[其他]变传动比自行车传动机构

说明书

本实用新型涉及一种变传动比自行车传动机构，特别是涉及一种周期性变传动比的传动机构。

现有的自行车（包括单轮自行车、双轮自行车和三轮脚踏车等）的传动机构是由跟踏板曲柄固定连接的主动链轮、链条和通过棘齿与车轮连接的传动链轮所组成，其传动比是不变的。在轻便自行车或赛车中，有附加不同直径的链轮，可以调挡来改变传动比，但在调挡之后的运行中，还是保持一定的传动比，所以，现有的所有各种自行车在运行之中，除了调挡的瞬间之外，其传动机构都是实现恒传动比的传动。但是骑车人的腿部用力，对踏板曲柄处于不同角度时的作用效果不一样，所以，以恒传动比来实现传动，就不能合理地发挥骑车人腿部用力。本实用新型的目的是改进自行车的传动机构，实现周期性变传动比传动，使踏板曲柄处于不同角度时有不同的传动比，与骑车人腿部用力规律相匹配，从而达到合理使用人力，提高骑车的功效。

本实用新型的目的是以如下方式来达到的：将主动链轮制成变弧度曲线型链轮，例如椭圆形链轮，从而达到周期性变传动比传动，与骑车人腿部用力规律相匹配。或者装上一套附加传动机构，例如当中有一对椭圆形齿轮啮合传动，从而达到周期性变传动比传动，与骑车人腿部用力规律相配合。这样就可合理使用人力，提高骑车功效，使骑车时感到轻快，提高车速，亦可提高赛车的比赛记录。

下面将结合附图对本实用新型原理及其实施案作进一步的详细说明。

图1是本实用新型的椭圆形链轮的实施案及骑车人腿部用力的示意图。

图2是本实用新型的附加传动机构的实施案的示意图。

参照图1，现有自行车的传动机构由圆形主动链轮（1）、链条（2）和圆形传动链轮（3）所组成，骑车人的大腿（c）小腿（b）和踏板曲柄（4）构成原动力传动机构c这里略去骑车人脚板的作用。从力学上分析，当小腿与踏板曲柄垂直时，腿的作用力线与链轮中心的距离最大，所产生的旋转力矩也最大；当小腿与踏板曲柄成一直线时，腿的作用力不产生旋转力矩（略去脚板与踏板之间的摩擦力的作用不计）。所以，踏板曲柄处不同角度时，即使腿的作用力保持不变，而其所产生的旋转力矩也是不同的。由此可见，在小腿与踏板曲柄不是成垂直时，尤其是在其接近成直线的区域，腿的作用效果差，骑车人白费力气。这是恒定传动比的传动机构的固有缺点。本实用新型通过变传动比传动，来减小踏板曲柄与小腿接近直接区域的传动比，减少此时腿部的用力，即减少骑车人白费力气同时仍保持原来踏板曲柄与小腿成垂直时的传动比，仍发挥腿部作用力的积极效果，这样就使骑车人腿部用力效果好，感到轻快，提高车速。

具体实施方式是把主动链轮（1）改制成变弧度曲线形链轮，使其直径在踏板曲柄与小腿垂直时为最大，而在踏板曲柄与小腿成直线时为最小。比较简便的方式是把主动链轮制成椭圆形（1），使其长轴处在受力链条的垂直线上时，踏板曲柄正好与小腿成垂直。根据自行车的尺寸规格和骑车人腿的长度可确定出链轮（1）的椭圆长轴与踏板曲柄（4）之间的夹角（φ）。以平均人高度和现有自行车尺寸规格计算，此夹角（φ）约等于座位至椭圆形链轮中心连（a）与椭圆形链轮（1）中心至传动链轮（3）中心连线的夹角（a）加上10～30°。椭圆形链轮的椭圆形的短轴与长轴之比为0.7～0.9。

也可用一个附加传动机构来实现上述变传动比传动，例如图2所示的附加传动机构，它是靠主动椭圆齿轮（5）与被动椭圆齿轮（b）之间的啮合传动而实现变传动比传动，再通过齿轮（7）来传动齿轮与链轮组合件（8）来带动链条，同样，应当使主动椭圆齿轮（5）的椭圆长轴与被动椭圆齿轮的短轴成一直线时，踏板曲柄正好与小腿成垂直。即与上述实施案的椭圆形链轮处于同样位置，椭圆长轴与踏板曲柄之间的夹角确是方法相同。椭圆的短轴与长轴之比为0.75～0.95。

采用椭圆形链轮实施案，传动时链条会产生轻微的松紧现象，但对传动无甚影响，必要时，可加装一个张紧轮（9）来解决。