專利名稱：微型自行車的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是一種主要供成年人使用的自行車。
現(xiàn)有的自行車經過近百年的發(fā)展和完善，技術已十分成熟，因此盛行至今，但它也有兩個不足，一是比較笨重，體積大，搬動、存放均不方便；另一個是蹬自行車上坡時較費力。
現(xiàn)有的自行車尺寸大，主要是由于車輪太大，這并非是車輪本身不能更小，而是由于受現(xiàn)有傳動機構傳動比的限制，使車輪大幅度減小后，傳動比難以相應大福度增加，從而車速就不能達到成人騎用的要求。
現(xiàn)有自行車蹬車較費力，是由于現(xiàn)有的旋轉式踏桿不能很好地把腳的蹬力轉化為驅動自行車前進的有效力矩。在踏桿作360度旋轉的過程中，只在約100度的工作范圍內騎車人在用力蹬踏板，其余皆為空轉，兩只腳交替用力，中間有約60度的范圍內兩只腳都使不上力，存在一個空行程，自行車靠慣性滑過這一段空行程后才能再次用力，這就造成騎車人的力量使用不均勻，特別是上坡時，自行車難以靠慣性滑過這一段空行程，騎車人只好在踏桿工作時使很大的力量蹬車，以便自行車獲得足夠的慣性能，滑過這一空行程，才能維持前進。另外，蹬踏板的力的方向同踏板之間有一定角度α，動力臂＝踏桿長度×Sinα，當α＝90°，即蹬力垂直于踏桿時，動力臂最大，蹬車最省力，存在一個最佳工作點，現(xiàn)有自行車踏桿轉動360度只有一次經過最佳工作點。離最佳點越近，蹬車時的動力臂越長，有效力矩越大，蹬車越省力。
本發(fā)明的目的就是大大減小現(xiàn)有自行車的尺寸和重量，而不降低其速度，同時，使踏桿始終在最佳工作點附近擺動，消除空行程，提高踏桿的傳力效果，使騎車更加省力?？傊?，是使現(xiàn)有的自行車微型化和省力化。
本發(fā)明的自行車傳動系統(tǒng)總體技術方案是由擺桿棘輪機構帶動行星增速機構來驅動現(xiàn)有自行車的鏈傳動機構或直接用行星機構來驅動后輪，使自行車前行，在前者情況下，本發(fā)明事實上是在現(xiàn)有自行車傳動鏈的主動輪和踏桿之間，增加了一級行星齒輪傳動機構，組成具有很大傳動比的二級增速傳動機構。在后者情況下，則直接由行星齒輪傳動機構來驅動后輪，二者都用擺動式踏桿來代替現(xiàn)有自行車的旋轉式踏桿，并在擺動式踏桿和行星機構之間使用棘輪機構來傳遞動力。采用以上傳動方案可以大大增加傳動比，大幅度減小自行車的車輪而不降低車速，同時，使用擺動式踏桿可以消除旋轉式踏桿工作時的空行程，增加踏桿工作時的有效力矩，從而使騎車更省力。
為了實現(xiàn)減小車輪而不降低車速的目的，本發(fā)明采用了體積小而傳動比很大的行星齒輪傳動機構(見附圖3、4)行星機構由一個內齒輪固定，行星架輸入，太陽輪輸出的NGW型行星增速器構成，內齒輪7位于兩件行星架5之間，內齒輪7的兩端面和靠內齒輪的行星架端面相應位置上有滾珠槽，內有滾珠6，行星架5可以在滾珠6上繞內齒輪7的中心自由轉動。兩件行星架之間通過小軸3裝有行星輪4，行星輪4可以繞小軸3自轉，同時也同內齒輪7和太陽輪1嚙合，繞太陽輪1公轉。用四顆沉頭螺釘16分別穿過行星架5上的四個過孔和四個墊片15擰到另一個行星架上的螺孔中，調整墊片15的厚度，可使?jié)L珠得到適當?shù)拈g隙。太陽輪同軸做成一體，是齒輪軸，太陽齒輪軸1通過兩個軸承2裝在行星架5的軸承孔內，就組成了一個NGW型行星增速器。行星增連器同擺動式踏桿10之間用擺桿棘輪機構來傳遞動力，踏桿充作擺桿，行星架5同時兼作棘輪，用來把踏桿的動力輸入到行星增速器，增速后的動力由太陽齒輪軸1輸出后用采驅動第二級傳動的主動輪或直接用來驅動車輪，這樣就可以大幅度提高傳動比，為整車的微型化打下基礎。
為了更好地利用腳的蹬力，本發(fā)明采用擺動式踏桿10代替現(xiàn)有自行車的旋轉式踏桿，踏桿同行星機構之間用擺桿棘輪機構來傳遞動力，踏桿既是擺桿，踏桿的擺動支點位于棘輪的旋轉軸線上，另一端裝有踏板，行星增速器的行星架5兼作棘輪，棘爪8通過小軸9裝在踏桿10上并用彈簧14使棘爪8輕壓在棘輪5上到位。拉線17跨過裝在車架上的線輪18，其兩端各拉住一根踏桿10，線輪18可自由轉動。線輪上加輪罩(未畫出)，防止拉線脫出。拉線17的作用是使一根踏桿向下運動時，把另一根踏桿向上拉回到工作初始位置，保證踏桿總有一根在最佳點附近工作，消除空行程，提高爬坡能力，另外，擺動式踏桿工作時經過最佳點的次數(shù)比旋轉式要多，也提高了其傳力效果。由于擺動式踏桿不作360度旋轉，只在一定角度范圍內擺動，因此，可以采用適當增加踏桿長度的方法來使腳的蹬力的方向同踏桿更接近垂直，從而充分地把腳的蹬力轉化為驅動自行車的有效力矩，而不必擔心踏桿工作時會碰到地面上或轉到最高點時超過腳的收縮極限。由于踏桿工作時踏板上、下擺動的垂直距離不能隨踏桿加長而增加，因而加長踏桿后，其轉角要減小，這就要相應增加傳動比，才能保持車速不下降，踏桿長度增加同傳動比的增加成線性關系，因此，加長踏桿后蹬車用的力同現(xiàn)有自行車相當，似乎不省力，但用同樣的力卻可以產生比現(xiàn)有自行車大的有效力矩，因此，其省力效果體現(xiàn)在把腳的蹬力更充分地轉化為有效力矩。顯然，也可使用彈簧來代替拉線17使擺桿10回位。
在采用二級傳動方案的情況下，本發(fā)明的自行車整體結構同現(xiàn)有自行車相似，都具有前輪軸、后輪軸和中間傳動軸。行星增速器位于中間軸處，其輸出端用鍵19和主動輪(大飛)11裝在一起。大飛11用鏈條同小飛21相連(對無鏈自行車，則由主動輪通過傳動桿帶動被動輪)。只用一個單后叉來支撐后輪。后叉支桿，座鞍支桿同橫桿形成一個牢固的三角形結構，組成車架，其余結構同現(xiàn)有普通自行車相似。
在采用行星增速器直接驅動后輪的情況下，本發(fā)明自行車的整體結構將更為簡化，自行車將只有前輪軸和后輪軸而沒有中間軸，后輪軸成為驅動軸。由于取消了中間軸，前后輪的輪距將可以進一步減小，擺動踏桿還可以適當加長，將更有利于增大踏桿工作時的有效力矩，使騎車更省力。車架結構也將進一步簡化，后叉支桿可兼作鞍座支桿，使整車更輕巧。
采用以上技術方案后，本發(fā)明可大大減小整車尺寸和重量而不降低車速，且騎車更省力。集微型、省力和優(yōu)良的滑行性能于一身。本發(fā)明的行星增速器和擺動式踏桿對于二輪、三輪和四輪的有鏈或無鏈自行車均適用，其動力既可腳動，也可手動，具有廣闊應用前景。
下面結合附圖對本發(fā)明作進一步描述


附圖1本發(fā)明的二級傳動微型自行車正二側立體圖(1∶5)附圖2本發(fā)明的后輪直接驅動微型自行車正二側立體圖(1∶5)附圖3本發(fā)明的擺動踏桿行星增速傳動裝置裝配圖(1∶1)附圖4本發(fā)明的擺動踏桿行星增速傳動裝置的正等側分體圖(1∶2)附圖5本發(fā)明的二級傳動微型自行車的傳動系統(tǒng)運動簡圖附圖6本發(fā)明的后輪直接驅動微型自行車的傳動系統(tǒng)運動簡圖實施例1本實施例是采用二級增速傳動方案，其傳動系統(tǒng)運動簡圖見附圖5。選用13英寸的車輪，其大小為現(xiàn)有26英寸自行車輪的一半，行星增速器的齒輪選用2模數(shù)，分度圓壓力角20度，太陽輪為9，齒變位數(shù)+0.5，行星輪為13齒，變位系數(shù)+0.77，內齒輪為37齒，變位系數(shù)+0.77，行星增速器的傳動比為i＝1+37/9＝5.1，按以上參數(shù)加工各零件，其中太陽輪同軸做成一體，成為齒輪軸1，用兩個203型軸承2把齒輪軸1裝在行星架5的軸承孔中并用彈性檔圈13作軸向定位，兩件行星架之間通過小軸3裝有兩個行星輪4，行星輪4可以繞小軸3自轉，同時與內齒輪7和太陽輪1嚙合，繞太陽輪1公轉，兩個行星輪的中心距為48毫米。內齒輪7固定在車架上。用四顆M6沉頭螺釘16分別穿過行星架5上的過孔和四個小墊片15，擰到另一件行星架上的四個螺孔中，使內齒輪7位于兩件行星架之間。內齒輪7的兩端面和行星架5靠內齒輪的端面相應位置上有滾珠槽，槽內有滾珠6。調整墊片15的厚度，讓滾珠有適當間隙，使行星架5能在滾珠上自由轉動。行星架5的外圓上做成棘輪齒，齒數(shù)為66。擺動踏桿10支點一端套在行星架5的凸臺上，凸臺上切有卡環(huán)槽，用彈性檔圈12使踏桿10軸向定位。踏桿10上通過小軸9裝有棘爪8，用彈簧14使棘爪壓在棘輪5上，線輪18裝在車架上并可自由轉動，拉線17跨過線輪18，其兩端各拉住一根踏桿，線輪上加有輪罩(未畫出)，防止拉線脫出。內齒輪7兩端面上下各設一檔塊20，用來限定踏桿的轉動范圍為67度，調節(jié)拉線長度，可使踏桿在以上范圍內工作，踏板最低時離地面120毫米，踏桿長度為250毫米，踏板上下的垂直距離為275毫米，主動鏈輪(大飛)11通過鍵19裝在太陽齒輪軸1上，并用彈性檔圈23作軸向定位。大飛11為27齒，小飛21為18齒。鏈傳動的傳動比為27/18＝1.5，這樣，兩級傳動的總傳動比i＝5.1×1.5＝7.65。本發(fā)明的自行車踏桿只須在以上67度范圍內擺動，其擺動角速度同現(xiàn)有26英寸自行車相當，車速也基本相同，自行車前后輪距可減小到700毫米，車高不變，整車很輕巧，騎行也更省力。實施例2本實施例采用行星增速器直接驅動后輪轉動，其傳動系統(tǒng)運動簡圖見附圖6，選用車輪為16英寸，行星增速器的齒輪選用2模數(shù)，分度圓壓力角20度。太陽輪為9齒，變位系數(shù)+0.474，行星輪為31齒，變位系數(shù)+0.689，內齒輪為73齒，變位系數(shù)+0.689，行星增速器傳動比i＝1+73/9＝9.1，按以上參數(shù)加工各零件并用和實施例1相同的方法裝配成一個行星增速器，并把它裝到自行車后輪的左側，內齒輪用銷釘22固定在車架上，使之不能轉動。行星齒輪軸即成為后輪驅動軸，此軸通過兩個軸承21裝在車架上，后輪輪轂也通過兩個軸承裝在軸上，輪轂同軸之間用和現(xiàn)有自行車小飛中的內接式棘輪機構相似的機構來連接，棘輪裝在后輪右側的輪轂上，棘爪裝在軸上的凹槽內即可。踏桿10的長度為380毫米，其轉角范圍用檔塊20限定為40度，踏板最低處離地120毫米，踏板上下運動的垂直距離為260毫米。采用本方案的車架結構更為簡化，可用后叉支桿兼作鞍座支桿，前后輪的輪距可進一步縮小至500-600毫米，整車更為輕巧，騎行也更省力。
權利要求
1.一種自行車，其特征是在現(xiàn)有自行車傳動鏈的踏桿和主動輪之間增加一級行星齒輪傳動機構，組成二級增速傳動機構，并用擺桿代替現(xiàn)有自行車的旋轉式踏桿，擺桿同行星機構之間用棘輪機構來傳遞動力，擺桿的回位使用拉線或彈簧。
2.一種自行車，其特征是使用行星齒輪傳動機構來直接驅動自行車后輪，并用擺桿代替現(xiàn)有自行車的旋轉式踏桿，擺桿同行星機構之間用棘輪機構來傳遞動力，擺桿的回位使用拉線或彈簧。
3.如權利要求1或2所述的行星齒輪傳動機構，其特征是由一個內齒輪固定，行星架輸入，太陽輪輸出的NGW型行星增速器組成，行星增速器同擺動式踏桿之間用棘輪機構來傳遞動力。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種主要供成年人代步的自行車,其特征是使用擺動式踏桿結合行星齒輪傳動裝置來驅動自行車前進,從而大大提高傳動比并增加了踏桿工作時的有效力矩,使整車在不降低車速的情況下實現(xiàn)微型化和省力化。本發(fā)明對于二輪、三輪或四輪自行車均適用,其動力來源既可腳動,也可手動。
文檔編號B62M1/24GK1197025SQ98106549
公開日1998年10月28日 申請日期1998年3月10日 優(yōu)先權日1997年4月23日
發(fā)明者陳華 申請人:陳華