橢圓形鏈輪自行車的製作方法

2023-10-07 00:58:59

專利名稱：橢圓形鏈輪自行車的製作方法
技術領域：
本發明屬於自行車，具體地說，是一種橢圓形鏈輪自行車。
現行自行車均採用圓形鏈輪，經過鏈條的傳動使飛輪轉動，從而實現自行車的正常運轉。但是就進一步提高自行車尤其是賽車的運行效率和速度而言，圓形鏈輪自行車普遍地存在一定的不足。從力學角度分析，圓形鏈輪所受到的鏈條作用的阻力力臂為恆力臂，而人們蹬踩自行車的作用力臂為變力臂。當腳蹬和曲柄位於鏈輪頂部或底部附近時，通過腳蹬和曲柄作用到鏈輪上的力臂和轉動力矩較小。因此在這個部位蹬踩自行車較為費力，其功效較低，這在上坡時尤為明顯。實際上人們大多當腳蹬位於頂部或底部時是不用力蹬踩的，而讓腳蹬和曲柄依慣性轉動一個角度。這樣無論如何對應於曲柄方向附近位置的鏈輪齒牙就成為鏈輪的低效過渡區域，而除此以外的尤其是與曲柄垂直方向附近相對應的鏈輪齒牙則構成鏈輪的高效工作區域。高效工作區域的齒牙數目及其受力力矩決定了自行車運行的速度和效率。圓形鏈輪的齒牙均勻分布在鏈輪的外緣，採用圓形鏈輪無法有效地增加在一個周期運動中高效工作區域的齒牙數目及工作時間而減少低效過渡區域的齒牙數目及過渡時間從而提高自行車的運行效率和速度。現行變速自行車是靠增設不同直徑的飛輪變速輪和鏈輪以改變飛輪對於鏈輪的轉速比來實現變速。不增設變速輪無法實現自行車的變速。由於採用圓形鏈輪，上述不足之處依然存在。另外，由於變速系統本身增加了阻力，這種不足更加顯著。鑑於上述原因，自行車尤其是賽車性能的進一步提高受到了限制。
本發明的目的，旨在提供一種橢圓形鏈輪自行車，從結構上對現行自行車予以改進，以期相對省力、提高自行車的運行效率和速度，提高賽車的比賽成績。
本發明是一種橢圓形鏈輪自行車。
本發明是這樣實現的自行車包括車架、車把、鞍座、前輪、後輪、腳蹬、曲柄、鏈輪、鏈條、飛輪等，本第一實用新型的橢圓形鏈輪省力快速自行車，其鏈輪為橢圓形鏈輪，通過鏈條實現橢圓形鏈輪與飛輪的傳動；為防止橢圓形鏈輪非圓周運動引起的鏈條鬆緊不一甚至脫鏈，在橢圓形鏈輪和飛輪鏈條迴路上設置調鏈輪，選擇設計參數，可使不均勻的橢圓形鏈輪、鏈條、飛輪傳動系統得到調整、互補和均衡，使橢圓形鏈輪、鏈條、飛輪和調鏈輪組成均衡傳動系統，確保傳動系統正常運行。橢圓形鏈輪可固定在曲柄上，調鏈輪的支架可安裝在後輪軸或車架上。為實現省力、快速，橢圓形鏈輪的短軸附近位置與曲柄的方向相一致。本第二實用新型的橢圓形鏈輪省力慢速自行車，其鏈輪為橢圓形鏈輪，同時在橢圓形鏈輪和飛輪鏈條迴路上設置調鏈輪；為實現省力、慢速，橢圓形鏈輪的長軸附近位置與曲柄的方向相一致。本第三實用新型的橢圓形鏈輪變速自行車，其鏈輪為橢圓形鏈輪，同時在橢圓形鏈輪和飛輪鏈條迴路上設置調鏈輪；在橢圓形鏈輪和曲柄之間還設有換檔器，在換檔時換檔器可變換曲柄與橢圓形鏈輪長短軸的角度以實現自行車的變速。本第四實用新型的橢圓形鏈輪變速自行車，其鏈輪含有橢圓形鏈輪，同時在鏈輪和飛輪鏈條迴路上設置調鏈輪；為實現變速，飛輪為含有飛輪變速輪組合的飛輪，還相應地設有鏈條撥檔機構，使橢圓形鏈輪、鏈條、飛輪和調鏈輪組成多級均衡傳動系統。為了進一步擴大變速範圍，鏈輪也可為含有橢圓形鏈輪的鏈輪組合併設有相應的鏈條撥檔機構。
以下結合附圖通過非限定性實施例對本實用新型作進一步的描述。


圖1為本實用新型的橢圓形鏈輪自行車的示意圖，圖2為橢圓形鏈輪的示意圖。
現參見
圖1、圖2。自行車包括車架[1]、車把[2]、鞍座[3]前輪[4]、後輪[5]、曲柄[6]、腳蹬[7]、鏈輪[8]、鏈條[9]、飛輪[10]等。本第一實用新型的橢圓形鏈輪省力快速自行車實施例，鏈輪[8]為橢圓形鏈輪[8]，在橢圓形鏈輪[8]和飛輪[10]鏈條[9]迴路上設置調鏈輪[11]，選擇設計參數可使橢圓形鏈輪[8]、鏈條[9]、飛輪[10]和調鏈輪[11]組成均衡傳動系統。為實現省力、快速，橢圓形鏈輪[8]的短軸附近部分與曲柄[6]的方向相一致。調鏈輪[11]的外緣可設有數個齒牙，其齒距與鏈條[9]的節距相一致。調鏈輪[11]的支架可安裝在後輪[5]的軸上或安裝在車架[1]上。當鏈條[9]通過橢圓形鏈輪[8]、飛輪[10]和調鏈輪[11]的外齒傳動時，調鏈輪[11]可隨之自由轉動。調鏈輪[11]可單側恰當地設置在橢圓形鏈輪[8]和飛輪[10]中心連線的下方或上方，也可雙側恰當地同時設置在該中心連線的下方和上方。調鏈輪[11]可為調鏈單輪也可為調鏈雙輪。調鏈雙輪包括調鏈主輪[11-1]和調鏈副輪[11-2]，它們有各自的轉軸並且還有一共同的轉軸。鏈條[9]通過橢圓形鏈輪[8]經調鏈主輪[11-1]、調鏈副輪[11-2]、飛輪[10]再回到橢圓形鏈輪[8]構成均衡迴路。為更好地改善調鏈性能，調鏈輪[11]上可附設彈性元件(圖中未畫出)。本第二實用新型的橢圓形鏈輪省力慢速自行車實施例，其結構與第一實用新型的橢圓形鏈輪省力快速自行車相同，但是，為實現省力、慢速，橢圓形鏈輪[8]的長軸附近部分與曲柄[6]的方向相一致。本第三實用新型的橢圓形鏈輪變速自行車實施例，其結構與第一、第二實用新型的橢圓形鏈輪自行車相同，但是為實現變速，在橢圓形鏈輪[8]和曲柄[6]之間還設有換檔器[12]。換檔器[12]包括內圈和外圈，其間有換檔棘輪機構，內圈與曲柄[6]軸相連，外圈與橢圓形鏈輪[8]中心孔相連。當曲柄[6]正轉時可帶動換檔器[12]內圈和外圈以及橢圓形鏈輪[8]正向跟轉；當曲柄[6]慢速反轉時，可使內圈、外圈及橢圓形鏈輪[8]保持正向跟轉；當曲柄[6]迅速反轉或者當曲柄[6]反轉而外圈及橢圓形鏈輪[8]被制動(制動裝置未畫出)時，可使內圈對於外圈有一個反轉角並進而定位，這樣可變換曲柄[6]與橢圓形鏈輪[8]長短軸的角度實現換檔變速。本第四實用新型的橢圓形鏈輪變速自行車實施例，其鏈輪[8]含有橢圓形鏈輪[8]，同時在鏈輪[8]和飛輪[10]鏈條[9]迴路上設置調鏈輪[11]，調鏈輪[11]及其設置方法與第一實用新型的橢圓形鏈輪快速自行車相同。為實現變速，飛輪[10]為含有飛輪變速輪組合的飛輪[10]，還相應地設有鏈條[9]撥檔機構，使橢圓形鏈輪[8]、鏈條[9]、飛輪[10]、調鏈輪[11]組成多級均衡傳動系統。為了進一步擴大變速範圍，鏈輪[8]也可為含有橢圓形鏈輪[8]的鏈輪組合併設有相應的撥檔機構。鏈輪組合可以由若干大小不同的橢圓形鏈輪[8]組成，也可以由橢圓形鏈輪[8]和大小不同的圓形鏈輪(圖中未畫出)組成。當作為快速車時，相對應的橢圓形鏈輪[8]的短軸附近位置與曲柄[6]的方向相一致。調鏈輪[11]可為下設的帶有彈性元件的雙輪組合，也可再增設一個上調鏈輪組合(圖中未畫出)。本實用新型的橢圓形鏈輪[8]，它包括中心孔、外緣齒牙等，其中間可以鏤空，齒孔中心距與鏈條的節距一致(當然也可以省略掉部分齒牙)，其外緣齒孔中心用線為橢圓形，當然也可以為由圓弧、光滑曲線、折線甚至部分直線構成的近似橢圓形。當橢圓形鏈輪[8]的長軸附近部分為圓弧形時可以減緩相應的曲率半徑變化，減緩快速運行時橢圓形鏈輪[8]對鏈條[9]和飛輪[10]的峰值衝擊。
下面再進一步簡要說明本實用新型的運行和優點。
本實用新型中的橢圓形鏈輪[8]、鏈條[9]、飛輪[10]和調鏈輪[11]傳動系統，可使不均勻的橢圓形鏈輪[8]、鏈條[9]、飛輪[10]傳動系統得到調整、互補和均衡，可確保傳動系統正常運行，防止鏈條鬆緊失度和脫鏈。對於橢圓形鏈輪省力快速自行車，由於低效過渡區域的齒牙數目較少、過渡時間較短並且所受到的鏈條[9]阻力力臂較小，因此可較為省力；由於高效工作區域的齒牙明顯增多、工作時間較長並且所受到的鏈條[9]阻力力臂較大，而此時正是蹬力向下的區域，因此可以增加功率和效率，提高速度，在速度相同時可降低蹬踩頻率。對於橢圓形鏈輪省力慢速自行車，由於高效工作區域的齒牙數目較少，工作時間較短且鏈條[9]阻力力臂較小，故功率較低，速度較慢，可較為省力(在過渡區域是不用力蹬踩的)。對於採用換檔器[12]的變速自行車，由於可以改變工作狀態故可實現快慢變速。對於含有橢圓形鏈輪[8]和飛輪[10]變速輪的變速自行車，顯然可以十分方便地實施變速並可明顯提高現行圓形鏈輪變速車的行程、性能和速度，不但適用於一般消費者，而且還可以提高賽車的比賽成績。本橢圓形鏈輪[8]、鏈條[9]、飛輪[10]和調鏈輪[11]傳動系統當然也可替代腳踏三輪車、腳踏船等的傳動系統。
權利要求1.一種橢圓形鏈輪自行車，它包括車架[1]、車把[2]、鞍座[3]、前輪[4]、後輪[5]、曲柄[6]、腳蹬[7]、鏈輪[8]、鏈條[9]、飛輪[10]等，其特徵在於鏈輪[8]含有橢圓形鏈輪[8]，在橢圓形鏈輪[8]和飛輪[10]鏈條[9]迴路上設置調鏈輪[11]。
2.根據權利要求1所述的橢圓形鏈輪自行車，其特徵在於橢圓形鏈輪[8]的短軸附近位置與曲柄[6]的方向相一致。
3.根據權利要求1所述的橢圓形鏈輪自行車，其特徵在於橢圓形鏈輪[8]的長軸附近位置與曲柄[6]的方向相一致。
4.根據權利要求1所述的橢圓形鏈輪自行車，其特徵在於在橢圓形鏈輪[8]和曲柄[6]之間還設有換檔器[12]。
5.根據權利要求1所述的橢圓形鏈輪自行車，其特徵在於飛輪[10]為含有飛輪變速輪組合的飛輪[10]，還相應地設有鏈條[9]撥擋機構。
6.根據權利要求1或5所述的橢圓形鏈輪自行車，其特徵在於鏈輪[8]為含有橢圓形鏈輪[8]的鏈論組合，還相應地設有鏈條[9]撥擋機構。
7.根據權利要求1至6所述的橢圓形鏈輪[8]，其特徵在於橢圓形鏈輪[8]含外緣齒孔中心周線為由圓弧、光滑曲線、折線甚至部分直線構成的近似橢圓形的橢圓形鏈輪[8]。
8.根據權利要求4所述的橢圓形鏈輪自行車換檔器[12]，其特徵在於換檔器[12]由內圈、外圈和其間的棘輪機構組成，內圈與曲柄[6]軸相連，外圈與橢圓形鏈輪[8]中心孔相連。
專利摘要一種橢圓形鏈輪自行車,它包括車架[1]、車把[2]、鞍座[3]、前輪[4]、後輪[5]、曲柄[6]、腳蹬[7]、鏈輪[8]、鏈條[9]、飛輪[10]等,其特徵在於鏈輪[8]為橢圓形鏈輪[8]並設有調鏈輪[11]構成均衡傳動系統,還可含有變速系統。具有結構簡單、行程增大、省力、快速、高效等優點,不但適用於一般消費者,而且還可望普遍地提高賽車比賽成績。
文檔編號B62M9/00GK2279308SQ9620102
公開日1998年4月22日 申請日期1996年1月2日 優先權日1996年1月2日
發明者吳邊, 吳植理 申請人:吳植理