CN206654157U - 往复单向驱动动力输入机构、往复单向驱动机构及自行车 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种往复单向驱动动力输入机构、往复单向驱动机构及安装有该驱动结构的自行车，所述往复单向驱动机构包括动力输入机构和传动机构，动力输入机构包括中间盘、主动链轮、从动链轮、链条以及左脚踏板和右脚踏板，主动链轮和从动链轮分别设于中间盘的两端，链条围绕主动链轮、中间盘和从动链轮形成闭环，中间盘的两侧形成有与链条移动方向平行的平直滑轨面，左脚踏板和右脚踏板固定连接在链条上，并设于主动链轮的两侧，且通过滚动部件与平直滑轨面接触。所述传动机构将往复旋转运动转换为单向旋转运动并向驱动轮盘输出单向旋转动力。本实用新型能够解决力臂存在上下死点的问题，并具有结构简单、组装简便、传动效率高的优点。

Description

往复单向驱动动力输入机构、往复单向驱动机构及自行车

技术领域

本实用新型涉及一种往复单向驱动动力输入机构、往复单向驱动机构以及安装有所述往复单向驱动结构的自行车。

背景技术

现有的传统自行车大部分是通过由脚蹬、曲柄、牙盘、中轴等组成的驱动系统来完成对自行车的驱动，从而使自行车不断前进。具体地，骑行时，用户将脚踩在脚蹬上，施加力使脚蹬带动曲柄绕中轴做圆周运动，中轴带动牙盘转动，牙盘通过链条带动后轮上的飞轮，从而带动车轮转动使自行车前行。在此过程中，当脚蹬位于最高点和最低点时力臂为零，从而不做功，即力臂存在上下死点的问题，此时施加的力无法驱动自行车前进。因而，在现有的传统自行车中，由于受作用力方向和传动器件数量等的影响，骑行效率不高。

因此本领域的技术人员一直致力于解决不仅能够使力臂处于最佳点，而且能够同时保持高的传动效率的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种往复单向驱动动力输入机构、往复单向驱动机构以及安装有所述往复单向驱动结构的自行车，所述往复单向驱动动力输入机构和往复单向驱动机构能够始终保持最佳力臂点，且结构简单紧凑、布置方便灵活、传动效率高。

根据本实用新型的实施例，可提供一种往复单向驱动动力输入机构，所述往复单向驱动动力输入机构包括中间盘、主动链轮、从动链轮、链条以及左脚踏板和右脚踏板，主动链轮和从动链轮分别设于中间盘的两端，链条围绕主动链轮、中间盘和从动链轮形成闭环，中间盘的两侧形成有与链条的移动方向平行的平直滑轨面，左脚踏板和右脚踏板固定连接在链条上，并设于主动链轮的两侧，且通过滚动部件与平直滑轨面接触。

优选地，所述滚动部件可为滚珠或滚轮。

优选地，所述往复单向驱动动力输入机构还可包括罩住中间盘、主动链轮、从动链轮和链条的壳体，壳体上可形成有用于露出左脚踏板和右脚踏板的开口，左脚踏板和右脚踏板能够沿所述开口往复移动。

根据本实用新型的另一方面，可提供一种往复单向驱动机构，所述往复单向驱动机构包括动力输入机构和传动机构，动力输入机构可包括中间盘、主动链轮、从动链轮、链条以及左脚踏板和右脚踏板，主动链轮和从动链轮可分别设于中间盘的两端，链条可围绕主动链轮、中间盘和从动链轮形成闭环，中间盘的两侧可形成有与链条的移动方向平行的平直滑轨面，左脚踏板和右脚踏板可固定连接在链条上，并可设于主动链轮的两侧，且可通过滚动部件与平直滑轨面接触。传动机构包括主动立轴、主驱动锥形齿轮、左驱动锥形齿轮、右驱动锥形齿轮、左超越离合器、右超越离合器和驱动轴，其中，主动立轴的一端可安装有主动链轮，另一端可安装有主驱动锥形齿轮，左驱动锥形齿轮和右驱动锥形齿轮可分别位于主驱动锥形齿轮的两侧并可与主驱动锥形齿轮啮合，左驱动锥形齿轮和右驱动锥形齿轮可安装在驱动轴上，驱动轴可具有与主动立轴的轴线垂直的轴线，左超越离合器和右超越离合器可分别安装在左驱动锥形齿轮与驱动轴之间以及右驱动锥形齿轮与驱动轴之间，驱动轴的输出端上可安装有驱动轮盘。

优选地，所述滚动部件可为滚珠或滚轮。

优选地，所述的往复单向驱动机构还可包括罩住中间盘、主动链轮、从动链轮和链条的壳体，壳体上可形成有用于使左脚踏板和右脚踏板露出的开口，且左脚踏板和右脚踏板能够沿开口往复移动。

优选地，在所述主驱动锥形齿轮的外侧，主支撑轴承和第一油封可依次安装在主动立轴上，在主支撑轴承和第一油封外周可套有立轴承座，立轴承座可通过丝扣与外壳连接，在左驱动锥形齿轮的外侧，左支撑轴承可套在驱动轴上，在所述左支撑轴承上可套有左端盖，左端盖可通过丝扣与外壳连接，在所述右驱动锥形齿轮的外侧，右支撑轴承和第二油封可依次安装在驱动轴上，在第二油封外侧的驱动轴上可套有右端盖，右端盖可通过丝扣与外壳连接。

优选地，所述外壳可为T型外壳。

根据本实用新型的另一方面，可提供一种自行车，所述自行车包括车把、车座、前轮、后轮、飞轮和车架，在所述车架上可安装有根据本实用新型的往复单向驱动机构，其中，驱动链条可围绕驱动牙盘和飞轮形成闭环。

优选地，所述自行车可为躺式自行车，所述往复单向驱动机构可沿自行车的前后方向安装在躺式自行车的车架上。

本实用新型可将传统自行车中的脚蹬围绕中轴做圆周运动转变为脚蹬在最佳力臂点做水平或上下往复运动，可有效地解决传统自行车在骑行过程中脚蹬和中轴之间的力臂存在上下死点的问题，且结构简单、紧凑，骑行效率高。

附图说明

通过下面结合附图对实施例进行的描述，本实用新型的这些和/或其他方面将会变得更易于理解，在附图中：

图1是根据本实用新型的实施例的非躺式自行车的示意图；

图2是根据本实用新型的实施例的躺式自行车的示意图；

图3是沿着图1的A方向观察的根据本实用新型的实施例的往复单向驱动机构的示意图；

图4是图3的立体图；

图5是沿着图1的B-B线截取的剖视图。

在所有的附图和具体实施方式中，相同的标号指示相同的元件。附图可不按照比例绘制，为了清楚及简洁起见，附图中的元件的相对尺寸、比例和描绘可被夸大。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型实施例进行详细的描述。

传统自行车具有各种不同的类型，仅在此提出了非躺式自行车和躺式自行车两种类型以对根据本实用新型的实施例的往复单向驱动机构进行详细的描述。本实用新型尤其适用于以往的利用脚蹬的圆周旋转而将力通过链条和链轮传输到后轮来完成驱动的自行车。在此使用的“自行车”还应包括其他以同样方式驱动和具有不同数量的轮子的车辆，例如三轮车等。进一步地可以理解的是，根据本实用新型的往复单向驱动动力输入机构及往复单向驱动机构的应用不仅仅限于自行车，通过踩踏动作来进行动力输入的机构均可应用本实用新型。

图1是安装有根据本实用新型的实施例的往复单向驱动机构的非躺式自行车的示意图。参照图1，根据本实用新型的实施例的往复单向驱动机构可大致沿上下方向安装在非躺式自行车的车架31上，与驱动链条29、飞轮28、后轮27、前轮32构成非躺式自行车的驱动系统。图1中示出了往复单向驱动机构中的中间盘23、主动链轮19、从动链轮25、左脚踏板22、右脚踏板24和驱动轮盘13。骑行时，使用者的左脚可蹬在左脚踏板22上，右脚可蹬在右脚踏板24上。当左脚往下蹬时，会同时拉回右脚踏板24，因此踩踏方向为上下往复蹬踩。

图2是根据本实用新型的实施例的躺式自行车的示意图。参照图2，根据本实用新型的实施例的往复单向驱动机构可水平安装在躺式自行车的车架36上，与驱动链条29、飞轮28、后轮27、前轮35构成躺式自行车的驱动系统。其中，与普通自行车相比，躺式自行车的前轮35的直径可小于后轮27的直径，且车座34可设置为具有靠背。图2中示出了往复单向驱动机构中的中间盘23、主动链轮19、从动链轮25、左脚踏板22、右脚踏板24和驱动轮盘13。骑行时，使用者的左脚可蹬在左脚踏板22上，右脚可蹬在右脚踏板24上。当左脚前蹬时，会同时拉回右脚踏板24，因此踩踏方向为水平往复蹬踩。

图1和图2中示出的根据本实用新型的非躺式自行车和躺式自行车的驱动机构可将传统自行车中的脚蹬围绕中轴做圆周运动转变为脚蹬在最佳力臂点做水平或上下往复运动，可有效地解决传统自行车在骑行过程中脚蹬和中轴之间的力臂存在上下死点的问题。

接下来，将详细地描述根据本实用新型的实施例的往复单向驱动机构的结构和运动机理。图1和图2中的往复单向驱动机构仅是安装方向不同，因此以图1中的往复单向驱动机构为例进行说明。

图3是沿着图1的A方向观察的根据本实用新型的实施例的往复单向驱动机构的示意图，图4是图3的立体图，图5是沿着图1的B-B线截取的剖视图。

参照图3至图5可知，根据本实用新型的往复单向驱动机构可包括动力输入机构和传动机构。其中，动力输入机构可包括中间盘23、主动链轮19、从动链轮25、链条21以及左脚踏板22和右脚踏板24。其中，中间盘23呈板状，其两端设有主动链轮19和从动链轮25，其两侧形成有与链条21的移动的方向平行的平直滑轨面。具体地，主动链轮19安装在中间盘23一端，并可驱动传动机构，从动链轮25可与中间盘23的平面共面地安装在中间盘23另一端。链条21安装在主动链轮19上，并围绕主动链轮19和从动链轮25形成闭环。左脚踏板22和右脚踏板24可固定连接在链条21上，并设于主动链轮19的两侧，且通过滚动部件26(例如，滚珠或滚轮)连接在中间盘23两侧，以便能够通过滚动部件26与平直滑轨面接触，以确保在中间盘23上能够以最小化的摩擦力进行往复直线运动。因此，当左脚踏板22沿着中间盘23下移时，会同时带动右脚踏板24沿着中间盘23上移，从而可有效地实现左、右脚踏板22和24的往复直线运动。

此外，动力输入机构还可包括能够罩住中间盘23、主动链轮19、从动链轮25和链条21的壳体37，在壳体37上可形成有用于使左脚踏板22和右脚踏板24露出的开口，从而使左脚踏板22和右脚踏板24能够沿着所述开口进行往复移动。所述开口可以是与踏板的形状相对应的条形开口，但不限于此。壳体37可保证所有传动部件均处于封闭体内，不会弄脏骑车人的衣服，不需要定期清洁和上油，省略了维护工作，也避免了掉链子的情况的发生，既使用安全又结构紧凑。

传动机构可包括主动立轴18、主驱动锥形齿轮20、左驱动锥形齿轮4、右驱动锥形齿轮8、左超越离合器3、右超越离合器7、驱动轴6。其中，主动立轴18的上端安装有主动链轮19，由此可实现与动力输入机构的连接；主驱动锥形齿轮20可安装在主动立轴18上；左驱动锥形齿轮4和右驱动锥形齿轮8可分别与主驱动锥形齿轮20啮合，并可安装在具有与主动立轴18的轴线垂直的轴线的驱动轴6上；左超越离合器3和右超越离合器7可分别安装在左驱动锥形齿轮4与驱动轴6之间以及右驱动锥形齿轮8与驱动轴6之间。其中，在驱动轴6的右端(或者，输出端)可连接有驱动轮盘13，传动机构可通过驱动轮盘13将从动力输入机构获得的能量传送给所要驱动的装置，例如，可通过驱动轮盘13将从动力输入机构获得的能量传送给自行车的飞轮28(如图1和图2所示)，从而驱动自行车前行。

具体地，如图5所示，在传动机构中，主驱动锥形齿轮20可安装在主动立轴18下端，主驱动锥形齿轮20的左侧可与左驱动锥形齿轮4啮合，右侧可与右驱动锥形齿轮8啮合。在左驱动锥形齿轮4和右驱动锥形齿轮8的内孔中可分别安装有左超越离合器3和右超越离合器7，从而左超越离合器3和右超越离合器7分别可与左驱动锥形齿轮4和右驱动锥形齿轮8一起安装在驱动轴6上。在自行车运动的过程中，由于左、右脚踏板22和24可以直线地(例如，上下地或水平地)往复运动从而可带动主动链轮19进行往复运动，且主动链轮19的往复运动可以带动主驱动锥形齿轮20进行往复运动，主驱动锥形齿轮20的往复运动可以带动与主驱动锥形齿轮20啮合的左、右驱动锥形齿轮4和8进行相反的旋转运动，左、右驱动锥形齿轮4和8的旋转运动又可以带动安装于左、右驱动锥形齿轮4和8的内孔中的左、右超越离合器3和7进行旋转运动，而左、右超越离合器3和7可根据左、右驱动锥形齿轮4和8的旋转方向的变换而自动实现对驱动轴6的咬合与释放，因此传动机构可将主动立轴18的往复旋转运动变换成驱动轴6的单向旋转运动。因此，根据本实用新型的传动机构的结构比较紧凑，且与现有的传动方式相比，其传动路径较短，传动效率较高。

如图5所示，在主驱动锥形齿轮20的上方(或，主驱动锥形齿轮20的外侧)，主支撑轴承14和第一油封17可依次套在主动立轴18上。主支撑轴承14和第一油封17上可套有立轴承座15，以支撑主支撑轴承14并保证主动立轴18的圆周旋转。立轴承座15上可设有螺纹结构，从而可通过丝扣与套在传动机构上的“T”型外壳5的顶部进行连接。为了进一步保证传动机构的稳定性，可通过在丝扣上设有第一锁紧螺母16来进一步对传动机构进行紧固处理。

在左驱动锥形齿轮4的左侧，左支撑轴承2可套在驱动轴6上，且可在左支撑轴承2上套有左端盖1以对传动机构的左侧进行密封和定位，并可使传动机构的传动更加平稳。此外，可在左端盖1上设有螺纹结构，以便能够通过丝扣与套在传动机构上的“T”型外壳5的左侧进行连接。

在右驱动锥形齿轮8的右侧，右支撑轴承9和第二油封12可套在驱动轴6上，且可在右支撑轴承9和第二油封12上套有右端盖10以对传动机构的左侧进行定位，并可保证传动机构能够平稳地进行传动。此外，可在右端盖10上设有螺纹结构，以便能够通过丝扣与套在传动机构上的“T”型外壳5的右侧进行连接。为了进一步保证传动机构的稳定性，可在“T”型外壳5的右侧上设有第二锁紧螺母11，如图5所示。

如上所述，根据本实用新型的往复单向机构的传动机构零件少，结构简单紧凑、传动路径较短、布置方便灵活。

在驱动轴6的输出端，可与驱动轴6同轴地安装有驱动轮盘13，可在驱动轮盘13上安装用于驱动自行车的驱动链条29，从而实现对自行车的驱动。

根据本实用新型的往复单向驱动机构可与后轮27、飞轮28、驱动链条29、车座30(或34)、驱动轮盘13、车架31(或36)、前轮32(或35)和车把33组成自行车驱动系统和导向系统。具体地，中间盘23和外壳5或者壳体37和外壳5可具有安装在自行车的车架31、36上的结构，以保证根据本实用新型的往复单向驱动机构能够稳定地在安装在自行车的车架31、36上，从而可确保自行车的高效运行。而且，主动链轮19、从动链轮25能够可旋转地安装在中间盘23或壳体37上。优选地，中间盘23的两端可形成为弧形，以便于容纳主动链轮19和从动链轮25。但不限于此，中间盘23的两端呈平面亦可。

结合图1至图5，在骑行根据本实用新型的实施例的往复单向驱动机构式自行车时，具体驱动过程如下：使用者将左脚蹬在左脚踏板22，将右脚蹬在右脚踏板24上，当其左脚前蹬时，左脚踏板22向前运动的同时可拉回右脚踏板24，并可使驱动链条21向前移动，链条21可使主动链轮19和主动立轴18同步正转，主动立轴18可带动主驱动锥形齿轮20正转，由于主驱动锥形齿轮20分别与左驱动锥形齿轮4和右驱动锥形齿轮8啮合，因此主驱动锥形齿轮20可分别带动左驱动锥形齿轮4正转、右驱动锥形齿轮8反转，此时位于左驱动锥形齿轮4的内孔中的左超越离合器3可咬合驱动轴6使驱动轴6与驱动轮盘13同步正转，而位于右驱动锥形齿轮8内的超越离合器7可释放驱动轴6，因此驱动轴6可随着左驱动锥形齿轮4正转，从而可带动驱动链条29运动进而驱动自行车飞轮28、后轮27使自行车前行。当右脚前蹬时，动作向反，即，右脚踏板24向前运动可同时拉回左脚踏板22，并可使驱动链条21向前移动，链条21可使主动链轮19和主动立轴18反转，主动立轴18可带动主驱动锥形齿轮20反转，由于主驱动锥形齿轮20分别与左驱动锥形齿轮4和右驱动锥形齿轮8啮合，因此主驱动锥形齿轮20可分别带动左驱动锥形齿轮4反转、右驱动锥形齿轮8正转，此时位于右驱动锥形齿轮8的内孔中的右超越离合器7可咬合驱动轴6使驱动轴6与驱动轮盘13正转，而位于左驱动锥形齿轮4内的左超越离合器3可释放驱动轴6，因此驱动轴6可随着右驱动锥形齿轮8正转，从而可带动驱动链条29运动进而驱动自行车飞轮28、后轮27使自行车前行。

如上所述，根据本实用新型的实施例的往复单向机构在如上所述的驱动过程中，可始终保持驱动轴6正转输出，并在自行车运动的全部过程中均可保持对主动链轮19的最佳驱动角度，从而可有效地保证自行车的高效率运行。

如上所述，根据本实用新型的实施例的往复单向驱动机构结构简单紧凑、布置方便、传动路径较短、传动效率高，并可同时始终保证所施加的力与主动链轮处于最长力臂点，使得能量转换效率最高，且使用丝扣和锁紧螺母等保证驱动机构的使用可靠性，延长了其使用寿命，对提高自行车的安全性能和骑行的轻便性具有很积极意义。

虽然已示出和描述了本实用新型的一些实施例，但本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本实用新型的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行改变。

Claims (10)

1.一种往复单向驱动动力输入机构，其特征在于，包括中间盘(23)、主动链轮(19)、从动链轮(25)、链条(21)以及左脚踏板(22)和右脚踏板(24)，主动链轮(19)和从动链轮(25)分别设于中间盘(23)的两端，链条(21)围绕主动链轮(19)、中间盘(23)和从动链轮(25)形成闭环，中间盘(23)的两侧形成有与链条(21)的移动方向平行的平直滑轨面，左脚踏板(22)和右脚踏板(24)固定连接在链条(21)上，并设于主动链轮(19)的两侧，且通过滚动部件(26)与平直滑轨面接触。

2.如权利要求1所述的往复单向驱动动力输入机构，其特征在于，所述滚动部件(26)为滚珠或滚轮。

3.如权利要求1所述的往复单向驱动动力输入机构，其特征在于，还包括罩住中间盘(23)、主动链轮(19)、从动链轮(25)和链条(21)的壳体(37)，壳体(37)上形成有用于使左脚踏板(22)和右脚踏板(24)露出的开口，且左脚踏板(22)和右脚踏板(24)能够沿所述开口往复移动。

4.一种往复单向驱动机构，包括动力输入机构和传动机构，其特征在于，

动力输入机构包括中间盘(23)、主动链轮(19)、从动链轮(25)、链条(21)以及左脚踏板(22)和右脚踏板(24)，主动链轮(19)和从动链轮(25)分别设于中间盘(23)的两端，链条(21)围绕主动链轮(19)、中间盘(23)和从动链轮(25)形成闭环，中间盘(23)的两侧形成有与链条(21)的移动方向平行的平直滑轨面，左脚踏板(22)和右脚踏板(24)固定连接在链条(21)上，并设于主动链轮(19)的两侧，且通过滚动部件(26)与平直滑轨面接触，

传动机构包括主动立轴(18)、主驱动锥形齿轮(20)、左驱动锥形齿轮(4)、右驱动锥形齿轮(8)、左超越离合器(3)、右超越离合器(7)和驱动轴(6)，其中，主动立轴(18)的一端安装有主动链轮(19)，另一端安装有主驱动锥形齿轮(20)，左驱动锥形齿轮(4)和右驱动锥形齿轮(8)分别位于主驱动锥形齿轮(20)的两侧并与主驱动锥形齿轮(20)啮合，左驱动锥形齿轮(4)和右驱动锥形齿轮(8)安装在驱动轴(6)上，驱动轴(6)具有与主动立轴(18)的轴线垂直的轴线，左超越离合器(3)和右超越离合器(7)分别安装在左驱动锥形齿轮(4)与驱动轴(6)之间以及右驱动锥形齿轮(8)与驱动轴(6)之间，驱动轴(6)的输出端上安装有驱动轮盘(13)。

5.如权利要求4所述的往复单向驱动机构，其特征在于，所述滚动部件(26)为滚珠或滚轮。

6.如权利要求4所述的往复单向驱动机构，其特征在于，还包括罩住中间盘(23)、主动链轮(19)、从动链轮(25)和链条(21)的壳体(37)，壳体(37)上形成有用于使左脚踏板(22)和右脚踏板(24)露出的开口，且左脚踏板(22)和右脚踏板(24)能够沿开口往复移动。

7.根据权利要求4所述的往复单向驱动机构，其特征在于，在所述主驱动锥形齿轮(20)的外侧，主支撑轴承(14)和第一油封(17)依次安装在主动立轴(18)上，在主支撑轴承(14)和第一油封(17)外周套有立轴承座(15)，立轴承座(15)通过丝扣与外壳(5)连接，在左驱动锥形齿轮(4)的外侧，左支撑轴承(2)套在驱动轴(6)上，在所述左支撑轴承(2)上套有左端盖(1)，左端盖(1)通过丝扣与外壳(5)连接，在所述右驱动锥形齿轮(8)的外侧，右支撑轴承(9)和第二油封(12)依次安装在驱动轴(6)上，在第二油封(12)外侧的驱动轴(6)上套有右端盖(10)，右端盖(10)通过丝扣与外壳(5)连接。

8.根据权利要求7所述的往复单向驱动机构，其特征在于，所述外壳(5)为T型外壳。

9.一种自行车，包括车把(33)、车座(30、34)、前轮(32、35)、后轮(27)、飞轮(28)和车架(31、36)，其特征在于，在所述车架(31、36)上安装有如权利要求4所述的往复单向驱动机构，其中，驱动链条(29)围绕驱动轮盘(13)和飞轮(28)形成闭环。

10.根据权利要求9所述的自行车，其特征在于，所述自行车为躺式自行车，所述往复单向驱动机构沿自行车的前后方向安装在躺式自行车的车架(36)上。