CN1169386A - 具有手臂助力提速装置的自行车 - Google Patents

Abstract

本文公开了一种能将骑车人手和脚提供的旋转力传给后轮以提高加速度和容易爬山的自行车装置。该装置能根据自行车车把的转动向后轮提供旋转力或提高前进速度。还公开了一种加速齿轮装置。

Description

具有手臂助力提速装置的自行车

本发明涉及骑车人能以较高速度爬坡的自行车。

同类产品普遍装上三档减速器，以减速来提高自行车的驱动力，从而帮助骑车人爬坡不太费力，但是由于爬坡速率低且用这种减速器要消耗不少体力，因此对能爬坡快且骑车人付出的体力适中的自行车产生了需求。

本发明的那种自行车能满足这项要求。

常规自行车爬坡斜度达15°时，变速装置必须进行变速，用最小速度档降低上升速度同时蹬踏板，方能维持上升运动。这时，骑车人身体向前弯，握紧车把并连续蹬踏板，但为了用力蹬踏板必须拉住车把，这一车把向后拉的动作使踩踏板的推力被抵消。

如果力的作用方向与上述相反，有时将前轮向上拉，但这样拉车把无助于爬坡，只会增加骑车人的疲劳，消耗骑车人的体力。

如果将这要不然会耗费掉的骑车人的体力用于帮助爬坡倒会有好的效果。

同类产品中用脚提供向下的力去蹬踏板，为了提高蹬的力量上半身也向前弯把全部体重集中在该方向，然而，虽然人体全部功能都向该方向使，但只有蹬踏板的力才能使自行车行走。就是说，两只手臂及上身的运动只会增加骑车人的疲劳程度，对自行车的推进起不了任何作用。由于骑自行车爬坡费力又慢，所以当时间很要紧又有很多斜坡场合往往不选用自行车作为交通工具。

所以，由于骑普通自行车爬过15°以上的斜坡需要力气，大多数人通常避免用自行车作为交通工具。人们认为自行车只适用于平地，殊不知自行车是到处可去的交通工具。如此说来，对长期骑自行车的人而言，斜坡着实令人头疼。

本发明按以下方式构造：骑车爬坡时和蹬踏板时拉住车把的力，爬坡时转动前轮车把的左右转动动作以及骑车人身体左右摆动的全部能量都集中到转动踏板轴的力上以增强踏板转动力；以身体的这种姿势踩踏板使踏板轴有力地转动；装上齿轮组加速机构；及以连接到齿轮组加速机构的链条带动后轮高速旋转。本发明的特征在于：通过把自由伸长的把手左右转动的力集中到踏板转轴上，同时踩蹬踏板增强车轮的行驶力，以及由加速装置转动后轮以加快行驶的办法，使自行车的高速度爬坡。

上面简单说明本发明重要特色旨在使本发明的详细说明可得到更好理解并且也能充分了解本发明对自行车所作的贡献。以下说明的本发明更多的优点，这将成为本发明权利要求书的主要内容。熟悉本行业的人能理解，这里公开的构想和具体实施例很容易作为与本发明有同样目的的其它结构改进和设计的基础。此外，熟悉本行业的人也能认识到，这种与本发明等效的结构脱离不了列在本权利要求书中的本发明的实质和范围。

附图的简单说明

为了充分理解本发明的实质和目的，必须参看下面的详细说明和附图，这些附图是：

图1是本发明所述的自行车的透视图；

图2是自行车顶部装置的侧视图；

图3是该顶部装置主要部分的剖视图；

图4是后轮的链轮主件剖视图；

图5说明本发明所述自行车的驾驶方法。

本文各视图中相同的标号指的是同一零件。

现在参照附图详细说明本发明。

先看图1，在车把轴1下面固定的轮叉不是向后弯的，而常规自行车的轮叉是向前弯的，允许大梁34加长。U形车把3装在车把轴1的上端，供骑车人驾驶自行车。车把还包括一半圆形齿环4，其半径约30公分，与U形车把的两扶手相连形成以车把轴1为中点的弓形结构4A。半圆形齿环4的内侧有许多形成齿条5的凹槽。两个游星齿轮6、7作定位可转动，以便与齿条5啮合。

游星齿轮6、7都有各自的棘轮机构30，使其垂直轴8、8’只能朝一个方向转动。图2与图3说明游星齿轮6的棘轮机构30，而游星齿轮7的棘轮机构有同样的结构。如图2及图3所示，棘轮9用键10固定到垂直轴8的一端，游星齿轮6也套在该轴上。如图3所示，棘爪11、11’用短轴12、12’安装在游星齿轮6的旁边并加上偏压弹力使之与棘轮9的轮齿啮合，因此游星齿轮6不会使垂直轴8反向转动。棘轮盒14与上面齿轮6平行装配，而另一棘轮盒14’与游星齿轮7平行。上面的游星齿轮6、7及棘轮盒14、14’都装在垂直轴8、8’的上端，这两根轴都是垂直的且互相平行。棘轮盒14，14’这样来安装可使棘轮9的轮齿在骑车人左右侧的前方向里作转动，结果，当车把3顺时针方向在枢轴上转动时，垂直轴8‘也按顺时针方向转动，但垂直轴8不动，当车把逆时针方向转动，则垂直轴8逆时针转动而垂直轴8’不转。

伞齿轮15、15’分别装在垂直轴8、8’的中部。如图1所示，键16、16’将伞齿轮15、15’固定到垂直轴8、8’上使它们一起转动；并且可使伞齿轮15、15’分别沿垂直轴8、8’滑动，根据需要使它们机械接合或分离。伞齿轮18、18’分别装在斜轴17、17’的上端，并与伞齿轮15、15’啮合。伞齿轮19、19’分别固定到斜轴17、17’的下端并与踏板轴20左右两端朝里的两个伞齿轮21、21’啮合。链轮26固定在小齿轮25的轴上。该小齿轮与大齿轮24啮合，大齿轮24则与较小齿轮23固定在一起。小齿轮23与大齿轮22啮合，大齿轮22固定到踏板轴20上。如图4所示，链轮28中包含的棘轮固定到后轮轴27上可相对转动，链轮28又通过链条29与链轮26相连。

伞齿轮15、15’最好有一离合方法可选择与伞齿轮18、18’啮合或分离。一种这样的离合方法是在伞齿轮15、15’下面套上推力轴承30、30’，由异型叉31、31’使伞齿轮15、15’作旋转定位。这样，可允许用一与杠杆32固定的L形控制杆33使伞齿轮15、15’向上移动(啮合)或向下运动(脱离)，见图1。在车把3的两扶手上插一根管子3’，再可选择一弯杆3”***管子3’中，每根弯杆端部有一手柄3，这样车把3得到延长。

骑本发明所述的自行车爬斜度15°的坡时，如果握紧手柄3将车把3转向左(从图5看)，即从B位转到左边的A位，则齿条5使游星齿轮6、7顺时针方向转动。这一转动通过伞齿轮15’，伞齿轮18’，斜轴17’，伞齿轮19’，伞齿轮21’的传递使踏板轴20朝前进方向转动。这一转动是经过加速装置部件的。链条29高速带动后轮轴转动，因此达到自行车的高速运动。这时，由于游星齿轮6在垂直轴8上空转，所以垂直轴8处于静止状态。踏板轴20的伞齿轮21按车子进前方向转动，顺着斜轴17，到伞齿轮18再带动伞齿轮15逆时针转动。

但是，由于这一转动是通过棘轮盒14的，虽然垂直轴8逆时针转动，但不会影响游星齿轮6的转动。

如果手柄3从A位向右转到B位(从图5看)，由于内齿轮5带动两个游星齿轮6、7都作逆时针转动，所以游星齿轮6的转动依次传给垂直轴8、伞齿轮15、伞齿轮18、斜轴17、伞齿轮19、伞齿轮21，从而带动踏板轴按向前方向转动。游星齿轮7空转，因此不影响对应零件的动作。

当骑着本发明所述的自行车爬坡时，因为踏板和在常规自行车一样用力地蹬，而同时，两臂不断左右转动车把且蹬踏板使身体左右摆动很大，所以车把3左右运动，从而获得转动踏板轴20的向前爬升力。这一爬升力绝对十分有助于爬坡，因而使高速度爬坡有了可能。

为了爬上坡度大于等于15°的斜坡，车把轴1随着充分伸长的弯杆3”而转动，这样利用杠杆原理提高游星齿轮6、7的旋转力，从而减少了爬陡坡和高速爬坡所需的力。

因此，本发明是一种新颖先进的自行车，它克服了骑传统自行车时骑车人爬坡非常吃力又慢的缺点，使任何人都容易高速爬这样的坡。

当骑本发明所述的自行车在平地上行走时，如果将操纵杆33向前推，使异型叉31、31’降低，则伞齿轮15、15’在重力作用下降低而与伞齿轮18、18’分别脱离。由于车把3左右摆动产生的力与踏板轴20之间的联系中断，因此，自行车只靠踏板的转动力和加速齿轮件在平地上行走。然后，当遇到斜坡，骑车人可控制操纵杆33，用本发明的异型叉31、31’把推力轴承30、31’抬高。本发明所述的自行车使用方便，并按上述方法利用车把的杠杆作用在爬坡时使伞齿轮15、15’和伞齿轮18、18’啮合。

最合理的有效的办法是适当调整游星齿轮6、7，棘轮，及伞齿轮的尺寸，使车把(杠杆)的一次回转只转动踏板轴半周，因为这样很适合于手脚同时运动的节奏。但是本发明并不局限于踏板轴转半周。

车把(杠杆)长度越长，需要的力就越小。这就是说，杠杆长度是这种高功率自行车的核心，同时也是提高这种功率的原动力。

即使骑在平地上，当路太难骑或必须高速行车时，如果在任何时候拉动加速杠杆使加速齿轮啮合，则本自行车很容易以常规自行车速二倍以上飞跑。特别值得惊奇的是，这种高功率自行车的性能使它爬坡的功率比同样速度在平地上行走功率大不了多少。

该自行车的结构未必与附图中所示的一样，但为了方便用户或提高外观可在本发明范围内作很多改变，而不会对根据本发明所述的自行车的效率和使用带来不利影响。

虽然说明的是本发明的推荐形式，它有一定程度的特殊性，但熟悉本产品的人明白，已公开的推荐形式只是个例子。在零件的结构、配合和布置的细节上可有许多变化，但仍脱离不了本发明的实质和范围。

Claims (3)

1.具有手臂助力提速装置的自行车有一架设在前后轮上的自行车架，其特征在于所说的自行车还有：

车把轴1，其下端固定到轮叉2上，轮叉2是一对股叉，可转动地支承在前轮上，且该股叉是向后伸的〔不妨碍大梁34伸展〕；

U形车把3，固定在车把轴1的上端并有一对扶手供骑车人驾驶自行车；

半圆形齿环4〔半径约30公分〕，将U形车把的两扶手连接起来形成弓形结构4A；

该半圆形齿环4上还有许多齿条5的凹槽；

一对垂直轴8、8’，旋转固定在自行车架靠近U形车把3处；

一对游星齿轮6、7，分别固定在垂直轴8、8’上，并定位在与齿条5相啮合的位置上；

棘轮机构30，装在每个游星齿轮6、7上，使该游星齿轮6、7分别只能单向使垂直轴8、8’转动；

一对伞齿轮15、15’，分别固定在垂直轴8、8’上，与其同时转动；

一对伞齿轮18、18’，分别固定在斜轴17、17’的上端，且与伞齿轮15、15’机械啮合；

一对伞齿轮19、19’，分别固定在斜齿轮17、17’的下端；

一对朝向中间的伞齿轮21、21’，各自固定到踏板轴20的相对两端；

踏板齿轮22，固定在踏板轴上；

小齿轮23，固定在中轴上并与踏板轴齿轮22啮合；

中轴齿轮24，固定在中轴上；

小齿轮25，固定在端轴上并与中轴齿轮24啮合；

链轮26，固定在该端轴上能与该端轴同时转动；

链轮28，它有一棘轮43固定在后轮轴27上，链轮26与链轮28用机械方法相连。

2.权利要求1中的自行车手臂助力提速装置不包括一离合机构，可选择性地与伞齿轮18、18’啮合。

3.权利要求2中的自行车手臂助力提速装置，其离合机构包括：

伞齿轮15、15’，滑动到与各相应的垂直轴8、8’上固定，以便与其同时转动，它还可沿垂直轴移动以便有选择地与伞齿轮18、18’啮合；以及

推力轴承30、30’，分别定位在伞齿轮15、15’下方并固定到异型叉31、31’上，通过操纵该异型叉可使伞齿轮15’，15’移动到上面位置(啮合)或下面位置(分离)。

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