本实用新型专利技术采用铰链式弹性弯折伸缩拐臂的人力骑行车辆助力的装置及人力骑行车辆，如自行车、山地车、赛车或人力三轮车等人力或人力与电动两用骑行驱动车辆，克服了现有技术存在的弊端，改善了脚蹬拐臂整个驱动周期中易出力区的出力效能、两侧上下部临界区的相位错开和不出力区弹性势能释放的动力均衡，使人力骑行驱动车辆的驱动性能得到有效提升，并且内置的扭簧不仅通过了弹性势能的储能和释放，而且具有外观隐蔽和防护效应，使得车辆具有更高的骑行效率，更好的骑行体验。更好的骑行体验。更好的骑行体验。
【技术实现步骤摘要】
人力骑行车辆助力的装置及人力骑行车辆
[0001]本技术涉及一种人力骑行车辆助力的装置，及采用人力骑行车辆助力的装置的人力骑行车辆。
技术介绍
[0002]广泛应用的由腿蹬脚踏的人力骑行驱动车辆，腿脚对蹬踏出力作功是一个复杂的两腿脚交替循环的周期运动，脚蹬轴心力点的圆周运动带动主动链轮回转，驱动车辆行进。大小腿通过脚掌对脚蹬轴心的发力使能，随圆周位置及腿脚的用力角度变化而变化，这种360度的周期变化可以将脚蹬轴心位置大致分为四个区位：上部临界区A、易出力区B、下部临界区C和不出力区D(参见图1)。
[0003]由于不出力区的存在，使得两侧腿脚只能轮流交替出力，每侧腿脚的易出力区大致为180度，也就是说每侧腿脚只有一半的时间能够出力作功，这就使得人力骑行车辆的驱动效能较低。并且又由于上下部临界区的存在，两脚交替几乎在同时分别处于上或下部临界区位置，每180度就出现一个缺乏动力的“死区”，在大部分情况下，基本上依靠车辆惯性的助行来缓解周期性的动力不足，但在逆风、上坡、重荷和加速等大阻力骑行情况下，车辆的惯性不足以克服阻力时，车辆的行进速率是不均匀的，交替的加减速使得车辆出现明显的顿挫爬行现象，骑行者不得不周期性变换髋关节姿态来错开上下临界点的位置，甚至臀部离开座鞍骑行，使得骑行易于疲劳。
[0004]现有技术中，有一些在曲柄拐臂周期性旋转时，依照受力相位改变人力骑行车辆曲柄拐臂长度来增力助力的技术方案，曲柄拐臂的伸缩结构大致可以分为铰链支点和滑槽滑杆两种类型，两种伸缩结构类型的伸缩方式又分为强制性伸缩和脚蹬分力伸缩两种形式，共分为如下四种形式：
[0005]1)强制性铰链支点伸缩的技术方案如中国专利申请号：992171210、992453291、 2005200281923、2009101949268等等；
[0006]2)强制性滑槽滑杆伸缩的技术方案如中国专利申请号：952150441、952238802、 962091146、002077167、200520130140、2007200832395、2011102224963、 201921556384x等等；
[0007]3)脚蹬分力铰链支点伸缩的技术方案如中国专利申请号：872115461、 942203526、962246484、962252158、001190326、2003201139042、2012201082753、 2017204653947、2018219449798等等；
[0008]4)脚蹬分力滑槽滑杆伸缩的技术方案如中国专利申请号：87102551、 932349919、012537616、2009100440284等等；
[0009]上述1)和2)的强制性伸缩技术方案，相对结构复杂，制造成本较高，维护保养不便，具有开放、易于摩擦磨损和需要润滑的机械部件，并不适于人力骑行驱动车辆露天、尘杂和日晒雨淋的工况应用。
[0010]强制性伸缩技术方案以中国专利申请号为00207716.7、名称为自行车踏脚伸缩拐
助力装置的技术专利为例，其将普通自行车的两个脚蹬拐臂，做成固定臂和动臂组合的可伸缩结构，使得脚蹬拐臂在易出力区力臂伸长，在不出力区力臂缩短，从而增大易出力区的驱动力矩。助力装置使动臂伸缩的结构，是在自行车两侧脚蹬拐臂回转的圆周侧面，各安装一个固定在车架上类似于凸轮的端面开口循环滑槽，动臂部分设有一个拨块，拨块端部设置在端面开口循环滑槽内，脚蹬拐臂回转运动时，动臂部分受滑槽控制实现周期性的伸缩。
[0011]该技术通过脚蹬拐臂的动臂与端面开口循环滑槽的摩擦来伸长易出力区力臂长度，增加使能力矩。一方面该装置机构较为复杂，动臂的伸缩结构、动臂与端面滑槽运动付结构，及其间的摩擦、磨损与润滑、敞开式运动付的保持洁净，都与人力骑行驱动车辆较为恶劣的工况不相符合，因而在投资成本、运行维护等方面都是不利和难以实施的；另一方面该装置没有针对上部临界区、下部临界区和不出力区存在问题的解决方案。
[0012]在上述4)滑槽滑杆结构伸缩的技术方案中，也有开放、易于摩擦磨损和需要润滑的机械部件，同样不利于人力骑行车辆工况的应用。
[0013]在上述3)脚蹬分力铰链支点伸缩的技术方案中，又有单纯顺位的活动臂铰链伸缩和弹性复位的活动臂铰链伸缩方案：
[0014]单纯顺位的活动臂铰链伸缩方案，曲柄拐臂力臂的伸长和缩短都由脚蹬分力和重力完成，以结构简洁的中国专利申请号为2018219449798为例，活动臂的顺位伸长对易出力区的使能是有利的，但由于附加力臂是重力下垂的，附加力臂的长度不是有效助力长度，且没有设置复位和储能的弹簧，同样也没有针对上部临界区A、下部临界区C和不出力区D存在问题的解决方案，不利于全周期的助力；
[0015]弹性复位的活动臂铰链伸缩方案，曲柄拐臂力臂的伸长都由脚蹬分力完成，曲柄拐臂力臂的回缩由复位弹簧的弹性力实现，如中国专利申请号为872115461、 001190326、2017204653947等，这些方案中复位弹簧及其与中轴拐臂或脚蹬拐臂的连接不合理，外露的弹簧结构不适于上述人力骑行驱动车辆较为恶劣的工况，也易于钩挂骑行者的裤腿和积聚泥水尘杂，难以产生良好的实际应用效应。
[0016]针对人力骑行驱动车辆的助力驱动问题，必须要同时改善整个驱动周期中易出力区的出力效能、上下部临界区和不出力区的动力均衡、满足人力骑行驱动车辆较为恶劣的工况要求，以及不造成骑行者使用障碍，才能使人力骑行驱动车辆的性价比得到提升：制造成本较低、维护保养便利、骑行效率更高，骑行体验更好。
技术实现思路
[0017]本技术的目的是提供一种人力骑行车辆助力的装置，和采用这种助力装置的自行车、赛车或人力三轮车等人力或人力与电动两用骑行车辆，其采用一对铰链式弹性伸缩脚蹬拐臂，利用关键的弹性元件实现力臂自动伸缩和弹性势能储存与释放，使整个驱动周期中易出力区的出力效能提升，上下部临界区相位的合理错开和不出力区的弹性势能助力驱动。
[0018]本技术另一个目的是提供一种人力骑行车辆助力的装置用的铰链式弹性伸缩脚蹬拐臂，结构紧凑合理，内置隐蔽弹性元件和带有密封或防护结构，并能根据骑行需要通过调节拐臂弯折角度来调整伸缩的极限长度。
[0019]本技术的实现方式为：人力骑行车辆助力的装置，包括车辆中轴、脚蹬和拐臂，其特征在于拐臂为二或三段铰链式弹性弯折伸缩拐臂，拐臂之间由拐臂铰链连接，拐臂铰链内具有设置内置扭簧的中空或槽形结构。
[0020]所述的二或三段铰链式弹性弯折伸缩拐臂的弯折方向为逆拐臂出力旋转方向，受力后弹性变形的方向为顺拐臂出力旋转方向。
[0021]所述的二或三段铰链式弹性弯折伸缩拐臂在中轴拐臂、中间拐臂和脚蹬拐臂上设有拐臂最大最小弯折角度极限位置限制结构，在中轴拐臂、中间拐臂和脚蹬拐臂上设有拐臂最大最小弯折角度调节结构，调节结构为螺钉调节或锲块调节。
[0022]所述的扭簧材料为弹簧钢或镍钛合金钢，扭簧截面为圆形、本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.人力骑行车辆助力的装置，包括车辆中轴、脚蹬和拐臂，其特征在于拐臂为二或三段铰链式弹性弯折伸缩拐臂，拐臂之间由拐臂铰链连接，拐臂铰链内具有设置内置扭簧的中空或槽形结构。2.如权利要求1所述的人力骑行车辆助力的装置，其特征在于拐臂为二段铰链式弹性弯折伸缩拐臂，中轴拐臂与脚蹬拐臂长度之比b＝0.9～2.1，或者b＝1.0～1.86，中轴拐臂与脚蹬拐臂之间最大弯折角度α＝80～90度，或者α＝82.8～87.7度。3.如权利要求1所述的人力骑行车辆助力的装置，其特征在于拐臂为三段铰链式弹性弯折伸缩拐臂，在中轴拐臂和脚蹬拐臂之间设有中间拐臂，中轴拐臂与中间拐臂长度之比b1＝0.8～1.2，或者b1＝0.9～1.0，中间拐臂与脚蹬拐臂长度之比b2＝0.8～1.2，或者b2＝0.9～1.0，脚蹬拐臂与中间拐臂之间最大弯折角度α1＝中间拐臂与中轴拐臂之间最大弯折角度α2＝45度。4.如权利要求1所述的人力骑行车辆助力的装置，其特征在于拐臂为三段铰链式弹性弯折伸缩拐臂，中间拐臂固定组合在原有中轴拐臂上，拐臂铰链轴心到中轴轴心的长度与脚蹬拐臂长度之比b3＝0.9～2.1，或者b3＝1.0～1.86，脚蹬拐臂与中间拐臂之间最大弯...
【专利技术属性】
技术研发人员：倪远，
申请(专利权)人：倪远，
类型：新型
国别省市：
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