專利名稱：新型自行車及省力變速方法
技術領域：
本發(fā)明屬自行車制造領域。
本發(fā)明的背景技術是現(xiàn)有自行車由于其不能換檔變速，所以在爬坡時費力，在平路上不能提高速度，而山地車在結構設計上由前輪、后輪、車把、車座、花盤、鏈條、張緊輪、手柄換檔機構及四或五檔變速機構等構成。其缺點一是結構設計復雜、制造工藝復雜、成本高，二是采用單鏈條、手柄換檔機構通過張緊輪換檔，造成力量的傳遞不在同一徑面上，出現(xiàn)摩擦力和扭力增加，同時還要克服張緊輪等產(chǎn)生的阻力等，三是該車采用增大或減小飛輪直徑的結構，以達到坡地省力行駛，但速度太慢，四是行駛中換檔，極易損壞飛輪齒輪，所以換檔不方便，五是變檔機構為四或五檔、繁鎖不實用、易損壞。
本發(fā)明的設計目的是避免現(xiàn)有技術中的不足之處，設計一種即既具有山地車優(yōu)點，又能有效地克服現(xiàn)有山地車不足的新型自行車。
本發(fā)明的設計方案是現(xiàn)有山地車通過對其飛輪不同輪徑的設置，達到變速的目的，而本發(fā)明主要通過對其花盤半徑改變，達到增加輸出傳遞力，達到變速、省力的目的。
1、理論依據(jù)新型自行車變速、省力的力矩關系足設作用于腳蹬的力為F1、腳蹬的半徑為R1，作用于花盤的力為F2、花盤的半徑為R2，作用于飛輪的力為F3、飛輪的半徑的為R3，車后輪的摩擦力為F4，車輪的半徑為R4，根據(jù)力學平衡原理，驅動力矩等于阻力矩，所以F1×R1＝F2×R2≈F3×R3＝F4×R4。由上式所得當R1增大時，力矩(M1＝F1×R1)增大，由于F1×R1＝F2×R2，所以當R2減小時，驅動力F2增大，由于花盤與飛輪是通過鏈條在徑向傳動，其摩擦力和阻力很小F2＝F3，在設計上可以近似認為F2×R2≈F3×R3，當R3減小時，驅動力F3增大，又由于F3×R3＝F4×R4，當阻力矩F4×R4小變，爬坡時驅動力F3增加，車子慢速行駛、所以省力，采用平地檔時，由于驅動力F3增加，R3減小，所以車速增加。
2、結構方案一種新型自行車，它包括前輪(1)、后輪(9)、車把(2)、三角架(3)、車座(5)及后支架(6)，中軸(14)的一側裝有兩個花盤(12，13)，后輪(9)的軸的一側裝有兩個不同半徑的飛輪(7)(或飛輪式離合器)和飛輪式離合器(8)；兩條鏈條分別套在不同半徑的花盤(12，13)和不同半徑的飛輪式離合器(8)及飛輪(7)(或飛輪式離合器)上，并且力量的傳遞都在一個徑向平面內(nèi)進行。兩個花盤(12，13)中的一個花盤的直徑比自行車花盤的直徑大1/15--10/15，另一個花盤的直徑比自行車花盤直徑小1/3--2/3。大花盤(12)通過鏈條(11)與小飛輪式離合器(8)構成閉合傳動機構，小花盤(13)通過鏈條(10)與大飛輪(7)(或大飛輪式離合器)構成閉合傳動機構。本設計的不同車型的自行車腳蹬蹬桿比現(xiàn)有同類型號自行車腳蹬蹬桿長10--40MM。一種新型自行車省力變速方法，減少花盤半徑和增加自行車腳蹬半徑，花盤采用不同半徑的兩個花盤，飛輪采用不同半徑的兩個飛輪或飛輪式離合器，鏈條為雙鏈條并且一條套在大花盤與小飛輪式離合器上、另一條套在小花盤與大飛輪(或大飛輪式離合器)上，從而構成兩個閉合傳動機構，通過離合器使一個傳動機構停止運行時，另一個傳動機構處于運行狀態(tài)。飛輪(7)的頂塊(千斤)(19)上固有短軸(20，短軸一側裝有用于控制頂塊(千斤)(19)與飛輪中棘齒分離或嚙合的離合控制器(15)；飛輪(7)的蓋板上制有供短軸滑動的長槽(21)?？刂茩C構(15)由彈簧(22)、壓蓋(23)、制動滑塊(24)及殼體(25)構成，彈簧(22)套在制動滑塊(24)的臺階上，制動滑塊(24)位于壓蓋(23)與殼體(25)構成的空間內(nèi)。壓蓋(23)的中心制有軸孔(26)；制動滑塊(24)的內(nèi)部的前部呈喇叭狀(28)而后部呈園筒狀(27)。一種飛輪式離合器，它包括飛輪(7)，飛輪(7)的一側裝有用于控制飛輪中頂塊(千斤)(19)與飛輪中棘齒分離或嚙合的離合控制機構(15)。一種將飛輪式離合器改制成飛輪式離合器的方法是飛輪(7)中的兩個頂塊(千斤)(19)的外側分別固定有短軸(20)，短軸一側裝有用于控制飛輪中頂塊(千斤)與飛輪中棘齒分離或嚙合的控制機構(15)。
3、工作原理①平地快速行駛大花盤通過鏈條帶動后輪上的小飛輪式離合器旋轉，小飛輪式離合器帶動后輪飛快向前行駛。②坡地慢速行駛將飛輪式離合器中的頂塊(19)通過車把上的手柄、鋼絲(18)、支架(17)、滑動塊控制桿(16)帶動制動塊(24)移動，短軸(20)在制動塊的作用下向內(nèi)收縮而與制動塊中園筒內(nèi)壁相觸，從而使頂塊(千斤)與飛輪式離合器中的棘齒分離，使飛輪式離合器中的飛輪處于空轉狀態(tài)，小花盤通過鏈條帶動后輪上的大飛輪(或大飛輪式離合器)旋轉，大飛輪(或大飛輪式離合器)驅動后輪慢速行駛，從而達到了坡地爬坡行駛時省力的目的。
本發(fā)明與背景技術相比，一是結構設計新穎、獨特、簡單、堅固、耐用、成本低；二是不僅保持了現(xiàn)有山地車的優(yōu)點，而且還克服了其變速機構變速繁鎖、易損、成本高的不足；三是本發(fā)明在行駛狀態(tài)可以自如地變檔，且不易損壞。在平地上車子有重載負荷時，或一起步即爬坡時，可以采用爬坡檔啟動自行車，此時明顯省力。需要加速時，再變?yōu)槠降貦n；四是行駛中根據(jù)路況和自己的意愿隨時變檔且變檔方便自如，達到省力目的；五是不僅在現(xiàn)有條件下能利用自行車生產(chǎn)廠現(xiàn)有設備生產(chǎn)出新車，并且能改造老車；六是價廉，與老式車價格接近、堅固耐用、適應中國國情，并有利于出口創(chuàng)匯。
圖1是本發(fā)明的結構示意圖。
圖2是飛輪式離合器的結構示意圖。
圖3是飛輪式離合器中飛輪的局部剖視結構示意圖。
圖4是第一種飛輪式離合器的局部剖視結構示意圖。
圖5是第二種飛輪式離合器的局部結構示意圖。
實施例圖1--圖5是本發(fā)明的實施例。
實施前輪(1)、后輪(9)，車把(2)、三角架(3)、車座(5)及后支架(6)的安裝連接屬現(xiàn)有技術。本發(fā)明的中軸(14)的一側裝有兩個花盤(12，13)，后輪(9)的輪軸的一側裝有兩個不同半徑的飛輪(7)(或飛輪式離合器)和飛輪式離合器(8)，兩條傳動鏈條分別套在不同半徑的花盤(12，13)和不同半徑的飛輪式離合器(8)及飛輪(7)(或飛輪式離合器)上，并且力量的傳遞都在一個徑向平面內(nèi)進行。兩個花盤(3)中的一個花盤直徑比自行車花盤的直徑大1/15--10/15，另一個花盤直徑比自行車花盤小1/3--2/3。大花盤(12)通過鏈條(11)與小飛輪式離合器(8)構成閉合傳動機構，小花盤(13)通過鏈條(10)與大飛輪(7)(或大飛輪式離合器)構成閉合傳動機構。本設計的不同車型的自行車腳蹬蹬桿比現(xiàn)有同類型號的自行車腳蹬蹬桿長10--40MM。
飛輪式離合器的實旋飛輪(7)的頂塊(千斤)(19)上固定有短軸(20)，短軸上裝有用于將頂塊(千斤)(19)與飛輪中的棘齒(29)分離或嚙合的離合控制機構(15)。
離合控制機構(15)實施例1離合控制機構(15)位于飛輪(7)的一側。飛輪(7)的頂塊(19)上固有短軸(20)；蓋板上制有供短軸滑動的長槽(21)。離合控制機構(15)由彈簧(22)、壓蓋(23)、制動滑塊(24)及殼體(25)構成，彈簧(22)套在制動滑塊(24)的臺階上，制動滑塊(24)位于壓蓋(23)與殼體(25)構成的空間內(nèi)。壓蓋(23)的中心制有軸孔(26)；制動滑塊(24)的內(nèi)部的前部呈喇叭狀(28)而后部呈園筒狀(27)。
離合控制機構(15)實施例2離合控制機構(15)由兩個離合半環(huán)(30)、導向柱(31)、定位導向板(32)、壓簧(33)、及離合鋼絲(34)構成，導向柱(31)分別固定在兩個離合環(huán)(30)上且在同一徑向平面上，定位導向板(32)上上、下對稱開有滑槽且套在導向柱(31)上；壓簧(33)位于定位導向板上，其兩端分別與兩個離合半環(huán)(30)上的內(nèi)導向柱相觸，離合鋼絲(34)的前部為雙根鋼且分別固定在導向柱(31)上。
權利要求
1.一種新型自行車，它包括前輪(1)、后輪(9)、車把(2)、三角架(3)、車座(5)及后支架(6)，其特征是中軸(14)的一側裝有兩個花盤(12，13)，后輪(9)的軸的一側裝有兩個不同半徑的飛輪(7)(或飛輪式離合器)和飛輪式離合器(8)，兩條鏈條分別套在不同半徑的花盤(12，13)和不同半徑的飛輪式離合器(8)及飛輪(7)(或飛輪式離合器)上，并且力量的傳遞都在一個徑向平面內(nèi)進行。
2.根據(jù)權利要求1所述的新型自行車，其特征是大花盤(12)通過鏈條(11)與小飛輪式離合器(8)構成閉合傳動機構，小花盤(13)通過鏈條(10)與大飛輪(7)(或大飛輪式離合器)構成二個閉合傳動機構。
3.一種新型自行車省力變速方法，其特征是花盤采用不同半徑的兩個花盤，飛輪采用不同半徑的兩個飛輪或飛輪式離合器，鏈條為雙鏈條并且一條套在大花盤與小飛輪式離合器上、另一條套在小花盤與大飛輪(或大飛輪式離合器)上，從而構成兩個閉合傳動機構，通過離合器使一個傳動機構停止運行時，另一個傳動機構處于運行狀態(tài)。
4.一種飛輪式離合器，它包括飛輪(7)，其特征是飛輪(7)的一側裝有用于控制飛輪中頂塊(千斤)(19)與飛輪中棘齒分離或嚙合的離合控制機構(15)。
5.根據(jù)權利要求4所述的飛輪式離合器，其特征是飛輪(7)的頂塊(19)(千斤)上固有短軸(20)，短軸一側裝有用于控制頂塊(千斤)(19)與飛輪中棘齒分離或嚙合的離合控制器(15)；飛輪(7)的蓋板上制有供短軸滑動的長槽(21)。
6.一種將飛輪式離合器改制成飛輪式離合器的方法，其特征是飛輪(7)中的兩個頂塊(千斤)(19)的外側分別固定有短軸(20)，短軸一側裝有用于控制飛中頂塊(千斤)與飛輪中棘齒分離或嚙合的控制機構(15)
7.根據(jù)權利要求1所述的新型自行車，其特征是本設計的不同車型的自行車腳蹬蹬桿比現(xiàn)有同類型號自行車腳蹬蹬桿長10--40MM。
全文摘要
新型自行車的特點是自行車中軸一側裝有兩個花盤，后輪輪軸的一側裝有兩個不同半徑的飛輪和飛輪式離合器，兩條傳動鏈條分別套在不同半徑的花盤和不同半徑飛輪及飛輪離合器的齒輪上，并且力量的傳遞都在一個徑向平面內(nèi)進行。優(yōu)點一是不僅保持了現(xiàn)有山地車的優(yōu)點，而且克服了其變速機構變速繁鎖、易損、成本高的不足，二是結構設計新穎、獨特、簡單，在行駛中能自如變擋，并堅固、耐用、成本低，三是不僅能利用廠家現(xiàn)有設備生產(chǎn)出新車，而且能改造老車。
文檔編號B62M9/04GK1117003SQ9510003
公開日1996年2月21日 申請日期1995年1月27日 優(yōu)先權日1994年8月14日
發(fā)明者劉延鴻 申請人:劉延鴻