[实用新型]自行车凸轮齿盘

说明书

本实用新型涉及一种自行车的传动齿盘。

现有的自行车传动齿盘均为圆形，人的双脚通过脚踏板作于脚踏杆和传动齿盘半径，蹬力经上述传导至车链并带动车轴，传动齿盘与车后轴飞轮的力比为一定值，而脚踏杆对于力的传导，随脚踏杆转角的改变而呈正弦态波动，它的合理内核仅在于借助车行惯性速度的衔接过渡。另一方面，从生物力学角度分析，当脚踏杆处于转动高位置低转角时，施力腿屈曲度大，肌力受人体骨骼的生物力臂制约，输出力受人体骨骼有效力臂的影响被限定于一较低水平。腿部发力的主肌群是股四头肌，股四头肌收缩力与重力共同作用于膑骨关节上，膝关节的屈曲度直接影响股四头肌力的大小，屈曲度越大，输出同样登力时所需股四头肌力也越高，人越费力。它所合成的膑骨关节反作用力在膝弯曲到90度时能达到2.5至3倍体重。由于机械传导的正弦特性与脚踏杆高位置低转角时的低肌力关系，脚踏杆在每一转动周期中高阻抗起步，有速度出现间断阻滞，加速不衔接等瞬时减速现象，导致了重新加速、阻力大、起步慢而影响速度并且费力。脚踏杆转角接近90度时，机械力臂与传动齿盘半径构成的传动比很小，而此刻腿部生物力臂较为伸展，随着膝屈曲度减小，肌力已有很大的增值，相对于此时的低值传动比，肌力有很大的储备能量未得到充分利用。

本实用新型的目的就是为了解决上述问题，提供一种自行车凸轮齿盘，它能使自行车运动更为适用省力，能最大限度地建立人－－机最佳体能与运动配合。

本实用新型的技术解决方案如图所示。

图1是本实用新型结构示意图。

如图1，凸轮齿盘1的形状为凸轮形状，它的中心与右脚踏3固定连接，当左、右脚踏2、3位于与地面垂直的直线上，且右脚踏3在最高位置时，以右脚踏杆为凸轮齿盘1的零度角，当右脚踏3顺时针转动时，凸轮齿盘1上的传动齿与右脚踏3原零度角之间的转角为θ，当θ分别为40°、100°、140°时，凸轮齿盘1的径向距离对应为r＋S₄₀、r＋S₁₀₀、r＋S₁₄₀，其中r为该凸轮齿盘1的基圆半径，S₄₀、S₁₀₀、S₁₄₀分别为θ在40°、100°、140°时的增值力臂，r＋S₄₀、r＋S₁₀₀、r＋S₁₄₀应满足下列条件：r＋S₄₀∠r＋S₁₄₀∠r＋S₁₀₀。最大增值力臂S₁₀₀与凸轮齿盘1基圆半径r应满足：S₁₀₀＝0.16r－0.5r。S₁₀₀的最佳取值范围为：S₁₀₀＝0.22r－0.33r，该凸轮齿盘1为180度旋转对称。由于采用了凸轮齿盘1，则需在自行车飞轮7与凸轮齿盘1之间的支架4上固定装有右弦簧涨紧器5，链条6绕过它上面的两个小滑动齿轮，其中一小滑动齿轮绕另一个小滑动齿轮作摆角运动，调节链条6的松紧。

本实用新型采用凸轮形状，从动力臂因径向距离减小，在等值力的作用下比径向长距离时的角速度大，踏杆在其配合下经过同样转角θ时的时间减少，角速度相对增大，可以省力。本实用新型结构也减轻了高阻力行进的速度阻滞现象，使从动力矩与传动及生物力相适应，降低力的波动幅度，保证速度的连续性，减少“高位低阻值”时的过渡减速及“重新起步”效应，为继续加速提供了先机。在转角θ值接近100度时，人体肌力与机械主力臂达到高值，在此同步加大从动力臂，补充其过低的传动比，发挥高值主力臂作用，以充分取得加速。在转角θ值在90－180度之间，机械主力臂逐渐减小，但腿部处于充分伸展的有力状态，是生物力臂的最大阶段，在这儿，保持一中值的从动力臂，以延长有效力臂的作用时值，增加冲量积累，有较为高效轻捷的加速效果。

本实用新型运用人体的最佳体能与运动配合，最大限度地建立了人－－机均匀对称的力比结构，既节省体力又使运动速度得到较大幅度的提高，降低体力波动，减少无效运动距离、速度阻滞及强超负荷体力的耗能状态，以其使用较少的体能持续加速的有效运动状态，取得最佳运动效率，使得自行车运动更为适用省力，骑行舒适、流畅。本实用新型适宜制造越野型自行车，在多坡地带行驶，其性能尤为优于现有运动车型，效果更佳。