自動助力自行車的製作方法

2023-05-30 07:28:31

專利名稱：自動助力自行車的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種自動助力自行車。
目前，助力車有內燃助力車，電動自行車，均消耗燃料或電力，汙染環境或成較高、重量較大。而在1999年6月30日公開號為CN 1221072A的發明其說明書名稱為《無耗自動助力車》中記載的結構形式亦顯得有些龐雜。
本發明的目的是提供一種能充分地利用慣性、震動或顛簸能量、腳踏力，並且結構形式簡潔輕便的自動助力自行車。
本發明是這樣實現的有車架及無阻尼元件的彈性懸架和車輪、腳踏曲柄、鏈條、小鏈輪、變速和操縱裝置，並且車輪分別設有助力Z、L；助力Z，設在自行車的中軸部位，由一殼體與車架的下部固定，殼內圓柱狀空間的徑向有一中間板在其中心部位靠一側有一個軸向管狀凸部，在該側徑向設有一個A形傳動臂其後端由軸經殼體軸向軸承定位後與殼外的後彈性懸架擺杆的前端固定連接，A形傳動臂前兩端之間的對應位置軸向有一個由中間板和殼體端蓋軸承定位的軸在其中部設有一軸齒輪，在它一側的軸上並列裝著兩個工作方向一致的軸齒輪單向超越離合，兩個單向超越離合的外輪分別在軸的兩邊與A形傳動臂前兩端的每端之間均分別由一個或一對傳動杆活連接著，軸齒輪的另一側由齒輪組件和操縱件與之構成可控軸齒輪自動離合；在中間板另一側軸向設有行星輪組由支架的管狀軸與中間板的管狀凸部軸承定位其軸上裝有傳動齒輪並通過中間板管狀凸部上的一窗口與軸齒輪嚙合，內齒圈由中間板上的圓周凸臺軸承定位其外圓上有一制動帶它的一端由銷軸與中間板定位另一端與一個經中間板、殼體端蓋軸承定位的偏心軸活連接，偏心軸經操縱臂與操縱鋼繩連接，該側的一慣性輪其中心部位管狀軸的一端部是行星輪組的中心齒輪，該軸的兩端分別與行星輪支架和殼體端蓋滾動軸承定位；殼體軸向的中心位置有中軸，靠其一端部附近設有與齒輪構成的中軸單向超越離合和殼外與之齒輪輪體固定的大鏈輪，該齒輪與可控軸齒輪自動離合的齒輪嚙合，中軸分別由中間板管狀凸部的頭端和相反側的殼體端蓋軸承定位其殼外的兩端分別與腳踏曲柄固定連接；助力L分別設在車輪軸的軸殼兩端，由前彈性懸架固定部分定位的齒條或齒環與彈性懸架移動部分定位並與車輪軸同心的齒輪及螺旋傳動件、摩擦片和軸殼構成傳動關係；軸殼兩端齒條或齒環與齒輪外螺旋件的嚙合位置及螺旋傳動件的旋向分別為一前、一後嚙合；一左旋，一右旋。
本發明的突出特點是騎行省力、舒適、能提高行駛速度且不汙染環境，助力Z和L的設置使整車結構簡潔輕便。
下面參照附圖對本發明作進一步說明，其中

圖1是本發明整車基本結構的示意圖；圖2是本發明後輪助力的軸向剖視圖；圖3是圖2的A-A剖面圖；圖4是圖2的B-B剖面圖；圖5是圖2的C-C剖面圖；圖6是本發明前輪助力搖臂式無阻尼懸架的示意圖；圖7是本發明前輪助力(套管式無阻尼懸架)右側部分的半剖視圖(左側視圖省略)；圖8是圖7的A-A剖視圖；圖9是圖8的B-B剖視圖；圖10是圖8的C-C剖面圖；圖中後輪助力整體用Z表示；前輪助力整體用L表示；1．車架、2．前輪、3．制動盤、4．前輪軸、5．齒條、6．護罩、7．制動器、8．前彈性懸架(前叉)、9．前輪擋泥板、10．前叉座、11．操縱鋼繩、12．車把、13．右操縱裝置、14．左操縱裝置、15．左曲柄、16．後懸架彈簧組件、17．後制動(或鎖具)、18．行李架、19．後輪擋泥板、20．小鏈輪、21．變速裝置、22．鏈條、23．後輪、24．後彈性懸架、25．大鏈輪、26．右曲柄、27．大鏈輪護罩、28．助力Z殼體、29．殼體右端蓋、30．軸齒輪、31．自動離合齒輪、32．軸齒輪右軸端定位套杯、33．軸齒輪超越離合外輪、34．可控軸齒輪自動離合、35．傳動杆、36．滾動軸承、37．齒輪、38．行星齒輪右支架、39．中軸、40．中軸超越離合組件、41．行星輪系傳動齒輪、42．偏心軸、43．操縱臂、44．V形傳動臂、45．彈簧安裝孔、46．鋼繩安裝孔、47．鍵、48．螺杆、49．傳動杆、50．鍵、51．鍵、52．懸架擺杆與V形傳動臂連接軸、53．齒圈制動帶、54．內齒圈、55．行星齒輪左支架、56．中心齒輪、57．行星齒輪、58．慣性輪滾動軸承、59．中軸滾動軸承、60．套杯、61行星齒輪軸、62．軸齒輪左軸端定位套杯、63．慣性輪(飛輪)、64．殼左端蓋、65．超越離合外輪與傳動杆連接銷軸、66．螺栓、67．制動帶定位銷軸、68．軸齒輪超越離合滾柱、69．滾柱彈簧、70．V形傳動臂前兩端與傳動杆連接銷軸、71．限位緩衝塊、72．前叉、73．搖臂、74．搖臂連接軸、75．彈簧組件、76．彈簧組件安裝座、77．懸架調整裝置、78．齒環、79．齒輪外螺旋件、80．壓盤內螺旋件、81．摩擦片、82車輪軸殼、83．滾動軸承、84．輻條孔、85．制動器座、86．齒條定位安裝孔、87．車輪軸調整螺釘孔、88前彈性懸架外管、89．墊圈、90．螺母。
圖1示出了本發明整車的基本結構型式(懸架彈簧組件為最大壓縮狀態)，車輪23.2分別由無阻尼元件的彈性懸架24.8定位，將來自震動或顛簸的動能傳給助力Z和L並驅動車輪。助力Z設在自行車的中軸部位，腳踏曲柄15、26固定的中軸39仍設在自行車的原處即Z軸向的中心位置。助力Z有一個殼體28它包括由螺絲緊固的左右兩端蓋64.29，它的端面形狀如圖1，圖3所示，其軸向寬度與自行車的中軸部位相當，它的上偏前部與車架1的下部焊接或螺絲固定，其後下部通過與之軸向軸承定位的軸52向外與後輪彈性懸架24的兩個擺杆(平叉)的前端固定連接；兩擺杆的後端分別與兩個推桿(立叉)的下端以銷軸活連接後與車輪23的輪軸固定，並且可以在兩個推桿的上端與一個彈簧組件16的下端固定連接，16的上端與車架1的後上部以銷軸活連接。前輪軸4處設有助力L，前輪彈性懸架(前叉)8為套管式時兩外管的上端分別與前叉座10固定連接，其下部分別有齒條座和與之連接的助力齒條5，兩內管下端齒條5的對應位置設有齒條5的導向輪或導向槽，懸架的兩對內、外管中分別有彈簧組件。車把12處分別有左、右操縱裝置14.13，可通過鋼繩11分別具有相同的操縱功能即可同時對助力Z和前後車輪制動裝置7.17進行操縱控制。
圖2～圖5示出了助力Z的基本結構形式，其殼內圓柱狀密封空間的徑向有一中間板在其中心部位靠一側有一個軸向管狀凸部，在該側徑向設有一個A形傳動臂44其後端由軸52經殼體28軸向軸承定位，A形傳動臂44前兩端之間的對應位置軸向有一個由中間板和殼體端蓋29以軸承定位的軸在其中部設有一軸齒輪30，它與軸可以固定、彈性或摩擦連接在它一側的軸上並列裝著兩個工作方向一致的軸齒輪單向超越離合33.68.69，兩個單向超越離合的外輪33分別在軸的兩邊與A形傳動臂44前兩端的每端之間均分別由一個或一對傳動杆35.49由銷軸65.70活連接著，並均設有軸承(圖3)。兩個軸齒輪單向超越離合各有五個滾柱68及彈簧69其內圈是軸齒輪30左側的軸，兩個外輪及滾柱33.68由一個間隔套和四個止推環分別作各軸向之間定位(圖2，圖3，圖5)。
通過兩個或兩對傳動杆35.49在軸齒輪30左側軸兩邊的布置，可使兩個單向超越離合交替工作其工作狀態當A形傳動臂44作往復運動時對每個超越離合的外輪可以是拉、推(兩端的每端設一個傳動杆時)，也可以是一推一拉(兩端的每端設一對傳動杆時)的形式。行駛過程中，通過上述機構可將震動或顛簸產生的上下運動充分地轉變為軸齒輪30的定向旋轉運動，其旋轉方向與大鏈輪25的工作方向相反。軸齒輪30的另一側由齒輪組件和操縱件與之構成可控軸齒輪自動離合，可以是帶主、叢動撥爪的滾柱式雙向超越離合或雙向式摩擦離合。
圖2，圖4中，殼體28中間板另一側軸向設有行星輪組由支架38的管狀軸與中間板的管狀凸部軸承定位其軸上裝有傳動齒輪41並通過中間板管狀凸部上的一窗口與軸齒輪30嚙合，內齒圈54由中間板上的圓周凸臺以軸承定位其外圓上有一制動帶53它的一端由銷軸67與中間板定位另一端與一個經中間板、殼體端蓋29以軸承定位的偏心軸42活連接，偏心軸42上設有操縱臂43並與操縱鋼繩連接。行星輪組的行星齒輪57有三個，在其左右支架55.38中均勻分布並分別由銷軸61以軸承定位。右支架38右端以管狀軸與傳齒輪41固定連接，左右支架55.38由三個均布的螺拴66緊固其之間分別有軸向、徑向、圓周向的定位凸臺。制動帶53由一個兩頭有銷軸孔的帶背與摩擦帶粘接或鉚接為一體。設在該側的一慣性輪63其中心部位管狀軸的一端部是行星輪組的中心齒輪，該軸的兩端分別與行星輪支架55或38和殼體端蓋64滾動軸承定位。中心齒輪56與慣性輪63右側管狀軸為一體或緊連接。殼體28軸向的中心位置有中軸39，靠其一端部附近設有與齒輪37構成的中軸單向超越離合和殼28外與之齒輪37輪體固定的大鏈輪25，該齒輪37與可控軸齒輪自動離合的齒輪31嚙合，中軸39分別由中間板管狀凸部的頭端和相反側的殼體端蓋64軸承定位其殼外的兩端分別與腳踏曲柄15,26固定連接。中軸單向超越離合有四個滾柱及彈簧其內輪由曲柄26大頭的端部插接固定或與中軸39一體。
上述方案中1．將軸齒輪30旋轉的力矩通過傳動齒輪41、行星齒輪組傳給(增速)慣性輪63使其獲得動能並儲存；腳踏曲柄15.26上的腳踏力經中軸超越離合40.37將轉矩，傳給大鏈25的同時還可通過可控軸齒輪自動離合(可選擇使用)，經上述傳動將一部分力傳給(增速)慣性輪63並由其儲存。2．當慣性輪63獲取的動能達到一定值時，便產生逆向傳遞，這時經上述的傳動(減速)傳給大鏈輪25即驅動車輪。3．轉動偏心軸42可使制動帶53處於制動(收緊)或非制動(放鬆)狀態，對齒圈54上的轉矩進行控制，即對制動帶施加力的大小可使助力Z處於不同的工作狀態。調整操縱臂43上彈簧的預緊度可將齒圈54處於一定的轉矩內，使之既滿足力的輸入和輸出要求又可保證過載時齒圈54與制動帶53之間產生相對滑動，以起到保護作用。在行駛過程中通過操縱鋼繩11可隨時對其進行控制。
圖6～10示出了助力L的基本結構形式。前輪彈性懸架(前叉)可以為套管式或搖臂式。搖臂式的結構為前叉72的下端分別由軸74與搖臂73的一端活連接，搖臂73的另一端分別與兩個彈簧組件75的下端活連接並與車輪軸固定，彈簧組件75的上端分別與前叉72上的彈簧座活連接，在前叉72的端部固定有齒環78並與車輪軸殼82端部的齒輪外螺旋件嚙合(圖6)。下面就套管式無阻尼懸架對助力L作一說明兩內管下端車輪軸處內側至軸殼82端部之間分別設有助力，由固定在兩外管88上的齒條5和與兩內管固定的車輪軸4同心並以軸承定位的齒輪外螺旋件79及壓盤內螺旋件80、摩擦片81、和與軸殼82一體的壓盤構成傳動關係。
在上述結構中軸殼兩端齒條5或齒環78與齒輪外螺旋件79的嚙合位置及螺旋傳動件的旋向分別為一前、一後嚙合；一左旋，一右旋，均為四線以上螺旋傳動；其嚙合狀況由調整螺釘予以保證。
上述方案的工作狀態以圖7為例行駛過程中，當車輪(相當懸架內管)與彈性懸架外管88相對靜止時，因螺旋件的螺旋旋向與車輪前進的旋轉方向相反所以軸殼82端部與內螺旋件80的壓盤及摩擦片81之間互不幹涉；當車輪相對彈性懸架外管88發生向上位移時，經齒條5傳給齒輪外螺旋件79一個轉矩，在螺旋和慣性的作用下使壓盤內螺旋件80向軸殼82一側移動並經摩擦片81與軸殼82的壓緊將轉矩傳給軸殼82即車輪，使之向前進方向轉動。當車輪相對彈性懸架外管向下位移時，齒條5與齒輪外螺旋件79作反向運動，在螺旋和慣性的作用下，這時壓盤內螺旋件80向齒條一側移動即轉矩傳遞停止，同時，另側部分開始重複上述的過程將轉矩傳給車輪使其繼續向前進方向轉動。行駛中有時軸殼82(車輪)與壓盤內螺旋件80轉動的角速度相差較大，這時由兩者之間經摩擦片81產生相對滑動可自動予以彌補從而也避免行駛的衝動或拖動現象同時亦對零件起到保護作用。
權利要求
1．一種自動助力自行車，包括車架及無阻尼元件的彈性懸架和車輪、腳踏曲柄、鏈條、小鏈輪、變速和操縱裝置，其特徵是車輪分別設有助力(Z、L)；助力(Z)設在自行車的中軸部位，由一殼體(28)與車架的下部固定，殼內圓柱狀空間的徑向有一中間板在其中心部位靠一側有一個軸向管狀凸部，在該側徑向設有一個A形傳動臂(44)其後端由軸(52)經殼體(28)軸向軸承定位後與殼(28)外的後彈性懸架(24)擺杆的前端固定連接，A形傳動臂(44)前兩端之間的對應位置軸向有一個由中間板和殼體端蓋(29)軸承定位的軸在其中部設有一軸齒輪(30)，在它一側的軸上並列裝著兩個工作方向一致的軸齒輪單向超越離合(33.68.69)，兩個單向超越離合的外輪(33)分別在軸的兩邊與A形傳動臂(44)前兩端的每端之間均分別由一個或一對傳動杆(35.49)活連接著，軸齒輪(30)的另一側由齒輪組件和操縱件與之構成可控軸齒輪自動離合；在中間板另一側軸向設有行星輪組由支架(38)的管狀軸與中間板的管狀凸部軸承定位其軸上裝有傳動齒輪(41)並通過中間板管狀凸部上的一窗口與軸齒輪(30)嚙合，內齒圈(54)由中間板上的圓周凸臺軸承定位其外圓上有一制動帶(53)它的一端由銷軸(67)與中間板定位另一端與一個經中間板、殼體端蓋(29)軸承定位的偏心軸(42)活連接，偏心軸(42)經操縱臂與操縱鋼繩連接，該側的一慣性輪(63)其中心部位管狀軸的一端部是行星輪組的中心齒輪，該軸的兩端分別與行星輪支架(55或38)和殼體端蓋(64)滾動軸承定位；殼體(28)軸向的中心位置有中軸(39)，靠其一端部附近設有與齒輪(37)構成的中軸單向超越離合和殼(28)外與之齒輪(37)輪體固定的大鏈輪(25)，該齒輪(37)與可控軸齒輪自動離合的齒輪(31)嚙合，中軸(39)分別由中間板管狀凸部的頭端和相反側的殼體端蓋(64)軸承定位其殼外的兩端分別與腳踏曲柄(15,26)固定連接；助力L分別設在車輪(4)軸的軸殼(82)兩端，由前彈性懸架固定部分定位的齒條(5)或齒環(78)與彈性懸架移動部分定位並與車輪軸同心的齒輪及螺旋傳動件(79,80)、摩擦片(81)和軸殼(82)構成傳動關係；軸殼(82)兩端齒條(5)或齒環(78)與齒輪外螺旋件(79)的嚙合位置及螺旋傳動件(79,80)的旋向分別為一前、一後嚙合；一左旋，一右旋。
2．如權力要求1所述的自動助力自行車，其特徵在於無阻尼元件的彈性懸架(24,8)分別後懸架還可以是由一個彈簧組件(16)的下端與兩上推桿的上端固定連接，彈簧組件(16)的上端與車架後上部活連接；前彈性懸架可為套管式或搖臂式，為套管式時其兩內管下端齒條(5)的對應位置還設有齒條(5)的導向輪或導向槽。
3．如權力要求1所述的自動助力自行車，其特徵在於所述的可控行星齒輪組的行星齒輪(57)有三個在其支架(55、38)中均勻分布並分別由銷軸(61)以軸承定位，支架(38)以管狀軸與傳動齒輪(41)固定連接，兩支架(55,38)由三個均布的螺栓(66)緊固其之間分別有軸向、徑向和圓周向的定位凸臺；
4．根據權利要求1所述的自動助力自行車，其特徵在於助力Z中的軸齒輪(30)與軸可以固定、彈性或摩擦連接，所述的可控軸齒輪自動離合可以是帶撥爪的滾柱式雙向超越離合或雙向式摩擦離合。
5．如權利要求1所述的自動助力自行車，其特徵在於所述的兩個軸齒輪單向超越離合其內圈是軸齒輪的軸，兩個外輪及滾柱(33,68)由一個間隔套和四個止推環分別作各軸向之間定位。
6．如權利要求1所述的自動助力自行車，其特徵在於助力L中的螺旋傳動件為四線以上螺旋傳動。
全文摘要
本發明涉及一種自動助力自行車。其車輪分別由無阻尼彈性懸架定位並設助力。助力Z設在中軸處，將震動或顛簸的能量通過擺杆、A形傳動臂、傳動杆、軸齒輪超越離合及行星輪組由慣性輪儲存並經可控軸齒輪自動離合釋放給大鏈輪即驅動車輪；曲柄上的腳踏力經中軸超越離合驅動大鏈輪，同時亦可選擇實現上述功能。前輪軸處有助力L由懸架固定部分的齒條或齒環和與移動部分固定的車輪軸同心的螺旋傳動件及摩擦片實現利用顛簸助力。
文檔編號B62M1/10GK1317425SQ0110387
公開日2001年10月17日 申請日期2001年3月16日 優先權日2000年4月7日
發明者葉廷元 申請人:葉廷元