專利名稱：液壓變速自行車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自行車，特別是一種液壓變速自行車。
背景技術(shù)：
中國專利(專利號87209033)中公開了一種“變速液壓自行車”，該車雖然較以前同類的自行車有一定的先進性，但不能實用，其存在的問題主要是1、在向貯油管加油時，系統(tǒng)內(nèi)的空氣無法完全排出，空氣穴破壞了液壓傳動的連續(xù)性，每騎行一小段路，車子便失去動力，產(chǎn)生踏空現(xiàn)象(似鏈條車“飛輪”中辣爪失靈)，車子突然停止，造成交通事故。2、利用大氣壓作為閉合回路中油液補償動力是不夠的。因為葉片油泵的工作原理是利用容積的變化，產(chǎn)生真空度吸油，當(dāng)腳踏轉(zhuǎn)角很小時，就不能保障有足夠的進油量，補充系統(tǒng)油泵，油馬達正常間隙的內(nèi)瀉，使容積效率下降，影響車速。3、自行車在平路滑行或下坡，腳踏停止驅(qū)動后，在油泵出油口至油馬達進油口段壓力油完全卸荷，當(dāng)再驅(qū)動腳踏，壓力油路內(nèi)的油壓很難立刻升至工作壓力驅(qū)動油馬達。當(dāng)車子在經(jīng)綠燈處停車后(騎行者未必下車)再驅(qū)動，車子會“死火”，阻塞道路。4、用手動伐阻塞油馬達回油路的同時，用腳驅(qū)動油泵加壓來制動油馬達，從而達到停車的目的，在理論上可行，但存在手腳同步操作困難，制動力受油泵，油馬達剛度限制，可靠性差，還降低了結(jié)構(gòu)復(fù)雜且成本較高的油泵、油馬達的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)合理、高效環(huán)保、方便實用，制動力大，安全可靠，既提高了車速，又使騎行者在平直路面或上坡時，不會產(chǎn)生附加功率和增加腳踏驅(qū)動力的液壓變速自行車。
本發(fā)明的目的可以通過以下措施來達到一種液壓變速自行車，包括車體、附件，其特征在于還包括在由腳踏、油泵、油路板、止回閥、壓力油管、液控閥、左接頭、油馬達、右接頭、回油管組成的驅(qū)動系統(tǒng)，由左閘把、凸輪、柱塞泵、導(dǎo)油管、油缸，制動鉗、閘皮、單向閥組成的制動系統(tǒng)，由貯油立管、增壓管、排氣旋塞組成的補油系統(tǒng)，油泵連接在油路板的下方，壓力油管及回油管的一端進出口均與油路板相接，而另一端，壓力油管與液控閥、左接頭聯(lián)接，左接頭與油馬達的配流軸鉸接，油馬達配流軸的回油孔則與右接頭、回油管、油路板相通，止回閥與油路板3聯(lián)接，凸輪與左閘把轉(zhuǎn)軸相接，柱塞泵安裝在凸輪下方，與沿車架布置的導(dǎo)油管、油缸相通，排氣旋塞螺接于左接頭上，增壓管位于貯油立管內(nèi)、鞍座的下方，貯油立管與油路板相接，并與油泵吸油口、回油管相通。
本發(fā)明的目的還可以通過以下措施來達到車體包括右閘把、手把部件、前管、前叉、前輪、前磁懸浮軸承、橫樑、鞍座、后支撐、后輪、后磁懸浮軸承，前磁懸浮軸承設(shè)于前輪的輪軸處，后磁懸浮軸承設(shè)于油馬達的配流軸處。前磁懸浮軸承及后磁懸浮軸承也可采用常用的滾珠軸承。附件包括在車燈、電動蜂鳴器、計算器、磁感應(yīng)器、電子鎖，車燈裝在前管上，電動蜂鳴器裝在右閘把上，計算器裝在車輪橫樑上，傳感線沿前叉與前叉右則的磁感應(yīng)器相連，磁感應(yīng)器的對偶永磁片夾在前輪的輪圈幅條上，電子車鎖密藏于前管內(nèi)。單向閥設(shè)于柱塞泵與貯油立管之間。
本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點1、結(jié)構(gòu)合理，高效環(huán)保，方便實用，制動力大，安全可靠、既提高了車速，又可根據(jù)地面效應(yīng)，使騎行者在平直路面或上坡時，不會產(chǎn)生附加功率和增加腳踏驅(qū)動力；2、在腳踏開始工作的瞬時即能迅速建立系統(tǒng)壓力，可保證腳踏在微動及高速轉(zhuǎn)動時，油泵具備0.02～0.05Mpa的吸油壓力，提高油泵容積效率。
3、前后輪軸可采用磁懸浮軸承，既可大大提高傳動效率，又可以達到高速騎行時全方位防震動能。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理示意圖；
圖2為本發(fā)明的液壓系統(tǒng)原理圖；圖3為本發(fā)明另一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明下面將結(jié)合附圖(實施例)作進一步詳述參照圖1，本發(fā)明包括下列幾大部分一、驅(qū)動系統(tǒng)它由腳踏1、油泵2、油路板3、止回閥4、壓力油管5、液控閥6、左接頭7、油馬達8、右接頭9、回油管10組成。
油泵2連接在油路板3的下方，其轉(zhuǎn)子伸出軸與腳踏1相連，壓力油管5就是車子平叉左管，回油管10就是車子平叉右管。它倆的一端進出口均與油路板3焊接，而另一端，壓力油管5和液控閥6、左接頭7螺紋聯(lián)接。左接頭7則與油馬達8的配流軸鉸接。油馬達8的配流軸回油孔則與車子右接頭9、回油管10、油路板3相通。止回閥4與油路板3聯(lián)接。當(dāng)驅(qū)動腳踏1時，機械能經(jīng)油泵2變成液壓能，經(jīng)油路板3、止回閥4再回到油路板3，進入壓力油路5、液控閥6、左接頭7、油馬達8，液壓能重新轉(zhuǎn)變成機械能，帶動與馬達外殼聯(lián)接的后車輪30轉(zhuǎn)動。馬達8的回油經(jīng)右接頭9、回油管10、油路板3重新被油泵2吸入，如此循環(huán)不已。
二、制動系統(tǒng)它由左閘把11、凸輪12、柱塞泵13、導(dǎo)油管14、油缸15、制動鉗16、閘皮17、單向閥37組成。凸輪12與左閘把11轉(zhuǎn)軸焊接，柱塞泵13安裝在凸輪12下方與沿車架布置的導(dǎo)油管14、油缸15相通。油缸15和制動鉗16、閘皮17都安裝在后支撐29上。單向閥37設(shè)于柱塞泵13與貯油管18之間。
當(dāng)自行車制動時，只須握緊左閘把11，凸輪12便頂緊柱塞泵13，壓力油沿導(dǎo)油管14使油缸15活塞伸出將制動鉗16上的閘皮17與后輪30輪圈抱緊，從而達到制動的目的。當(dāng)左閘把11松開時，凸輪12離開柱塞泵13，油缸15活塞在彈簧力的作用下復(fù)位，把液壓油從活塞工作腔內(nèi)排出沿導(dǎo)油管14回到柱塞泵13的腔內(nèi)。制動鉗16復(fù)位，閘皮17離開后輪30輪圈，車子便可重新轉(zhuǎn)動。當(dāng)制動系統(tǒng)發(fā)生泄漏時，通過單向閥37可以從貯油立管18內(nèi)取得補充，正常工作時防止制動高壓油加大驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)定的回油背壓。采用液壓制動的優(yōu)點是制動力大。在閘皮磨損后，由于油缸活塞的行程長，因此自動補償磨損造成的間隙能力強，對高速車，其安全可靠性特別好。
三、補油系統(tǒng)；由貯油立管18和位于立管18內(nèi)、鞍座19之下方的增壓管20組成。立管18與油路板3焊接，并貯存?zhèn)溆靡簤河停c油泵2吸油口、回油管10相通。排氣旋塞28螺接于左接頭7上。當(dāng)油泵2——油馬達8閉合回路出現(xiàn)泄漏或壓力油路中油液被壓縮，貯油管內(nèi)的備用油便能在增壓管20內(nèi)彈簧力的推動下，迅速向驅(qū)動系統(tǒng)作適當(dāng)補充，維持系統(tǒng)的正常工作。在正常工作的情況下，增壓管20的彈簧力，使油泵2在高低速轉(zhuǎn)動時吸油口都保持有一定的進油壓力，提高油泵的容積效率。同時，使回油管10產(chǎn)生較小的回油背壓，保證油馬達8低速轉(zhuǎn)動的平穩(wěn)性。當(dāng)車子意外跌倒時，增壓管20可以防止立管18內(nèi)的液壓油溢出污染地面。
四、車體它由右閘把21、手把部件22、前管23、前叉24、前輪25、前磁懸浮軸承26、橫樑27、鞍座19、后支撐29、后輪30、后磁懸浮軸承31組成。其中前懸浮軸承26及后懸浮軸承31也可采用慣常的滾珠軸承。
鞍座19裝夾在增壓管20的上方，手把部件22裝置自行車附件及其開關(guān)。人和車體重量都支承在前后磁懸浮軸承26、31上，由于磁場同極相斥的原理，車輪的轉(zhuǎn)動是在兩同極磁面上滑動。因此，其滾動阻力幾乎為零，大大提高傳動效率，而車輪與地面的滾動阻力，則因磁性相斥的反作用力所致，而與普通滾動軸承的車一樣不會增減。磁懸浮軸承26、31還有一個重要功能，因為同極相斥的原理，在高速車輪碰到障礙物產(chǎn)生震動時，軸承間的磁隙會變小，磁反力增大，能很好地起到全方位的減震作用，這優(yōu)點是任何機械減震方法所不能比擬的。
五、附件它由車燈32、電動蜂嗚器33、計算器34、磁感應(yīng)器35、電子鎖36組成。車燈32裝在前管23上，電動蜂嗚器33裝在右閘把21上，計算器34裝在車輪橫樑上，傳感電線沿前叉24與前叉右則的磁感應(yīng)器35相連。磁感應(yīng)器35的對偶永磁片夾在前輪25的輪圈幅條上，車輪每轉(zhuǎn)動一圈，固定在前叉24上的磁感應(yīng)器35便把信號傳導(dǎo)給計算器34，通過IC運算，便顯示出時間、里程和轉(zhuǎn)速。電子車鎖36密藏于前管23內(nèi)。通過計算器34數(shù)字密碼，可以鎖定前叉24的轉(zhuǎn)動，根據(jù)兩輪車直立行走原理，車前輪25必須左右搖擺才能保持騎行者重心的平衡。因此，在自行車防盜上，多了一道保障。
車燈32和電動蜂嗚器的開關(guān)，安裝于右閘把21的扶手處，能很方便控制開閉。
參照圖2所示液壓系統(tǒng)，它安裝在本液壓變速自行車上，這個液壓系統(tǒng)由腳踏1、油泵2、止回閥4、壓力油管5、液控閥6、排氣旋塞28、油馬達8、回油管10、貯油立管18、增壓管20等組成閉合回路。其特點是第一，油泵3采用具有超低速功能的壓力伺服變量葉片泵(專利號89201965.4)，排量70ml/r，壓力6Mpa，在4r/min時能可靠地工作。第二，壓力油管5的進出口分別設(shè)置了止回閥4、液控閥6，在油泵2停止供油時，壓力油管5內(nèi)具有1-2Mpa的保壓壓力，以便腳踏1開始工作的瞬時能迅速建立系統(tǒng)壓力，驅(qū)動油馬達8。第三，回油管10與貯油立管18相通，貯油立管18內(nèi)設(shè)置了增壓管20，保證腳踏1在微動及高速轉(zhuǎn)動時，油泵2具備0.02-0.05Mpa的吸油壓力，提高油泵容積效率。第四，油馬達8采用常用的球塞式馬達，排量16ml/r，壓力10Mpa。它和油泵搭配最大傳動比為1∶4.3，最小傳動比0.9∶1，普通鏈條車為1∶2.4，一般變速車最大傳動比1∶3.19，最小1∶1.6，變化范圍狹小。第五，為了提高機械傳動效率和高速減震，在前輪25的輪軸及油馬達8配流軸處均設(shè)置了磁懸浮軸承。使本車載荷在懸浮磁場中無阻力轉(zhuǎn)動及抗震。第六，還增設(shè)了液壓制動系統(tǒng)，它由左閘把11、凸輪12、柱塞泵13、導(dǎo)油管14、油缸15、制動鉗16、閘皮17、單向閥37組成。它具有制動力大，補償閘皮17磨損的能力強的特點。
以下對本車操作的全過程再作進一步說明1、加油讓車子后輪30離地懸空，取下鞍座19、增壓管20向貯油立管18加入約500克的10號液壓油，在0℃以下的地區(qū)可以加入變壓器油，在加油時擰開左接頭7的排氣旋塞28，用手緩慢轉(zhuǎn)動腳踏1和后輪30，系統(tǒng)內(nèi)的空氣從排氣旋塞28的小孔中逐步被排出，直至氣泡排盡，迅速擰緊旋塞，繼續(xù)加油，直到在貯油立管18的透明觀察孔中油位線有油為止。然后把增壓管20插入立管，用起子擰動增壓管20的彈簧壓帽，加壓至表值0.02-0.05Mpa，重新裝上鞍座19，放下車子。
2、驅(qū)動(1)平路工況騎行者驅(qū)動腳踏1、油泵2、從回油管10中吸取液壓油，并把壓力油通過止回閥4進入左邊的壓力油管5、液控閥6、左接頭7、驅(qū)動油馬達8。油馬達8排出的油經(jīng)回油管10再度被油泵2吸入，如此循環(huán)不已。油泵2在吸油時，由于貯油立管18的增壓作用形成一定的正壓，大大提高了油泵2在工作時的吸油壓力。油馬達8具有“飛輪”功能，在行駛途中或下坡都隨時可以停止腳踏轉(zhuǎn)動，讓車在磁懸浮軸承26、31中慣性滑行。由于止回閥4至液控閥6之間，在自行車滑行時仍保持了一定的工作壓力，并沒有完全卸荷，因此在滑行途中或臨時停車后，重新啟動腳踏1、油泵2都能迅速將壓力升高驅(qū)動油馬達8與腳踏1同步轉(zhuǎn)動而不會有“滯后”或“踏空”現(xiàn)象。
(2)爬坡工況車子爬較大的坡度時，由物理學(xué)知道，車子在坡腳的初速度很快隨著斜坡路程的增加，在人和車總重的斜坡分力阻力下減弱為零，騎行者為了繼續(xù)上坡，必須增加人體發(fā)出的功率，腳踏力加大。為了不超出騎行者所能承擔(dān)的功率，只好放慢車速來增加腳踏力。但車速不能無限降低，據(jù)實踐，一般人在車速小于5km/h騎行不穩(wěn)，對26″鏈條車大約18r/min，即0.3r/s。對鏈條變速車，雖然可以不斷變換主動和從動齒輪齒數(shù)比來降低車速，減少腳踏驅(qū)動力，而不過大增加人體發(fā)出的功率。僅憑人的判斷變速無法保持人體發(fā)出功率的恒定，而且變速車的變速范圍不大。而液壓變速車則由斜坡(地面)效應(yīng)自動線性地改變壓力伺服葉片油泵的偏心矩，減少腳踏力，也減少了排油量，引發(fā)油馬達8轉(zhuǎn)速降低，車速放慢。騎行者可以像平路騎行一樣保持一定的腳踏的轉(zhuǎn)速，而腳踏力和車速卻變小了。當(dāng)然，如果載荷和坡度過大，還是難以適應(yīng)的。
(3)制動工況減速停車的制動操作是根據(jù)騎行者對制動距離的要求，決定手握左閘把11的松緊。當(dāng)左閘把11轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動時，固定在轉(zhuǎn)軸上的凸輪12使柱塞泵13排出壓力油沿導(dǎo)油管14進入油缸15使油缸活塞向外伸出推動制動鉗16，使制動鉗16末端的閘皮17抱緊后輪30的車圈，便達到制動油馬達8的目的。當(dāng)松開左閘把11的握力時，凸輪12離開頂壓的柱塞泵13柱塞，油缸15的活塞在彈簧力的作用下復(fù)位，把液壓油從活塞工作腔內(nèi)沿導(dǎo)油管14回到柱塞泵13的腔體內(nèi)。制動鉗16復(fù)位，閘皮17離開后輪30輪圈，車子便可重新轉(zhuǎn)動。液壓制動的優(yōu)點就是制動力大，特別在閘皮17有較大的摩擦?xí)r，通過油缸15的活塞行程，可以自動補償，提高制動的可靠性，行車的安全性。
圖3為本發(fā)明的另一個實施例。其液壓系統(tǒng)也是合成在車體中，只是壓力油管5和回油管10采用軟管穿套在后輪支撐管內(nèi)。油馬達8的配流軸采用單向出軸的結(jié)構(gòu)形式。液壓變速自行車可以不受鏈條車的結(jié)構(gòu)限制，布置靈活、美觀，可以使自行車既實用、又是一種觀賞的工藝品，提高產(chǎn)品的文化品味。
權(quán)利要求
1.一種液壓變速自行車，包括車體、附件，其特征在于還包括在由腳踏(1)、油泵(2)、油路板(3)、止回閥(4)、壓力油管(5)、液控閥(6)、左接頭(7)、油馬達(8)、右接頭(9)、回油管(10)組成的驅(qū)動系統(tǒng)，由左閘把(11)、凸輪(12)、柱塞泵(13)、導(dǎo)油管(14)、油缸(15)，制動鉗(16)、閘皮(17)、單向閥(37)組成的制動系統(tǒng)，由貯油立管(18)、增壓管(20)、排氣旋塞(28)組成的補油系統(tǒng)，油泵(2)連接在油路板(3)的下方，壓力油管(5)及回油管(10)的一端進出口均與油路板(3)相接，而另一端，壓力油管5與液控閥(6)、左接頭(7)聯(lián)接，左接頭7與油馬達(8)的配流軸鉸接，油馬達(8)配流軸的回油孔則與右接頭(9)、回油管(10)、油路板(3)相通，止回閥(4)與油路板3聯(lián)接，凸輪(12)與左閘把(11)轉(zhuǎn)軸相接，柱塞泵(13)安裝在凸輪(12)下方，與沿車架布置的導(dǎo)油管(14)、油缸(15)相通，排氣旋塞(28)螺接于左接頭(7)上，增壓管(20)位于貯油立管(18)內(nèi)、鞍座(19)的下方，貯油立管(18)與油路板(3)相接，并與油泵(2)吸油口、回油管(10)相通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自行車，其特征在于車體包括右閘把(21)、手把部件(22)、前管(23)、前叉(24)、前輪(25)、前磁懸浮軸承(26)、橫樑(27)、鞍座(28)、后支撐(29)、后輪(30)、后磁懸浮軸承(31)，前磁懸浮軸承(26)設(shè)于前輪(25)的輪軸處，后磁懸浮軸承(31)設(shè)于油馬達(8)的配流軸處。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的自行車，其特征在于前磁懸浮軸承(26)及后磁懸浮軸承(31)也可采用常用的滾珠軸承。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自行車，其特征在于附件包括在車燈(32)、電動蜂鳴器(33)、計算器(34)、磁感應(yīng)器(35)、電子鎖(36)，車燈(32)裝在前管(23)上，電動蜂鳴器(33)裝在右閘把(21)上，計算器(34)裝在車輪橫樑上，傳感線沿前叉(24)與前叉右則的磁感應(yīng)器(35)相連，磁感應(yīng)器(35)的對偶永磁片夾在前輪(25)的輪圈幅條上，電子車鎖(36)密藏于前管23內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自行車，其特征在于單向閥(37)設(shè)于柱塞泵(13)與貯油立管(18)之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種液壓變速自行車，它包括由腳踏、油泵、油路板、止回閥、壓力油管、液控閥、左、右接頭、油馬達、回油管組成的驅(qū)動系統(tǒng)；由左閘把、凸輪、柱塞泵、導(dǎo)油管、油缸、制動鉗、閘皮、單向閥組成的制動系統(tǒng)；由貯油立管、增壓管、排氣旋塞組成的補油系統(tǒng)，以及車體、附件等，本發(fā)明結(jié)構(gòu)合理，高效環(huán)保，方便實用，制動力大，安全可靠，即可提高車速，又能自動調(diào)節(jié)流量和壓力的關(guān)系，保證功率的恒定，是摩托車、電動自行車的最佳替代品。
文檔編號B62L3/00GK1433922SQ0311381
公開日2003年8月6日 申請日期2003年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月26日
發(fā)明者邵銳勛, 李煥萍 申請人:邵銳勛, 李煥萍