專利名稱:風(fēng)阻助動(dòng)自行車(chē)的制作方法
本實(shí)用新型涉及一種改進(jìn)的自行車(chē)，特別是一種能夠?qū)L(fēng)阻力變?yōu)轵?qū)動(dòng)力的自行車(chē)。
現(xiàn)在已有的一般自行車(chē)，雖然優(yōu)點(diǎn)多，但仍有以下缺點(diǎn)人的腳蹬馬力小，逆自然風(fēng)騎行吃力，車(chē)速低；上坡騎行費(fèi)力，車(chē)速也很慢。
人力腳蹬的一般自行車(chē)，既有上述缺點(diǎn)，故國(guó)內(nèi)外企圖對(duì)自行車(chē)進(jìn)行改造者不乏其人，并有不少新的發(fā)明。但總不外分機(jī)動(dòng)、人力和自然能源為驅(qū)動(dòng)力三大類。機(jī)動(dòng)或電動(dòng)自行車(chē)，雖然馬力足，車(chē)速快，但車(chē)身重，價(jià)格昂貴，又需能源和燃料支付費(fèi)。用自然能源如太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的自行車(chē)，價(jià)格較昂貴，本身重量和體積也有一定增加，故也有缺點(diǎn)。裝有變速器的自行車(chē)是省力的自行車(chē)，但由于省力，又使車(chē)速變慢。
本實(shí)用新型的目的，是提供一種改進(jìn)的自行車(chē)，它可將風(fēng)阻力變?yōu)轵?qū)動(dòng)力，可加快車(chē)速，并且騎行省力而又不支付能源費(fèi)。
本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的風(fēng)阻助動(dòng)自行車(chē)主要由一般自行車(chē)在結(jié)構(gòu)上稍加修改，安裝上變風(fēng)阻力為驅(qū)動(dòng)力的裝置構(gòu)成。變風(fēng)阻力為驅(qū)動(dòng)力的裝置由風(fēng)輪、變速變向傳動(dòng)器、傳動(dòng)鏈盤(pán)、傳動(dòng)鏈條、導(dǎo)向壓鏈滑輪、前輪內(nèi)三速軸飛輪及控制器，風(fēng)輪支架、風(fēng)輪支架固定夾等構(gòu)成。逆風(fēng)力使風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)，經(jīng)過(guò)變速變向傳動(dòng)器和傳動(dòng)鏈盤(pán)，再經(jīng)過(guò)傳動(dòng)鏈條(導(dǎo)向壓鏈滑輪壓緊傳動(dòng)鏈條)帶動(dòng)前輪內(nèi)三速軸飛輪(由控制器控制換檔)，從而帶動(dòng)前車(chē)輪，起到輔助驅(qū)動(dòng)的作用。風(fēng)輪和變速變向傳動(dòng)器用風(fēng)輪支架的平支架固定在車(chē)把上，并用風(fēng)輪支架固定夾夾緊風(fēng)輪支架的立支架，立支架的另一端固定在前車(chē)輪軸上。
風(fēng)阻助動(dòng)自行車(chē)以腳蹬為主驅(qū)動(dòng)力，以變風(fēng)阻力為驅(qū)動(dòng)力的裝置接受和反饋風(fēng)能給自行車(chē)作為輔助驅(qū)動(dòng)力。風(fēng)阻助動(dòng)自行車(chē)分普通車(chē)和高效能車(chē)兩種普通車(chē)只要求18公里／小時(shí)以下車(chē)速騎行，且對(duì)風(fēng)阻利用效能要求不高，前車(chē)輪和后車(chē)輪只安裝一般帶有飛輪的軸即可，這樣價(jià)格低廉；高效能車(chē)因車(chē)速經(jīng)?？蛇_(dá)18公里／小時(shí)以上，且能在較強(qiáng)自然逆風(fēng)中以較快速度騎行，故后輪裝內(nèi)三速變速軸(或無(wú)級(jí)變速器)及控制器，可變速騎行。風(fēng)阻助動(dòng)自行車(chē)的后輪軸(帶飛輪并由操作鍵控制變速)，采用無(wú)級(jí)變速器或外三速或外五速或內(nèi)三速或內(nèi)五速后軸(帶飛輪)之一種。前車(chē)輪安裝內(nèi)三速變速軸(或無(wú)級(jí)變速器)及控制器，這樣可隨自然逆風(fēng)大小而改變風(fēng)輪與車(chē)輪轉(zhuǎn)速比騎行，使之高效能的將逆風(fēng)阻力變?yōu)橹鷦?dòng)力，從而在強(qiáng)逆風(fēng)下也能以較快速度行駛，車(chē)速不會(huì)因自然風(fēng)而大大減慢。前輪內(nèi)三速變速軸或無(wú)級(jí)變速器等可調(diào)變速器應(yīng)隨自然界逆風(fēng)和相對(duì)風(fēng)速改變而進(jìn)行調(diào)節(jié)換檔，即盡可能按行駛時(shí)風(fēng)輪與車(chē)輪之間的轉(zhuǎn)數(shù)比Kv＝ (V＋V′)/(V) Kvn的值來(lái)調(diào)節(jié)，才有可能達(dá)到高效能的利用自然界逆風(fēng)能量為輔助驅(qū)動(dòng)力的作用；否則不能充分利用自然界逆風(fēng)能量。式中V為車(chē)速，V′為自然界逆風(fēng)風(fēng)速，Kvn為風(fēng)輪與車(chē)輪的固定轉(zhuǎn)速比，即變速變向傳動(dòng)器中固定的變速比。
騎行風(fēng)阻助動(dòng)自行車(chē)，上車(chē)后用腳蹬中軸踏板，中軸鏈盤(pán)隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)傳動(dòng)鏈條帶動(dòng)后輪變速軸的飛輪旋轉(zhuǎn)，車(chē)輪逐漸加快。此時(shí)車(chē)輪雖在前進(jìn)行駛轉(zhuǎn)動(dòng)，但因風(fēng)力很小，又因飛輪本身的功能作用不會(huì)使風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，(如果車(chē)輪后退轉(zhuǎn)動(dòng)，風(fēng)輪會(huì)隨同反轉(zhuǎn))。當(dāng)車(chē)速加快，使相對(duì)風(fēng)速V1＝V＋V′的值達(dá)到3米／秒左右時(shí)，變風(fēng)阻力為驅(qū)動(dòng)力系統(tǒng)的風(fēng)輪才開(kāi)始起動(dòng)旋轉(zhuǎn)，逐漸加速，從而使變速變向傳動(dòng)器的鏈盤(pán)以變速后的低速旋轉(zhuǎn)，同時(shí)其轉(zhuǎn)矩增大，轉(zhuǎn)向與車(chē)輪方向一致，經(jīng)鏈條傳動(dòng)而帶動(dòng)前輪變速軸的飛輪旋轉(zhuǎn)。當(dāng)前輪變速軸的飛輪旋轉(zhuǎn)與前車(chē)輪轉(zhuǎn)速同步后(若前輪為變速軸，則當(dāng)該變速軸的飛輪(已按要求調(diào)好變速比)轉(zhuǎn)速達(dá)到它的變速比)一部分逆風(fēng)力已變?yōu)轵?qū)動(dòng)力(此時(shí)風(fēng)輪已帶上負(fù)荷)作用于前車(chē)輪，起到利用風(fēng)阻的作用。此時(shí)若腳蹬力不變，自行車(chē)開(kāi)始加速，即車(chē)速V增加。車(chē)速V增加，其相對(duì)風(fēng)速V1＝V＋V′也增加，此時(shí)腳蹬力仍保持不變(腳蹬轉(zhuǎn)速略有增加)，則因相對(duì)風(fēng)速V1＝V＋V′增加而又使變風(fēng)阻力為驅(qū)動(dòng)力的裝置(風(fēng)輪、變速裝置)產(chǎn)生的反饋驅(qū)動(dòng)力增大，從而又使前車(chē)輪加速，車(chē)速V又增大，隨之，相對(duì)風(fēng)速V1＝V＋V′又增大，又使風(fēng)輪反饋驅(qū)動(dòng)力增加。如此不斷循環(huán)，形成變風(fēng)阻為驅(qū)動(dòng)力的系統(tǒng)，產(chǎn)生正反饋再生循環(huán)加速功能。但由于車(chē)速V增加的同時(shí)，人和車(chē)所受風(fēng)阻力也在增加，對(duì)自行車(chē)行駛起負(fù)反饋?zhàn)饔?，與負(fù)反饋?zhàn)饔孟嗷テ胶鈺r(shí)，風(fēng)阻助動(dòng)自行車(chē)即以某一提高了的車(chē)速穩(wěn)定行駛。
變風(fēng)阻力為驅(qū)動(dòng)力裝置的風(fēng)輪可選用各種類型的風(fēng)輪，以選用螺旋漿型風(fēng)輪為最佳，并且風(fēng)輪的直徑是350～450毫米，風(fēng)輪的葉片數(shù)為3～6片，由于風(fēng)輪是安裝在自行車(chē)上，而自行車(chē)經(jīng)常隨處停放，有時(shí)難免跌倒，從而可能將風(fēng)輪葉片跌壞變形。為了防止這一可能，可將葉片制成可以收迭的，且風(fēng)輪可隨時(shí)卸下，隨身攜帶，以防跌壞。卸下的方法是將風(fēng)輪葉片固定盤(pán)上的彈簧銷從風(fēng)輪軸端的槽中退出，風(fēng)輪葉片固定圓盤(pán)中心的軸孔即可從風(fēng)輪軸上退出而卸下。風(fēng)輪的扭曲形狀，根據(jù)逆風(fēng)對(duì)葉片的相對(duì)速度Vr與風(fēng)輪軸之夾角β來(lái)決定，該β角為β＝tg－1(ωγω)/(V)式中，ω為風(fēng)輪的角速度，rω為風(fēng)輪的半徑，V為車(chē)速，但ωrω的值是在車(chē)速V為某值時(shí)實(shí)測(cè)或算出的。
風(fēng)輪葉尖速比入是風(fēng)輪特性中一個(gè)最重要的參數(shù)，它的值等于風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)時(shí)葉片尖部圓周速度與相對(duì)風(fēng)速V1＝V＋V′之比值。按下式計(jì)算λ＝ (V)/(V＋V1) ·Kv· (DW)/(DC) ，式中DW為風(fēng)輪直徑(米)，DC為車(chē)輪直徑(米)。(注因車(chē)輪對(duì)地面打滑，故按此式計(jì)算的λ值比實(shí)際值稍小)。
當(dāng)V′＝0時(shí)， (ωγω)/(V) 值是風(fēng)輪的標(biāo)準(zhǔn)葉尖速比λn， λn＝ (ωγω)/(V) ，λn取1.3～2.3，即β取52°～66°。
逆風(fēng)對(duì)葉片的相對(duì)速度Vr與葉片迎風(fēng)面的夾角為沖角α，沖角α的最佳值由升阻比L／D最大時(shí)來(lái)確定(L為升力，D為阻力)，α取4°～9°。
葉片截面同風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)面的夾角為楔角φ，φ取26°～21°。
變風(fēng)阻力為驅(qū)動(dòng)力裝置的變速變向傳動(dòng)器的主軸是風(fēng)輪的軸，起變風(fēng)阻力為驅(qū)動(dòng)力的作用和正反饋驅(qū)動(dòng)力的傳動(dòng)作用，主軸前端直接套裝風(fēng)輪，從動(dòng)錐齒輪牙的數(shù)據(jù)，根據(jù)不同尺寸自行車(chē)變化。傳動(dòng)鏈盤(pán)與從動(dòng)錐齒輪用螺栓連接同步轉(zhuǎn)動(dòng)。
變風(fēng)阻力為驅(qū)動(dòng)力裝置的傳動(dòng)鏈條根據(jù)各車(chē)型尺寸確定其節(jié)數(shù)，且與前車(chē)閘有適當(dāng)距離相隔。并用導(dǎo)向壓鏈滑輪壓緊傳動(dòng)鏈條。
變風(fēng)阻力為驅(qū)動(dòng)力裝置的導(dǎo)向壓鏈滑輪可用鋼材或膠木或工程塑料等制成。
為了安裝變風(fēng)阻力為驅(qū)動(dòng)力的裝置，要將一般自行車(chē)的結(jié)構(gòu)稍加修改，才能制成風(fēng)阻助動(dòng)自行車(chē)。即使自行車(chē)前叉稍端之間距等于后叉稍端之間距，將前車(chē)輪 軸換為后車(chē)輪 軸或內(nèi)三速變速軸(或自動(dòng)無(wú)級(jí)變速軸)，使前車(chē)圈變速軸兩端所鉆車(chē)條孔與前車(chē)圈車(chē)條數(shù)一致，若鉆孔數(shù)不變，則前車(chē)輪選用該車(chē)型的后車(chē)輪的車(chē)圈。
風(fēng)阻助動(dòng)自行車(chē)的工作原理用方框圖示意，如圖1所示。騎行者用腳蹬風(fēng)阻助動(dòng)自行車(chē)，產(chǎn)生腳蹬力F，此F力為正驅(qū)動(dòng)力，使自行車(chē)行駛，產(chǎn)生車(chē)速V，若此時(shí)有自然逆風(fēng)，則相對(duì)風(fēng)速V1＝V＋V′，若V′＝0，則V1＝V，此V1或V將使風(fēng)阻助動(dòng)自行車(chē)所裝設(shè)的風(fēng)輪〔2〕旋轉(zhuǎn)，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)一定值后，可將動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，經(jīng)變速變向傳動(dòng)器〔4〕使旋轉(zhuǎn)方向變?yōu)榕c車(chē)輪一致，并使風(fēng)輪的高轉(zhuǎn)速(低轉(zhuǎn)矩)變?yōu)榈娃D(zhuǎn)速(高轉(zhuǎn)矩)，再經(jīng)變速變向傳動(dòng)器鏈盤(pán)〔5〕(此時(shí)風(fēng)輪與鏈盤(pán)之間固定轉(zhuǎn)速比為Kvn)將風(fēng)輪輸出的功率經(jīng)鏈條〔8〕傳動(dòng)，再經(jīng)自動(dòng)無(wú)級(jí)變速器或換檔的變速軸(如內(nèi)三速、內(nèi)五速等)〔11〕變速，使風(fēng)輪與車(chē)輪轉(zhuǎn)速比為Kv＝ (V＋V′)/(V) Kvn，從而產(chǎn)生高轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩和反饋力Ff，此Ff作為驅(qū)動(dòng)前輪的輔助正驅(qū)動(dòng)力，經(jīng)過(guò)比較環(huán)節(jié)(以符號(hào)
表示)使總驅(qū)動(dòng)力增加，轉(zhuǎn)速將提高，又使風(fēng)輪加速旋轉(zhuǎn)，經(jīng)變速傳動(dòng)，又使Ff增加，又使自行車(chē)車(chē)速增加……。如此不斷產(chǎn)生正反饋再生循環(huán)。但由于車(chē)速V增加，必然使人體和車(chē)的迎風(fēng)面阻力RA增加，產(chǎn)生負(fù)反饋?zhàn)饔?，削弱正反饋再生循環(huán)。當(dāng)車(chē)速達(dá)到某一提高的車(chē)速值時(shí)，其它阻力R和負(fù)反饋力RA的總和∑R已將正反饋力削弱到零。此時(shí)風(fēng)阻助動(dòng)自行車(chē)，即以提高了的車(chē)速行駛。若騎行晃動(dòng)，不使車(chē)速提高，則可省腳蹬力。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)1.風(fēng)阻助動(dòng)自行車(chē)以人力和風(fēng)力(包括自然界逆風(fēng)和車(chē)速引起的逆風(fēng))共同為驅(qū)動(dòng)力，故馬力有一定增加，而又不需能源支付費(fèi)。
2.風(fēng)阻助動(dòng)自行車(chē)因裝有變風(fēng)阻力為驅(qū)動(dòng)力的正反饋再生循環(huán)加速裝置，在無(wú)自然風(fēng)和有自然風(fēng)時(shí)，均能將風(fēng)阻力一部份轉(zhuǎn)變?yōu)轵?qū)動(dòng)力，將害變利，從而抵銷其一部份騎行阻力，故可加快車(chē)速或省力。
3.風(fēng)阻助動(dòng)自行車(chē)在變風(fēng)阻力為驅(qū)動(dòng)力裝置系統(tǒng)中裝有變速變向傳動(dòng)器，可使自行車(chē)在強(qiáng)自然逆風(fēng)下騎行時(shí)，提高風(fēng)阻力變?yōu)轵?qū)動(dòng)力的效能。自然界逆風(fēng)愈大，愈對(duì)騎行有利，也就是變風(fēng)阻力為驅(qū)動(dòng)力隨自然界逆風(fēng)增大而增大，抵消阻力的能力愈強(qiáng)。
4.風(fēng)阻助動(dòng)自行車(chē)因有變風(fēng)阻力為驅(qū)動(dòng)力的裝置，在腳蹬暫停時(shí)，變風(fēng)阻力為驅(qū)動(dòng)力的系統(tǒng)仍在工作，有輔助驅(qū)動(dòng)力存在，且此種車(chē)，總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量比一般自行車(chē)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量稍大，故在腳蹬暫停時(shí)，車(chē)速不會(huì)明顯減速。可是蹬時(shí)歇，使人感到輕松省力，在下坡騎行達(dá)平路時(shí)和上小坡騎行時(shí)，也很省力，車(chē)速不會(huì)立即下降很大。騎行風(fēng)阻助動(dòng)自行車(chē)，根據(jù)計(jì)算，在無(wú)風(fēng)時(shí)可省力8～13％，在逆強(qiáng)風(fēng)騎行可省力8～20％以上。
5.風(fēng)阻助動(dòng)自行車(chē)零部件和材料少，加工也不很復(fù)雜，成本和價(jià)格是不很昂貴。
6.保持了一般自行車(chē)的主要優(yōu)點(diǎn)靈活，輕便、無(wú)噪聲、無(wú)環(huán)境污染，搬動(dòng)方便，上下樓梯或跨小溝時(shí)可用手提搬動(dòng)和在較窄的道路上騎行。
本實(shí)用新型的具體結(jié)構(gòu)由以下實(shí)施例及其附圖給出。
圖1是本實(shí)用新型提出的風(fēng)阻助動(dòng)自行車(chē)的工作原理圖。
圖2是本實(shí)用新型提出的風(fēng)阻助動(dòng)自行車(chē)的外觀示意圖。
圖3是本實(shí)用新型提出的風(fēng)阻助動(dòng)自行車(chē)的內(nèi)三速變速軸外觀示意圖。
圖4是本實(shí)用新型提出的風(fēng)阻助動(dòng)自行車(chē)的決定風(fēng)輪扭曲形狀的β角，沖角α和楔角φ。
圖5是本實(shí)用新型提出的風(fēng)阻助動(dòng)自行車(chē)的風(fēng)輪葉片收迭示意圖。
圖6是本實(shí)用新型提出的風(fēng)阻助動(dòng)自行車(chē)的變速變向傳動(dòng)器結(jié)構(gòu)示意圖。
風(fēng)阻助動(dòng)自行車(chē)主要由前后車(chē)輪、三角架、車(chē)把、中軸踏板鏈盤(pán)和傳動(dòng)鏈條，前后叉、后軸變速軸和變風(fēng)阻力為驅(qū)動(dòng)力裝置等構(gòu)成。變風(fēng)阻力為驅(qū)動(dòng)力的裝置由 風(fēng)輪〔2〕，風(fēng)輪保護(hù)罩〔3〕、變速變向傳動(dòng)器〔4〕、傳動(dòng)鏈盤(pán)〔5〕、風(fēng)輪支架〔6〕、風(fēng)輪支架固定夾〔7〕、傳動(dòng)鏈條〔8〕、導(dǎo)向壓鏈滑輪〔9〕、風(fēng)輪剎車(chē)、前輪內(nèi)三速軸飛輪〔11〕及控制器〔18〕等構(gòu)成，如圖2所示。逆風(fēng)力使風(fēng)輪〔2〕旋轉(zhuǎn)，經(jīng)過(guò)變速變向傳動(dòng)器〔4〕和傳動(dòng)鏈盤(pán)〔5〕，再經(jīng)過(guò)傳動(dòng)鏈條〔8〕(導(dǎo)向壓鏈滑輪〔9〕壓緊傳動(dòng)鏈條〔8〕帶動(dòng)前輪內(nèi)三速軸飛輪〔11〕(由控制器〔18〕控制換檔)。風(fēng)輪〔2〕和變速變向傳動(dòng)器〔4〕用風(fēng)輪支架〔6〕的平支架輪有一組指形輪盤(pán)在車(chē)把上，并用風(fēng)輪支架固定夾〔7〕夾緊風(fēng)輪支架〔6〕的立支架，立支架的另一端固定在前車(chē)輪軸上。
風(fēng)阻助動(dòng)自行車(chē)的后車(chē)輪軸〔1〕(帶飛輪并由操作鍵〔17〕控制變速)，根據(jù)需要和車(chē)型安裝不同的軸和飛輪。采用無(wú)級(jí)變速器或外三速或外五速或內(nèi)三速或內(nèi)五速后軸(帶飛輪)之一種。
風(fēng)阻助動(dòng)自行車(chē)的變風(fēng)阻力為驅(qū)動(dòng)力裝置的風(fēng)輪〔2〕，選用螺旋漿型風(fēng)輪，并且風(fēng)輪的直徑是440毫米，風(fēng)輪〔2〕的葉片數(shù)為4片，將葉片3、4作成活動(dòng)葉片，葉片1、2作成固定葉片，葉片3、4能順時(shí)針旋轉(zhuǎn)收迭與葉片1、2重合，風(fēng)輪〔2〕可隨時(shí)卸下，以便隨身攜帶，以防跌壞。葉片的收迭如圖5所示。卸下的方法是將風(fēng)輪葉片固定盤(pán)上的彈簧銷從風(fēng)輪軸端的槽中退出，風(fēng)輪葉片固定圓盤(pán)中心的軸孔即可風(fēng)輪軸上退出而卸下。風(fēng)輪〔2〕可采用鋁合金板壓制成要求形狀的葉片，也可采用高強(qiáng)度的工程塑料用模型壓制成設(shè)計(jì)要求形狀的葉片。凡質(zhì)量輕的，強(qiáng)度好的材料按規(guī)定要求制成的葉片都可使用。
當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)葉尖速比λn＝1.75時(shí)，β＝60°沖角α最好取7°，則葉片截面同風(fēng)輪〔2〕旋轉(zhuǎn)面的夾角一楔角φ為23°。以上β、α、φ角如圖4所示。
為了防止騎行時(shí)，風(fēng)輪〔2〕快速旋轉(zhuǎn)碰擊到行人，可設(shè)計(jì)較簡(jiǎn)單的風(fēng)輪保護(hù)罩〔3〕，風(fēng)輪保護(hù)罩〔3〕在風(fēng)輪〔2〕迎風(fēng)面無(wú)檔風(fēng)的任何網(wǎng)狀物，僅在風(fēng)輪〔2〕左右兩邊有適當(dāng)?shù)幕⌒尉W(wǎng)罩。風(fēng)輪保護(hù)罩〔3〕用螺栓固定在變速變向傳動(dòng)器〔4〕上。
變速變向傳動(dòng)器〔4〕是風(fēng)阻助動(dòng)自行車(chē)的主要裝置部件，它的主軸〔13〕是風(fēng)輪〔2〕的軸，它的作用是將風(fēng)輪〔2〕的高轉(zhuǎn)速變換為較低的轉(zhuǎn)速，以便與前車(chē)輪軸的飛輪同步，同時(shí)將風(fēng)輪〔2〕的低轉(zhuǎn)矩變?yōu)檩^高的轉(zhuǎn)矩，起到變風(fēng)阻力為驅(qū)動(dòng)力的作用。另一方面，它還將風(fēng)輪〔2〕的旋轉(zhuǎn)方向變換為與前車(chē)輪軸飛輪的旋轉(zhuǎn)方向一起到正反饋驅(qū)動(dòng)力的傳動(dòng)作用。
變速變向傳動(dòng)器〔4〕以構(gòu)架、軸承、主軸〔13〕、主動(dòng)錐齒輪〔14〕、從動(dòng)錐齒輪〔15〕和外殼等組成，其結(jié)構(gòu)示意如圖6所示。變速變向傳動(dòng)器〔4〕的主軸〔13〕前端，直接套裝風(fēng)輪〔2〕，主動(dòng)錐形齒輪〔14〕為15牙，從動(dòng)錐形齒輪〔15〕為54牙，傳動(dòng)鏈盤(pán)〔5〕為20牙與從動(dòng)錐形齒輪〔15〕用螺栓〔16〕連接同步轉(zhuǎn)動(dòng)。
傳動(dòng)鏈條〔8〕是變速變向傳動(dòng)器〔4〕的傳動(dòng)鏈盤(pán)〔5〕同前車(chē)輪軸上的飛輪(內(nèi)三速軸飛輪)之間傳動(dòng)之用，為普通式 1/2 ”鏈條，根據(jù)各車(chē)型尺寸確定其節(jié)數(shù)，且與前車(chē)閘有適當(dāng)距離相隔。
風(fēng)阻助動(dòng)自行車(chē)的變速變向傳動(dòng)器〔4〕同前車(chē)輪軸飛輪之間的鏈條傳動(dòng)，基本上是上下垂直方向會(huì)，在騎行中，抖動(dòng)和擺動(dòng)較嚴(yán)重，故須用導(dǎo)向壓鏈滑輪〔9〕壓緊到適當(dāng)?shù)膹埦o度，使傳動(dòng)鏈條〔8〕不至抖動(dòng)和擺動(dòng)與其他部件碰撞。導(dǎo)向壓鏈滑輪〔9〕可用鋼材或膠木或工程塑料等制成。膠木或工程塑料制成的導(dǎo)向壓鏈滑輪〔9〕，在騎行傳動(dòng)時(shí)，基本無(wú)噪音。
風(fēng)輪支架〔6〕是支持固定變速變向傳動(dòng)器〔4〕和風(fēng)輪〔2〕在一定位置的，由平支架和立支架兩種支架構(gòu)成。這兩種支架是左右對(duì)稱的。變速變向傳動(dòng)器〔4〕的安裝位置，決定于風(fēng)輪支架〔6〕的尺寸，必須使平支架水平固定在車(chē)把上，并用風(fēng)輪支架固定夾〔7〕夾緊風(fēng)輪支架〔6〕的立支架，立支架的另一端固定在前車(chē)輪軸上。
為了防止騎行時(shí)突然剎車(chē)而風(fēng)輪〔2〕尚在快速旋轉(zhuǎn)而引起前車(chē)輪飛輪損壞，設(shè)計(jì)專門(mén)的風(fēng)輪剎車(chē)，使自行車(chē)在急剎時(shí)，風(fēng)輪〔2〕先剎車(chē)停止旋轉(zhuǎn)，隨后前輪才剎車(chē)，這樣飛輪不致?lián)p壞。但由于前車(chē)輪飛輪本身具有風(fēng)輪剎車(chē)的作用，風(fēng)輪〔2〕驅(qū)動(dòng)前輪飛輪的力矩不很大，不會(huì)損壞飛輪，故也可不專門(mén)設(shè)計(jì)安裝風(fēng)輪剎車(chē)。
前輪內(nèi)三速軸飛輪〔11〕是變風(fēng)阻力為驅(qū)動(dòng)力必須安裝的輔助驅(qū)動(dòng)的重要部件。由于風(fēng)阻助動(dòng)自行車(chē)變風(fēng)阻力為驅(qū)動(dòng)力的反饋力輔助驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是將輔助驅(qū)動(dòng)力(反饋力)作用于前車(chē)輪變速軸，故應(yīng)裝此反饋驅(qū)動(dòng)力飛輪〔11〕，飛輪〔11〕由控制器〔18〕控制換檔。由三速軸控制器〔18〕，裝在自行車(chē)三角架靠坐墊前面。當(dāng)內(nèi)三速軸變速軸用于前輪時(shí)，車(chē)條孔〔12〕數(shù)量與前車(chē)圈車(chē)條數(shù)一致，若鉆孔數(shù)不改，則前車(chē)輪選用該車(chē)型的后車(chē)輪的車(chē)圈，自行車(chē)前叉稍端之間距等于后叉稍端之間距。
騎行風(fēng)阻助動(dòng)自行車(chē)“省力”而且“和自然界逆風(fēng)愈大，愈對(duì)騎行有利”，已有經(jīng)過(guò)上百次實(shí)驗(yàn)所證實(shí)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下一.800米，4％下坡滑行(同等條件比較)1.一級(jí)風(fēng)左右(各次所測(cè)氣候條件不同，數(shù)據(jù)也不同，取平均值)；①有風(fēng)輪反饋裝置2分8秒左右滑到終點(diǎn)。
②無(wú)風(fēng)輪反饋裝置2分14秒左右滑到終點(diǎn)。
根據(jù)1983年～1986年近百次測(cè)試，有風(fēng)輪反饋系統(tǒng)滑行比比無(wú)風(fēng)輪滑行提前2～10秒到達(dá)終點(diǎn)。
2.二至三級(jí)逆風(fēng)(同條件滑行比較，仍取多次平均值)。
①有風(fēng)輪反饋裝置2分30秒滑到終點(diǎn)。
②無(wú)風(fēng)輪反饋裝置2分50秒滑到終點(diǎn)。
多次實(shí)驗(yàn)有風(fēng)輪反饋裝置自行車(chē)滑行到達(dá)終點(diǎn) 時(shí)間比無(wú)風(fēng)輪自行車(chē)滑行提前10～30秒。
二、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)跑道(400米)騎行(多次平均值)1.有風(fēng)輪裝置車(chē)400米一圈騎行時(shí)間為59秒。
2.無(wú)風(fēng)輪裝置車(chē)400米一圈騎行時(shí)間為1分7秒。
這兩種車(chē)實(shí)測(cè)時(shí)，采取無(wú)風(fēng)輪裝置車(chē)先騎行實(shí)測(cè)，然后人巳疲乏時(shí)再將風(fēng)輪裝上騎行有風(fēng)輪裝置車(chē)，結(jié)果，總是有風(fēng)輪裝置車(chē)時(shí)間快5～7秒。
三.長(zhǎng)途試車(chē)騎行(6公里同一公路騎行，多次平均值)。
1.有風(fēng)輪裝置車(chē)18分鐘到達(dá)終點(diǎn)。即時(shí)速為20公里／小時(shí)。
2.無(wú)風(fēng)輪裝置車(chē)21分鐘到達(dá)終點(diǎn)。即時(shí)速為17.16公里／小時(shí)。
故有風(fēng)輪裝置車(chē)比無(wú)風(fēng)輪時(shí)提高 (20－17·14)/(17·14) ×100％＝16.7％的車(chē)速。
以上各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，均有原始實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可查。
權(quán)利要求
1.一種由前后車(chē)輪、三角架、車(chē)把、中軸踏板鏈盤(pán)和傳動(dòng)鏈條、前后叉、后軸變速軸等構(gòu)成的自行車(chē)，其特征在于它具有變風(fēng)阻力為驅(qū)動(dòng)力的裝置結(jié)構(gòu)，變風(fēng)阻力為驅(qū)動(dòng)力的裝置由風(fēng)輪[2]、變速變向傳動(dòng)器[4]、傳動(dòng)鏈盤(pán)[5]、傳動(dòng)鏈條[8]、導(dǎo)向壓鏈滑輪[9]、前輪內(nèi)三速軸飛輪[11]及控制器[18]、風(fēng)輪支架[6]、風(fēng)輪支架固定夾[7]等構(gòu)成；逆風(fēng)力使風(fēng)輪[2]旋轉(zhuǎn)，經(jīng)過(guò)變速變向傳動(dòng)器[4]和傳動(dòng)鏈盤(pán)[5]，再經(jīng)過(guò)傳動(dòng)鏈條[8](導(dǎo)向壓鏈滑輪[9]壓緊傳動(dòng)鏈條[8])帶動(dòng)前輪內(nèi)三速軸飛輪[11](由控制器[18]控制換檔)，風(fēng)輪[2]和變速變向傳動(dòng)器[4]用風(fēng)輪支架[6]的平支架固定在車(chē)把上，并用風(fēng)輪支架固定夾[7]夾緊風(fēng)輪支架[6]的立支架，立支架的另一端固定在前車(chē)輪軸上。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的自行車(chē)，其特征在于變風(fēng)阻力為驅(qū)動(dòng)力的裝置的風(fēng)輪〔2〕選用螺旋漿型風(fēng)輪，并且a)風(fēng)輪〔2〕的直徑是350～450毫米，b)風(fēng)輪〔2〕的葉片數(shù)為3～6片，c)正面逆風(fēng)對(duì)葉片的相對(duì)速度Vr與風(fēng)輪軸間之夾角β＝52°～66°，d)逆風(fēng)對(duì)葉片的相對(duì)速度Vr與葉片迎風(fēng)面的夾角為沖角α，α＝4°～9°，c)葉片截面同風(fēng)輪〔2〕旋轉(zhuǎn)面的夾角為楔角φ，φ＝26°～21°。
3.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的自行車(chē)，其特征在于a)風(fēng)輪〔2〕的直徑是440毫米，b)風(fēng)輪〔2〕的葉片數(shù)為4片，將葉片3、4作成活動(dòng)葉片，葉片1、2作成固定葉片，葉片3、4能順時(shí)針旋轉(zhuǎn)收迭與葉片1、2重合，風(fēng)輪〔2〕可隨時(shí)卸下，以便隨身攜帶，以防跌壞，c)β＝60°，d)沖角α＝7°，e)楔角φ＝23°。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的自行車(chē)，其特征在于變風(fēng)阻力為驅(qū)動(dòng)力裝置的變速變向傳動(dòng)器〔4〕a)主軸〔13〕是風(fēng)輪〔2〕的軸，起變風(fēng)阻力為驅(qū)動(dòng)力的作用和正反饋驅(qū)動(dòng)力的傳動(dòng)作用，b)主軸〔13〕前端直接套裝風(fēng)輪〔2〕。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的自行車(chē)，其特征在于可用鋼材或膠木或工程塑料等制成變風(fēng)阻力為驅(qū)動(dòng)力裝置的導(dǎo)向壓鏈滑輪〔9〕。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的自行車(chē)，其特征在于a)自行車(chē)前叉稍端之間距等于后叉稍端之間距，b)前車(chē)輪 軸換為后車(chē)輪 軸或內(nèi)三速變速軸(或自動(dòng)無(wú)級(jí)變速軸)，c)前車(chē)圈變速軸兩端所鉆車(chē)條孔〔12〕數(shù)量與前車(chē)條數(shù)一致，或選用該車(chē)型的后車(chē)輪的車(chē)圈。
專利摘要
本實(shí)用新型涉及一種改進(jìn)的自行車(chē)，特別是一種能夠?qū)L(fēng)阻力變?yōu)轵?qū)動(dòng)力(即以阻力反阻力)的自行車(chē)。風(fēng)阻助動(dòng)自行車(chē)?yán)梅戳黧w阻力推進(jìn)原理，將一般自行車(chē)在結(jié)構(gòu)上稍加修改，再安裝上反流體阻力裝置各部件風(fēng)輪、變速變向傳動(dòng)器、傳動(dòng)鏈盤(pán)，傳動(dòng)鏈條、導(dǎo)向壓鏈滑輪、前輪內(nèi)三速軸飛輪及控制器、風(fēng)輪支架、風(fēng)輪支架固定架等構(gòu)成。由于安裝有反流體阻力裝置，所以騎行該車(chē)能提高車(chē)速或省力在相同車(chē)速下騎行，該車(chē)較一般自行車(chē)省力；在相同的腳蹬力下騎行，該車(chē)較一般自行車(chē)車(chē)速快。
文檔編號(hào)B62M7/00GK87200882SQ87200882
公開(kāi)日1988年6月15日 申請(qǐng)日期1987年1月26日
發(fā)明者王量溫 申請(qǐng)人:王量溫導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan