CN114030555A - 一种简捷的无链条自行车 - Google Patents

Abstract

一种简捷的无链条自行车，在链轮右侧有一个与其同轴的右飞轮，在所述自行车左侧的中轴上固定安装有一个左飞轮，有左脚踏直杆和右脚踏直杆通过轴承安装在所述后轴的左右两端，在左、右脚踏直杆上有弧形齿轮，弧形齿轮左飞轮、右飞轮啮合，左、右弧形齿轮上还分别安装有向里方向的齿牙，所述齿牙是与啮合飞轮的弧形齿轮上的齿牙垂直的，在这两个齿牙中间通过轴承固定安装一个与其啮合的齿轮，这个齿轮能够使左脚踏和右脚踏换向。本发明纠正了普通自行车脚踏力矩变化的缺点，力矩大了；小腿和大腿之间弯折的角度小多了，不易累；可以将整个人重量全部施加到车上，输出动力大了；绝大多数配件是普通车的，通用性好，结构简捷。

Description

一种简捷的无链条自行车

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，又研制了一种简捷的无链条自行车，这种自行车也是克服了自行车的缺点的。

发明内容

为了克服现有的自行车的不足, 本发明提供一种简捷的无链条自行车，当人踩脚踏板施加恒力上下蹬踏时，对后轮施加的力矩几乎一样都大。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种简捷的无链条自行车，包括车把、前叉、铃铛、前轴、后轴、中轴，前轮，后轮、链轮、脚踏、前刹、后刹、车座、货架、飞轮、气门、前挡泥板、后挡泥板、脚撑、车架，所述车架包括首管、上管、下管、前叉、立管、后上叉、后下叉，所述中轴的左右两端与连接的所述车架部位有轴承，所述链轮安装在中轴的右侧，所述飞轮安装在后轮的后轴右侧，称为后飞轮，在所述链轮上的右侧的中轴上还固定有一个飞轮，称为右飞轮，在所述自行车左侧的中轴上固定安装有一个与右飞轮几何尺寸相同的飞轮，称为左飞轮，所述左飞轮、链轮、右飞轮三个轮是共同固定在所述中轴上的，所述链条将所述链轮与后飞轮连接。在人坐在车座上时的脚下位置，有左脚踏板和右脚踏板，左脚踏板对应有一个左脚踏直杆，所述左脚踏板安装在所述左脚踏直杆的前端，所述左脚踏板转轴的在水平方向垂直于所述左脚踏直杆，所述右脚踏板对应有一个右脚踏直杆，所述右脚踏板安装在所述右脚踏直杆的前端，所述右脚踏板转轴的在水平方向垂直于所述右脚踏直杆，所述左脚踏直杆和右脚踏直杆的末端有后轴安装孔，所述后轴安装孔内有轴承，所述左脚踏直杆和右脚踏直杆通过轴承安装在所述后轴的左右两端。

在所述左脚踏直杆朝向所述自行车里边沿，安装有一段圆弧形状的弧形齿轮，所述弧形齿在轮的圆弧半径为所述弧形齿轮在所述左脚踏直杆的安装点到后轴的距离，所述弧形齿轮所在平面与所述左脚踏直杆的运行轨迹平面平行，所述左脚踏直杆的弧形齿轮称为左弧形齿轮，在所述右脚踏直杆朝向所述自行车里边沿，安装有一段圆弧形状的弧形齿轮，所述弧形齿在轮的圆弧半径为所述弧形齿轮在所述右脚踏直杆的安装点到后轴的距离，所述弧形齿轮所在平面与所述右脚踏直杆的运行轨迹平面平行，所述右脚踏直杆的弧形齿轮称为右弧形齿轮，所述左弧形齿轮的安装位置及齿轮参数是与左飞轮匹配啮合的，所述右弧形齿轮的安装位置及齿轮参数是与右飞轮匹配啮合的，所述左弧形齿轮与右弧形齿轮是齿牙在所述弧形内侧的内齿轮，所述左飞轮和右飞轮的棘齿方向是通过中轴——链轮——链条——后轴飞轮传递脚蹬动力矩后使后轮前进的方向。在所述左弧形齿轮边缘的往里方向，还有向里（向右）方向的齿牙，所述齿牙是与啮合左飞轮的左弧形齿轮上的齿牙垂直的，在所述右弧形齿轮边缘的往里方向，还有向里（向左）方向的齿牙，所述齿牙是与啮合右飞轮的右弧形齿轮上的齿牙垂直的，在所述左弧形齿轮向里的齿牙和所述右弧形齿轮向里的齿牙中间，有一个齿形、齿距、齿高与所述两端齿牙匹配啮合的换向齿轮，所述换向齿轮通过轴承将所述轴承的转轴固定在所述车架的立管上。所述自行车有2——4轮。在所述后轴的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。沿着所述左脚踏直杆或者右脚踏直杆的脚踏轴安装孔，向后有1——3个备用安装孔。在所述后下叉的下方平行于后轴方向固定有直杆，称为阻挡杆，所述阻挡杆左右探出的长度是与所述左脚踏直杆左边缘或者所述右脚踏直杆右边缘一致的。在所述链条外侧安装有链条防护板，在所述左弧形齿轮外侧与左脚踏直杆之间安装有左防护板，在所述右弧形齿轮外侧与右脚踏直杆之间安装有右防护板。所述防护板可以有孔洞，以减小风阻，备用脚踏轴安装孔的目的是适用于高矮不同的使用。

本发明的工作原理是：在链轮右侧有一个与其同轴的右飞轮，中轴的左侧安装一个与其同轴的左飞轮，右飞轮、左飞轮、后轴飞轮都具有单向旋转的性质，右脚踏直杆的末端轴固定在后轴上，在右脚踏直杆上安装有右弧形齿轮，右弧形齿轮与右齿轮啮合，当人用力向下蹬踏右脚踏直杆的脚踏板时，动力矩传递到后轮的顺序是：右脚踏直杆——右弧形齿轮——右飞轮——链轮——链条——后飞轮——后轮；当右脚踏直杆向上抬起时，由于右飞轮的存在不对其它零件产生作用。当人用力向下蹬踏左脚踏直杆的脚踏板时，动力矩传递到后轮的顺序是：左脚踏直杆——左弧形齿轮——左飞轮——链轮——链条——后轴飞轮——后轮；当左脚踏直杆向上抬起时，由于左飞轮的存在不对其它零件产生作用。为了使左脚踏直杆与右脚踏直杆轮换交替的上下运动，在左弧形齿轮与右弧形齿轮边缘向里的方向仍然设计有齿牙，这些齿牙与啮合左飞轮与右飞轮的齿牙方向垂直，在左弧形齿轮与右弧形齿轮向里的两列齿牙中间安装有一个换向齿轮，换向齿轮的轴和轴承固定在车架的适当位置，一般在车架的立管，换向齿轮与左弧形齿轮、右弧形齿轮向里的齿牙啮合，换向齿轮与左弧形齿轮、右弧形齿轮向里齿牙齿形、齿距、齿高相匹配的，换向齿轮是分度圆心为后轴中心的伞形齿轮，换向齿轮的固定轴的方向指向后轴。设脚蹬往下的最大位移为30厘米，这个位移是实测普通自行车人们脚蹬的位移，由于弧形齿轮的力臂小于脚踏直杆的力臂，所以脚踏直杆的脚踏板移动30厘米时，弧形齿轮移动的要小，假设为20厘米，设计左飞轮和右飞轮的直径6.5厘米（约等于现行16牙自行车飞轮的直径），其圆周长为πD=20.4厘米，正好是脚蹬从上往下所蹬的形成的距离，设计链轮的直径与后轮上的后轴飞轮直径相同，则：人将脚蹬从上往下蹬到底时，左飞轮或者右飞轮转一圈，带动链轮、后轴飞轮、后轮也转了一圈。这种脚蹬力带动后轮转动的角度与普通自行车是相同的，实测现行的普通自行车脚蹬从上到下一段运行半圈时，后轮也旋转一周。由于普通自行车符合人体功率输出，所以本发明以上的列举的人的动力输出功率与自行车运动功率相匹配，符合几百年来人们设计的自行车积淀的经验规律，骑行起来舒服。前轮、车把部分，脚撑、货架、链条、飞轮、后轴飞轮、脚踏板就用现行市售的即可，后轴飞轮可以同链轮相同，方便了本发明的产品制造。本发明的脚踏直杆相比普通自行车增长了，受力强度要加大，可以在原来的脚蹬拐（曲柄）的基础上加粗。为了加强弧形齿轮的强度，弧形齿轮的上下两端可以向脚踏直杆加支撑杆，形成三角支撑状。本发明的后轴由于是动力矩的支点，后轴的受力强度增大了，要通过加粗增加其强度。这种零件加粗的方式，通过设计和实验是容易实现自行车承重要求的。本发明的中轴往后了，因为人脚不围绕中轴转圈了，原来转圈是普通带脚拐自行车绕着中轴所必需转的。本发明的施力支撑点的后轴离车的支撑——地面更近，所以本发明比普通自行车的运行更趋于稳定。本发明的弧形齿轮上的齿牙位置，在弧形的内边沿成为内齿轮。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。本发明的不局限于普通二轮自行车，也可以是三轮车或者四轮车。对于三轮、四轮车，由于后轴较粗，轴距较长，脚踏直杆的脚踏位置距离后轴距离较远，可以另加一个脚踏直杆的支点轴，将脚踏直杆及飞轮安装在支点轴上，支点轴固定在所述三轮或者四轮车的支架适当位置，在后轴上加装固定齿轮，通过链条与脚踏杠杆的支点轴的飞轮连接，将动力通过链条传递给后轮。如果后轴的飞轮是多级飞轮，则成了内变速自行车，将多级飞轮的变速拨档装置安装在车把即可。后轴飞轮的作用是，当骑车人停止蹬踏后，后轮靠惯性行驶，后飞轮转动，前面的零件处于停止状态。

本文中所述的安装、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。本发明之所以称之为简捷的，是因为车架、后轮、后轮飞轮、链条、中轴几乎与普通自行车一样，增加的配件很少。人的脚对普通自行车的施加动力矩时，脚柺在水平方向力矩最大，随着转动角度的增大，力矩逐渐减少，转动角度与水平方向成90°时动力矩为0。显而易见，本发明的动力矩增大了。

本发明的有益效果是，纠正了普通自行车脚踏力矩变化的缺点，脚蹬力的方向与力臂的方向几乎是垂直的，输出力矩增大了；脚在脚踏上不是绕着中轴做圆周运动了，小腿和大腿之间弯折的角度小多了，不易累；可以将整个人重量全部施加到车上，人的重量可以一直成为动力，输出动力大了；绝大多数配件是普通车的，通用性好，结构简捷，加工制造方便，制造成本增加很少。

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。

图2是以自行车外侧视观察的本发明部分部件的视图。

图3是左弧形齿轮30两种放置状态图。

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.车座，7.前挡泥板，8．前轮，9.前叉，10.前轴，11.后挡泥板，12.后尾灯，13.后轮，14．后飞轮，15．后轴，16．链条，17．首管，18．上管，19．下管，20．立管，21．后上叉，22．后下叉，23．左脚踏直杆，24．右脚踏直杆，25．左脚踏板，26．右脚踏板，27.左阻挡杆，28.左飞轮，29. 链轮，30.左弧形齿轮，31.右弧形齿轮，32.换向齿轮，33.右飞轮，34.右阻挡杆，35.中轴。

具体实施方式

图1是本发明的整体结构图。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、车座6、前挡泥板7、前轮8、前叉9、前轴10、前挡泥板11、后尾灯12、后轮13、后飞轮14、后轴15、链条16、首管17、上管18、下管19、立管20、后上叉21、后下叉22，还有脚撑、左手刹、货架、车筐、前刹皮、后刹皮没有标出。左脚踏直杆23、右脚踏直杆24、左脚踏板25、右脚踏板26，其中首管17、上管18、下管19、立管20、后上叉21、后下叉22构成了本发明的车架，在后下叉外侧平行于后轴方向固定有左阻挡杆27，左脚踏板25往下移动不会超过左阻挡杆27，（右脚踏板26往下移动不会超过右阻挡杆34）所以，左右阻挡杆27、34是限制左脚踏直杆23、右脚踏直杆24的最大位移的。

在所述自行车左侧中轴的左侧安装有左飞轮28，左飞轮28、链轮和右飞轮三个轮是共同固定在所述中轴上的，中轴的左右两端与车架之间有轴承，链条16将链轮与后飞轮14连接；在人坐在车座上时的脚下位置，有左脚踏板25和右脚踏板26，左脚踏板25对应有一个左脚踏直杆23，将左脚踏板25安装在左脚踏直杆23的前端；右脚踏直杆24的前端有右脚踏板26，左脚踏直杆23和右脚踏直杆24的后端通过轴承固定在后轴15的两端，在左脚踏直杆23朝向所述自行车里边沿，安装有一段圆弧形状的左弧形齿轮30，左弧形齿轮30的半径为左弧形齿轮30在左脚踏直杆23的安装点到后轴15的距离，左弧形齿轮30的齿轮牙所指方向与左脚踏直杆23的运行轨迹平面平行。在右脚踏直杆24朝向所述自行车里边沿，安装有一段圆弧形状的右弧形齿轮31，右弧形齿轮31的半径为右弧形齿轮31在右脚踏直杆24的安装点到后轴15的距离，右弧形齿轮31的齿轮牙所指方向与右脚踏直杆24的运行轨迹平面平行。

图2是以自行车外侧视观察的本发明部分部件的视图，为了看的清楚，图2中不包括脚踏板、脚踏直杆和弧形齿轮，不包括的由图3示出。左飞轮28和、飞轮33和链轮29共同固定在中轴35上，脚蹬力通过脚踏板（左或者右，下同）——脚踏直杆——弧形齿轮——飞轮——中轴——链轮——链条——后飞轮——后轮来驱动所述自行车行驶的。换向齿轮32固定在立管20上，使得在左右两旁与其啮合的左、右弧形齿轮方向恒相反。右阻挡杆34固定在后下叉22的外侧，探出的长度是与右脚踏直杆24右边缘一致的，阻挡右脚踏直杆24位移超出，阻挡杆的固定位置以不影响链条及其它部件工作为前提。

图3是左弧形齿轮30两种放置状态图，图3上图的左弧形齿轮是竖直方向的，与实际安装到所述自行车上的方向相同，一组弧形齿牙的方向沿纸面向右，另一组弧形齿牙的方向垂直于纸面向里；图3下图的左弧形齿轮是平放的，一组弧形齿牙的方向沿纸面向右，另一组弧形齿牙的方向垂直于纸面向里；沿纸面向右的那组齿牙是与左飞轮28啮合的，直于纸面向里的另一组齿牙是与换向齿轮32啮合的。右弧形齿轮31与左弧形齿轮30结构是左右完全对称的。

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 (6)

1.一种简捷的无链条自行车，包括车把、前叉、前刹、铃铛、前轴、前轮、前挡泥板、中轴、车座、脚踏、链轮、后轴、后轮、后刹、货架、飞轮、气门、后挡泥板、脚撑、车架，所述车架包括首管、上管、下管、前叉、立管、后上叉、后下叉，所述中轴的左右两端与连接的所述车架部位有轴承，所述链轮安装在中轴的右侧，所述飞轮安装在后轮的后轴右侧，称为后飞轮，其特征是：

在所述链轮上的右侧的中轴上还固定有一个飞轮，称为右飞轮，在所述自行车左侧的中轴上固定安装有一个与右飞轮几何尺寸相同的飞轮，称为左飞轮，所述左飞轮、链轮、右飞轮三个轮是共同固定在所述中轴上的，所述链条将所述链轮与后飞轮连接；

在人坐在车座上时的脚下位置，有左脚踏板和右脚踏板，所述左脚踏板对应有一个左脚踏直杆，所述左脚踏板安装在所述左脚踏直杆的前端，所述左脚踏板转轴的在水平方向垂直于所述左脚踏直杆，所述右脚踏板对应有一个右脚踏直杆，所述右脚踏板安装在所述右脚踏直杆的前端，所述右脚踏板转轴的在水平方向垂直于所述右脚踏直杆，所述左脚踏直杆和右脚踏直杆的末端在左右方向有后轴安装孔，所述后轴安装孔内有轴承，所述左脚踏直杆和右脚踏直杆通过所述轴承安装在所述后轴的左右两端；

在所述左脚踏直杆朝向所述自行车的里边沿，安装有一段圆弧形状的弧形齿轮，所述弧形齿轮的圆弧半径为所述弧形齿轮在所述左脚踏直杆的安装点到后轴的距离，所述弧形齿轮所在平面与所述左脚踏直杆的运行轨迹平面平行，所述左脚踏直杆上的弧形齿轮称为左弧形齿轮，在所述右脚踏直杆朝向所述自行车的里边沿，安装有一段圆弧形状的弧形齿轮，所述弧形齿轮的圆弧半径为所述弧形齿轮在所述右脚踏直杆的安装点到后轴的距离，所述弧形齿轮所在平面与所述右脚踏直杆的运行轨迹平面平行，所述右脚踏直杆的弧形齿轮称为右弧形齿轮，所述左弧形齿轮的安装位置及齿轮参数是与左飞轮匹配啮合的，所述右弧形齿轮的安装位置及齿轮参数是与右飞轮匹配啮合的，所述左弧形齿轮与右弧形齿轮是齿牙在所述弧形内侧的内齿轮，所述左飞轮和右飞轮的棘齿方向是通过中轴——链轮——链条——后轴飞轮传递脚蹬动力矩后使后轮前进的方向；

在所述左弧形齿轮边缘的往里方向，还有向里（向右）方向的齿牙，所述齿牙是与啮合左飞轮的左弧形齿轮上的齿牙垂直的，在所述右弧形齿轮边缘的往里方向，还有向里（向左）方向的齿牙，所述齿牙是与啮合右飞轮的右弧形齿轮上的齿牙垂直的，在所述左弧形齿轮向里的齿牙和所述右弧形齿轮向里的齿牙中间，有一个齿形、齿距、齿高与所述两端齿牙匹配啮合的换向齿轮，所述换向齿轮通过轴承将所述轴承的转轴固定在所述车架的立管上。

2.根据权利要求1所述的一种简捷的无链条自行车，其特征是：所述自行车有2——4轮。

3.根据权利要求1所述的一种简捷的无链条自行车，其特征是：在所述后轴的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所述的一种简捷的无链条自行车，其特征是：沿着所述左脚踏直杆或者右脚踏直杆的脚踏轴安装孔，向后有1——3个备用安装孔。

5.根据权利要求1所述的一种简捷的无链条自行车，其特征是：在所述后下叉的下方平行于后轴方向固定有直杆，称为阻挡杆，所述阻挡杆左右探出的长度是与所述左脚踏直杆左边缘或者所述右脚踏直杆右边缘一致的。

6.根据权利要求1所述的一种简捷的无链条自行车，其特征是：在所述链条外侧安装有链条防护板，在所述左弧形齿轮外侧与左脚踏直杆之间安装有左防护板，在所述右弧形齿轮外侧与右脚踏直杆之间安装有右防护板。

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