CN2597322Y - 直线蹬踏脚踏车驱动机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种直线蹬踏脚踏车驱动机构。车架两侧均固定有左、右滑轮。车架两侧的左、右柔性连接体各通过左、右滑轮，其一端分别连接在固定有脚蹬的左、右导杆上。另一端分别与车架两侧链条的一端连接。两链条分别与后轴两侧的左右两个飞轮啮合，其另一端分别与绕过左、右后滑轮的柔性连接体的两端连接。左右导杆在固定有车架两侧的左、右导套内作上下滑动。本实用新型的驱动效率是曲柄机构的1.57倍。

Description

直线蹬踏脚踏车驱动机构

本实用新型是交通工具中脚踏车用人力驱动机构，特别涉及对其结构的改进。

目前，自行车及人力车普遍采用的是曲柄式驱动机构。该驱动机构由脚蹬、曲柄、中轴、链条、链轮、飞轮和后轴组成。工作时，由人驱动脚蹬，产生动力，通过曲柄式机构传递给驱动后轮，使车前进。曲柄式驱动机构的传动特征为非线性的。其圆周运动的输入特征与人踏脚蹬的直线运动的输出特征不相吻合，这样就产生了无用的分力。这种结构的驱动机构，存在平均力臂小及传动的不稳定性、波动大、驱动时间间断及工作效率低等缺点。

本实用新型的目的是解决上述脚踏车驱动机构存在的缺点，提供一种符合人体运动生理学特点的直线蹬踏脚踏车驱动机构，使其始终处在最大的力矩下工作，达到最大的功率输出。从而使驱动机构的工作效率达到最大。

本实用新型的目的是这样实现的：直线蹬踏脚踏车驱动机构，包括有固定在左导杆2及右导杆12上的左脚蹬1及右脚蹬11；车架10两侧固定有左导套3及右导套13；左滑轮4及右滑轮14。车架10两侧的左柔性连接体5与右柔性连接体15，其一端分别固定在左导杆2及右导杆12的一端上，并分别通过左滑轮4及右滑轮14与左链条6及右链条16的一端连接。左链条6及右链条16分别和固定在后轴两侧的左飞轮7及右飞轮17啮合。左链条6及右链条16的另一端分别与绕过左后滑轮8及右后滑轮18的后柔性连接体9的两端连接。左、右脚蹬上各固定有脚勾19及20。

本实用新型的工作原理是：先由人蹬踏位于车架一侧(如左侧)，固定在左导杆2一端上的左脚蹬1，使左导杆2在左导套3内作上下往复直线运动。左导杆2的一端还固定有左柔性连接体5，它绕过左滑轮4改变方向后与左链条6的一端连接。左链条6与位于后轴左侧的左飞轮7啮合。当左脚蹬1受力下降时，带动左导杆2及固定在左导杆2上的左柔性连接体5，这样与左柔性连接体5另一端连接的左链条6也前进，并导致与左链条6啮合的左飞轮7及后轮旋转。左链条6绕过左飞轮7后它的下端与后柔性连接体9的一端连接。后柔性连接体绕过左后滑轮8及右后滑轮18改变方向后至车架10的另一侧(如右侧)，与右链条16的下端连接。后柔性连接体9由于受到左链条6的拉动，使与右飞轮17啮合的右链条16及与右链条16另一端连接的右柔性连接体15后退。并同时牵动固定有右柔性连接体15及右脚蹬11的右导杆12上升(见附图2)。这样人踩左脚蹬1使左脚蹬1及左导杆2下降时，通过左柔性连接体5及左链条6使左飞轮7及车轮旋转(见附图3)，同时又通过后柔性连接体9带动右链条16及右柔性连接体15使右脚蹬11及右导杆12上升。再人踩右脚蹬11使右脚蹬11及右导杆12下降时通过右柔性连接体15及右链条16使右飞轮17及车轮旋转；同时又通过后柔性连接体9带动左链条6及左柔性连接体5使左脚蹬1及左导杆2上升……这样人力不断地交替蹬踏左、右脚蹬作往复直线运动，通过柔性连接体及链条使后轴上的左、右飞轮交替旋转作功，导致车轮不断旋转。

固定在车架10两侧是左导套3及右导套13，是限制左导杆2及右导杆12只能在导套内作上下直线运动。

脚蹬可紧固在导杆上不能转动，其上面可装有脚勾。行驶中遇到障碍物时，可用脚勾起脚勾使脚蹬迅速上升，从而避开障碍物。脚蹬及导杆上升后可避开高约四十公分左右的障碍物。而传统的曲柄式驱动机构就无此功能。

本实用新型的优点是省力。人体运动学认为：肢体输出端只有沿着直线运动时在非运动方向无分力，可获得最大的输出。本实用新型的脚踏用力方向是沿着直线轨迹运动的，在非运动方向无分力，所以可获得最大的输出，也就是说：要比传统的曲柄机构省力。而且稳定性好、易发力、动快符合人体运动生理学特点，始终处在最大的力臂下工作，达到最大的功率输出，从而使驱动机构工作效率达到最大。本实用新型与传统曲柄机构自行车相比，可通过以下计算证明其工作效率。

F1为施加在原有技术曲柄机构的蹬力，(见附图4)；F2为施加在本实用新型的蹬力，(见附图5)。

曲柄机构的力臂为γ₁·COSθ，因这是个变值，随θ改变而改变。所以取曲柄机构力臂的平均值为： $\frac{1}{\mathrm{\π}}\∫\frac{\stackrel{\mathrm{\π}}{2}}{-\frac{\mathrm{\π}}{2}}\mathrm{COS\θ}\·{\mathrm{\γ}}_1\mathrm{d\θ}=\frac{2{\mathrm{\γ}}_1}{\mathrm{\π}}=0.6366\mathrm{\γ}$

也就是说曲柄机构它的效率只有0.6366(摩擦力忽略不计)。

本实用新型飞轮的节圆半径γ₂因链条作用在链轮的切线方向，所以始终处在最大的力臂下工作，非运动方向无分力存在，见附图5。因此它的工作效率是l(摩擦力忽略不计)。本实用新型的工作效率与传统曲柄机构的工作效率两者之比1∶0.6366＝1.57也就是说本实用新型的驱动效率是曲柄机构的1.57倍。

附图1是本实用新型使用安装结构示意图。

附图2是本实用新型整车驱动机构传动俯视示意图。

附图3是本实用新型左侧部分传动示意图。

附图4是传统曲柄机构的曲柄运动工作原理图。

附图5是本实用新型飞轮工作原理图。

1左脚蹬、2左导杆、3左导套、4左滑轮、5左柔性连接体、6左链条、7左飞轮、8左后滑轮、9后柔性连接体、10车架、11右脚蹬、12右导杆、13右导套、14右滑轮、15右柔性连接体、16右链条、17右飞轮、18右后滑轮、19左脚勾、20右脚勾。

Claims (4)

1、一种直线蹬踏脚踏车驱动机构，包括有固定在左导杆2及右导杆12上的左脚蹬1及右脚蹬11；车架10两侧固定有左导套3及右导套13；左滑轮4及右滑轮14。车架10两侧的左柔性连接体5与右柔性连接体15，其一端分别固定在左导杆2及右导杆12的一端上，并分别通过左滑轮4及右滑轮14与左链条6及右链条16的一端连接。左链条6及右链条16分别和固定在后轴两侧的左飞轮7及右飞轮17啮合。左链条6及右链条16的另一端分别与绕过左后滑轮8及右后滑轮18的后柔性连接体9的两端连接。左、右脚蹬上各固定有脚勾19及20。

2、按照权利要求1所述的直线蹬踏脚踏车驱动机构，其特征在于滑轮4、14、8、18均通过活轮座固定连接在车架上。

3、按照权利要求1所述的直线蹬踏脚踏车驱动机构，其特征在于车架两侧的两段链条6及16分别与车轴两侧的两个飞轮7及17啮合，均作往复运动，而非圆周运动，当其中一个飞轮正转作功时，另一个飞轮则同时反转不作功。

4、按照权利要求1所述的直线蹬踏脚踏车驱动机构，其特征在于以车架为中心的驱动机构是左右对称的。

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