[发明专利]一种自行车的曲柄上下往复摆动驱动装置与方法

说明书

技术领域

本发明涉及自行车骑行的驱动机构，尤其涉及一种自行车的曲柄上下往复摆动驱动装置与方法。

背景技术

自行车是人们喜爱的代步工具之一，也是人们休闲娱乐和锻炼身体的一种方式。近些年来，人们日益增长的悠闲与健康的生活体验的需求促使自行车在设计时要充分考虑人体的因素，同时要充分考虑不同人群和场合的使用特点，使得自行车的设计朝着“占用空间少、灵活便捷，舒适耐用”等特点不断发展。

现在自行车采用的驱动机构是通过中轴连接两个脚踏和曲柄。人在施力的过程中，人的脚掌通过作用在脚踏上的力来驱动曲柄旋转，而脚掌作用在脚踏上的力随着曲柄位置的不同，其作用力的大小和方向也不同，该作用力或为沿曲柄径向作用，或为沿曲柄切向作用。尤其当曲柄转动到与大腿、小腿和髋关节共线的位置时，出现两次“死点”现象，即人体施加在脚踏上的力均为径向力。此时只能通过人体自行改变骑车姿势来改变死点位置以使得自行车继续运动。而此时由于自行车鞍座位置相对于曲柄的位置是不变的，要施加一个驱动自行车前行的切向分力比较困难。为此，骑行者或者躬身屈腿，或者把身体向后移动一点距离，从而使脚掌对脚踏偏离一定角度以产生水平方向的分力，同时由于一些鞍座位置的布置也不符合人体结构功能的需要，骑行者很容易产生疲劳。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种结构简单、驱动灵活的自行车的曲柄上下往复摆动驱动装置与方法。本发明驱动装置符合人体正常行走姿势，使驱动力得到最大利用。

本发明通过下述技术方案实现：

一种自行车的曲柄上下往复摆动驱动装置，包括：单向推力球轴承1、深沟球轴承2、前锥齿轮3、右滚动轴承4、右锥齿轮5、中轴6、右深沟球轴承7、右单向离合器8、右轴承座9、前双排链轮10、链条11、后轴12、后双排链轮13、左轴承座15、左滚动轴承16、左单向离合器17、左深沟球轴承18、左锥齿轮19、左曲柄20、左脚踏板21、箱体22、右曲柄23、右脚踏板24；

前锥齿轮3放置在深沟球轴承2和单向推力球轴承1上，并通过轴承座与箱体22固定；

前双排链轮10固定在中轴6上，左单向离合器17和右单向离合器8通过键与中轴6的两端连接；

左锥齿轮19和右锥齿轮5的一端通过键分别与左单向离合器17和右单向离合器8连接，并分别放置在左滚动轴承16和右滚动轴承4上，再通过左轴承座15和右轴承座9固定在箱体上；左锥齿轮19和右锥齿轮5分别与前锥齿轮3进行啮合；

中轴6的两端通过左深沟球轴承18、右深沟球轴承7放置在左锥齿轮19和右锥齿轮5的轴孔内；

后双排链轮13装在后轴12上，前双排链轮10通过链条11与后双排链轮13连接，用于动力的传送。

左锥齿轮19和右锥齿轮5的另一端分别与左曲柄20和右曲柄23的一端螺纹连接。

左曲柄20、右曲柄23的另一端与左脚踏板21和右脚踏板24连接。

后轴12的右端安装有链轮14。

一种实现自行车左右曲柄换向方法，其包括如下步骤：

自行车运动时，人体下肢施加的力或由人体重力通过左右脚掌所形成的蹬踏力分别作用在自行车的左脚踏板21和右脚踏板24上；具体包括如下两种运动模式：

模式一：

先设定人体施加的蹬踏力作用在左脚踏板21上，与左脚踏板21固定连接的左曲柄20和左锥齿轮19共同向下转动，并通过左单向离合器17带动中轴6转动，则中轴6上的前双排齿轮10通过链条11带动后双排齿轮13转动，自行车前进运动。同时通过齿轮间的啮合作用，前锥齿轮3转动，带动右锥齿轮5转动，与之连接的右曲柄23转动，则右脚踏板24上升，从而实现自行车左曲柄20和右曲柄23换向；

模式二：

再设人体蹬踏力作用在右脚踏板24上，与右脚踏板24固定连接的右曲柄23和右锥齿轮5共同向下转动，并通过右单向离合器8带动中轴6转动，则中轴6上的前双排链轮10通过链条带动后双排链轮13转动，自行车前进运动；同时通过齿轮间的啮合作用，前锥齿轮3转动，带动左锥齿轮19转动，与之连接的左曲柄20转动，则左脚踏板21上升，从而实现自行车左曲柄20和右曲柄23换向。

本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：

本发明通过换向机构和传动机构的串联，巧妙地把原来曲柄周转驱动方式改为曲柄上下往复摆动驱动方式，并能利用人体重力驱动自行车前行。