人力车的可省力踩踏曲柄装置的制作方法

本实用新型有关一种踩踏曲柄技术，尤指一种用于人力车的可省力踩踏曲柄装置。

背景技术：

现代人为了身体的健康或为了减少有害气体和碳的排放量，大都会善用一部分的时间来进行，如慢跑、步行或骑乘自行车等运动，其中骑乘自行车由于具备有短、中程的旅游效果，因此更可让骑乘者的身、心、灵获得最佳的舒缓，且在各县市大量且广设的自行车专用道下，骑乘自行车显然已成为全民最热衷的活动项目之一。

现有自行车的曲柄为一固定长度的杆体，用以连接脚踏板与自行车的心轴，自行车在运作过程中是通过使用者踩踏脚踏板，使脚踏板以中轴为旋转中心进行以曲柄长度为半径的圆周运动，并带动自行车的驱动装置如齿盘、链条等元件，进而使自行车前进。

现存应用在自行车的踩踏曲柄装置，并不能够在脚踏板旋转至需要施力处时，伸长其曲柄进而增加力臂的长度，因此无法达成更加省力的效果，是以现存的伸缩曲柄的设计无法规律且惯性的做圆周运动为一费力，且易导致使用者疲劳的踩踏曲柄装置。

技术实现要素：

本实用新型的一目的，在于提供一种人力车的可省力踩踏曲柄装置，其利用增加施力臂长度来达成省力效果，并且借助第二曲柄可相对于第一曲柄做旋转摆动，从而使曲柄机构与脚踏板之间能够顺畅性及安全性地做规律的惯性圆周运动。

为了达成上述目的，本实用新型提供一种人力车的可省力踩踏曲柄装置，包括一时规元件、一曲柄机构及一传动元件，该时规元件具有一作动路径；该曲柄机构包括一第一曲柄、连接该第一曲柄的一第二曲柄及固定在该第二曲柄且彼此并列配设的一第三曲柄，该第一曲柄包括对应该时规元件配设的一第一齿轮及对应该作动路径配设的一抵顶件，该第二曲柄通过一第二齿轮与该第一曲柄连接；该传动元件环绕并且连接在该第一齿轮和该第二齿轮之间；其中该曲柄机构在旋转过程中，该抵顶件将沿着该作动路径的轨迹移走，并驱动该时规元件操作性地对应于该第一齿轮做咬合或脱离，且通过该传动元件让该第二曲柄和该第三曲柄能够相对于该第一曲柄止动或做旋转摆动。

本实用新型一实施例中，在该第一曲柄远离该第二曲柄的一端设有一轴套及套接在该轴套的外周缘的一移动环，该时规元件套设在该轴套的外周缘，该第一齿轮套设在该移动环的外周缘。

本实用新型一实施例中，该第一曲柄还包括一弹性元件，该移动环具有一凸环，该弹性元件套设在该移动环外周缘且两端弹性夹持在该凸环和该第一齿轮之间。

本实用新型一实施例中，该时规元件设有多个第一离合齿，该第一齿轮设有对应各该第一离合齿做离合操作的多个第二离合齿。

本实用新型一实施例中，在该第一齿轮的内壁设有间隔排列的多个内嵌块，该移动环设有与各该内嵌块做离合操作的多个外嵌块。

本实用新型一实施例中，该作动路径为一环形凹凸结构，包括呈圆周式排列的一第一间歇区、一收缩区、一第二间歇区及一伸展区。

本实用新型一实施例中，该第一曲柄包括一外臂壳及对应该外臂壳接合的一内臂壳。

本实用新型一实施例中，该抵顶件设置在该内臂壳远离该第二曲柄的一端内部。

本实用新型一实施例中，该第二曲柄和该第三曲柄为一体成型，并在该第二曲柄和该第三曲柄之间形成有一间隔槽。

本实用新型一实施例中，该第二曲柄的一端成型有一阶梯块，在该阶梯块设有一穿孔，该第三曲柄的一端成型有一阶梯槽，在该阶梯槽连接有一凸柱，该阶梯块对应该阶梯槽接合，该凸柱穿设该穿孔而固结，并在该第二曲柄和该第三曲柄之间形成有一间隔槽。

本实用新型还具有以下功效，通过移动环和弹性元件的设置，在运转时可由第一齿轮和第二齿轮做交替性地旋转，进而确保运转的顺畅性。利用在第二曲柄设有阶梯块及第三曲柄设有对应的阶梯槽，通过凸柱穿接固结，由此有效地防止第三曲柄因长时间的运作而产生弯曲变形或扳离等不良情形。

附图说明

图1系本实用新型可省力踩踏曲柄装置应用于自行车的组合图。

图2系本实用新型可省力踩踏曲柄装置连接链轮的组合图。

图3系本实用新型可省力踩踏曲柄装置的分解图。

图4系本实用新型之部分机构的分解图。

图5系本实用新型之时规元件剖视图。

图6系本实用新型之曲柄机构连续性操作的示意图。

图7系本实用新型之抵顶件在第一间歇区内之使用状态剖视图。

图8系本实用新型之抵顶件在第一间歇区内之另一视角使用状态剖视图。

图9系本实用新型之抵顶件在收缩区内之使用状态剖视图。

图10系本实用新型之抵顶件在收缩区内之另一视角使用状态剖视图。

图11系本实用新型之第二曲柄和第三曲柄另一实施例分解图。

图12系本实用新型之第二曲柄和第三曲柄另一实施例组合图。

其中，附图标记：

10…时规元件

11…嵌槽

12…作动路径

121…第一间歇区

122…收缩区

123…第二间歇区

124…伸展区

13…第一离合齿

15…固定座

151…定位条

20…曲柄机构

21…第一曲柄

211…外臂壳

212…内臂壳

213…抵顶件

214…轴套

215…第一齿轮

2151…凸齿

2152…第二离合齿2153…内嵌块

2154…逃沟

216…移动环

217…弹性元件

2161…凸环

2162…外嵌块

218…第二齿轮

2181…凸齿

22…第二曲柄

221…阶梯块

222…穿孔

223…凸柱

23…第三曲柄

231…阶梯槽

232…凸柱

233…穿孔

30…传动元件

B…间隔槽

θ…间隔夹角

8…自行车

81…车架

83…转轴

84…脚踏板

85…链轮

86…嵌固环

861…嵌块

87…中轴承接座

871…嵌槽

具体实施方式

有关本实用新型的详细说明及技术内容，配合图式说明如下，然而所附图式仅提供参考与说明用，并非用来对本实用新型加以限制。

请参阅图1至图5所示，本实用新型提供一种人力车的可省力踩踏曲柄装置，本实施例是以一自行车8的链轮一侧做说明，此自行车8具有一车架81，在车架81的中柱下方处安装有一中轴承接座87，并在中轴承接座87的中心穿设有一转轴83，另自行车8还包括一对脚踏板84、一链轮85、一嵌固环86及其它必要装置，本实用新型的可省力踩踏曲柄装置主要包括一时规元件10、一曲柄机构20及一传动元件30。

时规元件10通过一固定座15安装在前述嵌固环86，嵌固环86和中轴承接座87则是通过形成在中轴承接座87的各嵌槽871和形成在嵌固环86的各嵌块861的相互配合而维持固定不动，固定座15为一中空圆环，在其内周缘的位置成型有多个定位条151；本实施例的时规元件10为一中空圆筒体，在圆筒体朝向固定座15的一侧设有供前述定位条151嵌入的一嵌槽11，以与固定座15相互卡固定位但可做轴向移动，在时规元件10的一侧表面设有一作动路径12，此作动路径12为一环形凹凸结构，其主要包括呈圆周式排列的一第一间歇区121、一收缩区122、一第二间歇区123及一伸展区124(如图5所示)；另在时规元件10的作动路径12背后方则设有多个第一离合齿13。

曲柄机构20包括一第一曲柄21、一第二曲柄22及一第三曲柄23，第一曲柄21的一端是穿接前述时规元件10和固定座15；第二曲柄22连接在第一曲柄21的另一端，第三曲柄23固定在第二曲柄22远离连接第一曲柄21的一端，且第三曲柄23与第二曲柄22彼此并列配设，第三曲柄23远离与第二曲柄22固定的一端是供前述的脚踏板84连接。

进一步地，第一曲柄21包括一外臂壳211及对应外臂壳211接合的一内臂壳212，在外臂壳211和内臂壳212两端的相对位置分别设有相互对应的一通孔；在内臂壳212远离第二曲柄22一端的内部设有一抵顶件213，本实施例的抵顶件213为一滚珠，但不以此种型态为限，第一曲柄21远离第二曲柄22的一端是连接前述链轮85。

进一步地，在第一曲柄21连接链轮85的一端内部设有一轴套214及套接在轴套214外周缘的一第一齿轮215，轴套214的内孔形状是与前述转轴83的外缘形状相互配接并以螺丝等螺固元件锁固，在轴套214和外臂壳211的相对应位置分别设有相互嵌扣的嵌条和扣槽，在轴套214穿接且固定于外臂壳211后，将使轴套214跟随外臂壳211的旋转做转动，另外轴套214又穿接前述时规元件10和固定座15(如图8所示)。

第一齿轮215的外周壁设有多个凸齿2151；另在第一齿轮215朝向时规元件10的一端设有对应前述第一离合齿13做离合的多个第二离合齿2152；另外，在第一齿轮215的内壁设有间隔排列的多个内嵌块2153，并在各卡块2153顶缘且位在第一齿轮215内壁形成有一逃沟2154。

进一步地，在第一曲柄21的内部设有一移动环216及一弹性元件217(如图8所示)，移动环216是套接在轴套214的外周缘并且容置在时规元件10和第一齿轮215内，在移动环216和轴套214的相对应位置分别设有相互嵌扣的嵌条和扣槽，从而使移动环216跟随轴套214的旋转而转动并且能够做轴向移动，移动环216的外周壁一端设有一凸环2161，另一端设有多个外嵌块2162，其可操作性地与前述的内嵌块2153做嵌固传动，或相对于第一齿轮215做旋转运动。弹性元件217是套设在移动环216外周缘且两端弹性夹持在移动环216的凸环2161和第一齿轮215之间，以弹性推抵移动环216和时规元件10做复位。

进一步地，在第一曲柄21邻近第二曲柄22的一端设有一第二齿轮218，第二曲柄22是通过第二齿轮218与第一曲柄21连接，第二齿轮218的直径小于第一齿轮215的直径，且第一齿轮215与第二齿轮218的齿数比为一整数，如:2:1，3:1，4:1等，同理在第二齿轮218的外周壁设有多个凸齿2181。

本实施例的传动元件30具有多个直齿的一皮带，此皮带是环绕并且连接在第一齿轮215和第二齿轮218之间，利用前述各凸齿2151、2181来与皮带的直齿进行啮合推送或抵止。

请参阅图6至图8所示，使用时以脚掌分别对应于各脚踏板84施加作用力，在曲柄机构20以顺时针方向旋转经过上死点(12点钟位置)时，由于第一曲柄21和第二曲柄22所连接成的施力臂大于传统式踩踏曲柄装置仅由单一曲柄的施力臂，依据力矩原理(M＝F*d，F:作用力，d:力臂)，因此在力矩(Moment)相同情况下，本实用新型的可省力踩踏曲柄结构其所需施加的作用力较小，进而可得到省力的效果。

承上，第一曲柄21具有一上死点，第一间歇区121的起始点与上死点的间隔夹角θ为0～10度，其中以5度为优选，在抵顶件213沿着作动路径12进入第一间歇区121内时，时规元件10和移动环216将被弹性元件217所弹性抵推，从而让时规元件10朝着远离第一齿轮215方向移开，即是第一齿轮215与时规元件10呈一释放状态，通过移动环216的外嵌块2162与第一齿轮215的内嵌块2153相互嵌固，随着第一曲柄21继续做顺时针方向的旋转时，第一齿轮215将跟随第一曲柄21、轴套214及移动环216同步做顺时针方向的旋转，此时传动元件30的直齿是抵止在各凸齿2151中而不做传动，因此第二齿轮218系呈一静止状态，在第二齿轮218为静止的同时，第二曲柄22和第三曲柄23与第一曲柄21呈止动关系。

请参阅图6、图9及图10所示，接着，在抵顶件213沿着作动路径12进入收缩区122内时，抵顶件213将推动时规元件10和移动环216朝着第一齿轮215方向移动，并令各第一离合齿13和各第二离合齿2152相互嵌合，且移动环216的各外嵌块2162脱离与各内嵌块2153嵌固而进入逃沟2154中，第一齿轮215因为通过时规元件10、固定座15、嵌固环86以与中轴承接座87连结而呈一静止状态(如图3及图4所示)，即第一齿轮215不会随着第一曲柄21继续做顺时针方向的旋转，各传动元件30将被迫推挤驱动第二齿轮218做逆时针方向的旋转，在第二齿轮218旋转的同时将带动第二曲柄22和第三曲柄23相对于第一曲柄21做反向的旋转摆动，由此在第一曲柄21旋转至与下死点(6点钟位置)相距一适当位置处时，利用第二曲柄22的向上旋摆，可有效地防止因为施力臂的长度被增加所产生触地或其它使用安全性上的问题，并且让曲柄机构20与脚踏板84能够顺畅性地做惯性圆周运动。

进一步地，在抵顶件213沿着作动路径12进入第二间歇区123内时，各组成元件的相互关系和作动关系与前述抵顶件213进入第一间歇区121相同；同理，在抵顶件213沿着作动路径12进入伸展区124内时，各组成元件的相互关系和作动关系与前述抵顶件213进入收缩区122相同。

此外，第一曲柄21做顺时针方向旋转时，各相关元件将依循前述的配合关系做相应的连动，另在第一曲柄21做逆时针方向旋转时，各相关元件则以相反的配合关系做相应的连动，由此适用在自行车8的使用条件下。

请参阅图11及图12所示，第二曲柄22和第三曲柄23除了可以是一体成型外，也可通过组接方式来进行结合，并在第二曲柄22和第三曲柄23之间形成有一间隔槽B(如图12所示)，在第二曲柄22的一端成型有一阶梯块221，并在阶梯块221设有一穿孔222，另在邻近阶梯块221的一端连接有一凸柱223，第三曲柄23的一端成型有一阶梯槽231，并在阶梯槽231连接有一凸柱232，另在邻近阶梯槽231的一端设有一穿孔233，以阶梯块221对应阶梯槽231接合，各凸柱223、232对应于各穿孔233、222做穿接固结，由此有效地防止第三曲柄23因长时间的运作而产生弯曲变形或扳离等不良情形。

当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型权利要求的保护范围。