CN2460423Y - 绳传动无级变速坐式自行车 - Google Patents

Abstract

本实用新型绳传动无级变速坐式自行车人力交通工具,其传动装置由脚踏及换向机构、传动绳及驱动回位机构组成,变速机构由变速手把、拉线及叉架组成,其特点是使用者以低重心的坐姿用双脚沿一定夹角的弧线作交替往复运动,以类似踏步的方式驱车前进,有效地克服了脚踏臂在作圆周驱动中上、下止点附近力矩大为减小的功率损失难题,并利用相关部件的结构特点使无级变速方式得以实现,另以本技术为核心设计的两轮前置的双动力三轮车具有转弯自动向心倾斜功能。

Description

绳传动无级变速坐式自行车

本实用新型涉及一种改进的人力交通工具。

传统的链传动自行车，是按杠杆原理通过以中轴为支点的脚踏臂和脚登把人的登力转变为旋转扭力，通过链轮、链条传递到飞轮驱动后轮前进。脚踏臂产生扭力的大小，不单取决于登力的大小，还取决于作为受力点的脚登的运动轨迹与力的作用方向是否一致，当力的大小和作用方向一定时，脚踏臂与力的作用方向越接近垂直，即脚登的运动轨迹与力的作用方向越接近一致，产生的扭力越大，力的损失越小，反之，侧产生的扭力越小，力的损失越大。人在骑行时其登力方向基本是自上而下，因此脚踏臂在中轴前方与登力方向接近垂直的一定区域产生的扭力最大。现有的链传动自行车在脚踏臂把人的登力的接近直线的运动转为旋转的运动中，均不能避免脚踏臂在上、下止点附近扭力大为减小的功率损失难题。另外，链传动自行车现有的变速方式均为齿轮组合的有级变速方式，结构复杂，成本偏高，给使用及维修带来不便。

几种已公告的如C2082253U和C2077417U非链式绳传动自行车，虽从不同角度提出了改进措施，但就其结构和使用功能而言，还存在以下不足：1、采用定滑轮以绳索联动左右脚踏臂的换向方式，其限位挡块即使以弹性部件设置，也会产生让人难以适应的撞击感，特别是登动频率提高时更让人难以承受；2、当脚踏臂在消除了下压力而被放松时，会随整车的震动而上下跳动，不仅联动绳极易在松驰状态下脱出滑轮槽造成故障，回位机构也会随机回卷传动绳而使一上一下的交替运动规律被打乱；3、因未脱离飞轮离合的传统结构，在脚踏臂不能作园周运动的情况下，在往后推动倒车时，由于传动绳不能两边同时回缩，限制了飞轮齿壳的反向旋转，从而使整车丧失了往后推动倒车的功能；4、飞轮棘爪与壳体内齿间隙在园周8°以上，在脚路臂换向后开始作功行程的初始阶段会有一段踏空感和撞击感，给人带来不适和造成作功行程的浪费；5、外露部件较多，对润滑防尘和整体美观不利。

设计本实用新型的目的在于克服上述自行车的缺陷而提供的一种结构更为合理，功能更为完善的自行车，具有安全省力、舒适美观等优点。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

1、脚踏臂以中轴为支点，置于与登力方向基本垂直的产生扭力最大的约60°范围内作交替往复运动，通过传动绳带动驱动回位机构使后轮前进，避开了脚踏臂在园周运动中扭力最小的上、下止点附近区域，以达到省力的目的。

2、换向机构中左、右两只园锥齿轮经与一只垂向装配的园锥齿轮啮合，形成正、反向旋转的互动关系，使与之连接的左、右两只换向臂形成上、下交替往复的互动关系，通过其顶端的换向滑轮分别套入左、右脚踏臂的换向滑轨，使两只脚踏臂实现上、下交替往复的运动方式。

3、脚踏臂上的换向滑轨尾端为弧形，换向滑轮通过弧形轨述让脚踏臂的限位和换向实现园滑过度。

4、驱动回位机构中以鼓动轮、滚子、后轴壳及相关附件组成的超越离合器取代棘轮式超越离合器，其鼓动轮外沿均布的3条渐开线沿面与3只滚子相配合，在驱动时，鼓动轮的渐开线沿面顶起滚子卡住后轴壳内壁，把旋转扭力传送至后轴壳，带动与其连为一体的后轮前进。停止驱动后在滑行或回位时，只要鼓动轮正向驱动力一经消除或低于后轴壳的正向转速时，因渐开线的特性，滚子卡不住后轴壳，即自动脱离力的传递。另外，为保留往后推动倒车的功能，3只滚子通过摆臂及轴销均布于1只底板上，在停止驱动时滚子通过扭簧的作用同时沿鼓动轮渐开线沿面向轴心收拢脱离后轴壳，让后轮可以往后自由转动。

5、无级变速机构是通过装于车把上的具有双向作用的变速手把，通过两根作用互为相反的变速拉线使与之相连的变速叉在规定范围内来回移动，从而使置于变速叉顶端作为传动绳支点的滑轮来回移动，以改变力臂长度的方式使杠杆机构中力和距离发生相互变化而达到无级变速的目的。

6、车架设计为流线形，变速叉及变速支架隐藏于车架中间的装饰簿板内，以达到防尘和美观的目的。

7、脚踏臂前移，使脚登置于较小的前轮上沿，与低重心带靠背的鞍座和较高的车把配合，让使用者形成坐姿，以达到安全舒适的目的。

下面结合附图作进一步说明。

图1本实用新型整体结构图

图2传动装置示意图

图3中轴机构装配图

图4换向机构装配图

图5驱动回位机构装配图

图6超越离合器驱动时的示意图

图7超越离合器停止驱动时的示意图

图8、图9变速机构示意图

图10本实用新型坐姿效果图

图11两轮前置的双动力三轮车

图12双动力三轮车两人骑行示意图

图13双动力三轮车一人骑行示意图

如图1、图2所示，左、右两只脚踏臂7以中轴18为支点，在人的登力作用下约60°范围内作交替往复运动，传动绳11一端挂于脚踏臂7的挂绳圈13上，绕过变速滑轮14和定滑轮17后，另一端绕接于驱动回位机构12上，当脚踏臂7作上下往复运动时，传动绳11产生伸缩运动，当传动绳11向前拉伸时，拉动驱动回位机构12的相关部件向前旋转，驱动与之连为一体的后轮64向前旋转，使整车前进，当传动绳11向后回缩时，驱动回位机构12中的相关部件在不影响后轮64向前旋转的情况下，因卷簧的作用往后反向旋转回收传动绳11。

如图3所示，中轴18为左、右各自独立的两只，以螺纹与中轴壳21连接，脚踏臂7经轴承19、紧固螺帽22装配于中轴18上，轴承19两端以垫片20减低轴向摩损。

如图4所示，换向机构中回转齿轮30与左右两只侧齿轮27为互相啮合的园锥齿轮，回转齿轮30垂向装于换向轴壳23中部，其轴与滑套33、调整螺套32组成滑动轴承，滑套33上端面有垫片31以减低磨损，回转齿轮30经调整螺套32在焊接座28内调整好啮合间隙后由锁紧螺帽29锁定。轴承座25与换向轴壳23以螺纹连接，两只侧齿轮27经滚针轴承26、轴承座25分别装于换向轴壳23两端，其轴向啮合间隙经由轴承座25调整后以锁紧螺帽24锁定。因回转齿轮30的作用，两只侧齿轮27形成互为反向旋转的关系，其固装于侧齿轮27轴上的换向臂8随之形成上、下交替的互动关系，如图2所示，换向臂8通过装于顶端的换向滑轮16套入换向滑轨15，使与换向滑轨15相连的两只脚踏臂7实现一上一下交替往复的运动方式，并通过换向滑轨15尾端的弧形轨迹达到限位和换向的园滑过渡。

如图5所示，驱动回位机构除后轴50、后轴壳53及置于后轴50中间的弹性磨擦片45外，其余均由装配于后轴50上的左、右两套对应的部件组成，外端内园置入轴承碗35的驱动轮36通过连接套37与卷簧盒41螺纹连接，卷簧盒41与鼓动轮54铆接为一体，这样，驱动轮36、连接套37、卷簧盒41、鼓动轮54成为同步旋转的整体，其两端内园经钢球34、轴承挡48和滚针轴承55装配于后轴50上，外园经外轴承39承接于后轴壳53内园，钢球34外面以防尘盖47覆盖。按作用力方向，连接套37左右两件分别采用左旋螺纹和右旋螺纹。如图6所示，鼓动轮54外沿为3个均布的渐开线沿面，并按作用力方向分左右装配。如图5所示，驱动轮36外端外园通过挂绳槽51及与之以斜沟槽相通的卷绳槽52绕挂传动绳11。

如图6所示，与鼓动轮54外沿3条渐开线沿面相匹配的3只滚子42通过摆臂“以轴销43、46均布于滚子底板56上，如图5所示，滚子底板56内园套于滚针轴承55内端外园，可自由转动，左、右两只滚子低板56之间有弹性磨擦片45对滚子底板56起滞动作用。

如图5、图6、图7所示，由鼓动轮54、滚子42、后轴壳53及相关附件组成的超越离合器其工作原理是：当驱动行程开始，传动绳11向前拉伸时，驱动轮36向前旋转，并通过连接套37、卷簧盒41带动鼓动轮54向前旋转，由于弹性磨擦片45对滚子底板56的滞动作用，滚子42被鼓动轮54的渐开线沿面顶起，卡住后轴壳53使其与鼓动轮54同步旋转，并经辐盘38带动以辐条连接的后轮向前旋转，同时，内外两端分别扣接于后轴50和卷簧盒41上的卷簧40被卷紧。

当驱动行程结束，回位行程开始时，传动绳11向后回缩，由于卷簧40的回复作用，通过卷簧盒41带动驱动轮36反向旋转回卷传动绳11。

在回位行程中或停止驱动的滑行过程中，只要鼓动轮54的正向驱动力一经消除或低于后轴壳53的正向转速时，因渐开线的特性，滚子42无法卡住后轴壳53，即自动脱离力的传递，这样，左右两套机构在驱动和回位的交替作用下，为后轮提供了持续不断的动力。

当鼓动轮54停止工作时，由于固定于滚子低板56上的扭簧57的回位作用，经摆臂44把3只滚子42同时沿渐开线沿面向轴心收拢，以使后轴壳53在往后旋转时，不至因滚子42的自由回落卡住鼓动轮54和后轴壳53，使不能两边同时回缩的传动绳11受到同时牵拉而阻止后轴壳53往后旋转，以保留往后推动倒车的功能。

如图8、图9所示，变速机构由双向作用的变速手把59与两根变速拉线58相连，其中1根与变速叉60相连并通过滑轮62回到变速手把59成为另一根，在变速手把59作用下，通过变速拉线58使变速叉60沿焊接于车架3上的变速支架61的弧线形轨道来回移动，从而使装于其顶端的两只变速滑轮14来回移动，变速滑轮14作为传动绳11的支点，与挂绳圈13、定滑轮17形成三角关系，由于变速滑轮14的移动，传动绳11与脚踏臂7的夹角发生变化，从而使杠杆机构的力和距离相互变化，在不损功的情况下使无级变速方式得以实现。

如图10所示，变速叉及变速支架隐藏于由装饰簿板覆盖所形成的位于流线形车架3中部的变速机构箱4中，相邻的空间成为工具及物品箱5，以达到防尘和美观的目的。

脚登1前移置于较小的前轮63上沿，与低重心带靠背的鞍座6及车把2相配合，让使用者形成坐姿，以达到安全和舒适的目的。

图11、12所示为以本实用新型基本结构设计的两轮在前的两座双动力三轮车，前脚踏臂65通过软绳或拉杆66与后脚踏臂67相连以传递前座人的动力，置于两前轮69之间的转向轴70向前倾钭一定角度，使以转向轴70为支点的车架68在转弯时能自动向心倾斜，以克服离心力。

如图13所示，在单人骑行时，前脚踏臂支架71可以向后收拢，前脚踏臂65及前痤靠背72可以折叠，以缩小体积。

本实用新型与现有技术相比，其输出功率大为提高，具有安全省力，美观舒适，功能完善之优点。

Claims (7)

1、一种由绳传动的具有无级变速功能的坐式自行车，包括车架、车把、前叉、行驶部分、鞍座、刹车装置、传动装置及变速机构、其特征在于传动装置由互联的脚踏机构、换向机构、传动绳及与后轴壳组装为一体的驱动回位机构组成，变速机构由装在车把上的手动旋把、变速拉线、变速叉及变速支架组成，行驶部份由较小的前轮和较大的后轮组成，流线型车架中部的变速机构箱及工具箱以装饰簿板覆盖隔离而成。

2、如权利要求1所述自行车，其特征在于脚踏机构由中轴壳、中轴、轴承、垫片、紧固螺帽、脚踏臂及固装于脚踏臂上的弧形换向滑轨和挂绳圈组成，并通过传动绳与驱动回位机构相连，中轴壳焊接于车架上，中轴及轴承组装于中轴壳内。

3、如权利要求1所述自行车，其特征在于换向机构由焊接于车架上的换向轴壳、装于换向轴壳内的左、右园锥侧齿轮和回转齿轮、滚针轴承、垫圈、滑套、紧固螺帽、换向臂、换向滑轮组成，侧齿轮与齿轮轴为一整体，换向臂通过横销固定于齿轮轴上，换向滑轮以轴销装配于换向臂端头，与脚踏臂上的弧形换向滑轨相匹配，并使换向机构与脚踏机构联动。

4、如权利要求1所述自行车，其特征在于驱动回位机构由后轴、后轴壳、置于后轴中央的弹性磨擦片及套装于后轴左右两边对应的两组机件组成，包滚针轴承、滚子、滚子底板、摆臂、轴销、扭簧、鼓动轮、卷簧、卷簧盒、连接套、驱动轮、外轴承、内轴承及锁紧螺帽，其中，3只滚子通过轴销、摆臂均布于滚子底板上并与鼓动轮外沿均布的三条渐开线沿面相配合，鼓动轮按渐开线方向分左右与卷簧盒铆接，连接套内外端分别与卷簧盒、驱动轮螺纹连接，连接套按作用力方向，左右两边分别采用左旋螺纹和右旋螺纹，驱动轮外沿开有互通的挂绳槽和卷绳槽，通过传动绳与脚踏机构相连，外轴承内外圈分别配合于连接套和后轴壳，内轴承由压入驱动轮内园的钢碗、钢球和以螺纹旋入后轴上的轴承档组成，外面用锁紧螺帽固定。

5、如权利要求1所述自行车，其特征在于变速机构由装于车把上的双向作用的变速手把、两条作用相反与手把相连的变速拉线、变速叉及变速支架组成，变速叉上装有作为传动绳支点的滑轮和与变速拉线相连的轴销，开有弧形导轨的变速支架焊接于车架上，用于支撑变速叉。

6、如权利要求1所述自行车，其特征在于行驶部份前轮小后轮大，脚踏臂前端的脚登前移置于前轮上沿，与带靠背的鞍座相配合让使用者形成坐姿，流线形车架中部以装饰簿板覆盖，形成变速机构箱及工具箱两个部份。

7、如权利要求1所述自行车，其基本装置可用于两轮前置的两座双动力三轮车上，其特征在于两前轮之间的中央转向轴向前倾斜一定角度，另外在一人骑行时前脚踏臂及前座靠背可以收拢折叠。

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