專(zhuān)利名稱(chēng)：變傳動(dòng)比的高效省力自行車(chē)鏈輪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種變傳動(dòng)比的高效省力自行車(chē)鏈輪。
單從機(jī)械傳動(dòng)的原理來(lái)講，行車(chē)的傳統(tǒng)圓形鏈輪應(yīng)該是傳動(dòng)效率最高的，但是考慮到自行車(chē)這種特殊的人力驅(qū)動(dòng)方式，采用圓形鏈輪就不見(jiàn)得是最高效的。在人力通過(guò)腳蹬向自行車(chē)施加驅(qū)動(dòng)力時(shí)，人的腳踩力始終是向下的，在腳蹬處于上死點(diǎn)時(shí)(如附圖
)，任憑你腳踩力多大，對(duì)自行車(chē)來(lái)講其驅(qū)動(dòng)力為零，而此時(shí)人卻同樣消耗了體力，即使在越過(guò)上死點(diǎn)以后的45左右的(A)區(qū)，由于腳踩力和腳蹬軸心之間的距離很小，人盡管用了很大的力，但其產(chǎn)生的有效驅(qū)動(dòng)力仍然小。在下死點(diǎn)附近的(C)區(qū)也是如此，只有在腳蹬處于(B)區(qū)內(nèi)，腳踩力才能較高地轉(zhuǎn)換為效的驅(qū)動(dòng)力，這是所有騎自行車(chē)的人都能感受到的，尤其在上坡路和慢行中最為明顯，很顯然，在腳蹬處于(A)區(qū)和(C)區(qū)內(nèi)，人的大部份體力都白白浪費(fèi)了，就象步行時(shí)人靠腳掌力使身體稍微抬高一些一樣，雖是必要、但卻對(duì)前進(jìn)無(wú)功貢獻(xiàn)，這就是圓形鏈輪的必然缺陷，也決定了它在人力和自行車(chē)有效驅(qū)動(dòng)力之間的轉(zhuǎn)換并不是最高效的。
為了解決這個(gè)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)自行車(chē)的進(jìn)一步省力，人們?cè)O(shè)計(jì)了很多種自行車(chē)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，但終因機(jī)構(gòu)復(fù)雜或省力效果不明顯而未投入實(shí)用，但有一種措施是早以成功并投入使用的，這就是變速自行車(chē)、通過(guò)合理地調(diào)整自行車(chē)的傳動(dòng)比，雖然省不了功，但卻可有效地節(jié)省體力。
本發(fā)明就是基于減小傳動(dòng)比可省力的原理將傳統(tǒng)的自行車(chē)鏈輪與飛輪之間的恒定傳動(dòng)關(guān)系改變成自動(dòng)周期變化的傳動(dòng)關(guān)系，使腳蹬在上死點(diǎn)及其附近時(shí)，鏈輪與飛輪之間的傳動(dòng)比從零開(kāi)始逐漸增加，但始終不大，施加很小的腳踩力就可使腳蹬順利地通過(guò)這一低效區(qū)而進(jìn)入(B)區(qū)，此區(qū)內(nèi)傳動(dòng)比已較大，而該區(qū)是腳踩力向驅(qū)動(dòng)力轉(zhuǎn)換的高效區(qū)，腳蹬呈水平位時(shí)傳動(dòng)比和腳踩力向驅(qū)動(dòng)力的轉(zhuǎn)換效率同時(shí)達(dá)到最達(dá)，隨后腳蹬開(kāi)始向另一個(gè)低效區(qū)(C)區(qū)移動(dòng)，傳動(dòng)比開(kāi)始下降直到抵下死點(diǎn)處為零。這樣的傳動(dòng)比規(guī)律正好和腳踩力向自行車(chē)驅(qū)動(dòng)力轉(zhuǎn)換規(guī)律相吻合，它雖然改變不了腳蹬在(A)區(qū)、(C)區(qū)的低效特性，但卻大大減小了腳蹬越過(guò)這兩區(qū)所需的腳踩力，從而實(shí)現(xiàn)了維持現(xiàn)有自行車(chē)的圓周蹬踏驅(qū)動(dòng)方式下最大限度地節(jié)省人力，是自行車(chē)的最高效傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明在實(shí)現(xiàn)上述傳動(dòng)規(guī)律時(shí)并不是另外給自行車(chē)增加一套復(fù)雜的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，而只是將傳統(tǒng)的圓形鏈輪改變成啞鈴形的，它雖不如圓形鏈輪的機(jī)械傳動(dòng)效率高，但對(duì)于人力特殊方式驅(qū)動(dòng)的自行車(chē)卻可使人的體力達(dá)到最高效地利用，它具有結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、成本更低、實(shí)用性更強(qiáng)之特性，是自行車(chē)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的更新?lián)Q代設(shè)計(jì)。
下邊結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施結(jié)構(gòu)及工作情況。
附圖為本發(fā)明的自行車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)圖。
本發(fā)明是采用一種特殊幾何形狀的鏈輪(2)，其具體形狀是由兩個(gè)不相交的同徑圓和它們?cè)谕粋?cè)的兩條共切線或與共切線平行的兩條線所組成的完全對(duì)稱(chēng)的平面幾何圖形的外緣輪廓線，其對(duì)稱(chēng)中心為該鏈輪(2)的轉(zhuǎn)動(dòng)中心，鏈輪(2)的兩個(gè)圓弧部分的鏈齒為承力鏈齒(e)和(f)。
當(dāng)腳蹬(1)從上死點(diǎn)(7)處開(kāi)始帶動(dòng)鏈輪(2)反時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，鏈輪(2)的承力鏈齒(f)卡入并拉動(dòng)鏈條(3)，由于此時(shí)鏈輪(2)的承力鏈齒(f)之運(yùn)動(dòng)方向與鏈條(3)基本垂直，鏈輪(2)轉(zhuǎn)過(guò)一定角度時(shí)對(duì)鏈條(3)的拉動(dòng)量很小，所以自行車(chē)的傳動(dòng)比很小。當(dāng)腳蹬(1)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)并越過(guò)(A)區(qū)而進(jìn)入(B)區(qū)時(shí)，鏈輪(2)也由低傳動(dòng)比的(a)區(qū)進(jìn)入高傳動(dòng)比的(b)區(qū)，在腳蹬(1)處于(8)處時(shí)，腳踩力向自行車(chē)驅(qū)動(dòng)力的轉(zhuǎn)換效率最高，此時(shí)鏈條(3)也與鏈輪(2)的邊齒軌跡圓相切，傳動(dòng)比達(dá)最高。腳蹬(1)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)便進(jìn)入下一個(gè)低效(C)區(qū)，直到另一個(gè)腳蹬(1)、承力鏈齒(e)投入工作。
鏈輪(2)的鏈齒可以分布在整個(gè)鏈輪的外緣，但其平直外緣處的鏈齒在工作中基本不受力，它只有穩(wěn)定鏈條(3)，防止脫鏈的作用，故該處鏈齒也可不要而成為附圖本不受力，它只有穩(wěn)定鏈條(3)，防止脫鏈的作用，故該處鏈齒也可不要而成為附圖所示的啞鈴形鏈輪(2)以簡(jiǎn)化其工藝和成本。
采用本發(fā)明之特殊形狀的鏈輪后，其總傳動(dòng)比要比采用相同外徑的圓形鏈輪小一些，這可以適當(dāng)加大尺寸來(lái)克服。該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在工作中還會(huì)出現(xiàn)鏈條小幅度的一松一緊，所以它更適合高檔變速自行車(chē)。
權(quán)利要求
1.一種變傳動(dòng)比的高效省力自行車(chē)鏈輪，它是采用一種特殊形狀的鏈輪(2)，其具體形狀是由兩個(gè)不相交的同徑圓和它們?cè)谕粋?cè)的兩條共切線或與共切線平行的兩條線所組成的完全對(duì)稱(chēng)的平面幾何圖形的外緣輪廓線，其對(duì)稱(chēng)中心為該鏈輪(2)的轉(zhuǎn)動(dòng)中心，鏈輪(2)的兩個(gè)圓弧部分的鏈齒為承力鏈齒(e)和(f)，其特征是鏈輪(2)可使自行車(chē)的傳動(dòng)比處于不斷變化中，其變化規(guī)律正好和腳踩力向自行車(chē)驅(qū)動(dòng)力轉(zhuǎn)換效率之規(guī)律相吻合，是自行車(chē)的高效傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鏈輪，其特征是鏈輪(2)應(yīng)與腳蹬(1)基本垂直固定安裝，其安裝角應(yīng)在70-110范圍之間。
全文摘要
本發(fā)明是一種改進(jìn)的自行車(chē)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，它僅將傳統(tǒng)的圓形鏈輪改成啞鈴形鏈輪，使鏈輪與飛輪之間的恒定傳動(dòng)關(guān)系變成周期變化的傳動(dòng)關(guān)系。其特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了最高人力利用率，達(dá)到了自行車(chē)省力的最大限度，同時(shí)具有結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、重量更輕、成本更低之特點(diǎn)，是自行車(chē)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的更新?lián)Q代設(shè)計(jì)。
文檔編號(hào)B62M9/08GK1065045SQ9110192
公開(kāi)日1992年10月7日 申請(qǐng)日期1991年3月20日 優(yōu)先權(quán)日1991年3月20日
發(fā)明者張維 申請(qǐng)人:張維