专利名称：微型节力无链变速自行车的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种人力脚踏自行车，具体地说是一种微型节力无链变速自行车。
技术背景现有技术中自行车，其动力是靠使用者旋转踏蹬自行车中轴处脚拐，促使大链轮旋动来提供的。这种方式存有以下缺陷(1)使用者不断改变用力方向，难免产生人体和车座的磨擦力，导致骑行不适；(2)施力的方向不易与脚拐臂构成最佳力角，难以得到最佳力矩，费力；(3)力臂(拐臂)长度受限，难以转化为最大转动力矩；(4)自行车长度、高度受限，难以实现微型化。
而现有技术自行车的变速是靠变换大轮与小轮的链条所处位置来完成的。这种变速方式存在着以下缺陷(1)调变速换档时，齿链的咬合磨擦；(2)主动轮(大轮)和从动轮(小轮)调变后，通过链条传动时，不能确保处于同一平面；(3)需靠轮盘的数量，来保证调节变速的量级，变速构造繁琐。
发明内容
针对上述现有技术存在的缺点，本实用新型的目的是提供一种骑行省力、结构简单轻便、变速灵活的微型节力无链变速自行车。
本实用新型的主要技术方案是该种微型节力无链变速自行车，包括车把、前叉、前轮、后轮、梁架、鞍座及脚踏动力机构和变速机构，其特征在于所述的梁架后部呈U型，后轮轴两端通过单向轴承可转动地固定在梁架后部并突出于梁架后部U型之外，在后轮轴突出部分对称地设有一对拐臂，所述的拐臂与后轮轴通过单向轴承连接，拐臂的另一端连接踏板；后轮与二级从动轮固定在一体通过轴承安装在后轮轴上；在二级从动轮与梁架之间设有与后轮轴固定连接的一级主动轮，在梁架U型内还固定有传动轴，该轴上固定有同步转动的与一级主动轮配合的一级从动轮、与二级从动轮配合的二级主动轮；在拐臂上还设有与梁架连接的拐臂复位机构。
进一步地，所述的拐臂复位机构为在拐臂的前部内侧对称地设有锁柱，钢索通过固定在梁架内的可转动滑轮后两端固定在锁柱上。
所述的拐臂复位机构还可以是在拐臂的后端以后轮轴为支点均设有复位短臂，所述的复位短臂可转动地固定在U型液压缸的柱塞端，该U型液压缸可动地固定在与梁架连接的后货架的下侧。
为实现调速，所述的拐臂的前端设有空腔，该空腔内置有与拐臂配合的踏板臂，踏板可转动地固定在踏板臂的外侧；拐臂与踏板臂之间设有锁紧机构。
变速结构中的一级主动轮与一级从动轮、以及二级从动轮与二级主动轮可以是相啮合。也可以是通过链条相配合。
本实用新型的有益效果是始终使骑行者的足部垂直向下施力；并可控制拐臂的张附角，得到最佳力矩。此最佳力和力矩状态，使得骑行者倍感省力舒适。因拐臂不用再做圆周运动。并省掉了现行技术的中轴部位，可使自行车在长度、高度等方面皆可收缩，从而使自行车更微型、轻便、美观、实用。由于齿轮传动比的设置可以轻易实现无级变速；同时调节踏板臂的长短还可以实现调速。与现有技术的自行车相比，可提高人力与机械的转化效率15％以上。
以下结合附图进行详细说明。
图1为本实用新型实施例一的结构示意图；图2为本实用新型实施例一的动力机构结构示意图；图3为本实用新型实施例二的结构示意图；图4为本实用新型实施例二的动力机构结构示意图。
图中，1-车把，2-梁架，3-前叉，4-前轮，5-钢索，6-踏板，7-二级主动轮，8-拐臂，9-一级主动轮，10-后轮，11-鞍座，12-复位轮，13-后轮轴，14-二级从动轮，15-单向轴承，16-传动轴，17-一级从动轮，18-踏板臂，19-锁柱，20-复位短臂，21-U型液压缸，22-后货架。
具体实施方式
如
图1、图2、所示为本实用新型实施例一的结构示意图。
该种微型节力无链变速自行车，包括车把1、前叉3、前轮4、后轮10、梁架2、鞍座11及脚踏动力机构和变速机构等部分组成。其前轮部分构成同现有技术。主要去掉现有自行车的中轴部分，将其旋动功能与自行车后轴归并，并实现本实用新型的目的。
连接前轮部分和后轮部分的梁架2后部呈U型，后轮轴13两端通过轴承可转动地固定在梁架2后部并突出于梁架后部U型之外。在后轮轴13突出部分对称地设有一对拐臂8，所述的拐臂8与后轮轴13通过单向轴承连接，拐臂8的另一端连接人施力部位的踏板6；单向轴承的外环与拐臂8固接，内环与后轮轴13固接；单向轴承的功能是当拐臂8向上运动时后轮轴13不转动，体现出轴承功能；而当向下运动时，其内、外环无相对运动，从而带动后轮轴13转动。后轮10与二级从动轮14固定在一体通过轴承安装在后轮轴13上；在二级从动轮14与梁架2之间设有与后轮轴13固定连接的一级主动轮9，在梁架U型内还固定有传动轴16，该轴上固定有同步转动的与一级主动轮9配合的一级从动轮17、与二级从动轮14配合的二级主动轮7；二级主动轮7与一级从动轮17实际上就是大齿轮怀小齿轮结构；二级从动轮14与自行车后轮10一体，功能同现有自行车的单向小飞轮，并同前述单向轴承功能相同；后轮10经单向轴承与后轮轴13相连，并与二级从动齿轮14的内环固为一体。一级主动轮9与一级从动轮17的配合、二级从动轮14与二级主动轮7的配合可以是相啮合，也可以是通过链条相配合。通常主动轮均比从动轮大以实现增速。在拐臂8上还设有与梁架连接的拐臂复位机构。所述的拐臂复位机构为在拐臂8的前部内侧对称地设有锁柱19，钢索5通过固定在梁架2内的可转动滑轮即复位轮12后两端固定在锁柱19上，复位轮12安装在固定在梁架2上的复位轮轴上。
为实现调速，所述的拐臂8的前端设有空腔，该空腔内置有与拐臂配合的踏板臂18，踏板6可转动地固定在踏板臂18的外侧；拐臂8与踏板臂18之间设有锁紧机构，如通过拐臂上设置的销钉实现锁紧或其他防滑脱设计。
当使用者右足踏蹬踏板6时，使处于水平状态的拐臂8下行，此时单向轴承的内外环处在不可旋状态，促使内圈带动后轮轴13顺时针方向旋转，经与后轮轴13固接的一级主动轮9、一级从动轮17、二级主动轮7、到二级从动轮14，促使后轮10与二级从动轮14一同沿顺时针转动，从而使自行车达到向前行进的目的。在右足踏板向下运动做功的同时，通过复位钢索5和复位轮12的作用，使另一侧的踏板上扬，起到了此起彼伏。实现了将相对独立的不连贯的作用力(如使用者双足踏力)，在最佳力矩区域内，转化为连续的转动力矩。
调变速时，根据需要设定最大传动比，并据此传动比，确定各轮径大小。拐臂长短伸缩的变化，相对使用者双足施力的大小及频率变化，与现行技术的自行车变速装置有异曲同工的作用。如调增拐臂长度(因传速比恒定)相当于现行变速技术缩小传速比(因拐臂长度恒定)。
图3、图4所示另一实施例中的拐臂复位机构。即在拐臂8的后端以后轮轴13为支点均设有复位短臂20，所述的复位短臂20可转动地固定在U型液压缸21的柱塞端，该U型液压缸21可动地固定在与梁架2连接的后货架22的下侧。U型液压缸21的作用与前述钢索、复位轮的作用一致，主要实现一个拐臂下降而另一个拐臂抬起的效果。其他基本与前实施例相同。不再赘述。
此外，为了防止拐臂触地，作为进一步的方案是在两侧梁架的底部外侧设限位块或限位销。
权利要求1.微型节力无链变速自行车，包括车把、前叉、前轮、后轮、梁架、鞍座及脚踏动力机构和变速机构，其特征在于所述的梁架后部呈U型，后轮轴两端通过轴承可转动地固定在梁架后部并突出于梁架后部U型之外，在后轮轴突出部分对称地设有一对拐臂，所述的拐臂与后轮轴通过单向轴承连接，拐臂的另一端连接踏板；后轮与二级从动轮固定在一体通过单向轴承安装在后轮轴上；在二级从动轮与梁架之间设有与后轮轴固定连接的一级主动轮，在梁架U型内还固定有传动轴，该轴上固定有同步转动的与一级主动轮配合的一级从动轮、与二级从动轮配合的二级主动轮；在拐臂上还设有与梁架连接的拐臂复位机构。
2.根据权利要求1所述的微型节力无链变速自行车，其特征在于所述的拐臂复位机构为在拐臂的前部内侧对称地设有锁柱，钢索通过固定在梁架内的可转动滑轮后两端固定在锁柱上。
3.根据权利要求1所述的微型节力无链变速自行车，其特征在于所述的拐臂复位机构为在拐臂的后端以后轮轴为支点均设有复位短臂，所述的复位短臂可转动地固定在U型液压缸的柱塞端，该U型液压缸可动地固定在与梁架连接的后货架的下侧。
4.根据权利要求1或2或3任何之一所述的微型节力无链变速自行车，其特征在于所述的拐臂的前端设有空腔，该空腔内置有与拐臂配合的踏板臂，踏板可转动地固定在踏板臂的外侧；拐臂与踏板臂之间设有锁紧机构。
5.根据权利要求1所述的微型节力无链变速自行车，其特征在于所述的一级主动轮与一级从动轮相啮合、二级从动轮与二级主动轮相啮合。
6.根据权利要求1所述的微型节力无链变速自行车，其特征在于所述的一级主动轮与一级从动轮、以及二级从动轮与二级主动轮均通过链条相配合。
专利摘要一种微型节力无链变速自行车，属机械传动的自行车技术领域，主要解决现有变速自行车结构复杂、费力、结构单一的问题。它包括车把、前叉、前轮、后轮、梁架、鞍座及脚踏动力机构和变速机构等部分，通过齿轮、轴承及单向轴承的应用，取消了原自行车的中轴(缩短了自行车的长度)；变旋转踏蹬为向下踏蹬(降低了自行车的高度)，使使用着始终处在最佳力矩区域，提高了人力、机械的转换效率，达到了节力的目的；并通过可随意调节长度的拐臂达到了无级调速的目的。使用本技术设计的新型自行车，可彻底改变现有自行车单一的构造，设计制造出具有人性化的，更轻便、美观、实用的变速自行车。
文档编号B62M1/24GK2606047SQ0321593
公开日2004年3月10日 申请日期2003年3月24日 优先权日2003年3月24日
发明者黄键 申请人:黄键