CN1240742A - 人力车的蓄能助力装置 - Google Patents

Abstract

一种人力车的蓄能助力装置,主要由箱体、蓄能器、脚踏动力轴及传动齿轮组成,安装于人力车原中轴位置的车架上,蓄能器的主体为一蜗卷弹簧,其一端连接于第一轴的轴套,另端固定于防护罩,第一轴上的蓄能齿轮经第二轴的传动齿轮与脚踏动力轴上的双联齿轮啮合,该双联齿轮经第四轴的传动轮传动第五轴,在第五轴的外伸端装有连接人力车后轴的链轮;本发明能够最大限度地合理利用人体自然能,变速无级、平滑、稳定,实现个人交通的轻捷、省力、便利安全。

Description

人力车的蓄能助力装置

本发明涉及人力车的助力、变速装置，具体的是一种人力车的蓄能助力装置。

以人力驱动的车辆例如自行车、三轮车作为交通工具已有很长的历史，即使在汽车高度发展的今天，人力车由于结构简单、价格低廉，不像汽车那样以尾气和噪声污染环境，对路面要求不高，因而仍然具有强劲的生命力，深受城市、乡村民众的欢迎。

就目前而言，所有人力车均以人体自然能为直接动力，通过较长的链条传递动力，故而人体自然力的浪费和损耗均较大，骑行条件不甚理想。有级变速自行车虽然较为合理地利用了人体自然力，但仍然未能跳出人力车动力传动系的原有臼巢，而且易出故障。有些人力车安装了汽油发动机或电瓶电动机的助力装置，但结构复杂，产生类同汽车的尾气、噪声污染、而且易出故障，骑行不够安全。

本发明的目的是克服上述不足，提供一种人力车的蓄能助力装置，能够最大限度地合理利用人体自然能，并以切实可行的方式蓄积能量及释放能量，以与传统的人力车动力传动系截然不同的方式传递人体自然力，兼且变速无级、平滑稳定，既无须浪费任何能源，亦不会污染环境，实现个人交通的轻捷、省力、便利、安全实用和经济的要求。

本发明的目的是这样实现的：

一种人力车的蓄能助力装置，主要由箱体、蓄能器、脚踏动力轴及传动齿轮组成，安装于人力车原中轴位置的车架上，其特征在于：

箱体为由左、右侧板、底板、端连接板构成的中空的连体构造；

蓄能器的主体为一蜗卷弹簧，其一端连接于第一轴的轴套，另端固定于蜗卷弹簧防护罩，该防护罩固定于箱体，该第一轴上靠近蜗卷弹固装有棘轮、离合器，该离合器连接收紧齿轮；该棘轮的棘齿与有单向活动棘爪的蓄能齿轮配合，其转向为：人力车前进，离合器处于中间位置时，该棘轮带动蓄能齿轮旋转；离合器与收紧齿轮接合时，所述螺卷弹簧旋紧。

脚踏动力轴上套装有双连齿轮，该双联齿轮内缘装有类同于自行车小飞轮的棘齿，与脚踏动力轴的活动棘爪相配合，构成单向转动的结构；

其传动组合关系是：所述第一轴上的蓄能齿轮与固装于第二轴上的传动齿轮啮合，第一轴上的收紧齿轮经装于惰轮轴的惰轮与装于第二轴的传动齿轮啮合，装于第一轴的离合器由离合器连杆拨动而离、合，该连杆以钢绳连接于装在车把上的手控开关；所述第二轴的传动齿轮与装于脚踏动力轴上的双联齿轮中的小齿轮啮合，该双联齿轮中的大齿轮经装于惰轮轴上的惰轮与固装于第四轴的传动齿轮啮合；第四轴以传动轮传动第五轴，在第五轴的外伸端装有链轮，该链轮以链条连接人力车后轴上的链轮；

所述第一轴、第二轴、脚踏动力轴、第四轴、第五轴均为横向平行轴，各装于箱体的轴承座中。

本发明的目的还可以通过以下措施实现：

所述第四轴和第五轴之间的传动轮为无级变速器，该无级变速器由装在第四轴上的固定锥轮和可沿轴向相对滑动改变距离的滑移锥轮、装在第五轴上的固定锥轮和可轴向移动的滑移锥轮组成，其间装有首尾相连的传送带，所述滑移锥轮各由装在离合锥轮位移架的底板上的拨叉拨动，该离合锥轮位移架的底板有纵向滑槽可沿箱体底板上的滑轨移动，该位移架由位移架控制器控制移动并由复位弹簧复位，该控制器为一对铰接的肘形连杆，其一肘端铰接于箱体的底板，另一肘端铰接于位移架，该肘形连杆的中心铰接点以钢绳连接于装在人力车车把上的手控开关。

在所述第二轴上装有离合器，该离合器与装于第一轴的离合器由离合器连杆拨动而轮换离合，该离合器连接传动齿轮。

所述脚踏动力轴上还装有限速/锁紧器，其具体结构是在该脚踏动力轴上套装的双联齿轮的中间套筒的外径上装有制动带，该制动带的一端固定于箱体的底板，另端连接一钢绳，该钢绳经换向绳轮连接于人力车的车把上的手控开关。

所述第五轴与人力车后轴之间的传动也可从使用伞齿轮副。

所述箱体上支承第一轴、第二轴、脚踏动力轴、第四轴的轴承座中装有滑动/滚动轴承。

本发明有以下积极有益的效果：

1、本蓄能助力装置无需使用安装于中轴的传统花盘(大链轮)，所用的传动链条比传统的传动链条短。同时装设有别于传统推力球轴承的向心球轴承，故而传动平稳顺滑，人体自然能可以尽量发挥，且浪费或损耗微小；亦不会发生链条脱落的情况。

2、本蓄能助力装置骑行轻快省力，平稳舒适，且较普通人力车安全，并可在无需踏动的状态下长距离平稳滑行。

3、本蓄能助力装置所用的链轮完全可以改换其他方式的传递动力，例如，可以改换成皮带轮或伞齿轮与后轮连接。

4、本蓄能助力装置的传动系统完全有别于现有以人力为牵引动力的车辆，故适用于一切以人力为牵引动力的车辆，包括自行车、三轮车，只要装在钢架上即可(请参见图一之实施例图)。并可根据不同车型、规格调整结构位置和结构关系。

5、本蓄能助力装置结构紧凑，工艺简单，易于制造。该技术领域的普通技术人员完全能够轻易实现。

现以较佳实施例结合附图进行说明：

图1是本发明的装置应用于自行车的实施例的外形示意图；

图2是图1中安装的蓄能助力装置的结构示意图，为图3的A-A剖截视图；

图3是图2的俯视图；

图4是图2的侧视图，为图3的B-B剖截视图；

图5是图3的C-C局部剖截视图；

图6是图2中离合锥轮位移架的另件结构示意图；

图7是图4中限速/锁紧器的结构示意图。

附图编号：

1.惰轮                             2.惰轮轴

3.收紧齿轮                         4.蓄能齿轮

5.脚踏动力轴双联齿轮的小齿轮

6.脚踏动力轴双联齿轮的大齿轮       7.惰轮轴

8.惰轮                             9.第四轴

10.离合锥轮及复位弹簧              11.离合锥轮位移架

111.位移架底板                     112.位移架拨叉

113.位移架拨叉                     114.位移架底板上的滑槽

115.箱体底板上的滑轨

12.第五轴                          13.锥轮

14.箱体                            15.锥轮

16.传动带                          17.位移架控制器

18.链轮                            19.离合锥轮及复位弹簧

20.蜗卷弹簧                        21.离合器控制钢索

22.位移架控制钢索                  23.内蜗卷弹簧的防护罩

24.内棘轮                          25.第一轴离合器

26.离合器连杆                      27.第二轴离合器

28.第二轴传动齿轮                  29.限速/锁紧器

291.双联齿轮(5、6)中间的套筒       292.制动带

293.钢绳                           294.换向绳轮

30.轴承端盖(内装轴承)

31.脚踏动力轴(即第三轴)

32.第二轴传动齿轮                  33.第二轴

34.第四轴传动齿轮                  35.第一轴

351.连接蜗卷弹簧的轴套

本发明的人力车的蓄能助力装置，主要由箱体、蓄能器、脚踏动力轴及传动齿轮组成，安装于人力车原中轴位置的车架上，请参照图1图2图3图4。

箱体14为由左、右侧板、底板、端连接板构成的中空的连体构造；

蓄能器的主体为一蜗卷弹簧20，其一端连接于第一轴35的轴套351，另端固定于蜗卷弹簧防护罩23见图5，该防护罩固定于箱体14，该第一轴上靠近蜗卷弹固装有棘轮24、离合器25，该离合器连接收紧齿轮3；该棘轮24的棘齿与有单向活动棘爪的蓄能齿轮4配合，其转向为：人力车前进，离合器25处于中间位置时，该棘轮24带动蓄能齿轮4旋转；离合器25与收紧齿轮3接合时，所述螺卷弹簧20旋紧。

脚踏动力轴31上套装有双连齿轮5、6该双联齿轮内缘装有类同于自行车小飞轮的棘齿，与脚踏动力轴的活动棘爪相配合，构成单向转动的结构；

其传动组合关系是：所述第一轴上的蓄能齿轮4与固装于第二轴33上的传动齿轮32啮合，第一轴上的收紧齿轮3经装于惰轮轴2的惰轮1与装于第二轴的传动齿轮28啮合，装于第一轴的离合器25由离合器连杆26拨动而离、合，该连杆26以钢绳21连接于装在车把上的手控开关；所述第二轴的传动齿轮28与装于脚踏动力轴31上的双联齿轮中的小齿轮5啮合，该双联齿轮中的大齿轮6经装于惰轮轴7上的惰轮8与固装于第四轴9的传动齿轮34啮合；第四轴以传动轮传(例如齿轮、链轮)动第五轴，在第五轴的外伸端装有链轮18，该链轮以链条连接人力车后轴上的链轮；

所述第一轴35、第二轴33、脚踏动力轴31、第四轴9、第五轴12均为横向平行轴，各装于箱体14的轴承座中。

在较佳实施例中，所述第四轴和第五轴之间的传动轮为无级变速器，该无级变速器由装在第四轴上的固定锥轮15和可沿轴向相对滑动改变距离的滑移锥轮10、装在第五轴上的固定锥轮13和可轴向移动的滑移锥轮19组成，其间装有首尾相连的传送带16，所述滑移锥轮10、19各由装在离合锥轮位移架11(见图6)的底板111上的拨叉112、113拨动，该离合锥轮位移架11的底板111有纵向滑槽114可沿箱体底板上的滑轨115移动，该位移架11由位移架控制器17控制移动并由复位弹簧(附图未示)复位，该控制器17为一对铰接的肘形连杆，其一肘端铰接于箱体的底板，另一肘端铰接于位移架11，该肘形连杆的中心铰接点以钢绳22连接于装在人力车车把上的手控开关。

实施时，还可以在所述第二轴上装有离合器27，该离合器27与装于第一轴的离合器25由离合器连杆26拨动而轮换离合，该离合器27连接传动齿轮28。

请同时参见图7，所述脚踏动力轴31上还装有限速/锁紧器29，其具体结构是在该脚踏动力轴31上套装的双联齿轮5、6的中间套筒291的外径上装有制动带292，该制动带292的一端固定于箱体14的底板，另端连接一钢绳293，该钢绳经换向绳轮294连接于人力车的车把上的手控开关。

实施时，所述第五轴与人力车后轴之间的传动也可从使用伞齿轮副。

实施时，所述箱体14上支承第一轴35、第二轴33、脚踏动力轴31、第四轴9的轴承座中装有滑动/滚动轴承。

实施时，在箱体14上可以设有上盖，附图未示。

本蓄能助力装置乃根据阿基米德螺旋线的原理，利用某些金属材料的物理特性蓄能/释能及无级变速。就蓄能装置而言，选用适宜的蜗卷形优质弹簧(俗称发条)，以最简便的方式、最大限度地蓄积人体自然能转换的机械能，按照骑行者的操纵释放蓄积能量，即可达到理想的蓄能/释能效果；至于无级变速，采用可以离合的锥轮，复以线拉连杆牵引位移架的方式控制离合锥轮轴向位移，从而改变第四轴第五轴主从锥轮的工作径比，即可达到理想的无级变速效果。

本蓄能助力装置以第一轴为蓄能/释能的工作轴；以第三轴为踏动力轴；以第四轴第五轴为无级变速的工作轴。也可根据不同的车型或不同的用途调整结构。

图2所示主视图为便于所属技术领域的普通技术人员能清楚本蓄能无级变速装置结构，故剖开箱体展示；各轴两端均装有轴承，惟为能清楚显示结构，故未画出各轴承。

蓄能时，首先锁紧第一轴的离合器25，同时打开第二轴的离合器27，令第二轴的两个传动齿轮32和28脱开，踏动力轴31，则踏动力轴上的棘爪与内棘轮啮合，从而带动双联齿轮6和5，经第二轴传动齿轮28、惰轮1传递人体自然力至第一轴的收紧齿轮3，棘轮24自动锁紧内装式或外装式的蜗卷弹簧20，从而完成蓄能。蓄能程序可在骑行状态中轻松而方便地完成。

释能时，首先锁紧第二轴的离合器27，分别与第二轴上的两个传动齿轮32和28接合，同时打开第一轴的离合器25及第三轴的限速/锁紧器29，第一轴蓄能齿轮4即开始工作，释放蓄积的能量，经第二轴传动齿轮32及28，第三轴的双联齿轮5和6、惰轮8与第四轴传动齿轮34，以恒定速比传递蓄积动力，再经第四第五轴的离合锥轮15、10、19及13，传递可变速比动力至第五轴的同轴外装链轮18，最后经链条将动力传递至后轮。踏动力轴31上因有棘爪与内棘轮啮合，故而在骑行状态中不会发生任何干扰情况。

无级变速时，手控装置于车把上的控制器，牵引位移架控制器17，位移架11沿滑槽滑轨(例如滚珠)滑动，离合锥轮19及10同时轴向位移，主从锥轮的工作径比发生变化，传动带16亦随之发生平稳顺滑的径向变化，从而完成无级变速。

释能时，骑行者如果无需本蓄能无级变速装置设定的最高速度，可以利用限速/锁紧器限速，亦可将未用完的能量锁定，留待下次出行。

当无需蓄能装置工作时，同时打开离合器27和25，即可径行以人体自然力踏动前行。速比可以随意调节。

Claims (6)

1.一种人力车的蓄能助力装置，主要由箱体、蓄能器、脚踏动力轴及传动齿轮组成，安装于人力车原中轴位置的车架上，其特征在于：

箱体(14)为由左、右侧板、底板、端连接板构成的中空的连体构造；

蓄能器的主体为一蜗卷弹簧(20)，其一端连接于第一轴(35)的轴套(351)，另端固定于蜗卷弹簧防护罩(23)，该防护罩固定于箱体(14)，该第一轴上靠近蜗卷弹固装有棘轮(24)、离合器(25)，该离合器连接收紧齿轮(3)；该棘轮(24)的棘齿与有单向活动棘爪的蓄能齿轮(4)配合，其转向为：人力车前进，离合器(25)处于中间位置时，该棘轮(24)带动蓄能齿轮(4)旋转；离合器(25)与收紧齿轮(3)接合时，所述螺卷弹簧(20)旋紧；

脚踏动力轴(31)上套装有双连齿轮(5、6)该双联齿轮内缘装有类同于自行车小飞轮的棘齿，与脚踏动力轴的活动棘爪相配合，构成单向转动的结构；

其传动组合关系是：所述第一轴上的蓄能齿轮(4)与固装于第二轴(33)上的传动齿轮(32)啮合，第一轴上的收紧齿轮(3)经装于惰轮轴(2)的惰轮(1)与装于第二轴的传动齿轮(28)啮合，装于第一轴的离合器(25)由离合器连杆(26)拨动而离、合，该连杆(26)以钢绳(21)连接于装在车把上的手控开关；所述第二轴的传动齿轮(28)与装于脚踏动力轴(31)上的双联齿轮中的小齿轮(5)啮合，该双联齿轮中的大齿轮(6)经装于惰轮轴(7)上的惰轮(8)与固装于第四轴(9)的传动齿轮(34)啮合；第四轴以传动轮传动第五轴，在第五轴的外伸端装有链轮(18)，该链轮以链条连接人力车后轴上的链轮；

所述第一轴(35)、第二轴(33)、脚踏动力轴(31)、第四轴(9)、第五轴(12)均为横向平行轴，各装于箱体(14)的轴承座中。

2.如权利要求1所述的人力车的蓄能助力装置，其特征在于：所述第四轴和第五轴之间的传动轮为无级变速器，该无级变速器由装在第四轴上的固定锥轮(15)和可沿轴向相对滑动改变距离的滑移锥轮(10)、装在第五轴上的固定锥轮(13)和可轴向移动的滑移锥轮(19)组成，其间装有首尾相连的传送带(16)，所述滑移锥轮(10)和(19)各由装在离合锥轮位移架(11)的底板(111)上的拨叉(112)、(113)拨动，该离合锥轮位移架(11)的底板(111)有纵向滑槽(114)可沿箱体底板上的滑轨(115)移动，该位移架(11)由位移架控制器(17)控制移动并由复位弹簧复位，该控制器(17)为一对铰接的肘形连杆，其一肘端铰接于箱体的底板，另一肘端铰接于位移架(11)，该肘形连杆的中心铰接点以钢绳(22)连接于装在人力车车把上的手控开关。

3.如权利要求1所述的人力车的蓄能助力装置，其特征在于：在所述第二轴上装有离合器(27)，该离合器(27)与装于第一轴的离合器(25)由离合器连杆(26)拨动而轮换离合，该离合器(27)连接传动齿轮(28)。

4.如权利要求1所述的人力车的蓄能助力装置，其特征在于：所述脚踏动力轴(31)上还装有限速/锁紧器(29)，其具体结构是在该脚踏动力轴(31)上套装的双联齿轮(5、6)的中间套筒(291)的外径上装有制动带(292)，该制动带(292)的一端固定于箱体(14)的底板，另端连接一钢绳(293)，该钢绳经换向绳轮(294)连接于人力车的车把上的手控开关。

5.如权利要求1所述的人力车的蓄能助力装置，其特征在于：所述第五轴与人力车后轴之间的传动也可从使用伞齿轮副。

6.如权利要求1所述的人力车的蓄能助力装置，其特征在于：所述箱体(14)上支承第一轴(35)、第二轴(33)、脚踏动力轴(31)、第四轴(9)的轴承座中装有滑动/滚动轴承。

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