自行車的製作方法
2023-05-08 05:45:46 1
專利名稱:自行車的製作方法
本實用新型是對自行車提出了一種能量利用裝置。一般普通的自行車，由同一平面的前後兩個輪子以及把前後兩輪連成一體的車身、鞍座、把手和鏈輪裝置等構成。
眾所周知，目前廣泛使用的自行車，是以人體肌肉為動力源，通過曲柄，傳遞給鏈輪，驅使自行車前進。若腳踏停止，則車速減低，車輪很快停轉。這是由於以腳踏為動力的自行車，除克服內外摩擦力，使車前進作功外，還有相當部份的能量以振動形式被消耗。
一般而言，路面是不平的。在自行車的行駛中，人體及自行車的自重將以車子行駛的速度對路面的凹凸處進行衝擊。由此，使以一定速度前進的自行車，就產生了振動。為了改善人體因自行車振動而引起的不適，在鞍座下設置了減振彈簧，不斷伸縮，消極地吸收和浪費了振動的能量。
本實用新型的目的，在於提供一種減少人的體力消耗，又不使用電、燃料、太陽能能源，更不汙染環境的自行車。
本實用新型提供了一種新設計的自行車，該自行車設有振動能量利用裝置。該裝置有振動能量儲存和放出的構件，並具有伸縮性能。該構件可以是彈簧或類似性能的構件，置於鞍座之下，以吸收及放出振動能，產生伸縮運動，使傳動軸作直線往復運動。該裝置有一轉換傳遞系統，把所說傳動軸的直線往復運動轉變成傳動套的連續轉動，帶動鏈輪旋轉，成為自行車行駛的驅動力。
本自行車的另一特點是用腳踏動曲柄為動力驅動鏈輪轉動與振動能量利用裝置驅動鏈輪轉動時，兩者運動互不幹涉。
本自行車的另一特點是用腳踏動曲柄驅動鏈輪轉動的機構及使用振動能量利用裝置來驅動鏈輪轉動的機構同時運動時，通過行星齒輪傳動機構合成，在鏈輪上輸出時實現速度的疊加。
本自行車還有一特點是振動能量儲存和放出機構設有力或行程放大機構，可使傳給轉換傳遞系統的力或行程得到放大。
本實用新型所設計的自行車在行駛時，通過振動能量利用裝置，把振動能轉變為驅動自行車行駛的動力，使能量的利用率提高，行駛輕快，減少人的體力消耗。
另外，由於鞍座及其傳動軸的低頻率上下往復運動，故給騎車人以舒適感，有利於健康。
為了更易理解本發明，通過舉例，參照附圖，敘述如下圖2是自行車的側視圖。圖2是圖1的A-A剖面圖。圖3是速度疊加機構示意圖。圖4是大鞍座結構圖。
實施方案一參照圖1，本設計的自行車，具有振動能量利用裝置，該裝置由鞍座8，振動能儲放構件7、11和轉換傳遞系統21組成。在前斜管13、後斜管19與水平支管18交叉處裝有圓筒14，其內部及後斜管19中裝有把振動能儲放構件7、11的伸縮運轉換成連續轉動的轉換傳遞系統21。在車身1的頂部設有鞍座8，該鞍座與車身1系非剛性連接，它們中間置放振動能儲放構件7、11，該構件可以是彈簧或類似性能的機構。在鞍座8中間裝有座心9，它與傳動軸10上端小直徑段相固連，在該軸上與此小直徑段相埃著處有一大直徑凸臺，在其下端面與鋼珠套12的上端面之間裝有儲放能構件11。因此，該構件在外力作用後，可使鞍座8及與它相固連的傳動軸10在後斜管19中作上下往復運動。
與鞍座8相固連的有二個以上與傳動軸10相平行的導向小軸4，它們按鞍座周沿分布。導向機構6具有的上述導向小軸通過鋼珠圈5與相應的導向管3相配合。而導向管3中安裝兩圈鋼珠5，在鞍座8與導向管3的上端面之間各裝有彈簧7。而導向簧3的另一端面與安裝在車身1上的平板2相固連。這樣，彈簧受外力作用後，使鞍座8可沿導向管3的軸線方向上下移動。
參照圖2，本自行車的傳動軸10的上端與上述鞍座相固連，在該軸中部以下的圓周面上至少按裝二顆鋼珠30、31，以帶動旋轉套24轉動，從而可帶動與旋轉套24固連的圓錐齒輪28旋轉。在本設計中，固定套25以其外圓面裝入後斜管19中，並使它們相固連。而旋轉套24系裝入固定套25的孔中，並可在該孔中轉動。旋轉套24上端的凸臺部份的上下端面上開有圓弧槽，利用槽中的鋼珠圓22、23，定位裝入鋼珠套12中。而在固定套25的凸臺上端面上也開有圓弧槽，以便與鋼珠圈23相配合，因此旋轉套24可以在鋼珠圈22、23上自由轉動。在旋轉套下端較大的內孔中，用銷子29把旋轉套24與旋轉軸26的一端相固連。而旋轉軸26可在支承環39的一圈鋼珠40上轉動。該支承環的外圓面上開有槽，用螺釘27將其與後斜管19固連。旋轉軸的下端與圓錐齒輪28相固連。旋轉套除下端直徑較大的內孔部份外，其餘的全長直孔中，開有一條斷面形狀為圓弧形的內螺旋槽，其螺旋方向左右均可。傳動軸10上安裝的鋼珠30、31與該內螺旋槽相配合。由圓錐齒輪與飛輪所組成的組合件(49、42;50 38)，裝在傳動套的中部，呈對稱分布。而其飛輪49、50的外圈分別與圓錐齒輪42、38相固連，內圈均與傳動套46相固連。圓錐齒輪28轉動時，通過組合件，只能以飛輪的外圈帶動內圈及傳動套46轉動，而不能反之。
由於道路的不平坦，人體及自行車重量將以車子前進的速度對路面的凹凸處進行衝擊，引起振動，壓縮鞍座8下的振動能儲放構件7、11，因此鞍座8向下運動，然後振動能儲放構件回升，鞍座8向上運動。鞍座8與傳動軸10上端相固連，在前述的導向機構控制下，傳動軸10作上下往復運動，其上的鋼珠30、31在內螺旋槽中亦作上下直線運動，使旋轉套24在固定套25中作正、反方向的旋轉，從而驅使圓錐齒輪28轉動。旋轉套24的轉動經銷子29後，使旋轉軸26及與它相固連的圓錐齒輪28作正、反方向的轉動。設內螺旋槽為右旋，則上述系統的動作如下當鞍座8向下運動時，旋轉軸26按A方向(順時針)轉動，因此兩個圓錐齒輪38、42分別按圖示箭頭B、C方向旋轉。此時右端圓錐齒輪42按箭頭方向旋動時，經飛輪外圈傳遞給內圈，帶動傳動套46按此同方向轉動，使與傳動套4C相固連的鏈輪15也按此方向旋轉，從而使自行車前進。這時左端圓錐齒輪38的轉動不能帶動傳動套46旋轉，所以動力先從上列單方向輸入。
當鞍座8靠彈簧力量向上移動時，則傳動軸10與旋轉套24的運動，使旋轉軸26及圓錐齒輪28按箭頭A的相反方向轉動，從而使右、左端圓錐齒輪也按圖中B、C所示的相反方向轉動，這時與飛輪50外圈相固定的左端圓錐齒輪38在飛輪50的內圈上空轉。與飛輪49外圈相固連的右端圓錐齒輪42的轉動，經與傳動套46相固連的飛輪49的內圈後，使傳動套按D方向轉動，從而帶動鏈輪15按D方向轉動，使自行車前進。
當利用上述振動能量為動力，驅使自行車前進時，雖然鏈輪15是轉動的，但因飛輪43的外圈與它相固連，內圈與右曲柄16相固連，這時飛輪43的外圈不能帶動內圈轉動，所以左、右曲檔20、16不會自動旋轉。
在起動時，本設計的自行車與一般自行車一樣，先踩動踏腳，則與中軸45相連的左右曲柄20、16隨之轉動。因飛輪43的內圈與右曲柄16的圓柱部分相固連，其外圈與鏈輪15相固連，所以右曲柄16按箭頭D作順時針方向旋轉時，由飛輪內圈帶動其外圈，使鏈輪15也按此相同方向轉動，從而起動自行車前進。這時中軸45在鋼珠圈33、47上轉動，而外端蓋35上有圓弧槽與鋼珠圈33相配合，螺母36用於端蓋35的軸向調整。
由於鏈輪15與傳動套46的右端相固連，飛輪49、50的內圈與傳動套46中部相固連，它們的外圈各與右端圓錐齒輪42、左端圓錐齒輪38相固連，因此上述用腳踏的起動過程中，中軸45、鏈輪15、飛輪43內圈與傳動套46一起在鋼珠圈34、48上轉動，內端蓋37、端蓋41的圓弧部分分別與鋼珠圈34、48相配合，而由於飛輪49、50的內圈不能帶動其外圈轉動，這時圓錐齒輪42、38及28均不轉動。因此，上述腳踏曲柄16、20驅動鏈輪轉動與振動能量利用裝置驅動鏈輪轉動，兩者運動互不幹涉。
本設計的自行車，踏腳及曲柄可以倒轉，但推行時未設倒退機構，需要時可在鏈輪中心部安裝飛輪或類似功能的機構來解決。
本設計的自行車，通過曲柄驅動鏈輪15與通過振動能量利用裝置驅動鏈輪的兩種速度可以疊加。這時所使用的機構如圖3所示。行星機構的轉臂58與套筒54相固連，而套筒54和傳動套46相固連，與圓柱齒輪56相固連的套55的右端與鏈輪15相固連，中心圓柱齒輪51及曲柄20、16與中軸45相固連。圓柱齒輪52、53、57分別與它們的軸相固連，它們的軸分別安裝在轉臂58上。圖中虛線表示齒輪53與57是相嚙合的。
當曲柄20、16按順時針方向轉動時，經齒輪51、52、53、57、56及套55後，使鏈輪15沿順時針方向轉動。此時行星機構的轉臂58及套54不動。當鞍座8按前述作上下往復運動而使傳動套46轉動時，則套54及行星機構的轉臂58就按順時針方向轉動，這時齒輪53經齒輪52在齒輪51上作公轉，因此就傳動齒輪57、56及套55，使鏈輪15也按順時針方向轉動，鏈輪就得到上述兩種速度疊加。
此外，為實施本最佳方案，可將圖1中的後斜管19改成垂直式，並採用圖4所示帶有力或者行程放大裝置的大鞍座結構。
現將圖4所示結構說明如下大鞍座底板66與車身1相固連，其前端通過小軸63與大鞍座8活動連接，原傳動軸10穿過孔67，使其上端面與凸輪60相接觸，而此凸輪與直齒圓柱齒輪61共同固定在軸59上。此軸安裝在與大鞍座8相固連的掛架62的孔中。當彈簧11在外力作用下被壓縮時，大鞍座8繞軸63轉動。
由於人體自重作用於P處，因此按槓桿原理，傳動軸10向下移動可得力或行程放大。此外，鞍座8在上述轉動過程中，槓桿64繞支點65旋轉。而槓桿64左端有扇形齒輪，它與固連在軸59上的直齒圓柱齒輪61相嚙合，而凸輪60也與軸59相固連，因此槓桿64的旋轉可使凸輪60轉動，從而可調節傳動軸10所受的力或者行程。為保證傳動軸10作直線運動，可在孔67中裝入二顆鋼珠68，與傳動軸10上的兩條圓弧槽69相配合。
實施方案二本設計的自行車，也可根據利用振動能量的原理及上述機構，直接起動前輪或後輪。
實施方案三本設計的自行車，除上述機構傳動外，也可按照前述原理，採用液壓或氣壓傳動來驅動自行車前進。
權利要求
1.一種在同一平面上前後有兩個輪子，用車身把前後輪連成一體，在車身上安裝鞍座、把手，並設有傳遞動力的鏈輪機構的自行車。其特徵在於本自行車設有振動能量利用裝置。該裝置有振動能量儲存和放出的構件(7、11)，並具有伸縮性能。把該構件置於鞍座之下，以吸收和放出由自行車振動引起的振動能，使與之相連的傳動軸(10)作直線往復運動，該裝置有一轉換傳遞系統(21)，把所說直線往復運動轉變成傳動套(46)連續轉動，帶動與傳動套(46)相固連的鏈輪旋轉，成為自行車行駛的驅動力。
2.根據權項1的自行車，其特徵在於所說構件(7、11)是彈簧或類似性能的構件，該構件(7、11)置於鞍座(8)與車身(1)頂部之間，以吸收振動能產生伸縮運動。
3.根據權項1或者權項2的自行車，其特徵在於為振動能儲放構件(7、11)的伸縮運動設置導向機構(6)。該導向機構有一導向小軸(4)，其一端與鞍座(8)相連接，另一端插入導向管(3)。在導向管(3)中裝有至少二圈鋼珠(4)。該導向管與裝於車架(1)上的平板(2)相固連。
4.根據權項1的自行車，其特徵在於轉換傳遞系統(21)有一旋轉套(24)，通過該旋轉套把所說傳動軸(10)的直線往復運動轉變成正反向的轉動。該系統有一對組合件(38，50;42，49)，通過該組合件，把所說的正反向轉動變成與組合件相連的傳動套(46)的連續轉動。
5.根據權項1或者權項4的自行車，其特徵在於在傳動軸(10)的中部以下至少裝有兩顆以上的鋼珠(31，32)。
6.根據權項4的自行車，其特徵在於旋轉套(46)具有內螺旋槽，上端設有凸臺，該凸臺置放在裝於後斜管(19)的固定套(24)的凸臺上，其兩凸臺間裝有鋼珠(23)，用銷子(29)把旋轉套(24)的下部與旋轉軸(26)一端相固連，在旋轉軸(26)的另一端裝有圓錐齒輪(28)。
7.根據權項4的自行車，其特徵在於一對組合件(38，50;42，49)在傳動套(46)上呈對稱放置。該組合件由圓錐齒輪(38)、(42)與飛輪(50)、(49)所組成。該飛輪內圈與傳動套(46)相固連，飛輪外圈與圓錐齒輪相固定，傳動套(46)與鏈輪(15)相固連。
8.根據權項6或者權項7的自行車，其特徵在於組合件(38，50;42，49)的圓錐齒輪(38，42)與圓錐齒輪(28)相嚙合，把旋轉套(24)的正反方向旋轉，變成飛輪內圈的單方向轉動，從而使傳動套(46)變成連續轉動。
9.根據權項1或者權項4的自行車，其特徵在於本自行車在曲柄(16)上裝有一飛輪，使由中軸(45)連接的曲柄(16)驅動鏈輪轉動與振動能量利用裝置驅動鏈輪轉動，兩者運動互不幹涉。
10.根據權項9的自行車，其特徵在於曲柄(16)與飛輪(43)或類似性能構件的內圈相固定，該飛輪外圈與鏈輪(15)固定，由該曲柄的旋轉，從而驅動鏈輪轉動。
11.根據權項1或權項4的自行車，其特徵在於本自行車在中軸(45)上裝有一行星齒輪傳動機構，該機構有一套(54)，該套與傳動套(46)相固連。該機構有一齒輪(51)與中軸(45)相固連，使與中軸(45)連接的曲柄(16)驅動鏈輪(15)轉動與振動能量利用裝置驅動鏈輪轉動，此兩者同時作用時，可使鏈輪上輸出的轉速實現疊加。
12.根據權項11的自行車，其特徵在於行星齒輪傳動機構(44)有齒輪(51)、(52)、(53)、(57)、(56)及轉臂(58)。該齒輪(52)、(53)、(57)的軸安裝在轉臂上，齒輪(51)的轉動通過齒輪系(52、53、57、56)帶動套(55)轉動，該套(55)一端與齒輪(56)相固連，另一端與鏈輪(15)相固連。該機構有一套(54)與轉臂(58)相固連。
13.根據權項1的自行車，其特徵在于振動能利用裝置有一力或行程擴大機構(70)，該機構有槓桿(64)和與鞍座(8)相連的齒輪(61)。該槓桿一端與鞍座(8)尾部相連，另一端為扇形齒輪與齒輪(61)相嚙合。該齒輪與傳動軸(10)相接，通過槓桿(64)可使傳動軸(10)所受力或行程得到放大。
14.根據權項12的自行車，其特徵在於軸(59)置放與鞍座相連的掛架(62)中，在該軸上裝有齒輪(61)和凸輪(60)，該凸輪置放在傳動軸(10)上，由此凸輪(60)的轉動，可調節傳動軸(10)的受力和行程。
15.根據權項6的自行車，其特徵在於轉換傳遞系統(21)有支承環(39)，該支承環內孔與旋轉軸(26)相應，其間用鋼珠圈(40)支承。該支承環外圈面上具有小槽用螺釘(27)把支承環(39)與後斜管(19)固接。
專利摘要
本自行車設有振動能量利用裝置。該裝置有振動能量儲存和放出的構件，並具有伸縮性能。把該構件置於鞍座之下，以吸收和放出由自行車振動引起的振動能，使之與相連的傳動軸10作直線往復運動。該裝置有一轉換傳遞系統21，把所說直線往復運動轉變成傳動套46連續轉動，帶動與傳動套46相固連的鏈輪15旋轉，成為自行車行駛的推動力。本自行車在曲柄上裝有飛輪，可使曲柄驅動與利用該裝置驅動鏈輪轉動。本自行車在中軸上裝有行星齒輪傳動機構，使上述兩者的轉速在鏈輪上疊加。
文檔編號B62M1/00GK85100852SQ85100852
公開日1986年8月13日 申請日期1985年4月1日
發明者謝竹銘, 謝鑫泉 申請人:謝竹銘, 謝鑫泉導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan