專利名稱：支點移動式杠桿與曲柄之踏動機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬人力驅(qū)動領(lǐng)域，特別是自行車的踏動機構(gòu)。
人在自由蹬踏動作下發(fā)出的力的方向大體是斜下的直線，與現(xiàn)有自行車的曲柄踏板的圓形軌跡相重合的線段短，且大圓周轉(zhuǎn)動的踏板使人蹬踏抬腿高和蹬踏線離人體重心距離大，造成蹬踏有效區(qū)短或力臂變化的力損耗大，蹬踏費力而加到力臂上的力不大。
本發(fā)明提供一種以曲柄為中心，支點移動式杠桿與之結(jié)合的踏動機構(gòu)。它能在完成有效區(qū)、控制區(qū)，迥起和輔助控制區(qū)的同時，改變曲柄踏板軌跡為更宜人的杠桿踏板軌跡和增加約1/3的蹬踏有效區(qū)。由于杠桿力軌跡為近似曲軸偏心弧約80°的弧形作用曲軸，而同時踏板軌跡為宜人蹬踏的斜下，因而有效區(qū)較長(行程約占踏板全程的1/3.5)和力臂作用變化較小，除去增加的傳動付而增加的磨擦損耗力，有效區(qū)的平均轉(zhuǎn)換效率略高于現(xiàn)有車。踏板軌跡上下的幅度短而蹬踏高度較現(xiàn)有車降低約2/5，特別是有效區(qū)能在靠近人體重心下的低位置和宜人的自然動作下蹬踏，這種蹬踏方式能同時發(fā)揮大腿和膝關(guān)節(jié)之力，省力且基本把自身體重加到力臂上，機構(gòu)迥轉(zhuǎn)的踏動也省力。因此使用本機構(gòu)出高效率且省力，免除了直接蹬踏曲柄踏板的不足。
本發(fā)明創(chuàng)造了一種新杠桿或杠桿的一種新用法-支點移動式杠桿，在特定的機構(gòu)的四桿的相對角度和相對尺寸及對應(yīng)的杠桿臂角度下，有效區(qū)杠桿作用曲軸時帶動搖桿偏轉(zhuǎn)而支點隨之移動，支點的移動使杠桿力軌跡形狀變得較為凸突而至加長，力臂弧同時變凸突和加長，變形后的杠桿力軌跡接近于曲軸偏心弧，加長了力臂弧的杠桿的等于原杠桿加長力臂的作用，支點移動帶來的力約占杠桿總力的1/3。
比較現(xiàn)有杠桿，如在機構(gòu)中作用同樣偏心距的曲軸，支點移動式杠桿能使杠桿支點至杠桿力點間距大大縮短，使杠桿所需長度倍減。
機構(gòu)有效區(qū)后是力臂(杠桿和小曲柄)逐漸至零的過程，即為蹬踏慣性的緩沖和消退過程(慣性力被機架承受)，是機構(gòu)的基本控制程序，變換機架或杠桿力臂角度能調(diào)整此控制程度，能使踏板軌跡和迥轉(zhuǎn)速度適應(yīng)自由動作的蹬踏和慣性，以至迥轉(zhuǎn)的控制自如。同時一側(cè)的踏動能在杠桿力通過曲柄中心中迥轉(zhuǎn)，起到輔助控制作用。還有踏板不到限位(無觸感)就能迥起和杠桿迥起的輕巧，以及機構(gòu)急回特性的避開有效區(qū)?？傊緳C構(gòu)為一個包括力轉(zhuǎn)換、蹬踏慣性和迥轉(zhuǎn)控制的完整的踏動機構(gòu)。
結(jié)合于曲柄的支點移動式杠桿帶來二點杠桿應(yīng)用新概念慣性力的緩沖與消退功能和力臂起現(xiàn)有杠桿的較長力臂的作用。
82年EP0063895A1專利雖然也是借鉸接四桿機構(gòu)使用杠桿力的踏動機構(gòu)，但其沒有創(chuàng)新的杠桿，杠桿沒有與曲柄結(jié)合起來。使用的主要問題是蹬踏有效區(qū)前后不能控制，且急回特性全在有效區(qū)內(nèi)而任憑慣性很大的笨重的長杠桿(約三倍于本機構(gòu)杠桿)在上下的“沖慣”中迥轉(zhuǎn)而難于控制。
本機構(gòu)亦能作為其他用途的踏動機構(gòu)。
附圖
是根據(jù)本發(fā)明提出的支點移動式杠桿與曲柄之踏動機構(gòu)及其自行車的結(jié)構(gòu)圖。
下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明依據(jù)本發(fā)明提出的具體機構(gòu)的細(xì)節(jié)。
該機構(gòu)主要包括杠桿(3)(6)，雙曲柄或雙曲軸(4)，搖桿(10)(11)和機架(8)(9)，機架約立70°，杠桿支點至杠桿力點間距約56毫米，曲軸偏心距約30毫米，搖桿約長68毫米，機架約長46毫米，以上尺寸均為兩孔中心之間尺寸，可按比例同放大或縮小。
帶大飛輪(2)的雙曲軸(4)裝在機架(8)(9)上，杠桿(3)(6)的杠桿力點(5)(12)分別與雙曲軸(4)的偏心軸連接，杠桿(3)(6)的后端頭分別與搖桿(10)(11)的上端頭連接，搖桿(10)(11)的下端頭分別連接機架(8)(9)，杠桿(3)(6)的前端頭上裝踏板(1)(7)。
權(quán)利要求
1.人力驅(qū)動機構(gòu)，特別是自行車的踏動機構(gòu)，該機構(gòu)有帶大飛輪(2)的驅(qū)動軸(4)，踏板(1)(7)，其特征在于在機架立60-80角度之下，由杠桿支點至杠桿力點長51-61毫米的二杠桿(3)(6)，偏心距25-35毫米的雙曲軸(4)，各長63-73毫米的二搖桿(10)(11)及各長40-50毫米一端又連為一體的機架(8)(9)基本組成支點移動式杠桿與曲軸之踏動機構(gòu)，上述尺寸均為兩孔中心之間尺寸，可按比例放大或縮小，帶大飛輪(2)的雙曲軸(4)裝在機架(8)(9)上，杠桿(3)(6)的力點(5)(12)分別與雙曲軸(4)的偏心軸連接，杠桿(3)(6)的后端頭分別與搖桿(10)(11)的上端頭連接，搖桿(10)(11)的下端頭分別連接機架(8)(9)，杠桿(3)(6)的前端頭裝踏板(1)(7)。
全文摘要
一種新法杠桿與曲柄結(jié)合的踏動機構(gòu)，改變曲柄踏板軌跡為適應(yīng)自然蹬踏動作和低位置蹬踏的杠桿踏板軌跡，并且增加約三分之一的蹬踏有效區(qū)，大大提高了自行車的蹬踏效率。
文檔編號F03G5/02GK1085991SQ9311892
公開日1994年4月27日 申請日期1993年10月17日 優(yōu)先權(quán)日1993年10月17日
發(fā)明者張志遠(yuǎn) 申請人:張志遠(yuǎn)