專利名稱：高速自行轎車的制作方法
技術領域：
本發明屬于交通工具，是一種利用人力驅動來達到高速行駛目的的新式轎車。
做為當前人類主要交通工具之一的汽車，自十九世紀末期發明到現在百余年來，發展迅猛。尤其轎車的發展更是日新月異。汽車給人們帶來了極大的便利，但同時也不可避免地帶來了一系列問題。諸如能源(這里主要指汽油)的大量消耗；空氣的嚴重污染等等。(據有關資料表明世界上有些大城市的廢氣排放量中，竟有90％是來自轎車排出的廢氣！)隨著現代化工業的進一步發展，這種現象愈演愈烈，因而也越來越引起了人們的普通重視與關注。據悉目前已有人開始針對上述狀況做出了種種的改進嘗試與探索，如太陽能汽車的研制等等。但終因此類新產品造價昂貴不便推廣等諸項原因，一直無法收到令人滿意的效果。
在人類交通工具中充任另一主要角色的自行車，由于其方便實用，無污染，節省能源，以及造價低廉等諸方面優點，一直是深受人們普遍歡迎的主要代步工具。不僅時經一個半世紀歷久不衰，即使是在未來的交通事業中，由人力來驅動的交通工具仍然會起到它無可替代的重要作用。但是在目前所大量流行的自行車中，現仍存在著不少極其明顯的弱點，如體力消耗大，行駛速度慢等等。這里應當指出的，是上述問題的出現，有相當一大部分的原因是由于目前流行的自行車設計欠妥所致。如在騎自行車時所必須采取的彎腰曲背的騎行姿勢；兩腳輪番踏動腳蹬時所劃出的圓形軌跡以及在騎行時兩臂功能得不到充分發揮等等，都使得在整個行進過程中要消耗掉大量的無用之功；而在另一方面，對一些本可利用的重力因素，如人體、車體重力等等不但得不到充分的利用，反而大都使其變成了前進中的阻力，其它還有對空氣阻力等等各方面因素的忽視等等。這些都是造成目前自行車機械利益不高的極其重要的原因。當然，在近幾年來，確實也有不少人在自行車的結構造型等方面提出了諸多形形色色的改進方案，甚至還有的設計出了各種的人力轎車。但都因其沒有找出足以解決目前人力車運行中亟待解決的主要矛盾，因而也就不能從根本上解決問題，加之上述改進大都結構繁瑣，加工不易，自然也就缺乏其實用價值。所以迄今為止，只見方案，不見產品，問題始終沒有得到實質性的解決。
本發明就是針對上述情況而根據力學中機械能與勢能相互轉換，杠桿原理以及空氣力學原理和人體力學等設計的一種利用人力驅動來高速行駛，省力、舒適、造價低而且操作靈便，同時結構又極其簡單的新式自行轎車(車內乘員為三人，前一后二)。為便于大批量的生產普及，本發明的許多部件設計大都采用現行自行車標準件數據。
本發明的主要原理，詳細結構及實施例均結合
如下圖1為高速自行轎車總體結構主視示意圖。
圖2為高速自行轎車傳動結構俯視示意圖。
圖3為高速自行轎車主驅動機構主視示意圖。
圖4為高速自行轎車主驅動機構俯視示意圖。
圖5為高速自行轎車從動輪加力機構主視示意圖。
圖6為高速自行轎車從動輪加力機構俯視示意圖。
為清楚起見，茲將有關內容結合附圖分條敘述如下一、車身部分根據空氣力學有關原理為減少行進時的空氣阻力，本發明的車身設計為側、俯兩個投影面均為流線形。(據有關數據表面，人騎自行車前進時的空氣阻力系數為0.9；側視投影面為機翼形的車身空氣阻力系數為0.04，但易在行進時產生升力而導致車身不穩。流線形車身可基本避免這種現象。其空氣阻力系數為0.15，本發明系按此數據來進行設計計算。)其中圖1中的(1)為車廂主體，(2)為下部車門，(3)為前艙蓋，(4)為前艙蓋把手，(5)為前艙蓋與車廂主體連接點，(6)為后艙蓋，(7)為后艙蓋把手，(8)為后艙蓋與車廂主體連接點，(9)為行李艙，(10)為行李艙門軸，(11)為行李艙開關，(12)為雨刷。
實施過程為駕駛者通過拉起前艙蓋把手(4)可將前艙蓋(3)與和(3)連為一體的下部車門(2)拉起，使其沿前艙蓋與車廂主體連接點(5)為軸心的規跡升起。若有后座乘員可通過拉起后艙蓋把手(7)使后艙蓋(6)開啟。然后須將車廂內裝有專門裝置的前座椅(13)的靠背搬起使之與地面呈垂直狀態。待后座乘員坐入后座(32)后再將椅背與后艙蓋(6)回復原位。駕駛人員坐入前座椅(13)后將前艙蓋(3)和與之相連的下部車門(2)回復原位，即可進入工作狀態。
二、驅動系統A、主驅動結構駕駛人員進入前座椅(13)后，(本發明中前后座椅的椅背形狀均設計與乘員脊椎曲線相吻合，這樣一來可使乘員感到舒適。同時使駕駛人員操作時省力)。雙手可扶穩轉向器(55)(轉向結構后述)。同時兩腳踏住腳踏板(14)，(腳踏板左右各一雙腳輪番交替踏動，此處僅介紹一只腳踏板運動過程)在駕駛員踏動腳踏板(14)時同時帶動傳動連桿(16)，并由此帶動作為主要傳動件的杠桿扇齒輪(17)。在此一運動過程中，腳踏板(14)與傳動連桿(16)沿腳踏板跑道(15)進退，運動軌跡成直線；而杠桿扇齒輪(17)的兩端杠桿與扇齒輪均是繞杠桿扇齒輪旋轉支點(18)運行，運動軌跡呈弧形。杠桿扇齒輪(17)的運動可使與之相鄰的齒鏈輪傳動器(20)一端的齒輪轉動，通過同一傳動軸的力使齒鏈輪傳動器(20)另一端的鏈輪做同向轉動。(注圖中所有的鏈輪內部均系超越機構，即可向一方空轉，逆向即掛擋，本發明中擬用自行車飛輪略經改裝后代用。)在此同一過程中杠桿扇齒輪(17)將杠桿扇齒輪拉伸彈簧(19)拉開(此為蓄能過程)。轉動的鏈輪將力傳至齒鏈輪傳動加速主軸(22)上的鏈輪(88)使其空轉。此時駕駛員將腳放松，拉伸彈簧(18)即回復原位，并帶動杠桿扇齒輪(17)回復原位。與此同時使齒鏈傳動器(20)上的齒鏈輪一致回轉，(鏈輪實轉掛檔)再次通過傳動鏈條(21)帶動齒鏈輪加速主軸(22)上的鏈輪(88)實轉，并由此帶動(22)上的齒輪轉動，經過傳動加速齒輪軸(23)使后輪(主動輪)傳動軸(24)上的齒輪轉動，同時帶動軸兩端的后輪(26)轉動，由此完成驅動車身前進的全過程。
B、后輪(主動輪)加力機構后輪加力機構由前、后座加力機構與前后手動加力機構所組成，其中前座加力機構是由前座彈簧(27)，前座加力桿(28)，前座加力滑輪(29)與繩鏈傳動索(30)以及前座傳動索彈簧(31)所組成；后座加力機構是由后座彈簧(33)，后座加力桿(34)，后座繩鏈傳動索(35)以及后座傳動索彈簧(36)所組成。系將駕駛員、后座乘員的本身重力及車身行進時的顛簸力轉化為前進動力的加力機構。實施過程為前后乘員體重并加顛簸力分別由前后座椅下的前后座彈簧(27)與(33)傳至前后座傳動索(30)與(35)，并通過其分別將前、后座傳動索彈簧(31)及(33)拉動，同時使齒鏈輪傳動加速主軸(22)上各自的鏈輪(87)與(90)空轉，待各自彈簧回復原位時再拉動各自鏈輪反向旋轉(掛檔)。由此循環往復，來完成整個行進過程中的后輪加力工作。
前、后手動加力機構均系備用系統，需要時可用來增加驅動力。其中前手動加力機構是由加力操縱桿(37)，操縱桿彈簧(39)，過渡齒輪(40)與齒鏈傳動器(41)以及傳動鏈條(85)和安裝在齒鏈輪傳動加速主軸(22)上的鏈輪(86)所組成。實施過程為駕駛員用右手扳動加力操縱桿(37)使其繞旋轉支點(38)運動，以便使操縱桿另一端的扇齒輪帶動過渡齒輪(40)及齒鏈傳動器(41)轉動。并由齒鏈傳動器上的鏈輪通過傳動鏈條(85)將力傳至安裝于齒鏈輪傳動加速主軸(22)上的鏈輪(86)使之空轉。與此同時加力操縱桿(37)將連接于操縱桿扇齒輪一端與車架之間的加力操縱桿彈簧(39)拉開，以完成整個蓄能過程。待駕駛員松手，加力操縱桿彈簧(39)復位時，由彈簧力帶動上述傳動機構，使安裝于齒鏈傳動加速主軸(22)上的鏈輪(86)反向掛檔旋轉，并通過傳動加速齒輪軸(23)帶動后齒輪傳動軸(24)轉動，由此完成后輪加力過程。
后手動加力機構系由安裝于后座(32)之前的健身拉力器手柄(42)，后繩鏈傳動索(43)，滑輪(44)及健身拉力器彈簧(45)所組成(請參看圖2)。實施過程為乘員在經長時間乘坐需活動手腳或需要為駕駛員增加驅動力時，用雙手握住拉力器手柄(42)向后拉動，由此經滑輪(44)使后繩鏈傳動索(43)帶動安裝于齒鏈傳動加速主軸(22)上的鏈輪(89)使之向后空轉，與此同時將健身拉力器彈簧(45)拉開，待放松拉力器手柄(42)拉力器彈簧(45)復位時，其彈力拉動后繩鏈傳動索(43)使安裝于齒鏈輪傳動加速主軸(22)上的鏈輪(89)掛檔旋轉，并經傳動加速齒輪軸(23)帶動后輪傳動軸(24)轉動。如此來完成后輪加力過程。由于安裝在齒鏈輪傳動加速主軸(22)上的所有鏈輪均系超越機構，并且同方向，故不會出現各自的加力互相抵消或互相阻抗現象。
C、前輪加力機構本發明的前輪設計為二輪結構，兩前輪由前輪主軸(53)相聯接。前輪主軸(53)通過前輪立軸(59)與車身相連。其加力機構是以車身重力及顛簸力來促使前輪前進的機構。它由前輪減震彈簧(46)、前輪加力彈簧(47)、前輪加力桿(48)、前輪繩鏈加力傳動索(49)、前輪傳動索彈簧(50)、前輪加力鏈齒輪傳動結構(51)、齒輪加力機構(52)、前輪主軸(53)以及前車輪(54)所組成，實施過程為行進中的車身重力及顛簸力將前輪加力桿(48)不斷壓下，又由前輪加力彈簧(47)不斷彈升，如此在行進過程中不停頓地做上下往復運動。在車體下壓過程中前輪加力桿(48)下行并拉動前輪繩鏈加力傳動索(49)使前輪加力鏈齒輪傳動結構(51)一端的鏈輪空轉，與此同時將前輪傳動索彈簧(50)拉伸。待前輪加力彈簧(47)回彈并使前輪加力桿(48)回升時，前輪傳動索彈簧(50)回復原位并同時往回拉動前輪繩鏈加力傳動索(49)，由此使前輪加力鏈齒輪結構(51)上的鏈輪掛檔旋轉。同時帶動軸另一端的大齒輪轉動，并通過齒輪加力機構(52)和前輪主軸(53)上的齒輪傳動來達到使前輪(54)加力并增速的目的。
三、轉向機構本發明的轉向機構是由轉向器(55)轉向齒輪機構(56)、轉向傳動桿(57)、轉向傳動鋼絲繩(58)以及前輪轉向跑道(64)所組成。(前輪轉向跑道是前輪轉向時供前輪加力桿(48)和前輪減震彈簧(46)隨前輪架一起活動用的跑道)實施過程為駕駛人員雙手握轉向器(55)手柄按所欲轉動方向轉動時，轉向器另一端的傘齒輪帶動與之嚙合的轉向齒輪機構(56)上端的傘齒輪并通過轉向齒輪機構(56)的傳動軸將力傳至軸下端的圓柱齒輪，由該圓柱齒輪帶動轉向傳動桿(57)上端的圓柱齒輪使整個傳動桿轉向。由于轉向傳動桿(57)下端橫軸兩端各有一條鋼絲繩與前輪主軸(53)左右兩點相連，當轉向傳動桿轉向時拉動鋼絲繩，即可隨心所欲地轉向(請參看圖2)。
本發明前、后輪軸心均設計有超越機構，以解決轉向時的兩輪速差問題。
四、制動部分為確保安全計，本發明的制動部分采用雙控制系統，是由制動踏板(60)、滑輪(62)、傳動鋼絲繩(63)、聯索器(65)、漲閘(25)、控制漲閘鋼絲繩(66)、滑輪(67)(68)、漲閘連桿(69)、復位彈簧(70)、控制圈閘鋼絲繩(71)、滑輪(72)(73)、圈閘連桿(74)、圈閘架(75)、復位彈簧(76)以及圈閘(77)所組成(請參看圖2)。實施過程為踩下制動踏板(60)，制動踏板以軸(61)為中心點和下端與傳動鋼絲繩(63)連接點同時運動。由此拉動鋼絲繩并帶動聯索器(65)。在聯索器(65)上分別連接有控制漲閘鋼絲繩(66)與控制圈閘鋼絲繩(71)。當聯索器(65)帶動上述兩鋼絲繩(66)與(71)時，控制漲閘鋼絲繩(66)經滑輪(67)(68)拉動漲閘連桿(69)同時拉開復位彈簧(70)，系在后輪(26)中心部位制動；而控制圈鋼絲繩(71)則經滑輪(72)與(73)拉動圈閘連桿(74)、圈閘架(75)以及圈閘(77)，同時拉開復位彈簧(76)，是在后輪(26)車圈部位，同時制動。當制動踏板(60)被放開時，復位彈簧(70)與(76)復位，同時分別將車輪漲閘(25)與圈閘(77)打開。由此實現整個制動及復位過程。
五、雨刷控制系統本發明前艙蓋(3)上的雨刷(12)也是采用人力帶動，為風、雨、霧天氣時的備用裝置。其控制系統是由傳動索(78)、滑齒輪傳動結構(79)、帶軸傘齒輪(80)、靜止懸掛點(81)、運動連接點(82)、傳動索彈簧(83)、雨刷固定螺母(84)以及雨刷(12)所組成。實施過程為在驅車前進過程中駕駛員踏動腳踏板(14)并帶動傳動連桿(16)做往復運動時，連接于運動連接點(82)上的傳動索(78)也隨之前后運動并不斷拉動傳動索彈簧(83)開合。在向后運動的過程中，拉動滑齒輪傳動結構(79)上的滑輪運動，同時將力傳至另一端傘齒輪，由此帶動帶軸傘齒輪(80)上的傘齒輪和軸同時運動，以實現安裝于軸上的雨刷(12)做180°運動的目的。
當不需要用雨刷時，可將傳動索(78)的終端從運動連接點(82)取下懸掛于靜止懸掛點(81)，并將雨刷固定螺母(84)略松開，將雨刷(12)搬倒置于車身一側即可。
(注本說明書中對于輔助設計如轎車照明、轉向、鳴笛等有關電路設計不擬介紹，圖中也未予標出。特此注明。)本發明與現有技術相比有如下優點和積極效果1、大幅度地節省體力本發明綜合利用了力學中的杠桿原理，能量轉換(即由機械能——勢能——機械能轉換)原理，并將傳統踏車方法的圓周運動改變為直線運動。同時在車身設計時充分考慮到如何盡量減少空氣阻力，因而可使駕駛人員的省力值得到最大限度地提高。
2、把行進中的阻力因素改變為驅動力，前后同時驅動。本發明將原本成為行進阻力的車身重力、人體重力以及車行顛簸力等均做了充分利用，同時打破了以往人力車輛運行中大都是只有后輪或前輪一方主動，另一方從動的常規。因而可使駕駛人員的省力數值和車速得到進一步地提高。
3、踏力恒定由于在駕駛過程中不是人力直接作用于車輪驅動，而是經過了一個彈簧蓄能放能的過程。(人體作用于彈簧的力始終恒定)所以可使車輛在任何路面上人的踏力始終保持恒定。
4、駕駛舒適，有益于健康由于在車身設計時在考慮車廂密封的同時充分考慮到有關駕駛艙及客艙內通風、采光等諸項事宜，并且將車內座椅的椅背曲線均設計為與人體脊柱曲線吻合，使駕駛人員在操作時既感到舒適而又有利于驅車省力，另外還設計了客座乘員的健身助力設施。因而使得轎車既駕駛乘坐舒適，風雨無阻，同時又有益于乘員健康。
5、時速高基于上述種種原因，本發明在乘員三人的情況下，時速可高達90余公里。因此可大量取代同類機動車。
6、結構簡單，造價低廉本發明結構極為簡單，極易操作，并且由于在生產過程中可大量使用自行車標準件代用。故而成本極為低廉，因此有著極大的實用價值與推廣價值。
7、節省能源，防止污染，有其極大的社會效益。
權利要求1.一種外形為雙流線型、車內可乘坐三人的新式四輪人力轎車，其特征在于其包括有主驅動結構，手動輔助性加力機構，從動輪加力機構，轉向機構以及制動系統的各個部分。
2.根據權利要求1所述的人力轎車，其特征在于阻力轉換為驅動力的機構系由彈簧、傳動鏈條以及具有內部超越機構的鏈輪和與之相連的齒輪加速機構所組成。
3.根據權利要求1所述的人力轎車，其特征在于手動輔助性加力機構系由手柄操縱器、傳動索鏈結構，內部為超越機構的鏈輪以及彈簧等所組成。
4.根據權利要求1所述的人力轎車，其特征在于其主驅動結構是由腳踏板、連桿、杠桿扇齒輪，腳踏板跑道、帶有棘輪結構的大齒輪、帶有棘把結構的鏈輪、鏈條、變速齒輪組以及與變速齒輪組最末級傳動齒輪同軸的兩車輪所組成，兩車輪的中心為棘輪超越結構。
5.根據權利要求1所述的人力轎車，其特征在于轉向機構由轉向器、轉向軸與傘齒輪組及園柱齒輪組成并通過轉向軸橫軸上的兩條傳動拉索與從動轉向輪主軸上的兩點相連接，前后兩套車輪中心部位均有超越轉向機構。
6.根據權利要求1所述的人力轎車，其特征在于制動系統由杠桿式腳踏板、傳動滑輪、傳動索、彈簧與閘身等組成，并采用雙控制動系統。
7.根據權利要求1所述的人力轎車，其特征在于車內座椅椅背側面投影均與人體脊錐曲線相吻合。
8.根據權利要求1所述的人力轎車，其特征在于車身外型為雙流線型，其上部艙分為前后兩個用透明材料制做的整體，并且車身后部裝有行李艙。
9.根據權利要求1所述的人力轎車，其特征在于車身前部裝有用人力做動力來運動的雨刷，雨刷操作系統由雨刷緊固螺母、滑輪、傘齒輪組、彈簧及傳動索所組成。
專利摘要高速自行轎車是一種外形為雙流線形的新式四輪人力轎車，乘員三人。它是通過利用杠桿原理以及改變駕駛操作方式(驅車踏動時雙腳不做圓周運動而做直線運動)等途徑來達到省力及高速行駛的目的。本裝置還設計有由駕駛員及乘員手動操縱的輔助性加力機構，并可將行進時的車身及人體自重以及路面顛簸力等阻力轉變為前進動力。本裝置為前后輪同時驅動，配有雙控制動系統以及與人體脊柱曲線相吻合的新式座椅，因此本裝置可最大限度地省力、省能源，減少空氣污染。同時具有安全、高速(時速可高達90余公里)，舒適、操作靈便以及外形美觀等顯著特點。
文檔編號B62M1/00GK2078286SQ9020031
公開日1991年6月5日 申請日期1990年1月12日 優先權日1990年1月12日
發明者馮偉民 申請人:馮偉民