專利名稱：直線蹬踏腳踏車驅(qū)動機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是交通工具中腳踏車用人力驅(qū)動機(jī)構(gòu)，特別涉及對其結(jié)構(gòu)的改進(jìn)。
目前，自行車及人力車普遍采用的是曲柄式驅(qū)動機(jī)構(gòu)。該驅(qū)動機(jī)構(gòu)由腳蹬、曲柄、中軸、鏈條、鏈輪、飛輪和后軸組成。工作時，由人驅(qū)動腳蹬，產(chǎn)生動力，通過曲柄式機(jī)構(gòu)傳遞給驅(qū)動后輪，使車前進(jìn)。曲柄式驅(qū)動機(jī)構(gòu)的傳動特征為非線性的。其圓周運(yùn)動的輸入特征與人踏腳蹬的直線運(yùn)動的輸出特征不相吻合，這樣就產(chǎn)生了無用的分力。這種結(jié)構(gòu)的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，存在平均力臂小及傳動的不穩(wěn)定性、波動大、驅(qū)動時間間斷及工作效率低等缺點(diǎn)。
本實(shí)用新型的目的是解決上述腳踏車驅(qū)動機(jī)構(gòu)存在的缺點(diǎn)，提供一種符合人體運(yùn)動生理學(xué)特點(diǎn)的直線蹬踏腳踏車驅(qū)動機(jī)構(gòu)，使其始終處在最大的力矩下工作，達(dá)到最大的功率輸出。從而使驅(qū)動機(jī)構(gòu)的工作效率達(dá)到最大。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的直線蹬踏腳踏車驅(qū)動機(jī)構(gòu)，包括有固定在左導(dǎo)桿2及右導(dǎo)桿12上的左腳蹬1及右腳蹬11；車架10兩側(cè)固定有左導(dǎo)套3及右導(dǎo)套13；左滑輪4及右滑輪14。車架10兩側(cè)的左柔性連接體5與右柔性連接體15，其一端分別固定在左導(dǎo)桿2及右導(dǎo)桿12的一端上，并分別通過左滑輪4及右滑輪14與左鏈條6及右鏈條16的一端連接。左鏈條6及右鏈條16分別和固定在后軸兩側(cè)的左飛輪7及右飛輪17嚙合。左鏈條6及右鏈條16的另一端分別與繞過左后滑輪8及右后滑輪18的后柔性連接體9的兩端連接。左、右腳蹬上各固定有腳勾19及20。
本實(shí)用新型的工作原理是先由人蹬踏位于車架一側(cè)(如左側(cè))，固定在左導(dǎo)桿2一端上的左腳蹬1，使左導(dǎo)桿2在左導(dǎo)套3內(nèi)作上下往復(fù)直線運(yùn)動。左導(dǎo)桿2的一端還固定有左柔性連接體5，它繞過左滑輪4改變方向后與左鏈條6的一端連接。左鏈條6與位于后軸左側(cè)的左飛輪7嚙合。當(dāng)左腳蹬1受力下降時，帶動左導(dǎo)桿2及固定在左導(dǎo)桿2上的左柔性連接體5，這樣與左柔性連接體5另一端連接的左鏈條6也前進(jìn)，并導(dǎo)致與左鏈條6嚙合的左飛輪7及后輪旋轉(zhuǎn)。左鏈條6繞過左飛輪7后它的下端與后柔性連接體9的一端連接。后柔性連接體繞過左后滑輪8及右后滑輪18改變方向后至車架10的另一側(cè)(如右側(cè))，與右鏈條16的下端連接。后柔性連接體9由于受到左鏈條6的拉動，使與右飛輪17嚙合的右鏈條16及與右鏈條16另一端連接的右柔性連接體15后退。并同時牽動固定有右柔性連接體15及右腳蹬11的右導(dǎo)桿12上升(見附圖2)。這樣人踩左腳蹬1使左腳蹬1及左導(dǎo)桿2下降時，通過左柔性連接體5及左鏈條6使左飛輪7及車輪旋轉(zhuǎn)(見附圖3)，同時又通過后柔性連接體9帶動右鏈條16及右柔性連接體15使右腳蹬11及右導(dǎo)桿12上升。再人踩右腳蹬11使右腳蹬11及右導(dǎo)桿12下降時通過右柔性連接體15及右鏈條16使右飛輪17及車輪旋轉(zhuǎn)；同時又通過后柔性連接體9帶動左鏈條6及左柔性連接體5使左腳蹬1及左導(dǎo)桿2上升……這樣人力不斷地交替蹬踏左、右腳蹬作往復(fù)直線運(yùn)動，通過柔性連接體及鏈條使后軸上的左、右飛輪交替旋轉(zhuǎn)作功，導(dǎo)致車輪不斷旋轉(zhuǎn)。
固定在車架10兩側(cè)是左導(dǎo)套3及右導(dǎo)套13，是限制左導(dǎo)桿2及右導(dǎo)桿12只能在導(dǎo)套內(nèi)作上下直線運(yùn)動。
腳蹬可緊固在導(dǎo)桿上不能轉(zhuǎn)動，其上面可裝有腳勾。行駛中遇到障礙物時，可用腳勾起腳勾使腳蹬迅速上升，從而避開障礙物。腳蹬及導(dǎo)桿上升后可避開高約四十公分左右的障礙物。而傳統(tǒng)的曲柄式驅(qū)動機(jī)構(gòu)就無此功能。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是省力。人體運(yùn)動學(xué)認(rèn)為肢體輸出端只有沿著直線運(yùn)動時在非運(yùn)動方向無分力，可獲得最大的輸出。本實(shí)用新型的腳踏用力方向是沿著直線軌跡運(yùn)動的，在非運(yùn)動方向無分力，所以可獲得最大的輸出，也就是說要比傳統(tǒng)的曲柄機(jī)構(gòu)省力。而且穩(wěn)定性好、易發(fā)力、動快符合人體運(yùn)動生理學(xué)特點(diǎn)，始終處在最大的力臂下工作，達(dá)到最大的功率輸出，從而使驅(qū)動機(jī)構(gòu)工作效率達(dá)到最大。本實(shí)用新型與傳統(tǒng)曲柄機(jī)構(gòu)自行車相比，可通過以下計(jì)算證明其工作效率。
F1為施加在原有技術(shù)曲柄機(jī)構(gòu)的蹬力，(見附圖4)；F2為施加在本實(shí)用新型的蹬力，(見附圖5)。
曲柄機(jī)構(gòu)的力臂為γ1·COSθ，因這是個變值，隨θ改變而改變。所以取曲柄機(jī)構(gòu)力臂的平均值為1π∫2π-π2COSθ·γ1dθ=2γ1π=0.6366γ]]>也就是說曲柄機(jī)構(gòu)它的效率只有0.6366(摩擦力忽略不計(jì))。
本實(shí)用新型飛輪的節(jié)圓半徑γ2因鏈條作用在鏈輪的切線方向，所以始終處在最大的力臂下工作，非運(yùn)動方向無分力存在，見附圖5。因此它的工作效率是l(摩擦力忽略不計(jì))。本實(shí)用新型的工作效率與傳統(tǒng)曲柄機(jī)構(gòu)的工作效率兩者之比1∶0.6366＝1.57也就是說本實(shí)用新型的驅(qū)動效率是曲柄機(jī)構(gòu)的1.57倍。
附


圖1是本實(shí)用新型使用安裝結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖2是本實(shí)用新型整車驅(qū)動機(jī)構(gòu)傳動俯視示意圖。
附圖3是本實(shí)用新型左側(cè)部分傳動示意圖。
附圖4是傳統(tǒng)曲柄機(jī)構(gòu)的曲柄運(yùn)動工作原理圖。
附圖5是本實(shí)用新型飛輪工作原理圖。
1左腳蹬、2左導(dǎo)桿、3左導(dǎo)套、4左滑輪、5左柔性連接體、6左鏈條、7左飛輪、8左后滑輪、9后柔性連接體、10車架、11右腳蹬、12右導(dǎo)桿、13右導(dǎo)套、14右滑輪、15右柔性連接體、16右鏈條、17右飛輪、18右后滑輪、19左腳勾、20右腳勾。
權(quán)利要求1.一種直線蹬踏腳踏車驅(qū)動機(jī)構(gòu)，包括有固定在左導(dǎo)桿2及右導(dǎo)桿12上的左腳蹬1及右腳蹬11；車架10兩側(cè)固定有左導(dǎo)套3及右導(dǎo)套13；左滑輪4及右滑輪14。車架10兩側(cè)的左柔性連接體5與右柔性連接體15，其一端分別固定在左導(dǎo)桿2及右導(dǎo)桿12的一端上，并分別通過左滑輪4及右滑輪14與左鏈條6及右鏈條16的一端連接。左鏈條6及右鏈條16分別和固定在后軸兩側(cè)的左飛輪7及右飛輪17嚙合。左鏈條6及右鏈條16的另一端分別與繞過左后滑輪8及右后滑輪18的后柔性連接體9的兩端連接。左、右腳蹬上各固定有腳勾19及20。
2.按照權(quán)利要求1所述的直線蹬踏腳踏車驅(qū)動機(jī)構(gòu)，其特征在于滑輪4、14、8、18均通過活輪座固定連接在車架上。
3.按照權(quán)利要求1所述的直線蹬踏腳踏車驅(qū)動機(jī)構(gòu)，其特征在于車架兩側(cè)的兩段鏈條6及16分別與車軸兩側(cè)的兩個飛輪7及17嚙合，均作往復(fù)運(yùn)動，而非圓周運(yùn)動，當(dāng)其中一個飛輪正轉(zhuǎn)作功時，另一個飛輪則同時反轉(zhuǎn)不作功。
4.按照權(quán)利要求1所述的直線蹬踏腳踏車驅(qū)動機(jī)構(gòu)，其特征在于以車架為中心的驅(qū)動機(jī)構(gòu)是左右對稱的。
專利摘要本實(shí)用新型是一種直線蹬踏腳踏車驅(qū)動機(jī)構(gòu)。車架兩側(cè)均固定有左、右滑輪。車架兩側(cè)的左、右柔性連接體各通過左、右滑輪，其一端分別連接在固定有腳蹬的左、右導(dǎo)桿上。另一端分別與車架兩側(cè)鏈條的一端連接。兩鏈條分別與后軸兩側(cè)的左右兩個飛輪嚙合，其另一端分別與繞過左、右后滑輪的柔性連接體的兩端連接。左右導(dǎo)桿在固定有車架兩側(cè)的左、右導(dǎo)套內(nèi)作上下滑動。本實(shí)用新型的驅(qū)動效率是曲柄機(jī)構(gòu)的1.57倍。
文檔編號B62M1/24GK2597322SQ0322895
公開日2004年1月7日 申請日期2003年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月21日
發(fā)明者莊椿令 申請人:莊椿令