[其他]用于自行车和三轮车的新型省力传动机构

说明书

发明所属技术领域：

本发明属于使用人力驱动的交通运输工具，是关于新型传动机构的构思和设计，可用于自行车，三轮车及其它机械设备。

发明的目的：

在于研究出一种比现有自行车、三轮车上的传动机构使用起来更方便，更适合人的自然习惯动作，使人发出的动力，能得到更有效的利用，因而是更省力的传动机构。

利用此新型传动机构，可使人用同样的动力驱动自行车或三轮车跑得更快，上坡能力更强，走的路程更长或拖载更大的负荷。

发明的详细内容：

1.动作原理概述：

现有自行车、三轮车的传动机构，都是由相差180度的二条曲柄、脚踏板、中轴及链轮、链条、飞轮等组成。由人脚发出的动力，通过脚踏板驱动二条曲柄不断按同一转向作旋转动作，从而带动链轮、链条和飞轮一起转动，使车子前进。但在每转动一圆周的行程内，人用力比较有效的范围仅限于以人脚发出的力的方向与曲柄垂直时的位置为中点的大约120度左右。因人在驱动车子时由脚使出的力的方向变化不大，故只在大约120度范围内力与曲柄转动中心的距离较大（即力臂较长），产生的力矩也较大；而在人力方向与曲柄方向接近乃至重合时由于力臂太小或为零，则发出的力矩也太小，甚至为零，在此约60度的范围内人力得不到有效的利用，并且脚仍要随着转动而无效地消耗动力。在平坦的路上行驶车子时只需很小的力矩即能保持车速，但脚仍要作完整的圆周运动，因而无效消耗的动力所占的比例就更大。

另外由于当人力方向与曲柄接近或重合时驱动力矩很小或为零而出现死点。不能连续驱动车子，这点对车子上坡或加速都是不利的。

本发明机构就是为克服现有自行车和三轮车存在的上述弱点，使人力能始终得到较有效的利用，尽量减少无效消耗，并能连续驱动而构思和设计的。

人驱动车子行驶的动作设计如下：

如图1所示：以曲柄与人力方向垂直时的位置（即曲柄转动的平均位置）为中点的大约120度左右的范围内，人的一只脚往下蹬踏板驱动车子前进，与此同时另一只脚就同步反向转过同样的角度；一旦前只脚停止用力，后一只脚就可立即在同样有效的范围内往下蹬踏板，继续驱动车子前进。这样一方面使人力始终得到较有效的利用，发出的力矩一直较大；另一方面又能不出现驱动死点，避免了因脚空转而自耗体力；还可使车子得到连续加速，并增强上坡能力，二脚都不用力时车子可自由滑动。

在平坦的路上，则只需使曲柄在转动的平均位置附近的小范围内交替往复动作，即可驱驶车子保持一定车速，避免了在圆周的大部份范围内脚空转而白耗体力，使人得到更好的休息。

本机构还应使车子能自由前进和倒退。

二曲柄转动的平均位置应该相同，从轴向看二曲柄应重合。这一平均位置也是人用力的最佳位置，通常在水平方向及其附近。

采用此新型传动机构时，二脚及曲柄均在前半圆周活动，从力平衡考虑，应适当调整曲柄转动中心与坐橙中心之水平距离和垂直距离，使人行动起来更方便更自然。

2.结构介绍：

如图2、3、4、5所示：本机构整体呈圆筒形。外筒与中心有一心轴2，其上装有左轴3和右轴4，这二轴的两端各装有左曲柄1和右曲柄11，均用斜面销固定。左轴3右端为扇形圆环，这里装有1至2个棘爪。右轴左端通过螺纹装有内轮7，这里面装有两只（或更多的棘爪），内轮右侧有二只圆螺母，将其固紧在轴上。同时通过一圈钢球又将棘轮6压紧。左轴的扇形圆环和内轮7与棘轮6共同组合成二只单向超越离合器。棘轮6内孔上分布有二圈锯形牙齿，分别与上述二处的棘爪配合作用，无轮左、右二轴哪一只作逆时针转动（从左向右看）都会有一只棘爪与某个锯形牙抵触，从而带动棘轮6一起同向转动。棘轮6又通过十字键与链轮轴8组合，再用二只拧在外筒上的螺纹圆盘，将链轮轴和棘轮一起压紧在外筒上，棘轮左端靠在外筒内孔台阶上。二者与外筒同中心，其间夹有二圈钢球，便于二者与外筒能相互灵活转动。

链轮轴右端制出花键槽，套上花键套9，花键套的内、外圆和右侧径向面上均制有若干个键槽，链轮10的内孔和左侧均制有相应的若干个花键，与花键套9组合一起，再用螺母将这二者固紧。这样当棘轮6随左、右二轴按逆时针方向转动时，链轮轴8，花键套9和链轮10都一起按同样方向转动，于是再通过链条和后轴上的飞轮带动后轮转动，使车子前进。

外筒5与车架上钢管固定连成一整体。