一種自行車的曲柄上下往復擺動驅動裝置的製作方法
2023-10-08 23:15:49 2
本實用新型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。
背景技術：
自行車是人們喜愛的代步工具之一，也是人們休閒娛樂和鍛鍊身體的一種方式。近些年來，人們日益增長的悠閒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「佔用空間少、靈活便捷，舒適耐用」等特點不斷發展。
現在自行車採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。而此時由於自行車鞍座位置相對於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，或者把身體向後移動一點距離，從而使腳掌對腳踏偏離一定角度以產生水平方向的分力，同時由於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。
技術實現要素：
本實用新型的目的在於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。本實用新型驅動裝置符合人體正常行走姿勢，使驅動力得到最大利用。
本實用新型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、後軸12、後雙排鏈輪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，並通過軸承座與箱體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，並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；
後雙排鏈輪13裝在後軸12上，前雙排鏈輪10通過鏈條11與後雙排鏈輪13連接，用於動力的傳送。
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。
後軸12的右端安裝有鏈輪14。
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，並通過左單向離合器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帶動後雙排齒輪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，並通過右單向離合器8帶動中軸6轉動，則中軸6上的前雙排鏈輪10通過鏈條帶動後雙排鏈輪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。
本實用新型相對於現有技術，具有如下的優點及效果：
本實用新型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，並能利用人體重力驅動自行車前行。當左邊的曲柄向下擺動帶動左錐齒輪轉動，通過嚙合，前錐齒輪轉動，從而帶動右錐齒輪轉動，進而右邊的曲柄上升，來實現左右曲柄的上下往復換向動作。
本實用新型單向離合器安裝在中軸兩端，並通過鍵與左/右錐齒輪相連，左/右錐齒輪一端連接在左/右曲柄上，雙排鏈輪安裝在中軸上。當左曲柄向下擺動，帶動左錐齒輪轉動，通過單向離合器帶動中軸轉動，從而帶動鏈輪轉動，實現自行車運動。與此同時，右曲柄上升，右邊單向離合器起隔離動力作用。
綜上所述，本實用新型在自行車騎行時模擬人體正常行走的姿態，符合人體生理習慣，避開了傳統自行車騎行過程出現的「死點」現象。改變傳統自行車依靠蹬踏力以驅動自行車前行的方式，能利用人體重力驅動自行車前行，驅動力大且省力。採用空間機構組合驅動鏈輪，結構更加的緊湊，技術手段簡便易行，佔用空間少。
附圖說明
圖1是本實用新型自行車的曲柄上下往復擺動驅動裝置主視示意圖。
圖2為圖1中B-B剖面結構示意圖。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本實用新型作進一步具體詳細描述。
實施例
如圖1至2所示。本實用新型公開了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、後軸12、後雙排鏈輪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，並通過軸承座與箱體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，並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；
後雙排鏈輪13裝在後軸12上，前雙排鏈輪10通過鏈條11與後雙排鏈輪13連接，用於動力的傳送。
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。
後軸12的右端安裝有鏈輪14。
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右腳踏板上。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，並通過左單向離合器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帶動後雙排齒輪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，由於右單向離合器8隔離動力，此時右邊機構的運動也不會影響自行車運動，從而實現自行車左右曲柄換向的目的。
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，並通過右單向離合器8帶動中軸6轉動，則中軸6上的前雙排鏈輪10通過鏈條帶動後雙排鏈輪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，由於左單向離合器17隔離動力，此時左邊機構的運動也不會影響自行車運動，從而實現自行車左右曲柄換向的目的。
本實用新型同樣適用於三輪車，只是後車輪為兩個，並帶有車廂，騎行者騎行方法也相同。同時本實用新型適用於各類人力下肢驅動的交通工具或傳動設備中。
如上所述，便可較好地實現本實用新型。
本實用新型的實施方式並不受上述實施例的限制，其他任何未背離本實用新型的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護範圍之內。