CN105818924A - 一种传动装置及一种新型自行车 - Google Patents

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Abstract

本发明具体涉及一种传动装置和一种新型自行车，该传动装置包括：支撑架、待驱动车轮、齿轮1、飞盘10、齿轮2、传动件20、齿轮3和链盘30，其中，齿轮1设置在待驱动车轮的转轴上，齿轮2与齿轮1啮合，齿轮3设置在齿轮2上，与齿轮2啮合；齿轮1的中心点、齿轮2的中心点和齿轮3的中心点位于同一直线上，齿轮1的半径＜待驱动车轮的半径；飞盘10设置在齿轮1的转轴上，与齿轮1同轴转动；链盘30设置在齿轮3的转轴上，与齿轮3同轴转动；链盘30和飞盘10通过第一链条4相连接；传动件20设置在齿轮2的转轴上，在外部驱动力的作用下带动齿轮2同轴转动。本发明提供的技术方案，能提高传动装置的机械能利用率。

Description

一种传动装置及一种新型自行车
技术领域
本发明涉及传动机械领域，具体涉及一种传动装置及一种新型自行车。
背景技术
现有各种转动装置(例如手推车、自行车、汽车)的传动机构机械能利用效率都不高，以自行车为例：
自行车是传动式机械，它的传动装置包括主动齿轮、被动齿轮、链条及变速器等。齿轮比与传动比关系着自行车的使用效率。后轮运转实质在于：在链条传动下的飞轮带动后轮转动，飞轮与后轮具有相同的角速度，而后轮半径远大于齿轮半径，由线速度增大，提高了车速。自行车的踏脚用到了杠杆原理。以飞轮的轮轴为支点，用较长的铁杆来转动链条上的飞轮，可以省力。踏脚飞轮上用到了齿轮，以防止链条打滑。自行车上的链条与车子的后轮之间也采用了齿轮传动。并且应用了比踏脚飞轮更小的齿轮，可以节省踏脚所用的力，同时，还提高了自行车后车轮运转时的速度。
但现有自行车是将外力1：1的转换为自行车前进的动力，机械能利用效率不高，自行车运动是一种半机械化运动，人们应掌握一定的机械原理和力学知识，有效地利用传动速比，合理掌握运动强度，巧妙节省体能消耗，从而以充沛的体力，达到高效的运动。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种传动装置及一种新型自行车，提高传动装置的机械能利用率。
为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：
一种传动装置，包括：支撑架、待驱动车轮、齿轮1、飞盘10、齿轮2、传动件20、齿轮3和链盘30，其中，
所述待驱动车轮设置在所述支撑架下，所述齿轮1设置在待驱动车轮的转轴上，所述齿轮2和齿轮3设置在所述支撑架上，所述齿轮2与所述齿轮1啮合，所述齿轮3设置在所述齿轮2上，与所述齿轮2啮合；其中，所述齿轮1的中心点、齿轮2的中心点和齿轮3的中心点位于同一直线上，所述齿轮1的半径＜待驱动车轮的半径；
所述飞盘10设置在所述齿轮1的转轴上，与所述齿轮1同轴转动；所述链盘30设置在所述齿轮3的转轴上，与所述齿轮3同轴转动；所述链盘30和所述飞盘10通过第一链条4相连接；所述传动件20设置在所述齿轮2的转轴上，用于在外部驱动力的作用下带动所述齿轮2同轴转动。
优选地，所述传动件20为链盘或飞盘。
优选地，所述齿轮1的半径＝齿轮3的半径；链盘30的半径＝飞盘10的半径。
一种新型自行车，包括上述的传动装置，其中，所述传动装置中的待驱动车轮为所述新型自行车的后轮5，所述传动装置中的支撑架为所述新型自行车的车架；所述新型自行车还包括设置在所述车架下的前轮6及设置在所述前轮6和后轮5之间脚踏装置，其中，所述脚踏装置包括脚踏轴齿轮11、链轮轴齿轮12、链轮7、左脚脚踏轴8、左脚踏板9、右脚脚踏轴和右脚踏板；
所述脚踏轴齿轮11和链轮轴齿轮12啮合，所述链轮7设置在所述链轮轴齿轮12的转轴上，所述左脚脚踏轴8的一端设置在所述脚踏轴齿轮11的转轴上，另一端与所述左脚踏板9的转轴连接，所述左脚脚踏轴8与所述脚踏轴齿轮11同轴转动；所述右脚脚踏轴的一端设置在所述脚踏轴齿轮11的转轴上，另一端与所述右脚踏板的转轴连接，所述右脚脚踏轴与所述脚踏轴齿轮11同轴转动；所述链轮7与齿轮2上的传动件20通过第二链条13相连接。
优选地，所述前轮6和后轮5结构、大小和形状相同，所述前轮6和后轮5的中心点位于同一水平线上。
优选地，所述脚踏轴齿轮11和链轮轴齿轮12的中心点位于同一水平线上，其中所述脚踏轴齿轮11设置在所述前轮6和链轮轴齿轮12之间。
本发明采用以上技术方案，至少具备以下有益效果：
当齿轮2上的传动件20在外部驱动力的作用下反向转动时，因为齿轮2和传动件20同轴转动，齿轮2也开始反向转动，齿轮3作为齿轮2的一个跟随被阻力(齿轮3的逆向力矩作为齿轮2的自转跟随被阻力矩)，且齿轮3的转轴上设置有链盘30，链盘30与齿轮1上的飞盘10通过第一链条4相连接，链盘30通过飞盘10扭矩待驱动车轮一起前行，本发明提供的这种传动装置，将现有行车驱动中地面对待驱动车轮后反的力，经齿轮2顺向(齿轮2通过顺向力矩经过轴心会给待驱动车轮下部一个逆向力矩摩擦地面)和逆向同时驱动，将待驱动车轮前端和后端两个驱动同时相互作用，将车轮受到的反力转换为同向驱动。
现有的行车驱动只取了车轮前端和后端中的一个驱动力，如果利用本发明提供的传动装置，能将车轮前端和后端两端驱动力同时同力矩相互作用。
可以理解的是，齿轮3驱动的待驱动车轮的后端，齿轮1驱动的是待驱动车轮的前端，两个方向的力相互作用，同向驱动，相同的速度下车体牵引理论数据是2。因为齿轮3作为逆向跟随被阻支点，齿轮2在齿轮3下部达到被阻力矩，给齿轮1的上部一个力矩，此时齿轮1是顺向力矩，齿轮2作用齿轮1上部通过车轮轴心给地面的一个力矩，此时车轮上部达到了驱动被阻支点的跟随。齿轮2上部给齿轮3的逆向力矩没有行驶距离，齿轮2下部给齿轮1的力矩有行驶距离，此时车体牵引力为2，即保持当前车速不变的前提下利用本发明提供的这种传动装置，可将外部驱动力：待驱动车轮所受的牵引力1:1，增加至1:2。
需要说明的是，齿轮1、齿轮2和齿轮3可以一样大小，关键是齿轮3上的链盘30速度要与齿轮1上的飞盘10速度相同，齿轮1和飞盘10同轴，齿轮2和齿轮3安装在车架上，齿轮2反向转动同时带动齿轮1和齿轮3，齿轮3上的链盘30与齿轮1上的飞盘10同速。齿轮3产生的是同向齿轮1的作用力，齿轮1作用力矩为1，所以原有速度不变的情况下车体牵引力为2。
如果本发明提供的这种传动装置与机械驱动的车轮(例如机械自行车的车轮)配合使用，能将机械自行车的机械能能耗降低50％，如果本发明提供的这种传动装置与电力驱动的车轮(例如电动自行车的车轮)配合使用，能将电动自行车的发电机械能提高50％。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的一种传动装置的结构示意图；
图2为本发明一实施例提供的一种传动装置应用到自行车上的结构示意图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
参见图1，本发明一实施例提供的一种传动装置，包括：支撑架(附图中未示出)、待驱动车轮(附图中未示出)、齿轮1、飞盘10、齿轮2、传动件20、齿轮3和链盘30，其中，
所述待驱动车轮设置在所述支撑架下，所述齿轮1设置在待驱动车轮的转轴上，所述齿轮2和齿轮3设置在所述支撑架上，所述齿轮2与所述齿轮1啮合，所述齿轮3设置在所述齿轮2上，与所述齿轮2啮合；其中，所述齿轮1的中心点、齿轮2的中心点和齿轮3的中心点位于同一直线上，所述齿轮1的半径＜待驱动车轮的半径；
所述飞盘10设置在所述齿轮1的转轴上，与所述齿轮1同轴转动；所述链盘30设置在所述齿轮3的转轴上，与所述齿轮3同轴转动；所述链盘30和所述飞盘10通过第一链条4相连接；所述传动件20设置在所述齿轮2的转轴上，用于在外部驱动力的作用下带动所述齿轮2同轴转动。
由上述技术方案可知，当齿轮2上的传动件20在外部驱动力的作用下反向转动时，因为齿轮2和传动件20同轴转动，齿轮2也开始反向转动，齿轮3作为齿轮2的一个跟随被阻力(齿轮3的逆向力矩作为齿轮2的自转跟随被阻力矩)，且齿轮3的转轴上设置有链盘30，链盘30与齿轮1上的飞盘10通过第一链条4相连接，链盘30通过飞盘10扭矩待驱动车轮一起前行，本发明提供的这种传动装置，将现有行车驱动中地面对待驱动车轮后反的力，经齿轮2顺向(齿轮2通过顺向力矩经过轴心会给待驱动车轮下部一个逆向力矩摩擦地面)和逆向同时驱动，将待驱动车轮前端和后端两个驱动同时相互作用，将车轮受到的反力转换为同向驱动。
现有的行车驱动只取了车轮前端和后端中的一个驱动力，如果利用本发明提供的传动装置，能将车轮前端和后端两端驱动力同时同力矩相互作用。
可以理解的是，齿轮3驱动的待驱动车轮的后端，齿轮1驱动的是待驱动车轮的前端，两个方向的力相互作用，同向驱动，相同的速度下车体牵引理论数据是2。因为齿轮3作为逆向跟随被阻支点，齿轮2在齿轮3下部达到被阻力矩，给齿轮1的上部一个力矩，此时齿轮1是顺向力矩，齿轮2作用齿轮1上部通过车轮轴心给地面的一个力矩，此时车轮上部达到了驱动被阻支点的跟随。齿轮2上部给齿轮3的逆向力矩没有行驶距离，齿轮2下部给齿轮1的力矩有行驶距离，此时车体牵引力为2，即保持当前车速不变的前提下利用本发明提供的这种传动装置，可将外部驱动力：待驱动车轮所受的牵引力1:1，增加至1:2。
需要说明的是，齿轮1、齿轮2和齿轮3可以一样大小，关键是齿轮3上的链盘30速度要与齿轮1上的飞盘10速度相同，齿轮1和飞盘10同轴，齿轮2和齿轮3安装在车架上，齿轮2反向转动同时带动齿轮1和齿轮3，齿轮3上的链盘30与齿轮1上的飞盘10同速。齿轮3产生的是同向齿轮1的作用力，齿轮1作用力矩为1，所以原有速度不变的情况下车体牵引力为2。
如果本发明提供的这种传动装置与机械驱动的车轮(例如机械自行车的车轮)配合使用，能将机械自行车的机械能能耗降低50％，如果本发明提供的这种传动装置与电力驱动的车轮(例如电动自行车的车轮)配合使用，能将电动自行车的发电机械能提高50％。
优选地，所述传动件20为链盘或飞盘。
优选地，所述齿轮2的半径＝齿轮1的半径，齿轮3的半径；链盘30的半径＝飞盘10的半径(此种情况附图中未示出)。
需要说明的是，齿轮1、齿轮2和齿轮3在转动的过程中，齿轮3和齿轮1的轴心转速一致，齿轮3上的链盘30和齿轮1上的飞盘10的轴心转速一致，齿轮1、齿轮2和齿轮3的转速一致。
需要说明的是，所述传动装置适用于所有在外部牵引力的作用下通过齿轮传递逆向力矩，依靠车轮产生摩擦驱动的机械装置中。例如自行车、手推车、三轮车等。
参见图2，本发明还提出了一种新型自行车，包括上述的传动装置，其中，所述传动装置中的待驱动车轮为所述新型自行车的后轮5，所述传动装置中的支撑架为所述新型自行车的车架；所述新型自行车还包括设置在所述车架下的前轮6及设置在所述前轮6和后轮5之间的脚踏装置，其中，所述脚踏装置包括脚踏轴齿轮11、链轮轴齿轮12、链轮7、左脚脚踏轴8、左脚踏板9、右脚脚踏轴(附图中未示出)和右脚踏板(附图中未示出)，
所述脚踏轴齿轮11和链轮轴齿轮12啮合，所述链轮7设置在所述链轮轴齿轮12的转轴上，所述左脚脚踏轴8的一端设置在所述脚踏轴齿轮11的转轴上，另一端与所述左脚踏板9的转轴连接，所述左脚脚踏轴8与所述脚踏轴齿轮11同轴转动；所述右脚脚踏轴的一端设置在所述脚踏轴齿轮11的转轴上，另一端与所述右脚踏板的转轴连接，所述右脚脚踏轴与所述脚踏轴齿轮11同轴转动；所述链轮7与齿轮2上的传动件20通过第二链条13相连接。
优选地，所述前轮6与后轮5的结构、大小和形状相同，所述前轮6和后轮5的中心点位于同一水平线上。
由上述技术方案可知，本发明提供的这种新型自行车，当用户踩动踏板使脚踏轴齿轮11正向转动时，由于链轮轴齿轮12与脚踏轴齿轮11啮合，链轮轴齿轮12在脚踏轴齿轮11的带动下反向转动，设置在链轮轴齿轮12上的链轮7反向转动，由于链轮7和齿轮2上的传动件20通过第二链条13相连，链轮7反向转动的同时会带动齿轮2上的传动件20一起反向转动，齿轮2会同时给齿轮1和齿轮3一个与链轮7所受的外加驱动力方向相反的逆向被阻力，齿轮1和齿轮3在该逆向被阻力的作用下正向转动，同时齿轮3上的链盘30会扭动齿轮1上的飞盘10在该逆向被阻力的驱动下正向转动，即齿轮3上的链盘30也会向齿轮1上的飞盘10传递该逆向被阻力，由于齿轮1、飞盘10和后轮同轴转动，故该逆向被阻力被转换为驱动后轮前行的牵引力。假设用户作用在链轮7上的外加驱动力为1，则此时后轮受到的牵引力为2(其中一个牵引力是通过齿轮2传递的，还有一个牵引力是通过齿轮3上的链盘30传递的)，即用户施加1单位的力，本发明提供的这种自行车可以产生2单位的前行驱动力，提高了机械能的利用率。用户使用本发明提供的这种自行车时，会感到非常省力，能提高用户的体验感。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。另外，在本发明中，术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。

Claims (6)

1.一种传动装置，其特征在于，包括：支撑架、待驱动车轮、齿轮1、飞盘10、齿轮2、传动件20、齿轮3和链盘30，其中，
所述待驱动车轮设置在所述支撑架下，所述齿轮1设置在待驱动车轮的转轴上，所述齿轮2和齿轮3设置在所述支撑架上，所述齿轮2与所述齿轮1啮合，所述齿轮3设置在所述齿轮2上，与所述齿轮2啮合；其中，所述齿轮1的中心点、齿轮2的中心点和齿轮3的中心点位于同一直线上，所述齿轮1的半径＜待驱动车轮的半径；
所述飞盘10设置在所述齿轮1的转轴上，与所述齿轮1同轴转动；所述链盘30设置在所述齿轮3的转轴上，与所述齿轮3同轴转动；所述链盘30和所述飞盘10通过第一链条4相连接；所述传动件20设置在所述齿轮2的转轴上，用于在外部驱动力的作用下带动所述齿轮2同轴转动。
2.根据权利要求1所述的传动装置，其特征在于，所述传动件20为链盘或飞盘。
3.根据权利要求1所述的传动装置，其特征在于，所述齿轮1的半径＝齿轮3的半径；所述链盘30的半径＝飞盘10的半径。
4.一种新型自行车，其特征在于，包括权利要求1～3任一项所述的传动装置，其中，所述传动装置中的待驱动车轮为所述新型自行车的后轮5，所述传动装置中的支撑架为所述新型自行车的车架；所述新型自行车还包括设置在所述车架下的前轮6及设置在所述前轮6和后轮5之间脚踏装置，其中，所述脚踏装置包括脚踏轴齿轮11、链轮轴齿轮12、链轮7、左脚脚踏轴8、左脚踏板9、右脚脚踏轴和右脚踏板；
所述脚踏轴齿轮11和链轮轴齿轮12啮合，所述链轮7设置在所述链轮轴齿轮12的转轴上，所述左脚脚踏轴8的一端设置在所述脚踏轴齿轮11的转轴上，另一端与所述左脚踏板9的转轴连接，所述左脚脚踏轴8与所述脚踏轴齿轮11同轴转动；所述右脚脚踏轴的一端设置在所述脚踏轴齿轮11的转轴上，另一端与所述右脚踏板的转轴连接，所述右脚脚踏轴与所述脚踏轴齿轮11同轴转动；所述链轮7与齿轮2上的传动件20通过第二链条13相连接。
5.根据权利要求4所述的新型自行车，其特征在于，所述前轮6和后轮5结构、大小和形状相同，所述前轮6和后轮5的中心点位于同一水平线上。
6.根据权利要求4所述的新型自行车，其特征在于，所述脚踏轴齿轮11和链轮轴齿轮12的中心点位于同一水平线上，其中所述脚踏轴齿轮11设置在所述前轮6和链轮轴齿轮12之间。
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