专利名称：自行车储能制动器的制作方法
技术领域：
本发明涉及自行车用制动器技术领域。
以往的自行车，其制动系统与驱动系统是完全独立的，二者的功能也是完全相反的驱动是供给自行车以能量，制动则是消耗其能量，即通过制动件与被制动件之间的磨擦使自行车减速以至停车。显然，这种制动系统对能量的浪费极大，对于行驶在交通拥挤路段而要经常减速避让或在上下坡较多的丘陵地区的自行车更是如此。
本发明的目的，就是要创造一种新型制动器，当它对行驶中的自行车实施制动时，不是将其能量白白消耗悼，而是将其以另一种形式储存起来，当结束制动时或在需要时，这些能量又可自动转化为驱动力。
本发明是按以下方法实现的采用一盘发条弹簧作为储能器，并用两个棘轮来分别限制发条弹簧内端和条盒的转向，当对自行车实施制动时，操作一个离合器来将车轮与发条弹簧内端相联使弹簧扭紧而自行车减速以至停车，而当制动结束弹簧释放时，条盒转动并驱动车轮。
下面通过两个实施例并结合附图
来详细说明本发明。
实施例一本实施例采用摩擦离合器。
如图一所示，储能制动器由储能系统和离合系统组成。储能系统主要由发条弹簧13、条盒11、轴承与棘轮组合件10、棘轮14和制动器12等组成。轴承与棘轮组合件10(可采用类似于自行车飞轮的结构，由一个棘轮和两个滚动轴承组成)，固定在车轮轴棍17上，发条弹簧13的内端固定在轴承与棘轮组合件10上，外端则固定在条盒11的内部，条盒11两侧端通过滚动轴承9套装在轴承与棘轮组合件10上，条盒11通过棘轮14与车轮花盘15相联。棘轮14的作用是当车轮向前转动时不带动条盒11，而当发条弹簧13释放使条盒11作同向转动时却能带动车轮转动。制动器12为常锁型，正常状态抱紧条盒11。离合系统主要由挡环1、转环3、滑环4、推环6、推杆8、摩擦盘16、弹簧7及两个滚动轴承2和5组成。滑环4套装在车轮轴棍17的花键上，可沿轴向滑动，并与转环3以斜齿面相接触。若干根推杆8穿过轴承与棘轮组合件10的可转动件上的通孔，两端分别与推环6和摩擦盘16相固接。
自行车正常行驶时，棘轮14不传递力矩，摩擦盘16与车轮花盘15脱开，因此，发条弹簧13内端和条盒11均不转动。
当制动时，手闸拉杆18拉动转环3转动，在其与滑环4接触的斜面的轴向分力的作用下推动滑环4沿轴向移动，滑环4再通过滚动轴承5推动推环6，使摩擦盘16与车轮花盘15接触，在摩擦力的作用下，摩擦盘16随车轮花盘15转动而带动轴承与棘轮组合件10的可转动件转动，从而扭紧发条弹簧13，自行车减速以至停车。
制动结束时，转环3反转复位(如普通车闸在弹簧力的作用下复位一样)。在弹簧7的作用下，摩擦盘16等也复位。由于棘轮的作用，发条弹簧13内端不能反转。
当需要时，松开制动器12，发条弹簧13释放使条盒11转动并通过棘轮14驱动车轮转动。
从上述操作过程可以看出，这种储制动器为延时驱动式，即制动结束后弹簧并不立即释放，只有在制动器12松开时才能释放弹簧用于驱动。延时驱动式适合于上下坡较多的丘陵地区，可将自行车下坡时多余的能量储存起来，待上坡时再用于驱动。
如果采用一个联动机构将转环3与制动器12联接起来，即在转环3转动而制动时，制动器12也抱紧条盒11，而当制动结束转环3复位时，制动器12也松开。如此，储能制动器则成为即时驱动式，即制动结束时，弹簧能立即释放而驱动自行车。即时驱动式适合于城市和平原地区。此外，为增加摩擦力，还可将摩擦盘16改为其它型式(如圆锥式或涨闸等)，这类变化并不超出本发明。
实施例二本实施例采用差动离合器。
如图二所示，自行车储能制动器主要由一盘发条弹簧4、两个棘轮(9，11)、一个差动轮系及两个制动器(8，10)组成。差动轮系由太阳轮5、带行星轮7的系杆6及内齿轮3组成。
储能制动器与车轮同轴安装。发条弹簧4内端固定在太阳轮空心轴1上，该轴与车轮轴棍12之间用棘轮11相联，棘轮11的作用是使太阳轮空心轴1只能往发条弹簧4扭紧的方向转动而不能反转。发条弹簧4外端固定在条盒2内部，条盒2与内齿轮3之间用棘轮9相联，棘轮9的作用是使发条弹簧4释放时条盒2可带动内齿轮3转动，而当内齿轮3为主动轮作同向转动时却不带动条盒2转动。系杆6与车轮相联。
当自行车正常行驶时，制动器8呈松开状态，车轮带动系杆6转动，内齿轮3作同向空转，而太阳轮3由于发条弹簧4的负荷而不转动。
当制动时，制动器8抱紧内齿轮3使之停止转动，太阳轮空心轴1则作为从动轴作与车轮同向的转动，使发条弹簧4扭紧，自行车的动能和势能即转化为发条弹簧4的储能，自行车减速以至停车。
当停止制动时，制动器8松开，由于棘轮11的作用，太阳轮空心轴1不能倒转而固定不动，发条弹簧4释放使条盒2沿车轮前进方向转动，并通过棘轮9带动内齿轮3转动，从而驱动系杆6与车轮作同向转动。
发条弹簧4释放完后，自行车回复到正常行驶状态。
在上述储能制动器的操作过程中，并未用到制动器10(即可以取消)，此为即时驱动式。若将制动器10置于常锁位置，则该储能制动器成为延时驱动式在本实施例中，也可将系杆6的出轴与太阳轮5的出轴调换方向，即太阳轮5与车轮相联，而系杆6的出轴上固定发条弹簧4的内端。
由机械原理可知当内齿轮3固定时，系杆6与太阳轮5转向相同，且太阳轮5对系杆6的减速比为i太阳轮.系杆＝ 1 ＋ (Z内齿轮)/(Z太阳轮) (＞2)当太阳轮5固定时，内齿轮3与系杆6的转向也相同，且内齿轮3对系杆6的减速比为i内齿轮.系杆＝ 1 ＋ (Z太阳轮)/(Z内齿轮) (＜2)当系杆6固定时，内齿轮3与太阳轮5转向也相同，内齿轮3对太阳轮5的减速比为i内齿轮.太阳轮＝ (Z太阳轮)/(Z内齿轮) (＜1)根据上述分析，当采用系杆与车轮相联的方案时，因车轮转一圈可使发条弹簧扭紧两圈以上，自行车可在短距离内迅速制动。这种方案适合于城市等交通拥挤地区。反之，当采用太阳轮与车轮相联的方案时，车轮转两圈以上，发条弹簧才扭紧一圈，而弹簧释放一圈，车轮则转一圈以上。这种方案可在弹簧长度一定的条件下，使自行车在较长的行驶距离中获得弹簧驱动力。因此，适合于上下坡较多的丘陵地区。
与传统的自行车制动器相比，本发明可将自行车的动能和势能转换为弹簧能储存起来，当结束制动时或需要时，又可用于驱动。即可将制动力自动转化为驱动力，从而大大节省骑车者的体力和增大自行车的爬坡能力。
在实用中，可采用普通手闸把来操作储能制动器。采用即时驱动式时，可只对后轮制动，并保留一套普通车闸，用于停车且不继续行驶时的制动。而采用延时驱动式时，则不必保留普通车闸，前后两轮均可安装储能制动器。此时，可另设手柄来操作制动器10。
本发明除用于自行车外，还可广泛用于各种人力车，如脚蹬三轮车和残疾人用车等。
权利要求
1.一种自行车储能制动器，其特征是它主要由一盘发条弹簧、一个条盒、两个棘轮、一个制动器和一个摩擦离合器或差动离合器组成。
2.权利要求1所述的储能制动器，其特征是所说的摩擦离合器主要由一个摩擦盘、若干根与摩擦盘固接并套有使离合器复位的弹簧的推杆、一个固接在推杆另一端的推环、一个通过滚动轴承与推环接触并能沿车轮棍上的花键作轴向滑动的滑环、一个与滑环另一端面以斜齿面接触并可通过滚动轴承绕车轮轴棍转动的转环及一个起定位作用的挡环组成。
3.权利要求2所述的储能制动器，其特征是它与车轮同轴安装，其中发条弹簧内端固定在一个轴承与棘轮组合件的可转动件上，该可转动件上有若干通孔，每个孔中均有一根离合器的推杆穿过并可在其中滑动，发条弹簧外端固定在条盒内部，条盒通过一个棘轮与车轮花盘相联并用两个轴承套装在轴承与棘轮组合件上，制动器用于制动条盒。
4.权利要求2和3所述的储能制动器，其特征是两个棘轮(其中一个为轴承与棘轮组合件中的棘轮)的转动方向按如下方式安排，即弹簧内端只能往扭紧方向转动而不能反转，弹簧释放时条盒可带动车轮花盘转动，而车轮花盘为主动作同向转动时却不能带动条盒转动。
5.权利要求1所述的储能制动器，其特征是所说的差动离合器主要由一个太阳轮、一个带行星轮的系杆、一个内齿轮及一个制动器组成。
6.权利要求5所述的储能制动器，其特征是它与车轮同轴安装，其中发条弹簧内端固定在太阳轮(或系杆)空心轴上，该空心轴与车轮轴棍之间用一个棘轮相联，发条弹簧外端固定在条盒内部，条盒与内齿轮之间用另一个棘轮相联，系杆(或太阳轮)与车轮相联，一个制动器用于制动内齿轮，另一个制动器(可取消)用于制动条盒。
7.权利要求5和6所述的储能制动器，其特征是两个棘轮的转动方向按如下方式安排，即弹簧内端只能往弹簧扭紧方向转动而不能反转，弹簧释放时条盒可带动内齿轮转动，而内齿轮为主动作同向转动时则不能带动条盒转动。
全文摘要
自行车储能制动器属自行车用制动器技术。它主要由发条弹簧、条盒、棘轮、离合器和制动器等组成。当它对自行车实施制动时，可将自行车的动能和势能转换成弹簧能储存起来，而当制动结束时或者需要时，又可用于驱动，从而大大节省骑车者的体力和增大自行车的爬坡能力。
文档编号B62L1/02GK1085860SQ9310512
公开日1994年4月27日 申请日期1993年5月5日 优先权日1993年5月5日
发明者刘春华 申请人:刘春华