适合于左驱动内变速自行车使用的内变速器的制作方法

本实用新型涉及一种自行车用内变速器，尤其是提供适合于左驱动内变速自行车使用的内变速器。

背景技术：

自行车是一种普通又极为普及的个人机械用品，在世界上它的保有量和使用者均是数以亿计。对自行车本身的改进自其诞生以来的二百多年里也从未间断。随着社会的发展，自行车作为运动器械、健身器材和娱乐工具的作用在不断的提高，这也为自行车性能的提高进行极致化改造提供了动力。1940年，坎帕纽罗(Tullio Campagnolo)推出的变速系统标志着竞技自行车变速时代的开始。与单速自行车相比，有手动拨链器的变速自行车，对于提高骑行速度的作用十分显著。这是一个能够被骑车人明确感受到的“感知型”改进。这类改进在近半个世纪以来是罕见的了。还有一些改进，例如用高级优质陶瓷滚珠制造轴承，“板式轮”、“刀轮”，车架采用流线型管材，用碳纤维或钛合金制造车架等等，这类改进，它们对降低自行车的骑行阻力，提高骑行速度的作用可以说是微乎其微，大多只能通过精细测试予以证明，此类改进可以称之为“测试型改进”。虽然此类改进效果不很明显，但自行车领域为此付出的科研投入巨大，经济代价不菲。如果把自行车只作为个人日常交通工具使用，这些“测试型改进”都可以弃之不用。但是，作为极力追求提高骑行速度的自行车运动员和自行车爱好者们，对这类改进仍趋之若鹜。对这个群体而言，自行车的改进如果能将自己的骑行速度提高0.1s/km，都是天大的福音。因为在高水平自行车竞速赛中，0.1秒的差别可以是冠军与第10名的差距！例如08年北京奥运会男子公路(245.4公里)自行车决赛第1至6名成绩均为6小时23分49秒，其名次只能依靠终点线端的高速摄影画面中的毫厘之差来确定。

现有技术中，自行车中的驱动装置都是基本设置在右侧，只有BMX自行车(单速)和供双人及多人共同骑行的自行车有左驱装置出现过。有人为左利足人设计过左驱单速自行车，但未见此类商品面世。部分街式BMX自行车将驱动设置于左侧，同时在自行车右外侧安装踏筒，以供做技巧动作习惯于用右腿在前的骑行者使用，其目的是避免大链轮在做特定特技动作时被损坏。供双人及多人共同骑行的自行车设置左驱装置的同时，也设置了右驱装置，目的是协调多个驱动装置。如果有变速装置，其变速装置仍在右侧。自行车中的驱动装置设置在右侧，这个状况从1888年，英国考文垂市的约翰.k.斯塔利生产出第一辆现代自行车起就存在了，时间已经在百年以上。其最初的设计依据已经无从考证，但是，人们可能认为，驱动装置应该设置在骑行人腿足优势侧车架上。因此，还出现了针对左利足人群，设计出驱动装置在左侧的单速自行车。从充分利用利足优势以提高骑行速度角度考虑，这一观点是一种误解，自行车的驱动装置设置在人腿足优势侧车架对于充分发挥优势侧能力以提高车速是不利的。

针对上述问题，也是改变世人对于自行车结构设计的一个根本性技术偏见，提供一种在力量传递上更加合理，能够充分发挥占人口多数的右利足者生理优势的适合右利足人群使用的左驱动内变速自行车，即将安装在中轴上的大链轮设置在车架的左侧，左曲柄与该大链轮固为一体；相应地，安装在后轴上的内变速器的链轮设置在左侧。

本左驱动变速自行车，作为左驱动内变速自行车，其中的内变速器也要有相应改变。

本实用新型的目的就在于，提供适用于组装左驱动内变速自行车的内变速器。

内变速器为现有技术，款式众多，具体结构也有很大差别。但有一点是相同：即所有的内变速器都是为右驱内变速自行车设计的，它们与链条相连接的链轮都设置于内变速器的右侧，且都被其结构内部的单向离合器所控制。现有的所有的内变速器的链轮，其锁死转向均为右旋，滑动转向均为左旋。

为了适应左驱外变速自行车，内变速器也有相应变化。

技术实现要素：

适合于左驱动内变速自行车使用的内变速器，其特征在于，其中的链轮设置于内变速器左侧；所述链轮受内变速器内的单向离合器控制，左旋为锁死转向，右旋为滑动转向。上述内变速器用于内变速自行车时，在后轴上安装。

适合右利足人群使用的左驱动内变速自行车，安装在中轴上的大链轮设置在车架的左侧，与之相对应，作为本发明提供的后轴内变速器安装于自行车后下端。其链轮设置于内变速器的左侧，安装位置处于自行车车架左后端内侧。受内变速器内的单向离合器控制，链轮锁死转向为左旋，滑动转向为右旋。

本实用新型具体针对的是骑车人群中自行车运动员和自行车爱好者们这样一个热衷于对自行车进行极致化改造、追求提高骑行速度的群体，是依据占人口大多数的右利足人群的生理特点对自行车动力输入、输出结构设置的改进。

本发明是基于如下两个发现：

一：许多自行车运动研究者在测试骑车人踏蹬力时都发现：左侧踏力大于右侧。为何如此却无准确的解释。如：罗炯的“自行车测试车研制及踏蹬技术诊断分析系统软件的开发”(北京体育大学2005，05，18)；吴翠娥，袁鹏，武桂新等的“不同踏蹬频率下自行车运动员踏蹬力研究”(体育与科学2007，1，(28))；张懿行的“不同传动比骑行时下肢肌肉工作和足底压力特征的研究”(北京体育大学2008，05，26)；曹成珠的“场地自行车运动员专项踏蹬力量的分析研究”(中国新技术新产品.2009，14)。其文中公布的测试结果都是左侧踏力大于右侧，但对产生此现象的原因都没有给出明确的答案。

本申请的发明人发现:现在自行车的通行结构决定了自行车左侧下踏阻力大于右侧,原因有二(以现有的右驱动自行车为例)：

1)现在的右驱自行车，即大链轮与小链轮均设置于自行车右侧，并通过链条相连接。大链轮、双侧曲柄和双侧脚踏构成了自行车轮轴式动力输入器。通常大链轮与右曲柄是结合在一起的，在被踏动时右曲柄端的受力点与大链轮上的受力点二者的横向距离很小，我们把右侧的驱动结构定义为：一组单杠杆或称直接杠杆；左侧的曲柄是通过中轴与大链轮间接结合在一起，在被踏动时左曲柄端的受力点与大链轮上的受力点二者的横向距离是右侧的许多倍，且中轴安装于自行车中接头内受到两组轴承的支撑。为了保持转动的灵活性，必须在转动面保存一定的间隙。我们把左侧的驱动结构(含中轴，大链轮)定义为：一组双杠杆或间接杠杆。右侧曲柄受到的踏力，传递到大链轮上时，其损耗很小很小，可以忽略不计。而左侧曲柄受到的踏力传递到大链轮上时，其损耗比右侧大得多。

2)自行车的中接头在骑行中必然受到中轴的扭曲力，这种扭曲力来自3处：a)大链轮，扭曲力a方向大致为右后；b)左曲柄，扭曲力b方向大致为左前；c)右曲柄，扭曲力c方向大致为右前。扭曲力a在骑行踏蹬中始终都存在；扭曲力b在左曲柄下行时产生；扭曲力c在右曲柄下行时产生。扭曲力a与扭曲力b是相互增强的关系，会损耗更多的踏力；扭曲力a与扭曲力c是相互抵消的关系，会减少踏力的损耗。

综上所述，其结果直接表现为自行车左侧下踏阻力大于右侧，根据多位自行车运动研究者所做的测试结果推算，自行车左侧下踏阻力大于右侧3％左右。所以，在脚踏部直接检测骑车人下踏力时，即便骑车人的左右侧踏速完全一致，左侧踏力也必定要大于右侧。

二：人们早已知道人的上肢是有单侧优势的，大多数人都是右利手(上肢优势侧为右侧)；同样，人的下肢也是有单侧优势的，大多数人下肢的优势侧为右侧，亦称为右利足。但这点知道的人可能不多，1985年柏拉图(Plato)等对美国马里兰州一些白人针对含利手，利足等人类不对称行为特征进行过调查；我国学者在20世纪90年代开始对此进行了一些研究。如：艾清龙，王荪，蒲道学的“150例利足与利手的测定”([J]昆明医学院学报1991,12(1))；陆舜华，郑连斌，李咏兰等的“鄂伦春、鄂温克、达斡尔族一侧优势功能特征研究”([J]遗传.2000.22(5))。但至今没有发现世界上有人对骑车人在踏蹬自行车中的利足状况进行过研究的报道。但是，现有技术中公开有相关信息：郑晓鸿，延烽的“当前我国场地自行车项目高水平女子运动员踏蹬状态的初步研究”(北京体育师范学院学报1997，6(9))；黎臣，刘英的“我国高水平女子场地500米计时项目自行车运动员踏蹬状态研究”(山东体育学院学报2007，4(23))；张懿行的“不同传动比骑行时下肢肌肉工作和足底压力特征的研究”(北京体育大学2008，05，26)；各篇文章中所公布的测试结果都显示了大多数自行车运动员右好左差的踏蹬状况。

申请人对骑车人在踏蹬自行车中的利足状况进行了近两年的研究。通过测试进一步证实，这种右好左差状况不仅在右利足人骑右驱自行车时存在，在右利足人骑左驱自行车时依然存在。究其原因是：骑车人在自行车上所作的踏蹬动作的发力特点是很独特的，属于下肢的复杂随意动作，优势侧下肢能更好地完成它，是肢体单侧优势的体现，即使所遇到的阻力稍大时依然如此。本申请人发现：右利足人蹬踏自行车(无论是左驱或右驱)时，右足下踏时曲柄半周运动的圆滑度，要好于左足下踏时曲柄半周运动的圆滑度(圆滑度是衡量踏蹬动作水平高低的标准之一)。同时也表现为，右半周的运转速度要略略快于左半周的运转速度。

综上所述，现在自行车通行的右驱结构，对占人口大多数的右利足骑车人来讲，是个错误的结构。它就好比让一个善于挑担子的人(右下肢)挑一个比较轻的担子；而让另一个不善于挑担子的人(左下肢)挑一个比较重的担子。并且要求他们在同步前行的条件下，尽量快走。其结果必然是善挑担者比较轻松，但为了同步前行却不能发挥他的全力，而不善挑担者则为了同步前行尽全力而疲于奔命。二者的前进速度只能受限于不善挑担者的较差之能力。在自行车竞速赛这类经常要挑战运动员生理极限的体育比赛中，是不会容忍上述状况存在的，除非它未被发现！

适合右利足人群使用的左驱变速自行车将踏蹬阻力较大的曲柄设置于右侧，使右利足的骑车人能够更充分地发挥其右下肢优势侧的能力，并带动其左下肢能力的更有效地发挥。右利足的骑车人骑行左驱自行车时，在左足动力输出量不变的状况下，其右足动力输出量应比左足高3％左右。这种整体动力输出量的增加相当于将自行车减重25-50％，可以将骑行者的骑行速度提高1％左右，高水平的自行车骑行人是能够感受到的。这是一个介于“感知型改进”与“测试型改进”之间的改进。对于自行车竞技其益处是不言而喻的。而本发明提供的左驱内变速自行车用内变速器是左驱内变速自行车的主要部件之一。

虽然将现有的变速自行车从右驱改造为左驱，是本行业内的技术人员可以完成的设计任务，但从未有人去做。自行车是一个典型的组装商品，即使是整车厂也不是所有零部件都能够生产的。各零部件是由专门厂家生产出来的。没有各厂家的合作，生产左驱变速自行车成本会很高。没有人发现现在自行车通行的右驱结构，对占人口大多数的右利足骑车人来讲，是个错误的结构；没有人意识到左驱变速自行车这种将自行车驱动装置安装位置从右变为左，对于那些极力追求提高自己骑行速度的右利足人群，是极为有益的一项自行车结构要素关系改变(要素变更的发明)。这是70多年来没有人去设计，生产左驱变速自行车的原因。所以更不会有人单独去设计，生产适用于组装左驱动内变速自行车的专用变速器。

下面通过附图和实施例对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1为适合右利足人群使用的左驱内变速自行车的结构示意图。

图2为本发明提供的左驱内变速自行车用内变速器主剖视的结构示意图。

图2a为图2的A-A剖视图，显示内变速器中单向离合器即棘轮的结构示意图。

具体实施方式

适合右利足人群使用的左驱内变速自行车如图1所示，包括一车架1，右车把上设置变速控制器2，该车架上设置中轴3，中轴3上设置的大链轮4，该大链轮4置于车架1的左侧，大链轮4的左侧设置曲柄5，该曲柄5与大链轮4固为一体，在中轴3的右端设置另一曲柄，在左，右曲柄上分别设置脚蹬6。在车架后端上安装本实用新型提供的内变速器8，支撑后车轮。在内变速器8上设置链轮801(参见图2)，链轮801设置在车架1的左后侧内与大链轮4前后对应。在大链轮4和小链轮801上套设链条7。

图2所示为本实用新型提供的一款左驱内变速自行车用内变速器的结构示意图，链轮801设置在内变速器左侧，受内变速器内两个单向离合器即棘轮控制，左旋时被锁死，右旋时可以转动，当链轮801因为骑车人停止踏蹬而不转动时，安装在内变速器上的后车轮依然可以向前转动使自行车继续滑行(参见图1)。图2a所示为内变速器内的单向离合器(棘轮)的剖面图，802为棘爪。

尽管仅选择了选定的实施例对本实用新型进行了示例说明，但通过阅读本公开内容，本实用新型所属领域的技术人员会很明确，在不背离附属权利要求中所限定的本实用新型的范围的情况下，在此可以做出各种变动和改型。对本实用新型实施例的以上描述仅供示例说明，而非用于对由附属权利要求及其等同内容所限定的本实用新型进行限制。