CN87213070U

CN87213070U - 无链条踏动式自行车

Info

Publication number: CN87213070U
Application number: CN198787213070U
Authority: CN
Inventors: 高冲霄
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-09-05
Filing date: 1987-09-05
Publication date: 1988-07-27

Abstract

无链条踏动式自行车以行星齿轮传动机构代替传统的链条传动机构；以上、下往复式踏动代替360°回转式踏动。由于省去了链条、大齿盘、五通、中轴和大链套，所以结构紧凑，维护方便。由于该车踏柄(“大腿”)较长，所以踏动省力，比普通车省力约12％，因此除适合坡路或逆风行驶外，特别适合妇女和中老年人骑乘。

该车大部分零件可采用现有标准件或采用类似的材料和工艺完成。两、三种有牙齿的特殊零件可采用普通钢材以冲压、粉末冶金、精密铸锻、多件滚齿等高效方法制造。

Description

无链条踏动式自行车

现在大多数自行车在骑乘时，脚是随踏板（脚蹬）做360°迥转式运动的。而“踏动式”自行车脚和踏板只做上、下往复摆动。这样更符合两腿用力的自然规律，可以减轻膝关节和踝关节的疲劳。

但是迄今见到的为数很少的几种“踏动式”自行车，仍以链条传动为主，其缺点是传动结构不紧凑，长长的运动着的链条安全性差，为此必须加大链套，但这又带来了检修不方便的缺点。

“无链条踏动式自行车”兼有踏动式和无链条传动两种方案的优点，其特点是以行星齿轮传动代替链条传动；以上、下往复式踏动代替360°迥转式踏动。其主要优点是：结构紧凑，维护方便，踏动省力。为人们提供一种具有这些优点的人力脚踏车是本实用新型的目的。

该车与普通车一样，采用后轮驱动。前轮转向（前轮可以与后轮同样大，也可以比后轮略小），其基本结构见附图（图1、图2、图3），图中：

1－飞轮，2－后轴联接板，3－小齿轮，4－扇形齿板，5－踏柄（“大腿”），6－限位块，7－踏板，8－滑轮，9－钢丝绳，10－园弧状滑道，11－滑道固定板，12－小滚子，13－销轴，14－销钉，15－后轮，16－法兰盘轴档，17－顶丝，18－螺母，19－大衬套，20－飞轮千斤，21－芯轴，22－滑动轴承，23－螺钉，24－垫板，25－后叉端板，26－后叉。

该车在结构上左右对称。

该车的工作情形结合附图说明如下：

以右脚为例。当右脚压下右侧的踏板7时，相应的踏柄5向下摆动，因而小齿轮3的轴线跟着向下移动，此时由于与之啮合的扇形齿板4是固定不动的，故小齿轮3产生逆时针转动，从而带动飞轮1做顺时针转动，因而后轮15跟着顺时针转动－－车向前行驶。当右脚及右踏板7抬起时，各件做反过程运动，飞轮1产生逆时针转动。但是由于飞轮内的棘爪“千斤”20是单向工作的，所以车轮并不因此向后转动，而是依惯性继续向前滑行。直到踏板再次下压时，后轮重新获得向前转动的动力。

实际上，由于两脚是交替地上、下踏动的，所以右脚和右踏板上抬的过程正好是左脚和左踏板下压的过程。通过与右侧相似的传动，后车轮同样获得了向前转动的动力。

为了在一侧踏板踏下时，另一侧踏板自动上升，两踏柄之间有一条钢丝绳9通过一个滑轮8连接。改变钢丝绳的“有效工作长度”可以调节当一侧踏板踏到底时，另一侧踏板上升的高度，从而改变两腿上下屈伸的极限幅度。配合鞍座的调节可以适应不同身高、腿长和不同年龄人的需要。

在必要时，可以用两支拉簧代替钢丝绳9，当脚抬起时，踏柄自动复位（上升）。此时两脚可以交替地踏动，也可以同时踏动，以满足逆风、重载或短距离高速的需要。

由于踏柄较长，踏动时比普通车省力得多。

为了提高踏柄的受力稳定性，左右两侧可以装上两条园弧状的滑道10，当踏柄上下摆动时，踏柄上的小滚子12在滑道中滚动。当然，如果将踏柄的结构刚性设计得大些，此装置可以省略。

限位块6的用途是当踏柄5摆动到下限位置时，承受人体的重量（在上、下车时）。

图3所示小齿轮3与芯轴21之间为滑动轴承22，也可以采用滚珠轴承。

刹车装置采用现有的标准结构，图、文从略。

车速计算：（见图4，图5）

众所周知，行星齿轮机构的重要优点之一是在同样传动比下，其结构特别紧凑。或者说在同样结构尺寸内，具有较大的传动比。

在这里：飞轮1（齿数Z₁）——相当太阳轮。

小齿轮3（齿数Z₂）——相当行星轮。

扇形齿板4（齿数Z₃）——相当内齿轮。

踏柄5——相当转臂。

i＝1＋ (Z₃)/(Z₁) ，设Z₁＝25

Z₂＝20

Z₃＝65

则i＝1＋ 65/25 ＝1＋2.6＝3.6

即当踏柄（即转臂）转动一周，飞轮（即太阳轮）将转动3.6周。若每踏一下，踏柄转动60°，则飞轮将转动 (60°)/(360°) ×3.6＝0.6周 ①

对于普通自行车，大齿盘与飞轮的传动比：

i＝ (Z_大)/(Z_飞) ＝ 48/20 ＝2.4

（按大齿盘Z_大＝48，Z_飞＝20计）

即当大齿盘转动一周时，飞轮转2.4周。

若每踏一下，大齿盘转动90°（实际有效用力角度），飞轮将转动 (90°)/(360°) ×2.4＝0.6周。 ②

比较①、②可知，无链条踏动式自行车与普通自行车速度是一样的。

踏动力计算：

F_飞——飞轮反作用力；

F_无——所需的踏动力（无链条踏动式自行车）；

F_普－－所需的踏动力（普通自行车）。

无链条踏动式传动（见图4）

(F_无)/(F_飞) ＝ (F_无)/(F_小) ＝ (l)/(L)

∵F_飞＝F_小

若取Z₁＝25，Z₂＝20，Z₃＝65，m＝3（模数），

则l＝97.5，并取L＝500，

则F_无＝F_飞× (l)/(L) ＝F_飞× 97.5/500 ＝0.195F_飞③

普通自行车传动（见图5）

(F_普)/(F_飞) ＝ (r)/(R′) ＝ 40/180 ＝0.222

其中r－－飞轮半径（mm）；

R′－－踏柄长度。

则F_普＝0.222F_飞④

比较③、④：

(F_无)/(F_普) ＝ (0.195F_飞)/(0.222F_飞) ＝0.878

即F_无＝F_普×88％ ⑤

这说明无链条踏板式自行车比普通车省力约12％。

根据如上的分析与计算，该车的优点可概括如下：

1、结构紧凑：a、全部传动集中在后轴附近的较小范围内。

b、省略了普通车的如下部件：

链条、大齿盘、中轴、五通、大链套。

c、增加的主要另件只有两种：小齿轮（2个），扇形齿板（2个）。飞轮主要改了齿圈的齿形（如渐开线齿形）；踏柄只是增加了长度。

2、维护方便：

a、没有大链套，检修十分方便。

b、扇形齿板，小齿轮只用1～3颗螺钉固定，拆换方便。

3、踏动省力：约省力12％，因此除适合坡路或逆风行驶外，特别适合妇女和中老年人骑乘。

实现该实用新型的最好方法：

大多数另部件可采用标准普通自行车的另件，或用类似的材料和工艺完成，特殊另件可采用普通钢材按如下方法制造：

1、扇形齿板——冲制。

2、小齿轮－－粉末冶金法，精密铸锻法或局部冲制法。

3、飞轮齿圈——多件滚齿法，粉末冶金法，轧制胚料或局部冲制。

Claims

1、无链条踏动式自行车主要由前、后车轮、车架、车把和鞍座组成。其特征是后轮轴的两侧分别有一组行星式齿轮传动机构，它主要由踏柄5及互相啮合的飞轮1、小齿轮3和扇形齿板4组成。

2、如权利要求1所说的无链条踏动式自行车，其特征是小齿轮3的轴21固定在踏柄5上。小齿轮的齿形为渐开线齿形或其他能无滑动啮合的齿轮齿形。

3、如权利要求1所说的无链条踏动式自行车，其特征是飞轮1的齿形为与小齿轮3同类的齿形。

4、如权利要求1所说的无链条踏动式自行车，其特征是扇形齿板4与车架是相对固定不动的。其齿形为与小齿轮3同类的齿形。

5、如权利要求1所说的无链条踏动式自行车，其特征是踏柄5以动配合装在后轴端部的法兰轴档16上。

6、如权利要求1或5所说的无链条踏动式自行车，其特征是左右两个踏柄之间是以钢丝绳9通过滑轮8而互相连接的。

7、如权利要求6所说的无链条踏动式自行车，其特征是钢丝绳9可以用两支拉簧代替。

8、如权利要求1所说的无链条踏动式自行车，其特征是车的两侧装有两个园弧状的滑道10。

9、如权利要求1或8所说的无链条踏动式自行车，其特征是两个踏柄5的前端各有一个小滚子（12）可以在滑道10中滚动。