专利名称：弹簧储能式无级变速自行车的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及交通运输中的自行车，特别是有储能弹簧的人力自行车。
背景技术：
已有的有自行车，有车架，鞍座，转向车把，前车轮和后车轮，与车架连接的曲柄式的左右踏板及其连接的驱动链轮，固定安装在后车轮轴上的超越离合器，用传动链传动连接驱动链轮和超越离合器的链轮。当用左右脚连续旋转蹬踏左右踏板时，驱动链轮旋转，经传动链传动超越离合器，超越离合器的棘轮棘爪啮合传动后车轮旋转，驱动自行车前进。这种自行车由于驱动机构本身不能加速，因此骑行驱动较为费力。此外由于超越离合器的棘轮棘爪为常啮合结构，当自行车倒退车轮反转时，驱动机构会整体反转，因此自行车不方便倒退。
已有的有储能弹簧的自行车，其驱动机构由驱动轮、传动带、超越离合器等构成。驱动轮呈曲柄踏板式，驱动轮的曲柄踏板与棘齿盘与连接，棘齿盘上的内棘齿与棘爪盘上的驱动棘爪呈单向啮合，棘爪盘呈转动地安装在中轴上。上述超越离合器的与车轮轴转动连接的棘爪轮经储能弹簧与车轮轴连接，内棘轮与车轮连接、棘爪轮与内棘轮呈单向啮合传动。上述传动带传动的一端卷绕在驱动轮的棘爪盘上，另一端卷绕在超越离合器的棘爪轮上。踩动踏板，驱动轮旋转经传动带卷绕超越离器上的储能弹簧，然后释放弹簧能量驱动自行车前进。
上述自行车骑行驱动较为费力，行驶速度较慢。自行车倒退困难。
实用新型内容鉴于上述，本实用新型的目的在于提供一种骑行较为省力、方便倒退的弹簧储能式无级变速自行车。
本实用新型在已有自行车的基础上，采用双踏板式的曲柄连杆机构和在车轮左右侧的驱动器，双踏板式的曲柄连杆机构传动连接驱动器的外转轮，外转轮经内棘爪机构连接内转轮，内转轮经螺旋形的储能弹簧与车架连接且经外棘爪机构与车轮连接来实现其目的。
本实用新型是这样实现的本实用新型弹簧储能式无级变速自行车，包含车架(1)及其上的鞍座(2)、与车架转动连接的转向车把(3)和车轮(5、6)，螺旋形的储能弹簧(69)，其特征在于车架上转动连接的传动相位差点180°的双踏板式曲柄连杆机构(15)分别传动连接车轮的左侧和右侧的驱动器(29)，上述驱动器有与曲柄连杆机构的连杆(27、28)传动连接的外转轮(38)，外转轮转动连接地外套在内转轮(30)上且经内棘爪机构传动连接内转轮(30)，内转轮经外棘爪机构与车轮连接且与车架转动连接，上述储能弹簧的一端与内转轮连接，另一端与车架呈滑动连接且与调速手把(71)传动连接。
所说的外棘爪机构有与车轮(6)的轮毂连接的内棘轮(43)，与内转轮(30)铰连的外棘爪(45)和外棘爪的外棘爪弹簧(46)，外棘爪与内棘轮呈单向传动啮合。
所说的内转轮(30)的外周转动连接游环(56)，游环的棘爪口(58)与外棘爪(45)呈开合配合，内转轮上铰连的弹簧拨叉(60)的一端与游环上的拨叉口(57)呈活插式配合且另一端与车架连接的前挡块(66)、后挡块(68)呈拨动配合。
所说的内棘爪机构有与内转轮(30)铰连的内棘爪(48)和内棘爪的内棘爪弹簧(49)，有与外转轮(38)铰连的圆柱棘齿(51)，内棘爪前端的圆弧面与圆柱棘齿的圆柱面呈摩擦离合式配合。
所说的曲柄连杆机构(15)有与车架(1)转动连接的中轴(18)，中轴的两端分别连接的曲柄(20)分别连接曲轴(21、22)，再分别连接脚踏杆(24、25)且分别与连杆(27、28)的一端转动连接，两连杆的另一端分别与两驱动器的外转轮(38)的支耳(40)铰连。
所说的圆柱棘齿(51)呈桃形且铰连在外转轮(38)的支耳(40)上，圆柱棘齿的顶杆(53)与连杆(27、28)转动连接，圆柱棘齿的桃尖部的一侧相接的定位螺钉(52)与支耳转动连接、另一侧相接的回位弹簧(55)与支耳铰连。
本实用新型的自行车的使用与已有的自行车相同。
本实用新型与现有自行车比较，具有如下的优点和效果一、本实用新型采用车架左右侧的两套曲柄连机构和驱动器交替驱动自行车，再由于采用储能弹簧结构、内棘爪机构，将驱动力转换为弹簧能并储备起来，然后瞬间释放驱动自行车，而且每次驱动产生的弹簧力除大部份消耗在前进的阻力上外，尚有一部分被蓄存在前进的惯性上。因此，本自行车具有驱动较省力、行驶速度较快的优点。时速可达每小时25公里以上。
二、本实用新型采用超越离合器结构的外棘爪机构和游环结构，能通过解除外棘爪与内棘轮的啮合而解除储能弹簧与车轮的传动连接，使车轮处于自由旋转状态。因此，具有方便倒退的优点。
三、本实用新型采调节储能弹簧的预弹力来调节车速，具有无级变速的优点。
四、本实用新型是在已有的自行车上的改进，制造时使用的标准件可达97％以上，具有制造容易，易于普及化，成本较低的优点。
本实用新型适用于做人力交通工具和运输工具。
下面，再用实施例及其附图对本实用新型作进一步地说明。
图1是本实用新型的一种弹簧储能式无级变速自行车的结构示意图。
图2是图1的双踏板式曲柄连杆机构的结构示意图。
图3是图1的驱动器的结构示意图。显示图4的B-B剖视结构。
图4是图3的A-A剖视图。
具体实施方式
实施例1本实用新型的一种弹簧储能式无级变速自行车，如附图所示。由通常结构的自行车的车架1、鞍座2、转向车把3、车闸及闸把4、车轮5、6，车架左右侧的曲柄连杆机构和驱动器等构成。车轮5为随动轮，用轴承安装在车架前叉上。车轮6为驱动轮，采用通常辐条式结构，其轮毂由花鼓筒7及其两端的花盘8、花盘中心的轴承碗9构成。辐条连接花盘与轮圈构成车轮。在安装车轮的车轮轴10上用螺纹结构固装有轴管11。在轮毂的轴承碗9与轴管11之间安装多个钢球12，从而将车轮可转动地安装在车轮轴10上。车轮轴的两端固定安装在车架的U形后叉13的左右后叉杆的叉口中，从而将车轮安装在车架上。在左右后叉杆的后端各用螺钉固定有竖立的后叉板14。左右侧的曲柄连杆机构结构对称，传动相位差为180°，分别安装在车架的中轴管的两端。左右侧的驱动器结构相对称，分别安装车架后部的车轮6的左右侧且紧靠后叉板。
上述的左右侧的曲柄连杆机构15，参见图1、2，有用轴承16安装在车架的中轴管17中的中轴18。中轴的左右两端分别用曲柄销19各安装一根曲柄20。上述两根曲柄的安装相位差为180°。两根曲柄的自由端各有伸向车架左右侧方的左侧的曲轴21和右侧的曲轴22。两根曲轴的外端用销轴23分别安装左侧的脚踏杆24和右侧的脚踏杆25。两根脚踏杆分别用销钉安装通常的左右侧的踏板(图中未表示)。在两根曲轴上还分别安装有轴承26，两个轴承分别与左侧的连杆27和右侧的连杆28的前端连接。
上述的左右侧的驱动器29，均由内转轮、外转轮、外棘爪机构、内棘爪机构、游环、储能弹簧、调速机构等构成。
上述的内转轮30，参见图3、4，呈阶梯圆管形，用轴承档31、钢球12呈可转动地安装在轴管11上。内转轮的较大直径的内侧端为翻扣式的圆盘32，圆盘位于车轮6的花盘8内腔中。内转轮的较小直径的外侧端固定有圆环形的套圈33。在套圈外周的适当位置制有一体结构且向外周突出的储能凸块34和停转凸块35。在上述后叉板14的尾端，用螺钉36安装固定档块37，应能使停转凸块随内转轮转动时与固定挡块相碰撞而令内转轮停转。
上述的外转轮38，参见图3、4，呈圆环形，滑动配合地套装在套圈33外，并用档圈39作轴向限位。在外转轮的适当位置，固定连接有向外周伸出的支耳40，用销轴41与上述曲柄连杆机构的连杆的后端铰连。
上述的外棘爪机构，参见图3，有与车轮的花盘8内周固定连接的内棘轮43，有在内转轮的圆盘32的外周缘上的缺口形的外棘爪座44。外棘爪座44中采用铰连结构配装弧条形的外棘爪45及其外棘爪弹簧46。外棘爪的前端呈尖齿形。在外棘爪弹簧的张力作用下，外棘爪与内棘轮呈单向传动的常啮合状态。
上述的内棘爪机构，参见图3，有在套圈33的外周缘上的缺口形的内棘爪座47，内棘爪座中采用铰连结构配装条形的内棘爪48及其内棘爪弹簧49。内棘爪的前端面为圆弧面。有用销轴50铰连在外转轮的支耳40上的圆柱棘齿51。圆柱棘齿呈尖桃形。应使内棘爪的前端的圆弧面与圆柱棘齿的圆柱面呈摩擦离合式配合。在圆柱棘齿桃尖部的下侧方的支耳40上，有与支耳呈可转动式螺纹配合的定位螺钉52，用以限定圆柱棘齿转动的初始位置。在圆柱棘齿的下侧方的连杆的后端头，有与连杆呈可转动式螺纹配合的顶杆53，用以在连杆与支耳作相对转动时，推动圆柱棘齿逆时针转动。在圆柱棘齿桃尖部的上侧方的支耳40上，有用销钉54铰连在支耳上的扭簧结构的回位弹簧55。回位弹簧的两端的弹簧杆分别与外转轮38的外周面和圆柱棘齿的上方侧面压力式接触。在回位弹簧的弹力作用下，圆柱棘齿能顺时针转动复位。
上述的游环56，参见图3、4，呈圆环形，外套在内转轮的圆盘32上呈转动配合。游环上有缺口形的拨叉口57和棘爪口58。游环应外套在圆盘上的外棘爪45的部位，在外棘爪弹簧的弹力作用下外棘爪能经棘爪口58伸出而与内棘轮43啮合。在圆盘上的适当部位，用销钉59铰连扭簧结构的弹簧拨叉60。弹簧拨叉的上端弹簧杆伸向圆盘外周方向，呈活动式地插入游环上的拨叉口57。弹簧拨叉的下端弹簧杆伸向圆盘的中心方向。上述车架的后叉板14上用螺钉61固定连接有垂直于后叉板且呈弧块形的弹簧座62。呈Z形的档块座63的上端采用插接式结构并用螺钉64固定在弹簧座的前端。档块座的下端为圆弧形的弧板65，弧板上沿顺时针方向依次有前挡块66、缺口67和后挡块68。上述弹簧拨叉60的下端弹簧杆能与前挡块和后挡块接触。
上述的储能弹簧69，参见图3、4，采用通常的螺旋形弹簧，储能弹簧的内端和外端均呈弯钩形。内端钩卦固定在内转轮30的中段部位的卦孔中。外端钩卦在钢丝绳70上。在自行车的转向车把3上，安装有类似自行车闸把结构的调速手把。用通常的细钢绳70传动连接调速手把。上述调速手把、细钢绳、构成调速机构。
如上构成本实施例的弹簧储能式无级变速自行车。
本弹簧储能式无级变速自行车运行时，双脚交替踏动踏板，相位差为180°的左侧的曲轴21和右侧的曲轴22沿顺时针转动。经左侧的连杆27和右侧的连杆28交替驱动左侧和右侧的驱动器29，经两驱动器交替驱动自行车前进。以下，以右侧的驱动器28的运行过程来说明驱动过程当踩下右侧的踏板时，右侧的曲轴22沿顺时针转动，拉动右侧的连杆28向前运动时，连杆拉动右侧的驱动器28中的外转轮38的支耳40沿逆时针转动，使外转轮上圆柱棘齿51紧压内棘爪48而推动内转轮30逆时针转动，储能弹簧69随内转轮的转动逐渐卷紧而蓄积弹簧能。当连杆28前端转到前方极限位置时，连杆后端的顶杆53推顶圆柱棘齿51逆时针转动，因为内棘爪48前端的圆弧面紧压在圆柱棘齿51的圆柱面，使内棘爪沿顺时针转动，直至内棘爪前端从圆柱棘齿上滑脱离开，这时内转轮连同储能弹簧的内端被相对释放，储能弹簧释放弹簧能，拉动内转轮顺时针旋转，使内转轮上的外棘爪45与内棘轮43啮合，推动内棘轮连同轮毂及其车轮6顺时针转动，驱动自行车快速前进。当连杆28前端转过极限前方后，连杆反向而向后运动，推动外转轮38反向沿顺时针回转直到复位。在外转轮38反向沿顺时针转动时与内转轮同向转动，此时由于外转轮的转速大大低于内转轮的转速，因此，内转轮上的储能凸块34会冲击外转轮上的挡块42，使外转轮与内转轮一起转动，从而回收的部份弹簧力向后拉动右侧的连杆28运动，再通过曲柄20、中轴17、曲轴21拉动左侧的连杆27向前运动。内转轮继续以低速顺时针转动到停转凸块35冲击固定挡块37时，使内转轮停止转动。由于车轮在惯性力作用下继续顺时针转动前进，车轮连同轮毂、内棘轮43仍然继续顺时针转动，内棘轮43与外棘爪45脱离啮合。自行车在惯性力作用下继续前进。
当上述右侧的连杆28带动右侧的驱动器复位的过程中，左侧的连杆27带动左侧的驱动器重复上述右侧的驱动器的运行过程。在右侧的驱动器复位复位后，再次在连杆28的带动下重复上述运行过程。如此重复运行，且左右交替地驱动自行车前进。
当需要调整自行车的前进速度时，操纵调速手把，经细钢绳70拉动储能弹簧的外端调节储能弹簧69的卷绕的松紧程度，调节储能弹簧69的预弹力，调节储能弹簧的驱动弹力，从而调节自行车的速度。
本实施例的自行车的自如前进后退功能，是这样实现的在内转轮30顺时针转动时，内转轮上的弹簧拨叉60的下端弹簧杆被固定式的档块座63上的前挡块66、后挡块68拨动圈绕蓄而储备弹簧能。当在弹簧拨叉的弹簧能增加到足够大时会拨动游环顺时针转动。当游环转动至棘爪口从外棘爪45上滑过时，将外棘爪压入外棘爪座44内，释放外棘爪与内棘轮43的啮合。即释放对轮毂及其车轮6的约束，使车轮能自由转动，自行车便能自如地前进后退。
本实施例的自行车，当储能弹簧裂断、甚至不安装储能弹簧时，在曲柄连杆机构的驱动下，仍然能驱动自行车前进。此时，当右侧的连杆28向后运动时，拉动外转轮38顺时针转动，外转轮上的圆柱棘齿51推顶停转凸块35连同内转轮30顺时针旋转，经啮合的外棘爪机构驱动车轮旋转，自行车前进。与此同时，左侧的连杆27向前拉动左侧的驱动器上的外转轮，经内棘爪机构的啮合传动，拉动内转轮30逆时针转动，使外棘爪机构啮合传动释放，左侧的驱动器与车轮的传动分离。随后右侧的连杆28向前运动，右侧的驱动器中的外棘爪机构啮合传动释放，右侧的驱动器与车轮的传动分离。与此同时，左侧的连杆向后运动，经左侧的驱动器驱动车轮转动，自行车前进。如此交替驱动自行车前进。
权利要求1.一种弹簧储能式无级变速自行车，包含车架(1)及其上的鞍座(2)、与车架转动连接的转向车把(3)和车轮(5、6)，螺旋形的储能弹簧(69)，其特征在于车架上转动连接的传动相位差点180°的双踏板式曲柄连杆机构(15)分别传动连接车轮的左侧和右侧的驱动器(29)，上述驱动器有与曲柄连杆机构的连杆(27、28)传动连接的外转轮(38)，外转轮转动连接地外套在内转轮(30)上且经内棘爪机构传动连接内转轮(30)，内转轮经外棘爪机构与车轮连接且与车架转动连接，上述储能弹簧的一端与内转轮连接，另一端与车架呈滑动连接且与调速手把(71)传动连接。
2.根据权利要求1所述的弹簧储能式无级变速自行车，其特征在于所说的外棘爪机构有与车轮(6)的轮毂连接的内棘轮(43)，与内转轮(30)铰连的外棘爪(45)和外棘爪的外棘爪弹簧(46)，外棘爪与内棘轮呈单向传动啮合。
3.根据权利要求2所述的弹簧储能式无级变速自行车，其特征在于所说的内转轮(30)的外周转动连接游环(56)，游环的棘爪口(58)与外棘爪(45)呈开合配合，内转轮上铰连的弹簧拨叉(60)的一端与游环上的拨叉口(57)呈活插式配合且另一端与车架连接的前挡块(66)、后挡块(68)呈拨动配合。
4.根据权利要求1所述的弹簧储能式无级变速自行车，其特征在于所说的内棘爪机构有与内转轮(30)铰连的内棘爪(48)和内棘爪的内棘爪弹簧(49)，有与外转轮(38)铰连的圆柱棘齿(51)，内棘爪前端的圆弧面与圆柱棘齿的圆柱面呈摩擦离合式配合。
5.根据权利要求1所述的弹簧储能式无级变速自行车，其特征在于所说的曲柄连杆机构(15)有与车架(1)转动连接的中轴(18)，中轴的两端分别连接的曲柄(20)分别连接曲轴(21、22)，再分别连接脚踏杆(24、25)且分别与连杆(27、28)的一端转动连接，两连杆的另一端分别与两驱动器的外转轮(38)的支耳(40)铰连。
6.根据权利要求1、2、3、4或5所述的弹簧储能式无级变速自行车，其特征在于所说的圆柱棘齿(51)呈桃形且铰连在外转轮(38)的支耳(40)上，圆柱棘齿的顶杆(53)与连杆(27、28)转动连接，圆柱棘齿的桃尖部的一侧相接的定位螺钉(52)与支耳转动连接、另一侧相接的回位弹簧(55)与支耳铰连。
专利摘要本实用新型弹簧储能式无级变速自行车，包含车架(1)及其上的鞍座(2)、与车架转动连接的转向车把(3)和车轮(5、6)，螺旋形的储能弹簧(69)，车架上转动连接的传动相位差点180°的双踏板式曲柄连杆机构(15)分别传动连接车轮的左侧和右侧的驱动器(29)，上述驱动器有与曲柄连杆机构的连杆(27、28)传动连接的外转轮(38)，外转轮转动连接地外套在内转轮(30)上且经内棘爪机构传动连接内转轮(30)，内转轮经外棘爪机构与车轮连接且与车架转动连接，上述储能弹簧的一端与内转轮连接，另一端与车架呈滑动连接且与调速手把(71)传动连接。
文档编号B62M1/00GK2683504SQ200420033250
公开日2005年3月9日 申请日期2004年3月16日 优先权日2004年3月16日
发明者徐模宏 申请人:徐模宏