CN115871859A - 一种骑行省力舒适的椭圆形牙盘自行车 - Google Patents

Abstract

一种骑行省力舒适的椭圆形牙盘自行车，包括车架和驱动装置；所述驱动装置安装在车架上；所述驱动装置包括左脚踏板、左曲柄、椭圆牙盘、右曲柄、右脚踏板、中轴、链条、链轮、飞轮；本发明相比普通自行车，骑行时省力，踩踏轻松，并且在最高点或最低点难发力的区间踩踏变得轻松后，可快速通过难踩踏区域，进而提高踏频，车速进一步提升，并进一步解决了一般椭圆牙盘自行车存在的踩踏时忽轻忽重、链条抖动、易掉链条的缺点。

Description

一种骑行省力舒适的椭圆形牙盘自行车

技术领域

本发明涉及自行车技术领域，特别是一种骑行省力舒适的椭圆形牙盘自行车。

背景技术

传统自行车的驱动系统包括牙盘、链条、飞轮、曲柄、脚踏板等，牙盘是圆形的。骑行自行车时，脚踩脚踏板的力分解为两个力，分力一的方向是脚踏板圆周旋转的切线方向，该力驱动自行车行驶，是有用力；分力二的方向与曲柄所在的直线一致，该力不能驱动自行车行驶，是无用力；使用相同的脚踏力，脚踏板在最高点或最低点附近时，得到的有用力较小，无用力较大。所以传统自行车的缺点是，当脚踏板运转至最高点或最低点附近时，脚的踩踏力较大导致大腿肌肉酸痛，车速慢、爬坡难。

为解决以上传统自行车存在的问题，在上世纪90年代发明了椭圆牙盘自行车，摒弃了圆形牙盘，采用椭圆形牙盘，其他部件及结构与传统自行车无异。至今仍有rotor等公司在生产此种椭圆牙盘自行车。椭圆牙盘的结构特点是，曲柄安装方向与椭圆牙盘的短轴所在的直线方向相一致，原理是，当脚踏板运转至最高点或最低点时，牙盘用短轴端的齿驱动自行车行驱，即相当于在难发力的最高点或最低点时，用小直径的牙盘驱动，踩踏轻松，可快速通过难发力区域；当脚踏板运转至水平位时，牙盘的长轴垂直于地面，牙盘用长轴端的齿驱动自行车行驱，车速较快，即相当于脚踏板运转至水平位附近易发力踩踏的区间时，用大直径的牙盘驱动，行驶较快。椭圆牙盘解决了传统自行车脚踏板处在最高点或最低点时，脚的踩踏力较大的问题，但是椭圆牙盘也存在着踩踏时忽轻忽重，深一脚浅一脚，并且链条忽松忽紧、易掉链条的问题，骑行不舒适。

因此业界亟需一种能够解决普通自行车当脚踏板处于最高点或最低点时踩踏力较大、发力难的问题，同时又能克服椭圆牙盘缺点的骑行省力舒适的自行车。

发明内容

本发明的目的在于提供一种骑行省力舒适的椭圆形牙盘自行车，可以在骑行自行车时，克服当脚踏板处于最高点或最低点时踩踏力较大、发力难的问题，同时又能克服椭圆牙盘自行车踩踏时忽轻忽重、链条忽松忽紧、易掉链条的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种骑行省力舒适的椭圆形牙盘自行车，包括车架和驱动装置；所述驱动装置安装在车架上；所述驱动装置包括左脚踏板、左曲柄、椭圆牙盘、右曲柄、右脚踏板、中轴、链条、链轮、飞轮；所述中轴、链轮和飞轮安装在车架上；以自行车向前行驶方向作为前方，左脚踏板安装在左曲柄上，左曲柄安装在中轴的左侧，右脚踏板安装在右曲柄上，右曲柄安装在中轴的右侧；所述椭圆牙盘安装在中轴上；所述链条连接椭圆牙盘、链轮和飞轮。

上述的骑行省力舒适的椭圆形牙盘自行车，旋转左脚踏板或右脚踏板，使左曲柄和右曲柄垂直于地面，啮合点B在穿过椭圆牙盘上方或前方短轴端点且与长轴平行的直线上方或前方。

上述的骑行省力舒适的椭圆形牙盘自行车，所述骑行省力舒适的椭圆形牙盘自行车设有后拨。

有益效果

本发明具有如下优点：

本发明的骑行省力舒适的椭圆形牙盘自行车，优点如下：第一，省力，当脚踏板运转至最高点或最低点时，踩踏比传统自行车轻松、省力，并且在整个踩踏过程中，踩踏力更趋于恒定。第二，车速快，在最高点或最低点难发力的区间踩踏变得轻松后，可快速通过难踩踏区域，进而提高踏频，车速进一步提升。第三，彻底解决了一般椭圆牙盘自行车存在的踩踏时忽轻忽重、链条抖动、易掉链条的缺点。

附图说明

图1是本发明的自行车示意图；

图2是普通椭圆牙盘驱动装置原理分析图；

图3是本发明的驱动装置原理分析图；

图中各标号分别表示为：1、车架，2、左脚踏板，3、左曲柄，4、椭圆牙盘，5、右曲柄，6、右脚踏板，7、中轴，8、链条，9、链轮，10、后拨，11、飞轮，A、是飞轮与链条切点处的啮合点，B、是链轮与链轮右侧链条切点处的啮合点，C、是曲柄垂直于地面时椭圆牙盘与链条切点处的啮合点，D、是曲柄旋转后的椭圆牙盘与链条切点处的啮合点。

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。

为了叙述方便，将脚踏板的圆形踩踏轨迹按照时钟整数时间点的位置分为12个节点，并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，并且以自行车向前行驶方向作为前方。

本发明的一种骑行省力舒适的椭圆形牙盘自行车，在自行车上安装有具有椭圆牙盘4的驱动装置，所述驱动装置包括左脚踏板2、左曲柄3、椭圆牙盘4、右曲柄5、右脚踏板6、中轴7、链条8、链轮9、飞轮11；为适应自行车变速要求，所述的飞轮11上可以设置多片直径不同的齿片；后拨10用来拨动链条8实现变速功能。

本发明的一种骑行省力舒适的椭圆形牙盘自行车，链轮9的啮合点B在穿过椭圆牙盘4上方或前方短轴端点且与长轴平行的直线上方或前方。优选的，链轮9的啮合点B以在穿过椭圆牙盘4长轴端点因旋转形成的圆形轨迹的众多切线中，与当曲柄垂直于地面时与短轴平行的上端切线上为最佳。所述链轮9安装在中轴7和飞轮11之间，也可以安装在中轴的上方，不同的安装位置均属于本发明的保护范围。

普通椭圆形牙盘自行车骑行时踩踏感觉忽轻忽重，产生踏空现象的原因分析：见图二，当脚踏板由12点位向3点位旋转时，有两种因素相互叠加影响踩踏力：其一是椭圆牙盘与链条的啮合点C逐渐向远离中心点的方向移动，相当于椭圆牙盘的直径逐渐增大，导致踩踏力逐渐增加；其二，脚踏板由12点位向3点位旋转时，椭圆牙盘与链条的啮合点C逐渐向远离中心点的方向移动引起链条AC段逐渐增长，当脚踏板旋转至3点位时，链条AC段的长度达到最大，即图中的AD段，链条的增长引起飞轮旋转的角速度增大，需要骑行者提供更大的踩踏力。上述两个因素的叠加，使得传统自行车单纯地采用椭圆牙盘时，除脚踏板在12点位省力外，在12～3点位，特别是1～3点位，由于链条AC段逐渐增长引起的飞轮旋转角速度增大，再加上椭圆牙盘有效直径逐渐增加，两种因素的叠加造成踩踏力较大；当脚踏板自3点位向6点位旋转时，链条AD段逐渐向AC靠拢，链条逐渐缩短，造成飞轮旋转角速度降低，骑行者在此段踩踏轻松，轻松至一定程度就出现了踏空现象，这是导致踏空现象产生的原因。

普通椭圆形牙盘自行车，链条抖动、易掉链条的原因分析：普通椭圆牙盘一般是正负2～4齿，以正负2齿为多。以正负2齿为例解释该名词：以椭圆牙盘的半短轴为半径制做圆形牙盘，其齿数比椭圆牙盘的齿数少2个齿，即负2齿；以椭圆半长轴为半径制做牙盘，其齿数比椭圆牙盘的齿数多2个齿，即正2齿。以20寸自行车的飞轮轴至中轴之间的距离为400mm为例进行分析，见图二，当飞轮齿数为13齿时，椭圆牙盘齿数分别是48、50、52、54、56、58、60齿且正负齿数为4齿时，计算知，链条AC段的松紧度变化量分别为2.82、2.98、3.13、3.28、3.44、3.59、3.74mm。较大的链条松紧度变化量，是造成链条抖动、易掉链条的原因。

本发明的一种骑行省力舒适的椭圆形牙盘自行车，原理分析：

见图三，以链轮9的啮合点B所在水平线与椭圆牙盘长轴因旋转形成的圆形轨迹最高点所在水平线相重合举例分析，左脚踏板由12点位向3点位旋转时，椭圆牙盘与链条的啮合点C逐渐向偏离中心的外方移动，因B点高于C点，链条BC段呈逐渐缩短趋势，当左脚踏板旋转至3点位时，链条BC段的长度达到最短，即图中的BD段，链条BC的逐渐缩短引起飞轮旋转的角速度降低，需要提供的踩踏力降低。当左脚踏板自3点位向6点位旋转时，链条BD段逐渐向BC靠拢，链条逐渐增长，引起飞轮旋转角速度增大，需要骑行者提供更大的踩踏力，导致3～5点位需要提供的踩踏力大于1～3点位。3～5点位本来就是大腿最易发力的区间，这样的发力方式符合大腿机能，骑行者容易发力，骑行舒适。同时，脚踏板在3～5点位区间内需要提供的踩踏力大于1～3点位，故不存在踏空现象。

解决了链条松紧度变化量较大的原理分析：以20寸自行车的飞轮轴至中轴之间的距离为400mm、飞轮为13齿、椭圆牙盘为56齿且正负齿数为4齿，进行举例分析。上述参数的自行车，图二中链条AC段的松紧度变化量是3.44mm。上述同样参数的新型自行车，安装上链轮9，且以链轮9的啮合点B所在水平线与椭圆牙盘长轴因旋转形成的圆形轨迹最高点所在水平线相重合进行安装，并以链轮9垂直中线与椭圆牙盘中心点垂直中线之间的距离为200mm进行举例分析，见图三，计算知，图三中BC段的链条松紧度变化量是0.65mm，即图三中链条AC段的松紧度变化量是0.65mm，远小于3.44mm,解决了传统自行车单纯地采用椭圆牙盘时存在链条松紧度变化量较大的现象。

Claims (3)

1.一种骑行省力舒适的椭圆形牙盘自行车，其特征在于：包括车架(1)和驱动装置；所述驱动装置安装在车架上；所述驱动装置包括左脚踏板(2)、左曲柄(3)、椭圆牙盘(4)、右曲柄(5)、右脚踏板(6)、中轴(7)、链条(8)、链轮(9)、飞轮(11)；所述中轴、链轮和飞轮安装在车架上；以自行车向前行驶方向作为前方，左脚踏板安装在左曲柄上，左曲柄安装在中轴的左侧，右脚踏板安装在右曲柄上，右曲柄安装在中轴的右侧；所述椭圆牙盘安装在中轴上；所述链条连接椭圆牙盘、链轮和飞轮。

2.根据权利要求1所述的一种骑行省力舒适的椭圆形牙盘自行车，其特征在于：旋转左脚踏板(2)或右脚踏板(6)，使左曲柄(3)和右曲柄(5)垂直于地面，啮合点B在穿过椭圆牙盘(4)上方或前方短轴端点且与长轴平行的直线上方或前方。

3.根据权利要求2所述的一种骑行省力舒适的椭圆形牙盘自行车，其特征在于：所述骑行省力舒适的椭圆形牙盘自行车设有后拨(10)。

Images