專利名稱：省力自行車的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種自行車，具體為一種省力自行車。
(二)技術背景目前現(xiàn)有的自行車腳踏臂的長度均處于固定狀態(tài)。即在腳踏臂正半周施力做功時與負半周無功從動狀態(tài)下腳踏臂的長度相同。如果自行車的腳踏臂正半周自動伸長20％～30％，在腳踏力相同的情況下，因力臂加長，做功增加；而負半周腳踏臂成反比自動回縮，從動時腳蹬轉(zhuǎn)動的半徑減小，減少騎乘者腿腳的運動。總之可讓騎乘者省力，有效地提高車輛行駛效率。
在自行車行駛過程中，道路不平造成的顛簸和剎車時磨擦阻力都會使自行車的動能損失，若能充分利用重力推進并將減速剎車時的能耗轉(zhuǎn)換為彈性能量蓄存再利用，對人力自行車可更充分利用人體體能，對電動或其它助力車也可有效地降低能耗。
(三)實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是設計一種省力自行車，其腳踏臂力臂長度可在正負半周自動伸縮，其伸縮長度為20％～30％，從而減少騎乘者的體力消耗。本車還配有重力推進器，使垂直波動性重力，自動轉(zhuǎn)換為彈性扭矩，驅(qū)動自行車向前行駛，配有彈性蓄能器，將剎車時所產(chǎn)生的磨擦阻力，轉(zhuǎn)換為彈性能量，蓄入蓄能器中，加以利用。
本實用新型設計的省力自行車包括前后車輪、車架、車把，其腳踏臂一端與腳蹬鉸接，其腳踏臂為腳踏臂伸縮機構(gòu)，左右腳踏臂伸縮機構(gòu)各包括臂體、臂桿、擺桿，與半軸、芯軸以及偏心齒輪、偏心軸、曲柄共同使臂桿伸縮。
套裝于軸承上的左右半軸安裝于中軸殼體兩側(cè)端板的中心孔，中軸殼體支承左右半軸及腳踏臂伸縮機構(gòu)。左右腳踏臂伸縮機構(gòu)安裝于左右半軸的外端，臂體為一端有孔的殼體，其內(nèi)側(cè)固裝于半軸外端，半軸為中空軸，芯軸滑配于其內(nèi)。芯軸外端鉸接擺桿，擺桿與臂桿一端鉸接，臂桿另一端從臂體端孔中伸出，與腳蹬鉸接。左右半軸內(nèi)端為齒輪，同軸的左右同步齒與左右半軸內(nèi)端的齒輪嚙合，左右同步齒輪的中心軸通過軸承固裝于中軸殼體上，可自由轉(zhuǎn)動。同軸的左右偏心齒輪分別與左右半軸內(nèi)端的齒輪相嚙合，左右偏心齒輪的中心軸通過軸承固裝于中軸殼體上，可自由轉(zhuǎn)動，偏心軸與偏心齒輪中心軸平行，其左右端套接于左右偏心齒輪，曲柄后端套裝在偏心軸上，前端與連桿鉸接，連桿與左右芯軸內(nèi)端鉸接。
腳蹬受力、臂桿帶動臂體轉(zhuǎn)動，帶動半軸，左右半軸通過同步齒同步旋轉(zhuǎn)，半軸連動偏心齒輪，偏心齒輪上的偏心軸圍繞偏心齒輪中心軸轉(zhuǎn)動，套裝偏心軸上的曲柄前后往復擺動，曲柄、連桿推動芯軸往復旋轉(zhuǎn)，緊固在芯軸外端的左右擺桿往復運動，帶動與擺桿鉸接的左右臂桿伸縮。
臂桿在正半周沿軸心徑向向前伸長其20％-30％，而與此同時，另一側(cè)的臂桿處于后半周，沿軸心圓周回縮20％-30％，左右臂桿伸縮同時，因此使自行車前、后腳踏臂水平方向兩端點長度，即左右腳蹬的相互距離保持不變，只是旋轉(zhuǎn)圓心支點相對偏移，在人體兩腿運動半徑按現(xiàn)行自行車腳踏臂半徑標準長度“17cm”保持不變的情況下，施力的半周力臂加長，而無功的半周縮短。可減少乘騎自行車體能消耗20％-30％，從而使人體能量得到充分合理利用。
本車還配置有重力推進器，自行車因路面條件下所產(chǎn)生的重力性垂直波動時，重力推進器將重力作用自動轉(zhuǎn)換為水平驅(qū)動力，推動車輛向前行駛。
本車還配置有彈性蓄能器，在自行車行駛中減速剎車時，所產(chǎn)生的機械阻力通過傳動機構(gòu)，驅(qū)動彈性蓄能器存蓄能量；需要時彈性蓄能器存儲的扭矩能量釋放為驅(qū)動本車行駛。
重力推進器和/或彈性蓄能器也可安裝于電動自行車或其它助力車，減少能耗。
本車還配置有倒車掣，當需倒車時，使后輪無阻倒退。


圖1為本省力自行車的總體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本省力自行車的腳踏臂自動伸縮機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖2A-A向剖視圖，即中軸殼體偏心軸處剖視圖；圖4為本省力自行車的行星變速器和重力推進器結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本省力自行車的傘齒輪嚙合傳動和重力推進器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為省力自行車的彈性蓄能器結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本省力自行車的倒車掣結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
本實用新型的省力自行車實施例整體如圖1所示，包括前后車輪、車架、車把，其腳踏臂一端與腳蹬鉸接，其腳踏臂為腳踏臂伸縮機構(gòu)1，還配置有重力推進器2，彈性蓄能器3和倒車掣4。
如圖2所示，左右腳踏臂伸縮機構(gòu)1各包括臂體1-1、臂桿1-2、擺桿1-3，與半軸5、芯軸6以及偏心齒輪7、偏心軸8、曲柄9共同使臂桿1-2伸縮。
套裝于軸承上的左右半軸5-1、5-2安裝于中軸殼體10的兩側(cè)端板的中心孔，中軸殼體10兩側(cè)端板是裝配偏心軸8、曲柄9、左右半軸5-1、5-2、同步齒11進行同步旋轉(zhuǎn)的支承構(gòu)件，中軸殼體10要有一定的剛性，如可采用2～4mm鋼板壓制而成。左右腳踏臂伸縮機構(gòu)1安裝于左右半軸5-1、5-2的外端，臂體1-1為一端有孔的殼體，其內(nèi)側(cè)固裝于半軸5外端，半軸5為中空軸，芯軸6滑配于其內(nèi)。芯軸6外端鉸接擺桿1-3，擺桿1-3與臂桿1-2一端鉸接，臂桿1-2另一端從臂體1-1端孔中伸出，與腳蹬鉸接。臂桿1-2為圓柱形桿，臂體1-1端孔為圓孔，臂桿1-2滑配在臂體1-1端孔中，二者之間有防塵密封。如圖2、3所示，左右半軸5-1、5-2內(nèi)端為齒輪，同軸的左右同步齒11與左右半軸5-1、5-2內(nèi)端的齒輪嚙合，左右同步齒11的中心軸通過軸承安裝于中軸殼體10上，可自由轉(zhuǎn)動。同軸的左右偏心齒輪7分別與左右半軸5-1、5-2內(nèi)端的齒輪相嚙合，左右偏心齒輪7的中心軸通過軸承安裝于中軸殼體10上，可自由轉(zhuǎn)動，偏心軸8與偏心齒輪7中心軸平行，其左右端套接于左右偏心齒輪7，曲柄9后端套裝在偏心軸8上，曲柄9前端與連桿6-1鉸接，連桿6-1與左右芯軸6內(nèi)端鉸接。
如圖2、4、5所示，本車配有行星變速器。右半軸5-2同軸連接外環(huán)齒2-1，右半軸5-2上還套裝太陽齒2-3，外環(huán)齒2-1與太陽齒2-3之間有與二者嚙合的行星齒2-2，行星齒2-2的中心軸套裝于中軸殼體10。太陽齒2-3與超越離合器14連接。超越離合器14與右半軸5-2上套裝的傘齒輪13-1連接，傘齒輪13-2固裝于與后輪轂連接的傳動軸15上，傘齒輪13-1與傘齒輪13-2嚙合。傳動軸15插在中空的尾架12內(nèi)。右半軸5-2帶動外環(huán)齒2-1，通過行星齒2-2，帶動太陽齒2-3、超越離合器14，超越離合器14傳動傘齒輪13-1、傘齒輪13-2和傳動軸15，帶動后輪前進。
本車配置的重力推進器2結(jié)構(gòu)如圖2、4、5所示，避震彈簧16連接后尾叉和尾架12，在垂直彈性重力的作用下尾架12彈性震動。尾架12與中軸殼體10連為一體，中軸殼體10內(nèi)壁有與外環(huán)齒2-1相嚙合的凸齒。重力波動通過尾架12、中軸殼體10、外環(huán)齒2-1、行星齒2-2、太陽齒2-3、主傘齒輪13-1、副傘齒輪13-2、超越離合器14、傳動軸15驅(qū)動后輪軸。
尾架12的運動使中軸殼體10同步震動，迫使外環(huán)齒2-1產(chǎn)生一定角度偏轉(zhuǎn)，驅(qū)動行星齒2-2，、太陽齒2-3，太陽齒2-3傳動超越離合器14，超越離合器14使與之連接的主傘齒輪13-1轉(zhuǎn)動，帶動傳動軸15上的副傘齒輪13-2，瞬間驅(qū)動后輪軸旋轉(zhuǎn)。當尾架12反彈時，太陽齒2-3反向旋轉(zhuǎn)，超越離合器14處于滑動復位狀態(tài)。
重力推進器2的主要傳動部件均處于中軸殼體10內(nèi)，使本車結(jié)構(gòu)更為緊湊、穩(wěn)定本車配置的彈性蓄能器3結(jié)構(gòu)如圖6所示，包括剎車離合器3-1、后單向鎖3-8、后蓄能簧3-7、釋能控制器3-2以及超越離合齒3-5、前單向鎖3-4、前盤簧3-6。
剎車離合器3-1套裝于后輪軸上，行駛時剎車離合器3-1與后輪軸間為滑動，剎車時二者嚙合。后輪軸上還固裝可與剎車離合器3-1嚙合的后單向鎖3-8，后單向鎖3-8只能向前進方向旋轉(zhuǎn)?？刂茽烤€3-9連接剎車離合器3-1與剎車手柄，剎車手柄可安裝于車把上。釋能控制器3-2中軸齒輪分別與后單向鎖3-8與后蓄能簧3-7中軸嚙合連接，釋能控制器3-2阻力控制其中軸的轉(zhuǎn)動，釋能控制器3-2的釋能線3-3另一端在車把上。當自行車剎車時，剎車手柄通過控制牽線3-9拉動剎車離合器3-1，使其與后輪軸嚙合，驅(qū)動后單向鎖3-8，連動后蓄能簧3-7中心軸，后蓄能簧3-7張緊蓄能。后輪軸因后單向鎖3-8的阻力其轉(zhuǎn)動減緩。當剎車手柄完全捏緊時，后輪軸完全停止轉(zhuǎn)動。需要釋放能量時，拉動釋能控制器3-2上的釋能線3-3，即調(diào)整釋能控制器3-2中的磨擦阻力，其中軸轉(zhuǎn)動，后蓄能簧3-7能量釋放，經(jīng)釋能控制器3-2、后單向鎖3-8，驅(qū)動后輪行駛。
本彈性蓄能器3也能存儲倒蹬時的能量。左半軸5-1與超越離合齒3-5嚙合，超越離合齒3-5后方有與之嚙合的只能單向轉(zhuǎn)動的前單向鎖3-4，前單向鎖3-4與前盤簧3-6的中心軸連接。前盤簧3-6與后蓄能簧3-7連動。
前蹬時超越離合齒3-5滑動。倒蹬時左半軸5-1驅(qū)動超越離合齒3-5帶動前單向鎖3-4，通過前盤簧3-6，張緊后蓄能簧3-7進行蓄能。倒蹬的能量也轉(zhuǎn)換為蓄能器彈性能量。
本車配置的倒車掣4結(jié)構(gòu)如圖2、7所示，包括離合桿4-4、壓簧4-1、回車線4-2、三星架4-3。
三星架4-3為外齒輪，與右半軸5-2同軸裝配，行星齒2-2的中心軸固裝于三星架4-3上，離合桿4-4有與三星架4-3相配合的內(nèi)齒弧，離合桿4-4的一端套裝于中軸殼體10上固定的軸上，另一端與回車線4-2連接。壓簧4-1連接離合桿4-4內(nèi)齒弧外側(cè)與中軸殼體10。行駛時，壓簧4-1壓迫離合桿4-4的內(nèi)齒弧與三星架4-3相嚙合，三星架4-3固定，不能轉(zhuǎn)動。行星齒2-2在外環(huán)齒2-1驅(qū)動下旋轉(zhuǎn)，帶動太陽齒2-3、超越離合器14，通過主副傘齒輪13-1、13-2和傳動軸15驅(qū)動后輪。需要倒車時，拉動回車線4-2，離合桿4-4以一端的軸為中心轉(zhuǎn)動與三星架4-3分離，三星架4-3隨行星齒2-2轉(zhuǎn)動，行星齒2-2圍繞太陽齒2-3滾動，不能帶動太陽齒2-3轉(zhuǎn)動，超越離合器14處于空檔滑動狀態(tài)，后輪無阻倒退。放松回車線4-2，在壓簧4-1作用下，離合桿4-4轉(zhuǎn)回原位其內(nèi)齒弧又與三星架4-3嚙合。
權(quán)利要求1一種省力自行車，包括前后車輪、車架、車把，其腳踏臂一端與腳蹬鉸接，其特征為所述腳踏臂為腳踏臂伸縮機構(gòu)(1)。
2根據(jù)權(quán)利要求1所述的省力自行車，其特征為左右腳踏臂伸縮機構(gòu)(1)各包括臂體(1-1)、臂桿(1-2)、擺桿(1-3)，與半軸(5)、芯軸(6)以及偏心齒輪(7)、偏心軸(8)、曲柄(9)；套裝于軸承上的左右半軸(5-1)、(5-2)安裝于中軸殼體(10)的兩側(cè)端板的中心孔，左右腳踏臂伸縮機構(gòu)(1)安裝于左右半軸(5-1)、(5-2)的外端，臂體(1-1)為一端有孔的殼體，其內(nèi)側(cè)固裝于半軸(5)外端，半軸(5)為中空軸，芯軸(6)滑配于其內(nèi)，芯軸(6)外端鉸接擺桿(1-3)，擺桿(1-3)與臂桿(1-2)一端鉸接，臂桿(1-2)另一端從臂體(1-1)端孔中伸出，與腳蹬鉸接；同軸的左右同步齒(11)與左右半軸(5-1)、(5-2)內(nèi)端的齒輪嚙合，左右同步齒(11)的中心軸通過軸承安裝于中軸殼體(10)上，同軸的左右偏心齒輪(7)分別與左右半軸(5-1)、(5-2)內(nèi)端的齒輪相嚙合，左右偏心齒輪(7)的中心軸通過軸承固裝于中軸殼體(10)上，偏心軸(8)與偏心齒輪(7)中心軸平行，其左右端套接于左右偏心齒輪(7)，曲柄(9)后端套裝在偏心軸(8)上，曲柄(9)前端與連桿(6-1)鉸接，連桿(6-1)與左右芯軸(6)內(nèi)端鉸接。
3根據(jù)權(quán)利要求2所述的省力自行車，其特征為臂桿(1-2)為圓柱形桿，臂體(1-1)端孔為圓孔，臂桿(1-2)滑配在臂體(1-1)端孔中，二者之間有防塵密封。
4根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的省力自行車，其特征為所述右半軸(5-2)同軸連接外環(huán)齒(2-1)，右半軸(5-2)上還套裝太陽齒(2-3)，外環(huán)齒(2-1)與太陽齒(2-3)之間有與二者嚙合的行星齒(2-2)，行星齒(2-2)的中心軸套裝于中軸殼體(10)，太陽齒(2-3)與超越離合器(14)連接，超越離合器(14)與右半軸(5-2)上套裝的傘齒輪(13-1)連接，傘齒輪(13-2)固裝于與后輪轂連接的傳動軸(15)上，傘齒輪(13-1)與傘齒輪(13-2)嚙合。
5根據(jù)權(quán)利要求4所述的省力自行車，其特征為所述傳動軸(15)插在中空的尾架(12)內(nèi)。
6根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的省力自行車，其特征為本車配置有重力推進器(2)，其包括避震彈簧(16)和中軸殼體(10)內(nèi)的傳動部件，避震彈簧(16)連接后尾叉和尾架(12)，尾架(12)與中軸殼體(10)連為一體，中軸殼體(10)內(nèi)壁有與外環(huán)齒(2-1)相嚙合的凸齒。
7根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的省力自行車，其特征為本車配置有彈性蓄能器(3)，包括剎車離合器(3-1)、后單向鎖(3-8)、后蓄能簧(3-7)、釋能控制器(3-2)；剎車離合器(3-1)套裝于后輪軸上，行駛時剎車離合器(3-1)與后輪軸間為滑動，剎車時二者嚙合，后輪軸上還固裝可與剎車離合器(3-1)嚙合的只能單向轉(zhuǎn)動的后單向鎖(3-8)，控制牽線(3-9)連接剎車離合器(3-1)與剎車手柄，釋能控制器(3-2)中軸齒輪分別與后單向鎖(3-8)與后蓄能簧(3-7)中軸嚙合連接，釋能控制器(3-2)的釋能線(3-3)另一端在車把上。
8根據(jù)權(quán)利要求7所述的省力自行車，其特征為所述彈性蓄能器(3)還包括超越離合齒(3-5)、前單向鎖(3-4)、前盤簧(3-6)；左半軸(5-1)與超越離合齒(3-5)嚙合，超越離合齒(3-5)后方有與之嚙合的只能單向轉(zhuǎn)動的前單向鎖(3-4)，前單向鎖(3-4)與前盤簧(3-6)的中心軸連接，前盤簧(3-6)與后蓄能簧(3-7)連動。
9根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的省力自行車，其特征為本車配置有倒車掣(4)，包括離合桿(4-4)、壓簧(4-1)、回車線(4-2)、三星架(4-3)；三星架(4-3)為外齒輪，與右半軸(5-2)同軸裝配，行星齒(2-2)的中心軸固裝于三星架(4-3)上，離合桿(4-4)有與三星架相配合的內(nèi)齒弧，離合桿(4-4)的一端套裝于中軸殼體(10)上固定的軸上，另一端與回車線(4-2)連接；壓簧(4-1)連接離合桿(4-4)內(nèi)齒弧外側(cè)與中軸殼體(10)，行駛時，壓簧(4-1)壓迫離合桿(4-4)的內(nèi)齒弧與三星架(4-3)相嚙合，三星架(4-3)固定；拉動回車線，離合桿(4-4)與三星架(4-3)分離，三星架(4-3)隨行星齒(2-2)轉(zhuǎn)動，行星齒(2-2)圍繞太陽齒(2-3)滾動，超越離合器(14)處于空檔滑動狀態(tài)。
專利摘要本省力自行車的腳踏臂為腳踏臂伸縮機構(gòu)，其臂體固裝于半軸外端，芯軸滑配于半軸內(nèi)。芯軸外端鉸接擺桿、臂桿，臂桿從臂體端孔伸出鉸接腳蹬。同軸同步齒、偏心齒輪分別與左右半軸嚙合。偏心軸套接于左右偏心齒輪，偏心軸套裝曲柄，連桿鉸接曲柄與左右芯軸。臂桿帶動臂體、半軸，連動偏心軸圍繞偏心齒輪中軸轉(zhuǎn)動，曲柄前后往復擺動，帶動芯軸往復旋轉(zhuǎn)，擺桿帶動左右臂桿伸縮。本車腳踏臂半徑保持不變，施力半周力臂加長，反之縮短，減少乘騎者體能消耗20％－30％，體能得到合理利用。本車還有重力推進器，將重力性垂直波動轉(zhuǎn)換為水平驅(qū)動力，本車的彈性蓄能器，在減速剎車時，存蓄能量，其扭矩能量可釋放驅(qū)動本車。倒車掣使倒退時后輪無阻。
文檔編號B62M1/10GK2866298SQ20052003519
公開日2007年2月7日 申請日期2005年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月13日
發(fā)明者陳戈平, 廖新軍, 劉寧 申請人:陳戈平