[其他]自行车、三轮车或这类车辆的曲柄传动机构

说明书

本发明所属技术领域为自行车的传动装置。

本发明是涉及自行车、三轮车或这类车辆的曲柄传动机构，一百多年来已是公知的，而且至今仍毫无改变地保留在通常可以见到的各种自行车、三轮车、脚踏船以及其他脚踏驱动的运输工具中。首先，对于各种自行车，人们曾作了各种努力来使由骑车者施加在脚蹬上的力能转化成一个增大的转动力矩，或者是在一个给定的骑车者能量消耗的情况下获得一个增大的传动力矩，或是对于一定的驱动功率只需较少的能量消耗。一个已知的措施是利用较长的脚蹬曲柄，由于杠杆臂较长，也就增大了所产生的转动力矩。然而这种脚蹬曲柄的加长因骑车者腿部长度而限制在很窄的范围内，以致在实践中可使用的最大脚蹬曲柄的长度约为170毫米。

由于脚蹬曲柄的杠杆臂对同心圆周蹬动时出于上述理由不能再增加，所以要采用一条新的途径，使骑车者的蹬力得到更有利的转换。在奥地利专利说明书（AT-PS    5698）中很早就对此有所披露。即脚蹬曲柄由两个臂组成，这两个臂通过一个偏心轮相互之间是可移动的，使得所属的脚蹬围绕着中轴作偏心圆周运动。同时，装有脚蹬的曲柄前臂是在与中轴固定连接的曲柄后臂内移动的，并且用柱销嵌接在偏心环里，该偏心环迫使相对于中轴作偏心圆周运动。固定偏心环是这样配置的，使曲柄在水平方向，也即朝行驶方向的位置上具有最大的长度，这样脚蹬力臂在蹬力最大时能达到最大值，并导致转动力矩为最大。这种已知的曲柄机构存在很多缺点，由于装有脚蹬的曲柄臂是在另一个呈义形的曲柄臂内移动，则在脚蹬曲柄处于垂直向下的位置时，骑车者常将其全部力量放在脚蹬上，而这仅靠嵌接在偏心环内的柱销来承受，由于脚蹬和脚蹬曲柄不是呈垂直的，首先在这种情况下产生了很大的弯曲力，作为扭曲力矩，对偏心环来说是无法承受负荷。此外，脚蹬曲柄的加长会造成前轮离中轴的间距按上述加长量加大，这样就要改变多年来发展出的自行车车架结构，而这是显然不利的。

上述已知曲柄机构的另一个重大缺点是这种机构使骑车者的平衡大受影响。当脚蹬围绕中轴作同心圆周蹬动时，可促进骑车者的平衡。因此杂技演员骑车者者都用很小的传动比，通过频繁的同心圆周蹬动，使其在自行车上的平衡保持稳定。一个偏心的脚蹬圆周运动则使骑车者的平衡大受干扰。因此，一辆装有上述曲柄机构的两辆车是不能保证安全的。所以，用偏心脚蹬圆周运动并不能解决蹬力更好地转换这个问题。

由西德专利说明书（DE-PS    92281）提供的机构作为本发明的现有技术来对比，在这个机构中脚蹬曲柄的同心圆周运动通过所属导杆传递到一个相应的滑动部件上，该滑动部件和一个滑动曲柄装在一起并可以移动，并且围绕一个驱动轴作偏心圆周运动。这种已知的结构形式中有三个连续配置的轴，并且是通过连杆传动相互连接的。其缺点是，这样长距离的布置是不能适用于通常的自行车架的，因为没有可供使用的必要空间。此外，这种已知曲柄传动机构的缺点是，不能保证必要的顺畅和呈圆周的脚蹬动作，从而导致不可避免的脚蹬干扰。其原因在于，施加在脚蹬曲柄上的力在很快越过导杆的上死点位置后首先是作为压力传递到滑动曲柄上，此时压力逐渐增大变成导杆的弯曲负荷，其最大值约在水平朝前的滑动曲柄位置上达到。紧接着脚蹬力愈来愈多地被作为拉力传递到滑动曲柄上。支承在两端的导杆由于弯曲负荷而弯曲，从而使其长度改变，这样就没有顺畅的圆周脚蹬动作。此外，这些传递到滑动曲柄上的，经常变换的压力和拉力还使在滑动曲柄上所开的槽口很快损坏。

本发明的任务是，改进上述类型自行车、三轮车或这类车辆的曲柄传动机构，使得驱动车辆的能量消耗大为减少。为此，曲柄传动机构应具有足够的稳定性，以便能可靠地承受住起作用的负荷。同时，应基本上保留已经证明可靠的车架结构。此外，曲柄传动机构应使脚蹬曲柄作顺畅的圆周脚蹬动作成为可能。

本发明创造性地解决了这个任务。

按照本发明的曲柄传动机构，其滑动部件是装在一个固定偏心环上，偏心环配置在中轴上方，使驱动轴不仅处于中轴上方，而且还处于沿车辆的纵向方向上中轴的后方。此时施加在脚蹬曲柄上的力在导杆内仅产生一种传递到滑动部件上的拉力。这种布置使得施加在脚蹬曲柄上的力实际上无损地被传递到滑动曲柄上，其滑动部件在整个传力区内由导杆来使之沿偏心环移动。这样就使圆周脚蹬动作有可能做到顺畅地进行。此外，可通过固定偏心环来保证上述动作，这是由于滑动曲柄借助于一个导向滑板配置在偏心环上。