CN209818640U - 一种人力车动力传递系统的储能缓冲机构及动力传递系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种人力车动力传递系统的储能缓冲机构及动力传递系统。储能缓冲机构包括：圆轮状的第一部件、轴承、圆轮状或多边形状的第二部件、弹簧，第一部件与第二部件同中心轴设置，可以围绕中心轴相对转动。动力或阻力变大时储能缓冲机构通过弹簧储能可以有效缓冲人力车动力传递部件之间的刚性冲击力。动力或阻力变小时，弹簧就会回弹释放储存的能量并转变为人力车前行的动力，从而减小能量消耗，实现人力的高效利用；有效缓冲刚性碰撞、减少部件磨损、延长使用寿命；同时使动力传递变得更加均匀、柔和，使人力车的骑行更加轻快和舒适。

Description

一种人力车动力传递系统的储能缓冲机构及动力传递系统

技术领域

本实用新型属于动力传递机械技术领域，具体涉及一种人力车动力传递系统的储能缓冲机构及动力传递系统。

背景技术

人力车是一种历史悠久的，方便、快捷、健康、环保的交通工具。因此，在人们日常生活中一直广泛使用。

在现有人力车的动力传递系统中，人的脚踏力通过脚踏板、曲轴、轮盘、链条、飞轮和车轮之间的连续传递，被转换为人力车向前行进的动力。在结构设计上各个动力传递部件之间通常是较强的刚性衔接。这样的好处是能量的传递直接、快速。但是，人脚在进行圆周踏行时，由于脚踏板处于轮盘不同角度位置时脚踏动力的非均匀性，特别是遇到频繁变速或阻力变化时，刚性衔接的各个部件之间的相互作用力也会发生频繁变化。这容易导致部件之间的冲击磨损和额外的能量损耗。

实用新型内容

至少针对以上所述问题之一，一方面，本实用新型实施例提供了一种人力车动力传递系统的储能缓冲机构，包括：

圆轮状的第一部件，其圆心位置设置有第一中心孔，第一部件的侧面周边上设置有至少一个第一凸出部；

轴承，设置在第一中心孔中，轴承的外钢圈与第一部件固连；

圆轮状、多边形状或多角形状的第二部件，其中心位置设置有第二中心孔，第二部件的侧面周边上设置有至少一个第二凸出部；

弹簧，设置在第一凸出部和第二凸出部之间，弹簧的两端分别与第一凸出部和第二凸出部固连；

第一部件与第二部件同中心轴设置，可以围绕中心轴相对转动。

另一方面，本实用新型实施例公开了一种包含储能缓冲机构的人力车动力传递系统。在人力车中设置该储能缓冲装置时，可以设置其第一部件与轮盘合一，第二部件与中心轴和曲轴固定连接，人在踩踏脚踏板时，脚踏板带动曲轴，曲轴依次带动第二部件、第一部件(轮盘)运动，将动力传输到车轮，如果骑行加速或遇到大的阻力变化时，弹簧被压缩，长度缩短，这不仅缓冲了部件之间的刚性碰撞力、减少了部件磨损，还将能量储存在弹簧中，降低了能量消耗，之后弹簧回弹时，将能量释放，进一步驱动轮盘，转化为车轮前进的动力。

因此，本实用新型实施例提供的用于人力车动力传递系统的储能缓冲机构，通过弹簧储能可以有效缓冲人力车的动力和阻力变大时传递部件之间的刚性冲击力。动力和阻力变小时，弹簧会回弹重新释放储存的能量并转变为人力车前行的动力，从而减小能量消耗，实现人力的高效利用；还可以有效缓冲刚性碰撞、减少部件磨损、延长使用寿命；同时使人力车的动力传递变得更加均匀、柔和，使人力车的骑行更加轻快和舒适。

附图说明

图1实施例1储能缓冲机构结构示意图

图2实施例2储能缓冲机构结构示意图

图3实施例3储能缓冲机构结构示意图

图4实施例4储能缓冲机构结构示意图

图5实施例5储能缓冲机构结构示意图

图6实施例6包含储能缓冲机构的动力传递系统示意图

图7实施例7包含储能缓冲机构的动力传递系统示意图

图6、图7中虚线框表示剖切面区域

具体实施方式

本实用新型公开中，作为“示例性”所说明的任何“实施例”不必解释为优于或好于其它实施例。本法实施例中性能指标测试，除非特别说明，采用本领域常规试验方法。

除非另有说明，否则本文使用的技术和科学术语具有本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。本实用新型述及的第一、第二等仅为区别表述两个或多个部件，其结构和功能根据文中描述确定。本实用新型公开的数值范围，除非特别说明，通常包括数值范围内的所有可选数值，也包括本技术领域通常可以接受的误差范围内的可选数值。本文述及的人力车，通常是指以人力为驱动动力的交通工具，包括人力自行车、人力三轮车、人力平板车等。

为了更好的说明本实用新型内容，在下文的具体实施例中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本实用新型同样可以实施。在实施例中，对于本领域技术人员熟知的一些方法、手段、仪器、设备等未作详细描述，以便于凸显本实用新型的主旨。

在一些实施方式中，用于人力车动力传递系统的储能缓冲机构通常包括圆轮状的第一部件、设置在第一部件圆心位置的第一中心孔和设置在第一部件上的至少一个第一凸出部，第一中心孔中设置有轴承，且轴承的外钢圈与第一部件固定连接；圆轮状、多边形状或多角形状的第二部件、设置在第二部件中心位置的第二中心孔及设置在第二部件上的至少一个第二凸出部；第一凸出部与第二凸出部之间设置有弹簧，弹簧分别与第一部件和第二部件固连，第一部件与第二部件同中心轴设置，弹簧置于第一部件与第二部件之间的空间内，第一部件与第二部件能够围绕该中心周相对转动一定的角度。当第一部件与第二部件因受外力而相对转动时，弹簧会被压缩或拉伸，此时人力动被转化为弹性势能储存在弹簧中，当第一部件与第二部件在反方向相对转动时，弹簧发生回弹，将储存的弹性势能转换为转动动能。

在一些实施方式中，第一部件整体呈圆形，包括两个圆形的侧面表面，第一部件上的第一凸出部设置在同一个侧面上。第一部件上可以设置为相对其中心轴对称的、非连续的镂空结构，以减轻第一部件的重量。通常镂空结构设置在两个相邻突起部与轴心之间形成的扇形区域内。镂空结构的形状包括圆形、椭圆形、梯形、圆环形、多边形、扇形等适合于对称性地布设在圆形的第一部件上的形状。通常，第一部件与第二部件的直径、结构、形状等可以设置为相同，也可以设置为不相同。在一些实施例中，设置在第一部件与第二部件之间的间隔中的弹簧，与第一部件或者第二部件之间留有足够的间隙，确保弹簧在形变的过程中与第一部件或第二部件不相接触，不发生摩擦，避免消耗能量和造成部件的磨损。

在一些实施方式中，储能缓冲机构的第一部件上，设置有多个第一凸出部，通常多个第一凸出部在第一部件的同心圆上等间距设置，且设置在第一部件的同一个侧面。进一步，第一凸出部的径向距离设置为相等，便于形成轴对称结构。通常第一部件的圆心位置设置有第一中心孔，以便安装合适的轴承，轴承设置在第一中心孔中，通常轴承的外圈与第一部件之间固定连接，以确保第一部件与轴承同步转动。

在一些实施方式中，储能缓冲机构的第二部件整体呈圆轮形，其圆心位置上设置有第二中心孔，以便在第二中心孔中设置中心轴等系统部件，并与第一部件相连接；在一些实施例中，第二部件包括有多个第二凸出部，多个第二凸出部在第二部件的同心圆上等间距设置，且设置在第二部件的同一个侧面。通常第二凸出部的径向距离相等设置，便于形成轴对称结构。作为可选实施方式，第二部件还可以设置为多边形或多角形，通常设置为轴对称结构。

在一些实施方式中，第一凸出部的径向距离与第二凸出部的径向距离相当，便于在第一凸出部与第二凸出部之间设置弹簧，确保弹簧的设置方向与第一部件和/或第二部件的转动方向保持一致。作为可选实施例，第一凸出部与第二凸出部的数量相等，用于安装相等数量的弹簧。在一些实施例中，弹簧间隔设置，即一个第一凸出部或第二凸出部只与一个弹簧固定连接；在另一些实施例中，弹簧连续设置，即一个第一凸出部的两侧同时连有弹簧，一个第二凸出部的两侧也同时连有弹簧，弹簧的两端分别连接一个第一凸出部和一个第二凸出部。作为可选实施方案，与同一个弹簧相连接的第一凸出部和第二凸出部的径向距离相当，在同一个储能缓冲机构中，可以设置多组径向距离不等的第一凸出部，及与其对应的多组径向距离不等的第二凸出部。

在一些实施方式中，弹簧的一端与第一凸出部固连，弹簧的另一端与第二凸出部固连。弹簧在压缩或者回弹的过程中，始终与第一凸出部和第二凸出部保持良好的连接，确保能量转换过程安全、连续。进一步，在一些实施例中，弹簧与第一凸出部之间可拆卸连接，如螺纹连接方式、卡扣式连接方式。在一些实施例中，弹簧与第二凸出部之间可拆卸连接。

在一些实施方式中，第二部件包括至少一个沿其径向延伸的延伸柱，第二凸出部设置在该延伸柱上。在一些实施例中，第二部件包括多个延伸柱，多个延伸柱等间距设置，呈辐射状。多个延伸柱的长度通常设置为相同，便于与第一部件上的第一凸出部配合，安装弹簧。在一些实施方式中，多个延伸柱互相连接为一个整体结构，以增强其强度。通常形成一个整体结构的第二部件为呈圆形的中心对称结构。作为可选实施方案，可以设置多组径向距离不相等的延伸柱，与多组径向距离不相等的第一凸出部相互配合，便于设置弹簧。

在一些实施方式中，储能缓冲机构的第一部件侧面合适径向距离的圆周上，设置有至少一个沿圆周弧线布设的弧形槽，弹簧设置在弧形槽内。通常弧形槽的数量与弹簧的数量设置为相同，且弧形槽的形状和大小与弹簧相适配，以便将弹簧合适地限制在弧形槽内，且不影响弹簧的形变过程，不使弹簧与第一部件之间产生摩擦，不给形变过程带来阻力。在设置弧形槽的实施方式中，可以将第一部件上的突起部设置在弧形槽的一个端部，确保将弹簧稳固设置在弧形槽内，第二部件上的第二凸出部的形状，也设置为与弧形槽相适配，以便与弧形槽中的弹簧的另一端固定连接。例如，可以将与弧形槽同向圆柱状的第一凸出部设置在弧形槽的一端，并插入螺旋弹簧的一端内部，第二凸出部的末端也设置同样的圆柱状部分，并插入螺旋弹簧的另一端内部，将弹簧安放在弧形槽内。

在一些实施方式中，储能缓冲机构的弹簧包括螺旋弹簧。通常可以设置为左旋弹簧、右旋弹簧，进一步，可以设置为等直径螺旋弹簧。

在一些实施方式中，储能缓冲机构的弹簧的设置方向与第一部件和第二部件相对运动的方向一致。本文中弹簧的设置方向，通常与其发生弹性形变的方向一致。通常第一部件与第二部件之间围绕同一个中心轴做相对的圆周运动，所以弹簧的压缩或回弹的方向与该圆周运动方向保持一致时，以便储能缓冲机构发挥更大的效能。

在一些实施方式中，第一部件上可以设置与动力传递系统中的联动部件相互适配的结构，以便适配安装或者代替原有部件；在一些实施例中，可以在第一部件的外边缘上设置齿轮结构，例如在第一部件外边缘上设置轮齿，与传动链条相适配；在一些实施例中，在第一部件上设置有梯形凹槽，例如，在第一部件外边缘的表面，设置圆形凹槽，以便与传动带相适配。

在一些实施方式中，动力传递系统中的第一部件和第二部件可以分别或同时与各自适配的中心轴进行固定连接，以实现轮与轮之间、轮与轴之间以及轴与轴之间的动力缓冲传递。

在一些实施方式中，动力传递系统的储能缓冲机构应用在人力自行车中时，通常安装在人力车的动力传动轴上，例如人力车的中轴，人力车的后轮轮轴等。当储能缓冲机构安装在自行车的中轴上时，人在踩踏脚踏板时，脚踏板带动曲轴，曲轴依次带动第二部件、第一部件和一体化的轮盘进行转动，并通过链条将动力传输到飞轮上，从而带动后轮转动，自行车前行；当储能缓冲机构安装在自行车的后轮轴上时，人踩脚踏板带动曲轴、轮盘、链条、第一部件、第二部件和一体化的飞轮进行转动，从而驱动后车轮前行。

实施例1

图1为实施例1公开的动力传递系统的储能缓冲机构的结构示意图，图中，圆轮状第一部件1的圆心位置设置有第一中心孔12，第一中心孔12内设置有第一轴承13，第一轴承外圈131与第一部件1之间固定连接；第一部件1的侧面设置有第一凸出部11；圆轮状第二部件2的中心位置设置有第二中心孔22，第二部件2的侧面设置有第二凸出部21；第一凸出部11和第二凸出部21的径向距离相当，均等间隔地设置在对应部件的相对的侧面上，第一凸出部11与第二凸出部12之间固定连接有螺旋弹簧3；

当第一部件1与第二部件2安装设置在中心轴4上时，第一轴承13的内钢圈与中心轴4固连，第二中心孔22与中心轴4之间固连，在第一部件1和第二部件2受到不同的外力作用时，第一部件1与第二部件2能够围绕中心轴4发生一定角度的相对转动，相对转动时螺旋弹簧3发生形变。

实施例2

图2为实施例2公开的动力传递系统的储能缓冲机构的结构示意图，图中，圆形第一部件1的侧面设置有8个第一凸出部11；圆形第二部件2的径向延伸方向设置有8个延伸柱23，每个延伸柱23的侧面设置有一个第二凸出部21；延伸柱23的长度与第一凸出部11的径向距离相当，第二凸出部21设置在延伸柱23的末端侧面上；第一凸出部11与第二凸出部12之间固定连接有螺旋弹簧3；8个螺旋弹簧3间隔设置在第一凸出部11和第二凸出部12之间。

当第一部件1与第二部件2安装设置在中心轴上时，在受到外界的切向力的情况下，第一部件1与第二部件2能够围绕中心轴相对转动，相对转动时螺旋弹簧3发生形变，转动的距离取决于螺旋弹簧的形变程度，螺旋弹簧的形变程度取决于外力的大小和螺旋弹簧的弹性系数。

实施例3

图3为实施例3公开的动力传递系统的储能缓冲机构的结构示意图，图中，圆形第一部件1的侧面设置有8个第一凸出部11；圆形第二部件2的侧面与第一凸出部11同半径处对应的圆周位置上设置有8个对应的第二凸出部21；第一部件1和第二部件2的直径相等；第一凸出部11与第二凸出部12之间固定连接有螺旋弹簧3；8个螺旋弹簧3间隔设置在第一凸出部11和第二凸出部12之间；在第二部件2上，设置有对称的镂空结构5。

当第一部件1与第二部件2安装设置在中心轴4上时，在外力作用下，第一部件1与第二部件2能够围绕中心轴4相对转动，相对转动时螺旋弹簧3发生形变，转动的距离取决于螺旋弹簧的形变程度。

实施例4

图4为实施例4公开的动力传递系统的储能缓冲机构结构示意图，图中，圆形第一部件1的侧面设置有8个第一凸出部11；正八边形第二部件2上，与第一凸出部11同半径处的八个顶角侧面设置有8个对应的第二凸出部21；第二中心孔22与第一中心孔(未标示)同轴设置，在第一凸出部11和第二凸出部21之间的螺旋弹簧3连续设置，即一个第一凸出部11的前后两边分别固定连接一个螺旋弹簧3，一个第二凸出部21的前后两边分别固定连接有一个螺旋弹簧3。这样在动力传递过程中，16个螺旋弹簧中有8个被压缩、8个被拉伸。弹簧数量增大一倍，可储蓄的能量和缓冲能力也会相应增加。

实施例5

图5为实施例5公开的动力传递系统的储能缓冲机构的结构示意图，图中，圆形第一部件1的侧面设置有径向距离相等、等角度间隔设置的6个第一凸出部11；圆形第二部件2的径向延伸方向设置有6个延伸柱23；每个延伸柱23的外端的侧面设置有一个第二凸出部21，第二凸出部21与第一凸出部11的径向距离相等；第一凸出部11与第二凸出部12之间固定连接有螺旋弹簧3；6个螺旋弹簧3间隔设置在第一凸出部11和第二凸出部12之间；圆形第一部件1上设置有对称的镂空结构，圆形第一部件1的中心位置上设置有第一中心孔12，第一中心孔12中设置有第一轴承13，第一中心孔12的内侧壁与第一轴承13的外圈固连；圆形第二部件2的中心位置设置有第二中心孔22；第二中心孔22与第一轴承13内钢圈中可以设置中心轴4；第二部件2上设置有中心对称的镂空结构；第一部件1的外圆周上设置有多个轮齿14，多个轮齿14形成与传动链条适配的连续齿轮结构。在不影响缓冲机构部件强度的情况下，镂空结构的设置有利于减轻部件重量，降低能量消耗。

当第一部件1与第二部件2受到外界相反切向力的情况下，第一部件1与第二部件2能够围绕中心轴相对转动，相对转动时螺旋弹簧3发生形变。

实施例6

图6为实施例6公开的包含储能缓冲机构的人力车动力传递系统的结构示意图，缓冲机构的第一部件1与第二部件2通过中心轴4连接，中心轴4与第二部件2的第二中心孔的周壁固定连接，同时还与第一轴承13的内钢圈固连，第一部件1上的第一凸出部11与第二部件2上的第二凸出部21之间固连有螺旋弹簧3。中心轴4即为人力车的中轴。

中心轴4上设置有第一中心轴套件41，在第一中心轴套件41的两端内各设置有一个第二轴承42，第二轴承42的内钢圈与中心轴4固定连接；中心轴4的最外侧两端分别与两个曲轴6固连，曲轴6与脚踏板7上的转动轴固连；第一部件1的外周边上设置有一圈连续排列的轮齿14，形成与链条相适配链接的齿轮结构。第一中心轴套件41设置与车架固连。

人力作用于脚踏板7，脚踏板7带动曲轴6，进而带动中心轴4与第二部件2转动，第二部件2通过螺旋弹簧3，将转动动能传递到第一部件1，第一部件1转动后通过轮齿14带动链条运动，链条进一步带动飞轮和车轮转动。螺旋弹簧3在突然变化的外力作用下会发生形变，进而储存转动动能，缓解部件之间的刚性碰撞，减少部件的碰撞磨损和能量损耗。

实施例7

图7为实施例7公开的包含储能缓冲机构的动力传递系统结构示意图，储能缓冲机构的第一部件1与第二部件2设置在中心轴4上，中心轴4与第一部件1中的第一轴承13的内钢圈固连，中心轴4设置在第二中心轴套件40中，通过设置在第二中心轴套件40两端的第三轴承43与之构成可转动连接，第二部件2上的第二中心孔与飞轮上的外齿轮固定连接；第一凸出部11与第二凸出部21之间固连有螺旋弹簧3；车轮通过辐条及其连接部件100与第二中心轴套件40固连；车架101固定安装在中心轴4的两端。中心轴4即为人力车的后轮轴。

第一部件1的外圆周设置为轮齿14形成的齿轮结构，与链条相适配。

连接在自行车轮盘上的链条带动第一部件1转动，进而通过螺旋弹簧3带动第二部件2、第二中心轴套件40和车轮的转动。螺旋弹簧3在突然变化的外力作用下会发生形变，进而储存转动动能，缓解部件之间的刚性碰撞，减少部件的碰撞磨损和能量损耗。

本实用新型实施例提供的用于人力车动力传递系统的储能缓冲机构通过弹簧储存能量能够有效缓冲人力车部件之间的刚性碰撞；弹簧回弹时释放能量，转换为人力车的动力，从而实现了人力的高效利用，起到缓冲刚性碰撞、减少部件损耗，延长使用寿命，减少能量消耗，使得人力车节省人力，骑行更为舒适和轻松。

以上结合实施例的示例性描述和数据的公开，本实用新型技术方案的细节和实用新型的发明构思和精神实质更加清晰。应当理解，这些细节并不是对本实用新型实质内容和保护范围的限制，任何对本实用新型公开的技术特征的组合方式和拓展方式都属于本实用新型构思，属于本实用新型所保护的范围。

Claims (10)

1.一种人力车动力传递系统的储能缓冲机构，其特征在于，包括：

圆轮状的第一部件，其圆心位置设置有第一中心孔，所述第一部件的侧面周边上设置有至少一个第一凸出部；

轴承，设置在所述第一中心孔中，所述轴承的外钢圈与所述第一部件固连；

圆轮状、多边形状或多角形状的第二部件，其中心位置设置有第二中心孔，所述第二部件的侧面周边上设置有至少一个第二凸出部；

弹簧，设置在所述第一凸出部和所述第二凸出部之间，所述弹簧的两端分别与所述第一凸出部和所述第二凸出部固连；

所述第一部件与所述第二部件为同中心轴设置，可围绕所述中心轴相对转动。

2.根据权利要求1所述的储能缓冲机构，其特征在于，所述第一凸出部设置为多个，多个所述第一凸出部设置在所述第一部件的同一侧面上。

3.根据权利要求1所述的储能缓冲机构，其特征在于，所述第二凸出部设置为多个，多个所述第二凸出部设置在所述第二部件的同一侧面上。

4.根据权利要求1所述的储能缓冲机构，其特征在于，所述第一凸出部与所述第二凸出部的数量设置为相同。

5.根据权利要求1所述的储能缓冲机构，其特征在于，与同一个所述弹簧固连的第一凸出部和第二凸出部的径向距离设置为相等。

6.根据权利要求1所述的储能缓冲机构，其特征在于，所述第二部件包括至少一个沿其径向延伸的延伸柱，所述第二凸出部设置在所述延伸柱上。

7.根据权利要求6所述的储能缓冲机构，其特征在于，所述延伸柱为多个，多个所述延伸柱等角度间隔设置，呈辐射状。

8.根据权利要求1所述的储能缓冲机构，其特征在于，所述第一部件的外周边缘设置为齿轮结构。

9.根据权利要求1所述的储能缓冲机构，其特征在于，所述弹簧的设置方向与所述第一部件和所述第二部件相对运动的方向一致。

10.一种人力车动力传递系统，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的人力车动力传递系统的储能缓冲机构。