CN216332564U - 一种省力型自行车的传动结构 - Google Patents

Abstract

这里公开一种省力型自行车的传动结构，它以加长的左、右摆杆，在力矩最大化的区域间上下摆动来做功；通过棘轮把摆杆的往复运动转变成圆周运动来转动后轴；后轴经齿轮A与B、C与D两级传动增速后驱动后轮。这种结构，较传统自行车的脚蹬作圆周运动的骑行方式，把力矩轨迹线由0‑100‑0提高到94‑100‑94，使做功的效率能够得到充分发挥，使自行车骑起来又轻又快。

Description

一种省力型自行车的传动结构

技术领域：涉及自行车

背景技术：传统的自行车都是采用踩动脚蹬以曲柄作圆周运动，在半圆形的180°(即曲柄横着时作为力矩最大点的±90°角)区域之间做功。由于转动时角度变动，区域的每个点的力矩都随着不断变化，以力矩最大点为100％，则上下点(即90°角)的力距都为0，平均力距不是很高，所以费力。转动时形成一个半圆形的0至100至0的力矩轨迹线的峰值，两个峰值之间，包括有踩不动的“力距为0的角度”以及费力的“力距小、效率低的角度”组成的低谷。所以，我们平时骑行时，通常是以不做功的“空转”形式转过低谷。只有在比赛、上坡、急着赶路才在“力距小、效率低的角度”做功，就要多做无用功。费力加上空转少做的功，整体效率也就70％，如何能够发挥其余的30％，一直是人们努力探索的方向。

发明内容：这里公开一种省力型自行车的传动结构(见图1)：它采用蹬动左、右摆杆(11) 上下摆动产生的力，通过固定在上面的左、右棘轮(1)把这种上下摆动转变成后轴(4)的圆周运动，后轴(4)经过固定在上面的齿轮A(8)传动齿轮B(14)、齿轮B(14)通过与之以短轴(13)固定的齿轮C(12)再传动固定在后轮(5)上的齿轮D(6)，经过两级齿轮传动增速后驱动后轮(5)。这种传动结构安装在自行车的后轴(4)上的原因，是由于中轴与前轮距离短，没有容纳摆杆的空间，所以把后轴(4)“以轴承连接后叉”，使它在承重的基础上，代替中轴起传动作用(见图3)；这里使用长度60cm的摆杆(11)(代替15cm长的曲柄)，在 40°夹角(即力矩最大点的±20°角)区域之间上下摆动来做功，使上下点的力距都能够增大至94％，形成94至100至94的弧形力距轨迹线。因为在力距最大化的区域做功，所以“省力”；摆杆的摆动，不存在空转就多做功。所以，这种结构的自行车骑起来又轻又快。

现有的棘轮在工作的时候，会发出钢丝压着棘爪在相邻的棘齿之间跳动的“嗒嗒”声。这种棘轮使用在这里，摆杆(11)上下频繁的反复做功，容易引起钢丝产生金属疲劳，从而导致失灵，这里推出一种由多个滚针(9)配合卡槽(15)的台阶与卡芯(16)之间的搓动产生的“卡”住、“脱”开这种方式的棘轮，静音、稳定性好。

附图说明：图1、自行车(后叉和后轮中心剖面线去除左侧部分的)传动结构示意图。图2、棘轮(1)剖面左视示意图。图3、自行车摆杆示意图。

图中：1棘轮、2(后叉)轴承、3(后轮)轴承、4后轴、5后轮(右侧)、6齿轮D、7 后叉(右侧)、8齿轮A、9滚针、10螺帽、11摆杆、12齿轮C、13短轴、14齿轮B、15卡槽、16卡芯、17外壳。

具体实施方式：外径六角形的后轴(4)两端为丝杆，分别贯穿4只轴承以及内径为六角形的齿轮A(8)、左右棘轮(1)：(见图1)以中间两只轴承(3以及右边的一只)固定后轮(5)，后轮(5)右边固定有齿轮D(6)；两边两只轴承(2以及右边一只)分别固定后叉的左端以及右端(7)，后叉(7)上面有一支以轴承固定的短轴(13)，短轴(13)两端固定齿轮 B(14)和齿轮C(12)；右边，后轴(4)以外六角固定齿轮A(8)的内六角；再两边，各有一个棘轮(1)以内六角与其固定，棘轮外壳与摆杆(11)的后端连接(见图2)；最后，两端以螺帽(10)固定。其中齿轮A(8)传动齿轮B(14)，齿轮C(12)传动齿轮D(6)。

上面所述的棘轮(1)，外壳(17)的内径后侧上面有卡槽(15)(见图2)，它是一组弧形排列的多个(这里用了5个)台阶，每个台阶上有一支与卡槽(15)长度相等的圆柱形滚针(9)；台阶面呈弧形，与卡芯(16)的外径弧度相等；台阶面与卡芯(16)外径之间形成上宽、下窄的弧形夹角，宽处大于滚针(9)的直径，窄处小于滚针(9)的直径。

上面所述的摆杆(11)踩下去以后的向上复位，依靠弹簧来完成：它是一根钢丝，中间在棘轮(1)的外径上面环绕2圈，一头扣着后叉(右边因齿轮间隔，可以扣在与车身固定的齿轮罩壳上)，一头扣着摆杆(11)。

下面把新型棘轮配合新型传动结构结合弹簧在骑行时的工作过程作简单的描述：当向下面踩动摆杆(11)时，向上转动的卡槽(15)以台阶面搓动滚针(9)向窄处滚动，被夹角“卡”住，棘轮(1)只能带动后轴(4)一起转动，并传动所有齿轮及后轮(5)，同时弹簧被扭转；当提起时，弹簧向上反弹使摆杆(11)向上复位，下落的卡槽(15)搓动滚针(9)滚入宽处，与卡芯(16)各自“脱”开，棘轮(1)不能传动后轴(4)。这种结构，左右摆杆(11)通过棘轮(1)交替“卡”、“脱”的方法转动后轴(4)，后轴(4)再经过齿轮A(8)与齿轮B(14)、齿轮C(12)与齿轮D(6)的两级增速驱动后轮(5)。

Claims (3)

1.一种省力型自行车的传动结构，其特征是：后轴(4)贯穿4只轴承以及齿轮A(8)、左右棘轮(1)：以中间两只轴承固定后轮(5)，后轮(5)右边固定有齿轮D(6)；两边两只轴承分别固定后叉，后叉(7)上面有一支以轴承固定的短轴(13)，短轴(13)两端固定齿轮B(14)和齿轮C(12)；右边，后轴(4)上面固定齿轮A(8)；再两边，各有一个与其固定的棘轮(1)，棘轮外壳与左、右摆杆(11)的后端连接。

2.根据权利要求1所述的一种省力型自行车的传动结构，其特征是：它的齿轮传动方式是：齿轮A(8)与齿轮B(14)、齿轮C(12)与齿轮D(6)。

3.根据权利要求1所述的一种省力型自行车的传动结构，其特征是：它的棘轮(1)由外壳(17)、卡芯(16)、滚针(9)组成，外壳的内径上有卡槽(15)，它是一组弧形排列的台阶，每个台阶内有一支圆柱形的滚针(9)；台阶面与卡芯(16)的外径之间形成上宽下窄的夹角，宽处大于滚针(9)的直径，窄处小于滚针(9)的直径。

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