CN202807017U - 自行车驱动机构 - Google Patents

Abstract

一种自行车驱动机构，包括固定架、动力输入机构、换向机构、变速机构和动力输出机构。往复踩踏动力输入机构产生往复旋转动力，换向机构将往复旋转动力转换成单向旋转动力，经变速机构增速后，通过动力输出机构连接自行车车轮，从而驱动自行车前进。本实用新型自行车驱动机构的踏板设于左右两侧，骑乘人员通过改变身体的左右重心，往复踩踏左右踏板来驱动自行车前进。本实用新型自行车驱动机构结构紧凑，传动效率高，增速比大，方便站立骑乘驱动小车轮自行车，可整体上减小自行车重量和体积，非常适合应用于便携式折叠自行车。

Description

自行车驱动机构

技术领域

本发明涉及自行车的驱动机构，特别是涉及可以站立骑乘的自行车往复式增速驱动机构。

背景技术

传统自行车都是通过踩踏曲柄转动链轮从而驱动自行车前进的，其缺点是驱动机构庞大，增速比有限，并且必须依靠车座才能安全舒适地骑行，这些都限制了自行车的小型化和轻便化。

新出现的一种新型自行车往复驱动机构，没有链条，驱动机构安装在自行车花鼓内，结构紧凑，但应用该驱动机构的自行车仍然需要依靠坐垫才能安全舒适地骑行。受空间限制，驱动机构的零部件强度和使用寿命是很大的问题。另外该驱动机构增速比有限，也不适合将该驱动机构应用在小轮径的自行车上，对自行车的小型化和轻便化非常有限。

还有一些类似滑板车的小型轻便自行车，可以站立骑行，重量也不太大，但该种自行车的驱动方式不符合人体自然习惯，只能作为一种娱乐用具而无法真正起到交通工具的作用。

发明内容

本发明的目的是提供一种自行车驱动机构，该自行车驱动机构结构紧凑，传动效率高，增速比大，方便站立骑乘驱动小车轮自行车，可整体上减小自行车重量和体积，非常适合应用于便携式折叠自行车。

为了达到上述目的，本发明的自行车驱动机构，包括固定架、动力输入机构、换向机构、变速机构和动力输出机构，其特征是：各机构安装在固定架上，固定架与自行车车架连接；动力输入机构主要由四连杆机构、动力输入轴和两踏板组成，动力输入轴垂直安装在四连杆机构中的一根水平连杆的中间部位，动力输入轴还与固定架通过铰链连接，四连杆机构的另一水平连杆的中间部位与固定架铰链连接，两踏板分别设在四连杆机构的两侧竖直连杆上；换向机构主要由第一单向旋转机构、第二单向旋转机构、第一轴、第二轴、第一锥齿轮、第二锥齿轮和第三锥齿轮组成，第一轴是往复旋转动力输入端，第二轴是单向旋转动力输出端，第一单向旋转机构和第二单向旋转机构反向安装在第一轴上，第一锥齿轮安装在第一单向旋转机构上，第二锥齿轮安装在第二单向旋转机构上，第三锥齿轮安装在第二轴上，第一轴与第二轴互相垂直，第一锥齿轮和第二锥齿轮同轴相向并都与第三锥齿轮啮合；变速机构是一系列相互啮合的增速齿轮；动力输出机构主要由带轮和带组成，带轮通过带连接自行车车轮；动力输入机构、换向机构、变速机构、动力输出机构之间的连接关系是动力输入机构连接换向机构，换向机构连接变速机构，变速机构连接动力输出机构。

所述的四连杆机构是平行四边型四连杆机构，安装在两侧竖直杆上的踏板可以在水平杆转动过程中保持水平状态。

所述的两踏板与四连杆机构的竖直连杆通过铰链连接，可以方便地将踏板折叠，减少宽度，方便存放和运输。

所述的动力输入机构还可以是主要由动力输入轴、水平杆和两踏板组成，动力输入轴垂直安装在水平杆的中间部位，两踏板分别设在水平杆的两端。该动力输入机构比四连杆机构式的更简洁、轻巧，适合水平杆往复转动角度不太大的情形。

所述的换向机构还可以是第二轴是往复旋转动力输入端，第一轴是单向旋转动力输出端，第一单向旋转机构和第二单向旋转机构同向安装在第一轴上，第一锥齿轮安装在第一单向旋转机构上，第二锥齿轮安装在第二单向旋转机构上，第三锥齿轮安装在第二轴上，第一轴与第二轴互相垂直，第一锥齿轮和第二锥齿轮同轴相向并都与第三锥齿轮啮合。

所述的动力输出机构还可以是链轮和链条，链轮通过链条连接自行车车轮。

所述的动力输出机构还可以是一系列相互啮合的齿轮。

所述的动力输入机构、换向机构、变速机构、动力输出机构之间的连接关系还可以是动力输入机构连接变速机构，变速机构连接换向机构，换向机构连接动力输出机构。

所述的动力输入机构、换向机构、变速机构、动力输出机构之间的连接关系还可以是动力输入机构连接变速机构，变速机构连接换向机构，换向机构连接变速机构，变速机构连接动力输出机构。

本发明的踏板设于驱动机构的左右两侧，即相当于是自行车的左右两侧，骑乘人员通过改变身体的左右重心，往复踩踏左右踏板，便可轻松驱动自行车前进。这种自行车驱动方式更适合站立骑乘，可以省去车座，减轻自行车重量，有利于自行车折叠。同时，站立骑乘对人体能起到更好的锻炼效果，不会有长时间骑乘传统自行车那样对人体下身部位的不适。

附图说明

图1是本发明第一实施例的立体示意图。

图2是本发明第一实施例的前视图。

图3是本发明第一实施例的右视图。

图4是本发明第一实施例的内部结构立体示意图。

图5是本发明第一实施例的内部结构左视图。

图6是本发明第一实施例的换向机构分解示意图。

图7是本发明第一实施例的左侧踏板被踩下后的示意图。

图8是本发明第一实施例的两侧踏板向上折叠90度的示意图。

图9是本发明第一实施例安装于自行车的俯视图。

图10是本发明第一实施例安装于自行车的右视图。

图11是本发明第二实施例的立体示意图。

图12是本发明第二实施例的前视图。

图13是本发明第二实施例的内部结构立体示意图。

图14是本发明第二实施例的内部结构左视图。

图15是本发明第二实施例的内部结构分解示意图。

具体实施方式

本发明第一实施例包括：固定架100、上方水平连杆101、下方水平连杆102、左侧竖直连杆103、右侧竖直连杆104、左侧踏板105、右侧踏板106、轴107、轴108、第一单向旋转机构109、第二单向旋转机构110、第一锥齿轮111、第二锥齿轮112、第三锥齿轮113、锥齿轮114、锥齿轮115、轴116、带轮117、带118。

动力输入机构主要由四连杆机构、动力输入轴和两踏板组成。上方水平连杆101、下方水平连杆102、左侧竖直连杆103和右侧竖直连杆104共同组成了四连杆机构。上方水平连杆101与下方水平连杆102长度相等，左侧竖直连杆103与右侧竖直连杆104长度相等。两踏板分别是左侧踏板105和右侧踏板106。左侧踏板105与左侧竖直连杆103通过铰链连接，左侧踏板105可以旋转向上折叠。同样，右侧踏板106与右侧竖直连杆104通过铰链连接，右侧踏板106可以旋转向上折叠。下方水平连杆102的中间部位与固定架100铰链连接，上方水平连杆101的中间部位与轴107固定链接，轴107垂直于四连杆机构所在的平面，轴107的两端与固定架100通过铰链连接。当往复踏动左侧踏板105和右侧踏板106时，上方水平连杆101绕轴107往复旋转，下方水平连杆102绕其中心往复旋转，四连杆机构的平行四边形原理使左侧竖直杆103和右侧竖直杆104保持竖直状态，从而左侧踏板105与右侧踏板106在往复踏动过程中保持水平状态。轴107便是所述动力输入机构的动力输入轴，将往复旋转动力传输给换向机构。

换向机构主要由第一单向旋转机构109、第二单向旋转机构110、第一轴、第二轴、第一锥齿轮111、第二锥齿轮112和第三锥齿轮组成113。轴107同时也是所述换向机构的第一轴，轴108便是所述换向机构的第二轴，轴107是往复旋转动力输入端，轴108是单向旋转动力输出端，第一单向旋转机构109和第二单向旋转机构110反向安装在轴107上，第一锥齿轮111安装在第一单向旋转机构109上，第二锥齿轮112安装在第二单向旋转机构110上，第三锥齿轮113安装在轴108上，轴107与轴108互相垂直，第一锥齿轮111和第二锥齿轮112同轴相向并都与第三锥齿轮113啮合。轴107往复旋转运动时，第一锥齿轮111和第二锥齿轮112向相反的方向单向旋转运动，从而交替地驱动第三锥齿轮113做单向旋转运动，最后通过轴108将单向旋转动力传输给变速机构。

变速机构是一系列相互啮合的增速齿轮，主要由锥齿轮114和锥齿轮115组成。锥齿轮114安装在轴108上，锥齿轮115安装在轴116上，锥齿轮114的直径大于锥齿轮115，因此，轴116的转速比轴108要快，从而起到了增加转速的目的，最后，轴116将单向旋转动力传输给动力输出机构。另外，换向机构中的第一锥齿轮111和第二锥齿轮112的直径都比第三锥齿轮113的要大，也能起到增速的效果。

动力输出机构主要由带轮117和带118组成，带轮117通过带118连接自行车车轮，从而将其动力传输给自行车车轮，驱动自行车前进。采用带轮117和带118可以方便灵活地连接不同尺寸的自行车车轮，增加张紧机构后还可以连接带有减震装置的自行车车轮。

本发明的第一实施例，动力输入机构、换向机构、变速机构、动力输出机构之间的连接关系是动力输入机构连接换向机构，换向机构连接变速机构，变速机构连接动力输出机构。换向机构除了将往复旋转动力转换为单向旋转动力外，还具备了增速功能，变速机构只简单地用了一对增速锥齿轮，整体结构非常紧凑。动力输入机构的水平杆往复转动角度不太大的情形下还可以采用主要由动力输入轴、水平杆和两踏板组成的动力输入机构，使整体结构更紧凑、能量转换效率更高。单向旋转机构可以选用单向轴承或超越离合器。如果需要更大的增速比，还可以在动力输入机构和换向机构间增加变速机构，如在动力输入轴和第一轴间增加行星增速机构，此时机构间连接关系便是动力输入机构连接变速机构，变速机构连接换向机构，换向机构连接变速机构，变速机构连接动力输出机构。动力输出机构还可以采用链轮和链条，或者还可以是一系列相互啮合的齿轮。如果需要实现多级变速功能，变速机构可以是带有多级变速功能的增速变速机构，或者是动力输出机构上采用传统变速自行车的多级链轮变速机构。

下面结合第二实施例的附图，对本发明做更进一步说明。

本发明第二实施例包括：固定架200、水平杆201、左侧踏板205、右侧踏板206、轴207、轴208、第一单向旋转机构209、第二单向旋转机构210、第一锥齿轮211、第二锥齿轮212、第三锥齿轮213、轴214、轴215、齿轮216、齿轮217、齿轮218、齿轮219、锥齿轮220、锥齿轮221、轴222、锥齿轮223。

动力输入机构主要由动力输入轴、水平杆201和两踏板组成。两踏板就是左侧踏板205和右侧踏板206，分别与水平杆201的左右两端铰链连接，可以向上折叠。轴214垂直安装在水平杆201的中间部位。轴214的与固定架200通过铰链连接。当往复踏动左侧踏板205和右侧踏板206时，轴214往复旋转运动。轴214便是所述动力输入机构的动力输入轴，将往复旋转动力传输给变速机构。该动力输入机构结构简单、能量转换效率高，非常适用于水平杆往复转动角度不太大的情形。

变速机构是一系列相互啮合的增速齿轮组，主要包括轴215、齿轮216、齿轮217、齿轮218和齿轮219。齿轮216安装在轴214上，齿轮217和齿轮218安装在轴215上，齿轮219安装在轴208上。齿轮216的直径大于齿轮117，齿轮217直径小于齿轮218，齿轮218直径大于齿轮219，因此，轴208的转速比轴214要快，从而起到了增加转速的目的，最后，轴208将增速后的往复旋转动力传输给换向机构。另外，还可以根据需要设置更多增速齿轮来提高总体增速比。

换向机构主要由第一单向旋转机构209、第二单向旋转机构210、第一轴、第二轴、第一锥齿轮211、第二锥齿轮212和第三锥齿轮组成213。轴207便是所述换向机构的第一轴，轴208便是所述换向机构的第二轴，轴208是往复旋转动力输入端，轴207是单向旋转动力输出端，第一单向旋转机构209和第二单向旋转机构210同向安装在轴207上，第一锥齿轮211安装在第一单向旋转机构209上，第二锥齿轮212安装在第二单向旋转机构210上，第三锥齿轮213安装在轴208上，轴207与轴208互相垂直，第一锥齿轮211和第二锥齿轮212同轴相向并都与第三锥齿轮213啮合。轴208往复旋转运动时，第三锥齿轮将往复旋转动力传输给第一锥齿轮211和第二锥齿轮212，通过第一单向旋转机构和第二单向旋转机构交替地驱动轴207做单向旋转运动，最后，轴207将单向旋转动力传输给动力输出机构。

动力输出机构主要由锥齿轮220、锥齿轮221、轴222和锥齿轮223组成。锥齿轮221和锥齿轮223分别安装在轴222的两端，锥齿轮220与锥齿轮221啮合，锥齿轮223与自行车车轮上的锥齿轮啮合，从而将动力传输给自行车车轮，驱动自行车前进。

本发明的第二实施例，动力输入机构、换向机构、变速机构、动力输出机构之间的连接关系是动力输入机构连接变速机构，变速机构连接换向机构，换向机构连接动力输出机构。该实施例由于换向机构和动力输入机构之间有变速机构，单向旋转机构的承载能力要求有所降低，可以选用更轻巧的单向旋转机构。动力输入机构还可以采用与第一实施例相同的四连杆机构方式，以适应需要水平杆大角度往复旋转的情形。变速机构还可以采用更轻巧的行星齿轮机构。换向机构还可以采用第一轴是往复旋转动力输入端，第二轴是单向旋转动力输出端，第一单向旋转机构和第二单向旋转机构反向安装在第一轴上，第一锥齿轮安装在第一单向旋转机构上，第二锥齿轮安装在第二单向旋转机构上，第三锥齿轮安装在第二轴上，第一轴与第二轴互相垂直，第一锥齿轮和第二锥齿轮同轴相向并都与第三锥齿轮啮合。单向旋转机构可以选用单向轴承或超越离合器。动力输出机构还可以是带轮和带，或者还可以是链轮和链条。如果需要实现多级变速功能，变速机构可以是带有多级变速功能的增速变速机构，或者是动力输出机构上采用传统变速自行车的多级链轮变速机构。

Claims (9)

1.一种自行车驱动机构，包括固定架、动力输入机构、换向机构、变速机构和动力输出机构，其特征是：各机构安装在固定架上，固定架与自行车车架连接；动力输入机构主要由四连杆机构、动力输入轴和两踏板组成，动力输入轴垂直安装在四连杆机构中的一根水平连杆的中间部位，动力输入轴还与固定架通过铰链连接，四连杆机构的另一水平连杆的中间部位与固定架铰链连接，两踏板分别设在四连杆机构的两侧竖直连杆上；换向机构主要由第一单向旋转机构、第二单向旋转机构、第一轴、第二轴、第一锥齿轮、第二锥齿轮和第三锥齿轮组成，第一轴是往复旋转动力输入端，第二轴是单向旋转动力输出端，第一单向旋转机构和第二单向旋转机构反向安装在第一轴上，第一锥齿轮安装在第一单向旋转机构上，第二锥齿轮安装在第二单向旋转机构上，第三锥齿轮安装在第二轴上，第一轴与第二轴互相垂直，第一锥齿轮和第二锥齿轮同轴相向并都与第三锥齿轮啮合；变速机构是一系列相互啮合的增速齿轮；动力输出机构主要由带轮和带组成，带轮通过带连接自行车车轮；动力输入机构、换向机构、变速机构、动力输出机构之间的连接关系是动力输入机构连接换向机构，换向机构连接变速机构，变速机构连接动力输出机构。

2.根据权利要求1所述的自行车驱动机构，其特征是：所述的四连杆机构是平行四边型四连杆机构。

3.根据权利要求1所述的自行车驱动机构，其特征是：两踏板与四连杆机构的竖直连杆通过铰链连接。

4.根据权利要求1所述的自行车驱动机构，其特征是：所述的动力输入机构还可以是主要由动力输入轴、水平杆和两踏板组成，动力输入轴垂直安装在水平杆的中间部位，两踏板分别设在水平杆的两端。

5.根据权利要求1所述的自行车驱动机构，其特征是：所述的换向机构还可以是第二轴是往复旋转动力输入端，第一轴是单向旋转动力输出端，第一单向旋转机构和第二单向旋转机构同向安装在第一轴上，第一锥齿轮安装在第一单向旋转机构上，第二锥齿轮安装在第二单向旋转机构上，第三锥齿轮安装在第二轴上，第一轴与第二轴互相垂直，第一锥齿轮和第二锥齿轮同轴相向并都与第三锥齿轮啮合。

6.根据权利要求1所述的自行车驱动机构，其特征是：动力输出机构还可以是链轮和链条，链轮通过链条连接自行车车轮。

7.根据权利要求1所述的自行车驱动机构，其特征是：动力输出机构还可以是一系列相互啮合的齿轮。

8.根据权利要求1所述的自行车驱动机构，其特征是：动力输入机构、换向机构、变速机构、动力输出机构之间的连接关系还可以是动力输入机构连接变速机构，变速机构连接换向机构，换向机构连接动力输出机构。

9.根据权利要求1所述的自行车驱动机构，其特征是：动力输入机构、换向机构、变速机构、动力输出机构之间的连接关系还可以是动力输入机构连接变速机构，变速机构连接换向机构，换向机构连接变速机构，变速机构连接动力输出机构。

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