CN115432100A - 新型动力装置以及交通工具 - Google Patents

Abstract

一种新型动力装置，包括车架，在所述车架上设置有中轴，与所述中轴连接有曲柄，本发明还提供了连接部件、偏心轴以及可变连杆。其中，所述连接部件可在所述由车架与曲柄形成的安装空间内做旋转运动，所述连接部件于所述偏心套筒上进行偏心旋转运动，偏心轴安装在曲柄与连接部件之间，由连接部件带动其旋转，可变连杆安装在偏心轴上，可变连杆可随偏心轴旋转。本发明还提供了一种安装有上述新型动力装置的交通工具。在骑行时，脚踏至中轴的轴线之间的距离可变，在对自行车施加驱动力时，脚踏距离中轴的轴线距离最大，仅需要施加较小的压力，就能够对中轴施加较大的扭矩，使得骑行更加轻松。

Description

新型动力装置以及交通工具

技术领域

本发明涉及交通工具技术领域，更具体地说，特别涉及一种新型动力装置以及一种交通工具。

背景技术

自行车是一种交通工具，同时也是一种健身器材。在现有技术中，一种典型的自行车结构如下，包括车架，在车架上可转动地设置有中轴，通过中轴安装有曲柄，在曲柄末端设置了脚踏。

骑行时，通过脚踏施加压力，该压力作用在曲柄上形成扭矩，从而使得中轴转动，在中轴上还设置有与其联动的链条系统，由链条系统带动车轮旋转，从而使得自行车前行。

脚踏安装在曲柄上，脚踏与中轴之间的距离固定不变，由M_扭矩＝F_压力*L_力臂可知，当L_力臂不变，那么M_扭矩与F_压力之间成正比关系，如果希望F_压力不变，而增加M_扭矩时，就需要加大L_力臂的尺寸，这是非常难以实现的。

发明内容

综上所述，如何提供一种能够在骑行时改变曲柄长度的结构，来提高骑行舒适性，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供了一种新型动力装置，能够将人施加的作用力转换成交通工具的驱动力，所述的交通工具包括车架，在所述车架上设置有中轴，与所述中轴连接有曲柄。

基于上述传统结构，本发明还提供了：

连接部件，所述曲柄朝向所述车架的一侧面为曲柄内侧面，所述车架朝向所述曲柄的一侧面为车架外侧面，所述曲柄内侧面所在平面与所述车架外侧面所在平面之间间隔设置并形成安装空间，所述连接部件可在所述安装空间内做旋转运动，所述连接部件的一端设置有第一轴孔，所述曲柄设置有第二轴孔，所述车架上设置有偏心套筒，所述偏心套筒上设置有第三轴孔，所述偏心套筒的轴线与所述第三轴孔的孔轴线具有第一偏心距，所述连接部件通过所述第一轴孔套装于所述偏心套筒上，穿过所述第二轴孔以及所述第三轴孔设置有所述中轴，所述连接部件可与所述曲柄联动，所述连接部件于所述偏心套筒上进行偏心旋转运动，所述曲柄通过所述中轴做旋转运动，于所述连接部件相对于开设有所述第一轴孔的另一端开设有第四轴孔，于所述曲柄相对于开设有所述第二轴孔的另一端开设有第五轴孔；

偏心轴，所述偏心轴包括有偏心主轴以及偏心轴头，所述偏心轴头的轴线与所述偏心主轴的轴线之间具有第二偏心距，所述第一偏心距与所述第二偏心距数值相等，所述偏心轴头插设于所述第四轴孔内并可做旋转运动，所述偏心主轴插设于所述第五轴孔内并可做旋转运动，在所述连接部件随所述中轴旋转时，所述连接部件所进行的偏心旋转运动能够带动所述偏心轴头绕所述偏心主轴的轴线旋转，所述偏心主轴插设于所述第五轴孔内、其端部向外伸出形成安装轴头；

可变连杆，所述可变连杆的一端与所述安装轴头连接并可随所述安装轴头进行旋转，所述可变连杆的另一端设置有脚踏。

优先地，在本发明所提供的新型动力装置中，还包括防逆转轴，所述防逆转轴包括防逆转主轴以及防逆转偏心轴，所述防逆转主轴的轴线与所述防逆转偏心轴的轴线具有第三偏心距，所述第三偏心距、所述第一偏心距以及所述第二偏心距的数值相等，于所述连接部件上并位于所述第一轴孔以及所述第四轴孔之间设置有第六轴孔，于所述曲柄上并位于所述第二轴孔以及所述第五轴孔之间设置有第七轴孔，所述防逆转主轴插设于所述第七轴孔内并可做旋转运动，所述防逆转偏心轴插设于所述第六轴孔内并可做旋转运动，所述防逆转主轴的轴线与所述防逆转偏心轴的轴线之间的连线为第一连接线，所述偏心主轴的轴线与所述偏心轴头的轴线之间的连线为第二连接线，所述第一连接线与所述第二连接线平行。

优先地，在本发明所提供的新型动力装置中，所述偏心套筒设置于所述车架上并与所述车架一体成型。

优先地，在本发明所提供的新型动力装置中，所述偏心套筒的制作材料为金属，所述车架的制作材料为金属。

优先地，在本发明所提供的新型动力装置中，所述偏心轴的制作材料为金属，所述偏心轴为一体式结构。

优先地，在本发明所提供的新型动力装置中，所述防逆转轴的制作材料为金属，所述防逆转轴为一体式结构。

优先地，在本发明所提供的新型动力装置中，所述偏心主轴与所述防逆转主轴的直径相同；所述偏心轴头与所述防逆转偏心轴的直径相同。

优先地，在本发明所提供的新型动力装置中，所述偏心主轴与所述偏心轴头的直径相同。

优先地，在本发明所提供的新型动力装置中，所述第一偏心距为n，其中，0mm＜n≤10mm。。

优先地，在本发明所提供的新型动力装置中，所述偏心套筒上套设有轴承，所述第一轴孔套装于所述轴承上，所述连接部件通过所述轴承可旋转地设置于所述偏心套筒上。

本发明还提供了一种交通工具，所述交通工具为自行车、三轮车、电动车、脚踏船，所述交通工具具有动力装置，所述动力装置为如上述的新型动力装置。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明提供了一种新型动力装置，包括车架，在所述车架上设置有中轴，与所述中轴连接有曲柄，本发明还提供了连接部件、偏心轴以及可变连杆。其中，所述连接部件可在所述由车架与曲柄形成的安装空间内做旋转运动，所述连接部件于所述偏心套筒上进行偏心旋转运动，偏心轴安装在曲柄与连接部件之间，由连接部件带动其旋转，可变连杆安装在偏心轴上，可变连杆可随偏心轴旋转。

基于上述结构，在骑行时，曲柄1处于向前水平状态时，连接部件2处于向后水平状态，此时可变连杆6处于向前水平状态，脚踏设置在可变连杆6上，脚踏与中轴的轴线之间的距离为L_曲柄长度+L_{可变连杆长度}，此时对脚踏施加压力，F_压力*(L_曲柄长度+L_{可变连杆长度})＝M_中轴扭矩；在曲柄1旋转180°时，曲柄1处于向后水平状态，连接部件2则处于向前水平状态，此时可变连杆6也旋转180°(相对于曲柄1逆向旋转)，此时脚踏与中轴的轴线之间的距离为L_曲柄长度-L_{可变连杆长度}，此时对脚踏施加压力，F_压力*(L_曲柄长度-L_{可变连杆长度})＝M_中轴扭矩，而另一只脚踏施加的扭矩为：为F_压力*(L_曲柄长度+L_{可变连杆长度})＝M_中轴扭矩。由于在骑行时，脚踏至中轴的轴线之间的距离可变，在对自行车施加驱动力时，脚踏距离中轴的轴线距离最大，仅需要施加较小的压力，就能够对中轴施加较大的扭矩，使得骑行更加轻松。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。其中：

图1为本发明一实施例中新型动力装置的局部结构示意图；

图2为图1在主视视角下的结构示意图；

图3为图1在侧视视角下的结构示意图；

图4为图1在俯视视角下其中一个可变连杆与曲柄处于最长伸展状态下的结构示意图；

图5为图1在俯视视角下其中另一个可变连杆与曲柄处于最长伸展状态下的结构示意图；

图6为本发明一实施例中新型动力装置的局部结构剖视图。

在图1至图6中，附图标记说明如下：

曲柄1、连接部件2、偏心套筒3、偏心主轴4、偏心轴头5、可变连杆6、防逆转主轴7、防逆转偏心轴8。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。各个示例通过本发明的解释的方式提供而非限制本发明。实际上，本领域的技术人员将清楚，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可在本发明中进行修改和变型。例如，示为或描述为一个实施例的一部分的特征可用于另一个实施例，以产生又一个实施例。因此，所期望的是，本发明包含归入所附权利要求及其等同物的范围内的此类修改和变型。

在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

请参考图1至图6，其中，图1为本发明一实施例中新型动力装置的局部结构示意图；图2为图1在主视视角下的结构示意图；图3为图1在侧视视角下的结构示意图；图4为图1在俯视视角下其中一个可变连杆与曲柄处于最长伸展状态下的结构示意图；图5为图1在俯视视角下其中另一个可变连杆与曲柄处于最长伸展状态下的结构示意图；图6为本发明一实施例中新型动力装置的局部结构剖视图。

本发明提供了一种新型动力装置，该新型动力装置包括车架，车架采用金属材料，例如不锈钢或者铝型材制成，车架还可以采用其他材料，例如碳纤维、高强度塑料等制成。

一般情况下，车架的主体结构呈倒置的三角形，在车架的前后各设置一个车轮，在车架的底部(倒置三角形底部的顶角处)设置轴套，在轴套的两端设置轴承圈，中轴穿过轴承圈实现在车架上的可旋转安装，中轴的两端相对于轴套向外凸出用于安装曲柄1(以及其他部件)。

基于上述自行车结构，本发明提出了如下改进方案：首先提供连接部件2、偏心轴以及可变连杆6，连接部件2设置在曲柄1的内侧，可变连杆6设置在曲柄1的外侧，连接部件2采用偏心方式(相对于中轴的轴线偏心)安装到车架上，可变连杆6则通过偏心轴与连接部件2连接，由偏心轴实现可变连杆6在曲柄1上的转动。

连接部件2的具体结构如下：连接部件2采用长杆状结构设计，连接部件2采用金属材料制成，例如不锈钢或者铝型材，进一步地，连接部件2为一体式结构，这样能够保证连接部件2具有较高的结构强度，以满足传动需求。

根据结构设计，在连接部件2上靠近其两端的位置分别开设第一轴孔和第四轴孔，在连接部件2的中部开设第六轴孔，第一轴孔的孔径较大，第四轴孔以及第六轴孔的孔径较小，进一步地，第四轴孔以及第六轴孔的孔径相同。

为了便于结构描述，在此限定：在自行车组装好的状态下，曲柄1朝向车架的一侧面为曲柄内侧面，车架朝向曲柄1的一侧面为车架外侧面，曲柄内侧面所在平面与车架外侧面所在平面之间间隔设置并形成安装空间，该安装空间的宽度大于连接部件2的最大厚度，这样能够保证连接部件2可以在安装空间内做旋转运动，该旋转运动是指连接部件2绕第一轴孔的孔轴线旋转。

曲柄1采用金属材料制成，例如不锈钢或者铝型材，曲柄1采用一体式结构设计，这样能够保证曲柄1具有较高的结构强度，以满足传动需求。

根据结构设计，在曲柄1上靠近其两端的位置分别开设第二轴孔以及第五轴孔，在曲柄1的中部开设第七轴孔，第二轴孔用于装配到中轴上，第五轴孔以及第七轴孔的孔径相同。

连接部件2用于安装到车架上，为了能够使得连接部件2相对于中轴的轴线进行偏心旋转，在车架上设置了偏心套筒3，具体地，偏心套筒3为圆柱体结构，在偏心套筒3上开设有第三轴孔，第三轴孔的孔轴线与偏心套筒3的轴线平行，并且，第三轴孔的孔轴线偏离偏心套筒3的轴线。连接部件2通过第一轴孔装配到偏心套筒3上，连接部件2在偏心套筒3上转动，因此，在偏心套筒3上安装有轴承，第一轴孔的孔径与该轴承的最大直径相同，这样连接部件2就能够装配到偏心套筒3上并可偏心套筒3上旋转。通过偏心套筒3上所开设的第三轴孔设置有中轴，中轴的一端装配在曲柄1的第二轴孔中，这样曲柄1就能够绕中轴(中轴的轴线)旋转。

连接部件2通过第一轴孔套装于偏心套筒3上，穿过第二轴孔以及第三轴孔设置有中轴。连接部件2可与曲柄1联动，即连接部件2与曲柄1同时旋转。在曲柄1的长度方向视角下，在曲柄1与连接部件2同时旋转时，连接部件2在曲柄1的长度方向相对于曲柄1做直线往复运动。

连接部件2于偏心套筒3上进行偏心旋转运动，曲柄1通过中轴做旋转运动，于连接部件2相对于开设有第一轴孔的另一端开设有第四轴孔，于曲柄1相对于开设有四二轴孔的另一端开设有第五轴孔。

在此限定：偏心套筒3的轴线与第三轴孔的孔轴线(中轴的轴线)具有第一偏心距，根据第一偏心距，设置偏心轴。

偏心轴的具体结构如下：偏心轴包括有偏心主轴4以及偏心轴头5，偏心套筒3以及偏心轴头5均为圆柱结构，偏心套筒3的轴线与偏心轴头5的轴线平行，并且，偏心套筒3的轴线相对于偏心轴头5的轴线偏移，偏心轴头5的轴线与偏心主轴4的轴线之间具有第二偏心距，第一偏心距与第二偏心距数值相等。

偏心轴采用金属材料制成，例如不锈钢或者球墨铸铁等，偏心轴采用一体式结构设计，这样能够保证偏心轴具有较高的结构强度，以满足其传动需求。

偏心轴安装在连接部件2以及曲柄1上，在连接部件2随中轴旋转时，连接部件2所进行的偏心旋转运动能够带动偏心轴头5绕偏心主轴4的轴线旋转，偏心主轴4插设于第五轴孔内、其端部向外伸出形成安装轴头。

具体地，偏心轴头5插设于第四轴孔内并可做旋转运动，偏心主轴4插设于第五轴孔内并可做旋转运动。由上述可知，在曲柄1的长度方向上，连接部件2能够相对于曲柄1做直线运动，同时，连接部件2再相对于曲柄1具有一定的摆动，那么连接部件2就能够驱动偏心轴头5转动，偏心套筒3就能够在第五轴孔内转动。

由上述结构可知，通过对车架、连接部件2以及曲柄1的结构设计，能够使得偏心轴的偏心主轴4旋转。

本发明还提供了可变连杆6，可变连杆6采用金属材料制成，例如不锈钢或者铝型材，进一步地，可变连杆6采用一体式结构，这样能够保证可变连杆6能够满足传动需求。可变连杆6的一端与安装轴头连接并可随安装轴头进行旋转，可变连杆6的另一端设置有脚踏。

基于上述结构设计，通过设计人员有限次的结构设计，能够调整连接部件2、曲柄1以及可变连杆6之间以中轴的轴线为基准相对于水平面的旋转角度。

在本发明的一个具体实施方式中，曲柄1处于向前水平状态时，连接部件2处于向后水平状态，此时可变连杆6处于向前水平状态，脚踏设置在可变连杆6上，脚踏与中轴的轴线之间的距离为L_曲柄长度+L_{可变连杆长度}，此时对脚踏施加压力，F_压力*(L_曲柄长度+L_{可变连杆长度})＝M_中轴扭矩；在曲柄1旋转180°时，曲柄1处于向后水平状态，连接部件2则处于向前水平状态，此时可变连杆6也旋转180°(相对于曲柄1逆向旋转)，此时脚踏与中轴的轴线之间的距离为L_曲柄长度-L_{可变连杆长度}，此时对脚踏施加压力，F_压力*(L_曲柄长度-L_{可变连杆长度})＝M_中轴扭矩，而另一只脚踏施加的扭矩为：为F_压力*(L_曲柄长度+L_{可变连杆长度})＝M_中轴扭矩。由于在骑行时，脚踏至中轴的轴线之间的距离可变，在对自行车施加驱动力时，脚踏距离中轴的轴线距离最大，仅需要施加较小的压力，就能够对中轴施加较大的扭矩，使得骑行更加轻松。

为了避免连接部件2在相对于曲柄1摆动时出现错误摆动，本发明还提供了防逆转轴。具体地，防逆转轴采用金属材料制成，例如不锈钢或铝型材，防逆转轴采用一体式结构设计，这样能够提高防逆转轴的结构强度。

具体地，防逆转轴包括防逆转主轴7以及防逆转偏心轴8，防逆转主轴7的轴线与防逆转偏心轴8的轴线具有第三偏心距，第三偏心距、第一偏心距以及第二偏心距的数值相等，于连接部件2上并位于第一轴孔以及第四轴孔之间设置有第六轴孔，于曲柄1上并位于第二轴孔以及第五轴孔之间设置有第七轴孔，防逆转主轴7插设于第七轴孔内并可做旋转运动，防逆转偏心轴8插设于第六轴孔内并可做旋转运动，防逆转主轴7的轴线与防逆转偏心轴8的轴线之间的连线为第一连接线，偏心主轴4的轴线与偏心轴头5的轴线之间的连线为第二连接线，第一连接线与第二连接线平行。

偏心套筒3的制作材料为金属，车架的制作材料为金属。进一步地，偏心套筒3设置于车架上并与车架一体成型。或者，偏心套筒3采用焊接方式固定到车架上。

具体地，偏心主轴4与防逆转主轴7的直径相同；偏心轴头5与防逆转偏心轴8的直径相同；偏心主轴4与偏心轴头5的直径相同。

具体地，第一偏心距为n，其中，0mm＜n≤10mm，以5mm为最佳偏心距。

为了使得旋转更加顺畅，本发明在轴与轴孔的连接结构处设置轴承。具体地，偏心套筒3上套设有轴承，第一轴孔套装于轴承上，连接部件2通过轴承可旋转地设置于偏心套筒3上。

本发明还提供了一种交通工具，一般情况下，交通工具分为机动车、非机动车以及水上交通工具，对于非机动车而言，其又包括电动车和人力车(自行车)，电动车又分为具备脚踏功能的电动车和不具备脚踏功能的电动车。非机动车又包含两轮车、三轮车以及特种车辆，其中的特种车辆为四轮车或者其他车辆。本发明主要是针对具有脚踏功能的非机动车以及具有脚踏功能的水上交通工具(例如脚踏船)。具体地，交通工具为自行车、三轮车、电动车、脚踏船等。交通工具具有动力装置，动力装置为如上述的新型动力装置。

以上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。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种新型动力装置，能够将人施加的作用力转换成交通工具的驱动力，所述的交通工具包括车架，在所述车架上设置有中轴，与所述中轴连接有曲柄(1)，其特征在于，还包括：

连接部件(2)，所述曲柄朝向所述车架的一侧面为曲柄内侧面，所述车架朝向所述曲柄的一侧面为车架外侧面，所述曲柄内侧面所在平面与所述车架外侧面所在平面之间间隔设置并形成安装空间，所述连接部件可在所述安装空间内做旋转运动，所述连接部件的一端设置有第一轴孔，所述曲柄设置有第二轴孔，所述车架上设置有偏心套筒(3)，所述偏心套筒上设置有第三轴孔，所述偏心套筒的轴线与所述第三轴孔的孔轴线具有第一偏心距，所述连接部件通过所述第一轴孔套装于所述偏心套筒上，穿过所述第二轴孔以及所述第三轴孔设置有所述中轴，所述连接部件可与所述曲柄联动，所述连接部件于所述偏心套筒上进行偏心旋转运动，所述曲柄通过所述中轴做旋转运动，于所述连接部件相对于开设有所述第一轴孔的另一端开设有第四轴孔，于所述曲柄相对于开设有所述第二轴孔的另一端开设有第五轴孔；

偏心轴，所述偏心轴包括有偏心主轴(4)以及偏心轴头(5)，所述偏心轴头的轴线与所述偏心主轴的轴线之间具有第二偏心距，所述第一偏心距与所述第二偏心距数值相等，所述偏心轴头插设于所述第四轴孔内并可做旋转运动，所述偏心主轴插设于所述第五轴孔内并可做旋转运动，在所述连接部件随所述中轴旋转时，所述连接部件所进行的偏心旋转运动能够带动所述偏心轴头绕所述偏心主轴的轴线旋转，所述偏心主轴插设于所述第五轴孔内、其端部向外伸出形成安装轴头；

可变连杆(6)，所述可变连杆的一端与所述安装轴头连接并可随所述安装轴头进行旋转，所述可变连杆的另一端设置有脚踏。

2.根据权利要求1所述的新型动力装置，其特征在于，还包括：

防逆转轴，所述防逆转轴包括防逆转主轴(7)以及防逆转偏心轴(8)，所述防逆转主轴的轴线与所述防逆转偏心轴的轴线具有第三偏心距，所述第三偏心距、所述第一偏心距以及所述第二偏心距的数值相等，于所述连接部件上并位于所述第一轴孔以及所述第四轴孔之间设置有第六轴孔，于所述曲柄上并位于所述第二轴孔以及所述第五轴孔之间设置有第七轴孔，所述防逆转主轴插设于所述第七轴孔内并可做旋转运动，所述防逆转偏心轴插设于所述第六轴孔内并可做旋转运动，所述防逆转主轴的轴线与所述防逆转偏心轴的轴线之间的连线为第一连接线，所述偏心主轴的轴线与所述偏心轴头的轴线之间的连线为第二连接线，所述第一连接线与所述第二连接线平行。

3.根据权利要求1所述的新型动力装置，其特征在于，

所述偏心套筒设置于所述车架上并与所述车架一体成型；

优选地，所述偏心套筒的制作材料为金属，所述车架的制作材料为金属。

4.根据权利要求2所述的新型动力装置，其特征在于，

所述偏心轴的制作材料为金属，所述偏心轴为一体式结构。

5.根据权利要求4所述的新型动力装置，其特征在于，

所述防逆转轴的制作材料为金属，所述防逆转轴为一体式结构。

6.根据权利要求2所述的新型动力装置，其特征在于，

所述偏心主轴与所述防逆转主轴的直径相同；

所述偏心轴头与所述防逆转偏心轴的直径相同。

7.根据权利要求6所述的新型动力装置，其特征在于，

所述偏心主轴与所述偏心轴头的直径相同。

8.根据权利要求1所述的新型动力装置，其特征在于，

所述第一偏心距为n，其中，0mm＜n≤10mm。

9.根据权利要求1至10任一项所述的新型动力装置，其特征在于，

所述偏心套筒上套设有轴承，所述第一轴孔套装于所述轴承上，所述连接部件通过所述轴承可旋转地设置于所述偏心套筒上。

10.一种交通工具，所述交通工具为自行车、三轮车、电动车、脚踏船，其特征在于，

所述交通工具具有动力装置，所述动力装置为如权利要求1至9任一项所述的新型动力装置。

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