CN114030554A - 一种多链轮大力矩自行车 - Google Patents

Abstract

一种多链轮大力矩自行车，在中轴的上方斜向后通过一段上直杆叠加安装有三个轴套，三个轴套安装上轴一、上轴二和上轴三，在中轴的下方斜向前安装有下轴套，在中轴的左侧的中轴上安装有左链轮，在中轴的右侧从里到外通过轴键固定安装有右驱动链轮和右链轮，下轴套内固定有下轴，下轴的左侧轴上通过轴承安装有左下链轮。左下链轮与左飞轮通过链条一起转动，左下链轮的链条连接带脚踏板的直线导轨，将脚踏力传递给左飞轮，右侧有同样的结构，将右脚的脚踏力传递给右飞轮，左右飞轮传递给后轮。本发明弥补了脚踏力矩变化的缺陷，输出力矩一直是最大的效果，脚伸展的长度可以调节，输出动力大了。

Description

一种多链轮大力矩自行车

技术领域

本发明涉及一种常见的人力交通工具——自行车。

背景技术

自行车是一种常见的交通工具，遍布我国的城市农村、大街小巷、家家户户。然而，对于自行车的创新发展缓慢，现行的自行车有一个大的缺陷，自行车的脚踏板处于最上和最下位置时，无论人脚蹬力多大，对后轮施加力矩为零，只有在脚拐处于水平状态时力矩最大。普通自行车有两个轮，从广义来讲，人力三轮车、四轮车也属于自行车范畴，也存在力矩变的问题。为了克服自行车的变力矩的缺点，本申请人曾设计了一种飞轮及使用该飞轮的自行车（201621457273X），在研制该产品的过程中，又研制了一种多链轮大力矩自行车，这种自行车也是克服了普通自行车的缺点的。

发明内容

为了克服现有的自行车的不足, 本发明提供一种多链轮大力矩自行车，当人踩脚踏板施加恒力上下蹬踏时，对后轮施加的力矩都是最大的。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种多链轮大力矩自行车，包括车把、铃铛、前刹、前轴、前轮、中轴、链轮、前挡泥板、后轴、后飞轮、后刹、脚撑、后轮、后挡泥板、脚踏、车座、货架、车架，所述车架包括首管、上管、下管、前叉、立管、后上叉、后下叉，所述链轮安装在中轴的右侧，所述后飞轮安装在后轮的后轴右侧，所述中轴的上方斜向后通过一段上直杆叠加安装有三个轴套，所述三个轴套自下而上称为上轴套一、上轴套二和上轴套三，所述三个轴套的轴中心线与所述中轴的平行，所述上轴套二、上轴套三的位置居所述自行车的右侧，上轴套一位置居所述自行车的左侧，所述中轴的下方斜向前通过一段下直杆安装有一个下轴套，所述下轴套的轴中心线与所述中轴的平行，所述下轴套位置居所述自行车的左右两侧。在所述中轴的左侧的中轴上，通过轴键固定安装有左链轮，在所述中轴的右侧的中轴上，从里到外通过轴键固定安装有右驱动链轮和右链轮，所述左链轮和右链轮的齿轮参数是相等的，所述中轴通过与中轴轴套之间的轴承安装在中轴轴套上。所述下轴套内固定有下轴，所述下轴的左侧轴上通过轴承安装有左下链轮，所述下轴的右侧轴上通过轴承安装有右下链轮，所述左下链轮与右下链轮的齿轮参数是相等的。所述下轴通过轴键固定在下轴套上。在所述下轴的最左侧安装有左直线导轨的下端，在所述下轴最右侧安装有右直线导轨的下端，所述下轴的左右两侧沿轴线往外有螺丝孔，通过螺丝进行所述安装的。在所述上轴套一内有上轴一，在所述上轴一的左侧的上轴一上，从里到外通过轴键固定安装有左里链轮和左飞轮，所述上轴一通过与所述上轴套之间的轴承安装在上轴套一上。在所述上轴套二内有上轴二，在所述上轴二的右侧的上轴二上，从里到外通过轴键固定安装有右里链轮和右外齿轮，所述上轴二通过与所述上轴套二之间的轴承连接到上轴套二上。在所述上轴套三内有上轴三，在所述上轴三的右侧的上轴三上，通过轴键固定安装固定有一个里面是齿轮、外面是飞轮的齿飞一体轮，所述齿飞一体轮的齿轮与固定在上轴套二上的右外齿轮啮合，所述齿飞一体轮的齿轮和所述右外齿轮的齿轮参是相等的，所述齿飞一体轮的飞轮、右里链轮、左里链轮和左飞轮的齿轮参数是相等的，所述上轴三通过与上轴套三之间的轴承安装在上轴套三上。

在所述上轴一的最左侧，安装有左直线导轨的上端，在所述上轴二的最右侧，安装有右直线导轨的上端。所述上轴一的左右两侧沿轴线往外有螺丝孔，通过螺丝进行所述安装的。所述左直线导轨上通过轴承安装有左脚踏板，所述右直线导轨上通过轴承安装有右脚踏板，所述左脚踏板的轴向垂直于左直线导轨，所述右脚踏板的轴向垂直于右直线导轨，所述左直线导轨和右直线导轨的横截面形状为矩形或者椭圆形，所述左直线导轨和右直线导轨的下方各有一个限位阻挡块。所述左飞轮与左下链轮安装在一个竖直平面内，用一个闭合的链条连接一起转动，所述左里链轮与左链轮安装在一个竖直平面内，用一个闭合的链条连接一起转动，所述右里链轮与右链轮安装在一个竖直平面内，用一个闭合的链条连接一起转动，所述齿飞一体轮的飞轮与右下链轮安装在一个竖直平面内，用一个闭合的链条连接一起转动，所述右驱动链轮与后飞轮用链条安装在一个竖直平面内，用一个闭合的链条连接一起转动。所述左脚踏板向前有左齿牙状凸出，所述左齿牙状凸出延伸至所述左下链轮上方的前面链条的两个孔中，用螺丝和铁片将所述左脚踏板与所述链条的两个孔固定在一起。所述右脚踏板向前有凸出延伸至所述右下链轮上方的前面链条的两个孔中，用螺丝和铁片将所述右脚踏板与所述链条的两个孔固定在一起。所述自行车有2——4轮。在所述后飞轮可以是单级或者多级飞轮，当安装的是多级飞轮时，所述车把上安装有控制所述多级飞轮的变速器拨档装置。左直线导轨与里面的链轮、链轮之间有保护板固定在所述车架上，右直线导轨与里面的链轮、链轮之间有保护板固定在所述车架上，后飞轮链条有保护板固定在所述车架上。

本发明的工作原理是：将对后飞轮的作用力矩通过多个链轮传递到人骑车时所处的脚的位置，且在人脚的位置有段斜向下的直链条，在直链条位置安装有直线导轨，在直线导轨上安装脚踏板。这样，人蹬脚踏板的力，全部施加到链条上，且和链条的移动方向相同，一直保持大力矩。具体做法是，以中轴为中心，在自行车的左侧，斜向下有左直线导轨，左直线导轨的两端固定在上轴一和下轴两个轴上，两个轴的轴套固定在车架适当位置。上轴一安装左飞轮，下轴安装左下链轮，这两个链轮由一个闭合链条连接，将左脚踏板向前有左齿牙状凸出，将左齿牙状凸出延伸至所述左下链轮上方的前面链条的两个孔中，用螺丝和铁片将所述左脚踏板与所述链条的两个孔固定在一起，这样就将脚蹬力传递给了链条。左直线导轨和右直线导轨的横截面形状为矩形或者椭圆形，其目的是脚踏板的运动仅是平移运动，人蹬踏舒服。限位阻挡块的高度可以调节的，其作用是限制人蹬踏的最大长度，个子高的可以长些，个子低的可以短些。

为了将脚蹬力输出，在上轴一加一个左里链轮，在中轴加一个左链轮，用闭合链条将这两个链轮连接。这样，力矩传递顺序为：左脚蹬力——左直线导轨的脚踏板——左侧链条——左飞轮——左链轮——中轴，在自行车右侧的中轴上有右驱动轮，右驱动轮通过链条将脚蹬力矩传递给了后飞轮。同自行车左侧相似，右侧也有右脚踏板、右下链轮、右外齿轮、右里齿轮、右链轮的设计，右侧与左侧的设计是对称的，不同的是：右侧多出了齿飞一体轮，它与右外齿轮啮合，右外齿轮与左里链轮同轴，起着换向作用。其动作结果是：当左直线导轨的脚踏板往下移动时，右直线导轨的脚踏板往上移动。当左直线导轨的脚踏板往上移动时，齿飞一体轮的棘齿不对其转轴产生力矩，上轴一不转。当左直线导轨的脚踏板、右直线导轨的脚踏板都处于停止移动状态时，后飞轮的棘齿使自行车可以保持惯性前进。经测试普通自行车脚蹬从上端到下端的最大位移为30厘米左右，所对应的后轮转一圈。这样的运行是在几百年的自行车设计中优化的，本发明也要符合该规律。取本发明的左下链轮、左飞轮、一体飞轮、右下链轮的直径D满足： D=30厘米/π=9.6厘米，其它链轮、飞轮的直径统一大小尺寸（例如也为9.6厘米左右），则就能满足人脚往下蹬30厘米，后轮转一圈的规律。当然，本发明不一定保持一次最大最大位移30厘米，可以很方便的调节最大位移，调节直线导轨的脚踏板的限位阻挡块的高度。而且无论多高，输出的都是最大力矩，这是本发明的优势之一。

中轴的位置在普通自行车上时，只要车座确定了，中轴不能随便动了，因为人脚要绕着踏板做圆周运动，本发明的脚踏不做圆周运动了，人的大腿与小腿之间我弯折角度不那么大了，人骑车省力了，施加的力矩反而大了。保护板上可以有孔洞，以降低风阻。本发明的脚踏动力驱动装置可以驱动后轮是两个轮的，原理与后轮是一个轮的普通自行车一样。同样的脚踏动力驱动装置，同样的原理可以应用到四轮车。将后飞轮更换成多级飞轮，就变成了内变速的自行车，这时车把上要安装变速器拨档装置。

所述的安装、固定的连接方式，可以是轴键、螺丝、螺母、焊接、铆接、轴固定等方式的连接。本文所述的前、后、左、右、上、下、里、外，除特别指出之外，是以人正常推车前进时看车时的方位。

本发明的有益效果是： 1.改正了脚踏力矩变化的缺陷，脚蹬力的方向在齿轮的切线，输出力矩一直是最大的效果；2.脚在脚踏上不是绕着中轴做圆周运动了，脚伸展的长度可以调节；3.原来的小腿和大腿之间弯折的角度小多了，人骑车不易疲劳了；4.整个人重量几乎全部施加到车上，人的重量可以一直成为动力，输出动力大了；5.绝大多数配件是普通车的，通用性好，加工制造方便，制造成本增加的少。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图１是本发明的整体结构。

图２是图1脚踏动力驱动装置的放大图。

图３是脚踏动力驱动装置的结构分解图。

图中1.左车把，2.右车把，3.右手刹，4.变速器拨档杆，5.铃铛，6.前挡泥板7.前轮，8．前叉，9. 前轴，10.车座，11. 后轮，12. 后挡泥板，13. 后尾灯，14．后飞轮，15．后轴，16．后链条，17．后上叉，18．后下叉，19．首管，20．上管，21．下管，22．立管，23．左脚踏板，24．左直线导轨，25．左下链轮，26．右下链轮， 27. 左飞轮，28. 左链轮，29. 齿飞一体轮的齿轮，30. 齿飞一体轮的飞轮，31. 右外齿轮，32. 左里链轮，33. 上直杆，34. 下直杆，35.中轴，36. 下轴套，37. 上轴套一，38. 上轴套二，39. 上轴套三，40. 右驱动链轮，41. 右里链轮，42. 右链轮，43. 右直线导轨，44. 右脚踏板，45. 左齿牙状凸出，46. 右齿牙状凸出，47. 左限位阻挡块，48. 右限位阻挡块。

具体实施方式

本发明的整体结构如图１所示，本发明包括有普通自行车所具有的左车把1、 右车把2、右手刹3、变速器拨档杆4、铃铛5、前挡泥板6、前轮7、前轴9、车座10、后轮11、后挡泥板12、后尾灯13、后飞轮14、后轴15、后链条16，车架包括前叉8、首管19、上管20、下管21、立管22、后上叉17、后下叉18，还有脚撑、左手刹、货架、车筐、前刹装置、后刹装置没有标出。

图2是图1脚踏动力驱动装置的放大图，展示了链轮组结构在所述自行车的位置。在所述自行车的最外侧，有左脚踏板23，左脚踏板23安装在左直线导轨24上，在靠近左直线导轨24里侧，上方有左飞轮27通过轴键固定安装在上轴一上，下方有左下链轮25通过轴承安装在下轴上，左飞轮27和左下链轮25安装在一个竖直平面内，用闭合链条连在一起转动。左直线导轨24有上下两个孔，通过螺丝和上轴一和下轴的沿轴线向外的螺母结合，固定在上轴一和下轴的左侧。上轴一通过一段上直杆33固定在中轴的上方，下轴通过一段下直杆固定在中轴的下方，图2由于视角关系没有画出。所述自行车的最右侧上方有一个里面是齿轮29、外面是飞轮30的齿飞一体轮，最右侧下方有一个右下链轮26，齿飞一体轮通过轴承固定在上轴三上，右下链轮26通过轴承固定在下轴上，齿飞一体轮和右下链轮26安装在一个竖直平面内，用闭合链条连在一起转动。由于视角关系，图2没有画出上轴三、中轴等其它链轮、链条。

图3是脚踏动力驱动装置的结构分解图，是以中轴中心由里及外的按照安装位置摆放的。图3中有5条横细线，每条细线为安装在一个轴上的零件。图3的中心为中轴35，中轴35的前方斜向上连接所述自行车车架的下管21，后方与后下叉18连接。在中轴35的下方斜向前通过一端下直杆34安装有一个下轴套36，下轴套36的轴中心线与中轴35的平行，下轴套36位置居所述自行车的左右两侧。在中轴35的上方斜向后通过另一段上直杆33叠加安装有三个轴套，三个轴套自下而上称为上轴套一37、上轴套二38和上轴套三39，三个轴套的轴中心线与中轴35的平行，上轴套二38、上轴套三39的位置居所述自行车的右侧，上轴套一37位置居所述自行车的左侧。在中轴35的左侧，通过轴键固定安装有左链轮28。在上轴套一37的外侧安装左飞轮27，上轴一套37的里侧安装左里链轮32，左飞轮27、左里链轮32是通过轴键固定在上轴一上的，上轴一与固定上轴套一37的轴套之间有轴承。下轴36的左侧轴上通过轴承安装有左下链轮25。左飞轮27与左下链轮25安装在一个竖直平面内，用一个闭合的链条连接一起转动。左里链轮32与左链轮28安装在一个竖直平面内，用一个闭合的链条连接一起转动。在上轴一的最左侧，安装有左直线导轨24的上端，在下轴的最左侧，安装有左直线导轨24的下端。在左脚踏板24向前有左齿牙状凸出45，左齿牙状凸出45延伸至左下链轮25上方的前面链条的两个孔中，用螺丝和铁片将所述左脚踏板与所述链条的两个孔固定在一起，图3中左齿牙状凸出45的A对应于安装在链条A位置固定。在中轴35的右侧，从里到外通过轴键固定安装有右驱动链轮40和右链轮42，中轴35通过与中轴轴套之间的轴承安装在中轴轴套上，中轴轴套安装在车架上。上轴套三39内通过轴承安装有上轴三，上轴三通过轴键固定安装固定有一个里面是齿轮29、外面是飞轮30的齿飞一体轮，齿飞一体轮的齿轮29与固定在上轴套二上的右外齿轮31啮合。下轴36的右侧轴上通过轴承安装有右下链轮26。在上轴套二38内有上轴二，在所述上轴二的右侧的上轴二上，从里到外通过轴键固定安装有右里链轮41和右外齿轮31，所述上轴二通过与上轴套二38之间的轴承连接到上轴套二上。右里链轮41与右链轮42安装在一个竖直平面内，用一个闭合的链条连接一起转动。齿飞一体轮的飞轮30与右下链轮26安装在一个竖直平面内，用一个闭合的链条连接一起转动，右驱动链轮40与后飞轮用链条安装在一个竖直平面内，用一个闭合的链条连接一起转动。在上轴二的最右侧，安装右直线导轨43的上端，在下轴的最右侧，安装右直线导轨43的下端。右直线导轨43上通过轴承安装有右脚踏板44，右脚踏板44的轴向垂直于右直线导轨43。在左直线导轨的下方有一个左限位阻挡块47，在右直线导轨的下方有一个右限位阻挡块48。在右脚踏板44向前有右齿牙状凸出46，右齿牙状凸出46延伸至右下链轮26上方的前面链条的两个孔中，用螺丝和铁片将所述右脚踏板与所述链条的两个孔固定在一起，图3中右齿牙状凸出46的B对应于安装在链条B位置固定。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种多链轮大力矩自行车，包括车把、铃铛、前刹、前轴、前轮、中轴、链轮、前挡泥板、后轴、后飞轮、后刹、脚撑、后轮、后挡泥板、脚踏、车座、货架、车架，所述车架包括首管、上管、下管、前叉、立管、后上叉、后下叉，所述链轮安装在中轴的右侧，所述后飞轮安装在后轮的后轴右侧，其特征是：

所述中轴的上方斜向后通过一段上直杆叠加安装有三个轴套，所述三个轴套自下而上称为上轴套一、上轴套二和上轴套三，所述三个轴套的轴中心线与所述中轴的平行，所述上轴套二、上轴套三的位置居所述自行车的右侧，上轴套一位置居所述自行车的左侧，所述中轴的下方斜向前通过一段下直杆安装有一个下轴套，所述下轴套的轴中心线与与所述中轴的平行，所述下轴套位置居所述自行车的左右两侧；

在所述中轴的左侧的中轴上，通过轴键固定安装有左链轮，在所述中轴的右侧的中轴上，从里到外通过轴键固定安装有右驱动链轮和右链轮，所述左链轮和右链轮的齿轮参数是相等的，所述中轴通过与中轴轴套之间的轴承安装在中轴轴套上；

所述下轴套内有下轴，所述下轴的左侧轴上通过轴承安装有左下链轮，所述下轴的右侧轴上通过轴承安装有右下链轮，所述左下链轮与右下链轮的齿轮参数是相等的，所述下轴通过轴键固定在下轴套上，在所述下轴的最左侧安装有左直线导轨的下端，在所述下轴最右侧安装有右直线导轨的下端，所述下轴的左右两侧沿轴线往外有螺丝孔，通过螺丝进行所述安装的；

在所述上轴套一内有上轴一，在所述上轴一的左侧的上轴一上，从里到外通过轴键固定安装有左里链轮和左飞轮，所述上轴一通过与所述上轴套之间的轴承安装在上轴套一上；

在所述上轴套二内有上轴二，在所述上轴二的右侧的上轴二上，从里到外通过轴键固定安装有右里链轮和右外齿轮，所述上轴二通过与所述上轴套二之间的轴承连接到上轴套二上；

在所述上轴套三内有上轴三，在所述上轴三的右侧的上轴三上，通过轴键固定安装固定有一个里面是齿轮、外面是飞轮的齿飞一体轮，所述齿飞一体轮的齿轮与固定在上轴套二上的所述右外齿轮啮合，所述齿飞一体轮的齿轮和所述右外齿轮的齿轮参是相等的，所述齿飞一体轮的飞轮、右里链轮、左里链轮和左飞轮的齿轮参数是相等的，所述上轴三通过与上轴套三之间的轴承安装在上轴套三上；

在所述上轴一的最左侧，安装有左直线导轨的上端，在所述上轴二的最右侧，安装有右直线导轨的上端，所述上轴一的左右两侧沿轴线往外有螺丝孔，通过螺丝进行所述安装的；

所述左直线导轨上通过轴承安装有左脚踏板，所述右直线导轨上通过轴承安装有右脚踏板，所述左脚踏板的轴向垂直于左直线导轨，所述右脚踏板的轴向垂直于右直线导轨，所述左直线导轨和右直线导轨的横截面形状为矩形或者椭圆形，所述左直线导轨和右直线导轨的下方各有一个限位阻挡块；

所述左飞轮与左下链轮安装在一个竖直平面内，用一个闭合的链条连接一起转动，所述左里链轮与左链轮安装在一个竖直平面内，用一个闭合的链条连接一起转动，所述右里链轮与右链轮安装在一个竖直平面内，用一个闭合的链条连接一起转动，所述齿飞一体轮的飞轮与右下链轮安装在一个竖直平面内，用一个闭合的链条连接一起转动，所述右驱动链轮与后飞轮用链条安装在一个竖直平面内，用一个闭合的链条连接一起转动；

所述左脚踏板向前有左齿牙状凸出，所述左齿牙状凸出延伸至所述左下链轮上方的前面链条的两个孔中，用螺丝和铁片将所述左脚踏板与所述链条的两个孔固定在一起，所述右脚踏板向前有凸出延伸至所述右下链轮上方的前面链条的两个孔中，用螺丝和铁片将所述右脚踏板与所述链条的两个孔固定在一起。

2.根据权利要求1所述的一种多链轮大力矩自行车，其特征是：所述自行车有2——4轮。

3.根据权利要求1所述的一种多链轮大力矩自行车，其特征是：在所述后飞轮可以是单级或者多级飞轮，当安装的是多级飞轮时，所述车把上安装有控制所述多级飞轮的变速器拨档装置。

4.根据权利要求1所述的一种多链轮大力矩自行车，其特征是：左直线导轨与里面的链轮、链轮之间有保护板固定在所述车架上，右直线导轨与里面的链轮、链轮之间有保护板固定在所述车架上，后飞轮链条有保护板固定在所述车架上。

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