專利名稱:彈簧蓄能馬達(dá)和彈簧蓄能自行車的制作方法
本發(fā)明涉及一種將車輛運(yùn)行中散失的勢(shì)能(減速、剎車、減震彈簧以上部分上下顫動(dòng))收集、蓄存起來，并有效地作用于車輛前進(jìn)的彈簧蓄能馬達(dá)。本馬達(dá)第一步要用在自行車上彈簧蓄能自行車。
對(duì)自行車剎車、減速所失落能量的利用，經(jīng)檢索尚未發(fā)現(xiàn)這種資料。
對(duì)自行車鞍座震動(dòng)勢(shì)能的利用，國(guó)內(nèi)已公開了幾份專利申請(qǐng)，其中最有代表性的是CN85100785A(申請(qǐng)?zhí)?提出由鞍座震動(dòng)帶動(dòng)一升速變速器，該變速器的輸出軸又與車輪相接。
自行車散失勢(shì)能的利用，是有三個(gè)環(huán)節(jié)的收集、蓄存、利用，如果“利用”這個(gè)環(huán)節(jié)不解決好，一切都沒有實(shí)際意義。上述發(fā)明沒有有效地解決這個(gè)問題。因?yàn)椋绻苏饎?dòng)所產(chǎn)生的飛輪轉(zhuǎn)速等于或小于當(dāng)時(shí)的車速，則其作用等于或小于零;即使這個(gè)速度大于車速，也不能很好地利用，因?yàn)橥耆爲(wèi){鞍座震動(dòng)，駕車者的意志不起作用;況且該發(fā)明根本沒有考慮能量的蓄存問題，而這一環(huán)節(jié)是不可少的，否則能量進(jìn)來，馬上就得出去，速度沒有連續(xù)性，雖然能使車輛得到一些前進(jìn)的動(dòng)力，實(shí)際是不能協(xié)調(diào)的。
本發(fā)明的目的是要提供一種能收集、蓄存、利用車輛顫動(dòng)、剎車、減速時(shí)散失的能量的彈簧蓄能馬達(dá)，和由它裝備的彈簧蓄能自行車，不但能有效地節(jié)約能量，提高車速，而且在需要的時(shí)候，在蓄能同時(shí)又起到了剎車、減速作用。
本發(fā)明是這樣完成的在唯一的軸上串聯(lián)多個(gè)平面螺旋彈簧。當(dāng)車顫動(dòng)時(shí)，由齒條帶動(dòng)在軸上空轉(zhuǎn)的齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，并由于棘輪機(jī)構(gòu)的作用，使彈簧卷緊;在需要?jiǎng)x車、減速時(shí)，則將軸一端的能量輸入輪與車輪接通，這樣既卷緊了彈簧，又起到了剎車、減速作用。而在軸的另一端是能量輸出輪，與自行車后軸上的驅(qū)動(dòng)飛輪相接，在需要的時(shí)候，只要抬起操縱棘爪，與軸固定、與彈簧終端也固定的終端彈簧控制輪，就在彈簧的作用下，帶動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，而軸又帶動(dòng)與其固定的能量輸出輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)車輛前進(jìn)。本馬達(dá)能量輸出的時(shí)間是有選擇性的;同時(shí)，能量既然由彈簧蓄存，能量的輸出也是有“彈性”的車速再快，也快不過彈簧，必然會(huì)將輸出的勢(shì)能作用于車輪;另外，附加給車的力又不會(huì)是很強(qiáng)或很弱的(驟然前沖或不起作用)，因?yàn)閺椈山?jīng)過試制是能夠恰到好處的。這樣，自行車散失能量的收集、蓄存和利用問題就較圓滿地解決了。
目前我國(guó)(乃至世界)大批生產(chǎn)的只有一種兩輪自行車，另外的“挎斗”或“三輪”多為自制，精度差、速度慢、費(fèi)力;因此，急需一種載重100公斤(騎車者以外)，半日能跑五十公里，比現(xiàn)有自行車穩(wěn)定、舒適、省力的新型自行車。配置彈簧蓄能馬達(dá)的自行車就可以達(dá)到這個(gè)目的。該車稱為彈簧蓄能自行車，三輪;靠背座;有頂棚，可充做風(fēng)帆。由于利用了散失的機(jī)械能和風(fēng)能比普通自行車效率高，適于市內(nèi)交通、短途販運(yùn)、全家出游。整車合2-3臺(tái)普通自行車價(jià)錢。
附圖是本發(fā)明的示意圖。圖1為彈簧蓄能馬達(dá)，圖中，1能量輸出輪，2終端彈簧控制輪，3操縱棘爪，4殼體，5軸，6蓋，7起端彈簧輪，8限制棘爪，9齒條，10齒輪，11軸承，12能量輸入輪，131～13n平面螺旋彈簧，141～14n彈簧連接輪。圖2為圖1的三個(gè)局部視圖A向視圖(圖中15為棘爪)、B向視圖和平面螺旋彈簧13正視圖。圖3、圖4為彈簧蓄能自行車的兩個(gè)視圖，圖中16彈簧，17前輪，18梁架，19底框，20彈簧，21后輪，22充能齒輪，23介輪，24剎車輪，25后軸，26軸承座，27腳蹬L形副件，28棚，29后立柱，30調(diào)節(jié)桿，31驅(qū)動(dòng)飛輪，32驅(qū)動(dòng)飛輪。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明如圖1、圖2殼體4固定在自行車底框上，齒條9上端與車梁架鉸接。當(dāng)車運(yùn)行時(shí)，梁架不斷上下顫動(dòng)，于是齒條9往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)齒輪10轉(zhuǎn)動(dòng);固定在齒輪10上的棘爪15帶動(dòng)起端彈簧輪7轉(zhuǎn)動(dòng);由于限制棘爪8的作用，輪7不能倒轉(zhuǎn)。
平面螺旋彈簧13的小徑一端(“起端”)與輪7固定，外圓一端與彈簧連接輪14固定，這樣，經(jīng)過若干(n)副彈簧與彈簧連接輪，一直到最后的終端彈簧控制輪2，形成一組串聯(lián)的彈簧副。由于操縱棘爪3的作用，控制輪2不能任意轉(zhuǎn)動(dòng)，于是所有彈簧逐漸卷緊，能量就這樣收集、蓄存起來。
另外，當(dāng)自行車需要?jiǎng)x車、減速時(shí)，則將能量輸入輪12與固定在后軸上的充能齒輪接通，使軸5反時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)(如圖2，自箭頭方向看去，假設(shè)軸5順時(shí)針旋轉(zhuǎn)為釋能方向)，由于限制棘爪8的作用，所有的彈簧又卷緊了，既蓄存了能量，又起到了剎車、減速作用。
如果抬起操縱棘爪3，由于彈簧的作用，則終端控制輪2(與軸5固定)帶動(dòng)軸5轉(zhuǎn)動(dòng)，軸5又帶動(dòng)與其固定的能量輸出輪1轉(zhuǎn)動(dòng)，而1又與后軸上的驅(qū)動(dòng)飛輪相接，這樣能量就釋放出來了。
幾點(diǎn)說明A、輪1、2、12與軸5固定，其余均空轉(zhuǎn);
B、為使能量減少“遺漏”，可增加棘爪15的數(shù)量，并使其位置有所差異，即棘爪不同時(shí)工作，比如，一個(gè)工作，一個(gè)在1/2位置，一個(gè)在1/4位置，棘爪的數(shù)量在6～8之間，同時(shí)工作的只有兩個(gè)。
C、如果所有彈簧都已卷緊，操縱棘爪3仍未抬起，這時(shí)只要α角正確(見A視圖)，輪7不轉(zhuǎn)，齒輪仍可順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，并發(fā)出較大聲音，提醒騎車者。α角可通過實(shí)驗(yàn)確定。
D、在外形尺寸許可的情況下，應(yīng)盡量多的串聯(lián)彈簧，并加大彈簧外徑，以求增加蓄能“容量”。
E、為減低成本，并使結(jié)構(gòu)緊湊，凡空轉(zhuǎn)的輪可鑲鑄鐵套;可考慮在箱內(nèi)注油，進(jìn)行自然潤(rùn)滑。
下面將結(jié)合圖3、圖4對(duì)彈簧蓄能自行車作進(jìn)一步說明。
該彈簧蓄能自行車三輪，前輪17一個(gè)，直徑30mm，后輪21兩個(gè)，可用普通28吋自行車后輪，裝在后軸25兩端，一為固定，一為空轉(zhuǎn)。軸25兩端各裝有一口1203軸承，并安裝在軸承座26內(nèi)，而軸承座26用螺栓和定位銷固定在底框19上。彈簧蓄能馬達(dá)4用螺栓、定位銷固定在底框19上，齒條9上端與梁架18鉸接。梁架18與底框19，后部用彈簧20相連接，前端用彈簧16相連接。馬達(dá)能量輸出輪1與后軸25上的驅(qū)動(dòng)飛輪31相接。在需要?jiǎng)x車和減速時(shí)，操縱撥叉(圖上沒給出)，移動(dòng)在小軸上滑動(dòng)的介輪23，就會(huì)使馬達(dá)能量輸入輪12與在后軸25上固定的充能齒輪22相連接，從而起到蓄能和減速的作用;如減速不夠，則可與后軸25上固定的剎車輪24并用。
座位、貨架都固定在梁架18上，而后座和貨架是可以互換的，視需要而定;前座靠背的仰角可用調(diào)節(jié)桿30調(diào)節(jié)。為使騎車者舒適，腳蹬加L形附件27，托住腳跟。棚28可遮陽(yáng)、擋雨、順風(fēng)或偏順風(fēng)可立起固定在車后兩根立柱29上，做帆用。
該車寬800mm，高1450mm。雙人型，前、后輪中心距800mm，整車長(zhǎng)1690mm;單人型，前后輪中心距400mm整車長(zhǎng)1290mm，車后仍可有兒童座位或小貨架。
權(quán)利要求
1.一個(gè)由軸5、齒條9、齒輪10、起端彈簧輪7、平面螺旋彈簧13、終端彈簧控制輪2、能量輸入輪12、能量輸出輪1、操縱棘爪3、限制棘爪8和棘爪15構(gòu)成的彈簧蓄能馬達(dá)，其特征是平面螺旋彈簧起端(小徑)與起端彈簧輪7固定，終端(外圓)與終端彈簧控制輪2固定，中間多個(gè)彈簧串聯(lián)，以彈簧連接輪14相連接。
2.按權(quán)利要求
1所規(guī)定的彈簧蓄能馬達(dá)，其特征是齒輪10以棘爪15與起端彈簧輪7內(nèi)圓相連接，起端彈簧輪7外圓與限制制棘爪8相連接，而終端彈簧控制輪2與操縱棘爪3相連接。
3.按權(quán)利要求
1規(guī)定的彈簧蓄能馬達(dá)，其特征是能量輸出輪1、終端彈簧控制輪2、能量輸入輪12與軸5固定，而齒輪10起端彈簧輪7、彈簧連接輪14在軸5上空轉(zhuǎn)。
4.按權(quán)利要求
2規(guī)定的彈簧蓄能馬達(dá)，其特征是棘爪15的工作角度α大于零，其數(shù)值根據(jù)工作條件由實(shí)驗(yàn)測(cè)定，而棘爪15的數(shù)量在4～8之間，同時(shí)工作的只有兩個(gè)。
5.一個(gè)以彈簧蓄能馬達(dá)裝備的彈簧蓄能自行車，其特征是馬達(dá)4與自行車底框19以螺栓、定位銷固定，而齒條9與梁架18鉸接。
6.按權(quán)利要求
5規(guī)定的彈簧蓄能自行車，其特征是能量輸出輪1與后軸25上的驅(qū)動(dòng)飛輪31相連接，能量輸入輪12與在后軸25上固定的充能齒輪22通過介輪23相連接，而棚28可立起固定在后立柱29上。
專利摘要
本發(fā)明提供了一種能將車輛運(yùn)行中散失的勢(shì)能收集、蓄存、利用的彈簧蓄能馬達(dá)。其特點(diǎn)是軸上串聯(lián)多個(gè)平面螺旋彈簧，通過齒輪齒條和棘輪機(jī)構(gòu)，將車顫動(dòng)的勢(shì)能收集、蓄存起來；在車輛需要減速、剎車時(shí)，則將能量輸入輪與車輪接通，既可蓄能，又能起剎車、減速作用。而只要抬起操縱棘爪，卷緊的彈簧就能使能量輸出輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而提高車速，節(jié)約能量。將本發(fā)明配置在自行車上，稱為彈簧蓄能自行車。該車三輪，靠背座，腳蹬有L形附件，有頂棚，可充做風(fēng)帆。
文檔編號(hào)B62M1/10GK87102501SQ87102501
公開日1987年11月4日 申請(qǐng)日期1987年3月31日
發(fā)明者李德華 申請(qǐng)人:李德華導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan