專利名稱：繩傳動無級變速坐式自行車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種改進的人力交通工具。
傳統(tǒng)的鏈傳動自行車，是按杠桿原理通過以中軸為支點的腳踏臂和腳登把人的登力轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)扭力，通過鏈輪、鏈條傳遞到飛輪驅(qū)動后輪前進。腳踏臂產(chǎn)生扭力的大小，不單取決于登力的大小，還取決于作為受力點的腳登的運動軌跡與力的作用方向是否一致，當力的大小和作用方向一定時，腳踏臂與力的作用方向越接近垂直，即腳登的運動軌跡與力的作用方向越接近一致，產(chǎn)生的扭力越大，力的損失越小，反之，側(cè)產(chǎn)生的扭力越小，力的損失越大。人在騎行時其登力方向基本是自上而下，因此腳踏臂在中軸前方與登力方向接近垂直的一定區(qū)域產(chǎn)生的扭力最大?，F(xiàn)有的鏈傳動自行車在腳踏臂把人的登力的接近直線的運動轉(zhuǎn)為旋轉(zhuǎn)的運動中，均不能避免腳踏臂在上、下止點附近扭力大為減小的功率損失難題。另外，鏈傳動自行車現(xiàn)有的變速方式均為齒輪組合的有級變速方式，結(jié)構(gòu)復雜，成本偏高，給使用及維修帶來不便。
幾種已公告的如C2082253U和C2077417U非鏈式繩傳動自行車，雖從不同角度提出了改進措施，但就其結(jié)構(gòu)和使用功能而言，還存在以下不足1、采用定滑輪以繩索聯(lián)動左右腳踏臂的換向方式，其限位擋塊即使以彈性部件設(shè)置，也會產(chǎn)生讓人難以適應的撞擊感，特別是登動頻率提高時更讓人難以承受；2、當腳踏臂在消除了下壓力而被放松時，會隨整車的震動而上下跳動，不僅聯(lián)動繩極易在松馳狀態(tài)下脫出滑輪槽造成故障，回位機構(gòu)也會隨機回卷傳動繩而使一上一下的交替運動規(guī)律被打亂；3、因未脫離飛輪離合的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，在腳踏臂不能作園周運動的情況下，在往后推動倒車時，由于傳動繩不能兩邊同時回縮，限制了飛輪齒殼的反向旋轉(zhuǎn)，從而使整車喪失了往后推動倒車的功能；4、飛輪棘爪與殼體內(nèi)齒間隙在園周8°以上，在腳路臂換向后開始作功行程的初始階段會有一段踏空感和撞擊感，給人帶來不適和造成作功行程的浪費；5、外露部件較多，對潤滑防塵和整體美觀不利。
設(shè)計本實用新型的目的在于克服上述自行車的缺陷而提供的一種結(jié)構(gòu)更為合理，功能更為完善的自行車，具有安全省力、舒適美觀等優(yōu)點。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案為1、腳踏臂以中軸為支點，置于與登力方向基本垂直的產(chǎn)生扭力最大的約60°范圍內(nèi)作交替往復運動，通過傳動繩帶動驅(qū)動回位機構(gòu)使后輪前進，避開了腳踏臂在園周運動中扭力最小的上、下止點附近區(qū)域，以達到省力的目的。
2、換向機構(gòu)中左、右兩只園錐齒輪經(jīng)與一只垂向裝配的園錐齒輪嚙合，形成正、反向旋轉(zhuǎn)的互動關(guān)系，使與之連接的左、右兩只換向臂形成上、下交替往復的互動關(guān)系，通過其頂端的換向滑輪分別套入左、右腳踏臂的換向滑軌，使兩只腳踏臂實現(xiàn)上、下交替往復的運動方式。
3、腳踏臂上的換向滑軌尾端為弧形，換向滑輪通過弧形軌述讓腳踏臂的限位和換向?qū)崿F(xiàn)園滑過度。
4、驅(qū)動回位機構(gòu)中以鼓動輪、滾子、后軸殼及相關(guān)附件組成的超越離合器取代棘輪式超越離合器，其鼓動輪外沿均布的3條漸開線沿面與3只滾子相配合，在驅(qū)動時，鼓動輪的漸開線沿面頂起滾子卡住后軸殼內(nèi)壁，把旋轉(zhuǎn)扭力傳送至后軸殼，帶動與其連為一體的后輪前進。停止驅(qū)動后在滑行或回位時，只要鼓動輪正向驅(qū)動力一經(jīng)消除或低于后軸殼的正向轉(zhuǎn)速時，因漸開線的特性，滾子卡不住后軸殼，即自動脫離力的傳遞。另外，為保留往后推動倒車的功能，3只滾子通過擺臂及軸銷均布于1只底板上，在停止驅(qū)動時滾子通過扭簧的作用同時沿鼓動輪漸開線沿面向軸心收攏脫離后軸殼，讓后輪可以往后自由轉(zhuǎn)動。
5、無級變速機構(gòu)是通過裝于車把上的具有雙向作用的變速手把，通過兩根作用互為相反的變速拉線使與之相連的變速叉在規(guī)定范圍內(nèi)來回移動，從而使置于變速叉頂端作為傳動繩支點的滑輪來回移動，以改變力臂長度的方式使杠桿機構(gòu)中力和距離發(fā)生相互變化而達到無級變速的目的。
6、車架設(shè)計為流線形，變速叉及變速支架隱藏于車架中間的裝飾簿板內(nèi)，以達到防塵和美觀的目的。
7、腳踏臂前移，使腳登置于較小的前輪上沿，與低重心帶靠背的鞍座和較高的車把配合，讓使用者形成坐姿，以達到安全舒適的目的。
以下結(jié)合附圖作進一步說明。


圖1本實用新型整體結(jié)構(gòu)圖圖2傳動裝置示意圖圖3中軸機構(gòu)裝配圖圖4換向機構(gòu)裝配圖圖5驅(qū)動回位機構(gòu)裝配圖圖6超越離合器驅(qū)動時的示意圖圖7超越離合器停止驅(qū)動時的示意圖圖8、圖9變速機構(gòu)示意圖
圖10本實用新型坐姿效果圖
圖11兩輪前置的雙動力三輪車
圖12雙動力三輪車兩人騎行示意圖
圖13雙動力三輪車一人騎行示意圖如
圖1、圖2所示，左、右兩只腳踏臂7以中軸18為支點，在人的登力作用下約60°范圍內(nèi)作交替往復運動，傳動繩11一端掛于腳踏臂7的掛繩圈13上，繞過變速滑輪14和定滑輪17后，另一端繞接于驅(qū)動回位機構(gòu)12上，當腳踏臂7作上下往復運動時，傳動繩11產(chǎn)生伸縮運動，當傳動繩11向前拉伸時，拉動驅(qū)動回位機構(gòu)12的相關(guān)部件向前旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動與之連為一體的后輪64向前旋轉(zhuǎn)，使整車前進，當傳動繩11向后回縮時，驅(qū)動回位機構(gòu)12中的相關(guān)部件在不影響后輪64向前旋轉(zhuǎn)的情況下，因卷簧的作用往后反向旋轉(zhuǎn)回收傳動繩11。
如圖3所示，中軸18為左、右各自獨立的兩只，以螺紋與中軸殼21連接，腳踏臂7經(jīng)軸承19、緊固螺帽22裝配于中軸18上，軸承19兩端以墊片20減低軸向摩損。
如圖4所示，換向機構(gòu)中回轉(zhuǎn)齒輪30與左右兩只側(cè)齒輪27為互相嚙合的園錐齒輪，回轉(zhuǎn)齒輪30垂向裝于換向軸殼23中部，其軸與滑套33、調(diào)整螺套32組成滑動軸承，滑套33上端面有墊片31以減低磨損，回轉(zhuǎn)齒輪30經(jīng)調(diào)整螺套32在焊接座28內(nèi)調(diào)整好嚙合間隙后由鎖緊螺帽29鎖定。軸承座25與換向軸殼23以螺紋連接，兩只側(cè)齒輪27經(jīng)滾針軸承26、軸承座25分別裝于換向軸殼23兩端，其軸向嚙合間隙經(jīng)由軸承座25調(diào)整后以鎖緊螺帽24鎖定。因回轉(zhuǎn)齒輪30的作用，兩只側(cè)齒輪27形成互為反向旋轉(zhuǎn)的關(guān)系，其固裝于側(cè)齒輪27軸上的換向臂8隨之形成上、下交替的互動關(guān)系，如圖2所示，換向臂8通過裝于頂端的換向滑輪16套入換向滑軌15，使與換向滑軌15相連的兩只腳踏臂7實現(xiàn)一上一下交替往復的運動方式，并通過換向滑軌15尾端的弧形軌跡達到限位和換向的園滑過渡。
如圖5所示，驅(qū)動回位機構(gòu)除后軸50、后軸殼53及置于后軸50中間的彈性磨擦片45外，其余均由裝配于后軸50上的左、右兩套對應的部件組成，外端內(nèi)園置入軸承碗35的驅(qū)動輪36通過連接套37與卷簧盒41螺紋連接，卷簧盒41與鼓動輪54鉚接為一體，這樣，驅(qū)動輪36、連接套37、卷簧盒41、鼓動輪54成為同步旋轉(zhuǎn)的整體，其兩端內(nèi)園經(jīng)鋼球34、軸承擋48和滾針軸承55裝配于后軸50上，外園經(jīng)外軸承39承接于后軸殼53內(nèi)園，鋼球34外面以防塵蓋47覆蓋。按作用力方向，連接套37左右兩件分別采用左旋螺紋和右旋螺紋。如圖6所示，鼓動輪54外沿為3個均布的漸開線沿面，并按作用力方向分左右裝配。如圖5所示，驅(qū)動輪36外端外園通過掛繩槽51及與之以斜溝槽相通的卷繩槽52繞掛傳動繩11。
如圖6所示，與鼓動輪54外沿3條漸開線沿面相匹配的3只滾子42通過擺臂“以軸銷43、46均布于滾子底板56上，如圖5所示，滾子底板56內(nèi)園套于滾針軸承55內(nèi)端外園，可自由轉(zhuǎn)動，左、右兩只滾子低板56之間有彈性磨擦片45對滾子底板56起滯動作用。
如圖5、圖6、圖7所示，由鼓動輪54、滾子42、后軸殼53及相關(guān)附件組成的超越離合器其工作原理是當驅(qū)動行程開始，傳動繩11向前拉伸時，驅(qū)動輪36向前旋轉(zhuǎn)，并通過連接套37、卷簧盒41帶動鼓動輪54向前旋轉(zhuǎn)，由于彈性磨擦片45對滾子底板56的滯動作用，滾子42被鼓動輪54的漸開線沿面頂起，卡住后軸殼53使其與鼓動輪54同步旋轉(zhuǎn)，并經(jīng)輻盤38帶動以輻條連接的后輪向前旋轉(zhuǎn)，同時，內(nèi)外兩端分別扣接于后軸50和卷簧盒41上的卷簧40被卷緊。
當驅(qū)動行程結(jié)束，回位行程開始時，傳動繩11向后回縮，由于卷簧40的回復作用，通過卷簧盒41帶動驅(qū)動輪36反向旋轉(zhuǎn)回卷傳動繩11。
在回位行程中或停止驅(qū)動的滑行過程中，只要鼓動輪54的正向驅(qū)動力一經(jīng)消除或低于后軸殼53的正向轉(zhuǎn)速時，因漸開線的特性，滾子42無法卡住后軸殼53，即自動脫離力的傳遞，這樣，左右兩套機構(gòu)在驅(qū)動和回位的交替作用下，為后輪提供了持續(xù)不斷的動力。
當鼓動輪54停止工作時，由于固定于滾子低板56上的扭簧57的回位作用，經(jīng)擺臂44把3只滾子42同時沿漸開線沿面向軸心收攏，以使后軸殼53在往后旋轉(zhuǎn)時，不至因滾子42的自由回落卡住鼓動輪54和后軸殼53，使不能兩邊同時回縮的傳動繩11受到同時牽拉而阻止后軸殼53往后旋轉(zhuǎn)，以保留往后推動倒車的功能。
如圖8、圖9所示，變速機構(gòu)由雙向作用的變速手把59與兩根變速拉線58相連，其中1根與變速叉60相連并通過滑輪62回到變速手把59成為另一根，在變速手把59作用下，通過變速拉線58使變速叉60沿焊接于車架3上的變速支架61的弧線形軌道來回移動，從而使裝于其頂端的兩只變速滑輪14來回移動，變速滑輪14作為傳動繩11的支點，與掛繩圈13、定滑輪17形成三角關(guān)系，由于變速滑輪14的移動，傳動繩11與腳踏臂7的夾角發(fā)生變化，從而使杠桿機構(gòu)的力和距離相互變化，在不損功的情況下使無級變速方式得以實現(xiàn)。
如
圖10所示，變速叉及變速支架隱藏于由裝飾簿板覆蓋所形成的位于流線形車架3中部的變速機構(gòu)箱4中，相鄰的空間成為工具及物品箱5，以達到防塵和美觀的目的。
腳登1前移置于較小的前輪63上沿，與低重心帶靠背的鞍座6及車把2相配合，讓使用者形成坐姿，以達到安全和舒適的目的。
圖11、12所示為以本實用新型基本結(jié)構(gòu)設(shè)計的兩輪在前的兩座雙動力三輪車，前腳踏臂65通過軟繩或拉桿66與后腳踏臂67相連以傳遞前座人的動力，置于兩前輪69之間的轉(zhuǎn)向軸70向前傾鈄一定角度，使以轉(zhuǎn)向軸70為支點的車架68在轉(zhuǎn)彎時能自動向心傾斜，以克服離心力。
如
圖13所示，在單人騎行時，前腳踏臂支架71可以向后收攏，前腳踏臂65及前痤靠背72可以折疊，以縮小體積。
本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其輸出功率大為提高，具有安全省力，美觀舒適，功能完善之優(yōu)點。
權(quán)利要求1.一種由繩傳動的具有無級變速功能的坐式自行車，包括車架、車把、前叉、行駛部分、鞍座、剎車裝置、傳動裝置及變速機構(gòu)、其特征在于傳動裝置由互聯(lián)的腳踏機構(gòu)、換向機構(gòu)、傳動繩及與后軸殼組裝為一體的驅(qū)動回位機構(gòu)組成，變速機構(gòu)由裝在車把上的手動旋把、變速拉線、變速叉及變速支架組成，行駛部份由較小的前輪和較大的后輪組成，流線型車架中部的變速機構(gòu)箱及工具箱以裝飾簿板覆蓋隔離而成。
2.如權(quán)利要求1所述自行車，其特征在于腳踏機構(gòu)由中軸殼、中軸、軸承、墊片、緊固螺帽、腳踏臂及固裝于腳踏臂上的弧形換向滑軌和掛繩圈組成，并通過傳動繩與驅(qū)動回位機構(gòu)相連，中軸殼焊接于車架上，中軸及軸承組裝于中軸殼內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1所述自行車，其特征在于換向機構(gòu)由焊接于車架上的換向軸殼、裝于換向軸殼內(nèi)的左、右園錐側(cè)齒輪和回轉(zhuǎn)齒輪、滾針軸承、墊圈、滑套、緊固螺帽、換向臂、換向滑輪組成，側(cè)齒輪與齒輪軸為一整體，換向臂通過橫銷固定于齒輪軸上，換向滑輪以軸銷裝配于換向臂端頭，與腳踏臂上的弧形換向滑軌相匹配，并使換向機構(gòu)與腳踏機構(gòu)聯(lián)動。
4.如權(quán)利要求1所述自行車，其特征在于驅(qū)動回位機構(gòu)由后軸、后軸殼、置于后軸中央的彈性磨擦片及套裝于后軸左右兩邊對應的兩組機件組成，包滾針軸承、滾子、滾子底板、擺臂、軸銷、扭簧、鼓動輪、卷簧、卷簧盒、連接套、驅(qū)動輪、外軸承、內(nèi)軸承及鎖緊螺帽，其中，3只滾子通過軸銷、擺臂均布于滾子底板上并與鼓動輪外沿均布的三條漸開線沿面相配合，鼓動輪按漸開線方向分左右與卷簧盒鉚接，連接套內(nèi)外端分別與卷簧盒、驅(qū)動輪螺紋連接，連接套按作用力方向，左右兩邊分別采用左旋螺紋和右旋螺紋，驅(qū)動輪外沿開有互通的掛繩槽和卷繩槽，通過傳動繩與腳踏機構(gòu)相連，外軸承內(nèi)外圈分別配合于連接套和后軸殼，內(nèi)軸承由壓入驅(qū)動輪內(nèi)園的鋼碗、鋼球和以螺紋旋入后軸上的軸承檔組成，外面用鎖緊螺帽固定。
5.如權(quán)利要求1所述自行車，其特征在于變速機構(gòu)由裝于車把上的雙向作用的變速手把、兩條作用相反與手把相連的變速拉線、變速叉及變速支架組成，變速叉上裝有作為傳動繩支點的滑輪和與變速拉線相連的軸銷，開有弧形導軌的變速支架焊接于車架上，用于支撐變速叉。
6.如權(quán)利要求1所述自行車，其特征在于行駛部份前輪小后輪大，腳踏臂前端的腳登前移置于前輪上沿，與帶靠背的鞍座相配合讓使用者形成坐姿，流線形車架中部以裝飾簿板覆蓋，形成變速機構(gòu)箱及工具箱兩個部份。
7.如權(quán)利要求1所述自行車，其基本裝置可用于兩輪前置的兩座雙動力三輪車上，其特征在于兩前輪之間的中央轉(zhuǎn)向軸向前傾斜一定角度，另外在一人騎行時前腳踏臂及前座靠背可以收攏折疊。
專利摘要本實用新型繩傳動無級變速坐式自行車人力交通工具,其傳動裝置由腳踏及換向機構(gòu)、傳動繩及驅(qū)動回位機構(gòu)組成,變速機構(gòu)由變速手把、拉線及叉架組成,其特點是使用者以低重心的坐姿用雙腳沿一定夾角的弧線作交替往復運動,以類似踏步的方式驅(qū)車前進,有效地克服了腳踏臂在作圓周驅(qū)動中上、下止點附近力矩大為減小的功率損失難題,并利用相關(guān)部件的結(jié)構(gòu)特點使無級變速方式得以實現(xiàn),另以本技術(shù)為核心設(shè)計的兩輪前置的雙動力三輪車具有轉(zhuǎn)彎自動向心傾斜功能。
文檔編號B62M1/24GK2460423SQ0121399
公開日2001年11月21日 申請日期2001年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月20日
發(fā)明者徐昭玉 申請人:徐昭玉