[实用新型]一种自行车驱动装置

说明书

本实用新型涉及一种将单向驱动力传送到自行车主动车轮上，从而使自行车向前运动的装置。

自行车是一种非机动的交通工具，市场上可以看到的自行车的驱动方式都是驱动杆在脚的作用力作用下，绕固定轴做360度转动，从而产生驱动力矩使自行车能向前运行的。我们可以对这种驱动方式进行力的分析。

图1为这种驱动装置中一只驱动杆的受力分析图；

下面对图1进行说明：

该装置中脚蹬(2)通过销轴(3)和驱动杆(6)相连，并一起绕固定轴(7)转动，F为脚的作用力可认为恒沿(1)的方向，M_F为沿(4)的方向作用在驱动杆(6)上阻力矩，θ为驱动杆(6)与水平线的夹角，α为驱动杆(6)与垂直线的夹角。R为驱动杆(6)受力点运动半径。

分析脚蹬(2)从A运动到B四分之一圆受力情况：

主动力矩M_e＝F.R.cos0----------------------------公式1

当M_e＞M_f时，自行车加速运动

当M_e＝M_f时，自行车匀速运动

当M_e＜M_f时，自行车减速运动

我们在需要自行车向前运动时，应加速或匀速行驶，不希望出现M_e＜M_f的情况

当M_e＝M_f时，F.R.cosθ＝M_f

则θ＝arccosM_f/F，R---------------------------公式2

公式1中M_f/R为定值，F为脚的作用力，不可能超过一个最大值F_max，所以可以求出

θ的最大值θ_max

θ_max＝arccosMf/F_max.R--------------------------公式3

由公式2和公式3可知，在图示A到B的四分之一圆周内，θ可以从0～θ_max变化，θ_max＜90度，令α＝90度-θ_max，则在四分之一圆周内，存在α角的圆周内自行车处于减速状态。那么在360度圆周内存在4a角的圆周内自行车处于减速状态，从而使这种驱动方式的自行车速度的不能进一步提高。

目前并未发现有更好的解决以上问题的方法。

本实用新型的目的是要提供一种改进的自行车驱动装置，有效地提高自行车速度。

本实用新型的目的是这样实现的：让自行车两侧驱动杆绕固定轴在距水平线±30度范围内上下摆动，使驱动力能够获得等于或接近于最大主动力矩；左、右驱动杆用一连动装置连接，使左、右驱动杆始终保持运动方向相反，以保证可以对自行车连续加速；采用两级传动，以获得足够的升速比和减少链轮的设计尺寸，这样就可以有效地提高自行车的速度。

本实用新型是在原来自行车的基础上增加一级(根据需要可增加二级以上)传动装置，限制驱动杆在±30度范围内摆动，并增加两驱动杆的连动装置，增加传动链的张紧装置，整体结构并不复杂；本设计的着眼点在于用最小的驱动力获得最大的克服阻力矩的主动力矩，并且保持主动力矩在时间上的连续性，这样可以获得大的升速比，从而提高自行车的运动速度。在设计时限制驱动杆在正负30度范围内摆动。从公式1可以得出当θ＝30度时，F＝M_f/R.cos30°＝1.15M_f/R，而当θ＝0度时F最小，F_min＝M_f/R，从计算可知当θ＝30度时的F只比F_min大15％，可以认为驱动杆在±30度范围内摆动时克服阻力矩所需驱动力很小，用限制驱动杆在±30度范围内摆动的方法来保证以小驱动力获得大的主动力矩，用两驱动杆的连动装置来保证主动力矩在时间上的连续性，从而通过两级传动，得到合适的升速比，有效地提高自行车速度。

本实用新型的具体结构由如下的实施实例及其附图给出。

图2-图5是根据本实用新型提出的一种自行车驱动系统的结构图。图2是主视图，图3是B-B剖视图，图4是A-A剖视图，图5是C向视图。

下面结合图2-图5详细说明本实用新型的具体装置的细节。