[實用新型]直線蹬踏腳踏車驅動機構

無效

• 申請號: 00216774.3
• 申請日: 2000-03-10
• 公開（公告）號: CN2410225Y
• 公開（公告）日: 2000-12-13
• 發明（設計）人: 莊椿令
• 申請（專利權）人: 莊椿令
• 主分類號: B62M1/04
• 分類號: B62M1/04
• 代理公司: 上海市東方專利事務所
• 代理人: 唐莉莎

本實用新型是交通工具中腳踏車用人力驅動機構，特別涉及對其結構的改進。

目前，自行車及人力車普遍采用的是曲柄式驅動機構。驅動機構由腳蹬、曲柄、中軸、鏈輪、鏈條、飛輪和后軸組成。工作時，由人驅動腳蹬，產生動力，通過曲柄式驅動機構傳遞給驅動后輪，使車前進。曲柄式驅動機構的傳動特性為非線性的，其圓周運動的輸入特性與人踏腳蹬的直線運動的輸出特性不相吻合，這樣就產生了無用的分力。這種結構的驅動機構，存在平均力臂小及傳動的不穩定性，波動大，驅動間斷及工作效率低等缺點。

本實用新型的目的是，解決上述腳踏車驅動機構存在的缺點，提供一種符合人體運動生理學特點的直線蹬踏腳踏車驅動機構，使其始終處在最大的力矩下工作，達到最大的功率輸出，從而使驅動機構工作效率達到最大。

本實用新型的目的是這樣實現的。直線蹬踏腳踏車驅動機構，包括有腳蹬1、鏈輪14，在車架10上固定滑輪11；柔性連接體16通過滑輪，兩端分別連接兩個齒條2；齒條均為槽形，齒條下端固定腳蹬1，齒條另兩邊通過螺栓3及墊圈4固定有軸承5；車架兩邊的兩個齒條通過軸承在角鋼型導軌6的長通槽中滾動；角鋼形導軌的兩個垂直面上均開有通槽；導軌固定在車架上；在中軸15的兩端固定有半片右大飛輪13和半片左大飛輪17；兩齒條分別與中軸兩端的左、右大飛輪嚙合。

滑輪11通過滑輪架12固定連接在車架10上。

導軌6的下部通過套管8、螺栓9固定在車架的延長管7上，導軌上部連接在車架上。

本實用新型的工作原理是，由人踏腳蹬，使齒條2作上下直線運動，兩齒條分別與固定連接在中軸15上的左、右大飛輪相繼嚙合，轉換成旋轉運動，帶動中軸上的鏈輪14轉動，再由鏈條18傳給后飛輪20，后飛輪通過后軸21使后輪旋轉。齒條與大飛輪的嚙合，上下作直線運動及限位是靠角鋼型的導軌6來保證：因齒條是槽形的，所以它有三個面；其中一面的邊緣是齒形，與大飛輪嚙合使大飛輪作單向旋轉；另外二個面的上下各套有軸承及墊圈、螺栓固定在其上。四個軸承分別嵌在互成90度的角鋼型導軌的二個長槽內，使齒條前后、左右方向的自由度受到限制，只能在長槽內作上下滾動。又因導軌的長槽在上下兩個端面沒有打穿，軸承在兩個端面就無法通過，從而起到上下限位的目的。齒條上的軸承只能在角鋼型的導軌的長通槽內作上下直線運動，從而使齒條的定向直線運動得到保證。車架左右兩側齒條的上下交替運動是靠柔性連接體16連動的。即當左側齒條向下運動時，固定在左側齒條上端的柔性連接體，通過定滑輪11帶動車架右側的齒條向上運動。

本實用新型的優點是省力，人體運動學認為，肢體輸出端只有沿著直線軌跡運動時，在非運動方向無分力，可獲得最大的輸出。本實用新型的腳踏用力方向與機構中齒條運動軌跡相一致，都是直線運動，無分力存在，穩定性好，易發力，起動快，符合人體運動生理學特點，使其始終處在最大的力臂下工作，達到最大的功率輸出，從而使驅動機構工作效率達到最大。本實用新型與傳統曲柄機構自行車相比，可通過以下計算證明其工作效率。

F₁為施加在已有技術曲柄機構的蹬力，見附圖4；F₂為施加在本實用新型的蹬力，見附圖5。

曲柄機構的力臂為r₁·Cosθ，因這是個變值，隨θ改變而改變。所以取曲柄機構的力臂的平均值為： 1 π ∫ - π 2 π 2 Cosθ · r 1 dθ = 2 r 1 π ]]>

當本實用新型大飛輪的節園半徑r₂等于曲柄機構的曲柄長度r₁時，