專利名稱：變傳動比的高效省力自行車鏈輪的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種變傳動比的高效省力自行車鏈輪。
單從機械傳動的原理來講，行車的傳統圓形鏈輪應該是傳動效率最高的，但是考慮到自行車這種特殊的人力驅動方式，采用圓形鏈輪就不見得是最高效的。在人力通過腳蹬向自行車施加驅動力時，人的腳踩力始終是向下的，在腳蹬處于上死點時(如附圖
)，任憑你腳踩力多大，對自行車來講其驅動力為零，而此時人卻同樣消耗了體力，即使在越過上死點以后的45左右的(A)區，由于腳踩力和腳蹬軸心之間的距離很小，人盡管用了很大的力，但其產生的有效驅動力仍然小。在下死點附近的(C)區也是如此，只有在腳蹬處于(B)區內，腳踩力才能較高地轉換為效的驅動力，這是所有騎自行車的人都能感受到的，尤其在上坡路和慢行中最為明顯，很顯然，在腳蹬處于(A)區和(C)區內，人的大部份體力都白白浪費了，就象步行時人靠腳掌力使身體稍微抬高一些一樣，雖是必要、但卻對前進無功貢獻，這就是圓形鏈輪的必然缺陷，也決定了它在人力和自行車有效驅動力之間的轉換并不是最高效的。
為了解決這個問題，實現自行車的進一步省力，人們設計了很多種自行車傳動機構，但終因機構復雜或省力效果不明顯而未投入實用，但有一種措施是早以成功并投入使用的，這就是變速自行車、通過合理地調整自行車的傳動比，雖然省不了功，但卻可有效地節省體力。
本發明就是基于減小傳動比可省力的原理將傳統的自行車鏈輪與飛輪之間的恒定傳動關系改變成自動周期變化的傳動關系，使腳蹬在上死點及其附近時，鏈輪與飛輪之間的傳動比從零開始逐漸增加，但始終不大，施加很小的腳踩力就可使腳蹬順利地通過這一低效區而進入(B)區，此區內傳動比已較大，而該區是腳踩力向驅動力轉換的高效區，腳蹬呈水平位時傳動比和腳踩力向驅動力的轉換效率同時達到最達，隨后腳蹬開始向另一個低效區(C)區移動，傳動比開始下降直到抵下死點處為零。這樣的傳動比規律正好和腳踩力向自行車驅動力轉換規律相吻合，它雖然改變不了腳蹬在(A)區、(C)區的低效特性，但卻大大減小了腳蹬越過這兩區所需的腳踩力，從而實現了維持現有自行車的圓周蹬踏驅動方式下最大限度地節省人力，是自行車的最高效傳動機構。
本發明在實現上述傳動規律時并不是另外給自行車增加一套復雜的傳動機構，而只是將傳統的圓形鏈輪改變成啞鈴形的，它雖不如圓形鏈輪的機械傳動效率高，但對于人力特殊方式驅動的自行車卻可使人的體力達到最高效地利用，它具有結構更簡單、成本更低、實用性更強之特性，是自行車傳動機構的更新換代設計。
下邊結合附圖詳細說明本發明的具體實施結構及工作情況。
附圖為本發明的自行車傳動系統圖。
本發明是采用一種特殊幾何形狀的鏈輪(2)，其具體形狀是由兩個不相交的同徑圓和它們在同一側的兩條共切線或與共切線平行的兩條線所組成的完全對稱的平面幾何圖形的外緣輪廓線，其對稱中心為該鏈輪(2)的轉動中心，鏈輪(2)的兩個圓弧部分的鏈齒為承力鏈齒(e)和(f)。
當腳蹬(1)從上死點(7)處開始帶動鏈輪(2)反時針轉動時，鏈輪(2)的承力鏈齒(f)卡入并拉動鏈條(3)，由于此時鏈輪(2)的承力鏈齒(f)之運動方向與鏈條(3)基本垂直，鏈輪(2)轉過一定角度時對鏈條(3)的拉動量很小，所以自行車的傳動比很小。當腳蹬(1)繼續轉動并越過(A)區而進入(B)區時，鏈輪(2)也由低傳動比的(a)區進入高傳動比的(b)區，在腳蹬(1)處于(8)處時，腳踩力向自行車驅動力的轉換效率最高，此時鏈條(3)也與鏈輪(2)的邊齒軌跡圓相切，傳動比達最高。腳蹬(1)繼續轉動便進入下一個低效(C)區，直到另一個腳蹬(1)、承力鏈齒(e)投入工作。
鏈輪(2)的鏈齒可以分布在整個鏈輪的外緣，但其平直外緣處的鏈齒在工作中基本不受力，它只有穩定鏈條(3)，防止脫鏈的作用，故該處鏈齒也可不要而成為附圖本不受力，它只有穩定鏈條(3)，防止脫鏈的作用，故該處鏈齒也可不要而成為附圖所示的啞鈴形鏈輪(2)以簡化其工藝和成本。
采用本發明之特殊形狀的鏈輪后，其總傳動比要比采用相同外徑的圓形鏈輪小一些，這可以適當加大尺寸來克服。該傳動機構在工作中還會出現鏈條小幅度的一松一緊，所以它更適合高檔變速自行車。
權利要求
1.一種變傳動比的高效省力自行車鏈輪，它是采用一種特殊形狀的鏈輪(2)，其具體形狀是由兩個不相交的同徑圓和它們在同一側的兩條共切線或與共切線平行的兩條線所組成的完全對稱的平面幾何圖形的外緣輪廓線，其對稱中心為該鏈輪(2)的轉動中心，鏈輪(2)的兩個圓弧部分的鏈齒為承力鏈齒(e)和(f)，其特征是鏈輪(2)可使自行車的傳動比處于不斷變化中，其變化規律正好和腳踩力向自行車驅動力轉換效率之規律相吻合，是自行車的高效傳動機構。
2.根據權利要求1所述的鏈輪，其特征是鏈輪(2)應與腳蹬(1)基本垂直固定安裝，其安裝角應在70-110范圍之間。
全文摘要
本發明是一種改進的自行車傳動機構，它僅將傳統的圓形鏈輪改成啞鈴形鏈輪，使鏈輪與飛輪之間的恒定傳動關系變成周期變化的傳動關系。其特點是實現了最高人力利用率，達到了自行車省力的最大限度，同時具有結構更簡單、重量更輕、成本更低之特點，是自行車傳動機構的更新換代設計。
文檔編號B62M9/08GK1065045SQ9110192
公開日1992年10月7日 申請日期1991年3月20日 優先權日1991年3月20日
發明者張維 申請人:張維