往复变圆周运动的单齿条传动自行车制造技术

本发明专利技术公开了一种往复变圆周运动的单齿条传动自行车，其传动机构可用于自行车、三轮车以及其它能使用齿条传动的机械上，包括左右脚踏、左右脚踏曲柄、左右脚踏交替装置、单根齿条、往复变圆周装置和变速装置以及倒车装置，往复变圆周装置将齿条的往复运动转变为圆周运动，变速装置可实现圆周运动的高低速切换，倒车装置可实现无需做类似抬高齿条这样的配合动作即可倒车。其特点是将脚踏的上下运动转换为齿条的往复运动，再通过往复变圆周装置高效、低噪音地转换为圆周运动；齿轮和齿条可密封起来，既减少油污又能实现充分润滑；不会有“掉链子”的问题；单根齿条相当于传统自行车的大齿盘，可实现无级变速功能。可实现无级变速功能。可实现无级变速功能。

【技术实现步骤摘要】
往复变圆周运动的单齿条传动自行车


[0001]本专利技术涉及一种往复变圆周运动的单齿条传动自行车，更具体的说，是涉及使用齿条、齿轮等部件将脚踏的上下运动变为单根齿条的往复运动，再将齿条的往复运动转换为圆周运动，从而驱动自行车前行的传动方式，这是一种能够替代链条、皮带、轴传动的单齿条传动方式，这种往复变圆周运动的单齿条传动方式可用于自行车、三轮车或其它能使用齿条传动的机械上。

技术介绍

[0002]现在能搜索到很多圆周运动转换为往复运动的方式，所以圆周变往复运动实现起来并不困难；但往复运动转换为圆周运动的方式，能查到的往往存在一定的缺陷，例如：1、在往复运动的运动方向切换过程中，有的存在传动死点问题，有的传动齿轮等机构会存在打齿或撞击的情况；2、在往复运动需要随时停止甚至随时切换运动方向的情况下，例如用齿条代替自行车的链条进行传动时，脚踏随时会停止或倒转，很多往复运动转换圆周运动的方式都难以满足要求。
[0003]如今自行车上普遍使用链条传动的主要缺点是链条掉落或者断开，若高速行驶的自行车出现“掉链子”情况，有可能会发生安全事故；其次，缺少润滑油的链条会生锈，生锈的链条不仅会增加传动的损耗，而且链条可能会断掉，所以应适时给链条添加润滑油，但链条是裸露在空气中的，加了润滑油后，润滑油会逐渐混合空气中的灰尘等物质导致链条变得严重脏污，进而增加了传动的损耗。
[0004]现在有很多代替自行车链条的方案，如轴传动、锥形齿轮传动、斜齿轮传动等。锥形齿轮传动、斜齿轮传动需要较大的动力，不太适合人力。轴传动成本较高，多用在动力大的高档车里，而且目前有新型的轴传动自行车，将连接脚踏的大齿盘变成面齿轮，再通过齿轮和轴将动力传到后车轮上，这种设计可能存在的问题是1、变速时若齿轮没啮合到位，变速有可能失败；2、齿轮啮合必然需要润滑，而各个齿轮的轮齿裸露在外，难免会出现严重脏污乃至影响使用的情况；3、自行车磕碰后容易导致轴变形，可能会影响轴传动的使用。
[0005]和脚踏圆周旋转相比，脚踏上下交替运动的优点：脚踏的曲柄与骑车者小腿呈直角时，与脚踏曲柄相连的大齿盘有最大扭矩，此时人力的效率最高，大齿盘旋转一周只有两个点的扭矩最大、效率最高，若脚踏上下交替运动，使曲柄在扭矩最大的点附近上下运动，能获得较高的效率；而且脚踏上下交替运动更符合人体下肢发力的习惯。
[0006]目前有不少上下交替的脚踏代替圆周旋转的脚踏设计思路，但主要思路是脚踏曲柄的末端向后移到后轮位置，或者直接放到后轮轴上。前者会导致脚踏的曲柄比较长，影响实用性；后者会使自行车后轮轴很接近车座正下方，导致自行车长度不得不变短，降低了自行车的舒适性，若增加自行车后架来载货则会比较困难，发展方向可能是变成折叠自行车。
[0007]齿条往复传动方式中，也可以使用两个分别安装到两根轴上的自行车飞轮，二者中一个只能顺时针方向旋转，另一个只能逆时针方向旋转，这两根轴上再分别固定比飞轮直径大的两个齿轮且这两个齿轮互相啮合，并且两个自行车飞轮都要和齿条啮合，这样的
装配方案也可以实现齿条的往复变圆周运动。其缺点是：1、往复变圆周运动部分的各个齿轮部件总体的体积和重量比较大，显得比较笨重；2、需要两个比飞轮大的齿轮互相啮合，传动中会增加不必要的体积和重量；3、需使用两个飞轮，齿条往复过程中总会有一个飞轮需要单向旋转，如同自行车脚踏不动、任由后车轮惯性旋转的状态，飞轮的棘爪在棘轮的轮齿上滑过会发出不断的“喀喀喀”的声音，这种噪声会一直伴随着整个传动过程，若投入实际使用会很不实用；4、两个飞轮需要都和齿条啮合，对齿条和两个飞轮的位置要求很高，在传动中实用性比较差；5、这样的传动结构会导致后车轮不能倒车，也许将齿条抬高使之不与两个飞轮接触是个解决办法，但这样又会衍生出新的缺陷。
[0008]本专利技术中采用了单向轴承作为单向旋转的部件，其中单向轴承是在一个方向上可以自由转动，而在另一个方向上锁死的一种轴承，也叫超越离合器，在其金属外壳里，包含很多个滚轴，滚针或者滚珠，而其滚动座(穴)的形状使它只能向一个方向滚动，而在另一个方向上会产生很大的阻力(即形成所谓的"单向")。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的在于针对现有技术中存在链条容易掉落甚至断裂以及空气中裸露的链条容易脏污、生锈以致传动损耗等问题，和圆周旋转脚踏对人下肢力量利用效率不高、传动效率低等技术问题，提供一种能替代自行车中的链条和脚踏圆周旋转方式的传动方案，是一种用单根齿条替代链条，而且以脚踏的上下交替运动替代传统脚踏的圆周运动，将脚踏的上下交替运动转换为单根齿条的往复运动，再将单齿条的往复运动变为圆周运动，从而驱动自行车前行的传动方案。
[0010]本专利技术提供的往复变圆周运动的单齿条传动自行车，采用如下技术方案：一种往复变圆周运动的单齿条传动自行车，包括左右脚踏和与之相连接的左右脚踏曲柄，左右脚踏曲柄连接左右脚踏交替装置，右脚踏曲柄的旋转轴部分通过脚踏曲柄与齿条间连杆连接单根的齿条的一端，齿条的另一端和往复变圆周装置的往复大齿轮相啮合，其特征在于：往复变圆周装置的第一轴输出的动力通过倒车装置传递到变速装置的第三轴，经变速装置变速后驱动后车轮旋转；所述往复变圆周装置包括往复大齿轮和外圈固定在安装孔内壁的第一轴单向轴承和第二轴单向轴承，以及固定在第一轴上的第一轴面齿轮和固定在第二轴上的第二轴面齿轮的基准平面互相平行并且同时与置于二者中间的中间齿轮啮合，中间齿轮固定轴穿过中间齿轮的安装孔且位置固定，固定在第一轴上的第一轴单向轴承和固定在第二轴上的单向轴承的内圈之间保持距离无接触面，且第一轴单向轴承和第二轴单向轴承的单向旋转方向相反，第二轴为圆筒形空心轴，并且和第一轴同轴心，其长度比第一轴短，其内径大于第一轴的外径，第二轴可在第一轴上自由旋转。
[0011]所述左右脚踏交替装置包含基准平面互相平行的右侧弧形齿条及支撑杆和左侧弧形齿条及支撑杆以及与二者同时啮合的脚踏交替齿轮，还包括穿过脚踏交替齿轮的安装孔且位置固定的脚踏交替齿轮固定轴，其中脚踏交替齿轮为圆柱齿轮且置于右侧弧形齿条和左侧弧形齿条中间。
[0012]所述往复变圆周装置的第一轴面齿轮、第二轴面齿轮、中间齿轮以及中间齿轮固定轴都在往复大齿轮的一侧安装，而倒车装置、变速装置及后车轮都在往复大齿轮的另一侧安装。
[0013]所述往复变圆周装置在第一轴上安装第一轴单向轴承的位置处加工一轴颈，该轴颈与第一轴同轴心，其外径与第二轴的外径相同，其宽度应大于第一轴单向轴承的宽度，且与第二轴应保持距离无接触面。
[0014]所述变速装置包含依次安装在第三轴上的第三轴低速变速齿轮、双向面齿轮、键、第三轴高速变速齿轮，和依次固定在后轮轴上的后轮轴低速变速齿轮和后轮轴高速变速齿轮，两个侧面都是面齿轮且其中间是光滑沟槽的双向面齿轮的中间沟槽安装拨叉的滑动球，倒车装置将第三轴连接到第一轴上，第三轴低速变速齿轮和后轮轴低速变速齿轮相啮合；第三轴高速变速齿轮和后轮轴高速变速齿轮相啮合，拨叉可使双向面齿轮沿着第三轴上的键自由滑动。
[0015]所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种往复变圆周运动的单齿条传动自行车，包括左右脚踏和与之相连接的左右脚踏曲柄，左右脚踏曲柄连接左右脚踏交替装置，右脚踏曲柄的旋转轴部分通过脚踏曲柄与齿条间连杆（9）连接单根的齿条（10）的一端，齿条（10）的另一端和往复变圆周装置的往复大齿轮（14）相啮合，其特征在于：往复变圆周装置的第一轴（17）输出的动力通过倒车装置（20）传递到变速装置的第三轴（19），经变速装置变速后驱动后车轮（12）旋转；所述往复变圆周装置包括往复大齿轮（14）和外圈固定在安装孔内壁的第一轴单向轴承（21）和第二轴单向轴承（22），以及固定在第一轴（17）上的第一轴面齿轮（15）和固定在第二轴（18）上的第二轴面齿轮（16）的基准平面互相平行并且同时与置于二者中间的中间齿轮（30）啮合，中间齿轮固定轴（31）穿过中间齿轮（30）的安装孔且位置固定，固定在第一轴（17）上的第一轴单向轴承（21）和固定在第二轴（18）上的单向轴承（22）的内圈之间保持距离无接触面，且第一轴单向轴承（21）和第二轴单向轴承（22）的单向旋转方向相反，第二轴（18）为圆筒形空心轴，并且和第一轴（17）同轴心，其长度比第一轴（17）短，其内径大于第一轴（17）的外径，第二轴（18）可在第一轴（17）上自由旋转。2.按照权利要求1所述的往复变圆周运动的单齿条传动自行车，其特征在于：所述左右脚踏交替装置包含基准平面互相平行的右侧弧形齿条及支撑杆（3）和左侧弧形齿条及支撑杆（6）以及与二者同时啮合的脚踏交替齿轮（7），还包括穿过脚踏交替齿轮（7）的安装孔且位置固定的脚踏交替齿轮固定轴（8），其中脚踏交替齿轮（7）为圆柱齿轮且置于右侧弧形齿条和左侧弧形齿条中间。3.按照权利要求1所述的往复变圆周运动的单齿条传动自行车，其特征在于：所述往复变圆周装置的第一轴面齿轮（15）、第二轴面齿轮（16）、中间齿轮（30）以及中间齿轮固定轴（31）都在往复大齿轮（14）的一侧安装，而倒车装置、变速装置及后车轮都在往复大齿轮（14）的另一侧安装。4.按照权利要求1所述的往复变圆周运动的单齿条传动自行车，其特征在于：所述往复变圆周装置在第一轴（17）上安装第一轴单向轴承（21）的位置处加工一轴颈，该轴颈与第一轴（17）同轴心，其外径与第二轴（18）的外径相同，其宽度应大于第一轴单向轴承（21）的宽度，且与第二轴（18）应保持距离无接触面。5.按照权利要求1所述的往复变圆周运动的单齿条传动自行车，其特征在于：所述变速装置包含依次安装在第三轴（19）上的第三轴低速变速齿轮（23）、双向面齿轮（27）、键（29）、第三轴高速变速齿轮（25），和依次固定在后轮轴（13）上的后轮轴低速变速齿轮（24）和后轮轴高速变速齿轮（26），两个侧面...

【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ五一IntClB六二M一三零，
申请(专利权)人：董建国，
类型：发明
国别省市：