CN105109609B - 单绳式无级调速自行车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单绳式无级调速自行车，包括一车架和一后轮，所述的无级调速自行车还包括两个摇臂踏杆、一根驱动绳和一定滑轮；所述的摇臂踏杆的一端与所述的车架铰接、另一端上设置有一脚踏板；所述的后轮的中心设置有一从动鼓和一连接轴；所述的连接轴的左端安装有一左驱动花鼓、右端安装有一右驱动花鼓，摇臂踏杆通过驱动绳驱动两个驱动花鼓转动，进而驱动自行车向前行进。本发明的单绳式无级调速自行车的优点是：蹬踏行程自适应、无做功死点、启动和运行省力、驱动效率高、无级变速、传动比调节范围较大、结构简单，生产成本较低、可靠性高。

Description

单绳式无级调速自行车

技术领域

本发明涉及一种自行车，更确切的说是一种单绳式无级调速自行车。

背景技术

目前自行车的传动设计主要有三种：链条传动、轴传动、皮带传动。其中最常见的链条传动主要由脚蹬、曲柄、链条、链轮、车轮等部件组成。自行车骑行时，脚踏力首先传递给脚蹬部件，然后由脚蹬轴转动曲柄，链轮，使车轮转动，从而使自行车前进。轴传动和皮带传动和链条传动相比，只是力的传输部件存在差异，原理上是相类似的。但是无论是哪种传动装置，都要求骑行者蹬踩左右曲柄完成圆周运动才能实现动力传递，但，人腿部肌肉与骨骼组成结构决定了其是杠杆发力方式（最有效的做功是弹跳），骑车人在蹬踩左右曲柄完成圆周运动时，就会出现能量损失，这种损失是由于骑车人腿部力量主要是前倾向下的，最舒适的运动轨迹是微向前弯曲的弧线，而这个力量所作用的脚踏板却需要完成旋转运动，结果在曲柄运动到上下两个区域时会遇到被称为“做功死点”的位置，脚踏板只要在“做功死点”的附近区域时，骑车人部分脚力就不可避免的损失掉了，骑车人的整体功耗只有64\%被传到自行车的链轮。另：链条自身的摩擦和与大小链轮的摩擦、夹咬和污染衣物、需经常保养加油、使用寿命短、骑行中的安全可靠性都存在一定缺陷。

自行车最常见的变速系统是由前后多个大小链轮组合体与拨档器所组成的有级调速机构，结构繁琐、成本高、故障率高，传动比调节范围较小，且为有级调节；在上坡骑行时其最大传动比较小，不能起到较好的省力作用；在平地骑行时，其最小传动比又较小，严重限制自行车的最大骑行速度。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的技术问题，从而提供一种蹬踏行程自适应、无做功死点、启动和运行省力、驱动效率高、无级变速、传动比调节范围较大、结构简单，生产成本较低、可靠性高的单绳式无级调速自行车。

本发明通过下述技术方案来解决现有技术中所存在的技术问题：

一种单绳式无级调速自行车，包括一车架和一后轮，所述的单绳式无级调速自行车还包括两个摇臂踏杆、一根驱动绳和一定滑轮；所述的摇臂踏杆的一端与所述的车架铰接、另一端上设置有一脚踏板；所述的后轮的中心设置有一从动鼓和一连接轴；所述的连接轴的左端安装有一左驱动花鼓、右端安装有一右驱动花鼓；所述的从动鼓的两端面上均设置有棘齿，所述的左驱动花鼓的右侧端面上设置有棘齿，所述的右驱动花鼓的左侧端面上设置有棘齿；所述的定滑轮水平布置在所述的后轮的前方，并安装在所述的车架上；所述的驱动绳的一端与左侧的摇臂踏杆相连接、然后正绕在左驱动花鼓上、然后正绕过所述的定滑轮、再然后正绕在右驱动花鼓上、最后所述的驱动绳的另一端与所述的右侧的摇臂踏杆相连接。

作为本发明较佳的实施例，所述的单绳式无级调速自行车还包括一导轮，所述的导轮安装在所述的车架上；所述的驱动绳的一端绕过所述的导轮后然后再绕在左驱动花鼓上；所述的驱动绳的另一端绕在所述的右驱动花鼓上以后，再绕过所述的导轮、最后与右侧的摇臂踏杆相连接。

作为本发明较佳的实施例，所述的导轮布置在自行车座椅的下方，并与车架滑动连接；所述的单绳式无级调速自行车还包括一绳索卷放器和一自锁器；所述的绳索卷放器安装在自行车车把上；所述的绳索卷放器通过一根绳索与所述的自锁器的一端相连接，所述的自锁器的另一端与所述的导轮相连接。

作为本发明较佳的实施例，所述的单绳式无级调速自行车还包括一绳索卷放器和两个自锁器；所述的绳索卷放器安装在自行车车把上；所述的绳索卷放器通过两根绳索分别与所述的两个自锁器相连接；所述的两个自锁器分别滑动安装在两个所述的摇臂踏杆的另一端、且滑动方向为摇臂踏杆的长度方向；所述的驱动绳的两端分别与所述的两个自锁器相连接。

作为本发明较佳的实施例，

所述的左驱动花鼓上设置有左螺旋形沟槽；所述的驱动绳以左螺旋形缠绕在所述的左驱动花鼓上；

所述的右驱动花鼓上设置有右螺旋形沟槽；所述的驱动绳以右螺旋形缠绕在所述的右驱动花鼓上。

作为本发明较佳的实施例，所述的后轮上还设置有两个弹簧，两个弹簧的一端分 别与所述的连接轴相连接，两个弹簧的另一端与分别与所述的左驱动花鼓及所述的右驱动花鼓相连接。

本发明的单绳式无级调速自行车的优点是：蹬踏行程自适应、无做功死点、启动和运行省力、驱动效率高、无级变速、传动比调节范围较大、结构简单，生产成本较低、可靠性高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的单绳式无级调速自行车的一种实施例的结构示意图；

图2为本发明的单绳式无级调速自行车中的从动鼓、连接轴、左驱动花鼓及右驱动花鼓的结构示意图；

图3为本发明的单绳式无级调速自行车的另一种实施例的结构示意图；

其中：

1、车架；

2、后轮；21、从动鼓；22、连接轴；

23、左驱动花鼓；24、右驱动花鼓；

231、左螺旋形沟槽；241、右螺旋形沟槽；

3、摇臂踏杆；4、驱动绳；5、定滑轮；

6、导轮；7、绳索卷放器；8、自锁器。

具体实施方式

下面对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

本发明的单绳式无级调速自行车的优点是：蹬踏行程自适应、无做功死点、启动和运行省力、驱动效率高、无级变速、传动比调节范围较大、结构简单，生产成本较低、可靠性高。

实施例一：

如图1所示，一种单绳式无级调速自行车，包括一车架1和一后轮2，该单绳式无级调速自行车还包括两个摇臂踏杆3、一根驱动绳4和一定滑轮5；该摇臂踏杆3的一端与该车架1铰接、另一端上设置有一脚踏板；

如图2所示，该后轮2的中心设置有一从动鼓21和一连接轴22；该连接轴22的左端安装有一左驱动花鼓23、右端安装有一右驱动花鼓24；该从动鼓21的两端面上均设置有棘齿，该左驱动花鼓23的右侧端面上设置有棘齿，该右驱动花鼓24的左侧端面上设置有棘齿；该定滑轮5水平布置在该后轮2的前方，并安装在该车架1上；该驱动绳4的一端与左侧的摇臂踏杆3相连接、然后正绕在左驱动花鼓23上、然后正绕过该定滑轮5、再然后正绕在右驱动花鼓24上、最后该驱动绳4另一端与该右侧的摇臂踏杆3相连接。

本说明书中所称驱动花鼓的正转，是指驱动花鼓转动时，能够使棘齿相互啮合，驱动自行车朝前行进；驱动花鼓的反转是指朝正转方向相反的方向转动，不再赘述。

本说明书中所称驱动绳正绕在驱动花鼓上，是指牵引驱动绳的一端时，能够驱动对应侧的驱动花鼓正转，同时驱动另一侧的驱动花鼓反转，亦不再赘述。

在本实施例中，踩下左侧的摇臂踏杆3时，通过该驱动绳4可以驱动该左驱动花鼓23正转，进而驱动自行车前进；踩下右侧的摇臂踏杆3时，通过该驱动绳4可以驱动该右驱动花鼓24正转，进而也可以驱动自行车前进；如此交替循环，即可连续的驱动自行车前进。

实施例二：

由物理学的相关知识可知，该摇臂踏杆3形成了一个以其铰接点为支点的杠杆结构，其中一个作用力是人的脚提供的，另一个作用力是作用在该摇臂踏杆3上的驱动绳提供的；

人的脚施加在摇臂踏杆3上的力可以粗略认为是不变的、该作用力相对于摇臂踏杆3的铰接点的力臂也可以粗略认为是不变的；进而可以粗略的认为人的脚施加在摇臂踏杆3上的力矩是不变的；

由杠杆结构相关的物理学知识可知，当驱动绳垂直于该摇臂踏杆3时，驱动绳施加在摇臂踏杆3上的作用力的力臂最长，驱动绳施加在摇臂踏杆3上的作用力最小，摇臂踏杆3施加在驱动绳上的反作用力自然也最小；此时该无级调速自行车最为费力，但速度最快。

如图1所示，在实施例一的基础上，该单绳式无级调速自行车还包括一导轮6，该导轮6安装在该车架1上；该驱动绳4的一端绕过该导轮6后然后再绕在左驱动花鼓23上；所述的驱动绳4的另一端绕在该右驱动花鼓24上以后，再绕过该导轮6、最后与右侧的摇臂踏杆3相连接。在摇臂踏杆3和驱动花鼓之间设置该导轮6可以使驱动绳4的端部与摇臂踏杆3之间的夹角更加接近于90°，使车速更快。

实施例三：

如图1所示，在实施例二的基础上，该导轮6布置在自行车座椅的下方，并与车架1滑动连接；该无级调速自行车还包括一绳索卷放器7和一自锁器8；该绳索卷放器7安装在自行车车把上；该绳索卷放器7通过一根绳索与该自锁器8的一端相连接，该自锁器8的另一端与该导轮6相连接。

设置该绳索卷放器7和自锁器8可以较方便的调节导轮6的位置，从而调节驱动绳的一端与摇臂踏杆3之间的夹角，也即可以调节驱动绳相对于杠杆结构的支点的力臂的长度；进一步可以调节自行车的传动比；当自行车爬坡时，调节导轮6的位置，使驱动绳所在直线与摇臂踏杆3所在直线的夹角较小，即可降低自行车的传动比，达到省力的目的；当自行车在平地行进需要增速时，调节导轮6的位置，使驱动绳所在直线与摇臂踏杆3所在直线的夹角较大（夹角最大为90°），即可提高自行车的传动比，达到增速的目的；进一步使该绳索卷放器7可以作为该无级调速自行车的变速器使用，这种变速结构相对于现有技术中的有级变速，具有结构简单，传动比可连续变化，调节范围较大的优点。

实施例四：

实施例三中只提供了一种可以调节驱动绳力臂的结构，本实施例还提供了另外一种调节驱动绳力臂的结构；

如图3所示，该单绳式无级调速自行车还包括一绳索卷放器7和两个自锁器8；该绳索卷放器7安装在自行车车把上；该绳索卷放器7通过两根绳索分别与该两个自锁器8相连接；该两个自锁器8分别滑动安装在两个该摇臂踏杆3的另一端、且滑动方向为摇臂踏杆3的长度方向；该驱动绳4的两端分别与该两个自锁器8相连接。这种结构，通过调节驱动绳4的两端与摇臂踏杆3的连接点的位置来调节驱动绳与摇臂踏杆3之间的夹角，进一步达到调节驱动绳的力臂、调节传动比的目的。

由于实施例三和实施例四中的力臂调节结构相互不冲突，因此实施例三和实施例四还可以组合使用，这种组合结构可以进一步扩大无级调速自行车的传动比的调节范围。

实施例五：

如图2所示，该左驱动花鼓23上设置有左螺旋形沟槽231；该驱动绳4以左螺旋形缠绕在该左驱动花鼓23上；

该右驱动花鼓24上设置有右螺旋形沟槽241；该驱动绳4以右螺旋形缠绕在该右驱动花鼓24上。

这种缠绕方式，可以使缠绕在驱动花鼓上的驱动绳4不容易纠缠在一起，可以提高这种无级调速自行车的可靠性，而且在驱动绳4驱动驱动花鼓转动时，驱动绳可以对驱动花鼓产生一个朝向内侧的轴向作用力，促使驱动花鼓能够与从动鼓21相互啮合时。

实施例六：

实施例五中的缠绕方式中驱动绳虽然能够对驱动花鼓施加朝向内侧的轴向作用力，促进驱动花鼓与从动鼓21相互啮合，但是这种方式并不可靠，驱动花鼓与从动鼓21的啮合速度较慢，在驱动花鼓的转速较慢时，驱动绳4施加在驱动花鼓上的朝向内侧的轴向作用力较小，驱动花鼓较难与从动鼓21相互啮合，因此其可靠性较差。

因此在实施例六中，在该后轮2上还设置有两个弹簧，两个弹簧的一端分别与该连接轴22相连接，两个弹簧的另一端与分别与该左驱动花鼓23及该右驱动花鼓24相连接。该弹簧可以推动驱动花鼓朝向从动鼓21方向移动，能够使棘齿更快啮合啮合，可靠性也较高，结构也较简单。很显然这种带有弹簧的结构中，对驱动绳4的缠绕方向并无要求，例如驱动绳4可以右旋缠绕在左驱动花鼓23上，这种结构完全可以正常工作，但是本发明优选实施例五中所述的缠绕方向。

以上仅仅是本发明的部分实施方式的设计思路，在系统允许的情况下，本发明可以扩展为同时外接更多的功能模块，从而最大限度扩展其功能。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种带有单自锁器的单绳式无级调速自行车，包括一车架（1）和一后轮（2），所述的单绳式无级调速自行车还包括两个摇臂踏杆（3）、一根驱动绳（4）和一定滑轮（5）；所述的摇臂踏杆（3）的一端与所述的车架（1）铰接、另一端上设置有一脚踏板；所述的后轮（2）的中心设置有一从动鼓（21）和一连接轴（22）；所述的连接轴（22）的左端安装有一左驱动花鼓（23）、右端安装有一右驱动花鼓（24）；所述的从动鼓（21）的两端面上均设置有棘齿，所述的左驱动花鼓（23）的右侧端面上设置有棘齿，所述的右驱动花鼓（24）的左侧端面上设置有棘齿；所述的定滑轮（5）水平布置在所述的后轮（2）的前方，并安装在所述的车架（1）上；所述的驱动绳（4）的一端与左侧的摇臂踏杆（3）相连接、然后正绕在左驱动花鼓（23）上、然后正绕过所述的定滑轮（5）、再然后正绕在右驱动花鼓（24）上、最后所述的驱动绳（4）的另一端与所述的右侧的摇臂踏杆（3）相连接；

所述的单绳式无级调速自行车还包括一导轮（6），所述的导轮（6）安装在所述的车架（1）上；所述的驱动绳（4）的一端绕过所述的导轮（6）后然后再绕在左驱动花鼓（23）上；所述的驱动绳（4）的另一端绕在所述的右驱动花鼓（24）上以后，再绕过所述的导轮（6）、最后与右侧的摇臂踏杆（3）相连接；

其特征在于：

所述的导轮（6）布置在自行车座椅的下方，并与车架（1）滑动连接；所述的单绳式无级调速自行车还包括一绳索卷放器（7）和一自锁器（8）；所述的绳索卷放器（7）安装在自行车车把上；所述的绳索卷放器（7）通过一根绳索与所述的自锁器（8）的一端相连接，所述的自锁器（8）的另一端与所述的导轮（6）相连接。

2.一种带有双自锁器的单绳式无级调速自行车，包括一车架（1）和一后轮（2），所述的单绳式无级调速自行车还包括两个摇臂踏杆（3）、一根驱动绳（4）和一定滑轮（5）；所述的摇臂踏杆（3）的一端与所述的车架（1）铰接、另一端上设置有一脚踏板；所述的后轮（2）的中心设置有一从动鼓（21）和一连接轴（22）；所述的连接轴（22）的左端安装有一左驱动花鼓（23）、右端安装有一右驱动花鼓（24）；所述的从动鼓（21）的两端面上均设置有棘齿，所述的左驱动花鼓（23）的右侧端面上设置有棘齿，所述的右驱动花鼓（24）的左侧端面上设置有棘齿；所述的定滑轮（5）水平布置在所述的后轮（2）的前方，并安装在所述的车架（1）上；所述的驱动绳（4）的一端与左侧的摇臂踏杆（3）相连接、然后正绕在左驱动花鼓（23）上、然后正绕过所述的定滑轮（5）、再然后正绕在右驱动花鼓（24）上、最后所述的驱动绳（4）的另一端与所述的右侧的摇臂踏杆（3）相连接；

其特征在于：

所述的单绳式无级调速自行车还包括一绳索卷放器（7）和两个自锁器（8）；所述的绳索卷放器（7）安装在自行车车把上；所述的绳索卷放器（7）通过两根绳索分别与所述的两个自锁器（8）相连接；所述的两个自锁器（8）分别滑动安装在两个所述的摇臂踏杆（3）的另一端、且滑动方向为摇臂踏杆（3）的长度方向；所述的驱动绳（4）的两端分别与所述的两个自锁器（8）相连接。

3.根据权利要求2所述的带有双自锁器的单绳式无级调速自行车，其特征在于：

所述的单绳式无级调速自行车还包括一导轮（6），所述的导轮（6）安装在所述的车架（1）上；所述的驱动绳（4）的一端绕过所述的导轮（6）后然后再绕在左驱动花鼓（23）上；所述的驱动绳（4）的另一端绕在所述的右驱动花鼓（24）上以后，再绕过所述的导轮（6）、最后与右侧的摇臂踏杆（3）相连接。

4.一种带有双驱动花鼓的单绳式无级调速自行车，包括一车架（1）和一后轮（2）；所述的单绳式无级调速自行车还包括两个摇臂踏杆（3）、一根驱动绳（4）和一定滑轮（5）；所述的摇臂踏杆（3）的一端与所述的车架（1）铰接、另一端上设置有一脚踏板；所述的后轮（2）的中心设置有一从动鼓（21）和一连接轴（22）；所述的连接轴（22）的左端安装有一左驱动花鼓（23）、右端安装有一右驱动花鼓（24）；所述的从动鼓（21）的两端面上均设置有棘齿，所述的左驱动花鼓（23）的右侧端面上设置有棘齿，所述的右驱动花鼓（24）的左侧端面上设置有棘齿；所述的定滑轮（5）水平布置在所述的后轮（2）的前方，并安装在所述的车架（1）上；所述的驱动绳（4）的一端与左侧的摇臂踏杆（3）相连接、然后正绕在左驱动花鼓（23）上、然后正绕过所述的定滑轮（5）、再然后正绕在右驱动花鼓（24）上、最后所述的驱动绳（4）的另一端与所述的右侧的摇臂踏杆（3）相连接；

其特征在于：

所述的左驱动花鼓（23）上设置有左螺旋形沟槽（231）；所述的驱动绳（4）以左螺旋形缠绕在所述的左驱动花鼓（23）上；

所述的右驱动花鼓（24）上设置有右螺旋形沟槽（241）；所述的驱动绳（4）以右螺旋形缠绕在所述的右驱动花鼓（24）上。

5.根据权利要求4所述的带有双驱动花鼓的单绳式无级调速自行车，其特征在于：所述的后轮（2）上还设置有两个弹簧，两个弹簧的一端分别与所述的连接轴（22）相连接，两个弹簧的另一端与分别与所述的左驱动花鼓（23）及所述的右驱动花鼓（24）相连接。