專利名稱:彈簧蓄能馬達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行中散失的勢能(減速、剎車、減震彈簧以上部分上下顫動)收集、蓄存起來，并有效地作用于車輛前進的彈簧蓄能馬達。本馬達第一步要用在自行車上彈簧蓄能自行車。
對自行車剎車、減速所失落能量的利用，經(jīng)檢索尚未發(fā)現(xiàn)這種資料。
對自行車鞍座震動勢能的利用，國內(nèi)已公開了幾份專利申請，其中最有代表性的是CN85100785A(申請?zhí)?提出由鞍座震動帶動一升速變速器，該變速器的輸出軸又與車輪相接。
自行車散失勢能的利用，是有三個環(huán)節(jié)的收集、蓄存、利用，如果“利用”這個環(huán)節(jié)不解決好，一切都沒有實際意義。上述發(fā)明沒有有效地解決這個問題。因為，如果此震動所產(chǎn)生的飛輪轉速等于或小于當時的車速，則其作用等于或小于零;即使這個速度大于車速，也不能很好地利用，因為完全聽憑鞍座震動，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的動力，實際是不能協(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、剎車、減速時散失的能量的彈簧蓄能馬達，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，而且在需要的時候，在蓄能同時又起到了剎車、減速作用。
本發(fā)明是這樣完成的在唯一的軸上串聯(lián)多個平面螺旋彈簧。當車顫動時，由齒條帶動在軸上空轉的齒輪轉動，并由于棘輪機構的作用，使彈簧卷緊;在需要剎車、減速時，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動飛輪相接，在需要的時候，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，帶動軸轉動，而軸又帶動與其固定的能量輸出輪轉動，從而驅動車輛前進。本馬達能量輸出的時間是有選擇性的;同時，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，必然會將輸出的勢能作用于車輪;另外，附加給車的力又不會是很強或很弱的(驟然前沖或不起作用)，因為彈簧經(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(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。配置彈簧蓄能馬達的自行車就可以達到這個目的。該車稱為彈簧蓄能自行車，三輪;靠背座;有頂棚，可充做風帆。由于利用了散失的機械能和風能比普通自行車效率高，適于市內(nèi)交通、短途販運、全家出游。整車合2-3臺普通自行車價錢。
附圖是本發(fā)明的示意圖。圖1為彈簧蓄能馬達，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驅動飛輪，32驅動飛輪。
下面結合附圖對本發(fā)明作進一步說明如圖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。當車運行時，梁架不斷上下顫動，于是齒條9往復運動，從而帶動齒輪10轉動;固定在齒輪10上的棘爪15帶動起端彈簧輪7轉動;由于限制棘爪8的作用，輪7不能倒轉。
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不能任意轉動，于是所有彈簧逐漸卷緊，能量就這樣收集、蓄存起來。
另外，當自行車需要剎車、減速時，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反時針方向旋轉(如圖2，自箭頭方向看去，假設軸5順時針旋轉為釋能方向)，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)帶動軸5轉動，軸5又帶動與其固定的能量輸出輪1轉動，而1又與后軸上的驅動飛輪相接，這樣能量就釋放出來了。
幾點說明A、輪1、2、12與軸5固定，其余均空轉;
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，即棘爪不同時工作，比如，一個工作，一個在1/2位置，一個在1/4位置，棘爪的數(shù)量在6～8之間，同時工作的只有兩個。
C、如果所有彈簧都已卷緊，操縱棘爪3仍未抬起，這時只要α角正確(見A視圖)，輪7不轉，齒輪仍可順時針方向轉動，并發(fā)出較大聲音，提醒騎車者。α角可通過實驗確定。
D、在外形尺寸許可的情況下，應盡量多的串聯(lián)彈簧，并加大彈簧外徑，以求增加蓄能“容量”。
E、為減低成本，并使結構緊湊，凡空轉的輪可鑲鑄鐵套;可考慮在箱內(nèi)注油，進行自然潤滑。
下面將結合圖3、圖4對彈簧蓄能自行車作進一步說明。
該彈簧蓄能自行車三輪，前輪17一個，直徑30mm，后輪21兩個，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。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。馬達能量輸出輪1與后軸25上的驅動飛輪31相接。在需要剎車和減速時，操縱撥叉(圖上沒給出)，移動在小軸上滑動的介輪23，就會使馬達能量輸入輪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、擋雨、順風或偏順風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1690mm;單人型，前后輪中心距400mm整車長1290mm，車后仍可有兒童座位或小貨架。
權利要求
1.一個由軸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構成的彈簧蓄能馬達，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，中間多個彈簧串聯(lián)，以彈簧連接輪14相連接。
2.按權利要求
1所規(guī)定的彈簧蓄能馬達，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.按權利要求
1規(guī)定的彈簧蓄能馬達，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。
4.按權利要求
2規(guī)定的彈簧蓄能馬達，其特征是棘爪15的工作角度α大于零，其數(shù)值根據(jù)工作條件由實驗測定，而棘爪15的數(shù)量在4～8之間，同時工作的只有兩個。
5.一個以彈簧蓄能馬達裝備的彈簧蓄能自行車，其特征是馬達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上的驅動飛輪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行中散失的勢能收集、蓄存、利用的彈簧蓄能馬達。其特點是軸上串聯(lián)多個平面螺旋彈簧，通過齒輪齒條和棘輪機構，將車顫動的勢能收集、蓄存起來；在車輛需要減速、剎車時，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動，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，可充做風帆。
文檔編號B62M1/10GK87102501SQ87102501
公開日1987年11月4日 申請日期1987年3月31日
發(fā)明者李德華 申請人:李德華導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan