一种全自动自行车的制作方法

文档序号:14933992发布日期:2018-07-13 18:53阅读:255来源:国知局

本发明提供了一种自行车,具体涉及一种利用偏心轮安装在运动式座凳自行车上进行主要驱动的一种全自动自行车。



背景技术:

自行车的发展史。“1817年发明了木头双轮自行车、1842年发明了脚踏自行车、1861年发明了踏板与车轮直接连接起来的自行车、1870年发明了钢丝轮轴自行车、1885年发明了链条把踏板和后轮连接起来的自行车、1888年发明了轮胎充气自行车、1908年发明了复式齿轮即后飞轮自行车,到20世纪20年代发明了制动块,才有了使刹车更稳更安全的自行车”。摘自《你一定要知道的伟大发明》【美】肯德尔著。从此,自行车技术全面成熟,一直沿用至今,人们命名它为第一代普通自行车。提出自行车的技术代差问题,有利于促进自行车技术的全面快速发展。第一代普通自行车亮点:1、双手控制方向盘,符合交通工具“安全第一”的要求;2、臀部坐在座凳上骑行,符合操纵交通工具“舒适性第一”的要求;3、用双脚踩踏蹬用力,符合人体结构、人体工学第一的要求。以上正统“三个第一”的基本要求是最佳的,也符合人们提出的技术代差大众化的基本要求,凡是不符合最佳“三个第一”的形形式式自行车,都不能称得上具有“几代车”的称号。例如:仰着骑的、手脚并用骑的等等,都不符合自行车最佳“三个第一”的基本要求。“1976年国外发明了山地自行车。”摘自《100个发明创造奥秘》【英】邓肯著。首先它是在第一代普通自行车的基础上发展而来,其特征在于:在第一代普通自行车的前叉上,安装了弹簧减震器和多变速装置调速系统,符合自行车交通工具正统最佳“三个第一”的基本要求,结构上具有重大突破和质的飞跃,命名为第二代山地自行车,其具有以下亮点:1、骑行更舒服;2、上坡变速更轻松。随着时代发展和科技进步,现在国家知识产权局已经授权本人在2013年发明的一种运动式座凳非机动车,专利号201310737142.1,它的出现对古老单一的骑车方式提出挑战,从此出现新的骑行方式,它具有脚踏动力和骑车人座凳上下摆动动力同时双力共用的双动力双飞轮自行车,该自行车也是在第一代普通自行车或第二代山地自行车的座凳下方,安装一套机械传动装置系统,座凳向上、向下运动都能产生驱动力,骑行姿势用力方式一模一样:臀部坐在座凳上,双手控制方向盘,双脚踩踏蹬,亮点是:1、骑行中一只脚踩踏下去利用反作用力,让人体自动向上;利用座凳下弹簧受力压缩后自动向上的弹力,让人体自动向上;人体配合向上;人体座凳很快到了最高上止点,自动产生驱动力;到了最高上止点,依靠人体重力自动向下落体,又自动产生驱动力,具有自动产生驱动力的功能,这样的自行车成为半自动自行车,它的骑行方式符合最佳“三个第一”的基本要求。2、自行车在骑行中能够自动取得驱动力。3、遇到问题也可以改变骑行方式,双脚不用踩踏,依靠骑车人的身体上下摆动作驱动力,也能在平地让自行车以较快速度向前运动,而且座凳的上下运动与否,可以随时随意实行“拴、钩、塞”实行三保险,实现两用,相当安全。

现在具有省力、健身、娱乐和具有上下摆动功能的自行车一般分为三类:一类为车轮是椭圆形的,利用椭圆各处半径不同而让骑车人产生上下摆动的感觉;另一种是通过偏心轴与车轮中心作偏心式固定,形成偏心轮自行车,这两种车,由于结构问题只能起到健身、娱乐和代步作用;第三类是运动式座凳半自动自行车,它具有把骑车人重力和弹簧弹力自动转换驱动力的功能和效果。但是,这些功能和效果的取得,还需要双脚不停地踩踏或遇到高低不平巅颇的路面。



技术实现要素:

为此,本发明在于克服现有技术之不足,提供一种全自动自行车,该自行车不仅在骑行中可以把骑车者重力和座凳下弹簧弹力自动转换驱动力,实现上下摆动、省力、健身的目的,而且在骑行中不需要双脚连续踩踏或遇到高低不平巅颇的路面,也能不停地向前运动行驶,同时改变过去自从有自行车以来,人们一直用双脚踏自行车为主的骑行习惯和方式。

一种全自动自行车包括车身,前叉,座凳,手把,主动轮,被动轮,撑脚和踏脚板,踏脚板与主链轮连接,主链轮通过主链条与多变速主飞轮连接,多变速主飞轮与主动轮连接;该座凳下方车身,设有往复式齿轮箱,往复式齿轮箱内设有往复式齿轮传动机构,座凳与导轨轴连接,导轨轴固定有一弹簧靠山,弹簧靠山与往复式齿轮箱之间设有弹簧,导轨轴下端通过往复式齿轮传动机构与辅助链轮连接,辅助链轮通过辅助链条与辅助飞轮连接,辅助飞轮与主动轮连接;手把分左手把和右手把,左手把上设有后刹车器拨把和离合器控制装置,辅助链轮与齿轮箱之间设有拨叉式离合器;右手把上设有前刹车器、多变速主飞轮调速器和设有座凳锁拨把、支架,座凳锁拨把上设有钢绳和钢绳套,座凳锁拨把上覆盖有保险塞和位于保险塞上的柄,与手把活动连接,柄与支架之间设有弹簧,座凳下导轨箱前设有座凳锁装置,锁座锁轴上的横杆一端与锁轴活动连接,横杆另一端与支架活动连接,锁轴头部有弯钩,锁轴与锁座活动连接,锁座与横杆之间的锁轴上设有弹簧,锁座与横杆之间的钢绳上设有弹簧;右手拨把在钢绳和钢绳套、在回位弹簧、锁座和横杆的作用下,可实行锁轴在锁座上前后移动,成为一套可控制座凳上下运动与否的操作系统;座凳下端设有紧固器,紧固器上设有螺钉横轴,骑行中座凳紧固器螺钉横轴向下运动到最低位,与导轨箱相碰,右手拨把一捏,锁轴即可向后移动,对紧固器上的螺钉横轴实行“十”字交叉连接,对座凳上下运动采取“拴,钩,塞”可锁的制动措施,其特征在于:车轮中至少有一个轴安装于车架上,轴上设有轴套轴承夹头,轴套两端设有槽轮,槽轮两端设有轴承,轴承上设有主飞轮辅助飞轮,辅助飞轮旁设有刹车盘,槽轮穿过花鼓,花鼓上下设有凸块,花鼓通过辐条与轮子连接,花鼓两侧设有靠山和螺孔,花鼓靠山与对应的轴套槽轮之间形成空隙,固定导轨插入空隙并固装于花鼓侧面上成为偏心轮;偏心轮安装在运动式座凳半自动自行车上,成为全自动自行车。

此轴上设有轴套,轴套上下设有上下对应的3组凸块,轴套两端设有槽轮,槽轮两端设有轴承,该槽轮与轴承固定连接,左边轴承上设有外螺纹,该外螺纹与辅助飞轮内螺纹咬合连接,左边轴承上外螺纹与辅助飞轮内螺纹咬合连接,辅助飞轮旁边设有垫圈,垫圈旁边设有刹车盘,刹车盘内螺纹与轴承上外螺纹咬合连接,后车架上设有与刹车盘相对应的刹车器,该刹车器与后车架固定连接,该刹车器与刹车盘实行对应作间歇式连接,左手拨把上设有刹车拨把控制器,拨把控制器上设有钢绳钢绳套,与后车架上的刹车器固定连接;右边轴承上设有外螺纹,该外螺纹与多变速主飞轮内螺纹咬合连接,右后车架上设有多变速主飞轮调节器,与主飞轮调节器固定连接,右手把上设有多变速主飞轮控制器钢绳钢绳套系统,与多变速主飞轮调节器固定连接。

此轴套两端槽轮穿过花鼓圆孔内与花鼓靠山相对应,花鼓圆孔上下设有对应凸块,该凸快与轴套上下设有对应的3组凸块相对应,该花鼓上下对应的凸块上设有上下3组螺栓孔,该上下3组螺栓孔与轴套上下3组凸块相对应,该花鼓上下凸快上的3组螺栓孔上设有凹槽螺栓,凹槽与凹槽之间的距离为5至10毫米,该花鼓凸快上下3组螺栓孔旁设有互为垂直对应的上下3组螺钉孔,该螺钉孔内设有支头螺钉。

此轴套两端的槽轮穿过花鼓两侧靠山相对应,花鼓靠山与轴套槽轮之间形成上下对应空隙,该对应空隙由插片固定导轨插入该对应空隙,固定导轨用螺钉固装在花鼓两侧,与花鼓固定连接,对花鼓和槽轮互相之间左右窜动进行固定自锁,轴套槽轮无法在花鼓圆孔内左右移动,轴套槽轮可在固定导轨上由花鼓上的凹槽螺栓进行上下调节移动和定位;花鼓边缘上设有辐条,花鼓通过该辐条与主动轮连接。

此偏心轮圆心与偏心轴圆心之间的距离h值=a,可在花鼓圆孔内0至25毫米范围移动,调节好h值,可以通过花鼓上下凹槽螺栓进行上下调节固定定位,可以用与凹槽螺栓互为垂直的支头螺钉进行固定锁定。

此座凳下方设有导轨箱,导轨箱下方设有车身套,与导轨箱固定连接,车身套下端设有螺孔和螺钉,导轨箱下方设有车身,车身上端直径与车身套直径匹配活动连接,车身上端设有螺孔与车身套上的螺孔和支头螺钉对应匹配用支头螺钉固定连接,车身下端设有车身座与齿轮箱固定连接,当导轨轴上的弹簧需要调换时,可把车身套上的支头螺钉旋出车身,车身套与车身即可分离。

此座凳下方设有导轨箱,导轨箱前方设有座凳上下运动控制系统钢绳钢绳套,钢绳穿过导轨箱、弹簧和横杆上的孔,横杆上设有锲子,由锲子插入该孔挤压钢绳作固定连接,在横杆上锲子上下方设有圆孔,锲子尾部设有锲子紧固器,该紧固器与锲子尾部紧密固定连接,锲子紧固器上设有两头螺杆,该两头螺杆穿过该横杆上下方圆孔并用螺母收紧与其固定,在锲子紧固器作用下锲子被进一步固定锁定。

此辅助链轮与齿轮箱之间设有拨叉式离合器,该拨叉式离合器头部设有滑轮支架,支架上设有滑轮轴,滑轮轴上设有滑轮与滑轮轴滑动连接。

此固定导轨轴上方、座凳下方另外增加一段加长导轨轴作备用;该备用导轨轴上端是空心圆柱形,该圆柱形上端设有螺孔,该螺孔与座凳套圈上紧固器设有的螺孔螺钉对应匹配,固定连接;该备用导轨轴下端空心圆柱形内径上设有内凹槽,该内凹槽的内径与固定导轨轴上端圆柱形外径匹配连接,该导轨轴下端空心圆柱形内凹槽上设有开口,该开口下端设有紧固器,该紧固器上设有螺钉和螺孔、支头螺钉,该螺孔、支头螺钉与固定导轨轴上端设有螺孔匹配,固定连接,该紧固器当座凳向下运动时可与导轨箱相碰,备用导轨轴长度可在5至15公分范围选取,采用1至3个不同规格的备用导轨轴作备用。

采用这样的结构后,由于在一种运动式座凳自行车的后轮上,设置了偏心轮,偏心轮圆心与偏心轴圆心之间的距离为h值,h值越大,偏心轴上下摆动距离越大,骑车人座凳上下摆动幅度越大,对自行车的冲击作用力也越大,反之越小。骑行中偏心轮的滚动行驶让偏心轴连续不断地作上下圆周运动,偏心轴不停地上下运动必须推动与其紧密固定连接在一起的车架、座凳、座凳上骑车人和座凳下弹簧作上下摆动运动,座凳上骑车人和座凳下弹簧作上下摆动运动,正好激活第二个动力源,正好迎合对骑车人座凳上下运动的动力需要,正好推动骑车人座凳作上下运动、推动座凳下往复式机械传动机构、推动辅助链轮、辅助链条、辅助飞轮、偏心轮向前运动;偏心轮向前运动了,又推动偏心轴上下运动,使运动式座凳偏心轮自行车达到连续不停地进行驱动力循环传递和互补,骑行中具有这种运动特点的自行车,成为全自动自行车。因此,有了这样的全自动自行车,在骑行的过程中,就不需要双脚连续不停地踩踏,而是利用车轮向前运动、利用偏心轴连续不停地上下运动,利用骑车人座凳的上下运动、推动偏心车轮连续不停地向前运动,因而骑行起来不需要双脚连续不停地踩踏、十分轻快省力健身。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明一实施例的整体结构示意图。

图2是图1的结构俯视图。

图3是本发明的前车架、中间车身和后车身三大部件连接示意图。

图4是偏心轮与运动式座凳自行车后车架整体连接结构示意图

图5是偏心轮运动件轴套槽轮穿过被动件花鼓孔槽型靠山并与槽型靠山相对应,由固定导轨插入三者之间的连接结构剖视图。

图6是偏心轮中偏心车轴的偏心距离h值等于a毫米状态下,运动件车轴、轴套在花鼓圆孔里的偏心状态连接剖视图。

图7是偏心轮中的h值等于零重合状态下,插片固定导轨受力面与轴套上槽轮和花鼓上槽型靠山之间连接结构示意图。

图8是插片固定导轨示意图。

图9是右手把上设置的座凳锁支架、座凳锁拨把、保险塞和位于保险塞上的柄座凳锁刹车装置系统,与手把活动连接示意图。

图10是座凳、导轨轴、弹簧靠山“三者一体”的连接结构示意图。

图11、图12是“三者一体”与弹簧、导轨箱、滑轮、车架套和座凳锁装置系统之间的连接结构示意图。

图13、图14、图15、图16、图17是往复式齿轮传动装置之间的连接结构示意图。

图18是备用导轨轴结构示意图

图19是弹簧工作示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作详细说明。

图中:w、车轮,w1、被动轮,w2、偏心主动轮,1、弯折面,2、撑脚,3、踏脚板,4、刹车器拨把,5、手把,6、主链轮,7、辅助链轮,8、离合器拨把,9、主链条,10、辅助链条,11、张紧器夹板,12、多变速主飞轮,13、辅助飞轮,15、弹簧,16、弹簧靠山,17、齿轮箱,18、座凳,18′、下降时座凳,18″、上升时座凳,19、后车架,20、导轨箱,21、圆孔,22、紧固套圈,23、导轨轴,24、齿条,25、平面条,26、防震圈,27、凹槽螺栓,28、螺钉,29、中间车架,30、花鼓,31、滑轮,33、螺孔,34、弹簧销,35、螺母,36、支架座,37、轴,38、轴套,39、钢珠,40、中轴,41、锁座,42、锁轴,43、外螺纹,44、内螺纹,45、刹车器,46、钢绳,47、柄48、大齿轮,49、小齿轮,50、软垫,51、横杆,52、开口,53、紧固器,54、花鼓靠山,55、轴承孔,56、轴承,57、支架,58、调整片,59、圆孔,60、传动轴,61、输出轴,62、轴套座,63、钢丝弹簧,64、键,65、棘爪靠山,66、棘爪,67、棘齿,68、拨叉轴,69、导轨箱底座,70、槽轮,71、中间惰轮,72、套管靠山,73、后轴,74、夹头,75、凸块,76、圆弧面,77、锲子,78、凹槽,79、防尘罩,80、刹车盘,81、固定导轨,82、座凳锁拨把,83、拨把支架,84、内凹圆弧面,85、竖立管,86、调节器,87、钢绳套,88、圆心,89、垫圈,90、辐条,91、弯钩,92、拨叉臂,93、拨叉座,94、拨叉器,95、保险塞,96、套圈,97、圆环,99、后车架,100、空档,101、铰链,102、前轮轴,103、前叉,

图1、图2、图3是一种全自动自行车结构示意图,包括前车架19,中间车架29,后车架99,主动轮w2,被动轮w1,前轮轴102和花鼓30上设有刹车盘80前叉103上设有刹车器45,右手把设有前刹车盘80调节器86和多变速主飞轮12调节器86,后轮轴73和花鼓30上设有刹车盘80车架99上设有刹车器45,左手把设有后刹车盘80调节器86和拨叉式离合器94调节器86,辅助链轮7和齿轮箱17之间设有拨叉器94。座凳18,车把5和踏脚板3,踏脚板3与主链轮6连接,主链轮6通过主链条9与多变速主飞轮12连接,多变速主飞轮12与主动轮w2连接,辅助链轮7与往复式齿轮传动机构中的输出轴61连接,辅助链轮7通过辅助链条10与辅助飞轮13连接,辅助飞轮13与主动轮w2连接。设置前被动轮w1为小轮,后主动轮w2为大轮,这样一方面能够缩短整个车身长度,而且为转弯带来方便,不影响车速。右手把上设有座凳锁拨把82调节器86,在钢绳46钢绳套86、在回位弹簧15、锁座41和横杆51的作用下,可实行锁轴42在锁座41上前后移动,成为一套可控制座凳18上下运动与否的操作系统;座凳18下端设有紧固器53,紧固器53上设有螺钉横轴28,骑行中座凳18紧固器53螺钉横轴28向下运动到最低位,与导轨箱20相碰,右手拨把82一捏,锁轴42即可向后移动,对紧固器53上的螺钉横轴28实行“十”字交叉连接,对座凳18上下运动采取“拴、钩、塞”可锁的制动措施;车轮w中至少有一个偏心轮w2安装于车架99上。

图4、图5所示偏心轮w2安装在运动式座凳自行车后车架99上,偏心轮w2由运动件轴套38上槽轮70穿过被动件轮上花鼓30槽型靠山54对应、形成空隙100、由固定导轨81插入该空隙100、固定导轨81与花鼓固定连接组成,主动偏心轮w2的后轴73与后车架99固定连接,后轴73周围设有轴套38,轴套38上下设有3组对应的固定凸块75;轴套38两端设有槽轮70,两个槽轮70背面设有轴承56,固定连接,左右轴承56轴套38上方设有外螺纹43,右边轴承56轴套38与设有内螺纹43的多变速主飞轮12咬合连接,多变速主飞轮12上设有主链条9,主链条9与主链轮6连接;左边轴承56轴套38与设有内螺纹43的辅助飞轮13咬合连接,辅助飞轮13上设有辅助链条10,辅助链条10与辅助链轮7连接;辅助飞轮13旁边设有垫圈89,与垫圈89连接的设有刹车盘80,刹车盘80设有内螺纹43,该内螺纹43与轴承56轴套38上外螺纹43咬合连接;后车架99与后轴73固定连接,后车架99上设有刹车器45,刹车器45与刹车盘80之间为间歇式连接,刹车器45系统上钢绳46和钢绳套87与左手把5上的刹车器拨把4连接,该刹车器拨把4可对偏心轮w2的运动行驶与否进行操作控制。运动件轴套38槽轮11的周围设有相对应的花鼓30,花鼓30上下设有1组凸块75;在花鼓30两侧面边缘上设有小孔,小孔上设有辐条90,通过辐条90与车轮w2连接;在花鼓30两侧设有凹槽靠山54,该凹槽靠山54与凹形槽轮11相对应并形成空隙100,该空隙100由插片固定导轨51插入填补;该插片固定导轨51通过螺钉28与花鼓30固定连接;脚踏主链轮12和骑车人座凳18上下运动,主飞轮12辅助飞轮13都能带动偏心轮w2向前运动。

图6是偏心轮w2中偏心轴73的偏心距离h值等于a毫米状态下,运动件主轴73、轴套38在花鼓圆孔21里的偏心状态连接剖视图,偏心轴73上设有轴套38,运动件轴套38上下设有3组对应凸块75,3组对应凸块75穿入花鼓30圆孔21内,花鼓30上下凸块75设有与轴套38上下凸块75相对应,该凸快75上设有上下对应的3组螺孔33和凹槽螺栓27,该凹槽螺栓27上设有5个距离为5毫米的横向凹槽78,在该螺孔33和凹槽螺栓27旁设有与其互为垂直的螺孔33和尖头支头螺钉28;支头螺钉28上的尖头可与螺栓27上的横向凹槽78垂直匹配砍入固定;固定导轨51通过螺钉28与花鼓30固定连接,运动件槽轮70穿入花鼓圆孔21里;偏心轴73上的活动导轨凹形槽轮70两端,在花鼓30上下6只凹槽螺栓27的调节作用下,偏心轴73上槽轮70可沿着花鼓30两侧固定导轨51上下移动,偏心轴73移动距离h值为花鼓30圆心88与偏心轴73圆心88之间的距离,移动h值距离为半径0至25毫米随意调节变化,如果a=10毫米,骑行中自行车实际上下摆动距离是10乘2=20毫米。

图7是偏心轮中的花鼓圆孔21圆心88与后轴73圆心88之间的距离h值等于零重合状态下,插片固定导轨81内侧受力面与轴套38两侧槽轮70内侧受力面之间采取可移动接触,固定导轨81外侧受力面与车轮花鼓30两侧槽型靠山54内侧受力面之间采取固定连接,固定导轨81与花鼓30由螺钉28固定链接,运动件轴套38两侧槽论70是活动导轨,可在花鼓30上下3组凹槽螺栓27调节作用下,两侧槽轮70沿着固定导轨81在花鼓圆孔21半径里上下移动;距离调节好后,可用垂直于凹槽螺栓27的支头螺钉28做固定定位;在动力件辅助飞轮推动下,推动运动件轴套38两侧槽论70运转,两侧槽轮70通过固定导轨51能够推动花鼓30两侧凹槽靠山54一起运转,花鼓30运转能够通过花鼓30上的辐条90带动轮子w2一起运转。

图8是插片固定导轨81的结构示意图,固定导轨81上设有8个圆孔21,固定导轨51由螺钉28与花鼓30两个侧面固定连接,固定导轨51左右两个大外挡侧面与被动件花鼓30凹槽靠山54内挡面接触,固定连接,成为承导受力面;固定导轨51左右两个小外挡侧面与运动件槽轮70内凹面接触,固定连接,成为承导受力面;同时固定导轨51安插在花鼓靠山54与槽轮70之间两侧进行分割,两侧槽轮70无法左右窜动,起到自锁作用;同时固定导轨51安插在花鼓30与槽轮70之间两侧,固定导轨51与花鼓30是固定连接体,两侧槽轮70在花鼓30上下凹槽螺栓27的调节移动作用下,两侧活动导轨槽轮70可以沿着两侧固定导轨51上下移位,移位好后可用花鼓30上下凹槽螺栓27和互为垂直螺钉28定位锁定。

图9是右手把上设置的座凳锁拨把支架83、座凳锁拨把82、保险塞95和位于保险塞95上的柄47,与手把5活动连接示意图,是座凳锁拨把82支架83和保险塞95,手把套98与手把5之间的连接示意图,上右手把5上设有座凳锁拨把82和支架83,拨把82的移动能够带动设在座凳锁拨把82与座凳锁支架83上的钢绳46移动,同时造成拨把82与支架83之间形成“△”形空档100,钢绳46和套管87与横杆支架57上的横杆51连接,座凳锁支架83与手把套98之间设有保险塞95和垫圈89保险塞95前端呈“△”形,中间为圆环97在座凳锁支架83上设有螺钉28和弹簧靠山16,在弹簧靠山16与圆环97之间设有回位弹簧15,用螺钉28固定,保险塞95就覆盖在座凳锁拨把82头部,当拨把82捏住时,就会与座凳锁支架83分离出现一个呈“△”形空档100,在弹簧15作用下,正好被“△”形保险塞95填补,座凳锁拨把82无法还原,起到保险作用,若要拨把还原位置,必须用手捏座凳锁拨把82和用手指拨动保险塞95上的手指柄47,让“△”形保险塞95脱离空档100,拨把82恢复原位。

图10是座凳18、导轨轴23和弹簧靠山16之间的连接示意图,从图中可以看出导轨轴23分成三段,上段23′是圆柱形与座凳18固定连接,上段23′的下端与中段23″的上端用螺纹43连接,并用弹簧销34作固定,中段23″螺纹43中间与设有内螺纹43的弹簧靠山16固定连接,旋转弹簧靠山16可以改变座凳18上下运动距离。中段23″与下段23″′用弹簧销34固定连接,下段23″′前后分别设置前齿条24和平面条25,齿条24下端分成上下两段,呈斜面形由铰链101单向旋转连接;座凳18、导轨轴23和弹簧靠山16三者组合成一体,简称“三者一体。”

图11、图12是座凳、导轨轴、弹簧靠山、弹簧、导轨箱、滑轮、车架套、后车架和座凳锁控制系统之间的连接结构示意图,座凳18通过座凳紧固器53与导轨轴23连接,紧固器53上设有螺钉28,座凳锁42控制系统右手把上,设有座凳锁42控制器钢绳46和钢绳套87,该钢绳46和钢绳套87与导轨箱20前面的锁轴42控制器横杆51固定连接,钢绳46穿过套管靠山72、导轨箱20、弹簧15和横杆51上孔21,由设有锲子77穿入该孔21中挤压钢绳46作固定连接,横杆51上锲子77上下两边设有圆孔21,锲子77前端设有锲子紧固器53,紧固器53与锲子77紧密固定连接,该锲子紧固器53上设有上下两头螺杆与横杆51上下两个圆孔对应匹配穿入该圆孔中,由两个螺母35在紧固器53两个螺杆上旋紧锁定,让横杆51上锲子77紧密挤压钢绳46固定而无法后退,为座凳的上下运动与否进一步增加了可靠性。

导轨轴23上设有弹簧靠山16,弹簧靠山16通过弹簧销34与导轨轴23固定连接,弹簧靠山16下方设有弹簧15,座凳18下方设有导轨箱20,导轨箱20下方设有车架套96固定连接,车架套96上设有螺纹孔33和螺钉28,导轨箱20下方设有车架29与车架29活动连接,车架29上端设有螺纹孔33与车架套96上螺纹孔33对应匹配连接,调换弹簧时导轨箱与车架即可分离,为调换弹簧带来方便,车架29下端与车架座36固定连接,车架座36下方设有导轨箱20通过螺钉与导轨箱20固定连接。

导轨箱20设在座凳18和弹簧靠山16之间,导轨箱20中间设有圆孔21与导轨轴23上段23′弹簧销34对应,导轨轴23穿过导轨箱20,导轨轴23两侧设有与导轨轴23互相垂直的一组前后圆销轴37,导轨轴23为圆柱形,一组前后圆销轴37上设有前后滚动滑轮31,滚动滑轮31面为内凹的圆弧面84,与导轨轴23的圆柱面相匹配,这样,导轨轴23位于前后两个滚动滑轮31之间,对导轨轴23的上下运动起到导向作用,导轨箱20另一侧设有圆孔21,用螺钉28与后车架99固定连接,起到稳定中间车架29作用,两只滚动滑轮31的左右两边圆销轴37上,设有轴套38,轴套38与圆销轴37连接能够限制滚动滑轮31左右窜动,从而限制了导轨轴23的左右摆动。

图13、图14、图15、图16、图17是往复式齿轮传动装置结构示意图,导轨轴23下端两侧分别设有平面条25和齿条24,往复式齿轮传动机构包括后平面条25与之相匹配的上下两只凹槽形滚动滑轮31,活动连接,凹槽形滚动滑轮机构设有轴承56和圆销轴37,上下两只对应凹槽形滚动滑轮31,能确保导轨轴23下端的平面条25和齿条24平稳上下运动,还能不让座凳18左右摇摆,平面条25的背后是齿条24与对面设置的大齿轮48啮合连接,大齿轮48与棘轮机构连接,齿轮棘轮机构通过键64与传动轴60固定连接;齿条25上的另一面通过设置的惰轮71与小齿轮49啮合连接,小齿轮49与棘轮机构连接,齿轮棘轮机构与传动轴60固定连接,传动轴60的左右两边设有轴承56,左边轴承56的箱体17外设有输出轴61,输出轴61上设有轴套38,轴套38通过键64与输出轴61固定连接,轴套38上设有凹槽78,凹槽78上设有钢珠39,钢珠39上面与辅助链轮7上的中心轴套38内径活动连接,轴套38上设有轴套座62,轴套座62上设有开口52,轴套38通过轴套座62上开口52,与辅助链轮7中心轴套38内侧上的凸块75,啮合连接,只要输出轴61发生转动,轴套38通过输出轴61上的键64,也会转动,轴套座62带动辅助链轮7转动,辅助链轮7通过辅助链条10与辅助飞轮13连接,辅助飞轮13与主动轮w2连接,因此,只要输出轴61能够转动,主动轮w2也能随之转动;辅助链轮7与往复式齿轮箱17之间设有拨叉离合器,拨叉离合器头部设有滑轮支架57,与滑轮支架57固定连接,滑轮支架57上设有滑轮轴37,与滑轮轴37固定连接,滑轮轴37上设有滑轮31,与滑轮31活动连接,滑轮与辅助链轮7之间作间歇式连接,自行车倒车时,拨叉头部滑轮31与辅助链轮7内侧面是滑轮31摩擦,对辅助链轮7没有损伤;拨叉离合器装置包括拨叉94和拨叉臂92,拨叉臂92头部设有圆孔21,圆孔21中设有拨叉轴68,拨叉轴68与拨叉座93连接,拨叉座93通过螺钉28与齿轮箱17固定连接,拨叉臂92尾部设有圆孔21、内螺纹43和支头螺钉28,钢丝绳46穿过圆孔21,通过支头螺钉28与拨叉臂92固定连接,往复式齿轮箱17底部设有弹簧靠山16,固定连接,弹簧靠山16与拨叉臂92之间设有弹簧15,钢丝绳46穿过弹簧15和弹簧靠山16,与设在手把5上的离合器拨把8固定连接,弹簧靠山16与离合器拨把8之间的钢丝绳46上,设有套管87,拨叉94与辅助链轮7间隙连接,辅助链轮7能够轻松左右来回移动;因此,新式自行车需要后退时,主动轮w2要受到辅助链条10和往复式齿轮传动机构的牵制,无法后退,这时,只要用左手捏住离合器拨把8,拨叉94就会转动,让辅助链轮7中心轴套38内侧面上的凸块75,与轴套座62上的开口52分离,车子就可以后退。由于在轴套38外档两只垫圈89之间设有弹簧15,当后退结束,左手上的离合器拨把8放松,拨叉94在弹簧15作用下,就会回到原来位置。辅助链轮7在弹簧15作用下,向里档移动,使得辅助链轮7中心轴套38内侧凸块75,与轴套座62上的开口52啮合连接,主动轮w2又恢复正常转动;在垫圈89外档的输出轴61上设有螺母35固定,为了防止螺母35在运转中旋转便在螺母35设有支头螺钉28。

导轨轴23下端的齿条24与左边大齿轮48棘轮啮合连接,当导轨轴23作向上运动时,齿条24也作向上运动,并带动大齿轮48棘轮作逆时针方向转动,因大齿轮48内圈设有棘齿67,其棘齿67平面与棘爪66平面啮合,棘齿67和棘爪66在钢丝弹簧63作用下,成为间歇啮合连接,棘爪66的圆柱形根部与棘爪靠山65活动链接,钢丝弹簧63另一端与棘爪靠山65连接,而发挥弹性作用,棘爪靠山65通过设在传动轴60上的键64,而与传动轴60固定连接,当导轨轴23作向上运动时,齿条24带动大齿轮48,大齿轮48内圈棘齿67带动棘爪66,棘爪66带动棘爪靠山65,棘爪靠山65带动传动轴60作逆时针方向转动,使主动轮w2向前转动,当导轨轴23作向下运动时,下端齿条24,只能带动大齿轮48空转,因棘齿67与棘爪66不能啮合。但是,当导轨轴23作向下运动时,通过惰轮71的转向作用,使小齿轮49内圈的棘齿67对棘爪66发挥了逆时针转动作用,使得传动轴60也作逆时针方向转动,使主动轮w2向前运动,同理,当导轨轴23作向下运动时,大齿轮48内圈上的棘齿67与棘爪66不啮合,而不发挥作用;因此,无论导轨轴23作向上或向下运动,导轨轴23下端齿条24都能让传动轴60作逆时针方向转动,使主动轮w2向前运动,导轨轴23的上下运动有互补作用,效率达到100%。

图18是一根备用导轨轴的结构示意图,当高大骑车人骑运动式座凳偏心轮w2全自动自行车时,座凳18高度偏低,这时可以把备用导轨轴23安装在固定导轨轴23上,先把座凳18下套圈22上的紧固器螺钉28打开,把紧固器53上的支头螺钉28打开,座凳套圈22即可卸下,然后把备用导轨轴23下端的紧固器螺钉28打开、支头螺钉28打开,即可把备用导轨轴23安装在固定导轨轴23上端,用紧固器53上的支头螺钉28与固定导轨轴23上的螺孔33对准固定、用紧固器53上的螺钉28螺母35固定;再把座凳套圈22上的紧固器53安装在备用导轨轴23上端,把该座凳18下紧固器53上的支头螺钉28与备用导轨轴23上端的螺孔33对准固定、用紧固器53上的螺钉28螺母35旋紧固定;有备用导轨轴23可以提高座凳18位置,给高大骑车人骑车带来方便。

图19是弹簧工作图,弹簧15的长度一般为300mm~550mm,外圈直径为25mm~50mm,弹簧15的钢丝直径为3mm~5mm。

现在根据一个实施例来分析弹簧的工作情况。弹簧总长h0是355mm,钢丝直径d是3.5mm,外径d是28mm,中径d2是24.5mm,总圈数n1是37圈,有效工作圈数n是35圈,弹簧材料是碳素弹簧钢。求:h1=300mm时,即弹簧压缩55mm放在圆柱形支架内的最小工作压力是多少?h2=200mm,即向下再压缩100mm,共压缩155mm时的最大工作压力是多少?极限变形量和极限工作压力是多少?剪切弹性模量g=78500mpa。

求出弹簧刚度p′:p′=g·d-1/8d23·n=78500×3.5-1/8×24.53×35=2.86n/mm。

求出压缩55mm时的工作压力是f1=(h0-h1)·p′=55×2.86=157n化成kg是16kg。

求出压缩155mm时的工作压力是f2=(h0-h2)·p′=155×2.86=443n化成kg是45kg。

根据弹簧15设计时还应考虑在最大载荷作用下各圈之间仍有一定的间距s1保证此时弹簧仍有弹性。s1的大小推荐为s1=0.1d≥0.2mm。

根据要求极限间距s1=0.1d=0.1×3.5=0.35mm。

每圈最小安全节距是t=d+s1=3.5+0.35=3.85mm。

工作有效圈数35圈时的最小安全高度是ha=n·t=35×3.85mm。

两端各并紧1圈并磨平,则实际极限高度是ha=ha+2d=135+7=142mm。

弹簧极限变形量h0-h3=355-142=213mm。

弹簧的极限载荷f3=(h0-h3)·p′=213×2.86=609n。

通过计算,最大工作变形量小于极限变形量,弹簧安全可靠。

根据一个实施例来分析自行车的运作情况。先把偏心轴h值调节到自己满意适合的位置,1、凹槽螺栓上的凹槽与凹槽之间的间隔距离为5毫米,调节适合位4挡,5乘4=20(毫米),用花鼓下面3只凹槽螺栓全部旋到花鼓圆孔底部,再旋花鼓上面中间第二只凹形螺栓向下旋四挡20毫米,然后再旋上面第一只、第三只凹槽螺栓向下旋四挡20毫米,上面三只凹槽螺栓定位固定。2、然后再旋花鼓下面中间第二只凹形螺栓向上旋紧,再旋下面第一只、第三只凹形螺栓2向上旋紧,这样偏心轴套就处在上下螺栓夹击作用下而无法上下窜动,定位固定好。3、再用花鼓上下6只尖头支头螺钉对准对应的上下6只互为垂直凹槽螺栓旋紧固定锁定,不让槽轮在固定导轨上上下窜动,固定导轨与花鼓用螺钉固定连接锁定,槽轮就不会左右窜动。

设:骑车者体重一般为65公斤,座凳和导轨轴等重量忽略不计。根据计算,弹簧长355毫米压缩155毫米时工作压力为45公斤,通过计算,选择实际座凳上下工作行程为140毫米时工作压力41公斤,偏心轴上下摆动距离为40毫米,在平地行驶;同时,该弹簧弹性很好,如果弹性不好或弹性与体重不匹配,可以随时调换,偏心轴的偏心距离h值可以根据自己需要进行调节。

上车前座凳处在下止点,上车后先用双脚踏20米左右,车速保持每小时15公里,此时,自行车后轮上下摆动40毫米,骑车人座凳上下摆动也是40毫米,但是,座凳被锁住的,没有产生辅助驱动力,20米后车速仍然保持惯性运动每小时15公里。

然后停止双脚踩踏,打开座凳锁,这时骑车人座凳开始自动上下运动产生驱动力;自行车在惯性力作用下,自行车继续不停地向前运动,车速保持每小时15公里,自行车作上下摆动40毫米,骑车人座凳下设有弹簧弹力41公斤,在弹簧作用力下,骑车人座凳在自行车的上下摆动距离40至140毫米,如果达不到140毫米说明弹簧弹力不够,可以更换一根弹力大一点的,直到满意适合为止,由于骑车人体重65公斤,弹簧弹力41公斤,因此在自行车上下摆动40毫米运动的过程中,弹簧具有41公斤的向上推力,65-41=24公斤,骑车人与弹簧相比多余24公斤,这时车轮向前每转一圈,自行车上下摆动40毫米一次,车子向上或向下摆动在骑车人座凳的作用力下,能够自动产生驱动力,这是全自动自行车的功能所决定的:骑车人座凳向上运动依靠座凳下弹簧压缩后自动释放能量产生驱动力,骑车人座凳向下运动依靠骑车人座凳重力自动向下运动产生驱动力。

骑行中,车速保持每小时15公里,当骑车人座凳向上140毫米摆动时,车子的动力依靠惯性力+骑车人座凳向上摆动的驱动力41公斤(是座凳下弹簧向上弹力41公斤),这两个合力决定了车子以每小时大于15公里的车速继续向前运动行驶,骑车人座凳在自行车的向上运动中自动产生驱动力,到了运动上止点,车子继续向前以每小时大于15公里的车速继续向前运动行驶。

继续骑行中,当骑车人座凳从140毫米运动上止点向下运动时,车子的动力依靠惯性力+骑车人座凳多余24公斤向下运动的驱动力(实际多余力是65-41=24公斤),这两个合力决定了车子同样以每小时大于15公里的车速继续向前运动行驶,骑车人座凳在向下运动中自动产生驱动力,到了运动下止点,车子继续向前以每小时大于15公里的车速继续向前运动行驶。

自行车在骑行中具有阻力:1、主要是骑车人自行车对地面的滚动摩擦力,滚动摩擦力是小的,这部分滚动摩擦力在车速每小时15公里的运动中阻力小,而且自行车行驶中会连续不停地自动上下摆动、自动产生驱动力,向上具有41公斤的弹力,向下具有24公斤的多余重力,这部分自动驱动力将大大超过滚动摩擦力,因此滚动摩擦力在降低每小时15公里的车速中是无效的;2、风的阻力,这部分阻力比滚动摩擦力小,即使滚动摩擦力+风的阻力两个阻力相加也无法与驱动力相比;平时骑第一代普通自行车,双脚连续踩踏,每次踩踏用力15公斤,自行车将以较快速度向前运动。

如果经过一段时间骑行,遇到路面情况不好高低不平或者遇到上坡路,车速渐渐地慢下来了,可以用脚再踩踏一下,自行车又向前快速行驶了。还有全自动自行车在行驶中,与普通自行车在高低不平路面颠簸感觉不同,由于偏心轴跟着偏心轮在平地作圆周上下平稳运动,因此上下运动平稳,感觉舒服。如果要把全自动自行车变成第一代普通自行车或者第二代山地自行车也可以:1、把座凳锁起来;2、把偏心轴h值调节为零即可。

显然,从上述说明分析中不难理解,踏全自动自行车,可以改变过去一直以双脚踏自行车为主的习惯和方式。当然,骑行中用双脚踏和骑车人座凳上下摆动双动力并用,骑行速度将更快,一只脚踏下去偏心轮向前运动,偏心轴上下摆动推动自行车上下摆动,自行车上下摆动推动骑车人座凳上下摆动,骑车人座凳上下摆动推动偏心轮向前运动,偏心轮向前运动又推动偏心轴上下摆动运动,仔细分析驱动力整个循环运动过程,是一个良性互动不断向前增力增速的过程;第二脚再踏下去,如果用第一脚同样大小的力踏下去,全自动自行车的速度比原来更快,原因很简单,它有一个动力增速装置,这个动力增速装置是座凳下的弹簧,这个弹簧的弹性非常敏感,因为骑车人体重与弹簧弹性匹配,稍微有颠簸骑车人座凳就会上下摆动,装上偏心轮后,骑车人座凳上下颠簸摆动一刻也不会停,这个弹性无论向上或向下都能自动产生驱动力。是一个良性循环互动不断向前增力的运动过程。

本发明不局限于上述实施方式,不论在其形状或结构上作任何变化,凡是利用座凳连接导轨轴和齿条,导轨轴上连接弹簧靠山和弹簧,成为“三者一体”的;以及依靠座凳和导轨轴、弹簧用作力的上下传递,把运动件座凳导轨轴与固定滑轮或圆形钢珠作固定承导件,作上下运动,均落在本发明的保护范围之内。此外,将圆柱形中间车架改为方形车架,导轨轴圆形运动件改为方形运动件,承导件改为方形滑轮固定导轨,把弹簧靠山与方形导轨轴连接,在弹簧靠山下面设置弹簧,导轨轴穿在弹簧中间,导轨轴下端设置齿条齿轮连接,成为双动力双飞轮自行车,都是本发明的一种变形,均应认为在本发明保护范围之内;以及在偏心轮中,把轴套两端槽轮改为圆形轮与花鼓两侧圆孔固定连接成为偏心轴,或者把圆形轴套改为方形轴套、在花鼓与槽轮之间的空隙采用两个插片固定导轨与花鼓作固定连接都是本发明的一种变形,均应认为在本发明保护范围之内。

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