专利名称:液力回授振动能和惯性能的自行车的制作方法
本实用新型属于人力驱动的交通工具，是一种利用车辆行进时的振动能和减速时的惯性能，通过液力回授辅助驱动的蹬踏式人力驱动车辆，特别是自行车。
车辆在行进中由于(1)车轮的不圆度和路面的不平度，整个系统会产生垂直于前进方向的上下振动，现有结构的车辆对这种振动一般采取避振、减振的措施，而没有加以积极的利用；(2)当车辆需要减速时，传统的方法是施以与前进方向相反的力加以抵制或采用摩擦的方法来耗去系统的惯性动能；(3)特别是蹬踏式驱动的车辆如自行车或三轮车等，由于两足轮番蹬踏、加速度的变化及保持平衡的需要，骑车人相对于鞍座的压力总是不断发生变化，这种变化所产生的振动能尚未被利用。
本实用新型之目的是提供能够利用上述三种能量的蹬踏式人力驱动车辆，特别是自行车，以降低驱动车辆前进的能量，达到行驶轻快省力的目的。
本实用新型的另一个目的是提供一种新的制动方法，使所述车辆的制动免受雨水等气候条件的影响而降低其制动性能，保证行驶安全。
本实用新型是这样实现的将车架的有关管路沟通并充满液压油，将承载部分设计成减振器状，可在垂直方向上下运动并带动柱塞泵将振动能转变成液体的压力能，此压力能作用在径向压力很小的双作用叶片式驱动器上并直接推动轮子前进。车辆减速时，则通过车轮带动双作用叶片式驱动器将低压区的油泵到高压区来完成能量的回授。若此时将通向高压区的油路关闭，由于油液是不可压缩的，车轮也就立刻停转，达到了液阻尼制动的目的。
本实用新型可通过以下的实施例及其附图给出图1是根据上述实用新型具体实施的液力回授振动能和惯性能并采用液阻尼技术制动的自行车结构图，图2是压力油推动驱动器转子时的流动示意图，图3是压力油被泵到蓄能器时的流动示意图。工作原理说明如下(1)振动能回授工作原理图1中，双作用叶片泵〔1〕装在二曲柄中间同轴位置上，当蹬踏用曲柄〔2〕沿顺时针方向转动时，车架内呈充满状的油液从平叉右支〔3〕的低压区被泵到立管〔4〕与下管〔5〕的高压区，并通过平叉上支〔6〕推动双作用叶片式驱动器〔7〕沿顺时针方向带动车轮转动。这一液力传动回路的作用，相当于传统自行车中的链传动机构。鞍管〔9〕的上端装有鞍座〔10〕，下端是一个活塞并伸进在立管〔4〕中，立管〔4〕的内部装有一单向阀。这样，当施加在鞍座〔10〕上的压力变化时，借助弹簧〔11〕，鞍管〔9〕便在立管〔4〕内上下滑动，将单向阀上部的低压油泵到阀下部的高压区起到了柱塞泵的作用。弯管〔12〕被紧固在前叉〔13〕的上部，大把手〔14〕通过横梁〔15〕可绕绞链中心A作上下摆动，大把手〔14〕在对称中心处压住套在前叉〔13〕上部并能作上下滑动的滑套〔16〕，滑套〔16〕内部有一连杆，连杆的一端装有活塞，活塞伸进在前叉〔13〕的相当于前管〔17〕中部位置的孔内，并且前管〔17〕与下管〔5〕的交接处内部装有一单向阀。这样，当施加在大把手〔14〕上的压力变化时，借助弹簧〔19〕，滑套〔16〕就通过连杆带动活塞在前叉〔13〕的管内作上下滑动，把上管〔20〕内的低压油泵到与高压区相连的下管〔18〕中，起到了柱塞泵的作用。同理，载有重物的书包架〔21〕振动时，因在书包架两侧的纵管〔22〕内也装有活塞及单向阀，因而同样起了油泵的作用。根据以上所述，低压区的油随着骑车人和载重物的振动以及骑车人相对鞍座压力的变化而随机地被泵到高压区。
(2)惯性能回授工作原理当车辆需要减速时，通过手闸与离合器的控制，使后轮〔8〕带动双作用叶片式驱动器〔7〕中的转子沿顺时针方向转动。此时，双作用叶片式驱动器〔7〕起到了泵的作用，将平叉右支〔3〕中低压区的油泵到立管〔4〕的高压区，并蓄储在下管〔5〕内的弹簧蓄能器中。双作用叶片式驱动器〔7〕的这一功能变换是通过改变其内部油的通路而实现的。图2和图3以双作用叶片式驱动器〔7〕的一叶为例，说明内部功能变换前后压力油的流动情况。图2是蹬踏行车时压力油推动驱动器转子沿顺时针方向转动并带动后车轮前进的流动情况。转子端盖〔23〕装于驱动器转子和定子端面，功能变换片〔24〕迭装于转子端盖〔23〕上面，并另有平片盖住。压力油由平叉上支〔6〕高压区进入转子端盖〔23〕的底部并经过其上的B孔流到功能变换片〔24〕上的C孔。由于C孔较长，与B、D两孔同时相通，所以压力油经C孔流入D孔而推动驱动器转子，低压油则从E孔涌出，因为此位置时，F孔与E孔重迭，H孔与I孔相通，所以低压油经F孔通过槽路G及H孔，再经I孔流到平叉右支〔3〕的低压区。槽路G在功能变换片〔24〕的厚度方向是不通的。这样，通过蹬踏作用，低压区的油不断被双作用叶片泵〔1〕泵到与平叉上支〔6〕相通的高压区，压力油经上述回路又流到低压区，并推动双作用叶片式驱动器转子不断地沿顺时针方向转动而推动车轮前进。图3是惯性能量回授时，压力油被泵到蓄能器的流动情况。此时，功能变换片〔24〕已在手闸的控制下转动即变换了一个角度，同时双作用叶片式驱动器的转子也被车轮所带动且沿顺时针方向旋转。由于双作用叶片式驱动器转子叶片的泵抽作用，低压油不断地从平叉右支〔3〕的低压区经I、H孔和槽路G及F孔而流入D孔，进入D孔后受转子叶片推压的高压油，经转子端盖〔23〕下面的槽路到达回授出口J，J实际上是一个单向阀，在锥形孔上安一个钢球。因此时J与B已被C孔所接通，故当J下面的高压油的压强超过上面原有压力油的压强时，油液即压到平叉上支〔6〕的高压区，由于惯性能量回授时，高压区的释放回路被封闭，所以高压区油液体积增加的部分被图1中下管〔5〕内的蓄能器所吸收储存，实现了惯性能的回授功能。
(3)液阻尼制动原理当车辆需要刹车制动时，通过手闸的控制，使图3中功能变换片〔24〕再沿逆时针方向转动一个角度，使其上C孔的右边沿压住回授出口J上的钢球。这样，受双作用叶片式驱动器转子叶片推压的高压油出口被封，转子无法转动，达到了制动的目的。
本实用新型与传统的蹬踏式人力驱动车辆特别是自行车相比，具有能够利用车辆行进时车辆相对于路面的振动能和骑车人相对于鞍座的振动能以及车辆减速时所产生的惯性能的特点，并采取了液阻尼制动方法。由于采用闭路液力传动，使车辆的传动系统始终处于润滑、无尘的良好环境中，驱动平稳并可在一定范围内实现无级调速。依靠车内装置的蓄能器的帮助还能辅助车辆短程爬坡。本实用新型技术有助于节能省力，可望在其它车辆上获得普遍应用。
权利要求
通过液力回授振动能和惯性能的蹬踏式人力驱动车辆，特别是自行车，其组成有车架、车把、前叉、前后轮、鞍座和脚蹬等部件，其特征是(a)构成车架主体的立管[4]、下管[5]、上管[20]和纵管[22]其管路相互沟通且与双作用叶片泵[1]和双作用叶片式驱动器[7]相通并充满液压油，(b)与车轮同轴安装的双作用叶片式驱动器[7]通过平叉右支[3]和平叉上支[6]与位于蹬踏用的两曲柄[2]中间同轴位置上安装有双作用叶片泵[1]相连，(c)在上端装有鞍座[10]的鞍管[9]的下端带有活塞并伸进在装有单向阀的立管[4]内构成柱塞泵，(d)套在前叉[13]上部能作上下滑动的滑套[16]内的连杆带有活塞并伸进在装有单向阀的前叉[13]内构成柱塞泵，该单向阀的位置在前管[17]与下管[5]的交接处，(e)书包架[21]在靠近鞍座[10]一端的二侧带有活塞并伸进在两个装有单向阀的纵管[22]内构成柱塞泵，(f)在车架下管[5]的管子内部直接装有弹簧蓄能器，(g)在双作用叶片式驱动器[7]的转子端盖[23]上迭装有功能变换片[24]，功能变换片[24]在手闸控制下能够转动，能改变其与转子端盖[23]的相对位置，(h)功能变换片[24]开有与装在双作用叶片式驱动器[7]转子和定子端面的转子端盖[23]上的孔相适应的功能孔和槽路，(i)转子端盖[23]上有一个回授出口J，在其锥形孔上安有钢球构成单向阀。
专利摘要
本实用新型是一种利用车辆行进时的振动能和减速时的惯性能，通过液力回授辅助驱动达到省力目的的蹬踏式人力驱动车辆，特别是自行车。车辆的承载部位装有活塞，可将振动能转变为油液的压力能而回授利用。车辆上的蓄能器用来储存惯性能并能辅助车辆短程爬坡。由于采用闭路液力传动及液阻尼制动技术，使传动系统始终工作在润滑、无尘的环境中而且制动可靠。
文档编号B62M29/00GK86206540SQ86206540
公开日1987年10月3日 申请日期1986年11月24日
发明者孙宝云 申请人:孙宝云导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan