[发明专利]自行车助力器

说明书

技术领域

自行车助力器是一种机械传动装置，是将曲柄滑块机构变形后组合构成，属于机械制造领域。 

背景技术

现有自行车单一链传动的动力系统和有关技术资料，《机械设计基础》《机械制造工艺》等教材中有关曲柄滑块传动和凸轮传动及其加工的章节。 

发明内容

在自行车的动力传动系统中，自行车的动力是通过脚踏(蹬)连杆与中轴旋转产生扭矩，再经过链轮传动将扭矩传到飞轮，这样在后轮产生与中轴相反的扭矩，后轮再与地面产生反作用力，使自行车可以向前移动。中轴旋转扭矩的大小，将决定自行车是否能动和移动的快慢。要增大扭矩只有增大力矩，而力矩是由力乘力臂得到的。增大脚踏力同时缩短力臂或减少脚踏力而加长力臂都可以获得同样的力矩。由于自行车的能量主要是由人来提供的，要想骑的快就要多消耗体力，为了解决既要骑得快又要体力消耗少，那只有加长力臂(脚踏连杆)的长度。但是由于自行车的结构限制，力臂(脚踏连杆)不可能任意加长，同时骑车人的腿部伸缩频率也随着力臂的加长而降低。要想既骑得快又能省力就需要一个机构来解决这个难题。既不加长脚踏连杆的长度又不加大脚踏力度，同时可获得较大的力矩，这个机构就是自行车助力器。附图1(上)是自行车助力器的结构原理图，该图表明在不加长脚踏连杆和增大脚踏力的情况下，也能增大中轴的扭矩。 

附图说明

附图1(上)该图表示助力器的工作原理.其中1是L型脚踏连杆.2是脚踏助力臂.3是带棘齿的连杆.4是压簧.5是凸轮.6是棘爪。这些零件的相互关系是L型连杆1与自行车中轴固连，1、2、3相互间是铰接(可动连接)。附图1(下)左、右两图分别表示助力器工作时的两种状态，及脚蹬子、助力臂、带棘齿的拉杆等零件的装配关系。 

附图2表示助力器在绕中轴逆时针旋转一周(0°-360°)时，脚踏助力臂与L型连杆和带棘齿的拉杆，在不同转角位置的相互关系和助力器在不同位置的工作状态。 

具体实施例

根据设计图.零件图加工出样品，如附图1(下)所示结构，与传统自行车，脚踏(蹬)子的结构相比，带助力器的脚蹬子增加了一个助力臂并且与脚蹬轴和脚蹬子固连。这样脚蹬子与脚蹬连杆的相对运动所产生的扭矩就可以通过带棘齿的拉杆传递到中轴上，使中轴上额外增加了扭矩。从 附图2中可以看出助力器绕中轴旋转一周的工作状态，当助力器从1位置按逆时针方向运转到1的位置时，即在90°-270°区间旋转时，助力臂发挥了增矩的作用。增矩的大小由助力臂的长短决定，假设助力臂长度是脚踏连杆长度(从脚蹬轴到中轴)的1/3，那么在中轴上增加的力矩就是30％以上。另外在270°-90°按逆时针方向上这个旋转区间运动，助力器对中轴是不发生作用的，仅仅调节拉杆、助力臂、脚踏连杆之间的相对位置。在270°-360°这个区间拉杆收缩，而在0°-90°这个区间拉杆有一个由缩变伸的转折，这个工作由一个固定凸轮t来完成。拉杆在这个角度区间被凸轮t顶离棘爪，这样拉杆在L型连杆①上伸缩自如。也不能传递扭矩。当助力器转到90°时，下一个助力循环又开始了。从附图2上能清楚地看出，带棘齿的拉杆在0°-360°旋转区间上相对于L型脚踏连杆①①′②②′③③′的伸缩状态，在90°-180°区间拉杆向前(左)伸到极限长度，这时助力臂与脚踏连杆共线，即此时在中轴上产生的力矩最大。在180°-270°区间，拉杆开始缩短，但是由于拉杆上棘齿和棘爪的作用，人的脚板压力仍可以在助力臂上产生附加的扭矩，通过拉杆传到中轴。