CN114802578A - 自行车的省力型曲柄结构及总成 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自行车的省力型曲柄结构，包括曲柄机构、传动机构及旋臂组件，曲柄机构包括曲柄、设置在曲柄的轴端齿轮及踏板端齿轮；传动机构设置在曲柄的内部，且其包括转轴及连接在转轴的第一齿轮和第二齿轮，第一齿轮与轴端齿轮啮合传动，第二齿轮与踏板端齿轮啮合传动；旋臂组件包括第一旋臂及第二旋臂，第二旋臂的二端分别连接第一旋臂和踏板端齿轮。借此，不仅结构简单且能够以圆周运动方式进行稳定传动。

Description

自行车的省力型曲柄结构及总成

技术领域

本发明涉及自行车的曲柄结构的技术领域，尤其是涉及一种自行车的省力型曲柄结构及总成。

背景技术

为了健康或是为了减少有害气体和碳的排放量，人们大都会善用一部分的时间来进行如慢跑、步行或骑乘自行车等的运动，其中，骑乘自行车由于具备有短、中程的旅游效果，因此更可让骑乘者的身、心、灵获得最佳的舒缓，且在各县市大量且广设的自行车专用道下，骑乘自行车显然已成为全民最热衷的活动项目之一。

自行车的曲柄为一固定长度的杆体，用以连接脚踏板与自行车的中心轴，自行车在运作过程中是通过使用者踩踏脚踏板，使脚踏板以中轴为旋转中心进行以曲柄长度为半径的圆周运动，并带动自行车的驱动装置如齿盘、链条等元件，进而使自行车前进。

现有的广泛应用在自行车的曲柄装置，并不能够在脚踏板旋转至需要的施力处时，伸长其曲柄进而增加力臂的长度，因此无法达成增加力矩的效果。或许有些是采用曲柄能够伸缩的特性做设计，但是此等伸缩曲柄的设计因不符合人体工学，无法以规律且惯性做一圆周运动，实质上为一种费力的设计，其不仅结构复杂且容易导致使用者疲劳的踩踏曲柄装置。

有鉴于此，本发明人遂针对上述现有技术的缺失，特潜心研究并配合学理的运用，尽力解决上述之问题点，即成为本发明改良之目标。

发明发明内容

本发明的目的，在于提供一种自行车的省力型曲柄结构及总成，其通过旋臂组件和曲柄所组成的施力臂来达成省力效果，不仅结构简单且能够以圆周运动方式进行稳定传动。

为了达成上述的目的，本发明提供一种自行车的省力型曲柄结构，包括一曲柄机构、一传动机构及一旋臂组件，所述曲柄机构包括一曲柄、设置在所述曲柄一端的一轴端齿轮及设置在所述曲柄之另一端的一踏板端齿轮；所述传动机构设置在所述曲柄的内部，所述传动机构包括一转轴及连接在所述转轴两端的一第一齿轮和一第二齿轮，所述第一齿轮与所述轴端齿轮啮合传动，所述第二齿轮与所述踏板端齿轮啮合传动；所述旋臂组件包括一第一旋臂及一第二旋臂，所述第二旋臂的两端分别连接所述第一旋臂的一端和所述踏板端齿轮。

优选的：其中所述曲柄包括一外侧壳体和对应所述外侧壳体罩合的一内侧壳体，所述外侧壳体设有一第一接孔，所述内侧壳体延伸有一轴套，所述踏板端齿轮的两端分别延伸有一前凸柱和一后凸柱，所述前凸柱对应于所述第一接孔穿接，所述后凸柱通过一轴承共同容置在所述轴套中，从而使所述踏板端齿轮被支承在所述外侧壳体和所述内侧壳体之间。

优选的：其中所述外侧壳体延伸有一圆筒柱，所述内侧壳体设有一第二接孔，所述轴端齿轮穿设所述第二接孔并且套接在所述圆筒柱上。

优选的：其中所述前凸柱设有一定位平面，所述第二旋臂设有一嵌槽及形成在所述嵌槽内的一卡固平面，所述前凸柱卡置入所述嵌槽中，所述卡固平面和所述定位平面相互卡掣。

优选的：其中所述前凸柱的端面设有两个定位孔，所述第二旋臂开设有连通所述嵌槽的两个穿孔，两个所述定位孔对应于两个所述穿孔配置，以供一螺固元件穿设锁固。

优选的：其中所述传动机构还包括一连接轴套，所述转轴包括一第一转轴和一第二转轴，所述第一齿轮连接在所述第一转轴的一端，所述第二齿轮连接在所述第二转轴的一端，所述连接轴套套接在所述第一转轴和所述第二转轴的另一端且跟随所述第一转轴和所述第二转轴旋转。

优选的：其中所述曲柄包括一外侧壳体和对应所述外侧壳体罩合的一内侧壳体，所述传动机构还包括至少两个固定轴套和至少两个定位轴套，所述固定轴套间隔套接在所述第一转轴和所述第二转轴，并被夹持在所述内侧壳体和所述外侧壳体之间，所述定位轴套间隔套接在所述第一转轴和所述第二转轴，并且介于任意两个相邻的所述固定轴套之间。

为了达成上述的另一目的，本发明提供一种自行车的省力型曲柄总成，所述自行车具有一中轴承接座，所述省力型曲柄总成包括一中轴、一组省力型曲柄结构及一组抵止构件，所述中轴穿接所述中轴承接座；每一个所述省力型曲柄结构连接在所述中轴的一端；每一个所述抵止构件套接每一个所述轴端齿轮并且介于每一个所述曲柄和所述中轴承接座之间。

优选的：其还包括一链轮，所述链轮套设所述轴端齿轮且介于其中一个所述曲柄和其中一个所述抵止构件之间。

优选的：所述自行车还具有连接所述中轴承接座的一左叉管和一右叉管，每一个所述抵止构件包括一环体、所述环体延伸出的一臂体及连接在所述臂体远离所述环体一端的一抵杆，其中的所述抵杆抵贴在所述左叉管的下缘，另一所述抵杆抵贴在所述右叉管的上缘。

综上所述，本发明发明的有益技术效果为：

本发明具有以下功效，踩踏脚踏板让曲柄做圆周运动的过程中，完全没有上、下死点的问题和顿挫等传动不良情况。借助伞形斜齿和伞形齿轮的传动，不管曲柄是做正向或反向的旋转皆能达成密合接触，进而可降低噪音的产生，更能够提升传动效能和定位的精准度。通过第一旋臂和第二旋臂呈一弧形设计，可避免前轮在转弯过程中与旋臂组件的碰触。利用每个套接槽和每个插块的穿接结合，借以有效地防止各旋臂因长时间的运作而产生弯曲变形或扳离等不良情形。

附图说明

图1为本发明自行车的省力型曲柄结构分解图。

图2为本发明自行车的省力型曲柄结构组合剖视图。

图3为本发明的旋臂组件分解图。

图4为本发明省力型曲柄总成分解图。

图5为本发明省力型曲柄总成组合图。

图6为本发明省力型曲柄总成组合剖视图

图7为本发明省力型曲柄总成与踏板和车架组合图。

图8为本发明省力型曲柄总成应用于自行车的组合图。

图9为本发明省力型曲柄总成使用状态图。

图中，

1:省力型曲柄结构

10:曲柄机构

11:曲柄

111:外侧壳体

112:圆筒柱

113:第一接孔

114:螺孔

115:矩形锥孔

116:内侧壳体

117:第二接孔

118:轴套

119:穿孔

A:容槽

B:凸条

C:螺固元件

12:轴端齿轮

121:伞形斜齿

122:嵌插条

13:踏板端齿轮

131:前凸柱

132:后凸柱

133:伞形斜齿

134:定位平面

135:定位孔

14:轴承

20:传动机构

21:转轴

211:第一转轴

212:第二转轴

22:第一齿轮

23:第二齿轮

24:连接轴套

25:固定轴套

26:定位轴套

30:旋臂组件

31:第一旋臂

311:踏板承接柱

312:套接槽

313:插块

32:第二旋臂

321:贯通孔

322:嵌入块

323:承接槽

324:嵌槽

325:卡固平面

326:穿孔

4:中轴

41:主轴段

42:延伸段

421:矩形锥柱

422:螺孔

43:螺栓

5:抵止构件

51:环体

511:嵌块

512:嵌槽

52:臂体

53:抵杆

6:链轮

8:自行车

81:车架

82:中轴承接座

83:左叉管

84:右叉管

85:脚踏板

86:嵌固环

具体实施方式

以下结合附图对本发明发明作进一步详细说明。

请参阅图1至图3所示，本发明提供一种自行车的省力型曲柄结构，其主要包括一曲柄机构10、一传动机构20及一旋臂组件30。

曲柄机构10主要包括一曲柄11、一轴端齿轮12及一踏板端齿轮13，本实施例的曲柄11主要包括一外侧壳体111和一内侧壳体116，在外侧壳体111的一端延伸有一圆筒柱112，另一端设有一第一接孔113，并在圆筒柱112和第一接孔113之间的外侧壳体111内部开设有一容槽A；又，在外侧壳体111的内侧面周缘设有均匀分布的至少两个螺孔114；再者，在圆筒柱112的内部形成有一矩形锥孔115。

内侧壳体116的形状与外侧壳体111的形状相对应，在内侧壳体116的一端设有一第二接孔117，在内侧壳体116的另一端设有一轴套118，其是对应于前述第一接孔113配设，并在第二接孔117和轴套118之间的内侧壳体116内部延伸有一凸条B，此凸条B是对应于前述容槽A嵌入固定；又，在内侧壳体116的周缘设有均匀分布的至少两个穿孔119，各个穿孔119是分别对应于前述螺孔114配置，以供一螺丝等螺固元件C穿设锁固。

轴端齿轮12为一静齿轮(即固定不转)，其是套接在圆筒柱112后再穿接第二接孔117，从而使轴端齿轮12被支承在圆筒柱112和内侧壳体13之间，在轴端齿轮12的一侧成形有环状布设的至少两个伞形斜齿121，另在轴端齿轮12远离各伞形斜齿121的一端设有至少两条嵌插条122。

踏板端齿轮13为一动齿轮(即在曲柄11旋转运作的过程中，受到传动机构20的驱动而产生旋转)，其前、后两端分别延伸有一前凸柱131和一后凸柱132，前凸柱131是对应于第一接孔113穿接，后凸柱132通过一轴承14共同容置在前述轴套118中，从而使踏板端齿轮13被支承在外侧壳体111和内侧壳体116之间，在踏板端齿轮13的一侧成形有环状布设的至少两个伞形斜齿133；另在踏板端齿轮13的前凸柱131设有一定位平面134；又，在前凸柱131的端面设有二定位孔135。

传动机构20设置在曲柄11的内部，且其主要包括一转轴21、一第一齿轮22及一第二齿轮23，第一齿轮22和第二齿轮23是分别连接在转轴21的两端，且第一齿轮22和第二齿轮23皆为一伞形齿轮，其中第一齿轮22是与前述轴端齿轮12啮合传动，第二齿轮23则与前述踏板端齿轮13啮合传动。其中第一齿轮22和轴端齿轮12的齿轮比为1:3，第二齿轮23和踏板端齿轮13的齿轮比亦为1:3，如此可具备有优异的传动效果；另踏板端齿轮13的齿数可为等于或小于轴端齿轮12的齿数做配设。

进一步地，传动机构20还包括一连接轴套24、至少两个固定轴套25和至少两个定位轴套26，本实施例的转轴21包括一第一转轴211和一第二转轴212，第一齿轮22是连接在第一转轴211的一端，第二齿轮23则连接在第二转轴212的一端，连接轴套24套接在第一转轴211和第二转轴212的另一端，且连接轴套24是跟随第一转轴211和第二转轴212做旋转。至少两个固定轴套25是间隔套接在第一转轴211和第二转轴212，并被夹持在内侧壳体116的凸条B和外侧壳体111的容槽A之间；至少两个定位轴套26是间隔套接在第一转轴211和第二转轴212，并且介于任意两个相邻的固定轴套25之间。

旋臂组件30包括一第一旋臂31及一第二旋臂32，第一旋臂31和第二旋臂32皆为一弧形旋臂，第一旋臂31是形成在曲柄11和第二旋臂32之间，且其设有一踏板承接柱311，另在远离踏板承接柱311的一端设有一套接槽312和一插块313。第二旋臂32开设有一贯通孔321，且在远离贯通孔321的一端设有一嵌入块322和一承接槽323；其中踏板承接柱311是穿设前述贯通孔321，承接槽323和嵌入块322则分别对应于第一旋臂31的插块313和套接槽312做结合。

进一步地，在贯通孔321侧边的第二旋臂32内侧设有一嵌槽324及形成在嵌槽324内的一卡固平面325，并在第二旋臂32开设有连通嵌槽324的二穿孔326；其中嵌槽324是供前述前凸柱131卡置入，第二旋臂32的卡固平面325则和前凸柱131的定位平面134相互卡掣，前凸柱131的各定位孔135则对应于各穿孔326配置，以供一螺丝等螺固元件穿设锁固。

请参阅图4至图7所示，本发明还提供一种省力型曲柄总成，其主要包括一中轴4、一组省力型曲柄结构1及一组抵止构件5。

中轴4主要包括一主轴段41及自主轴段41的二端分别向外凸伸出的一延伸段42，在延伸段42设有一矩形锥柱421，以供前述的圆筒柱112，以其矩形锥孔115予以套接结合，另在延伸段42的端面设有一螺孔422，以供一螺栓43穿接锁固。

每一抵止构件5主要包括一环体51、自环体51延伸出的一臂体52及连接在臂体52远离环体51之一端的一抵杆53，在环体51的外周缘设有至少两个嵌块511，环体51的内周壁设有至少两个嵌槽512，嵌槽512是供前述轴端齿轮12的各嵌插条122嵌入结合。

进一步地，本发明的省力型曲柄总成还包括一链轮6，其是套设在轴端齿轮12的圆筒柱112且介于其中一个曲柄11和其中一个抵止构件5之间。

请参阅图8和图9所示，本发明的省力型曲柄总成应用在一自行车8上，此自行车8具有一车架81，在车架81的下方处安装有一中轴承接座82，并在中轴承接座82朝着后轮方向延伸有一左叉管83和形成在左叉管83右侧边的一右叉管84，另外，自行车8还包括一组脚踏板85、一组嵌固环86及其它必要装置，

组合时是将中轴4穿入中轴承接座82中，并以各嵌固环86锁设于中轴承接座82而将中轴4拘限在中轴承接座82内，其中中轴4是可以在中轴承接座82内做旋转运动；再次将抵止构件5对应于各嵌固环86做嵌入定位，从而使抵止构件5分别形成在中轴承接座82的两侧，将左侧的抵止构件5的抵杆53抵贴在左叉管83的下缘，右侧的抵止构件5的抵杆53抵贴在右叉管84的上缘；接着，将圆筒柱112矩形锥孔115对正于中轴4的矩形锥柱421做套接，同时让轴端齿轮12的各嵌插条122对应于环体51的各嵌槽512嵌入结合；最后，再以一螺栓43穿入曲柄11的圆筒柱112中并对应于中轴4的螺孔422做锁固，从而能够借助曲柄11的旋转来带动中轴4做转动。

进一步说明，由于从轴端齿轮12的轴心至第一旋臂31和第二旋臂32的连接处的一施力臂大于曲柄11的长度，依据力矩原理(M＝F*d，F:作用力，d:力臂)，因此在力矩相同的情况下，力臂的长度加大将使施加的作用力减少。

操作时对脚踏板84施加作用力，曲柄机构10通过圆筒柱121带动中轴4和链轮6跟随曲柄11做转动，在旋臂组件30从顶点位置向下旋转时，第一齿轮22被轴端齿轮12所驱动，进而带动转轴21和第二齿轮23产生旋转，第二齿轮23带动踏板端齿轮13旋转，从而使旋臂组件30与地面维持在一恒定角度，且脚踏板84中心点的运动轨迹形成一近圆周运动。又，旋臂组件30的运动方向与曲柄11的运动方向相反。

本具体实施方式的实施例均为本发明发明的较佳实施例，并非依此限制本发明发明的保护范围，故：凡依本发明发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自行车的省力型曲柄结构，其特征在于，包括:

一曲柄机构，包括一曲柄、设置在所述曲柄一端的一轴端齿轮及设置在所述曲柄另一端的一踏板端齿轮；

一传动机构，设置在所述曲柄的内部，所述传动机构包括一转轴及连接在所述转轴两端的一第一齿轮和一第二齿轮，所述第一齿轮与所述轴端齿轮啮合传动，所述第二齿轮与所述踏板端齿轮啮合传动；以及

一旋臂组件，包括一第一旋臂及一第二旋臂，所述第二旋臂的两端分别连接所述第一旋臂的一端和所述踏板端齿轮。

2.如权利要求1所述的自行车的省力型曲柄结构，其特征在于，其中所述曲柄包括一外侧壳体和对应所述外侧壳体罩合的一内侧壳体，所述外侧壳体设有一第一接孔，所述内侧壳体延伸有一轴套，所述踏板端齿轮的两端分别延伸有一前凸柱和一后凸柱，所述前凸柱对应于所述第一接孔穿接，所述后凸柱通过一轴承共同容置在所述轴套中，从而使所述踏板端齿轮被支承在所述外侧壳体和所述内侧壳体之间。

3.如权利要求2所述的自行车的省力型曲柄结构，其特征在于，其中所述外侧壳体延伸有一圆筒柱，所述内侧壳体设有一第二接孔，所述轴端齿轮穿设所述第二接孔并且套接在所述圆筒柱上。

4.如权利要求3所述的自行车的省力型曲柄结构，其特征在于，其中所述前凸柱设有一定位平面，所述第二旋臂设有一嵌槽及形成在所述嵌槽内的一卡固平面，所述前凸柱卡置入所述嵌槽中，所述卡固平面和所述定位平面相互卡掣。

5.如权利要求4所述的自行车的省力型曲柄结构，其特征在于，其中所述前凸柱的端面设有两个定位孔，所述第二旋臂开设有连通所述嵌槽的两个穿孔，两个所述定位孔对应于两个所述穿孔配置，以供一螺固元件穿设锁固。

6.如权利要求1所述的自行车的省力型曲柄结构，其特征在于，其中所述传动机构还包括一连接轴套，所述转轴包括一第一转轴和一第二转轴，所述第一齿轮连接在所述第一转轴的一端，所述第二齿轮连接在所述第二转轴的一端，所述连接轴套套接在所述第一转轴和所述第二转轴的另一端且跟随所述第一转轴和所述第二转轴旋转。

7.如权利要求6所述的自行车的省力型曲柄结构，其特征在于，其中所述曲柄包括一外侧壳体和对应所述外侧壳体罩合的一内侧壳体，所述传动机构还包括至少两个固定轴套和至少两个定位轴套，所述固定轴套间隔套接在所述第一转轴和所述第二转轴，并被夹持在所述内侧壳体和所述外侧壳体之间，所述定位轴套间隔套接在所述第一转轴和所述第二转轴，并且介于任意两个相邻的所述固定轴套之间。

8.一种自行车的省力型曲柄总成，其特征在于，所述自行车具有一中轴承接座，所述省力型曲柄总成包括:

一中轴，穿接所述中轴承接座；

一组如权利要求1至7中的任一项所述的省力型曲柄结构，每一个所述省力型曲柄结构连接在所述中轴的一端；以及

一组抵止构件，每一个所述抵止构件套接每一个所述轴端齿轮并且介于每一个所述曲柄和所述中轴承接座之间。

9.如权利要求8所述的自行车的省力型曲柄总成，其特征在于，其还包括一链轮，所述链轮套设所述轴端齿轮且介于其中一个所述曲柄和其中一个所述抵止构件之间。

10.如权利要求8所述的自行车的省力型曲柄总成，其特征在于，所述自行车还具有连接所述中轴承接座的一左叉管和一右叉管，每一个所述抵止构件包括一环体、所述环体延伸出的一臂体及连接在所述臂体远离所述环体一端的一抵杆，其中的所述抵杆抵贴在所述左叉管的下缘，另一所述抵杆抵贴在所述右叉管的上缘。

Images