CN114212175A - 一种克服自行车发力死点的方法 - Google Patents

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    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M3/00—Construction of cranks operated by hand or foot
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Abstract

一种克服自行车发力死点的方法，是在自行车上安装脚踏装置；所述脚踏装置包括右侧曲柄、左侧曲柄、右踏板、左踏板、右半轴、左半轴、牙盘、主动一阶非圆齿轮、被动一阶非圆齿轮、主动圆齿轮、被动圆齿轮、通轴；本发明是对现有自行车的驱动结构进行改进，依然使用牙盘驱动链条，在驱动结构中安装一副一阶非圆齿轮，所述一阶非圆齿轮的转动轴偏离齿轮的中心设置，骑行时当一侧的脚踏板到达下端6点位时，另一侧的脚踏板位于顺时针方向的1点位，两侧脚踏板的发力位置完美避开了12‑1点位的发力死点，发力点的位置始终在1点位‑6点位，因此减少了无用力，提高了驱动效率。

Description

一种克服自行车发力死点的方法
技术领域
本发明涉及自行车技术领域，特别是克服自行车发力死点的方法。
背景技术
自行车左、右脚踏板转动的轨迹均是一个圆，为方便描述，将左、右脚踏板的圆形转动轨迹均按照同一视向并按照时钟整数时间点的位置分为12个节点；按照时钟指针顺时针旋转的方向将每个节点依次定义为1点位-12点位；现有自行车左右曲柄在同一平面内，当一侧的脚踏板转动至6点位时，则另一侧脚踏板处在12点位；当脚在12～1点位踩踏板时，根据力的合成与分解原理，脚踩踏板时，脚踏力分解为两个力，一是沿圆周方向的切线力，此力驱动牙盘转动，从而驱动自行车行驶，是有用力；另一个分力是沿曲柄方向，通过曲柄挤压中轴，此力不驱动自行车行驶，是无用力，此力的存在，造成大腿肌肉酸痛，且爬坡或顶风骑行时，车手难以输出有用力，因此在12～1点位存在一个发力的死点，最终导致爬坡困难。
为消除发力死点，有的现有技术使用了两条阿基米德螺旋线围成的心形齿轮安装在自行车上；所述的心形齿轮虽然能够消除上死点，但是也存在致命的缺点；如图2所示，图中的X坐标轴代表自行车前进的方向，Y轴代表自行车的高度方向；图中的一套心形齿轮安装在自行车的右侧，右侧曲柄3在1点位时，踩动右侧踏板，主动心形齿轮1顺时针转动，带动被动心形齿轮2旋转，两个齿轮的啮合点由K点逐渐向Z点移动，在此过程中，主动心形齿轮1的有效半径逐渐增大，导致被动心形齿轮2旋转的角速度增加；此时，左侧曲柄4顺时针在6点位向7点位转动，这个过程是加速行进；啮合点在Z点向O点移动的过程中，主动心形齿轮1的有效半径没有大的变化，即被动心形齿轮2的角速度没有大的变化，左侧曲柄4的转动速度没有明显变化；啮合点在O点向P点移动的过程中，由于主动心形齿轮1的有效半径急剧减小，导致被动心形齿轮2的角速度急剧降低，给人一种左侧脚踏板突然卡住，同时右侧脚踏板突然踩空的感觉；此位置在曲柄水平的位置附近，水平位置是驱动力最大的区域，此时突然踩空，无法发力，造成效率低下；啮合点在P点向X点移动过程中，主动心形齿轮1的有效半径突然急剧增大，导致被动心形齿轮2由极低的角速度，突然急剧增大，最终导致右侧曲柄3越过3点位之后，阻力突然急剧增大。由此可见两条阿基米德螺旋线围成的心形齿轮虽然解决了发力死点的问题，但是它的结构决定了它存在踩踏感觉不舒服和驱动效率低的问题，因此业界亟需一种在保证自行车骑行舒适度以及不降低驱动效率的前提下能够解决自行车发力死点问题的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种克服自行车发力死点的方法，可以在保证自行车骑行舒适度的同时提高自行车的驱动效率。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种克服自行车发力死点的方法，是在自行车上安装脚踏装置；所述脚踏装置包括右侧曲柄、左侧曲柄、右踏板、左踏板、右半轴、左半轴、牙盘、主动一阶非圆齿轮、被动一阶非圆齿轮、主动圆齿轮、被动圆齿轮、通轴；所述右半轴、左半轴和通轴均固定在自行车的车架上；所述左半轴和右半轴的中心线位于同一水平线上；所述通轴的中心线与左半轴和右半轴的中心线平行；所述右侧曲柄的下端固定在右半轴右端部，右侧曲柄的上端安装有右踏板；所述左侧曲柄的上端固定在左半轴左端部，左侧曲柄的下端安装有左踏板；所述牙盘固定在右半轴的中部；所述主动一阶非圆齿轮固定在右半轴的左端；所述被动一阶非圆齿轮固定在通轴的右端并与主动一阶非圆齿轮相啮合；所述主动圆齿轮固定在左半轴的右端；所述被动圆齿轮固定在通轴的左端并与主动圆齿轮相啮合。
上述的克服自行车发力死点的方法，所述主动一阶非圆齿轮和被动一阶非圆齿轮的外廓形状均为椭圆形，外廓尺寸相同。
上述的克服自行车发力死点的方法，所述右半轴的中心线位于主动一阶非圆齿轮的其中一个焦点上；所述通轴的中心线位于被动一阶非圆齿轮的其中一个焦点上。
上述的克服自行车发力死点的方法，所述左侧曲柄的安装位置垂直于地面时，所述右侧曲柄的安装位置在12点位至2点位之间。
有益效果
本发明具有如下优点：
本发明的克服自行车发力死点的方法，是对现有自行车的驱动结构进行改进，依然使用牙盘驱动链条，只是在驱动结构中安装一副一阶非圆齿轮，所述一阶非圆齿轮的转动轴偏离齿轮的中心设置，在骑行自行车时，骑行感觉与现有普通自行车无异，但是骑行时当一侧的脚踏板到达下端6点位时，另一侧的脚踏板位于顺时针方向的1点位附近，两侧脚踏板的发力位置完美避开了12-1点位的发力死点，发力点的位置始终在1点位-6点位之间，因此减少了无用力，提高了驱动效率。
附图说明
图1是脚踏装置的示意图；
图2是两条阿基米德螺旋线围成的心形齿轮的转动原理图；
图3是脚踏装置的转动原理图；
图中各标号分别表示为：1、主动心形齿轮，2、被动心形齿轮，3、右侧曲柄，4、左侧曲柄，5、右踏板，6、左踏板，7、右半轴，8、左半轴，9、牙盘，10、主动一阶非圆齿轮，11、被动一阶非圆齿轮，12、主动圆齿轮，13、被动圆齿轮，14、通轴。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
本发明的一种克服自行车发力死点的方法，是在现有自行车驱动机构的基础上，对驱动机构进行改进，依然使用原有的牙盘带动链条来驱动，但是在驱动机构中安装一副一阶非圆齿轮，所述的一阶非圆齿轮可以安装在自行车的左侧也可以安装在右侧，效果相同，另一侧使用普通的圆形齿轮。
本发明的一种克服自行车发力死点的方法，如图1所述，右半轴7、左半轴8和通轴14安装在自行车的车架上，牙盘9安装在右半轴上，右半轴和左半轴的中心线对齐，通轴的中心线与右半轴和左半轴的中心线平行，在右半轴的右端安装右侧曲柄3和右踏板5；在左半轴的左端安装左侧曲柄4和左踏板6；主动一阶非圆齿轮10安装在右半轴上，被动一阶非圆齿轮11安装在通轴上，二者位于同一个垂直面上并且相互啮合；主动圆齿轮12安装在左半轴上，被动圆齿轮安装在通轴上，二者位于同一个垂直面上并且相互啮合。
本发明的一种克服自行车发力死点的方法，如图1所示，图中示出了通轴14安装在左半轴和右半轴的下方的情形，实际应用中，将自行车前进的方向定义为前方；通轴14也可以安装在左半轴和右半轴的前方或后方，通轴不同的安装位置均能够起到相同的使用效果。
本发明的一种克服自行车发力死点的方法，所述脚踏装置的转动原理如下：如图3所示，图中的X坐标轴代表自行车前进的方向，Y轴代表自行车的高度方向；左侧曲柄4垂直于地面，右侧曲柄3处于1点位置，顺时针踩动右踏板5，使踏板到达6点位，在旋转过程中，主动一阶非圆齿轮10用距离右半轴7中心点远端的齿带动被动一阶非圆齿轮11距离左半轴中心点近端的齿旋转，二者转动的线速度相同，但被动一阶非圆齿轮11转动的角速度大于主动一阶非圆齿轮10，最终结果是右侧的右踏板5从1点位顺时针转到了6点位，左侧的左踏板6从6点位顺时针到达了1点位，完成了右踏板的驱动；继续踩动左踏板6，此时左踏板顺时针转动，当左踏板由1点位转动到6点位时，右踏板就从6点位顺时针转动至1点。从以上分析得知，当一只脚踏板旋转至6点位时，另一只脚踏板成功地旋转至1点位，完全摒弃了12～1点位的发力死点区域，实现了发明目的。

Claims (4)

1.一种克服自行车发力死点的方法，其特征在于：所述克服自行车发力死点的方法是在自行车上安装脚踏装置；所述脚踏装置包括右侧曲柄(3)、左侧曲柄(4)、右踏板(5)、左踏板(6)、右半轴(7)、左半轴(8)、牙盘(9)、主动一阶非圆齿轮(10)、被动一阶非圆齿轮(11)、主动圆齿轮(12)、被动圆齿轮(13)、通轴(14)；所述右半轴、左半轴和通轴均固定在自行车的车架上；所述左半轴和右半轴的中心线位于同一水平线上；所述通轴的中心线与左半轴和右半轴的中心线平行；所述右侧曲柄的下端固定在右半轴右端部，右侧曲柄的上端安装有右踏板；所述左侧曲柄的上端固定在左半轴左端部，左侧曲柄的下端安装有左踏板；所述牙盘固定在右半轴的中部；所述主动一阶非圆齿轮固定在右半轴的左端；所述被动一阶非圆齿轮固定在通轴的右端并与主动一阶非圆齿轮相啮合；所述主动圆齿轮固定在左半轴的右端；所述被动圆齿轮固定在通轴的左端并与主动圆齿轮相啮合。
2.根据权利要求1所述的一种克服自行车发力死点的方法，其特征在于：所述主动一阶非圆齿轮(10)和被动一阶非圆齿轮(11)的外廓形状均为椭圆形，外廓尺寸相同。
3.根据权利要求2所述的一种克服自行车发力死点的方法，其特征在于：所述右半轴(7)的中心线位于主动一阶非圆齿轮(10)的其中一个焦点上；所述通轴(14)的中心线位于被动一阶非圆齿轮(11)的其中一个焦点上。
4.根据权利要求3所述的一种克服自行车发力死点的方法，其特征在于：所述左侧曲柄(4)的安装位置垂直于地面时，所述右侧曲柄(3)的安装位置在12点位至2点位之间。
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