[发明专利]液压马达式自行车

说明书

本发明涉及一种新颖、高效、省力的自行车，特别是涉及一种轴向叶片型液压马达式自行车。

众所周知，一般的自行车都由踏脚、牙盘、链条和牙轮组成驱动机构，利用骑车者双腿的蹬力使踏脚绕定轴作圆周运动，通过机械传动使车轮前进。自行车的车座是固定的，因而双腿用力方向也基本一定。该蹬力仅在以定轴为圆心，以踏脚臂长为半径所形成的圆形轨迹上一定弧长范围内作动，该段圆弧对应的圆心角约为120°～140°，踏脚在其他位置上时均处于空载运动。并且，一般自行车的驱动机构通常以5∶1的力矩比（即踏脚臂长与后轮上的牙轮半径之比）完成1∶2.4的速比来驱车前进，当定轴转动一周，完成一个速比驱动过程时，双腿必须随之各转一周，显然，功耗是较大的，效率是较低的。

自行车是一种代步工具，将骑车者的运动姿势与人体行走姿势作比较，当然越接近正常行走姿势越省力，人在正常行走时，如附图中的图1a所示，大腿与上体之夹角θ₁一般保持在90°～130°，大腿与小腿之夹角θ₂一般在95°～160°，而一般自行车，受现有结构的制约，骑车者是上体垂直地坐在车座上，重心与牙盘的垂直距离很小，故而θ₁和θ₂在双脚作圆周运动时周期性地变化到远小于行走时的角度，如图1b所示，因而既不易发挥蹬力，又易疲劳。

本发明的目的在于克服现有自行车的结构所造成的上述固有缺点，设计一种省力、高效的新型自行车。

本发明的目的是这样来实现的，在现有自行车的基础上采用包括由前至后依次连接的具有位于车架左右侧的各一根拐臂形踏杆的摆动式蹬踏装置和位于车架左右侧的各一个具有柱塞和油缸的柱塞-油缸组，以及一个具有安装在后轮的芯轴上的转子-转壳组的液压马达，后轮的车辐条安装在转壳上。骑车者左右腿交替蹬踏踏杆而带动与之固定连接的柱塞运动，使油缸内的油受压挤而流向液压马达，推动转子-转壳组连续定向转动。带动后轮车辐条转动，车辆便前进。这样的驱动机构变骑车者双腿作圆周运动而为上下蹬踏，使骑车者始终保持易发挥蹬力的姿势。骑车者蹬踏踏杆一次，相当于在现有自行车上双腿同时绕定轴转动一周，因而既省力又可提高车速。以永久牌自行车为例，骑车者若每分钟蹬踏40次，其车速约为12.5公里/小时，而本发明的自行车在同样蹬踏频率下，车速可望提高一倍。并且，为了省力和提高功效，本发明的柱塞-油缸组采用扇形结构，使上述拐臂形踏杆的一端套置在定轴上，从而使该踏杆在受蹬踏时绕定轴摆动而使扇形柱塞-油缸组的弧形侧壁的曲率中心也位于该定轴上，如此骑车者蹬踏的力变为推动与踏杆固定连接的扇形柱塞始终沿扇形油缸的切向运动的驱动力，从而使蹬踏力得以有效地利用。

本发明还采用了小前轮、大后轮，V形车架，低位斜靠椅式车座，包括多头螺纹制动钳的盘式制动机构，以及泥水刮挡器等结构，从而使本发明的液压马达式自行车具有如下优点：

与现有常规的单牙盘式自行车比较，在骑驶时间、路面、负载等条件相仿的前提下，骑车者蹬踏力节省约一半，车速提高约一倍;

无复杂的刚性驱动、传动、变速机构，使保养维修简便，本发明的驱动机构无故障使用时间可近万小时;

采用V型车架及低位斜靠椅式车座，不仅使骑车者在骑驶过程中始终保持舒适而又易发挥蹬力之姿态，而且上下车、起步、停驶及负载都较方便;

由于采用小前轮、大后轮的结构，并使整车重心趋于轮距中心，所以行驶平稳，爬坡性能好，载重方便;它装有泥水括挡器，便于泥地行驶;并且由于采用了包括多头螺纹制动钳的盘式制动结构，使制动既柔和又具紧急性，尤其在坡路放行时十分安全。

根据本发明的构思，骑车者在本发明的自行车上的坐姿如图1c所示。其上体与大腿之夹角θ₁和大腿与小腿之夹角θ₂的变化范围接近人体在正常行走时θ₁和θ₂的变化范围，因而易发挥蹬力而不易疲劳。

下面参照附图对本发明液压马达式自行车作具体说明。

图1a、1b和1c分别是人在行走时、骑驶常规自行车时和骑驶本发明液压马达式自行车时的姿势比较。

图2是本发明液压马达式自行车的总体结构图。

图3是本发明自行车的驱动机构示意图。

图4是图3的驱动机构中扇形柱塞-油缸的放大视图。

图5是图4的B-B视图。

图6是图3的驱动机构中液压马达的油路示意图。

图7是图3中的转子-转壳组的A-A向剖视图。

图8是本发明中的制动机构的结构示意图。