所示，左、右车座支撑杆的前端被一个横管216连接，横管216的左、右两端分别安装在侧面车架207内部厚支撑部分213的凹槽内，并由穿过的大螺栓215固定。三角架206分别在左、右两侧采用焊接或类似的技术安装在横管216的下面。车座支撑杆23的后端与安装在链条支撑杆22的后端的三角架22a相连，左、右链条支撑杆22的前端通过横管218彼此相连，横管218固接在三角架206上。因此，车座支撑杆23及链支撑杆22的前端和后端分别通过三角架206和三角架22a彼此相连，并固接。

图12是表示采用基本的质量中心坐标系的发动机装置结构剖视图。悬挂架219采用焊接或类似的技术安装在左、右前车架200的下端，三角架202与悬挂架219用螺栓220固接。支撑三角架223用螺栓固接到发动机装置8的铸件225上，并通过弹性材料做的发动机固定件203安装在三角架202上。发动机固定件203布置在左、右上侧，以便它们的轴线C可指向实际上在发动机装置8中心的理论质量中心轴Q。发动机固定件203在质量中心轴的R方向上有自由度，可旋转，在轴C方向上无自由度，沿C轴方向不能伸缩。这样一种结构既能吸收振动又可稳定地支撑发动机装置8的重量。

除了上述这样一个发动机的结构，根据本方案，发动机装置8和力合成装置9通过一个弹性圈78连接(图4和图16)，可有效地吸收曲轴的振动、如上所述的发动机固定件的振动和发动机本身的振动。

图13的图14分别表示固定燃油箱的结构的俯视图和正视剖面图。如图所示，在左、右侧面车架每一侧都由弧形向外凸出的凸出部分207a及位于其上面的接合部分207b和侧面部分207c组成(见图14)。燃油箱208靠把两侧凸出部分放入并安装在左、右车架207的凸出部分207a中固定。左、右两个侧面车架207上部的接合件207b通过接合面S彼此相接合，在接合面S前部安装车座支撑管的止动装置，在接合面S后部是两个半圆形的缺207e。车座支撑管的止动装置在两端相连形成图示的管形，这个管的边缘把车座支撑管209夹住，以固定车座支撑管209。后面的半圆形缺207e彼此面对面相接形成一个整圆形管，这个管的四周把燃油箱的注油管227夹住以固定它，226表示注油管227的盖。这样，如上所述，要把燃油箱208固定在左、右车架207的中间，靠侧面车架207把前车架200及后面的车座支撑杆23和链条支撑杆22连接成一个整体车架，就可把燃油箱轻易地、可靠地固定，而不需增加零件的数量。因此，可以获得一个轻巧而牢固的车架结构。

图15是根据本发明的第8种方案的发动机装置内部结构。在发动机装置8的前部是包含图中未示出的发动机的发动机部分8a。飞轮式永磁发电机53安装在曲轴45的前端，飞轮式永磁发电机53包括冷却风扇49。紧挨着飞轮式永磁发电机53安装着发电线圈228。联轴器229以锥度配合固定在曲轴后端。树脂做的轴瓦(图上未显示)连接在联轴器229上，定位销230插入轴瓦中。定位销230把联轴器229和安装在其后的连接轴连为一体，传送曲轴45的输出传动的传动轴65与曲轴45同心布置。如上面所述的方案中，单向离合器64安装在传动轴65的端部与连接轴231的端部之间，用于在发动机起动时传递传动轴65的传动给曲轴45。

带有蹄55的蹄支撑板232与连接轴231固接为一体，如上述方案中所述，当发动机转速超过一预定值时，蹄55膨胀并紧压鼓56，带动鼓56旋转。鼓56与太阳轮62连为一体，太阳轮安装在传动轴65上，可相对传动轴旋转。装配在太阳轮62外面的齿圈的外圆周表面与装配在发动机装置8中的铸件内部的不规则形状齿轮(未示出)相啮合并固定。行星轮60安装有齿圈与太阳轮之间，并与齿圈和太阳轮分别啮合。行星轮60被托座61支撑着，托座61可相对于太阳轮62独立旋转。如上所述的方案中，托座61靠单向离合器63连接到传动轴65上，这样，曲轴45的转动就可以通过离心式离合器传递给传动轴65，离心式离合器由蹄55、鼓56和减速行星机构构成，减速行星机构器齿圈59，行星轮60，托座61，太阳轮62等物构成，蜗轮(图中未显示)装在对应于包含单向离合器63部分的托座61的外圆周表面，以驱动油泵204。

爪式离合器79安装在发动机传动轴65的后端，用来连接或切断力合成装置9的传动轴80，爪式离合器79靠手动地接通或断开导线235使杠杆234转动，然后带动杠杆232旋转，这点将在后面讲述。

图16是上述方案中爪式离合器的具体视图。滑块242在圆周方向上无自由度，不能运动，而通过插在发动机传动轴65后端的销241可沿轴向方向滑动。滑块242有一个沟槽243，驱动杠杆232的一端插入其中，驱动杠杆232可绕其上的轴244旋转，如箭头F所示。转动的结果使得滑块242在传动轴65轴线方向滑动。滑块242的后面有一个凸起245，它随着滑块242一起滑动，离合器236把枢轴装在传动轴65上，凸起245与离合器236上的凸起304相接合或脱离，以使它能带有一定间隙旋转(图中显示的是接合状态)。离合器236连同装在其后的弹性部件237与安装在轴缘处的接合件236a连接成一体，类似地，弹性部件237与连接件246通过安装在弹性部件237后端的接合件246b的花键连接成一体。连接件246与力合成装置的传动轴80连为一体，离合器236和弹性部件237连接在传动轴65的后端65a上，可独立于轴旋转。

在这种结构中，如图示的接合状态，滑块242向右滑动，以便其上的凸起245能与离合器236上的凸起304相接合。因此，发动机装置8的传动轴65的转动就依次通过滑块242、离合器236、接合件236a、弹性部件237、接合件246b、连接件246和传动轴80传递给力合成装置9。

当滑块242靠操纵驱动杠杆232向左滑动时，滑块242上的凸起245与离合器236相脱离，导致处于放松离合状态。在这种状态下，传动轴65的转动不被传递到离合器236上，弹性部件237内的传动轴65的后端65a静止不动。

弹性部件237置于离合器236和连接件246之间，与弹性圈78一起更加有效地吸收发动机的振动。

如上述图15所示，斜齿76安装在力合成装置9的传动轴80的后端，以降低发动机的驱动力，并把它传递给力合成装置9的斜齿轮75(图4和图6)，然后，与来自脚蹬轴的脚蹬力合成。如上所述，力合成装置9包括行星加速机构和辅助动力输出控制装置，该装置通过检测蹬踏力大小来控制汽化器进口阀门的开口大小。蹬踏力的大小是根据作用在太阳轮的扭矩响应的不同压缩弹簧量的多少来检测的(见图7)。在例图15中，操作机构239(等同于图7中的杠杆96)与太阳轮(图中未显示)相连，它按照扭矩的大小压缩弹簧238，然后通过譬如导线(图中未显示)等的操纵装置按照转动量大小控制汽化器蝶形阀的开度。在此例中，还有一个调节器240，可调节操作机构239的回转速度，这在后面要讲到。

图17显示了上述的调节器240结构的一种示例，在这个示例中，圆柱型缸体248安装在力合成装置9的壳体247内，活塞249安装在圆柱型缸体248内，以便它能在轴线方向上滑动。与活塞249相连的活塞杆250伸出圆柱型缸体248，缸体248充满油并被活塞249分成两个腔251和252。活塞249上有两个孔，一个直径较大的孔253和一个直径较小的孔254。在腔251中装有弹簧256，弹簧256压缩活塞249，使活塞杆250伸出。针阀255安装在活塞249上，靠近装有弹簧256的腔251内大直径孔253一侧。调节器240如图15布置，以便它能正对着弹簧238，使连着活塞杆250的操作机构布置在它们之间。

在这种结构中，当操作杆239随着太阳轮一起转动压缩弹簧238时，弹簧256压缩活塞249，通过打开针阀255，使液压油通过大直径孔253流进腔251内，活塞杆250随操纵杆平缓地运动，这样，由于蹬踏力增大，而需要较大的扭矩时，进口阀被迅速打开，以增加发动机的输出量。

同样，当操作杆因蹬踏力减小而向回运动时，单簧28推动调节器240的活塞杆259，使活塞249向回运动，此时，大直径孔253被针阀255挡住开口，液压油只能通过孔254流过，因此，活塞的动作变得缓慢，操作杆239的回转速度降低。其结果是，当辅助动力对应蹬踏力的减小而降低时，进口阀不是随着扭矩的减小立即关闭，而是慢慢关闭。图17中用实线表示的活塞249代表活塞杆250被压缩到接触挡块的极限位置，此时弹簧256不能再被压缩。

图18是上述调节器对操作杆进行回转调节操作时所产生的影响，在图中，当自行车行驶时，蹬踏力由蹬踏左、右脚蹬不断交叉提供，操作杆与蹬踏力成比例地旋转，以增加或减少进口阀的开度，并获得来自发动机的辅助动力。

在这种情况下交替蹬踏左、右脚蹬时作用在脚蹬轴上的蹬踏力不断地增大，如图中曲线a所示，如果没有调节器，当蹬踏力不断地减小时，进口阀门开度立即随之减小，如图中曲线b1所示，来自发动机的动力迅速减小，合成动力也相应地迅速减小，如曲线C1所示，这将导致在自行车行进时，辅助动力驱动的车轮有大幅度波动，因此，行车变得颠簸而不稳定。

另一方面，若使用调节器，当蹬踏力减小时，进口阀门开度减小的速度由调节器动作控制。结果，发动机动力的减小被抑制，如图b2所示，因此，合成力的减小被抑制。这样导致辅助动力驱动的车轮的波动幅度降低，使得行驶更为稳定。

图19和图20分别是本发明的另一种方案的剖面图和侧视图。本发明在上述机构中对于控制辅助动力的输出量有了改进。在此方案中，接收来自操作杆蹬踏力扭矩的弹簧238和调节器的活塞杆250面对面地布置在一条直线上，操作杆239与太阳轮93装配成一体。由于操作杆239与太阳轮93装在一起，零件的数量减少，结构简单，使得安装与维修更为简便。而且，同采用将扭矩从太阳轮上通过齿轮等结构传递的结构相比，此结构更为简单，也可消除由齿轮间隙等引起的迟滞，并可改善从动特性及操纵可靠性。除以上这点外，本方案的结构、操作及功能均与上述方案相似。

图21是本发明又一方案的侧视图。在这个方案中，操作杆239与太阳轮93装配成一体，从操作杆239获得蹬踏力扭矩的弹簧238和调节器240的活塞杆250面对面布置在一个平面上，但成一定角度，倾斜角与中心在太阳轮轮心，半径由操作杆最近的位置决定的圆的切线方向接近。这种布置使得弹簧及在转动的操作杆上的调节器更有效地作用在操作杆上，从而进一步改善从动扭矩振动特性。除此之外，本方案的结构、操作及功能均与上述方案相似。

调节器与太阳轮装配成一体构成力合成机构的一部分的结构，不只限于合力轴与脚蹬轴分开的结构，本发明也可用于合力轴与脚蹬轴同心地安装在一起的力合成装置的结构。

如上所述，本发明采用了合力轴与脚蹬轴分开安装的结构，发动机转速按一定减速比依次减速，然后将其与合力轴上的脚蹬轴的转速经过加速后的转速进行有效地合成，而无需将发动机转速降至最低，使其与人工转速配合。然后将合成转动平稳地传递给后轮。

再者，由于合力轴安装的位置比脚蹬轴和后轮轮轴的位置都高，故传递合力轴的动力给后轮轴的系统可布置在较高的位置上。例如，当合力轴安装脚蹬轴后面，由脚蹬轴、合力轴和后轮轴可构成一个象山似的结构，这样可增加脚蹬轴与后轮间的离地高度，即使在粗糙的路面上也能平隐地行驶。如果安装连接合力轴与后轮轴之间的链条支撑杆，则链条支撑杆由后向前，位置逐渐升高，导致链条支撑杆的重心离地间隙增加。

此外，还可在合力轴前面安装辅助动力装置，以便合力轴与辅助动力装置平行地布置在脚蹬轴之上，可提供一个平衡良好、支撑牢固的结构。

而且，如果发动机作为辅助动力装置，其中的曲轴布置在车身纵向平面内。由于曲轴在车宽方向上不会伸出，故可获得一个较窄的车身结构，车架结构也简化了，而且，用侧面车架支撑发动机，可减小车宽方向上支撑部件的尺寸，则车架可布置得更高些，增加离地间隙。

再者，由于辅助动力装置的质量中心比悬挂发动机(辅助动力装置)的悬挂点位置低，而悬挂点的位置比车身扭转轴M(前管4下端与脚蹬轴70的连线)位置高，这样，质量中心更接近上述的扭转轴M。因此，辅助动力装置相对于扭转轴M的扭矩减小，可改善行驶中的稳定性，特别是在加速行驶或用力蹬踏脚蹬时。在这种情形下，如果在悬挂-支撑间安装弹性部件，如橡胶件，则可更有效地减轻发动机的振动。

Claims (6)

1.辅助动力自行车包括：

支撑车把的前管，可旋转；

由来自脚蹬的蹬踏力驱动旋转的脚蹬轴；

由车架支撑的辅助动力装置；

合成来自脚蹬轴的旋转力和来自辅助动力装置的旋转力，以驱动合力轴旋转的力合成装置；及

把合力轴的转动传递给后轮的传动工具，

其中：

所述合力轴的位置布置得比所述脚蹬轴与后轮轮轴的位置高；

所述辅助动力装置由所述合力轴前面的车架支撑；以及

所述辅助动力装置由发动机或马达构成，其输出轴布置在包括车身纵向的平面内；

其特征在于：当从侧面看车身时，所述脚蹬轴到所述合力轴的连线与所述后轮轴到所述合力轴的连线之间的夹角为钝角，而所述脚蹬轴到所述合力轴的连线与所述辅助动力装置输出轴间的夹角为锐角。

2.如权利要求1所述的辅助动力自行车，其特征在于：所述辅助动力装置以悬挂状态支撑在车架上，当从侧面看车身时，其支撑位置位于前管下端与脚蹬轴连线的上面。

3.如权利要求1所述的辅助动力自行车，其特征在于：所述辅助动力装置的支撑处置有弹性材料。

4.如权利要求1至3中任一个所述辅助动力自行车，其特征在于：所述力合成装置包括：

在传动中置于所述脚蹬轴与合成轴之间的人工旋转轴；及

在所述脚蹬轴与人工旋转轴间安装第一加速传动装置，用于把所述脚蹬轴加速，并传递给人工旋转轴；

在所述人工旋转轴和合力轴之间安装第二加速传动装置，用于进一步把人工旋转轴加速，并传递给所述合力轴。

5.如权利要求1至4中任一个所述的辅助动力自行车，其特征在于：左、右侧面车架将车座支撑管固定在中间，并前、后固定，及燃油箱固定在左、右侧面车架的中间。

6.如权利要求1至5中任一个所述的辅助动力自行车，其特征在于：所述力合成装置包括：

安装在人工旋转轴与合力轴间的行星加速机构。

行星加速机构包括：

与所述合力轴连接在一起的齿圈；

安装在所述人工旋转轴上，可独立旋转的太阳轮；

固定在所述人工旋转轴上的托座；及

固定在所述托座上，可独立旋转的行星轮，它既与所述齿圈啮合，又与所述太阳轮啮合；

该太阳轮如此布置，使得它能随着作用在所述太阳轮上的扭矩响应的大小变化而转动并压缩一位于一邻接件上的弹簧；

提供了根据太阳轮的转动控制所述辅助动力机构的输出控制机构。

输出控制机构包括操作杆，它用于随太阳轮的转动而压缩所述弹簧，并把旋转力传递给弹簧；

提供了与所述弹簧正对布置的调节器，用于调节操作杆的回转速度；及

所述操作杆与所述太阳轮装配成一体。

Images