CN2044239U

CN2044239U - 不等径对称圆弧形驱动链轮

Info

Publication number: CN2044239U
Application number: CN 88207038
Authority: CN
Inventors: 章崇焕
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-06-11
Filing date: 1988-06-11
Publication date: 1989-09-13

Abstract

一种不等径对称圆弧(近似椭圆)形驱动链轮，用于各种靠人力脚踏行驶的自行车升速链传动机构中，所需脚踏力的大小与传动比大小成正比。本实用新型就是通过近似椭圆形驱动链轮所组成的传动机构，实现传动比由小到大的周期性变化，利用近似椭圆驱动链轮传动比小的转角区间与骑车人用力蹬踏板曲柄的转角区间相对应，而传动比大的转角区间靠人和车前进中的惯性通过，达到省力快速，在长途和坡道上行驶减少疲劳的目的。

Description

本实用新型，涉及一种自行车或类似车辆上的驱动链轮。

1986年8月6日中国专利局公告了专利申请号为CN85201610U变传动比自行车传动机构的技术方案。它虽然将自行车的驱动链轮制成椭圆形，想合理使用人力提高骑车的功效。但这种方案是不省力的，已有技术介绍了使椭圆长轴处在受力链条的垂直线上时，踏板曲柄正好与小腿成垂直位置即：椭圆长轴与踏板曲柄之间的夹角(ψ)约等于座位至椭圆形链轮中心连线与该中心至从动轮中心连线的夹角加上10°～30°，这样(ψ)角大约等于70°～90°。也就是说曲柄中心线接近椭圆驱动链轮几何短轴轴线，这样当人骑自行车处于链条张紧边与椭圆驱动链轮长轴部分的弧线相切位置时，切点至该轮旋转中心的距离大于相同齿数圆形链轮的节圆半径，因此是处在传动比大于用同齿数圆形驱动链轮传动的情况下蹬车。自行车都是升速链传动，所需脚蹬踏板力的大小与速比大小成正比，脚蹬踏板用力的转角区间传动比大，所需脚踏力也大，所以说已有技术的传动机构不省力。尤其在长途和坡道上骑车，比用同齿数的圆驱动链轮所组成的传动机构要费力，将会增加骑车人的疲劳感。已有技术的传动机构，可能提高一些车速，那是由于加大了脚踏力而取得的。

本实用新型的目的是克服已有技术的不足，使踏板曲柄链轮传动的各种自行车，在省力的基础上加快车速，以便减少骑车人的疲劳感。同时链轮还要容易制作，成本低，无论在新车上采用或在旧车上改装都容易实现。

本实用新型是通过以下技术方案来实现的：将驱动链轮设计成不等径对称圆弧形(近似椭圆形)，其几何长轴轴线相对于踏板曲柄中心线的角度，按逆时针方向转为0°～25°之间。

下面将结合附图对本实用新型的原理及其实施例作进一步说明。

附图1是采用近似椭圆驱动链轮的自行车链传动机构示意图；

附图2是近似椭圆驱动链轮传动过程省力原理图。

曲柄(2)或(7)的中心线，设计成接近近似椭圆驱动链轮(1)几何长轴轴线位置，这是利用近似椭圆驱动链轮传动比小的转角区间与骑车人用力蹬踏板(3或8)曲柄(2或7)的转角区间相对应，而传动比大的转角区间靠人和车前进中的惯性通过，达到省力、快速、减少疲劳的目的，设计原理如下：

链传动的各种自行车都是升速传动，所需脚踏力P与速比i的关系式是：

P = \frac{T \cdot r}{R \cdot η} = \frac{T \cdot r \cdot r_{o}}{R \cdot η \cdot r_{o}} = \frac{T \cdot r_{o}}{R \cdot η} \cdot i

T——自行车在匀速行驶中链条(4)的张紧力；

R——曲柄(2)与小腿(10)垂直时的半径；

η——传动效率；

r——链条(4)的张紧边与近似椭圆驱动链轮圆弧的切点至该轮中

心的距离；

r_o——从动链轮(6)的节圆半径；

i——传动速比

\frac{r}{r_{o}} = i .

当自行车匀速行驶中，除了r由大到小变化，引起速比i由大到小发生变化而外，算式中其它项都是不变的数值，本实用新型就是利用力P与速比i的大小成正比的关系，采用近似椭圆形驱动链轮，这种驱动链轮(1)每旋转一周，速比i由大到小变化两次，当其几何长轴部分的圆弧与链条(4)的张紧边相切时，速比i大所需脚踏力P也大，把这种情况放在靠人和车的质量在行驶中的惯性前进部分，如附图2，(c)图～(e)图所示，踏板(8)曲柄(7)的β转角区，此转角区间人是不用力蹬车的空转区，当其几何短轴部分的圆弧与链条(4)张紧边相切时，如附图2，(a)图～(c)图所示，切点至旋转中心距离，小于普通自行车同齿数圆驱动链轮(5)的节圆半径，所以传动比i小，所需的脚踏力P也小，把这种情况放在人们骑自行车用力蹬踏板(3)曲柄(2)的α转角区间，所以就能减小骑车时所需的脚踏力P，达到省力的目的。又因近似椭圆形驱动链轮(1)与普通自行车的圆驱动链轮(5)的齿数相同，两种不同形状齿数相同的驱动链轮，各自所组成的传动机构的总速比i和驱动链轮每旋转一周的自行车行程L都是相等的。

\frac{Z_{t}}{Z_{o}} = \frac{Z_{y}}{Z_{o}} = i

式中Z_t——近似椭圆驱动链轮(1)齿数；

Z_y——圆形驱动链轮(5)的齿数；

Z_o——从动链轮(6)的齿数，(不变)

因Z_t＝Z_y，所以速比i相同；

L＝π·D·i

式中D——是车轮(9)相同规格自行车轮胎的外径。

由此可见，本实用新型的技术方案，省力并不降低速度。如果用与骑普通圆形驱动链轮自行车相同的脚踏力P_y，骑本技术方案改进后的自行车，则链条(4)的张紧力T将会增大，见下式

T = \frac{P_{y} \cdot R}{r},

当近似椭圆驱动链轮(1)的几何短轴部分的圆弧与链条(4)的张紧边相切时，r小于普通自行车的圆驱动链轮(5)的节圆半径，所以T₂比骑普通自行车的T₁增大了，因此人和车的质量m得到加速，如下式，当T₂＞T₁时加速度a增大，因而提高了车速，这就达到了省力而又能提高车速，减少骑车人疲劳感的目的了，对于在长途和坡道

a = \frac{T_{2} - T_{1}}{m}

上骑车效果更加显著。

本实用新型所采取的技术方案，如用在不变速的普通自行车上适当增加近似椭圆链轮(1)的齿数或减少从动链轮(6)的齿数，在不加大脚踏力的情况下可进一步提高车速。再如用在变速的自行车上，用快档速度骑车时，脚踏力与骑普通圆驱动链轮自行车时相仿，这样车速将会更快。在结构上除了采用不等径对称圆弧形驱动链轮外，不再增加其它装置，因此结构简单造价低，各种新的或旧的自行车(包括三轮车)改进都具有通用和互换的性能，又达到了容易实现的目的。

附图说明：

1——近似椭圆形驱动链轮；

2——右曲柄；

3——右踏板；

4——链条；

5——同齿数圆链轮(作为比较用的图形)；

6——从动链轮；

7——左曲柄；

8——左踏板；

9——车轮；

10——人的小腿。

Claims

1.一种自行车驱动链轮，是由椭圆形链轮，曲柄和踏板所构成，其特征在于所述的椭圆形链轮是由两对完全对称的半径不同的圆弧所组成的近似椭圆形链轮，此近似椭圆形驱动链轮的几何长轴轴线相对于脚踏曲柄中心线的角度，按逆时针方向转为0°～25°。