脚踏板任意踩驱动自行车前进的中轴传动装置的制作方法

本发明涉及到自行车的中轴总成，更具体涉及到一种脚踏板任意踩驱动自行车前进的中轴传动装置。

背景技术：

自行车主要由车架、后轮、前轮、中轴传动装置、刹车等部件组成。目前，通用的自行车，当左、右脚踏板顺时针向前踩时驱动自行车前进，左、右脚踏板反时针向后踩时不驱动自行车前进。本发明人在2012年2月19日申请了《脚踏板顺反旋转驱动的自行车》，授权公告号：cn102582771b，授权公告日：2013年5月1日，专利权号，zl201210036555.2，该《脚踏板顺反旋转驱动的自行车》虽然成功实现了左、右脚踏板向前或向后踩均驱动自行车前进的目标，但是在试制和试用中发现，《脚踏板顺反旋转驱动的自行车》的中轴总成还有许多问题需要解决，后来本发明人研究出新的技术方案，解决了一些问题，本发明人又用自己的重庆奇可比自行车有限公司在2016年6月19日申请了《一种脚踏板顺反旋转驱动的自行车的中轴装置》，专利权号zl201620595315x，授权公告日：2016年12月7日，该种脚踏板顺反旋转驱动的自行车的中轴装置虽然较好解决了原中轴装置存在的一些不足，自行车也进行了小批量的生产，中央电视台十频道20190806《我爱发明》也进行了报道，并指出增加保护罩为佳。在小批量的生产及产品使用中，该种脚踏板顺反旋转驱动的自行车的中轴装置用户反馈出的问题：一是采用在立轴（15）的下端设有过桥伞齿轮（18）进行传动，结构比较臃肿；二是不利安装保护罩；三是过桥伞齿轮与右伞齿轮和左伞齿轮啮合，在传递力时，要产生轴向分力，单向轴承的保持架容易出现偏移、散架、打滑，中轴装置的使用寿命短；四是安装在旧自行车上难。为此，有待探索新的脚踏板任意踩驱动自行车前进的中轴传动装置。

技术实现要素：

本发明的目的：提供一种脚踏板任意踩驱动自行车前进的中轴传动装置。

本发明的技术方案是：一种脚踏板任意踩驱动自行车前进的中轴传动装置，其特征在于，中轴设在中轴座上，中轴上从右到左，依次设有右单向轴承轴、中轴轴承、衬套、中轴轴承、左单向轴承轴，右单向轴承轴、左单向轴承轴与中轴采用左旋螺纹连接；一个单向轴承的内圈紧配合在右单向轴承轴的右端，右单向轴承轴的左端固定连接有链盘；另一个单向轴承的内圈紧配合在左单向轴承轴的左端；两个单向轴承的外圈均紧配合有单向轴承座；右脚踏板连接曲柄、右齿盘用螺钉与右侧的单向轴承座连接为一体；左脚踏板连接曲柄、左齿盘用螺钉与左侧的单向轴承座连接为一体；右脚踏板连接在右脚踏板连接曲柄上，左脚踏板连接在左脚踏板连接曲柄上；右齿盘和左齿盘大小形状相同，右齿盘和左齿盘的外缘为齿圈；左齿盘的齿圈与左传动轴上的传动轴端齿轮啮合，右齿盘的齿圈与右传动轴端的传动轴端齿轮啮合，左传动轴上的换向齿轮与右传动轴上的换向齿轮相互啮合，左传动轴与右传动轴的大小形状相同，左传动轴和右传动轴通过滚珠轴承和滚珠轴承座安装在车架上；无论所述的右脚踏板或左脚踏板绕中轴的中轴线向前或向后旋转，均驱动链盘向前旋转，带动自行车前进。

所述的脚踏板任意踩驱动自行车前进的中轴传动装置，其所述的右齿盘和左齿盘的齿圈为外齿圈。

所述的脚踏板任意踩驱动自行车前进的中轴传动装置，其所述的右齿盘和左齿盘的齿圈为内齿圈。

所述的脚踏板任意踩驱动自行车前进的中轴传动装置，其单向轴承主要由内圈、外圈、滚子、保持架、弹簧、挡圈组成，在外圈的外侧设有半圆弧形的小键槽，半圆弧的半径为0.8-1.5毫米，在内圈的内侧也设有半圆弧形的小键槽，半圆弧的半径为0.8-1.5毫米，在静配合时，小键槽处设有小圆柱键。

左侧和右侧的单向轴承装配的方向是单向轴承座带动单向轴承的外圈向前旋转时，单向轴承啮合，传导力矩；当单向轴承座带动单向轴承的外圈向后旋转时，单向轴承断开，不传导力矩。

右脚踏板安装在右脚踏板连接曲柄的外端，左脚踏板安装在左脚踏板连接曲柄的外端。右脚踏板连接曲柄与左脚踏板连接曲柄的安装角度有两种方案：一种是对角安装，相距180度；另一种是非对角安装，错位一颗齿的角度。采用本发明的自行车，其向后踩的有效加力角度为190度，向前踩的有效加力角度为170度，一脚向后踩，另一脚向前踩，两脚旋转一圈，其有效加力角度合计为360度，全程加力。而普通的自行车在脚踏板靠近上、下点时，脚不能加力，靠惯性过上、下点，两脚旋转一圈，其有效加力角度合计为340度，非全程加力。

在本发明的中，有部分零部件大小形状是相同的，只是安装的位置不同，为了叙述的方便，采用了不同的编号，比如：右脚踏板与左脚踏板相同，右脚踏板连接曲柄与左脚踏板连接曲柄相同，右齿盘与左齿盘相同，单向轴承为相同的两个，中轴轴承为相同的两个，单向轴承座为相同的两个，滚珠轴承座为相同的两个，滚珠轴承为相同的四个，右传动轴与左传动轴相同。

滚珠轴承座由底座和盖板两部分组成，每一个滚珠轴承座内平行安装两个相同的滚珠轴承。

本发明的脚踏板任意踩驱动自行车前进的中轴传动装置有四种驱动方式：第一种是右脚向前踩，左脚向后踩；第二种是左脚向前踩，右脚向后踩；第三种是左脚、右脚前交替踩大半圈；第四种是左脚、右脚后交替踩大半圈。下面详细介绍四种驱动方式。

第一种，右脚向前踩，左脚向后踩的驱动方式，分为右脚向前踩的传动路径和左脚向后踩的传动路径。当右脚踏板位于上止点，左脚踏板位于下止点时，右脚向前踩的传动路径又分为三种路线：驱动自行车前进的传动路线、脚踏板回位传动路线、另一个单向轴承断开的路线。驱动自行车前进的传动路线：右脚踏板向前踩→右脚踏板连接曲柄→右齿盘→单向轴承座→右侧的单向轴承啮合→右单向轴承轴→链盘和中轴顺时针旋转，链条带动自行车前进；脚踏板回位传动路线，即驱动左脚踏板由下止点向上止点运动的传动路线：右脚踏板→右脚踏板连接曲柄→右齿盘→齿圈→传动轴端齿轮→右传动轴→换向齿轮→左传动轴→传动轴端齿轮→左齿盘反时针旋转→左脚踏板连接曲柄→左脚踏板由下止点运动到上止点；左侧单向轴承断开的路线：当左侧的单向轴承座向后转时，左侧的单向轴承断开。当左脚踏板回到了上止点，右脚踏板位于下止点，左脚向后踩的传动路径又分为三种路线：驱动自行车前进的传动路线、脚踏板回位传动路线、另一个单向轴承断开的路线。驱动自行车前进的传动路线：左脚踏板→左脚踏板连接曲柄→左齿盘→传动轴端齿轮→左传动轴→换向齿轮→右传动轴→传动轴端齿轮→齿圈→右齿盘→单向轴承座→右侧的单向轴承啮合→右单向轴承轴→链盘和中轴顺时针旋转，链条带动自行车前进；脚踏板回位传动路线：即驱动右脚踏板由下止点回到上止点的传动路线：此时，在右齿盘和右脚踏板连接曲柄向前转动的同时，右脚踏板由下止点回到上止点；另一个单向轴承断开的路线，即左侧单向轴承断开的路线：左脚踏板→左脚踏板连接曲柄、左齿盘、左侧的单向轴承座向后转动→左侧的单向轴承断开。

本发明中的单向轴承啮合是指单向轴承的外圈向前转动时，单向轴承处于传导力矩状态；单向轴承断开是指单向轴承的外圈向后转动时，单向轴承处于不传导力矩状态。右脚向前踩，左脚向后踩的驱动方式中，两脚旋转一圈，其有效加力角度为360度，全程加力。

第二种是左脚向前踩，右脚向后踩的驱动方式，分为左脚向前踩的传动路径和右脚向后踩的传动路径。左脚向前踩的传动路径又分为三种路线：驱动自行车前进的传动路线、脚踏板回位传动路线、另一个单向轴承断开的路线。当左脚踏板位于上止点时，右脚踏板位于下止点，左脚向前踩的传动路线：左脚踏板→左脚踏板连接曲柄→左齿盘→左侧的单向轴承座向前转→左侧的单向轴承啮合→左单向轴承轴→中轴→右单向轴承轴→链盘→链条带动自行车前进；脚踏板回位传动路线，即驱动右脚踏板由下止点向上止点运动的传动路线：左脚踏板→左脚踏板连接曲柄→左齿盘→齿圈→传动轴端齿轮→左传动轴→换向齿轮→右传动轴→传动轴端齿轮→右齿盘→右脚踏板连接曲柄向后转→右脚踏板回位，即右脚踏板由下止点转到上止点；另一个单向轴承断开的路线：右齿盘→右脚踏板连接曲柄→右侧的单向轴承座向后转时→右侧的单向轴承断开。右脚向后踩的传动路径：右脚向后踩的传动路径又分为三种路线：驱动自行车前进的传动路线、脚踏板回位传动路线、另一个单向轴承断开的路线。驱动自行车前进的传动路线：右脚踏板→右脚踏板连接曲柄→右齿盘→齿圈→传动轴端齿轮→右传动轴→换向齿轮→左传动轴→传动轴端齿轮→左齿盘→左脚踏板连接曲柄→左侧的单向轴承座向前转→左侧的单向轴承啮合→左单向轴承轴→中轴→右单向轴承轴→链盘→链条带动自行车前进；脚踏板回位传动路线，即左脚踏板由下止点回到上止点的路径：右脚踏板→右脚踏板连接曲柄→右齿盘→齿圈→传动轴端齿轮→右传动轴→换向齿轮→左传动轴→传动轴端齿轮→左齿盘→左脚踏板连接曲柄→左脚踏板由下止点回到上止点；另一个单向轴承断开的路线，即右侧的单向轴承断开的路线：右脚踏板→右脚踏板连接曲柄、右齿盘、右侧的单向轴承座向后旋转→右侧的单向轴承断开。

左脚向前踩，右脚向后踩的驱动方式，两脚旋转一圈，其有效加力角度为360度，全程加力。

第三种是左脚、右脚前交替踩大半圈的驱动方式，分为左脚向前踩大半圈的传动路径和右脚向前踩大半圈的传动路径。左脚向前踩大半圈的传动路径又分为三种路线：驱动自行车前进的传动路线、脚踏板回位传动路线、另一个单向轴承断开的路线。驱动自行车前进的传动路线：当左脚踏板和右脚踏板都位于前方时，位于高位的脚踏板向前向下踩时，而位于低位的脚踏板从前由低向高回位，左脚向前踩大半圈的传动路线：左脚踏板→左脚踏板连接曲柄→左齿盘→左侧的单向轴承座向前转→左侧的单向轴承啮合→左单向轴承轴→中轴→右单向轴承轴→链盘→链条带动自行车前进；脚踏板回位传动路线，即驱动右脚踏板由低位向高位运动的传动路线：左脚踏板→左脚踏板连接曲柄→左齿盘→齿圈→传动轴端齿轮→左传动轴→换向齿轮→右传动轴→传动轴端齿轮→右齿盘→右脚踏板连接曲柄向后转→右脚踏板回位，即右脚踏板由低位从前部回到高位；另一个单向轴承断开的路线，即右侧的单向轴承断开的路线：左脚踏板→左脚踏板连接曲柄→左齿盘→齿圈→传动轴端齿轮→左传动轴→换向齿轮→右传动轴→传动轴端齿轮→右齿盘、右脚踏板连接曲柄、左侧的单向轴承向后转→左侧的单向轴承断开。右脚向前踩大半圈的传动路径，右脚向前踩大半圈的传动路径又分为三种路线：驱动自行车前进的传动路线、脚踏板回位传动路线、另一个单向轴承断开的路线。右脚向前踩大半圈而驱动自行车前进的传动路线：右脚踏板向前踩→右脚踏板连接曲柄→右齿盘→单向轴承座→右侧的单向轴承啮合→右单向轴承轴→链盘和中轴顺时针旋转，链条带动自行车前进；脚踏板回位传动路线，即驱动左脚踏板由下止点向上止点运动的传动路线：右脚踏板→右脚踏板连接曲柄→右齿盘→齿圈→传动轴端齿轮→右传动轴→换向齿轮→左传动轴→传动轴端齿轮→左齿盘反时针旋转→左脚踏板连接曲柄→左脚踏板由下止点运动到上止点；左侧单向轴承断开的路线：当左侧的单向轴承座向后转时，左侧的单向轴承断开。

左脚、右脚前交替踩大半圈的驱动方式，两个脚踏板在正前方时交汇在一起，一只脚向前踩大半圈者处于加力状态，同时另一只脚在前由低向高处回位，当另一只脚向前踩大半圈者时，又处于加力状态，左脚加右脚交替向前踩大半圈，处于全程加力。

第四种是左脚、右脚后交替踩大半圈的驱动方式。左脚、右脚后交替踩大半圈的驱动方式，分为左脚向后踩大半圈的传动路径和右脚向后踩大半圈的传动路径。左脚向后踩大半圈的传动路径又分为三种路线：驱动自行车前进的传动路线、脚踏板回位传动路线、另一个单向轴承断开的路线。驱动自行车前进的传动路线：左脚踏板→左脚踏板连接曲柄→左齿盘→齿圈→传动轴端齿轮→左传动轴→换向齿轮→右传动轴→传动轴端齿轮→右齿盘→单向轴承座→右侧的单向轴承啮合→右单向轴承轴→链盘和中轴顺时针旋转，链条带动自行车前进；脚踏板回位传动路线，即驱动右脚踏板由低位回到高位的传动路径：此时，在右齿盘和右脚踏板连接曲柄向前转动的同时，右脚踏板由下止点回到上止点；另一个单向轴承断开的路线，即左侧单向轴承断开的路径：左脚踏板→左脚踏板连接曲柄、左齿盘、左侧的单向轴承座向后转动→左侧的单向轴承断开。右脚向后踩大半圈的传动路径，又分为三种路线：驱动自行车前进的传动路线、脚踏板回位传动路线、另一个单向轴承断开的路线。驱动自行车前进的传动路线：右脚踏板→右脚踏板连接曲柄→右齿盘→齿圈→传动轴端齿轮→右传动轴→换向齿轮→左传动轴→传动轴端齿轮→左齿盘→左脚踏板连接曲柄→左侧的单向轴承座向前转→左侧的单向轴承啮合→左单向轴承轴→中轴→右单向轴承轴→链盘→链条带动自行车前进；脚踏板回位传动路线，即左脚踏板由下止点回到上止点的路径：右脚踏板→右脚踏板连接曲柄→右齿盘→齿圈→传动轴端齿轮→右传动轴→换向齿轮→左传动轴→传动轴端齿轮→左齿盘→左脚踏板连接曲柄→左脚踏板由下止点回到上止点；另一个单向轴承断开的路线，即右侧的单向轴承断开的路线：右脚踏板→右脚踏板连接曲柄、右齿盘、右侧的单向轴承座向后旋转→右侧的单向轴承断开。

左脚、右脚后交替踩大半圈的驱动方式，两个脚踏板在正后方时交汇在一起，一只脚向后踩大半圈者处于加力状态，同时另一只脚在后由低向高处回位，当另一只脚向后踩大半圈者时，又处于加力状态，左脚加右脚交替向后踩大半圈，处于全程加力。

本发明中，右脚踏板连接曲柄与左脚踏板连接曲柄的旋转方向始终同步相反，即一个反时针旋转，另一个就同步顺时针旋转。两个单向轴承一个啮合，另一个必然断开。两个脚踏板不论哪一个处在高位，向前踩或后向后踩，均驱动自行车前进。自行车的后车轮不能后退，有利自行车上坡时不倒退。

单向轴承也叫超越离合器，单向轴承在一个方向上断开后可以转动，而在另一个方向上啮合后锁死。单向轴承主要由内圈、外圈、滚子、保持架、弹簧、挡圈组成。单向轴承即可采用通用标准的型号，又可采用非标的专用单向轴承。本发明中如采用通用标准的型号单向轴承，其型号为：csk25-p，浙江台州生产。

如采用非标的专用单向轴承，在外圈上设有半圆弧的小键槽，半圆弧的半径为0.8-1.5毫米，浙江台州可以生产。

右单向轴承轴孔中左旋螺纹与中轴右端的左旋螺纹连接，左单向轴承轴孔中的左旋螺纹与中轴左端的左旋螺纹连接；右侧的单向轴承的内圈与右单向轴承轴紧配合，左侧的单向轴承的内圈与左单向轴承轴紧配合；右侧的单向轴承座的孔与右侧的单向轴承的外圈紧配合，左侧的单向轴承座的孔与左侧的单向轴承的外圈紧配合；实质上连接为一体的右脚踏板连接曲柄、右齿盘、右侧的单向轴承座是悬浮安装在右侧的单向轴承的外圈上，连接为一体的左脚踏板连接曲柄、左齿盘、左侧的单向轴承座是悬浮安装在左侧的单向轴承的外圈上。

右传动轴和左传动轴安装在链盘的后方为佳。

已有的《一种脚踏板顺反旋转驱动的自行车的中轴装置》，虽然也是采用了悬浮安装，但是它采用立轴上的过桥伞齿轮与右伞齿轮和左伞齿轮啮合传动，伞齿轮在啮合处要产生轴向上的外推力，轴向上的外推力不但容易造成过桥伞齿轮与右伞齿轮和左伞齿轮啮合脱齿，而且，轴向上的外推力传导到单向轴承上，使单向轴承上的保持架偏移、磨损、散架，出现不能正常使用，单向轴承使用寿命很短。

本发明的有益效果：本发明的脚踏板任意踩驱动自行车前进的中轴传动装置，具有设计独特，齿盘啮合传动时没有轴向推力，避免啮合脱齿，避免了单向轴承轴向受力的异常损坏，显著提高了中轴传动装置的使用寿命，有利中轴传动装置的小型化，有利增加保护罩，有利旧自行车的改造。具有推广普及价值。

附图说明

附图1是本发明的齿圈为外齿圈21时的结构示意图；

附图2是本发明的齿圈为内齿圈22时的结构示意图；

图中标记：右脚踏板1、右脚踏板连接曲柄2、右齿盘3、单向轴承4、链盘5、右单向轴承轴6、中轴座7、中轴轴承8、左单向轴承轴9、左齿盘10、左脚踏板连接曲柄11、左脚踏板12、中轴13、单向轴承座14、左传动轴15、滚珠轴承座16、滚珠轴承17、换向齿轮18、右传动轴19、传动轴端齿轮20、外齿圈21、内齿圈22。

具体实施方式

下面通过实施例，对本发明作进一步的说明。

实施例1

参照附图1，一种脚踏板任意踩驱动自行车前进的中轴传动装置，中轴13设在中轴座7上，中轴13上从右到左，依次设有右单向轴承轴6、中轴轴承8、衬套、中轴轴承8、左单向轴承轴9，右单向轴承轴6、左单向轴承轴9与中轴13采用左旋螺纹连接；一个单向轴承4的内圈紧配合在右单向轴承轴6的右端，右单向轴承轴6的左端固定连接有链盘5；另一个单向轴承4的内圈紧配合在左单向轴承轴9的左端；两个单向轴承4的外圈均紧配合有单向轴承座14；右脚踏板连接曲柄2、右齿盘3用螺钉与右侧的单向轴承座14连接为一体；左脚踏板连接曲柄11、左齿盘10用螺钉与左侧的单向轴承座14连接为一体；右脚踏板1连接在右脚踏板连接曲柄2上，左脚踏板12连接在左脚踏板连接曲柄11上；右齿盘3和左齿盘10大小形状相同，右齿盘3和左齿盘10的外缘为齿圈；左齿盘10的齿圈与左传动轴15上的传动轴端齿轮20啮合，右齿盘3的齿圈与右传动轴19端的传动轴端齿轮20啮合，左传动轴15上的换向齿轮18与右传动轴19上的换向齿轮18相互啮合，左传动轴15与右传动轴19的大小形状相同，左传动轴15和右传动轴19通过滚珠轴承17和滚珠轴承座16安装在车架上；无论所述的右脚踏板1或左脚踏板12绕中轴13的中轴线向前或向后旋转，均驱动链盘5向前旋转，带动自行车前进。所述的右齿盘3和左齿盘10的齿圈为外齿圈21。

实施例2

参照附图2，一种脚踏板任意踩驱动自行车前进的中轴传动装置，中轴13设在中轴座7上，中轴13上从右到左，依次设有右单向轴承轴6、中轴轴承8、衬套、中轴轴承8、左单向轴承轴9，右单向轴承轴6、左单向轴承轴9与中轴13采用左旋螺纹连接；一个单向轴承4的内圈紧配合在右单向轴承轴6的右端，右单向轴承轴6的左端固定连接有链盘5；另一个单向轴承4的内圈紧配合在左单向轴承轴9的左端；两个单向轴承4的外圈均紧配合有单向轴承座14；右脚踏板连接曲柄2、右齿盘3用螺钉与右侧的单向轴承座14连接为一体；左脚踏板连接曲柄11、左齿盘10用螺钉与左侧的单向轴承座14连接为一体；右脚踏板1连接在右脚踏板连接曲柄2上，左脚踏板12连接在左脚踏板连接曲柄11上；右齿盘3和左齿盘10大小形状相同，右齿盘3和左齿盘10的外缘为齿圈；左齿盘10的齿圈与左传动轴15上的传动轴端齿轮20啮合，右齿盘3的齿圈与右传动轴19端的传动轴端齿轮20啮合，左传动轴15上的换向齿轮18与右传动轴19上的换向齿轮18相互啮合，左传动轴15与右传动轴19的大小形状相同，左传动轴15和右传动轴19通过滚珠轴承17和滚珠轴承座16安装在车架上；无论所述的右脚踏板1或左脚踏板12绕中轴13的中轴线向前或向后旋转，均驱动链盘5向前旋转，带动自行车前进。所述的右齿盘3和左齿盘10的齿圈为内齿圈22。

实施例3

参照附图1、图2，一种脚踏板任意踩驱动自行车前进的中轴传动装置，中轴13设在中轴座7上，中轴13上从右到左，依次设有右单向轴承轴6、中轴轴承8、衬套、中轴轴承8、左单向轴承轴9，右单向轴承轴6、左单向轴承轴9与中轴13采用左旋螺纹连接；一个单向轴承4的内圈紧配合在右单向轴承轴6的右端，右单向轴承轴6的左端固定连接有链盘5；另一个单向轴承4的内圈紧配合在左单向轴承轴9的左端；两个单向轴承4的外圈均紧配合有单向轴承座14；右脚踏板连接曲柄2、右齿盘3用螺钉与右侧的单向轴承座14连接为一体；左脚踏板连接曲柄11、左齿盘10用螺钉与左侧的单向轴承座14连接为一体；右脚踏板1连接在右脚踏板连接曲柄2上，左脚踏板12连接在左脚踏板连接曲柄11上；右齿盘3和左齿盘10大小形状相同，右齿盘3和左齿盘10的外缘为齿圈；左齿盘10的齿圈与左传动轴15上的传动轴端齿轮20啮合，右齿盘3的齿圈与右传动轴19端的传动轴端齿轮20啮合，左传动轴15上的换向齿轮18与右传动轴19上的换向齿轮18相互啮合，左传动轴15与右传动轴19的大小形状相同，左传动轴15和右传动轴19通过滚珠轴承17和滚珠轴承座16安装在车架上；无论所述的右脚踏板1或左脚踏板12绕中轴13的中轴线向前或向后旋转，均驱动链盘5向前旋转，带动自行车前进。其单向轴承主要由内圈、外圈、滚子、保持架、弹簧、挡圈组成，在外圈的外侧设有半圆弧形的小键槽，半圆弧的半径为0.8-1.5毫米，在内圈的内侧也设有半圆弧形的小键槽，半圆弧的半径为0.8-1.5毫米，在静配合时，小键槽处设有小圆柱键。