專利名稱：異形環(huán)省力裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種自行車(或腳踏式旋轉(zhuǎn)作功的機(jī)械)動(dòng)力傳動(dòng)部分——異型環(huán)省力裝置，是對(duì)現(xiàn)有自行車動(dòng)力傳動(dòng)部分在做相等功的條件下做出的省力改進(jìn)。
在現(xiàn)有技術(shù)中，自行車的動(dòng)力傳動(dòng)是由腳蹬帶動(dòng)鏈輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。而自行車的腳蹬是以其臂長(zhǎng)R為半徑按圓的軌跡運(yùn)動(dòng)的。因此腳蹬運(yùn)行軌跡圓的直徑為2R，是腳蹬在水平和垂直方向長(zhǎng)度的限制條件(因水平方向長(zhǎng)度大于2R，增大了人的二腳腿步距離，力量不便集中；垂直方向長(zhǎng)度大于2R易同地面突出物相刮碰)。可以看出，腳蹬的運(yùn)動(dòng)在圓的II、III相限內(nèi)做有用功，其功S1＝1/2πR2；在圓的I、IV相限內(nèi)做無(wú)用功，其功S2＝1/2πR2。有用功和無(wú)用功相等，即腳蹬運(yùn)行一周所做的總功S＝S1＋S2＝πR2。上述分析得出這樣的結(jié)論，解決自行車的省力問(wèn)題，應(yīng)保持左右腳蹬臂長(zhǎng)之和在水平和垂直方向不變的條件下，增大有用功，減少無(wú)用功，使其運(yùn)行一周所做的總功不變。
本實(shí)用新型的目的是研制一種異型環(huán)省力裝置，做為自行車的動(dòng)力傳動(dòng)部分，使自行車的腳蹬臂長(zhǎng)接著異型環(huán)的軌跡運(yùn)動(dòng)，達(dá)到增大有用功，減少無(wú)用功，保持總功不變的條件，同時(shí)又滿足了自行車的限定條件(腳蹬在水平和垂直方向的長(zhǎng)度為2R)。
為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)異型環(huán)省力裝置為自行車的動(dòng)力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，它包括中軸、中軸支架、鏈輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及腳蹬。其特點(diǎn)是在中軸支架的二側(cè)分別固定有通過(guò)三角支架連接帶異型橢圓軌道的異型環(huán)。由固定腿、移動(dòng)腿及腳蹬板組成可調(diào)式的腳蹬，固定腿上有燕尾，移動(dòng)腿上有燕尾槽滑道，使移動(dòng)腿沿固定腿移動(dòng)。其固定腿與中軸連接，固定于移動(dòng)腿上的滾輪位于異型環(huán)的軌道內(nèi)，當(dāng)驅(qū)動(dòng)腳蹬時(shí)，可使其沿異型環(huán)軌道旋轉(zhuǎn)。


圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為
圖1的A向視圖(省略鏈輪機(jī)構(gòu))；圖3為本實(shí)用新型的異型環(huán)軌道的軌跡圖。圖中，粗實(shí)線為腳蹬移動(dòng)腿的運(yùn)行軌道，細(xì)實(shí)線為腳蹬固定腿的運(yùn)行軌跡，虛線為現(xiàn)有自行車腳蹬的運(yùn)行軌跡；圖4為本實(shí)用新型的實(shí)施例圖。
圖中，1為移動(dòng)腿，2為固定腿，3為異型環(huán)，4為中軸，5為中軸支架，6為鏈輪機(jī)構(gòu)，7為腳蹬板，8為中軸螺帽，9為槽座，座10為三角支架，11為中心支架定軸，12為滾輪，13為軸承。
異型環(huán)3通過(guò)中心支架定軸11和三角支架10固定。異型環(huán)3的軌道為異型橢圓軌道，是由一個(gè)大半橢圓和一個(gè)小半橢圓組成的，其軌跡應(yīng)滿足下列公式，大半橢圓長(zhǎng)半軸、a＝(2－x)R，短半軸b＝R，小半橢圓長(zhǎng)半軸b′＝R，短半軸a′＝XR，R為現(xiàn)有自行車腳蹬腿的長(zhǎng)度，且0.5≤x＜1?？梢钥闯?，該異型橢圓軌道的水平長(zhǎng)度a＋a′＝2R，其垂直長(zhǎng)度b＋b′＝ 2R。因此，滿足了水平、垂直均為2R的限定條件。該裝置在II、III相限仍做有作功，其功S1′＝ab/2π＝(2－X)R2/2π，在I、IV相限仍然做無(wú)用功，其功S2′＝a′b′/2π＝R2/2πX，這樣，腳蹬運(yùn)行一周所做的總功S ′＝S1′＋S2′＝πR2。從上述計(jì)算可以看出，采用異型環(huán)橢圓軌道，腳蹬運(yùn)行一周，增加了有用功，減少了無(wú)用功，總功不變，即同現(xiàn)有自行車腳蹬按圓的軌跡運(yùn)行一周所做的功是相等的(腳蹬長(zhǎng)度R不變)，因此，稱異型環(huán)軌跡為等功線。
異型環(huán)省力裝置的腳蹬的長(zhǎng)度為自動(dòng)調(diào)節(jié)式結(jié)構(gòu)，它由固定腿2，移動(dòng)腿1及腳蹬板7組成。固定腿2上有燕尾，移動(dòng)腿1上有燕尾槽滑道。固定腿2與移動(dòng)腿1采用燕尾與燕尾槽滑道結(jié)構(gòu)，即起到了變化腿臂長(zhǎng)度的作用，又保證了該結(jié)構(gòu)的平行移動(dòng)的穩(wěn)定性。固定腿2的長(zhǎng)度應(yīng)大于或等于XR。
異型環(huán)省力裝置工作原理該裝置是靠人兩腳蹬踏旋轉(zhuǎn)作功的機(jī)械，當(dāng)人的左腳蹬踏移動(dòng)腿腳蹬板時(shí)，在II、III相限即90——180°之間(正旋轉(zhuǎn))受到人腳直接蹬踏力的作用，使移動(dòng)腿由90°移至180°至270°固定腿完成有用功動(dòng)作。
在IV、I相限即270°到0——90°之間，移動(dòng)腿腳蹬板不受人腳蹬踏力的作用，靠它自身無(wú)法旋轉(zhuǎn)，由270°移到0°角至90°的位置，這時(shí)人的右腳又重復(fù)了人的在腳作功動(dòng)作(因?yàn)樽?、右腳踏板相差180°)再通過(guò)中軸旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)固定腿旋轉(zhuǎn)，固定腿再撥動(dòng)移動(dòng)腿由270°移到0°至90 °完成無(wú)用功動(dòng)作，從而為下次作功作好準(zhǔn)備(固定腿越長(zhǎng)，撥動(dòng)移動(dòng)腿越省力)。
將本實(shí)用新型做為自行車的動(dòng)力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，具如下優(yōu)點(diǎn)1、本實(shí)用新型采用異型環(huán)結(jié)構(gòu)及可調(diào)節(jié)的腳蹬，有助于騎車人二腿的伸展，從而導(dǎo)致車座的降低，使車承載的重心降低，增強(qiáng)了車的穩(wěn)定性，有利于車速的提高，同時(shí)也提高了騎行的安全性，增加了剎車的可靠性。
2、本實(shí)用新型采用異型環(huán)結(jié)構(gòu)及可調(diào)節(jié)的腳蹬，在做有用功運(yùn)動(dòng)時(shí)，增加了動(dòng)力臂的長(zhǎng)度，達(dá)到了省力的目的，這種省力是同原有普通車做等功的條件下的省力，而不是靠犧牲速度的辦法得到的。因此，這種省力有利于車速的再度提高。而車速的提高，是在維持原有普通車力的條件下提高車速。具有舒適、省力、安全、高速的優(yōu)點(diǎn)。
3、將本實(shí)用新型和變速機(jī)構(gòu)組合起來(lái)，可以大大提高自行車的變速比，使該自行車的結(jié)構(gòu)更加新穎、奇特、實(shí)用，會(huì)使自行車熱的市場(chǎng)更加活躍。
權(quán)利要求1.一種異型環(huán)省力裝置，包括中軸(4)、中軸支架(5)，鏈輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(6)及腳蹬，其特征是在中軸支架(5)的二側(cè)分別固定有帶異型橢圓軌道的異型環(huán)(3)，由固定腿(2)，移動(dòng)腿(1)及腳蹬板(7)組成的可調(diào)式腳蹬，其固定腿(2)與中軸(4)連接，固定于移動(dòng)腿(1)上的滾輪(12)位于異型環(huán)的軌道內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異型環(huán)省力裝置，其特征是所述的異型環(huán)(3)的軌道由一個(gè)大半橢圓和一個(gè)小半橢圓組成，其軌跡應(yīng)滿足下列公式，大半橢圓長(zhǎng)半軸a＝(2－X)R，短半軸b＝R，小半橢圓長(zhǎng)半軸b′＝R，短半軸a′＝XR，R為現(xiàn)有自行車腳蹬的長(zhǎng)度，且0.5≤X＜1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的異型環(huán)省力裝置，其特征是所述的腳蹬的固定腿上有燕尾，移動(dòng)腿上有燕尾槽滑道，使移動(dòng)腿沿固定腿移動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的異型環(huán)省力裝置，其特征是所述的固定腿2長(zhǎng)度大于或等于XR。
專利摘要異形環(huán)省力裝置包括中軸、中軸支架、鏈輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及腳蹬，在中軸支架的二側(cè)分別固定有異形環(huán)。由固定腿、移動(dòng)腿及腳蹬板組成的腳蹬，其固定腿與中軸連接，固定于移動(dòng)腿上的滾輪位于異形環(huán)的軌道內(nèi)，使腳蹬沿異形環(huán)的軌道旋轉(zhuǎn)。是在原有普通車做等功條件下，增大有用功，減少無(wú)用功實(shí)現(xiàn)的，而不是靠犧牲車速度得到的。因此，本實(shí)用新型有利于車速的提高，使自行車具有舒適、省力、安全、高速的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)B62M3/00GK2218700SQ9523000
公開(kāi)日1996年1月31日 申請(qǐng)日期1995年1月1日 優(yōu)先權(quán)日1995年1月1日
發(fā)明者邱四方 申請(qǐng)人:邱四方