[發明專利]一種自行車的曲柄上下往復擺動驅動裝置與方法

在審

• 申請號: 201611149223.X
• 申請日: 2016-12-14
• 公開（公告）號: CN106853858A
• 公開（公告）日: 2017-06-16
• 發明（設計）人: 吳上生;王紅飛;喻鐘鳴
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B62M1/24
• 分類號: B62M1/24
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司44245
• 代理人: 蔡克永

技術領域

本發明涉及自行車騎行的驅動機構，尤其涉及一種自行車的曲柄上下往復擺動驅動裝置與方法。

背景技術

自行車是人們喜愛的代步工具之一，也是人們休閑娛樂和鍛煉身體的一種方式。近些年來，人們日益增長的悠閑與健康的生活體驗的需求促使自行車在設計時要充分考慮人體的因素，同時要充分考慮不同人群和場合的使用特點，使得自行車的設計朝著“占用空間少、靈活便捷，舒適耐用”等特點不斷發展。

現在自行車采用的驅動機構是通過中軸連接兩個腳踏和曲柄。人在施力的過程中，人的腳掌通過作用在腳踏上的力來驅動曲柄旋轉，而腳掌作用在腳踏上的力隨著曲柄位置的不同，其作用力的大小和方向也不同，該作用力或為沿曲柄徑向作用，或為沿曲柄切向作用。尤其當曲柄轉動到與大腿、小腿和髖關節共線的位置時，出現兩次“死點”現象，即人體施加在腳踏上的力均為徑向力。此時只能通過人體自行改變騎車姿勢來改變死點位置以使得自行車繼續運動。而此時由于自行車鞍座位置相對于曲柄的位置是不變的，要施加一個驅動自行車前行的切向分力比較困難。為此，騎行者或者躬身屈腿，或者把身體向后移動一點距離，從而使腳掌對腳踏偏離一定角度以產生水平方向的分力，同時由于一些鞍座位置的布置也不符合人體結構功能的需要，騎行者很容易產生疲勞。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點和不足，提供一種結構簡單、驅動靈活的自行車的曲柄上下往復擺動驅動裝置與方法。本發明驅動裝置符合人體正常行走姿勢，使驅動力得到最大利用。

本發明通過下述技術方案實現：

一種自行車的曲柄上下往復擺動驅動裝置，包括：單向推力球軸承1、深溝球軸承2、前錐齒輪3、右滾動軸承4、右錐齒輪5、中軸6、右深溝球軸承7、右單向離合器8、右軸承座9、前雙排鏈輪10、鏈條11、后軸12、后雙排鏈輪13、左軸承座15、左滾動軸承16、左單向離合器17、左深溝球軸承18、左錐齒輪19、左曲柄20、左腳踏板21、箱體22、右曲柄23、右腳踏板24；

前錐齒輪3放置在深溝球軸承2和單向推力球軸承1上，并通過軸承座與箱體22固定；

前雙排鏈輪10固定在中軸6上，左單向離合器17和右單向離合器8通過鍵與中軸6的兩端連接；

左錐齒輪19和右錐齒輪5的一端通過鍵分別與左單向離合器17和右單向離合器8連接，并分別放置在左滾動軸承16和右滾動軸承4上，再通過左軸承座15和右軸承座9固定在箱體上；左錐齒輪19和右錐齒輪5分別與前錐齒輪3進行嚙合；

中軸6的兩端通過左深溝球軸承18、右深溝球軸承7放置在左錐齒輪19和右錐齒輪5的軸孔內；

后雙排鏈輪13裝在后軸12上，前雙排鏈輪10通過鏈條11與后雙排鏈輪13連接，用于動力的傳送。

左錐齒輪19和右錐齒輪5的另一端分別與左曲柄20和右曲柄23的一端螺紋連接。

左曲柄20、右曲柄23的另一端與左腳踏板21和右腳踏板24連接。

后軸12的右端安裝有鏈輪14。

一種實現自行車左右曲柄換向方法，其包括如下步驟：

自行車運動時，人體下肢施加的力或由人體重力通過左右腳掌所形成的蹬踏力分別作用在自行車的左腳踏板21和右腳踏板24上；具體包括如下兩種運動模式：

模式一：

先設定人體施加的蹬踏力作用在左腳踏板21上，與左腳踏板21固定連接的左曲柄20和左錐齒輪19共同向下轉動，并通過左單向離合器17帶動中軸6轉動，則中軸6上的前雙排齒輪10通過鏈條11帶動后雙排齒輪13轉動，自行車前進運動。同時通過齒輪間的嚙合作用，前錐齒輪3轉動，帶動右錐齒輪5轉動，與之連接的右曲柄23轉動，則右腳踏板24上升，從而實現自行車左曲柄20和右曲柄23換向；

模式二：

再設人體蹬踏力作用在右腳踏板24上，與右腳踏板24固定連接的右曲柄23和右錐齒輪5共同向下轉動，并通過右單向離合器8帶動中軸6轉動，則中軸6上的前雙排鏈輪10通過鏈條帶動后雙排鏈輪13轉動，自行車前進運動；同時通過齒輪間的嚙合作用，前錐齒輪3轉動，帶動左錐齒輪19轉動，與之連接的左曲柄20轉動，則左腳踏板21上升，從而實現自行車左曲柄20和右曲柄23換向。

本發明相對于現有技術，具有如下的優點及效果：

本發明通過換向機構和傳動機構的串聯，巧妙地把原來曲柄周轉驅動方式改為曲柄上下往復擺動驅動方式，并能利用人體重力驅動自行車前行。