CN101723051A - 一种变速直踏自行车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变速自行车，包括车架(3)、前轮(1)、后轮(2)、链轮(8)、链条(9)、脚蹬(7)和车把(5)，所述脚蹬(7)包括左脚蹬(302)和右脚蹬(301)，其特征在于，它还包括一可调节车轮速度，设置在车架脚蹬位置的变速装置，通过变速装置实现左脚蹬(302)和右脚蹬(301)同步反转以及车轮变速的目的；在所述车把(5)上设有控制变速装置的变速手把(6)，所述的车架(3)上设有限制左脚蹬(302)和右脚蹬(301)运动范围的L型限位块(501)。本发明在不需要拨链换链轮就能实现自行车变速，并且能获得较大的变速比，而且在对脚蹬施加力的过程中只需对脚蹬运动四分之一圈即可，并且两端的脚蹬一上一下循环运动，具有变速简单，省力、轻便的优点、实用可靠，增加了使用寿命，适用大众推广使用。

Description

一种变速直踏自行车

技术领域：

本发明涉及一种自行车，尤其涉及一种变速自行车。

背景技术：

目前公知的变速自行车是由车架、前叉、车把、前轮、后轮、车坐、变速线、变速把、前拨链器、后拨链器、后塔式链轮、前塔式链轮、脚蹬、曲柄组成。变速时变速拉杆通过变速线拉动拨链器将链条拨向大链轮或小链轮。在使用中由于自然磨损，链条的节距增大，经常使用的链轮齿距随之增大，此时再将链条拨至不经常使用的链轮中，使用时由于链条节距与链轮齿距不一致出现跳链、脱链现象，严重时无法使用导致报废。由于拨链式变速塔轮片数较多，相互间隙较小，链条设计较窄，比普通链条磨损较快，更加缩短了使用寿命，拨链变速容易出现卡链现象，甚至连拨链器一同卡坏，由于拨链式变速容易损坏几乎已经淘汰。

另外，现在的自行车运动的时候，脚蹬是能够旋转360度的旋转运动方式，通过脚蹬转动带有链条的飞轮，使其带动后轮转动，从而使自行车形式。但通过这种脚蹬360度的自行车在爬坡时，即脚蹬与地平线垂直时，脚用的力就无法转化为自行车动力，所以此时自行车的动力为零，故一般自行车在爬坡的时候比较费力，甚至骑车人需要下车推行，给骑车人带来极大不便，费时费力。因此，现有的自行车需要进一步的改进。

发明内容：

本发明的目的是在于，用来弥补现有技术的不足，而提供一种使自行车在爬坡时可以不间断的获得动力，省力轻便，速度快，并且能获得较大的变速比的变速自行车，不需要拨链换链轮就能实现自行车变速，变速简单，增加了自行车的使用寿命长。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种变速自行车，包括车架、前轮、后轮、链轮、链条、脚蹬和车把，所述脚蹬包括左脚蹬和右脚蹬，其特征在于，它还包括一可调节车轮速度，设置在车架脚蹬位置的变速装置，通过变速装置实现左脚蹬(302)和右脚蹬(301)同步反转以及车轮变速的目的；在所述车把上设有控制变速装置的变速手把，所述的车架上设有左脚蹬和右脚蹬限制运动范围的L型限位块，通过所述L型限位块确保脚蹬在90度范围内。

进一步的，所述变速装置包括连接脚蹬的动力机构、保护装置和设置在保护装置内的调速机构以及连接动力机构的传动机构，所述调节器通过一曲形弹簧装置连接变速车把，通过变速车把控制调速机构运行，以实现车轮变速目的。

进一步的，所述左脚蹬和右脚蹬的运动范围为0～90度。

进一步的，所述动力机构包括连接轴、设置连接轴上的外齿轮和方向齿轮、设置连接轴下方的斜向轴以及安装在斜向轮两端的第一小齿轮和第二小齿轮；所述第一小齿轮与外齿轮相啮合，所述第二小齿轮与与方向齿轮内啮合，通过斜向轴的连接以及其与方向轮的内啮合来实现外齿轮和方向齿轮同步反向转动的目的。

进一步的，所述调速机构包括加速轮、减速轮、加速轮与减速轮相适配的调节轮以及用于分别控制调节轮运行的调节器；所述加速轮、调节轮、调节器、减速轮依次设置在连接轴上，本发明通过调节器使调节轮与相适配的减速轮或加速轮相连接来实现车轮的变速。

进一步的，所述调节器通过一曲形弹簧装置连接变速车把，通过所述变速车把控制调节器的移动方向。

进一步的，所述传动机构包括第一传动轴和第二传动轴，所述第一传动轴上设置有与加速轮滑动啮合的传动加速轮、与减速轮滑动啮合的传动减速轮和第一传动齿轮，在所述第二传动轴上设置有与第一传动齿轮相啮合的第二传动齿轮以及设置在第二传动轴端部的链轮；

进一步的，所述第一传动轴、第二传动轴、连接轴以及斜向轴两端均通过轴承设置在保护装置上；所述连接轴两端通过小飞轮设置有左脚蹬和右脚蹬，所述外齿轮设置在左脚蹬一侧，方向齿轮设置在右脚蹬一侧，且外齿轮和方向齿轮均设置在保护装置外；

进一步的，所述加速轮和减速轮上均设置有定位孔，调节轮上两端面上设置有与定位孔相匹配的定位销；所述定位孔和定位销均至少设置有三个。

进一步的，所述斜向轴两端设置有与外齿轮相啮合的第一小齿轮以及与方向齿轮内啮合的第二小齿轮，且第二小齿轮在方向齿轮内转动；

进一步的，所述曲形弹簧装置设置有连接弹簧的定位孔，通过所述弹簧使曲形弹簧装置回复原状；

本发明通过齿轮之间的传动来实现自行车的变速，通过变速手把进行调节变速，选择相应的加速或者是减速，并通过大齿轮带动小齿轮的运动来实现加速过程，小轮带动大齿轮来实现减速过程，不需要拨链换链轮来实现自行车变速，并且能获得较大的变速比，变速简单，它链轮磨损后可调节补偿，增加自行车的使用寿命；而且在对脚蹬施加力的过程中只需对脚蹬运动四分之一圈即可，并且两端的脚蹬一上一下循环运动，其下设置的L型限位块可以保证其运动轨迹的运行，其具有省力、轻便，实用可靠，速度快的优点，适用大众推广使用。

附图说明：

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

图1为本发明变速自行车结构示意图

图2为本发明变速保护装置内部结构示意图

图3为本发明变速动力机构结构示意图

图4为本发明变速调节器与调节轮连接图

图5为本发明变速曲形弹簧装置示意图

图6为本发明调节装置示意图

图7为本发明方向齿轮与第二小齿轮连接图

图8为本发明加速轮定位孔示意图

图9为本发明减速轮定位孔示意图

具体实施方式：

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

参考图1：

一种变速自行车，该自行车由前轮1、后轮2、车架3、车座4、车把5、变速手把6、脚蹬7、链轮8和链条9组成，该自行车还包括调速机构100、传动机构200、动力机构300以及保护装置400，调速机构100、传动机构200和动力机构300设置在保护装置400内，如图2所示；调速机构100由加速轮101、减速轮102、调节轮103、调节器105以及曲形弹簧装置106组成；传动机构200由第一传动轴201、第二传动轴202组成，且第一传动轴201上设置有传动加速轮2011、传动减速轮2012和第一传动齿轮2013，第二传动轴202上设置有第二传动轴2021和链轮8；如图3所示，动力机构300包括右脚蹬301、左脚蹬302、外齿轮303、方向齿轮304、第一小齿轮305、第二小齿轮306、连接轴307以及斜向轴308组成；第一传动轴201、第二传动轴202、连接轴306以及斜向轴308两端均通过轴承500设置在保护装置400上；连接轴307两端通过小飞轮3031设置有右脚蹬301和左脚蹬302，所述外齿轮303设置在右脚蹬301一侧，方向齿轮304设置在左脚蹬302一侧，且外齿轮303和方向齿轮304均设置在保护装置400外；如图4、图5和图6所示：调速机构100上的加速轮101、调节轮103、调节器105、减速轮102依次设置在连接轴307上，且加速轮101与第一传动轴201上的传动加速轮2011滑动啮合、减速轮102与传动减速轮2012滑动啮合，调节器105通过曲形弹簧装置106与变速手把6上的变速线相连接。

如图8，图9所示：加速轮101和减速轮102上均设置有复数个定位孔1011，调节轮103上设置有与其相匹配的复数个定位销1012；第一传动齿轮2013与第二传动齿轮2021相啮合；如图7所示：斜向轴308两端设置有与外齿轮303相啮合的第一小齿轮305以及与方向齿轮304内啮合的第二小齿轮305，且第二小齿轮305在方向齿轮304内转动啮合；曲形弹簧装置106设置有连接弹簧1061的定位孔1061，通过所述弹簧1061使曲形弹簧装置106回复原状；小飞轮3031由复数个钢珠30311和复数个弹簧30312，脚蹬7顺时针转动为连接轴307提供动力进行做功带动连接轴307运动，当脚蹬7逆时针转动时该小飞轮3031不做功。

下面通过具体的操作过程来进一步详述本发明，首先从右脚蹬301开始为动力机构300施加力，当右脚蹬301受到人的蹬力时，此时右脚蹬301受力往下运动带动外齿轮303运动，此时外齿轮303转动带动与其相啮合的第一小齿轮305一起运动，第一小齿轮301通过斜向轴308将力传动给第二小齿轮306使其在方向齿轮304中运动，连接轴307随着右脚蹬301传来的动力开始转动，其上设置的加速轮101、减速轮102以及调节轮103随着一起运动，当右脚蹬301运动到90°时即四分之一圈时为一个做功状态，当右脚蹬301恢复到原来的状态时，左脚蹬302开始向下运动开始做功，右脚蹬301和左脚蹬302进行往复动作，一下一上为整个动力机构300提供动力，由于受到其下设置的L型限位块501的限位，右脚蹬301和左脚蹬302不会超过其运动轨迹。

加速过程：当连接轴307带动其上设置的加速轮101、减速轮102以及调节轮103一起运动时，若需要自行车加速，通过改变车把6上设置的加速手把的位置，并通过拉线使其拉动调节器105拨动调节轮103，调节轮103上的定位销1012左移扣住加速轮101上与其配合的定位孔1011，加速轮101随着连接轴307进行动力传动，加速轮101带动第一传动轴201上的传动加速轮2011运动，由于传动加速轮2011与第一传动轴201固定连接，设置在第一传动轴201上的传动加速轮2011、传动减速轮2012和第一传动齿轮2013一起运动，与第一传动齿轮2013相啮合的第二传动齿轮2021也随其一起运动，链轮8受到第二传动轴202的传动开始转动并开始进行动力传动，通过右脚蹬301和左脚蹬302的循环往复运动使自行车实现加速运动。其基本原理是加速轮101的半径大于传动加速轮2011的半径，大轮带动小轮，速度加快，所以实现其加速过程。

减速过程：当连接轴307带动其上设置的加速轮101、减速轮102以及调节轮103一起运动时，若需要自行车减速，通过改变车把上设置的加速手把的位置，并通过拉线使其拉动调节器105拨动调节轮103，调节轮103上的定位销1012左移扣住减速轮102上与其配合的定位孔1011，减速轮102随着连接轴307进行动力传动，减速轮102带动第一传动轴201上的传动减速轮运动2012，由于传动减速轮2012与第一传动轴201固定连接，设置在第一传动轴201上的传动加速轮2011、传动减速轮2012和第一传动齿轮2013一起运动，与第一传动齿轮2013相啮合的第二传动齿轮2021也随其一起运动，链轮8受到第二传动轴202的传动开始转动开始动力传动，通过右脚蹬301和左脚蹬302的循环往复运动使自行车实现加速运动。其基本原理是减速轮102的半径小于传动减速轮2012的半径，小轮带动大轮，速度减慢，所以实现其减速过程。

当自行车在爬坡时，即脚蹬7与地平线垂直时，在对脚蹬7施加力的过程中只需对脚蹬运动四分之一圈即可，并且两端的脚蹬7一上一下循环运动，脚用的力就会通过变速装置转化为自行车动力，所以此时自行车在爬坡的时候比较省力，不需要太大力蹬自行车，就可以使自行车轻松自由的爬坡，省时省力。

基于上述，本发明在对脚蹬施加力的过程中只需对脚蹬运动四分之一圈即可，并且两端的脚蹬一上一下循环运动，其下设置的L型限位块可以保证其运动轨迹的运行，其具有省力、轻便，实用可靠。而且通过齿轮之间的传动来实现自行车的变速，通过变速手把进行调节变速，选择相应的加速或者是减速，并通过大齿轮带动小齿轮的运动来实现加速过程，小轮带动大齿轮来实现减速过程，不需要拨链换链轮来实现自行车变速，并且能获得较大的变速比，变速简单，它链轮磨损后可调节补偿，增加了自行车的使用寿命，速度快，适用大众推广使用。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种变速自行车，包括车架(3)、前轮(1)、后轮(2)、链轮(8)、链条(9)、脚蹬(7)和车把(5)，所述脚蹬(7)包括左脚蹬(302)和右脚蹬(301)，其特征在于，它还包括一可调节车轮速度，设置在车架脚蹬位置的变速装置，通过变速装置实现左脚蹬(302)和右脚蹬(301)同步反转以及车轮变速的目的；在所述车把(5)上设有控制变速装置的变速手把(6)，所述的车架(3)上设有限制左脚蹬(302)和右脚蹬(301)运动范围的L型限位块(501)。

2.根据权利要求1所述的一种变速自行车，其特征在于，所述变速装置包括连接脚蹬(7)的动力机构(300)、保护装置(400)和设置在保护装置(400)内的调速机构(100)以及连接动力机构(300)的传动机构(200)，所述调节器(105)通过一曲形弹簧装置(106)连接变速车把(6)。

3.根据权利要求2所述的一种变速自行车，其特征在于，所述左脚蹬和右脚蹬的运动范围为0～90度。

4.根据权利要求2所述的一种变速自行车，其特征在于，所述动力机构(300)包括连接轴(307)、设置连接轴(307)上的外齿轮(303)和方向齿轮(304)、设置连接轴(307)下方的斜向轴(308)以及安装在斜向轴(308)两端的第一小齿轮(305)和第二小齿轮(306)；所述第一小齿轮(305)与外齿轮(303)相啮合，所述第二小齿轮(306)与方向齿轮(304)内啮合。

5.根据权利要求4所述的一种变速自行车，其特征在于，所述方向齿轮(304)设置在右脚蹬(72)一侧，且外齿轮(303)和方向齿轮(304)均设置在保护装置(400)外。

6.根据权利要求2所述的一种变速自行车，其特征在于，所述调速机构(100)包括加速轮(101)、减速轮(102)、与加速轮(101)和减速轮(102)相适配的调节轮(103)以及用于分别控制调节轮(103)运行的调节器(105)；所述加速轮(101)、调节轮(103)、调节器(105)、减速轮(102)依次设置在连接轴(307)上。

7.根据权利要求6所述的一种变速自行车，其特征在于，所述传动机构(200)包括第一传动轴(201)和第二传动轴(202)，所述第一传动轴(201)上设置有与加速轮(101)滑动啮合的传动加速轮(2011)和与减速轮(102)滑动啮合的传动减速轮(2012)以及第一传动齿轮(2013)，在所述第二传动轴(202)上设置有与第一传动齿轮(2013)相啮合的第二传动齿轮(2021)以及设置在第二传动轴(202)端部的链轮(8)，所述第一传动轴(201)、第二传动轴(202)、连接轴307以及斜向轴(308)两端均通过轴承(500)设置在保护装置(400)上。

8.根据权利要求6或7所述的一种变速自行车，其特征在于，所述加速轮(101)和减速轮(102)上均设置有定位孔(1011)，调节轮(103)的两端面上设置有与定位孔(1011)相匹配的定位销(1012)。

9.根据权利要求8所述的一种变速自行车，其特征在于，所述定位孔(1011)和定位销(1012)至少设有三个。

10.根据权利要求2所述的一种变速自行车，其特征在于，所述曲形弹簧装置(106)设置有连接弹簧(1061)的定位孔(1062)，通过所述弹簧(1061)使曲形弹簧装置(106)回复原状。

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