CN203268280U - 一种涡卷弹簧蓄能自行车 - Google Patents

Abstract

一种涡卷弹簧蓄能自行车，属于自行车技术领域。本实用新型提供一种利用涡卷弹簧作为蓄能元件，将自行车减速时的动能转化为涡卷弹簧的弹性势能存储起来，并在需要时可以将能量释放的涡卷弹簧蓄能自行车。本实用新型包括车架、车把、车座、脚蹬、前车轮、后车轮、左支撑轮辐、右支撑轮辐、刹车闸、释放闸、大链轮、蓄能部分、传动部分及控制部分；涡卷弹簧安装于左支撑轮辐与右支撑轮辐之间的后车轮的内部，涡卷弹簧的外端固接于后车轮上，内端固接于第二转动轴上；超越链轮包括内圈和外圈，内圈固装于右支撑轮辐外侧端面；大链轮通过链条与超越链轮的外圈相连接；所述刹车闸通过闸线与制动摩擦片相连接；所述释放闸通过闸线与拨叉相连接。

Description

一种涡卷弹簧蓄能自行车

技术领域

本实用新型属于自行车技术领域，特别是涉及一种涡卷弹簧蓄能自行车。

背景技术

目前，在国内的自行车领域，主要以传统人力自行车为主。而传统人力自行车在骑行过程中，难免会遇到下坡路而减速，以至于会使减速过程中大量的动能白白浪费掉，却无法将减速过程中的动能有效利用起来。

实用新型内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型提供一种利用涡卷弹簧作为蓄能元件，将自行车减速时的动能转化为涡卷弹簧的弹性势能存储起来，并在需要时可以将能量释放的涡卷弹簧蓄能自行车。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种涡卷弹簧蓄能自行车，包括车架、车把、车座、脚蹬、前车轮、后车轮、左支撑轮辐、右支撑轮辐、刹车闸、释放闸、大链轮、蓄能部分、传动部分及控制部分，所述的蓄能部分包括涡卷弹簧；所述的传动部分包括后轮固定轴、第一转动轴、第二转动轴、第一中心锥齿轮、第二中心锥齿轮、第一行星锥齿轮、第二行星锥齿轮、第一光轴、第二光轴、行星齿轮架、超越链轮及链条；所述的控制部分包括单向套筒、止退器、拨叉、导柱、第一复位弹簧、摩擦盘、制动摩擦片、第二复位弹簧及销轴；

所述的后轮固定轴固装于车架上，在后轮固定轴上分别套装有第一转动轴和第二转动轴，所述第一转动轴位于后轮固定轴的左侧，第二转动轴位于后轮固定轴的右侧；所述第一转动轴和第二转动轴均设置为相对于后轮固定轴可转动但轴向不可动；

所述的后车轮套装于第二转动轴的中部，且后车轮设置为相对于第二转动轴可转动但轴向不可动；在所述的后车轮两侧分别固装有左支撑轮辐和右支撑轮辐，且在左支撑轮辐和右支撑轮辐中心处均设置有中心孔，所述的左支撑轮辐和右支撑轮辐通过中心孔套装于第二转动轴上；

所述的行星齿轮架固装于左支撑轮辐的外侧，在行星齿轮架的左侧端面上设置有爪孔；所述的第一行星锥齿轮和第二行星锥齿轮分别通过第一光轴和第二光轴安装于行星齿轮架上，且第一行星锥齿轮和第二行星锥齿轮分别相对于第一光轴和第二光轴可转动；所述的第一中心锥齿轮固装于第一转动轴的右侧轴端，第二中心锥齿轮固装于第二转动轴的左侧轴端；所述的第一中心锥齿轮和第二中心锥齿轮同时与第一行星锥齿轮和第二行星锥齿轮相啮合；

在所述的第一转动轴的中部套装有单向套筒，所述单向套筒与第一转动轴设置为键连接；所述单向套筒包括内圈和外圈，单向套筒的内圈相对于外圈正向可转动但反向不可动，单向套筒的外圈设置为可带动内圈沿第一转动轴左右移动，单向套筒的内圈设置为相对于第一转动轴不可转动但轴向可动；在单向套筒的内圈外筒壁设置有棘爪，在单向套筒的外圈内筒壁设置有棘轮槽，所述的棘爪与棘轮槽相配合；在单向套筒的外圈右侧端面设置有爪牙；所述爪牙与行星齿轮架的爪孔相配合；在所述的车架上靠近单向套筒且平行于后轮固定轴方向上安装有导柱；所述的拨叉的一端套装在导柱上，另一端与单向套筒的外圈相配合；在所述的车架与拨叉之间的导柱上套装有第一复位弹簧；在所述的第一转动轴的左侧轴端套装有止退器，所述止退器包括内圈和外圈，止退器的外圈固定于车架上，止退器的内圈固装于第一转动轴上；在止退器的内圈外筒壁设置有棘爪，在止退器的外圈内筒壁设置有棘轮槽，所述的棘爪与棘轮槽相配合；所述止退器的内圈相对于外圈正向可转动但反向不可动；

在所述的第二转动轴的右侧轴端套装有摩擦盘，在车架上靠近摩擦盘且平行于后轮固定轴方向上安装有销轴，在摩擦盘上连接有制动摩擦片的一端，制动摩擦片的另一端套装在销轴上；所述的第二复位弹簧的一端固接于销轴上，另一端与制动摩擦片相固接；

所述的涡卷弹簧安装于左支撑轮辐与右支撑轮辐之间的后车轮的内部，所述的涡卷弹簧的外端固接于后车轮上，内端固接于第二转动轴上；所述的超越链轮包括内圈和外圈，其设置为内圈相对于外圈正向可转动但反向不可动，超越链轮的内圈固装于右支撑轮辐外侧端面，且套装于第二转动轴上，与第二转动轴互不接触；所述的大链轮通过链条与超越链轮的外圈相连接；所述刹车闸通过闸线与制动摩擦片相连接；所述释放闸通过闸线与拨叉相连接。

所述的第一中心锥齿轮和第二中心锥齿轮的齿数相同，第一行星锥齿轮和第二行星锥齿轮的齿数相同，所述第一中心锥齿轮与第一行星锥齿轮、第二行星锥齿轮的传动比为2:1，第二中心锥齿轮与第一行星锥齿轮、第二行星锥齿轮的传动比为2:1。

本实用新型的有益效果：

本实用新型与传统人力自行车相比，增加了蓄能部分，可以有效的将自行车减速时的动能转化为涡卷弹簧的弹性势能存储起来，并在需要时将能量释放，为骑行提供动力，达到省力的目的。

附图说明

图1为本实用新型的一种涡卷弹簧蓄能自行车结构示意图；

图2为本实用新型的后车轮结构示意图；

图3为本实用新型的传动部分和控制部分结构示意图；

图4为本实用新型的止退器结构示意图；

图5为本实用新型的单向套筒结构示意图；

图中，1—后轮固定轴，2—后车轮，3—左支撑轮辐，4—右支撑轮辐，5—涡卷弹簧，7—第一转动轴，8—第二转动轴，9—第一中心锥齿轮，10—第二中心锥齿轮，11—第一行星锥齿轮，12—第二行星锥齿轮，13—第一光轴，14—第二光轴，15—行星齿轮架，16—滚珠挡环，23—单向套筒，24—棘爪，25—棘轮槽，27—止退器，30—拨叉，31—导柱，32—第一复位弹簧，33—摩擦盘，34—制动摩擦片，35—第二复位弹簧，36—销轴，37—超越链轮，38—大链轮，39—链条，40—车架，41—车把，42—刹车闸，43—释放闸，44—前车轮，45—脚蹬，46—车座。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步的详细说明。

如图1、2、3、4、5所示，一种涡卷弹簧蓄能自行车，包括车架40、车把41、车座46、脚蹬45、前车轮44、后车轮2、左支撑轮辐3、右支撑轮辐4、刹车闸42、释放闸43、大链轮38、蓄能部分、传动部分及控制部分，所述的蓄能部分包括涡卷弹簧5；所述的传动部分包括后轮固定轴1、第一转动轴7、第二转动轴8、第一中心锥齿轮9、第二中心锥齿轮10、第一行星锥齿轮11、第二行星锥齿轮12、第一光轴13、第二光轴14、行星齿轮架15、超越链轮37及链条39；所述的控制部分包括单向套筒23、止退器27、拨叉30、导柱31、第一复位弹簧32、摩擦盘33、制动摩擦片34、第二复位弹簧35及销轴36；

所述的后轮固定轴1固装于车架40上，在后轮固定轴1上分别套装有第一转动轴7和第二转动轴8，所述第一转动轴7位于后轮固定轴1的左侧，第二转动轴8位于后轮固定轴1的右侧，所述第一转动轴7、第二转动轴8与后轮固定轴1之间均通过滚珠相配合，在所述的滚珠配合处外侧分别安装有滚珠挡环16；所述第一转动轴7和第二转动轴8均设置为相对于后轮固定轴1可转动但轴向不可动；

所述的后车轮2套装于第二转动轴8的中部，且后车轮2设置为相对于第二转动轴8可转动但轴向不可动；在所述的后车轮2两侧分别固装有左支撑轮辐3和右支撑轮辐4，且在左支撑轮辐3和右支撑轮辐4中心处均设置有中心孔，所述的左支撑轮辐3和右支撑轮辐4通过中心孔套装于第二转动轴8上，左支撑轮辐3和右支撑轮辐4与第二转动轴8之间均通过滚珠相配合，在所述的滚珠配合处外侧分别安装滚珠挡环16；

所述的行星齿轮架15固装于左支撑轮辐3的外侧，在行星齿轮架15的左侧端面上设置有爪孔；所述的第一行星锥齿轮11和第二行星锥齿轮12分别通过第一光轴13和第二光轴14安装于行星齿轮架15上，且第一行星锥齿轮11和第二行星锥齿轮12分别相对于第一光轴13和第二光轴14可转动；所述的第一中心锥齿轮9固装于第一转动轴7的右侧轴端，第二中心锥齿轮10固装于第二转动轴8的左侧轴端；所述的第一中心锥齿轮9和第二中心锥齿轮10同时与第一行星锥齿轮11和第二行星锥齿轮12相啮合；

在所述的第一转动轴7的中部套装有单向套筒23，所述单向套筒23与第一转动轴7设置为键连接；所述单向套筒23包括内圈和外圈，单向套筒23的内圈相对于外圈正向可转动但反向不可动，单向套筒23的外圈设置为可带动内圈沿第一转动轴7左右移动，单向套筒23的内圈设置为相对于第一转动轴7不可转动但轴向可移动；在单向套筒23的内圈外筒壁设置有棘爪24，在单向套筒23的外圈内筒壁设置有棘轮槽25，所述的棘爪24与棘轮槽25相配合；在单向套筒23的外圈右侧端面设置有爪牙；所述爪牙与行星齿轮架15爪孔相配合；在所述的车架40上靠近单向套筒23且平行于后轮固定轴1方向上安装有导柱31；所述的拨叉30的一端套装在导柱31上，另一端与单向套筒23的外圈相配合；在车架40与拨叉30之间的导柱31上套装有第一复位弹簧32；在所述的第一转动轴7的左侧轴端套装有止退器27，所述止退器27包括内圈和外圈，所述止退器27的外圈固定于车架40上，止退器27的内圈固装于第一转动轴7上；在止退器27的内圈外筒壁设置有棘爪24，在止退器27的外圈内筒壁设置有棘轮槽25，所述的棘爪24与棘轮槽25相配合；所述止退器27的内圈相对于外圈正向可转动但反向不可动；

在所述的第二转动轴8的右侧轴端套装有摩擦盘33，在车架40上靠近摩擦盘33且平行于后轮固定轴1方向上安装有销轴36，在摩擦盘33上连接有制动摩擦片34的一端，制动摩擦片34的另一端套装在销轴36上；所述的第二复位弹簧35的一端固接于销轴36上，另一端与制动摩擦片34相固接；

所述的涡卷弹簧5安装于左支撑轮辐3与右支撑轮辐4之间的后车轮2的内部，所述的涡卷弹簧5的外端固接于后车轮2上，内端固接于第二转动轴8上；所述的超越链轮37包括内圈和外圈，其设置为内圈相对于外圈正向可转动但反向不可动，超越链轮37的内圈固装于右支撑轮辐4外侧端面，且套装于第二转动轴8上，与第二转动轴8互不接触；所述的大链轮38通过链条39与超越链轮37的外圈相连接；所述刹车闸42位于车把41的一端，刹车闸42通过闸线与制动摩擦片34相连接；所述释放闸43位于车把41的另一端，释放闸43通过闸线与拨叉30相连接。

所述的第一中心锥齿轮9和第二中心锥齿轮10的齿数相同，第一行星锥齿轮11和第二行星锥齿轮12的齿数相同，所述第一中心锥齿轮9与第一行星锥齿轮11、第二行星锥齿轮12的传动比为2:1，第二中心锥齿轮10与第一行星锥齿轮11、第二行星锥齿轮12的传动比为2:1。

下面结合附图说明本实用新型的一次使用过程：

1、自行车自由行驶：

该状态下第一复位弹簧32和第二复位弹簧35均处于复位状态，单向套筒23外圈上的爪牙与行星齿轮架15上的爪孔相啮合，制动摩擦片34与摩擦盘33为分离状态。此时，在骑行人脚踏脚蹬45作用下，大链轮38正向转动并通过链条39带动超越链轮37正向转动，进而通过右支撑轮辐4驱使后车轮2正向前进。同时，后车轮2通过涡卷弹簧5带动第二转动轴8和第二中心锥齿轮10同向同角速度转动，并通过左支撑轮辐3带动行星齿轮架15正向转动，行星齿轮架15通过第一光轴13和第二光轴14带动第一行星锥齿轮11和第二行星锥齿轮12以后轮固定轴1为中心转动，由于此时行星齿轮架15和第二中心锥齿轮10的转速相同，故在第一行星锥齿轮11和第二行星锥齿轮12作用下带动第一中心锥齿轮9同转速转动；第一中心锥齿轮9通过第一转动轴7带动单向套筒23的内圈同后车轮2同速转动，行星齿轮架15带动单向套筒23的外圈同后车轮2同速转动，故单向套筒23的内圈和外圈转速相同，互不干涉；此时第一转动轴7带动止退器27的内圈正向转动，止退器27的内圈与止退器27的外圈产生超越，故互不干涉，自行车能够正常前行。

2、自行车减速：

按下刹车闸42，通过拉紧闸线，带动制动摩擦片34绕销轴36转动，并压紧在随第二转动轴8转动的摩擦盘33上，使摩擦盘33相对后轮固定轴1停止转动；同时，摩擦盘33促使第二转动轴8停止转动，此时涡卷弹簧5的内端随第二转动轴8相对后轮固定轴1保持静止状态，而自行车在惯性作用下仍然向前行驶，涡卷弹簧5的外端随后车轮2一起相对后轮固定轴1正向转动，最终使涡卷弹簧5被拧紧，自行车的动能转化为弹簧势能储存起来，自行车实现减速。在此过程中，第二中心锥齿轮10随第二转动轴8保持静止状态，行星齿轮架15随后车轮2一起正向转动，由于第一中心锥齿轮9与第一行星锥齿轮11、第二行星锥齿轮12的传动比为2:1，故在第一行星锥齿轮11和第二行星锥齿轮12的作用下，带动第一中心锥齿轮9以后车轮2两倍转速正向转动；单向套筒23的内圈随第一转动轴7同速转动，且与第一中心锥齿轮9同速；单向套筒23的外圈随行星齿轮架15同速转动，与后车轮2同速，所以单向套筒23内圈的正向转速大于单向套筒23外圈的正向转速，此时棘爪24和棘轮槽25互不干涉。

3、减速停止：

松开刹车闸42，制动摩擦片34在第二复位弹簧35的作用力下复位，与摩擦盘33分离，车辆恢复自由行驶状态。此时，在拧紧后的涡卷弹簧5的反转力矩作用下，第二转动轴8相对后车轮2有正向转动趋势，并通过第二中心锥齿轮10、第一行星锥齿轮11和第二行星锥齿轮12带动第一中心锥齿轮9有相对后车轮2反向转动的趋势；此时，单向套筒23内的棘爪24与棘轮槽25相互作用，阻止转动发生，从而将拧紧后的涡卷弹簧5锁住。

4、能量释放助力自行车前行：

按下释放闸43，通过闸线带动拨叉30向左移动，从而带动单向套筒23向左移动，使单向套筒外圈23上的爪牙脱离行星齿轮架15上的爪孔。此时，在拧紧的涡卷弹簧5的反转力矩作用下，第二转动轴8相对后车轮2正向转动，并通过第二中心锥齿轮10、第一行星锥齿轮11和第二行星锥齿轮12，将反转力传递给第一中心锥齿轮9，使之有反向转动趋势，第一中心锥齿轮9通过第一转动轴7带动止退器27的内圈有反向转动趋势；此时，止退器27内圈上的棘爪28同止退器27外圈上的棘轮槽29相互作用，阻止第一转动轴7反向转动；同时，在涡卷弹簧5的作用力下，后车轮2开始正向转动，涡卷弹簧5能量得以释放，实现骑行助力效果。

Claims (2)

1.一种涡卷弹簧蓄能自行车，包括车架、车把、车座、脚蹬、前车轮、后车轮、刹车闸、大链轮，其特征在于还包括有左支撑轮辐、右支撑轮辐、释放闸、蓄能部分、传动部分及控制部分，所述的蓄能部分包括涡卷弹簧；所述的传动部分包括后轮固定轴、第一转动轴、第二转动轴、第一中心锥齿轮、第二中心锥齿轮、第一行星锥齿轮、第二行星锥齿轮、第一光轴、第二光轴、行星齿轮架、超越链轮及链条；所述的控制部分包括单向套筒、止退器、拨叉、导柱、第一复位弹簧、摩擦盘、制动摩擦片、第二复位弹簧及销轴；

所述的后轮固定轴固装于车架上，在后轮固定轴上分别套装有第一转动轴和第二转动轴，所述第一转动轴位于后轮固定轴的左侧，第二转动轴位于后轮固定轴的右侧；所述第一转动轴和第二转动轴均设置为相对于后轮固定轴可转动但轴向不可动；

所述的后车轮套装于第二转动轴的中部，且后车轮设置为相对于第二转动轴可转动但轴向不可动；在所述的后车轮两侧分别固装有左支撑轮辐和右支撑轮辐，且在左支撑轮辐和右支撑轮辐中心处均设置有中心孔，所述的左支撑轮辐和右支撑轮辐通过中心孔套装于第二转动轴上；

所述的行星齿轮架固装于左支撑轮辐的外侧，在行星齿轮架的左侧端面上设置有爪孔；所述的第一行星锥齿轮和第二行星锥齿轮分别通过第一光轴和第二光轴安装于行星齿轮架上，且第一行星锥齿轮和第二行星锥齿轮分别相对于第一光轴和第二光轴可转动；所述的第一中心锥齿轮固装于第一转动轴的右侧轴端，第二中心锥齿轮固装于第二转动轴的左侧轴端；所述的第一中心锥齿轮和第二中心锥齿轮同时与第一行星锥齿轮和第二行星锥齿轮相啮合；

在所述的第一转动轴的中部套装有单向套筒，所述单向套筒与第一转动轴设置为键连接；所述单向套筒包括内圈和外圈，单向套筒的内圈相对于外圈正向可转动但反向不可动，单向套筒的外圈设置为可带动内圈沿第一转动轴左右移动，单向套筒的内圈设置为相对于第一转动轴不可转动但轴向可动；在单向套筒的内圈外筒壁设置有棘爪，在单向套筒的外圈内筒壁设置有棘轮槽，所述的棘爪与棘轮槽相配合；在单向套筒的外圈右侧端面设置有爪牙；所述爪牙与行星齿轮架的爪孔相配合；在所述的车架上靠近单向套筒且平行于后轮固定轴方向上安装有导柱；所述的拨叉的一端套装在导柱上，另一端与单向套筒的外圈相配合；在所述的车架与拨叉之间的导柱上套装有第一复位弹簧；在所述的第一转动轴的左侧轴端套装有止退器，所述止退器包括内圈和外圈，止退器的外圈固定于车架上，止退器的内圈固装于第一转动轴上；在止退器的内圈外筒壁设置有棘爪，在止退器的外圈内筒壁设置有棘轮槽，所述的棘爪与棘轮槽相配合；所述止退器的内圈相对于外圈正向可转动但反向不可动；

在所述的第二转动轴的右侧轴端套装有摩擦盘，在车架上靠近摩擦盘且平行于后轮固定轴方向上安装有销轴，在摩擦盘上连接有制动摩擦片的一端，制动摩擦片的另一端套装在销轴上；所述的第二复位弹簧的一端固接于销轴上，另一端与制动摩擦片相固接；

所述的涡卷弹簧安装于左支撑轮辐与右支撑轮辐之间的后车轮的内部，所述的涡卷弹簧的外端固接于后车轮上，内端固接于第二转动轴上；所述的超越链轮包括内圈和外圈，其设置为内圈相对于外圈正向可转动但反向不可动，超越链轮的内圈固装于右支撑轮辐外侧端面，且套装于第二转动轴上，与第二转动轴互不接触；所述的大链轮通过链条与超越链轮的外圈相连接；所述刹车闸通过闸线与制动摩擦片相连接；所述释放闸通过闸线与拨叉相连接。

2.根据权利要求1所述的一种涡卷弹簧蓄能自行车，其特征在于：所述的第一中心锥齿轮和第二中心锥齿轮的齿数相同，第一行星锥齿轮和第二行星锥齿轮的齿数相同，所述第一中心锥齿轮与第一行星锥齿轮、第二行星锥齿轮的传动比为2:1，第二中心锥齿轮与第一行星锥齿轮、第二行星锥齿轮的传动比为2:1。

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