專利名稱：能以最小的蹬踏力驅(qū)動(dòng)的自行車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及自行車，特別是涉及一種能以最小的蹬踏力驅(qū)動(dòng)的自行車。
一般市場(chǎng)上現(xiàn)有的自行車具有腳踏子(腳踏板)，腳蹬子分別可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在固定于曲柄的自由端的支承軸上。蹬踏腳蹬子而驅(qū)動(dòng)曲柄，以便通過一般為環(huán)形的驅(qū)動(dòng)鏈條將驅(qū)動(dòng)力傳到后輪。
在此最標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)中，傳到后輪上的驅(qū)動(dòng)力取決于施加在腳蹬子上的蹬踏力以及曲柄軸和腳蹬子的軸之間的距離(力臂)，曲柄的相應(yīng)根端通過曲柄軸連到一個(gè)鏈輪上。在此，若希望以小的蹬踏力獲得大的驅(qū)動(dòng)力，就必須增大曲柄軸和每個(gè)腳蹬子的支承軸之間的力臂。然而，上述為力臂一般有一個(gè)最佳值，該最佳值選定成能確保騎車人的腳平衡地運(yùn)轉(zhuǎn)和蹬衡踏，因此自行車制造者早就認(rèn)識(shí)到這種局限性，這種局限性使得不能將力臂增大到超過該最佳值。鑒于此，人們?cè)缇驼J(rèn)識(shí)到不能以最小的蹬踏力獲得大的驅(qū)動(dòng)力。
因此，為了基本上消除自行車制造者至今為止遇到的上述問題，本發(fā)明的實(shí)質(zhì)性目的在于提供一種改進(jìn)的自行車，它可以利用最小的蹬踏力來獲得大的驅(qū)動(dòng)力。
為此，本發(fā)明提供了一種能以最小的蹬踏力來驅(qū)動(dòng)的自行車。此自行車包括一個(gè)設(shè)置在一個(gè)用于將驅(qū)動(dòng)力施加到一個(gè)車輪上的曲柄的一個(gè)自由端上的內(nèi)齒輪，和一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)地與該內(nèi)齒輪相嚙合的外齒輪。該內(nèi)齒輪和外齒輪的傳動(dòng)比為2∶1。一個(gè)具有踏板的腳蹬子固定到外齒輪上，當(dāng)曲柄自由端處于一個(gè)提供曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的曲柄軸向前水平位置時(shí)，該踏板處于面朝上的水平位置，而且此時(shí)，內(nèi)齒輪上離該曲柄軸最遠(yuǎn)的輪齒部分與外齒輪相嚙合。
利用本發(fā)明的這種自行車，當(dāng)?shù)盘r(shí)，曲柄的自由端向前水平設(shè)置，內(nèi)齒輪上離曲柄軸最遠(yuǎn)的輪齒部分與外齒輪相嚙合，因此，施加到腳蹬子上的蹬踏力的力臂達(dá)到一個(gè)高值，此值等于曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線到內(nèi)齒輪的中心的距離與內(nèi)齒輪的中心到外齒輪的中心的距離之和。另外，由于此時(shí)踏板是面朝上水平設(shè)置的，因此騎車人很容易將腳放在腳蹬子上。因此，利用最小的蹬踏力就能獲得較高的驅(qū)動(dòng)力。
此外，由于內(nèi)齒輪與外齒輪間的傳動(dòng)比為2∶1，因此曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)一整圈(由騎車人放腳的腳蹬子的踏板處于面向上位置)，將導(dǎo)致外齒輪在內(nèi)齒輪內(nèi)公轉(zhuǎn)一周。因此，當(dāng)從一個(gè)向上位置向前轉(zhuǎn)動(dòng)的曲柄進(jìn)入曲柄被向前角轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的蹬踏區(qū)時(shí)，外齒輪與內(nèi)齒輪上沿前進(jìn)方向離曲柄軸最遠(yuǎn)的輪齒部分相嚙合，從而可使曲柄在蹬踏區(qū)內(nèi)獲得增大的力臂。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該自行車還包括一個(gè)腳蹬臂，該腳蹬臂具有一個(gè)固定到外齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)軸上的根端并沿外齒輪的徑向延伸，此時(shí)，腳蹬子固定到腳蹬臂上與其根端相對(duì)的一個(gè)自由端上。此腳蹬臂可以是S形結(jié)構(gòu)，它具有水平延伸的根端和自由端以及與根端和自由端相連并垂直于它們延伸的中間部。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，即使當(dāng)曲柄處于任何角轉(zhuǎn)位置時(shí)騎車人將腳離開腳蹬子，腳蹬子也會(huì)在其自重的作用下被帶到外齒輪中心位置緊下面的位置，從而可讓外齒輪轉(zhuǎn)到一個(gè)嚙合位置，此時(shí)腳蹬子處于水平位置而其踏板面朝上。因此，要驅(qū)動(dòng)已停住的自行車時(shí)，騎車人能確定地將腳放在腳蹬子上，以準(zhǔn)備蹬踏。
在本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，一個(gè)連接件可轉(zhuǎn)動(dòng)地裝在內(nèi)齒輪的中心且位于內(nèi)齒輪的內(nèi)部，而外齒輪可轉(zhuǎn)動(dòng)地裝在該連接件上。利用這種結(jié)構(gòu)，外齒輪能相對(duì)于內(nèi)齒輪進(jìn)行平穩(wěn)的公轉(zhuǎn)。
在本發(fā)明的再一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，內(nèi)齒輪具有一塊固定于內(nèi)齒輪一端的板。一個(gè)蓋固定在該連接件上，用于封閉內(nèi)齒輪上與該板相對(duì)的另一端的開口。使用這個(gè)蓋能有效地封住內(nèi)齒輪，以防任何異物進(jìn)入內(nèi)齒輪內(nèi)部，從而確保內(nèi)齒輪與外齒輪間的平穩(wěn)嚙合。
在本發(fā)明的又一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，使用了一個(gè)強(qiáng)迫嚙合裝置，用于在蹬踏腳蹬子之前，迫使外齒輪與內(nèi)齒輪在與蹬踏力傳遞方向一致的方向上嚙合。此強(qiáng)迫嚙合裝置能在開始蹬踏時(shí)使外齒輪移動(dòng)一段對(duì)應(yīng)于輪齒嚙合間隙的距離，從而最大限度地減小討厭的卡嗒聲的產(chǎn)生，否則，當(dāng)內(nèi)、外齒輪中之一的一個(gè)輪齒沖撞內(nèi)、外齒輪中另一個(gè)的一個(gè)嚙配輪齒時(shí)，就會(huì)發(fā)生上述聲響。
從下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的說明中，可更清楚地理解本發(fā)明。然而，這些實(shí)施例和附圖僅是示例性的，不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明范圍的任何限制，本發(fā)明的范圍將由后附權(quán)利要求限定。在附圖中，相同的標(biāo)號(hào)表示相同的部件。


圖1是本發(fā)明自行車的示意性側(cè)視圖；圖2是表示用于該自行車上的曲柄機(jī)構(gòu)的放大透視圖，其中去掉了曲柄蓋；圖3A是該曲柄機(jī)構(gòu)的平面圖，表示了一個(gè)曲柄與一個(gè)內(nèi)齒輪組件的組合；圖3B是部分剖開的曲柄機(jī)構(gòu)的側(cè)剖面圖；圖4A是構(gòu)成曲柄機(jī)構(gòu)的一個(gè)部件的連接件的平面圖；圖4B是圖4A所示連接件的剖面圖；圖5A是表示與曲柄機(jī)構(gòu)的一個(gè)外齒輪結(jié)合的一個(gè)腳蹬子的平面圖；圖5B是圖5A所示的腳蹬子和外齒輪的部分剖開的側(cè)剖面圖；圖5C是該腳蹬子和外齒輪的示意性正視圖；圖6A是一個(gè)曲柄蓋的平面圖；圖6B是圖6A所示曲柄蓋的剖面圖；圖7是裝有曲柄蓋的曲柄機(jī)構(gòu)的透視圖；和圖8是表示本發(fā)明的曲柄機(jī)構(gòu)工作的解釋性示意圖。
參見圖1，所示的自行車包括一個(gè)眾所周知的、大體為偏菱形的車架結(jié)構(gòu)30，一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承在車架結(jié)構(gòu)30前部的前輪31，一個(gè)也支承在車架結(jié)構(gòu)30前部并與前輪31連接以便可使前輪31轉(zhuǎn)向的車把32，一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承在車架結(jié)構(gòu)30的后部的后輪33和一個(gè)大體安裝在車架結(jié)構(gòu)30的中間頂部的車座34。曲柄軸35可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在車架結(jié)構(gòu)30的位于車座34下面的大體中間的底部，并在一個(gè)垂直于后輪33的轉(zhuǎn)動(dòng)平面的平面內(nèi)延伸，其兩相對(duì)端分別位于車架結(jié)構(gòu)30的兩側(cè)。曲柄1各根端固連到曲柄軸35的相應(yīng)端上。曲柄1用于利用鏈輪10和一般為環(huán)形的驅(qū)動(dòng)鏈條11驅(qū)動(dòng)后輪33轉(zhuǎn)動(dòng)，鏈輪10裝在曲柄軸35上，以隨之一起轉(zhuǎn)動(dòng)。
上述結(jié)構(gòu)的自行車是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所周知的，因此為簡潔起見不再對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)說明。
現(xiàn)參見圖2，每個(gè)曲柄1具有一個(gè)固連到曲柄軸35上的根端和一個(gè)自由端，自由端上固定有或一體成形有一個(gè)內(nèi)齒輪組件。圖3A和3B分別示出了與每個(gè)曲柄1的自由端整體成形的內(nèi)齒輪組件的組成部件的正視圖和側(cè)剖面圖，圖中局部剖分。曲柄1的根端制有一多邊形孔12，用于接收曲柄軸35的相應(yīng)端。該內(nèi)齒輪組件為盤形，包括一個(gè)內(nèi)齒輪2和一個(gè)固定于其上的圓板20，或者圓板20與內(nèi)齒輪2制成一體，以封閉內(nèi)齒輪2的一端。該內(nèi)齒輪組件具有限定在圓板20中的與圓板20同心的軸承孔50。
內(nèi)齒輪組件接納一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)地裝在銷軸3上的連接件4，銷軸3裝在軸承孔50中。圖4A示出了連接件4的主視圖，而圖4B示出了連接件裝在內(nèi)齒輪組件上時(shí)的剖面圖。連接件4大致為三角形板，其中部有一個(gè)第一軸承孔13，銷軸3壓配在該孔中。這個(gè)三角形連接件4還有一個(gè)偏離第一軸承孔13的第二軸承孔14，用于接納一個(gè)外齒輪5的轉(zhuǎn)軸6，下面將會(huì)對(duì)此進(jìn)行說明。壓裝在第一軸承孔13中的銷軸3的自由端具有一墊圈36和一個(gè)C形扣環(huán)37，安裝成使墊圈36位于圓板20和C形扣環(huán)37之間。C形扣環(huán)37用于防止墊圈36從銷軸3意外分離。這樣，將容易理解，可轉(zhuǎn)動(dòng)地穿過三角形連接件4中的第一軸承孔13的銷軸3由圓板20可轉(zhuǎn)動(dòng)地，但不能軸向運(yùn)動(dòng)地支承就位。為了下面將要明確說明的目的，三角形連接件4的頂角部位還形成有安裝凸臺(tái)4a，它們沿著垂直于三角形連接件4的平面的方向伸出，每個(gè)安裝凸臺(tái)4a具有一內(nèi)螺紋孔15。內(nèi)螺紋孔15用于接納一組用來固定曲柄蓋9的螺釘，以便封住內(nèi)齒輪2的圓板20對(duì)面的開口，下面將對(duì)此進(jìn)行說明。
與內(nèi)齒輪2嚙合轉(zhuǎn)動(dòng)的外齒輪5的轉(zhuǎn)軸6，利用墊圈39和C形扣環(huán)40以可轉(zhuǎn)動(dòng)但不能軸向移動(dòng)的方式，支承在三角形連接件4的第二軸承孔14中。一個(gè)輔助墊圈41設(shè)在三角形連接件4和外齒輪5之間。因此，外齒輪5由三角形連接件4支承并相對(duì)于內(nèi)齒輪2定位，以使內(nèi)齒輪2的齒與外齒輪5的齒恒定嚙合，從而使外齒輪5一邊繞轉(zhuǎn)軸6自轉(zhuǎn)，一邊繞銷軸3公轉(zhuǎn)。在所示的實(shí)施例中，內(nèi)齒輪2和外齒輪5之間的傳動(dòng)比選為2∶1，以使得外齒輪5在內(nèi)齒輪2中公轉(zhuǎn)一周造成外齒輪5繞轉(zhuǎn)軸6自轉(zhuǎn)一圈。
如圖2和5所示，裝于自行車每側(cè)并具有踏板8a的腳蹬子8通過腳蹬臂7裝到外齒輪5的外表面的中央位置。腳蹬臂7是一件式結(jié)構(gòu)，它包括一個(gè)水平延伸的根端7a、一個(gè)從根端7a彎折而向下延伸的中部7b和一個(gè)從中部7b彎折并朝著基本平行于水平延伸的根端7a但與之相反的方向水平延伸的自由端7C。更具體地說，腳踏臂7的根端(尾端)7a與外齒輪5的中心部位焊接或螺紋連接或成形為一體，其中部7b沿外齒輪5的徑向向外延伸，而其自由端7C固定地插入腳蹬子8中的安裝孔16，該安裝孔基本上位于腳蹬子8的寬度的中間位置。腳蹬子8安裝到腳蹬臂7的自由端7C，以便如圖8中所示，當(dāng)相連的曲柄1的自由端位于自行車前進(jìn)的水平方向、并且外齒輪5與內(nèi)齒輪2的沿自行車前進(jìn)方向距曲柄軸35最遠(yuǎn)的輪齒22部分嚙合時(shí)，腳蹬子8的踏板8a處于水平向上的位置。
內(nèi)齒輪2的與圓板20相對(duì)的開口由曲柄蓋9封住。圖6A和6B分別示出了曲柄蓋9的主視圖和剖面圖。如圖所示，曲柄蓋9為圓板形，其直徑等于或基本等于內(nèi)齒輪2的外徑，曲柄蓋9上有三個(gè)螺釘孔17，它們的位置分別與和三角形連接件4成一體的相關(guān)安裝凸臺(tái)4a中的內(nèi)螺紋孔15對(duì)準(zhǔn)。這些螺釘孔17或安裝凸臺(tái)4a布置成當(dāng)一組螺釘19穿過相應(yīng)的螺釘孔17并進(jìn)而擰入相關(guān)的內(nèi)螺孔15而將曲柄蓋9固定到內(nèi)齒輪組件上時(shí)，曲柄蓋9能與內(nèi)齒輪2同心。曲柄蓋9還具有一個(gè)臂孔18，該臂孔18限定和定位成允許腳蹬臂7的根端7a能寬松地從中穿過。
在所示的實(shí)施例中，通過使腳蹬臂7的根端7a穿過臂孔18，然后將一組螺釘19擰到三角形連接件4的內(nèi)螺紋孔15，就能把曲柄蓋9固定到三角形連接件4上，如圖7所示。不過，也可采用其他各種固定手段來將曲柄蓋9固定到三角形連接件4上。例如，代替三角形連接件4的內(nèi)螺紋孔15，可使用兩個(gè)或更多個(gè)接合孔，以用于接納形成在曲柄蓋9中的相應(yīng)的接合突起。
由于三角形連接件4繞著支承內(nèi)齒輪2的銷軸3轉(zhuǎn)動(dòng)，所以曲柄蓋9也與三角形連接件4一起相應(yīng)地繞銷軸3轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，內(nèi)齒輪2的開口確保由曲柄蓋9封閉，而不受外齒輪5繞銷軸3公轉(zhuǎn)的影響，以防止任何異物進(jìn)入內(nèi)齒輪2的內(nèi)部，從而確保內(nèi)齒輪2、三角形連接件4和外齒輪5的平穩(wěn)的角轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
雖然上面反對(duì)一個(gè)具有相關(guān)曲柄機(jī)構(gòu)的曲柄1作了說明，但位于自行車相對(duì)側(cè)的另一個(gè)曲柄1也具有結(jié)構(gòu)與上相同的曲柄機(jī)構(gòu)。不過應(yīng)注意的是，位于自行車兩側(cè)的曲柄1分別連到曲柄軸35的兩端，但相對(duì)于曲柄軸35彼此在圓周上相距180°角。
在上述的每個(gè)曲柄機(jī)構(gòu)中，由于內(nèi)齒輪2和外齒輪5之間的傳動(dòng)比選為2∶1，所以外齒輪5在內(nèi)齒輪2內(nèi)部繞銷軸3公轉(zhuǎn)一整圈，導(dǎo)致外齒輪5繞轉(zhuǎn)軸6自轉(zhuǎn)一整圈，因此，每當(dāng)外齒輪5繞銷軸3公轉(zhuǎn)一圈時(shí)，與外齒輪5相連的腳蹬子8都能返回并占據(jù)其初始位置。另一方面，當(dāng)騎車人的腳放到腳蹬子8的踏板8a上時(shí)，腳蹬子8的踏板8a可被調(diào)整到面向上的水平位置。
為此，當(dāng)如圖8左半部所示的那樣時(shí)，曲柄1在一個(gè)位于前側(cè)的蹬踏區(qū)內(nèi)角轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，該蹬踏區(qū)的范圍是從曲柄1大體垂直向上延伸的向上位置P2到曲柄1大體垂直向下延伸的向下位置P3，此時(shí)外齒輪5是與內(nèi)齒輪2上最遠(yuǎn)離曲柄軸35的輪齒22的區(qū)域2a(見圖3A)嚙合的?？紤]到內(nèi)齒輪2和外齒輪5之間的傳動(dòng)比，外齒輪5的外徑為內(nèi)齒輪2的內(nèi)徑的一半。因此，在下列條件下可獲得力臂MA曲柄1處于一個(gè)向前的水平位置P1，此時(shí)曲柄1基本上位于自行車的水平向前的方位，并且內(nèi)齒輪2上沿自行車前進(jìn)方向距曲柄軸35最遠(yuǎn)的輪齒22部分處于嚙合狀態(tài)，也即，此時(shí)有效的曲柄長度等于曲柄軸35的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線和外齒輪5的中心(即外齒輪5上固定腳蹬臂7的位置)之間的距離。換句話說，力臂MA等于L+R/2，其中L表示曲柄軸35的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線到內(nèi)齒輪2的中心的距離，而R表示內(nèi)齒輪2的半徑。
另一方面，當(dāng)如圖8的右半部所示的那樣，曲柄1在一個(gè)位于后側(cè)的非蹬踏區(qū)內(nèi)角轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，該非蹬踏區(qū)的范圍是從向下位置P3到向上位置P2，此時(shí)外齒輪5與內(nèi)齒輪2上的最靠近曲柄軸35的輪齒22的部分2b(見圖3A)相嚙合。因此，力臂MA在下述條件下獲得曲柄1位于向后的水平位置P4，此時(shí)曲柄1基本水平并相對(duì)于自行車的運(yùn)行方向向后，此力臂MA等于曲柄軸35的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線和外齒輪5的中心之間的距離，即等于L-R/2。
應(yīng)考慮到在蹬踏期間，外齒輪5的中心角轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)并描劃出一個(gè)圓圈，其直徑為從曲柄軸35的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線到內(nèi)齒輪2的中心的距離L的兩倍，即2L＝(L+R/2)+(L-R/2)。腳蹬子8也沿著一個(gè)類似的圓形軌跡角轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)?？紤]到在先有的自行車中，每個(gè)腳蹬子裝在曲柄上的位置可認(rèn)為是對(duì)應(yīng)于本發(fā)明所用的內(nèi)齒輪2的中心，所以先有的自行車中腳蹬子的角轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的軌跡可由一個(gè)圓表示，其半徑實(shí)質(zhì)上對(duì)應(yīng)于本發(fā)明所定義的距離L，其中心位于曲柄軸35上。因此，本發(fā)明所用的腳蹬子8的角轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的軌跡是與先有的自行車所用的腳蹬子的軌跡相同的。
然而在本發(fā)明中，由于在上述蹬踏區(qū)P2-P3內(nèi)蹬踏期間所獲得的力臂可以比等于距離L的表示腳蹬子的角轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的軌跡的圓的半徑最多大內(nèi)齒輪2的半徑R的一半，所以，對(duì)于給定的蹬踏力，可以得到比先有的自行車所能得到的高的驅(qū)動(dòng)力。
應(yīng)注意的是，當(dāng)曲柄1在非蹬踏區(qū)(如圖8右半部所示的區(qū)域)內(nèi)角轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，力臂MA減小到這樣一個(gè)值，該值比表示先有的自行車中的腳蹬子的角轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的圓的半徑(實(shí)際等于距離L)最多短外齒輪5的半徑R的一半，但是由于在此非蹬踏區(qū)內(nèi)，在曲柄1的角轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)期間并沒有產(chǎn)生實(shí)際的蹬踏，故不會(huì)引發(fā)任何問題。
根據(jù)本發(fā)明，表示與腳蹬子8相連的外齒輪5的運(yùn)動(dòng)軌跡的圓的中心位置01，朝著前進(jìn)方向(或圖8中的向左方向)，從曲柄軸35的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線偏移一個(gè)等于R/2的距離，并因此，為了使本發(fā)明的腳蹬子8相對(duì)于車座34的位置保持與先有的自行車中的相同，曲柄軸35的位置最好朝著反對(duì)前進(jìn)方向后移一個(gè)等于R/2的相應(yīng)距離。另外，與先有的自行車相比，由于圖2所示結(jié)構(gòu)的曲柄1的長度增加了一個(gè)等于內(nèi)齒輪2的半徑R的值，所以曲柄軸35離地面的位置應(yīng)向上移動(dòng)一個(gè)等于曲柄1的長度增量的距離，以防腳踏子8和內(nèi)齒輪2與地面發(fā)生接觸。
另外，由于腳蹬子8通過蹬踏臂7固定到外齒輪5上，所以腳蹬子8將在一個(gè)從外齒輪5的中心位置向下降低一預(yù)定高度的位置上轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，車座34離地面的高度最好根據(jù)腳蹬子8下降的高度和曲柄軸35移動(dòng)的高度而調(diào)整。
而且，根據(jù)本發(fā)明，即使當(dāng)自行車停下來而騎車人腳離開腳蹬子8且腳蹬子8不處于水平位置時(shí)，由于腳蹬子8通過腳蹬臂7固定在一偏離外齒輪5的位置上，所以腳蹬子8也會(huì)被其自身重量帶到外齒輪5的中心位置緊下面的位置，從而讓外齒輪5轉(zhuǎn)到這樣一個(gè)嚙合位置此時(shí)腳蹬子8處于水平位置，其踏板8a面朝上。因此，當(dāng)要驅(qū)動(dòng)停住的自行車時(shí)，騎車人能確定地將其腳放在腳蹬子8上，以準(zhǔn)備蹬踏。
如圖2、3A和3B清楚可見，本發(fā)明的每個(gè)曲柄機(jī)構(gòu)具有一個(gè)摩擦施加裝置。此摩擦施加裝置包括一個(gè)合成樹脂作的滾子25，該滾子由一個(gè)金屬彈簧件26支承在與曲柄1為一體的曲齒輪2的附近。另一方面，一個(gè)可與樹脂滾子25接合的接觸片27設(shè)置在曲柄蓋9上的預(yù)定位置。樹脂滾子25、彈簧件26和接觸片27一起構(gòu)成一個(gè)強(qiáng)迫嚙合裝置，該裝置能補(bǔ)償由于內(nèi)齒輪2的輪齒22和外齒輪5的嚙配輪齒間的嚙合間隙造成的任何可能的移動(dòng)，從而確保內(nèi)、外齒輪2和5的相應(yīng)輪齒之間的強(qiáng)迫嚙合、彈簧件26靠其一端插入曲柄1上的軸承孔28中而支承住，而樹脂滾子25可轉(zhuǎn)動(dòng)地裝在彈性件26的另一端并保持就位成與曲柄蓋9上的接觸片27接觸。
再參見圖8，自行車一側(cè)的曲柄1在自行車另一側(cè)的另一曲柄1的蹬踏引起的慣性力的作用下，沿前進(jìn)方向轉(zhuǎn)到一個(gè)離開向上位置P2有一小段間距的位置P5，然后從此位置P5將開始實(shí)際的蹬踏。接觸片27如此固定到曲柄蓋9上的預(yù)定位置，以致在曲柄1從一個(gè)稍稍提前于蹬踏開始位置P5的位置到一個(gè)緊接蹬踏開始位置P5之后的位置的蹬踏過程中，接觸片27能接觸樹脂滾子25，以便利用彈簧件26的偏壓力來接收朝曲柄蓋9的轉(zhuǎn)動(dòng)方向的相反方向作用的摩擦力F。
當(dāng)曲柄1轉(zhuǎn)到蹬踏開始位置P5且蹬踏力施加到腳蹬子8上時(shí)，外齒輪5的輪齒的后齒面可能會(huì)沖撞內(nèi)齒輪2的輪齒22的前齒面，從而產(chǎn)生討厭的卡嗒聲。然而，在所示的實(shí)施例中，與外齒輪5一同繞銷軸3轉(zhuǎn)動(dòng)的曲柄蓋9承受朝曲柄蓋9的轉(zhuǎn)動(dòng)方向的反向作用的摩擦力F，以便讓外齒輪5的輪齒的后齒面與內(nèi)齒輪2的輪齒22的前齒面提前接觸。因此，在腳蹬臂7被蹬踏之前，沿著與蹬踏力的傳遞方向一致的方向，外齒輪5能與內(nèi)齒輪2嚙合，因此在腳蹬臂7被實(shí)際蹬踏時(shí)，外齒輪5能角轉(zhuǎn)一段對(duì)應(yīng)于輪齒嚙合間隙的距離(否則會(huì)在外齒輪5和內(nèi)齒輪2之間存在此嚙合間隙)，以嚙合內(nèi)齒輪2，從而最大限度地減小討厭的卡嗒聲的產(chǎn)生。
如上充分討論的，在根據(jù)本發(fā)明要求最小的蹬踏力的自行車中，與曲柄1為一體的內(nèi)齒輪2和與腳蹬子固定在一起的外齒輪5之間的嚙合，可以最小的蹬踏力有效地提供較高的驅(qū)動(dòng)力。
雖然已經(jīng)參照僅用于示例目的附圖結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作了充分的描述，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在閱讀了說明本發(fā)明的說明書之后，在本發(fā)明的構(gòu)思范圍內(nèi)，可以容易地作為各種變化和修改。因此，除非這些變化和修改超出了所附權(quán)利要求確定的本發(fā)明的范圍，否則它們都將被認(rèn)為落入該范圍之中。
權(quán)利要求
1.一種能以最小的蹬踏力來驅(qū)動(dòng)的自行車，它包括一個(gè)設(shè)置在一個(gè)用于將驅(qū)動(dòng)力施加到一個(gè)車輪上的曲柄(1)的自由端上的內(nèi)齒輪(2)；一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)地與內(nèi)齒輪(2)相嚙合的外齒輪(5)；所述齒輪(2)和外齒輪(5)的傳動(dòng)比為2∶1；和一個(gè)具有一踏板(8a)的腳踏子(8)，它固定到外齒輪(5)上，當(dāng)曲柄1的自由端處于一個(gè)提供曲柄(1)轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的曲柄軸(35)的向前水平位置時(shí)，踏板(8a)處于面朝上的水平位置，而且此時(shí)，內(nèi)齒輪(2)上離曲柄軸(35)最遠(yuǎn)的輪齒部分與外齒輪(5)相嚙合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自行車，其特征是還包括一個(gè)腳蹬臂(7)，該腳蹬臂(7)具有一個(gè)固定到外齒輪(5)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸上的根端(7a)并沿著外齒輪(5)的經(jīng)向延伸，腳蹬子(8)固定到腳蹬臂(7)的與其根端(7a)相對(duì)的一個(gè)自由端(7c)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自行車，其特征是，腳蹬臂(7)為S形結(jié)構(gòu)，它具有水平延伸的根端和自由端(7a，7c)以及與根端和自由端(7a，7c)相連的中間部(7b)，該中間部(7b)垂直于根端和自由端(7a，7c)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的自行車，其特征是還包括一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在內(nèi)齒輪(2)的中心并位于內(nèi)齒輪(2)內(nèi)部的連接件(4)，所述外齒輪(5)可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在連接件(4)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的自行車，其特征是內(nèi)齒輪(2)具有一個(gè)固定到內(nèi)齒輪(2)的一端的板(20)，還包括一個(gè)用于封閉內(nèi)齒輪(2)的與所述板(20)相對(duì)的另一端的開口的蓋(9)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的自行車，其特征是還包括一個(gè)強(qiáng)迫嚙合裝置(25，26，27)，用于在蹬踏腳蹬子(8)之前，迫使外齒輪(5)與內(nèi)齒輪(2)在與蹬踏力傳遞方向一致的方向上嚙合。
全文摘要
能以最小蹬踏力驅(qū)動(dòng)的自行車，它包括設(shè)置在用于將驅(qū)動(dòng)力施加到一車輪上的曲柄(1)的自由端的內(nèi)齒輪(2)和可與內(nèi)齒輪嚙合轉(zhuǎn)動(dòng)的外齒輪(5)。內(nèi)齒輪和外齒輪的傳動(dòng)比為2∶1。帶有踏板(8a)的腳蹬子(8)固定到外齒輪(5)上，當(dāng)曲柄自由端處于提供曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的曲柄軸(35)的向前水平位置時(shí)，踏板處于面朝上的水平位置，并且此時(shí)，內(nèi)齒輪(2)上離曲柄軸(35)最遠(yuǎn)的輪齒(22)與外齒輪(5)相嚙合。
文檔編號(hào)B62M1/36GK1151372SQ9611300
公開日1997年6月11日 申請(qǐng)日期1996年9月2日 優(yōu)先權(quán)日1995年9月5日
發(fā)明者松浦宏武 申請(qǐng)人:松浦宏武