改進的如自行車鏈輪組之類的不均勻轉矩傳動機構的製作方法
2023-05-30 13:55:06
專利名稱：改進的如自行車鏈輪組之類的不均勻轉矩傳動機構的製作方法
技術領域：
本發明是涉及因為加在所用之運動系統上的限制，而無法傳送均勻轉矩的機構。這種系統的一個典型的例子便是自行車的鏈輪，加上它的左右曲柄以及它們的踏板。每一個承受一垂直向下力的踏板，對於曲柄的旋轉中心作用一轉矩，其大小從曲柄為水平時的最大值，變化到曲柄為垂直時的零。
將該不均勻轉矩從曲柄傳送到自行車後輪的傳統裝置，是用一個附著在曲柄上的鏈齒，一鏈條以及一個附裝於自行車後輪上的較小的鏈輪。該鏈輪僅具有傳送所獲得之順時針方向轉矩的能力，且因此而稱之為自由輪(free wheel)，因為它無法在逆時針方向傳送轉矩。
對於曲柄的每一完整迴轉，這種不均勻轉矩傳送到鏈輪兩次。右側曲柄經歷前180°或前半圈，而左側曲柄經歷剩下的180°或後半圈。
本發明在每個曲柄傳送主要的轉矩時，吸收並且暫時將周圍的彈性能貯存於鏈輪中，而將轉矩的不均勻性減到最低，而這些能量幾乎是在當曲柄傳送最小力矩時，釋回到鏈輪緣。
根據本發明，依靠曲柄施加到視為鏈輪轂之鏈輪本體的內部大部分的轉矩，通過多個具有用來支持橫向力的各種情況之改變幾何形狀的，等厚的，薄的輻射狀肋，而傳送到視為鏈輪緣之鏈輪的外部大部分。
這一實施例在當曲柄傳送大的轉矩時，吸收並且暫時貯存一周圍的彈性變形即能量，且在當曲柄傳送小的轉矩時，將相同能量的大部分以轉矩釋回到鏈輪緣。
對於這樣的構造，薄的輻射狀肋可由金屬或非金屬材料製成，然而對於諸如自行車鏈輪，它們能經濟地以適合的聚合物鑄成。
將所選擇之聚合物的使用擴展到幾乎整個鏈輪，可增加其優點諸如負載比在金屬鏈輪情況之輪緣更多分布於鏈輪齒。具有或不具有以直接或不直接方式附裝於鏈輪的鏈輪環，將亦能夠發生某小角度的一彈性變形，以和鏈條、皮帶、繩索或其它轉矩傳送元件的力線一致，故顯著的重量可省下;無需腐蝕防護及潤滑;對鏈條較柔順;內裝的護鏈裝置;廣泛的顏色選擇，因此使美觀上令人滿意，而且保持技術上的及商業上的競爭性。
本發明將通過附圖及實施例，進行詳細的說明，附圖中
圖1為鏈輪的正視圖，圖中只顯示出少量鏈輪的齒10及輻射狀肋12，12a，12b。
圖2為圖1的側視圖，其上半部為截面圖(剖面Ⅹ-Ⅹ)。
圖3為一個三鏈輪組的部分側視圖，其中鏈輪齒10。直接或間接地通過鏈輪環32，34，36，可永久或暫時地安裝於鏈輪環22上。圖中也示出護鏈裝置38為永久或暫時地安裝於最大的鏈輪環上。
在圖1中，曲柄14所顯示的位置，為通過中央金屬板18，鏈輪輪轂20，輻射狀肋12，12a，12b，鏈輪環22及鏈輪齒10，能夠傳送最大轉矩到鏈條16的位置。輻射狀肋12，12a，12b幾何形狀的選擇，將視鏈輪的負載，製造的過程及材料，可利用性以及使用者的喜好而視其程度而定。
鏈輪環22可以整體的含有齒10，如圖1及圖2中，其所顯示的以單一不具鏈輪防護罩的鏈輪，或者如圖3所示。以附屬的方式安裝其上，圖3為多鏈輪之實施例。
虛線24及26顯示在自行車騎乘的過程中，齒10肋12，12a，12b分別所在的粗略而放大的位置。
該位置是完好地在材料的彈性限度範圍內，然後在曲柄14到達垂直位置A的時候，產生彈性位移之鏈齒10及肋12，12a，12b將已回復到它們未受負載的位置。
為了產生這種結果，一個順時針方向的轉矩需已作用於鏈條16，而支持著處於迅速失去轉矩至0之階段的曲柄14。
從圖2可以看到，輻射狀肋12，12a，12b的寬度均勻地增加到和鏈輪輪轂20相同的厚度，在輪轂20，中央金屬18和鏈輪整體鑄成作為一嵌入物，且在相鄰肋12，12a，12b之間所有的空間28中沒有聚合物。
從圖3可以看到，多鏈輪組使用和圖1及圖2之單一鏈輪幾乎相同的輻射狀肋12，12a，12b，以改進應用轉矩的特性。其亦顯示出安裝於從組32配件之最大鏈輪的護鏈裝置38，該配件亦能以類似單一鏈輪的情形製成。
為經濟的製造，中央金屬板18將具有小的導杆孔30，直到知道它所結合之曲柄是何種形狀。
依本發明設計及製造的單一或多鏈輪組，會改進此類機構的轉矩傳送特性。
權利要求
1.一種曲柄驅動輪能夠在當曲柄通過薄肋的多個周圍的彈性傳送最大轉矩時，貯存能量，並且能夠在曲柄傳送最小轉矩的時候，幾乎能立刻將所貯存之能量釋回到輪緣。
2.根據權利要求1的曲柄驅動輪，其特徵在於肋與限定為輪胎的輪之中央部分，以及限定為主輪緣的輪之外圍部分相結合，它對其參考圓成輻射狀或相切，或為連續曲線的一部分。
3.根據權利要求1或2的曲柄驅動輪，其特徵在於薄肋的幾何形狀為使得與它安裝的主輪緣及任何其它輪緣或環也允許有某小角度的彈性變形，以與鏈條，皮帶，繩索或其它轉矩傳遞元件的力線一致。
4.根據權利要求3的曲柄驅動輪，其特徵在於肋與限定為輪胎形狀為使安全轉矩傳送所需之橫向剛性不會顯著地減少。
5.根據權利要求1至4中任一項的曲柄驅動輪，其特徵在於傳送轉矩的輪緣不需在如主輪緣的相同旋轉面內，但需直接或間接地與主輪緣連接。
6.根據權利要求1至5中任一項的曲柄驅動輪，其特徵在於整個以及必然地連薄肋，可由金屬或非金屬材料製成，雖然在一個常見的實施例中如自行車鏈輪組，聚合物具有附加的優點。
全文摘要
一種曲柄驅動輪能夠在當曲柄通過薄肋的多個周圍的彈性傳送最大轉矩時，貯存能量，並且能夠在曲柄傳送最小轉矩的時候，幾乎能立刻將所貯存之能量釋回到輪緣。
文檔編號B62M1/10GK1058756SQ9110541
公開日1992年2月19日 申請日期1991年8月6日 優先權日1990年8月6日
發明者史蒂芬·卡普 申請人:史蒂芬·卡普