专利名称：自行车正反蹬驱动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种人力驱动装置，尤其涉及自行车链轮、链条传动机构，具体地说是通过自行车蹬踏曲柄驱动曲柄链轮转动的驱动结构。
背景技术：
自行车作为绿色环保的交通与健身工具，有着十分广泛的受众和巨大的市场。自行车具有方便灵活、骑乘容易、价格便宜、用途广泛等诸多优点，而发展成为一种综合代步、 运动健身、竞技娱乐的多功能产品。自行车主要包括车架，旋转地安装在车架前后位置的前、后车轮，以及推动车轮前行的驱动装置。该驱动装置由直径较大的曲柄链轮、直径较小的飞轮和链条等构件组成。骑车者通过脚部蹬踏链轮曲柄而产生动力，带动曲柄链轮、传动链条和带棘轮机构的从动飞轮，把旋转动力传递给后轮。在现有的这种自行车中，骑车者只能依前进方向单方向地蹬踏自行车链轮曲柄。 由于骑车者不断重复相同方向的蹬踏动作，腿部肌肉工作模式单一，容易引起肌肉组织的疲劳，使人体的运动潜力难以得到充分发挥，骑车过程中无法放松疲劳的腿部肌肉，长期以往甚至会导致腿部肌肉的不均衡发展。同时这种单调动作也不具有理想的健身和康复效果，容易使人产生疲劳厌烦感，使之丧失自行车运动的性趣。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种自行车正反驱动装置，它不仅能通过正向蹬踏驱动自行车前行，而且可以通过反向蹬踏驱动自行车前行。为了解决上述技术问题，本发明的自行车正反蹬驱动装置，包括驱动链轮盘和蹬踏曲柄轴，所述驱动链轮盘通过正蹬离合器装于蹬踏曲柄轴上；在所述蹬踏曲柄轴上还通过反蹬离合器装有反蹬齿轮，该反蹬齿轮与过渡齿轮相啮合，所述过渡齿轮还与反蹬内齿轮相啮合，该反蹬内齿轮通过中间离合器与驱动链轮盘相连接；在所述驱动链轮盘上至少设有一链齿片。采用上述结构后，由于设有链齿的驱动链轮盘是通过正踏离合器装于蹬踏曲柄轴上的，当骑车者正向蹬踏自行车的蹬踏曲柄轴时，正蹬离合器自动接合而带动链轮转动，转动的驱动链轮盘通过链条、飞轮驱驶自行车前行，相反反蹬自行车的蹬踏曲柄轴时，该正蹬离合器又能自动脱开分离，从而为反蹬驱驶自行车创造了基础条件。又由于蹬踏曲柄轴通过反蹬离合器、反蹬齿轮、过渡齿轮与反蹬内齿轮相连接，而反蹬内齿轮又通过中间离合器与驱动链轮盘相连接，这种结构使得骑车者在反向蹬踏曲柄轴时，反蹬离合器自动接合而带动反蹬齿轮，并经过过渡齿轮换向而驱动反蹬内齿轮，反蹬内齿轮上的中间离合器也自动接合而带动驱动链轮盘，并驱动自行车前行，从而实现了反蹬也同样驱驶前行的目的；因此不管骑车者是正向或反向蹬踏自行车总能保证自行车的前行。这种驱动结构一方面能使骑车者合理地调节转换各肌肉群的工作和休息模式，使腿部肌肉都能交替地进行工作，从而最大限度地发挥着人体运动潜能，推迟肌肉疲劳现象的出现，促进腿部肌肉的均衡发展；另一方面这种正反蹬踏又增加了自行车运动的娱乐性，避免单向蹬踏所产生的运动厌烦感，具有更加理想的健身运动效果，尤其是这种交替运动模式，有利于肌肉的强化、协调训练，有利于受伤肌肉的康复，加快康复速度。还由于在驱动链轮盘上至少装有一链轮片， 这种多齿片链轮结构实现了自行车的多级变速，为骑乘者提供了更多的骑行环境选择。本发明的一种优选实施方式，所述反蹬离合器和/或中间离合器和/或正蹬离合器采用内接式棘轮机构。该结构的离合器具有结构简单、接合分离动作可靠、运载能力大的优点，容易实现离合器的超越运动，十分适宜于人力驱动结构中。本发明的又一种优选实施方式，所述过渡齿轮有四个，每一过渡齿轮均通过过渡齿轮轴可转动地支承于过渡齿轮架上，该过渡齿轮架与车架固定连接，各过渡齿轮轴均布于过渡齿轮架上的同一圆周上。所述过渡齿轮采用双联齿轮结构，该双联齿轮中的两齿轮具有不同的齿轮齿数，其中一齿轮与反蹬齿轮相啮合，另一齿轮与反蹬内齿轮相啮合。该结构使反蹬内齿轮和驱动链轮盘受力更均衡，运动更平稳，同时采用双联齿轮结构，不仅有利于在更大范围内选择齿轮传动比，而且又实现了反蹬齿轮和反蹬内齿轮的转动反向。本发明的另一种优选实施方式，所述反蹬离合器和/或中间离合器和/或正蹬离合器采用摩擦式超越离合器。该结构的离合器自动接合平稳无冲击，有利于减轻接合、分离时的冲击，更适宜于高速运动中。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明的自行车正反蹬驱动装置作进一步说明。图1是本发明自行车正反蹬驱动装置一种具体实施方式
的结构示意图；图2是图1所示结构中A-A剖面的结构示意图；图3是图1所示结构中B-B剖面的结构示意图；图4是图1所示结构中C-C剖面的结构示意图。图中，1-反蹬离合器、2-蹬踏曲柄轴、3-车架、4-链轮曲柄、5-反蹬棘爪盘、6_反蹬齿轮、7-过渡齿轮架、8-过渡齿轮轴、9-过渡齿轮、10-反蹬内齿轮、11-传动棘齿盘、 12-驱动链轮盘、13-低速链齿片、14-高速链齿片、15-正蹬棘爪盘、16-正蹬离合器、17-内齿轮盘、18-中间离合器、19-内齿圈、20-反蹬离合器棘爪、21-反蹬离合器弹片、22-中间离合器棘爪、23-中间离合器弹片、24-正蹬离合器棘爪、25-正蹬离合器弹片。
具体实施例方式实施例1:在图1所示的自行车正反蹬驱动装置中，蹬踏曲柄轴2通过滚球轴承可转动地支承于车架3上，在蹬踏曲柄轴2的两端均固定安装有链轮曲柄4，骑车者双脚分别通过脚踏 (图中未示出)蹬动链轮曲柄4而使蹬踏曲柄轴2转动，以驱驶自行车前行。在蹬踏曲柄轴2上通过正蹬离合器16安装有驱动链轮盘12，该驱动链轮盘12呈杯状结构，驱动链轮盘12固定连接于传动棘齿盘11上，在驱动链轮盘12的外缘固定地安装有低速链齿片13和高速链齿片14。通过变换传动链条在驱动链轮盘12和从动飞轮上不同链齿片的啮合位置，实现自行车的多级变速。
如图4所示，正蹬离合器16采用常见的内接式棘轮机构，它包括正蹬棘爪盘15、传动棘齿盘11、正蹬离合器棘爪M和正蹬离合器弹片25。其棘齿设置于传动棘齿盘11 一侧的离合器棘齿腔内，正蹬离合器棘爪M和正蹬离合器弹片25装于正蹬棘爪盘15上，正蹬离合器棘爪M与上述传动棘齿盘11中的棘齿相对应，正蹬棘爪盘15通过连接键固定安装于蹬踏曲柄轴2上。如图1所示，蹬踏曲柄轴2上还通过反蹬离合器1装有反蹬齿轮6，反蹬齿轮6与过渡齿轮9相啮合，该过渡齿轮9与反蹬内齿轮10相啮合，并位于反蹬内齿轮10的内齿圈 19内。该反蹬内齿轮10又通过中间离合器18与传动棘齿盘11和驱动链轮盘12相连接。反蹬内齿轮10包括内齿圈19和内齿轮盘17，内齿圈19固定连接于内齿轮盘17， 该结构有利于内齿轮的制作加工和组装。在反蹬内齿轮10的内齿圈19内啮合有四个过渡齿轮9，每一个过渡齿轮9均通过过渡齿轮轴8可转动地支承于过渡齿架7上。各过渡齿轮轴8均固定安装于过渡齿轮架 7上，而过渡齿轮9则通过轴承可转动地安装于该过渡齿轮轴8上。过渡齿轮架7与车架3 固定连接；过渡齿轮轴8均布于过渡齿轮架7上的同一圆周位置上。各过渡齿轮9均采用双联齿轮结构，该双联由两个相叠的圆柱齿轮相互固联构成，两齿轮具有相同的模数，但齿轮的齿数不相同。其中齿数较少的齿轮与反蹬齿轮6相啮合，齿数较多的齿轮与反蹬内齿轮10相啮合。反蹬齿轮6通过轴承可转动地支承于蹬踏曲柄轴2上。反蹬齿轮6和反蹬内齿轮10的转动轴线均为蹬踏曲柄轴2的轴心线。如图2所示，反蹬离合器1也采用常见的内接式棘轮机构，它包括反蹬棘爪盘5、 反蹬齿轮6的棘齿腔、反蹬离合器棘爪20和反蹬离合器弹片21。其棘齿设置于反蹬齿轮6 的棘腔内，反蹬离合器棘爪20和反蹬离合器弹片21均装于反蹬棘爪盘5上，该反蹬棘爪盘 5通过连接键固定安装于蹬踏曲柄轴2上。如图3所示，中间离合器18同样采用常见的内接式棘轮机构，它包括内齿轮盘17 的棘爪凸缘部、传动棘轮盘11、中间离合器棘爪22和中间离合器弹片23。其棘齿设置于传动棘齿盘11另一侧的离合器棘齿腔内，中间离合器棘爪22和中间离合器弹片23装于内齿轮盘17的棘爪凸缘部。内齿轮盘17通过轴承可转动地装于蹬踏曲柄轴2上；传动棘齿盘 11也可转动地装于蹬踏曲柄轴2上。如图3、图4所示，中间离合器18和正蹬离合器16的棘爪撑动棘齿的撑动方向相同。当主动件为内齿轮盘17或正蹬棘爪盘15且逆时针转动时，中间离合器棘爪22或正蹬离合器棘爪M撑动从动件的传动棘齿盘11逆时针转动，离合器自动接合，反之离合器脱开分离。如图2所示，反蹬离合器1的棘爪撑动方向与中间离合器18和正蹬离合器16的棘爪撑动方向相反。该结构避免了正、反蹬运动的相互干扰，骑车者正反蹬踏时，自行车总是向前运动。当骑车者正向蹬踏而使蹬踏曲柄轴2正向转动时，正蹬离合器16自动接合，蹬踏曲柄轴2通过正蹬棘爪盘15、正蹬离合器16、传动棘齿盘11带动驱动链轮盘12及其上的链齿片，链齿片再经链条拖动自行车飞轮，从而驱驶自行车前行。在正向蹬踏过程中，中间离合器18和反蹬离合器1均始终处于脱开分离状态；反蹬齿轮6、过渡齿轮9、反蹬内齿轮 10等相关零件均相对车架3处于静止状态。当骑车者反向蹬踏而使蹬踏曲柄轴2反向转动时，反蹬离合器1和中间离合器18自动接合，而正蹬离合器16自动脱开。蹬踏曲柄轴2依次通过反蹬棘爪盘5、反蹬离合器 1、过渡齿轮9、反蹬内齿轮10、中间离合器18而带动驱动链轮盘12及其上的链齿片，链齿片再经链条拖动自行车飞轮，从而驱驶自行车前行。在反向蹬踏过程中，正蹬离合器16始终处于脱开分离状态。实施例2 在本实施方式中，与上述实施例1不同的结构在于反蹬离合器1、中间离合器19 和正蹬离合器16采用摩擦式超越离合器，如滚柱超越离合器或楔块超越离合器等。过渡齿轮9采用单片圆柱齿轮，它分别与反蹬齿轮6和反蹬内齿轮10相啮合，过渡齿轮9则可转动地支承于过度齿轮架7上，过度齿轮架7又可转动地支承于蹬踏曲柄轴2上，这样反蹬齿轮6、过渡齿轮9、过度齿轮架7和反蹬内齿轮10构成了一周转轮系，其中心轮为反蹬齿轮 6和反蹬内齿轮10，行星齿轮为过渡齿轮9，转臂则为过度齿轮架7。除此之外，本实施例的其结构与实施例1的相同。本发明驱动链轮盘12上的链齿片不限于2片，还可以是一片或三片，甚至更多片。 驱动链轮盘12和链齿片也不限于采用传动棘齿盘11、驱动链轮盘12和链齿片的分体结构， 也可以采用整体的驱动链轮结构。同样反蹬齿轮10既可以是内齿圈19和内齿轮盘17的组合结构，也可以是整体式内齿轮结构。其轴承既可以是滚动轴承，也可以是滑动轴承等。 这些变换和改进均落入本发明的保护范围内。本发明的正反蹬驱动装置，也不仅能应用于自行车上，还可以应用于脚踏动力船， 人力动力设备、各种健身器材、人力过山车、旅游用发电装置等等场合，因此该驱动装置适用于所有人力为动源力的驱动装置中。
权利要求
1.一种自行车正反蹬驱动装置，包括驱动链轮盘(1 和蹬踏曲柄轴O)，其特征在于 所述驱动链轮盘(1 通过正蹬离合器(16)装于蹬踏曲柄轴( 上；在所述蹬踏曲柄轴(2) 上还通过反蹬离合器(1)装有反蹬齿轮(6)，该反蹬齿轮(6)与过渡齿轮(9)相啮合，所述过渡齿轮(9)还与反蹬内齿轮(10)相啮合，该反蹬内齿轮(10)通过中间离合器(18)与驱动链轮盘(1 相连接；在所述驱动链轮盘(1 上至少设有一链齿片。
2.根据权利要求1所述的自行车正反蹬驱动装置，其特征在于所述反蹬离合器(1) 和/或中间离合器(18)和/或正蹬离合器(16)采用内接式棘轮机构。
3.根据权利要求1或2所述的自行车正反蹬驱动装置，其特征在于所述中间离合器 (18)和正蹬离合器(16)的棘爪撑动方向相同，所述反蹬离合器(1)的棘爪撑动方向与中间离合器(18)和正蹬离合器(16)的棘爪撑动方向相反。
4.根据权利要求1所述的自行车正反蹬驱动装置，其特征在于所述过渡齿轮(9)有四个，每一过渡齿轮(9)均通过过渡齿轮轴(8)可转动地支承于过渡齿轮架(7)上，该过渡齿轮架(7)与车架(3)固定连接，各过渡齿轮轴(8)均布于过渡齿轮架(7)上的同一圆周上。
5.根据权利要求1或4所述的自行车正反蹬驱动装置，其特征在于所述过渡齿轮(9) 采用双联齿轮结构，该双联齿轮中的两齿轮具有不同的齿轮齿数，其中一齿轮与反蹬齿轮 (6)相啮合，另一齿轮与反蹬内齿轮(10)相啮合。
6.根据权利要求1所述的自行车正反蹬驱动装置，其特征在于所述驱动链轮盘(12) 通过传动棘齿盘(11)可转动地装于蹬踏曲柄轴⑵上，所述驱动链轮盘(12)的外缘固定装有2或3个链齿片。
7.根据权利要求1所述的自行车正反蹬驱动装置，其特征在于所述反蹬内齿轮(10) 由内齿轮盘(17)以及固定于该内齿轮盘(17)上的内齿圈(19)构成，该内齿轮盘(17)可转动地支承于蹬踏曲柄轴( 上。
8.根据权利要求1所述的自行车正反蹬驱动装置，其特征在于所述蹬踏曲柄轴(2) 可转动地支承于车架C3)上，在该蹬踏曲柄轴O)的两端均固定安装有链轮曲柄G)。
9.根据权利要求1所述的自行车正反蹬驱动装置，其特征在于所述反蹬离合器(1) 和/或中间离合器(19)和/或正蹬离合器(17)采用摩擦式超越离合器。
10.根据权利要求1或9所述的自行车正反蹬驱动装置，其特征在于所述过渡齿轮 (9)分别与反蹬内齿轮(10)和反蹬齿轮(6)相啮合；过渡齿轮(9)可转动地支承于过渡齿轮架(7)上，该过渡齿轮架(7)可转动地支承于蹬踏曲柄轴( 上。
全文摘要
本发明公开了一种自行车正反蹬驱动装置，包括驱动链轮盘和蹬踏曲柄轴，所述驱动链轮盘通过正蹬离合器装于蹬踏曲柄轴上；在所述蹬踏曲柄轴上还通过反蹬离合器装有反蹬齿轮，该反蹬齿轮与过渡齿轮相啮合，所述过渡齿轮还与反蹬内齿轮相啮合，该反蹬内齿轮通过中间离合器与驱动链轮盘相连接；在所述驱动链轮盘上至少设有一链齿片。它不仅能通过正向蹬踏驱动自行车前行，而且可以通过反向蹬踏驱动自行车前行。该驱动装置结构紧凑合理，能充分发挥人体运动潜力，广泛适用于自行车、运动健身器材、脚踏动力船、人力动力设备等以人为动力源的驱动装置中。
文档编号B62M11/00GK102358393SQ20111026109
公开日2012年2月22日 申请日期2011年9月6日 优先权日2011年9月6日
发明者杨芊 申请人:杨芊