踏板式齿条传动自行车制造技术

一种踏板式齿条传动自行车，包括驱动装置主体内安装的主轴，主轴两端设有轴承，主轴上安装有左、右两个超越离合器和一个链轮，其特点是左、右超越离合器由齿轮、滚柱、芯子及其附件组装而成，芯子与轴键联接，齿轮与固定安装在踏板下面的齿条之齿相啮合，齿条内装有复位弹簧。上述齿条的外侧固定装有齿条运行限制滚轮，齿条在没有齿的侧面设有凸筋或者凹槽，滚轮之形状与齿条匹配。上述滚轮上装有调整架，该调整架上装有调整螺钉和调整螺母，以便无级调整齿条与齿轮的啮合间隙。齿条在运行中的复位是由装在齿条内孔中的复位弹簧完成。本实用新型专利技术所提供的齿条传动自行车具有机械效率高，省力等优点。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种新型踏板式齿条传动自行车，属于传统人力交通工具领域。
技术介绍
现有技术中，自行车的总体结构多种多样，但其动力特性则完全相同，即人体输出的动力都是通过脚踏曲柄、大链轮，再通过链条驱动自行车后轮子上的小链轮(俗称飞轮)转动。曲柄与大链轮是固接在一起的，所以自行车的驱动机构为曲柄机构。在大链轮转动的360°中，是由人的两只脚各自驱动180°，关键的问题在于曲柄的长度是固定的，但驱动的力臂却不是恒定的，而基本上是成正弦函数变化。因为，当人们乘自行车运行起来以后，脚的作用力方向不可能同时向两个方向，所以每只脚在有力作用的180°区间里，脚基本上都是通过脚踏子给曲柄以向下的作用力，所以只有当曲柄旋转到曲柄的长度方向与脚向下的作用力方向垂直(90°)的时候，驱动大链轮旋转的力臂才达到最大值，即最大力臂等于曲柄长度。离开90°位置继续旋转，力臂就逐渐变小，这个变化规律保持着正弦函数关系。如果设曲柄长度为R，力臂为L，曲柄在180°区间里某处位置的转角为α，则L＝R·sinα。由此结论每只脚有功作用的180°区间，脚向下踏的作用力F可以是恒定的，但通过曲柄、大链轮输出的转矩T却不是恒定的。因为T＝F·L＝F·R·sinα。所以，只要α≠90°，在F不变的情况下，大链轮输出的转矩都达不到最大值。通过以上分析可以结论现有自行车的结构使得人们对其输入的动力并没有达到更高的效率。为了改变这一现状，专利授权公告号为CN2537621Y说明书公开的“往复脚踏式双飞自行车”介绍了一种车轮两侧分别连接左超越离合器和右超越离合器，左踏板和右踏板城区并使结构并分别连接左驱动论和右驱动论，传动链依次传动连接左驱动轮、左超越离合器、车架上的堕轮、右超越离合器、右驱动轮，左驱动轮和右驱动轮均是偏心的扇形轮，其偏心距从传动链条连接点沿啮合方向逐渐增大。还有公告号为CN2043961U说明书提供的“踏板式无链条无级变速自行车”以及公告号为CN1088437C报道的“机动脚踏两用车”，也是对现有自行车做出的改进。上述说明书公开的自行车各有特点，但同样存在结构复杂，传动效率低、造价高等问题。
技术实现思路
本技术解决了上述结构存在的问题，其目的在于提供传动效率更高的新型踏板式齿条传动自行车。本技术是通过以下技术方案实现上述目的。一种踏板式齿条传动自行车，包括驱动装置主体内安装的主轴，主轴两端设有轴承，主轴上安装有超越离合器和链轮，该超越离合器由齿轮、滚柱、芯子及其附件组装而成，芯子与主轴键联接，其特征在于所说的齿轮与固定安装在踏板下面的齿条之齿相啮合，齿条内装有复位弹簧。当人用脚向下将一侧踏板踩下时，与踏板成为一体的齿条随之下移，带动啮合齿轮转动，驱动自行车行走；当人脚向上抬起时，齿条在复位弹簧的作用下，自动升起复位。左、右脚如此循环往复，自行车左、右踏板交替升降，便可以一直驱动自行车行走。为保证齿轮与齿条的相互啮合，齿条上下运动时不偏离，上述齿条的侧面固定装有齿条运行限制滚轮或挡盘。齿条在它们没有齿的侧面既可以设有凸筋也可以设有凹槽，只要滚轮之形状与齿条匹配即可。滚轮作为齿条运动的轨道，可以保证齿条随踏板上下移动时，齿条始终与齿轮相啮合，传递驱动动力。为了调整齿条与齿轮之间的啮合间隙，上述滚轮上装有调整架，该调整架上装有调整螺钉和调整螺母，以便无级调整齿条与齿轮的啮合间隙。齿条在运行中的复位是由装在齿条内孔中的复位弹簧完成。该复位弹簧下端座搭在复位弹簧座上，齿条的内孔中还装有定位螺钉(未示图号)和浮动导向套。齿条的上端通过螺丝杆联接踏板座，该踏板座内装有踏板。在上述机构中，超越离合器具有单向传动性能。因此，与主轴花键联接(或键联接)的链轮也只能单向转动。当乘车人的脚踩在踏板上，使齿条向下运动时，齿轮必然向前转动，从而通过超越离合器带动主轴上的链轮向前转动。该链轮通过链条驱动与自行车后轮固接的链轮转动，自行车便向前运动。由于踏板作用在齿条上的力(F)的方向与齿条的运动方向一致，而齿条的运动方向在力(F)作用下的任意时刻都与齿轮之齿的啮合点的转动半径R垂直，所以，在力(F)作用的全过程，其齿轮的转动力臂恒等于其半径R，若F之值恒定，则在F驱动下的齿轮的转动力矩M必为恒定M＝F·R。在齿轮转动180°的全过程中，其转矩M所做功U＝M·π＝FR·π；而传统自行车，当大链轮转过180°踏在曲柄上的F所的功UX0＝∫0180F·R sinαdα＝-FR(cosα)|0180＝2RFU/U0＝πFR/2FR＝1.57。仅就计算公式的结果，可看出在同一F力作用下，齿轮齿条机构与曲柄机构两者所做的功，前者是后者的1.57倍。当然，实际上齿轮齿条机构与曲柄机构两者所做的功达不到1.57倍的。因为齿轮与齿条的啮合效率为98％，而且齿轮齿条机构的重量也比原曲柄机构的重量有所增加。致于在齿条内孔中使齿条复位的复位弹簧在工作中的能量损耗是很小的，因为复位弹簧是蓄能元件。当人们用脚将复位弹簧踩下，复位弹簧被压缩时，复位弹簧储存了能量，复位弹簧矢放出的能量又帮助把齿条和脚抬起来。在复位弹簧被压缩与伸展的一个周期里，损失掉的能量仅仅是复位弹簧截面发生扭转变形所产生散发到空气中的热量，此能量甚微，可以忽略。本技术所提供的驱动装置采用齿轮与齿条啮合机构，将其中所有影响传动效率的全部因素(如每一对齿轮啮合的效率为98％，每一对轴承的效率也是98％等等)都考虑进来，本技术的机械传动效率要比传统自行车的机械传动效率高25％以上。所以，本技术将给人们提供的是一种机械效率更高，更省力的踏板式齿条传动自行车。附图说明图1是本技术实施例结构示意图。图2是图1B-B向断面结构剖视图。图中标号说明1.芯子、2.调整垫、3.主轴、4.弹性挡圈、5.轴承、6.滚柱、7.齿轮、8.端盖、9.齿条、10.螺栓轴、11.滚轮、12.护罩、13.调整架、14.15.螺母、16.螺钉、17.主体、18.链轮、19.复位弹簧、20.复位弹簧座、21.浮动导向套、22.螺丝杆、23.踏板、24.踏板座。以下结合附图详细介绍本技术具体实施例。具体实施方式一种踏板式齿条传动自行车，包括驱动装置主体17内安装的主轴3，主轴3两端架设有轴承5，主轴3上安装有超越离合器和链轮18，该超越离合器由齿轮7、滚柱6、芯子1及其附件组装而成，芯子1与主轴3键联接，齿轮7与固定安装在踏板23下面的齿条9之齿相啮合，齿条9内装有复位弹簧19。本实施例见图1和图2所示。由芯子1、滚柱6、顶销(见图2，未示图号)、微型弹簧(见图2，未示图号)及齿轮7组成超越离合器。芯子1与主轴3是花键联接(或键联接)。该超越离合器具有只单向传递动力的特性，齿条9之齿与齿轮7啮合，当踩在踏板23上的脚向下踏时，齿条9向下运动(图2所示为齿条9下行到极限位置)，则齿轮7随之移动，芯子1与主轴3为花键联接，所以，当齿条9向下运动时，主轴3便向前转动，链轮18与主轴3为花键联接(或键联接)，因此，齿条9的运动带动了链轮18转动，齿条9内孔中装有复位弹簧19，该复位弹簧19下端座搭在复位弹簧座20上。链轮18通过链条(未示图号)驱动自行车后轮的链轮，自行车便向前运动。齿条9踩下后，脚抬起，则齿条9在复位弹簧19的作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种踏板式齿条传动自行车，包括驱动装置主体［１７］内安装的主轴［３］，主轴［３］两端设有轴承［５］，主轴［３］上安装有超越离合器和链轮［１８］，该超越离合器由齿轮［７］、滚柱［６］、芯子［１］及其附件组装而成，芯子［１］与主轴［３］键联接，其特征在于所说的齿轮［７］与固定安装在踏板［２３］下面的齿条［９］之齿相啮合，齿条［９］内装有复位弹簧［１９］。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：林介昌，姜丽风，
申请(专利权)人：林介昌，姜丽风，
类型：实用新型
国别省市：91[中国|大连]