CN2218699Y - 绳传动无级变速踏板自行车 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于交通用的绳传动无级变速踏板自行车，主要结构包括车把、车架、车轮、车座、刹车装置、动力传动装置和无级变速装置。其特点是动力传动装置由互联的中轴机构、杠杆脚踏机构、换向机构、驱动回位机构和传力绳组成。变速装置由具有自锁功能的手动旋钮、变速拉线、软套管和可调杠杆脚踏机构组成。该自行车具有结构合理，功能齐全，力转换率高，省力增速，使用方便、安全可靠和进退自如的优点。

Description

绳传动无级变速踏板自行车

本实用新型属于交通工具，特别是一种绳传动无级变速踏板自行车。

传统的链传动曲拐式自行车，是由曲拐把人的登踏力转变为旋转扭力，通过链条传递到飞轮驱动后轮前进。曲拐产生扭力的大小，不单取决于登力的大小，还取决于力的作用方向和曲拐的受力角度。当登力大小及力的作用方向一定时，曲拐的受力角度与登力方向越接近垂直，产生的扭力越大，登力的损失越小。越接近平行，产生的扭力越小，登力的损失越大。人在骑行时其登力方向基本是自上而下，因此曲拐在作为支点的中轴前方一定区域内产生的扭力最大。目前，市场上销售了具有调速装置的自行车，但都为有级调速，结构复杂易出故障，维修量大，使用不便。

中国实用新型专利公告发表的C2082253U和C2077417U非链式绳传动自行车，克服了传统自行车的主要缺点。就其传动结构和变速结构而言，在使用功能上还具有以下问题：1.因未脱离飞轮离合的传统结构，用在不能作园周运动的踏板式自行车上，使其丧失了向后推动倒车的能力，2.飞轮棘爪与外壳的相对径向间隙在8°以上，在踏板换向时难免有一段空程，会给人造成突然踏空的不适感。即使以其它方式消除这种踏空感，也因其行程的浪费而造成一定的功率损失；3.所采用的软绳通过回转滑轮联动左右脚踏臂，当脚踏臂被放松或消除下压力时会随车子的震动而向上自由跳动，回位机构会随机回卷传力软绳，从而使脚踏臂一上一下的交替运动规律被打乱，联动绳也极易在松驰状态下脱出滑轮槽造成故障；4.外露部件较多，对润滑防尘不利，整车外观显得松散。5.变速过程中传力角度发生变化，不能始终保持直线传力，造成部份功率损失。

本实用新型的目的是为克服上述自行车的缺点而提供的一种结构合理，骑行轻快舒适，省力增速，安全牢固和进退自如的绳传动无级变速踏板自行车。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案包括车架、车把、车轮、车座、刹车装置、动力传动装置和变速装置，其特点是动力传动装置由相联的中轴机构、以中轴为支点的可调杠杆脚踏机构、换向机构、后轴上成一体装配的驱动机构和回位机构及传力绳组成。变速装置为无级变速，由装在车把上的手动旋扭，可调杠杆脚踏机构和中间与其连接的变速拉线组成。变速拉线为三叉形，套装在导向软管内，上端与旋扭连接，两个下端分别与对应的两套可调杠杆脚踏机构连接。无级变速装置具有自锁功能，是一般的常规技术，以控制升降臂在动力臂上滑动后的定位。

中轴机构可成一体装在车架底部中间位置，也可一分为二在后平叉上对应装设。当成一体装配时，由固装在车架底部的横向轴壳、对装在轴壳内部具有轴承挡的两根中轴、两套单列向心球轴承及其之间的垫片和共用的轴承套、与轴承挡配合的滚珠和轴承碗及一端的锁紧螺母构成。

可调杠杆脚踏机构为对应的两套，由装在中轴两外端头的动力臂和与其成一定夹角能申缩的阻力臂构成。动力臂前端装有踏板，其内侧有滑槽。阻力臂由升降臂和支撑臂构成，支撑臂下端在支点上与动力臂及中轴活动连接，其上端与升降臂中部活动连接，且在其上下连接处装有扭簧，升降臂下端装有与滑槽配合的滑块和动力臂滑动连接，其上端与传力绳连接。这种能伸缩的阻力臂也可以是在支点上与动力臂成固定夹角的撑筒和装在筒内的弹簧及撑杆构成。由于升降臂和支撑臂呈棱形组合，可保证升降臂顶端传力绳支点在升降过程中其运行迹线与驱动臂的夹角不变，始终保持直线传力。

换向机构装在车架底部和两根动力臂之间，由中心支架、对应吊座、换向臂、丁字形铰轴、铰接片及支架下端的限位块构成。中心支架固装在车架底部，吊座固装在动力臂底部，丁字形铰轴装在吊座上和换向臂两端，换向臂中部通过轴销与中心支架下端活动连接并与限位块配合，铰接片两端具有其轴线相互垂直的铰接孔与丁字形铰轴铰按。

驱动机构装在后轴上同一轴壳内为对应的两套，由滚针、撑筒、挡圈、驱动轮、滑套、鼓动轮、轴承挡、密封胶圈、滚子底板、轴销、偏心滚子、滚子扭簧、滚珠、轴承碗、调节螺母和销紧螺母及轴壳两端的花盘构成。驱动轮外端的外园面上有固绳槽和绕绳槽及其之间的穿孔或缺口，其内园面与滚针滚动连接，内端外园面与滑套、鼓动轮螺纹固紧连接。轴承挡套装在驱动轮和滑套上，背面通过固装的底板和轴销与偏心滚子活动连接。鼓动轮的外园面上有三个均布的蜗线构成的蜗面与偏心滚子配合。轴承碗与轴承挡之间装有滚珠、与驱动轮与之间装有密封胶圈、轴承碗外园面与轴壳和锁紧螺母螺纹连接。后轴两端螺纹连接有锁紧螺母和调节螺母及其与驱动轮之间的密封胶圈。轴承碗、鼓动轮及其之间的偏心滚子构成超越离合器，通过偏心滚子的交替位移，保持连续驱动力和交替回位。

回位机构与驱动机构一体装配，由卷簧外圈、卷簧内圈和上下端分别与其连接的卷簧构成。外圈是对应的两个，分别通过键销固定在对应的鼓动轮上 。卷簧也是对应的两个。内圈为共用的一个，通过键销与后轮固定连接。

上述的换向机构可以与中轴机构同体装配，由两个对应的锥形侧齿轮和与其相互啮合的锥形回转齿轮及车架上与动力臂配合的限位块构成。两个侧齿轮分别与对应中轴内端螺纹固紧连接，一个是左旋，另一个为对应的右旋。回转齿轮通过轴销活动连接装在轴承套上。

这种换向机构也可以是与回位机构合二为一，与驱动机构同体装配，同时具有换向和回位功能，由两个对应的锥形侧齿轮、一个与侧齿轮啮合的锥形回转齿轮及车架上与动力臂配合的限位块构成。两个侧齿轮分别通过螺纹连接套装在对应驱动轮内端上。与其相互啮合的回转齿轮通过轴销活动连接装在后轴上。

本实用新型的附图图面说明如下：

图1：本实用新型的外形结构示意图

图2：本实用新型的可调杠杆脚踏机构与变速装置的结构视图

图3：图2中的A—A剖视图

图4：图2中的B向结构视图

图5：图2的C向结构视图

图6：本实用新型的驱动机构与回位机构同体装配的结构视图

图7：本实用新型的驱动机构处于驱动状态时超越离合器的轴向结构示意图

图8：本实用新型的驱动机构在回位机构作用下回位或滑行时超越离合器的轴向结构示意图

图9：本实用新型中轴机构的结构视图

图10：本实用新型中轴机构一分为二装配时的结构视图

图11、图12、图13：本实用新型换向机构的结构视图

图14：本实用新型换向机构与中轴机构同体时的结构视图

图15：本实用新型换向机构与回位机构合二为一和驱动机构同体时的结构视图

图16：本实用新型中轴机构一分为二后移分离对装在车架后平叉两边时的示意图。

下面结合实施例(附图)对本实用新型作进一步描述：

实施例1：

如图1所示，本实用新型由车架1、前后车轮2、车把3、车座4、刹车装置、动力传动装置和无级变速装置组成。动力传动装置由如图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11、图12和图13所示的可调杠杆脚踏机构、驱动机构、回位机构、中轴机构、换向机构和传力绳10组成。可调杠杆脚踏机构为对应设置的两套，由与中轴51通过定位销59固定连接其前端有踏板6的动力臂7和与其活动连接的支撑臂9及升降臂8构成。支撑臂9的下端在支点上与动力臂7活动连接，其上端与升降臂8的中部活动连接，并且在其上下连接处装有扭簧17、18。升降臂8的下端装有滑块16与动力臂7内侧的滑槽15滑动连接。驱动回位机构11由在后轴43上同体装设的驱动机构和回位机构组成。驱动机构是共用同一轴壳26的对应两套，分别由套装在后轴43上的滚针44、撑筒47、挡圈42、驱动轮20、滑套46、鼓动动轮45、轴承挡34、滚子底板33、轴销29、偏心滚子30、滚子扭簧28、滚珠27、轴承碗23、密封胶圈35、36、调节螺母37、锁紧螺母24、38构成。轴壳26两端是对应的花盘25。驱动轮20的外端上有固绳槽21、绕绳槽22及其之间的穿孔或缺口。回位机构的卷簧内圈41通过轴销40与后轴43固紧连接，卷簧外圈32通过轴销31与鼓动轮45固紧连接，卷簧39的上下端分别与外圈32和内圈41固紧连接。中轴机构5装在车架1底部，可同轴壳55一体装配，也可一分为二对应装设。轴壳55与车架1固定连接，其内部装有带轴承挡的对应中轴51、对应单列向心球轴承56及其之间的垫片57和外部共用轴承套58、以及与轴承挡配合的滚珠54、轴承碗52和锁紧螺母53构成。换向机构12分别与车架1和对应的动力臂7连接，中心支架68上端与车架1底部固定连接，下端有限位块19和通过轴销69和垫片70与换向臂67中部活动连接。动力臂7下部装有对应的吊座65。换向臂67两端和吊座65上装有丁字形铰轴64，通过两端有铰接孔的铰接片66与铰轴64铰接，铰接片66两端的铰接孔轴线相互垂直。传力绳10的一端与升降臂8的上端固紧连接，另一端在驱动轮20的绕绳槽22上缠数圈后经穿孔或缺口固定接在固绳槽21上。无级变速机构的三叉形变速拉线13外部套装有软套管，上端与车把3上的变速旋扭14连接，下部分别绕过中轴机构5侧下部与升降臂8的下端连接。它所具有的自锁功能是现有技术，以控制升降臂8在动力臂7上滑动后的定位。

本自行车动力传动装置的工作过程是：骑车人的左右双脚蹬在踏板6上，在中轴51前方约60°区域作上下往复交替运动。当左脚下蹬时，左侧可调杠杆脚踏机构和中轴机构5向前作正向旋转，通过传力绳10带动左侧的驱动机构和回位机构向前作正向旋转，与其连接的后轮2作同向转动，驱使自行车前进。驱动机构和回位机构向前正向转动过程是传力绳10带动驱动轮20旋转，与其螺纹固紧连接的鼓动轮45同步同向旋转，其外园面上由蜗线构成的三个均布蜗面上的偏心滚子30被蜗面顶起卡在鼓动轮45和轴承碗23之间，从而带动轴壳26向前正向旋转。同侧回位机构的卷簧外圈32与鼓动轮45固定连接，所以随其同步同向转动，卷簧39被收紧。左右动力臂7上下往复的行程由换向臂67和限位块19控制，左侧传动机构正向旋转时，右侧的传动机构同步作反向旋转回位，其回位过程是：右侧卷簧39的反向后旋回转力通过与其连接的卷簧外圈32带动右侧鼓动轮45向后回转，这时只要鼓动轮45的转速一旦低于轴承碗23的转速，偏心滚子30便会在轴承碗23的带动和扭簧28的作用下，瞬间脱离开上面的轴承碗23，回位到鼓动轮45的蜗面谷底，轴壳26和轴承碗23继续向前正向转动，鼓动轮45回转的同时，带动驱动轮20同步回转，将传力绳10回绕在绕绳槽20上。左侧传动机构完成正向旋转的驱动过程，则右侧的传动机构完成反向旋转的回位过程，反之也一样，在左右两套传动机构正反旋转有序交替作用下，驱使自行车前进。

无级变速装置的工作过程是：通过手动旋扭14收紧速拉线13，在变速拉线13和回位扭簧17、18的相互作用下，升高或降低由升降臂8的支撑臂9组成的阻力臂，达到车速的的快慢改变。当收紧变速拉线13时，升降臂8的下端向中轴51滑动，其上端在支撑臂9的作用下升高，即是阻力臂升高，加大了旋转半径，使车速提高；反之车速减慢。

实施例2

如图14所示，本实用新型的换向机构与中轴机构一体装配，由与对应中轴51的内端螺纹固紧连接的两个对应锥形齿轮60、与其相互啮合通过轴销61装在轴承套58上活动连接的锥形回转齿轮62及装在车架上与动力臂7配合的限位块19构成。即图1所示自行车的动力传动装置由图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图14组成。当左侧的侧齿轮60正向旋转时，其右侧的对应侧齿轮60在回转齿轮62的作用下作同步反向旋转，其旋转行程由动力臂7和与其配合的限位块19控制。驱动机构和回位机构的工作过程同上。

实施例3

如图15所示，本实用新型的换向机构和回位机构合二为一与驱动机构同体装配，由与驱支轮20内端螺纹固紧连接的两个对应锥形侧齿轮48、通过轴销49装在后轴43上活动连接并与两个侧齿轮48相互啮合的锥形回转齿轮50及车架上与动力臂7配合的限位块19构成。即图1所示自行车的动力传动装置由图2、图3、图4、图5、图7、图8、图9或图10、图15组成。工作过程中不同点在于左侧传动机构正向旋转时，驱动轮20直接带动左侧锥形侧齿轮48正向转动，通过回转齿轮50带动右侧的侧齿轮48同步反向旋转，在限位块19配合下，使其具有回位与换向的双重功能。从而驱动自行车前进。

本实用新型与现有技术相比具有结构合理、功能齐全，骑行轻快舒适，省力增速，安全可靠和进退自如的优点。

Claims (8)

1、一种绳传动无级变速踏板自行车，包括车架、车把、车轮、车座、刹车装置、动力传动装置和变速装置，其特征在于动力传动装置由相互连接的中轴机构、以中轴为支点的可调杠杆脚踏机构、换向机构、后轴上成一体装配的驱动机构和回位机构及传力绳组成，变速装置为无级变速，由装在车把上具有自锁功能的手动旋扭、可调杠杆脚踏机构及中间的变速拉线组成。

2、如权利要求1所述的自行车，其特征在于中轴机构由固装在车架底部的横向轴壳、内部对应的中轴、对应单列向心球轴承、轴承套、垫片、与中轴成一体的轴承挡和与其适配的滚珠、轴承碗及轴壳一端的锁紧螺母构成。

3、如权利要求1所述的自行车，其特征在于可调杠杆脚踏机构由固装在中轴两端上的动力臂和与其适配由升降臂及支撑臂组成的阻力臂所构成，动力臂前端装有踏板、其内侧有滑槽，支撑臂下端与中轴活动连接、其上端与升降臂中部活动连接、并在其上下连接处装有扭簧，升降臂下端有滑块与滑槽配合滑接。

4、如权利要求1所述的自行车，其特征在于换向机构由车架底部的中心支架、动力臂底部与其固定连接的对应吊座、中部通过轴销与中心支架活动连接其两端可上下摆动的换向臂、装设在吊座上及换向臂两端的丁字形铰轴、两端通过轴孔与铰轴相铰接的铰接片及中心支架下的限位块构成，铰接片两端轴孔的轴线相垂直。

5、如权利要求1所述的自行车，其特征在于驱动机构为装在后轴上对应的两套，由滚针、撑筒、挡圈、驱动轮、滑套、鼓动轮、轴承挡、滚子底板、轴销、偏心滚子、滚子扭簧、滚珠、轴承碗、密封胶圈、调节螺母、锁紧螺母及外部两端具有花盘的轴壳构成，驱动轮上设有固绳槽和绕绳槽及其之间的穿孔或缺口，鼓动轮外园上有三个均布的蜗线构成的蜗面。

6、如权利要求1所述的自行车，其特征在于回位机构装在两套对应驱动机构之间，由通过轴销分别固装在鼓动轮上的两个对应卷簧外圈和中轴上的卷簧内圈及其之间的两个对应卷簧构成。

7、如权利要求1所述的自行车，其特征在于换向机构装在中轴轴壳内两个中轴内端之间，由固紧装在中轴内端上的两个对应锥形侧齿轮和与其相互啮合装在轴承套内壁上的锥形回转齿轮及车架上与动力臂配合的限位块构成，侧齿轮与中轴之间为左旋和对应的右旋螺纹连接，回转齿轮通过轴销与轴承套活动连接。

8、如权利要求1所述的自行车，其特征在于换向机构与回位机构合二为一，装在后轴轴壳内对应的驱动机构之间，由套装在驱动轮内端上的两个对应锥形齿轮和与其相互啮合通过轴销装在后轴上的锥形回转齿轮及车架上与动力臂配合的限位块构成，轴销与后轴固紧连接、与回转齿轮活动连接，侧齿轮与驱动轮之间为左旋和对应的右旋螺纹连接。

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