本發(fā)明是對自行車提出了一種能量利用裝置。一般普通的自行車，由同一平面的前后兩個輪子以及把前后兩輪連成一體的車身、鞍座、把手和鏈輪裝置等構(gòu)成。

眾所周知，目前廣泛使用的自行車，是以人體肌肉為動力源，通過曲柄，傳遞給鏈輪，驅(qū)使自行車前進(jìn)。若腳踏停止，則車速減低，車輪很快停轉(zhuǎn)。這是由于以腳踏為動力的自行車，除克服內(nèi)外摩擦力，使車前進(jìn)作功外，還有相當(dāng)部份的能量以振動形式被消耗。

一般而言，路面是不平的。在自行車的行駛中，人體及自行車的自重將以車子行駛的速度對路面的凹凸處進(jìn)行沖擊。由此，使以一定速度前進(jìn)的自行車，就產(chǎn)生了振動。為了改善人體因自行車振動而引起的不適，在鞍座下設(shè)置了減振彈簧，不斷伸縮，消極地吸收和浪費了振動的能量。

本發(fā)明的目的，在于提供一種減少人的體力消耗，又不使用電、燃料、太陽能能源，更不污染環(huán)境的自行車。

本發(fā)明提供了一種新設(shè)計的自行車，該自行車設(shè)有振動能量利用裝置。該裝置有振動能量儲存和放出的構(gòu)件，并具有伸縮性能。該構(gòu)件可以是彈簧或類似性能的構(gòu)件，置于鞍座之下，以吸收及放出振動能，產(chǎn)生伸縮運動，使傳動軸作直線往復(fù)運動，該裝置有一轉(zhuǎn)換傳遞系統(tǒng)，把所說傳動軸的直線往復(fù)運動轉(zhuǎn)變成傳動套的連續(xù)轉(zhuǎn)動，帶動鏈輪旋轉(zhuǎn)，成為自行車行駛的驅(qū)動力。

本自行車的另一特點是：用腳踏動曲柄為動力驅(qū)動鏈輪轉(zhuǎn)動與振動能量利用裝置驅(qū)動鏈輪轉(zhuǎn)動時，兩者運動互不干涉。

本自行車的另一特點是：用腳踏動曲柄驅(qū)動鏈輪轉(zhuǎn)動的機(jī)構(gòu)及使用振動能量利用裝置來驅(qū)動鏈輪轉(zhuǎn)動的機(jī)構(gòu)同時運動時，通過行星齒輪傳動機(jī)構(gòu)合成，在鏈輪上輸出時實現(xiàn)速度的疊加。

本自行車還有一特點是：振動能量儲存和放出機(jī)構(gòu)設(shè)有力或行程放大機(jī)構(gòu)，可使傳給轉(zhuǎn)換傳遞系統(tǒng)的力或行程得到放大。

本發(fā)明所設(shè)計的自行車在行駛時，通過振動能量利用裝置，把振動能轉(zhuǎn)變?yōu)轵?qū)動自行車行駛的動力，使能量的利用率提高，行駛輕快，減少人的體力消耗。

另外，由于鞍座及其傳動軸的低頻率上下往復(fù)運動，故給騎車人以舒適感，有利于健康。

為了更易理解本發(fā)明，通過舉例，參照附圖，敘述如下。

圖1是自行車的側(cè)視圖。圖2是圖1的A－A剖面圖。圖3是速度疊加機(jī)構(gòu)示意圖。圖4是大鞍座結(jié)構(gòu)圖。

實施方案一：

參照圖1，本設(shè)計的自行車，具有振動能量利用裝置，該裝置由鞍座8，振動能儲放構(gòu)件7、11和轉(zhuǎn)換傳遞系統(tǒng)21組成。在前斜管13、后斜管19與水平支管18交叉處裝有圓筒14，其內(nèi)部及后斜管19中裝有把振動能儲放構(gòu)件7、11的伸縮運動轉(zhuǎn)換成連續(xù)轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)換傳遞系統(tǒng)21。在車身1的頂部設(shè)有鞍座8，該鞍座與車身1系非剛性連接，它們中間置放振動能儲放構(gòu)件7、11，該構(gòu)件可以是彈簧或類似性能的機(jī)構(gòu)。在鞍座8中間裝有座心9，它與傳動軸10上端小直徑段相固連，在該軸上與此小直徑段相埃著處有一大直徑凸臺，在其下端面與鋼珠套12的上端面之間裝有儲放能構(gòu)件11。因此，該構(gòu)件在外力作用后，可使鞍座8及與它相固連的傳動軸10在后斜管19中作上下往復(fù)運動。

與鞍座8相固連的有二個以上與傳動軸10相平行的導(dǎo)向小軸4，它們按鞍座周沿分布。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)6具有的上述導(dǎo)向小軸通過鋼珠圈5與相應(yīng)的導(dǎo)向管3相配合。而導(dǎo)向管3中安裝兩圈鋼珠5，在鞍座8與導(dǎo)向管3的上端面之間備裝有彈簧7，而導(dǎo)向簧3的另一端面與安裝在車身1上的平板2相固連。這樣，彈簧受外力作用后，使鞍座8可沿導(dǎo)向管3的軸線方向上下移動。

參照圖2，本自行車的傳動軸10的上端與上述鞍座相固連，在該軸中部以下的圓周面上至少按裝二顆鋼珠30、31，以帶動旋轉(zhuǎn)套24轉(zhuǎn)動，從而可帶動與旋轉(zhuǎn)套24固連的圓錐齒輪28旋轉(zhuǎn)。在本設(shè)計中，固定套25以其外圓面裝入后斜管19中，并使它們相固連。而旋轉(zhuǎn)套24系裝入固定套25的孔中，并可在該孔中轉(zhuǎn)動。旋轉(zhuǎn)套24上端的凸臺部份的上下端面上開有圓弧槽，利用槽中的鋼珠圈22、23，定位裝入鋼珠套12中。而在固定套25的凸臺上端面上也開有圓弧槽，以便與鋼珠圈23相配合，因此旋轉(zhuǎn)套24可以在鋼珠圈22、23上自由轉(zhuǎn)動。在旋轉(zhuǎn)套下端較大的內(nèi)孔中，用銷子29把旋轉(zhuǎn)套24與旋轉(zhuǎn)軸26的一端相固連。而旋轉(zhuǎn)軸26可在支承環(huán)39的一圈鋼珠40上轉(zhuǎn)動。該支承環(huán)的外圓面上開有槽，用螺釘27將其與后斜管19固連。旋轉(zhuǎn)軸的下端與圓錐齒輪28相固連。旋轉(zhuǎn)套除下端直徑較大的內(nèi)孔部份外，其余的全長直孔中，開有一條斷面形狀為圓弧形的內(nèi)螺旋槽，其螺旋方向左右均可。傳動軸10上安裝的鋼珠30、31與該內(nèi)螺旋槽相配合。由圓錐齒輪與飛輪所組成的組合件（42、49；38、50），與傳動套46相固接，且呈對稱分布。即其飛輪49、50的外圈分別與圓錐齒輪42、38相固連，內(nèi)圈均與傳動套46相固連。圓錐齒輪28轉(zhuǎn)動時，通過組合件（42、49；38、50），只能以飛輪49或50的外圈帶動內(nèi)圈及傳動套46轉(zhuǎn)動，而不能反之。

由于道路的不平坦，人體及自行車重量將以車子前進(jìn)的速度對路面的凹凸處進(jìn)行沖擊，引起振動，壓縮鞍座8下的振動能儲放構(gòu)件7、11。因此鞍座8向下運動，然后振動能儲放構(gòu)件7、11回升，鞍座8向上運動。鞍座8與傳動軸10上端相固連，在前述的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)6控制下，傳動軸10作上下往復(fù)運動，其上的鋼珠30、31在內(nèi)螺旋槽中亦作上下直線運動，使旋轉(zhuǎn)套24在固定套25中作正、反方向的旋轉(zhuǎn)，從而驅(qū)使圓錐齒輪28轉(zhuǎn)動。旋轉(zhuǎn)套24的轉(zhuǎn)動經(jīng)銷子29后，使旋轉(zhuǎn)軸26及與它相固連的圓錐齒輪28作正、反方向的轉(zhuǎn)動。設(shè)內(nèi)螺旋槽為右旋，則上述系統(tǒng)的動作如下：當(dāng)鞍座8向下運動時，旋轉(zhuǎn)軸26按A方向轉(zhuǎn)動，因此兩個圓錐齒輪38、42分別按圖示箭頭B、C方向旋轉(zhuǎn)。此時右端圓錐齒輪42按B方向旋轉(zhuǎn)，經(jīng)飛輪49外圈傳遞給內(nèi)圈，帶動傳動套46按D方向轉(zhuǎn)動，使與傳動套46相固連的鏈輪15也按此方向旋轉(zhuǎn)，從而使自行車前進(jìn)。這時左端圓錐齒輪38的轉(zhuǎn)動不能帶動傳動套46旋轉(zhuǎn)，所以動力先從上列單方向輸入。

當(dāng)鞍座8靠彈簧7、11力量向上移動時，則傳動軸10與旋轉(zhuǎn)套24的運動，使旋轉(zhuǎn)軸26及圓錐齒輪28按箭頭A的相反方向轉(zhuǎn)動，從而使右、左端圓錐齒輪也按圖中B、C所示的相反方向轉(zhuǎn)動，這時與飛輪49外圈相固定的右端圓錐齒輪42在飛輪49的內(nèi)圈上空轉(zhuǎn)。與飛輪50外圈相固連的左端圓錐齒輪38的轉(zhuǎn)動，經(jīng)與傳動套46相固連的飛輪50的內(nèi)圈后，使傳動套按D方向轉(zhuǎn)動，從而帶動鏈輪15按D方向轉(zhuǎn)動，使自行車前進(jìn)。

當(dāng)利用上述振動能量為動力，驅(qū)使自行車前進(jìn)時，雖然鏈輪15是轉(zhuǎn)動的，但因飛輪43的外圈與它相固連，內(nèi)圈與右曲柄16相固連，這時飛輪43的外圈不能帶動內(nèi)圈轉(zhuǎn)動，所以左、右曲柄20、16不會自動旋轉(zhuǎn)。

在起動時，本設(shè)計的自行車與一般自行車一樣，先踩動踏腳，則與中軸45相連的左右曲柄20、16隨之轉(zhuǎn)動。因飛輪43的內(nèi)圈與右曲柄16的圓柱部分相固連，其外圈與鏈輪15相固連，所以右曲柄16按箭頭D作順時針方向旋轉(zhuǎn)時，由飛輪43內(nèi)圈帶動其外圈，使鏈輪15也按此相同方向轉(zhuǎn)動，從而起動自行車前進(jìn)。這時中軸45在鋼珠圈33、47上轉(zhuǎn)動，而外端蓋35上有圓弧槽與鋼珠圈33相配合，螺母36用于端蓋35的軸向調(diào)整。

由于鏈輪15與傳動套46的右端相固連，飛輪49、50的內(nèi)圈與傳動套46相固連，它們的外圈各與右端圓錐齒輪42、左端圓錐齒輪38相固連，因此上述用腳踏的起動過程中，中軸45、鏈輪15、飛輪43內(nèi)圈與傳動套46一起在鋼珠圈34、48上轉(zhuǎn)動，內(nèi)端蓋37、端蓋41的圓弧部分分別與鋼珠圈34、48相配合，而由于飛輪49、50的內(nèi)圈不能帶動其外圈轉(zhuǎn)動，這時圓錐齒輪42、38及28均不轉(zhuǎn)動。因此，上述腳踏曲柄16、20驅(qū)動鏈輪轉(zhuǎn)動與振動能量利用裝置驅(qū)動鏈輪轉(zhuǎn)動，兩者運動互不干涉。

本設(shè)計的自行車，踏腳及曲柄可以倒轉(zhuǎn)，但推行時未設(shè)倒退機(jī)構(gòu)，需要時可在鏈輪中心部安裝飛輪或類似功能的機(jī)構(gòu)來解決。

本設(shè)計的自行車，通過曲柄驅(qū)動鏈輪15與通過振動能量利用裝置驅(qū)動鏈輪的兩種速度可以疊加。這時所使用的機(jī)構(gòu)如圖3所示。行星機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)臂58與套筒54相固連，而套筒54和傳動套46相固連，與圓柱齒輪56相固連的套55的右端與鏈輪15相固連，中心圓柱齒輪51及曲柄20、16與中軸45相固連。圓柱齒輪52、53、57分別與它們的軸相固連，這些軸分別安裝在轉(zhuǎn)臂58上。齒輪53與57嚙合，飛輪49、50按圖2反向安裝。

當(dāng)曲柄20、16按順時針方向轉(zhuǎn)動時，經(jīng)齒輪51、52、53、57、56及套55后，使鏈輪15沿順時針方向轉(zhuǎn)動。此時行星機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)臂58及套54不動。當(dāng)鞍座8按前述作上下往復(fù)運動而使傳動套46轉(zhuǎn)動時，則套54及行星機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)臂58就按反時針方向轉(zhuǎn)動，這時齒輪53經(jīng)齒輪52在齒輪51上作公轉(zhuǎn)，因此就傳動齒輪57、56及套55，使鏈輪15按順時針方向轉(zhuǎn)動，鏈輪就得到上述兩種速度疊加。

此外，為實施本最佳方案，可將圖1中的后斜管19改成垂直式，并采用圖4所示帶有力或者行程放大裝置的大鞍座結(jié)構(gòu)。

現(xiàn)將圖4所示結(jié)構(gòu)說明如下：大鞍座底板66與車身1相固連，其前端通過小軸63與大鞍座8活動連接，傳動軸10穿過孔67，使其上端面與凸輪60相接觸，而此凸輪與直齒圓柱齒輪61共同固定在軸59上。此軸安裝在與大鞍座8相固連的掛架62的孔中。當(dāng)彈簧11在外力作用下被壓縮時，大鞍座8繞軸63轉(zhuǎn)動。

由于人體自重作用于P處，因此按杠桿原理，傳動軸10向下移動可得力或行程放大。此外，鞍座8在上述轉(zhuǎn)動過程中，杠桿64繞支點65旋轉(zhuǎn)。而杠桿64左端有扇形齒輪，它與固連在軸59上的直齒圓柱齒輪61相嚙合，而凸輪60也與軸59相固連，因此杠桿64的旋轉(zhuǎn)可使凸輪60轉(zhuǎn)動，從而可調(diào)節(jié)傳動軸10所受的力或者行程。為保證傳動軸10作直線運動，可在孔67中裝入二顆鋼珠68，與傳動軸10上的兩條圓弧槽69相配合。

實施方案二：

本設(shè)計的自行車，也可根據(jù)利用振動能量的原理及上述機(jī)構(gòu)，直接起動前輪或后輪。

實施方案三：

本設(shè)計的自行車，除上述機(jī)械傳動外，也可按照前述原理，采用液壓或氣壓傳動來驅(qū)動自行車前進(jìn)。