往復變圓周運動的單齒條傳動自行車制造技術

本發明專利技術公開了一種往復變圓周運動的單齒條傳動自行車，其傳動機構可用于自行車、三輪車以及其它能使用齒條傳動的機械上，包括左右腳踏、左右腳踏曲柄、左右腳踏交替裝置、單根齒條、往復變圓周裝置和變速裝置以及倒車裝置，往復變圓周裝置將齒條的往復運動轉變為圓周運動，變速裝置可實現圓周運動的高低速切換，倒車裝置可實現無需做類似抬高齒條這樣的配合動作即可倒車。其特點是將腳踏的上下運動轉換為齒條的往復運動，再通過往復變圓周裝置高效、低噪音地轉換為圓周運動；齒輪和齒條可密封起來，既減少油污又能實現充分潤滑；不會有“掉鏈子”的問題；單根齒條相當于傳統自行車的大齒盤，可實現無級變速功能。可實現無級變速功能。可實現無級變速功能。

【技術實現步驟摘要】
往復變圓周運動的單齒條傳動自行車


[0001]本專利技術涉及一種往復變圓周運動的單齒條傳動自行車，更具體的說，是涉及使用齒條、齒輪等部件將腳踏的上下運動變為單根齒條的往復運動，再將齒條的往復運動轉換為圓周運動，從而驅動自行車前行的傳動方式，這是一種能夠替代鏈條、皮帶、軸傳動的單齒條傳動方式，這種往復變圓周運動的單齒條傳動方式可用于自行車、三輪車或其它能使用齒條傳動的機械上。

技術介紹

[0002]現在能搜索到很多圓周運動轉換為往復運動的方式，所以圓周變往復運動實現起來并不困難；但往復運動轉換為圓周運動的方式，能查到的往往存在一定的缺陷，例如：1、在往復運動的運動方向切換過程中，有的存在傳動死點問題，有的傳動齒輪等機構會存在打齒或撞擊的情況；2、在往復運動需要隨時停止甚至隨時切換運動方向的情況下，例如用齒條代替自行車的鏈條進行傳動時，腳踏隨時會停止或倒轉，很多往復運動轉換圓周運動的方式都難以滿足要求。
[0003]如今自行車上普遍使用鏈條傳動的主要缺點是鏈條掉落或者斷開，若高速行駛的自行車出現“掉鏈子”情況，有可能會發生安全事故；其次，缺少潤滑油的鏈條會生銹，生銹的鏈條不僅會增加傳動的損耗，而且鏈條可能會斷掉，所以應適時給鏈條添加潤滑油，但鏈條是裸露在空氣中的，加了潤滑油后，潤滑油會逐漸混合空氣中的灰塵等物質導致鏈條變得嚴重臟污，進而增加了傳動的損耗。
[0004]現在有很多代替自行車鏈條的方案，如軸傳動、錐形齒輪傳動、斜齒輪傳動等。錐形齒輪傳動、斜齒輪傳動需要較大的動力，不太適合人力。軸傳動成本較高，多用在動力大的高檔車里，而且目前有新型的軸傳動自行車，將連接腳踏的大齒盤變成面齒輪，再通過齒輪和軸將動力傳到后車輪上，這種設計可能存在的問題是1、變速時若齒輪沒嚙合到位，變速有可能失敗；2、齒輪嚙合必然需要潤滑，而各個齒輪的輪齒裸露在外，難免會出現嚴重臟污乃至影響使用的情況；3、自行車磕碰后容易導致軸變形，可能會影響軸傳動的使用。
[0005]和腳踏圓周旋轉相比，腳踏上下交替運動的優點：腳踏的曲柄與騎車者小腿呈直角時，與腳踏曲柄相連的大齒盤有最大扭矩，此時人力的效率最高，大齒盤旋轉一周只有兩個點的扭矩最大、效率最高，若腳踏上下交替運動，使曲柄在扭矩最大的點附近上下運動，能獲得較高的效率；而且腳踏上下交替運動更符合人體下肢發力的習慣。
[0006]目前有不少上下交替的腳踏代替圓周旋轉的腳踏設計思路，但主要思路是腳踏曲柄的末端向后移到后輪位置，或者直接放到后輪軸上。前者會導致腳踏的曲柄比較長，影響實用性；后者會使自行車后輪軸很接近車座正下方，導致自行車長度不得不變短，降低了自行車的舒適性，若增加自行車后架來載貨則會比較困難，發展方向可能是變成折疊自行車。
[0007]齒條往復傳動方式中，也可以使用兩個分別安裝到兩根軸上的自行車飛輪，二者中一個只能順時針方向旋轉，另一個只能逆時針方向旋轉，這兩根軸上再分別固定比飛輪直徑大的兩個齒輪且這兩個齒輪互相嚙合，并且兩個自行車飛輪都要和齒條嚙合，這樣的
裝配方案也可以實現齒條的往復變圓周運動。其缺點是：1、往復變圓周運動部分的各個齒輪部件總體的體積和重量比較大，顯得比較笨重；2、需要兩個比飛輪大的齒輪互相嚙合，傳動中會增加不必要的體積和重量；3、需使用兩個飛輪，齒條往復過程中總會有一個飛輪需要單向旋轉，如同自行車腳踏不動、任由后車輪慣性旋轉的狀態，飛輪的棘爪在棘輪的輪齒上滑過會發出不斷的“喀喀喀”的聲音，這種噪聲會一直伴隨著整個傳動過程，若投入實際使用會很不實用；4、兩個飛輪需要都和齒條嚙合，對齒條和兩個飛輪的位置要求很高，在傳動中實用性比較差；5、這樣的傳動結構會導致后車輪不能倒車，也許將齒條抬高使之不與兩個飛輪接觸是個解決辦法，但這樣又會衍生出新的缺陷。
[0008]本專利技術中采用了單向軸承作為單向旋轉的部件，其中單向軸承是在一個方向上可以自由轉動，而在另一個方向上鎖死的一種軸承，也叫超越離合器，在其金屬外殼里，包含很多個滾軸，滾針或者滾珠，而其滾動座(穴)的形狀使它只能向一個方向滾動，而在另一個方向上會產生很大的阻力(即形成所謂的"單向")。

技術實現思路

[0009]本專利技術的目的在于針對現有技術中存在鏈條容易掉落甚至斷裂以及空氣中裸露的鏈條容易臟污、生銹以致傳動損耗等問題，和圓周旋轉腳踏對人下肢力量利用效率不高、傳動效率低等技術問題，提供一種能替代自行車中的鏈條和腳踏圓周旋轉方式的傳動方案，是一種用單根齒條替代鏈條，而且以腳踏的上下交替運動替代傳統腳踏的圓周運動，將腳踏的上下交替運動轉換為單根齒條的往復運動，再將單齒條的往復運動變為圓周運動，從而驅動自行車前行的傳動方案。
[0010]本專利技術提供的往復變圓周運動的單齒條傳動自行車，采用如下技術方案：一種往復變圓周運動的單齒條傳動自行車，包括左右腳踏和與之相連接的左右腳踏曲柄，左右腳踏曲柄連接左右腳踏交替裝置，右腳踏曲柄的旋轉軸部分通過腳踏曲柄與齒條間連桿連接單根的齒條的一端，齒條的另一端和往復變圓周裝置的往復大齒輪相嚙合，其特征在于：往復變圓周裝置的第一軸輸出的動力通過倒車裝置傳遞到變速裝置的第三軸，經變速裝置變速后驅動后車輪旋轉；所述往復變圓周裝置包括往復大齒輪和外圈固定在安裝孔內壁的第一軸單向軸承和第二軸單向軸承，以及固定在第一軸上的第一軸面齒輪和固定在第二軸上的第二軸面齒輪的基準平面互相平行并且同時與置于二者中間的中間齒輪嚙合，中間齒輪固定軸穿過中間齒輪的安裝孔且位置固定，固定在第一軸上的第一軸單向軸承和固定在第二軸上的單向軸承的內圈之間保持距離無接觸面，且第一軸單向軸承和第二軸單向軸承的單向旋轉方向相反，第二軸為圓筒形空心軸，并且和第一軸同軸心，其長度比第一軸短，其內徑大于第一軸的外徑，第二軸可在第一軸上自由旋轉。
[0011]所述左右腳踏交替裝置包含基準平面互相平行的右側弧形齒條及支撐桿和左側弧形齒條及支撐桿以及與二者同時嚙合的腳踏交替齒輪，還包括穿過腳踏交替齒輪的安裝孔且位置固定的腳踏交替齒輪固定軸，其中腳踏交替齒輪為圓柱齒輪且置于右側弧形齒條和左側弧形齒條中間。
[0012]所述往復變圓周裝置的第一軸面齒輪、第二軸面齒輪、中間齒輪以及中間齒輪固定軸都在往復大齒輪的一側安裝，而倒車裝置、變速裝置及后車輪都在往復大齒輪的另一側安裝。
[0013]所述往復變圓周裝置在第一軸上安裝第一軸單向軸承的位置處加工一軸頸，該軸頸與第一軸同軸心，其外徑與第二軸的外徑相同，其寬度應大于第一軸單向軸承的寬度，且與第二軸應保持距離無接觸面。
[0014]所述變速裝置包含依次安裝在第三軸上的第三軸低速變速齒輪、雙向面齒輪、鍵、第三軸高速變速齒輪，和依次固定在后輪軸上的后輪軸低速變速齒輪和后輪軸高速變速齒輪，兩個側面都是面齒輪且其中間是光滑溝槽的雙向面齒輪的中間溝槽安裝撥叉的滑動球，倒車裝置將第三軸連接到第一軸上，第三軸低速變速齒輪和后輪軸低速變速齒輪相嚙合；第三軸高速變速齒輪和后輪軸高速變速齒輪相嚙合，撥叉可使雙向面齒輪沿著第三軸上的鍵自由滑動。
[0015]所本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種往復變圓周運動的單齒條傳動自行車，包括左右腳踏和與之相連接的左右腳踏曲柄，左右腳踏曲柄連接左右腳踏交替裝置，右腳踏曲柄的旋轉軸部分通過腳踏曲柄與齒條間連桿（9）連接單根的齒條（10）的一端，齒條（10）的另一端和往復變圓周裝置的往復大齒輪（14）相嚙合，其特征在于：往復變圓周裝置的第一軸（17）輸出的動力通過倒車裝置（20）傳遞到變速裝置的第三軸（19），經變速裝置變速后驅動后車輪（12）旋轉；所述往復變圓周裝置包括往復大齒輪（14）和外圈固定在安裝孔內壁的第一軸單向軸承（21）和第二軸單向軸承（22），以及固定在第一軸（17）上的第一軸面齒輪（15）和固定在第二軸（18）上的第二軸面齒輪（16）的基準平面互相平行并且同時與置于二者中間的中間齒輪（30）嚙合，中間齒輪固定軸（31）穿過中間齒輪（30）的安裝孔且位置固定，固定在第一軸（17）上的第一軸單向軸承（21）和固定在第二軸（18）上的單向軸承（22）的內圈之間保持距離無接觸面，且第一軸單向軸承（21）和第二軸單向軸承（22）的單向旋轉方向相反，第二軸（18）為圓筒形空心軸，并且和第一軸（17）同軸心，其長度比第一軸（17）短，其內徑大于第一軸（17）的外徑，第二軸（18）可在第一軸（17）上自由旋轉。2.按照權利要求1所述的往復變圓周運動的單齒條傳動自行車，其特征在于：所述左右腳踏交替裝置包含基準平面互相平行的右側弧形齒條及支撐桿（3）和左側弧形齒條及支撐桿（6）以及與二者同時嚙合的腳踏交替齒輪（7），還包括穿過腳踏交替齒輪（7）的安裝孔且位置固定的腳踏交替齒輪固定軸（8），其中腳踏交替齒輪（7）為圓柱齒輪且置于右側弧形齒條和左側弧形齒條中間。3.按照權利要求1所述的往復變圓周運動的單齒條傳動自行車，其特征在于：所述往復變圓周裝置的第一軸面齒輪（15）、第二軸面齒輪（16）、中間齒輪（30）以及中間齒輪固定軸（31）都在往復大齒輪（14）的一側安裝，而倒車裝置、變速裝置及后車輪都在往復大齒輪（14）的另一側安裝。4.按照權利要求1所述的往復變圓周運動的單齒條傳動自行車，其特征在于：所述往復變圓周裝置在第一軸（17）上安裝第一軸單向軸承（21）的位置處加工一軸頸，該軸頸與第一軸（17）同軸心，其外徑與第二軸（18）的外徑相同，其寬度應大于第一軸單向軸承（21）的寬度，且與第二軸（18）應保持距離無接觸面。5.按照權利要求1所述的往復變圓周運動的單齒條傳動自行車，其特征在于：所述變速裝置包含依次安裝在第三軸（19）上的第三軸低速變速齒輪（23）、雙向面齒輪（27）、鍵（29）、第三軸高速變速齒輪（25），和依次固定在后輪軸（13）上的后輪軸低速變速齒輪（24）和后輪軸高速變速齒輪（26），兩個側面...

【專利技術屬性】
技術研發人員：?五一IntClB六二M一三零，
申請(專利權)人：董建國，
類型：發明
國別省市：