本實(shí)用新型涉及一種自行車用內(nèi)變速器，尤其是提供適合于左驅(qū)動內(nèi)變速自行車使用的內(nèi)變速器。

背景技術(shù)：

自行車是一種普通又極為普及的個人機(jī)械用品，在世界上它的保有量和使用者均是數(shù)以億計。對自行車本身的改進(jìn)自其誕生以來的二百多年里也從未間斷。隨著社會的發(fā)展，自行車作為運(yùn)動器械、健身器材和娛樂工具的作用在不斷的提高，這也為自行車性能的提高進(jìn)行極致化改造提供了動力。1940年，坎帕紐羅(Tullio Campagnolo)推出的變速系統(tǒng)標(biāo)志著競技自行車變速時代的開始。與單速自行車相比，有手動撥鏈器的變速自行車，對于提高騎行速度的作用十分顯著。這是一個能夠被騎車人明確感受到的“感知型”改進(jìn)。這類改進(jìn)在近半個世紀(jì)以來是罕見的了。還有一些改進(jìn)，例如用高級優(yōu)質(zhì)陶瓷滾珠制造軸承，“板式輪”、“刀輪”，車架采用流線型管材，用碳纖維或鈦合金制造車架等等，這類改進(jìn)，它們對降低自行車的騎行阻力，提高騎行速度的作用可以說是微乎其微，大多只能通過精細(xì)測試予以證明，此類改進(jìn)可以稱之為“測試型改進(jìn)”。雖然此類改進(jìn)效果不很明顯，但自行車領(lǐng)域?yàn)榇烁冻龅目蒲型度刖薮?，?jīng)濟(jì)代價不菲。如果把自行車只作為個人日常交通工具使用，這些“測試型改進(jìn)”都可以棄之不用。但是，作為極力追求提高騎行速度的自行車運(yùn)動員和自行車愛好者們，對這類改進(jìn)仍趨之若鶩。對這個群體而言，自行車的改進(jìn)如果能將自己的騎行速度提高0.1s/km，都是天大的福音。因?yàn)樵诟咚阶孕熊嚫偹儋愔校?.1秒的差別可以是冠軍與第10名的差距！例如08年北京奧運(yùn)會男子公路(245.4公里)自行車決賽第1至6名成績均為6小時23分49秒，其名次只能依靠終點(diǎn)線端的高速攝影畫面中的毫厘之差來確定。

現(xiàn)有技術(shù)中，自行車中的驅(qū)動裝置都是基本設(shè)置在右側(cè)，只有BMX自行車(單速)和供雙人及多人共同騎行的自行車有左驅(qū)裝置出現(xiàn)過。有人為左利足人設(shè)計過左驅(qū)單速自行車，但未見此類商品面世。部分街式BMX自行車將驅(qū)動設(shè)置于左側(cè)，同時在自行車右外側(cè)安裝踏筒，以供做技巧動作習(xí)慣于用右腿在前的騎行者使用，其目的是避免大鏈輪在做特定特技動作時被損壞。供雙人及多人共同騎行的自行車設(shè)置左驅(qū)裝置的同時，也設(shè)置了右驅(qū)裝置，目的是協(xié)調(diào)多個驅(qū)動裝置。如果有變速裝置，其變速裝置仍在右側(cè)。自行車中的驅(qū)動裝置設(shè)置在右側(cè)，這個狀況從1888年，英國考文垂市的約翰.k.斯塔利生產(chǎn)出第一輛現(xiàn)代自行車起就存在了，時間已經(jīng)在百年以上。其最初的設(shè)計依據(jù)已經(jīng)無從考證，但是，人們可能認(rèn)為，驅(qū)動裝置應(yīng)該設(shè)置在騎行人腿足優(yōu)勢側(cè)車架上。因此，還出現(xiàn)了針對左利足人群，設(shè)計出驅(qū)動裝置在左側(cè)的單速自行車。從充分利用利足優(yōu)勢以提高騎行速度角度考慮，這一觀點(diǎn)是一種誤解，自行車的驅(qū)動裝置設(shè)置在人腿足優(yōu)勢側(cè)車架對于充分發(fā)揮優(yōu)勢側(cè)能力以提高車速是不利的。

針對上述問題，也是改變世人對于自行車結(jié)構(gòu)設(shè)計的一個根本性技術(shù)偏見，提供一種在力量傳遞上更加合理，能夠充分發(fā)揮占人口多數(shù)的右利足者生理優(yōu)勢的適合右利足人群使用的左驅(qū)動內(nèi)變速自行車，即將安裝在中軸上的大鏈輪設(shè)置在車架的左側(cè)，左曲柄與該大鏈輪固為一體；相應(yīng)地，安裝在后軸上的內(nèi)變速器的鏈輪設(shè)置在左側(cè)。

本左驅(qū)動變速自行車，作為左驅(qū)動內(nèi)變速自行車，其中的內(nèi)變速器也要有相應(yīng)改變。

本實(shí)用新型的目的就在于，提供適用于組裝左驅(qū)動內(nèi)變速自行車的內(nèi)變速器。

內(nèi)變速器為現(xiàn)有技術(shù)，款式眾多，具體結(jié)構(gòu)也有很大差別。但有一點(diǎn)是相同：即所有的內(nèi)變速器都是為右驅(qū)內(nèi)變速自行車設(shè)計的，它們與鏈條相連接的鏈輪都設(shè)置于內(nèi)變速器的右側(cè)，且都被其結(jié)構(gòu)內(nèi)部的單向離合器所控制。現(xiàn)有的所有的內(nèi)變速器的鏈輪，其鎖死轉(zhuǎn)向均為右旋，滑動轉(zhuǎn)向均為左旋。

為了適應(yīng)左驅(qū)外變速自行車，內(nèi)變速器也有相應(yīng)變化。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

適合于左驅(qū)動內(nèi)變速自行車使用的內(nèi)變速器，其特征在于，其中的鏈輪設(shè)置于內(nèi)變速器左側(cè)；所述鏈輪受內(nèi)變速器內(nèi)的單向離合器控制，左旋為鎖死轉(zhuǎn)向，右旋為滑動轉(zhuǎn)向。上述內(nèi)變速器用于內(nèi)變速自行車時，在后軸上安裝。

適合右利足人群使用的左驅(qū)動內(nèi)變速自行車，安裝在中軸上的大鏈輪設(shè)置在車架的左側(cè)，與之相對應(yīng)，作為本發(fā)明提供的后軸內(nèi)變速器安裝于自行車后下端。其鏈輪設(shè)置于內(nèi)變速器的左側(cè)，安裝位置處于自行車車架左后端內(nèi)側(cè)。受內(nèi)變速器內(nèi)的單向離合器控制，鏈輪鎖死轉(zhuǎn)向?yàn)樽笮瑒愚D(zhuǎn)向?yàn)橛倚?/p>

本實(shí)用新型具體針對的是騎車人群中自行車運(yùn)動員和自行車愛好者們這樣一個熱衷于對自行車進(jìn)行極致化改造、追求提高騎行速度的群體，是依據(jù)占人口大多數(shù)的右利足人群的生理特點(diǎn)對自行車動力輸入、輸出結(jié)構(gòu)設(shè)置的改進(jìn)。

本發(fā)明是基于如下兩個發(fā)現(xiàn)：

一：許多自行車運(yùn)動研究者在測試騎車人踏蹬力時都發(fā)現(xiàn)：左側(cè)踏力大于右側(cè)。為何如此卻無準(zhǔn)確的解釋。如：羅炯的“自行車測試車研制及踏蹬技術(shù)診斷分析系統(tǒng)軟件的開發(fā)”(北京體育大學(xué)2005，05，18)；吳翠娥，袁鵬，武桂新等的“不同踏蹬頻率下自行車運(yùn)動員踏蹬力研究”(體育與科學(xué)2007，1，(28))；張懿行的“不同傳動比騎行時下肢肌肉工作和足底壓力特征的研究”(北京體育大學(xué)2008，05，26)；曹成珠的“場地自行車運(yùn)動員專項(xiàng)踏蹬力量的分析研究”(中國新技術(shù)新產(chǎn)品.2009，14)。其文中公布的測試結(jié)果都是左側(cè)踏力大于右側(cè)，但對產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因都沒有給出明確的答案。

本申請的發(fā)明人發(fā)現(xiàn):現(xiàn)在自行車的通行結(jié)構(gòu)決定了自行車左側(cè)下踏阻力大于右側(cè),原因有二(以現(xiàn)有的右驅(qū)動自行車為例)：

1)現(xiàn)在的右驅(qū)自行車，即大鏈輪與小鏈輪均設(shè)置于自行車右側(cè)，并通過鏈條相連接。大鏈輪、雙側(cè)曲柄和雙側(cè)腳踏構(gòu)成了自行車輪軸式動力輸入器。通常大鏈輪與右曲柄是結(jié)合在一起的，在被踏動時右曲柄端的受力點(diǎn)與大鏈輪上的受力點(diǎn)二者的橫向距離很小，我們把右側(cè)的驅(qū)動結(jié)構(gòu)定義為：一組單杠桿或稱直接杠桿；左側(cè)的曲柄是通過中軸與大鏈輪間接結(jié)合在一起，在被踏動時左曲柄端的受力點(diǎn)與大鏈輪上的受力點(diǎn)二者的橫向距離是右側(cè)的許多倍，且中軸安裝于自行車中接頭內(nèi)受到兩組軸承的支撐。為了保持轉(zhuǎn)動的靈活性，必須在轉(zhuǎn)動面保存一定的間隙。我們把左側(cè)的驅(qū)動結(jié)構(gòu)(含中軸，大鏈輪)定義為：一組雙杠桿或間接杠桿。右側(cè)曲柄受到的踏力，傳遞到大鏈輪上時，其損耗很小很小，可以忽略不計。而左側(cè)曲柄受到的踏力傳遞到大鏈輪上時，其損耗比右側(cè)大得多。

2)自行車的中接頭在騎行中必然受到中軸的扭曲力，這種扭曲力來自3處：a)大鏈輪，扭曲力a方向大致為右后；b)左曲柄，扭曲力b方向大致為左前；c)右曲柄，扭曲力c方向大致為右前。扭曲力a在騎行踏蹬中始終都存在；扭曲力b在左曲柄下行時產(chǎn)生；扭曲力c在右曲柄下行時產(chǎn)生。扭曲力a與扭曲力b是相互增強(qiáng)的關(guān)系，會損耗更多的踏力；扭曲力a與扭曲力c是相互抵消的關(guān)系，會減少踏力的損耗。

綜上所述，其結(jié)果直接表現(xiàn)為自行車左側(cè)下踏阻力大于右側(cè)，根據(jù)多位自行車運(yùn)動研究者所做的測試結(jié)果推算，自行車左側(cè)下踏阻力大于右側(cè)3％左右。所以，在腳踏部直接檢測騎車人下踏力時，即便騎車人的左右側(cè)踏速完全一致，左側(cè)踏力也必定要大于右側(cè)。

二：人們早已知道人的上肢是有單側(cè)優(yōu)勢的，大多數(shù)人都是右利手(上肢優(yōu)勢側(cè)為右側(cè))；同樣，人的下肢也是有單側(cè)優(yōu)勢的，大多數(shù)人下肢的優(yōu)勢側(cè)為右側(cè)，亦稱為右利足。但這點(diǎn)知道的人可能不多，1985年柏拉圖(Plato)等對美國馬里蘭州一些白人針對含利手，利足等人類不對稱行為特征進(jìn)行過調(diào)查；我國學(xué)者在20世紀(jì)90年代開始對此進(jìn)行了一些研究。如：艾清龍，王蓀，蒲道學(xué)的“150例利足與利手的測定”([J]昆明醫(yī)學(xué)院學(xué)報1991,12(1))；陸舜華，鄭連斌，李詠蘭等的“鄂倫春、鄂溫克、達(dá)斡爾族一側(cè)優(yōu)勢功能特征研究”([J]遺傳.2000.22(5))。但至今沒有發(fā)現(xiàn)世界上有人對騎車人在踏蹬自行車中的利足狀況進(jìn)行過研究的報道。但是，現(xiàn)有技術(shù)中公開有相關(guān)信息：鄭曉鴻，延烽的“當(dāng)前我國場地自行車項(xiàng)目高水平女子運(yùn)動員踏蹬狀態(tài)的初步研究”(北京體育師范學(xué)院學(xué)報1997，6(9))；黎臣，劉英的“我國高水平女子場地500米計時項(xiàng)目自行車運(yùn)動員踏蹬狀態(tài)研究”(山東體育學(xué)院學(xué)報2007，4(23))；張懿行的“不同傳動比騎行時下肢肌肉工作和足底壓力特征的研究”(北京體育大學(xué)2008，05，26)；各篇文章中所公布的測試結(jié)果都顯示了大多數(shù)自行車運(yùn)動員右好左差的踏蹬狀況。

申請人對騎車人在踏蹬自行車中的利足狀況進(jìn)行了近兩年的研究。通過測試進(jìn)一步證實(shí)，這種右好左差狀況不僅在右利足人騎右驅(qū)自行車時存在，在右利足人騎左驅(qū)自行車時依然存在。究其原因是：騎車人在自行車上所作的踏蹬動作的發(fā)力特點(diǎn)是很獨(dú)特的，屬于下肢的復(fù)雜隨意動作，優(yōu)勢側(cè)下肢能更好地完成它，是肢體單側(cè)優(yōu)勢的體現(xiàn)，即使所遇到的阻力稍大時依然如此。本申請人發(fā)現(xiàn)：右利足人蹬踏自行車(無論是左驅(qū)或右驅(qū))時，右足下踏時曲柄半周運(yùn)動的圓滑度，要好于左足下踏時曲柄半周運(yùn)動的圓滑度(圓滑度是衡量踏蹬動作水平高低的標(biāo)準(zhǔn)之一)。同時也表現(xiàn)為，右半周的運(yùn)轉(zhuǎn)速度要略略快于左半周的運(yùn)轉(zhuǎn)速度。

綜上所述，現(xiàn)在自行車通行的右驅(qū)結(jié)構(gòu)，對占人口大多數(shù)的右利足騎車人來講，是個錯誤的結(jié)構(gòu)。它就好比讓一個善于挑擔(dān)子的人(右下肢)挑一個比較輕的擔(dān)子；而讓另一個不善于挑擔(dān)子的人(左下肢)挑一個比較重的擔(dān)子。并且要求他們在同步前行的條件下，盡量快走。其結(jié)果必然是善挑擔(dān)者比較輕松，但為了同步前行卻不能發(fā)揮他的全力，而不善挑擔(dān)者則為了同步前行盡全力而疲于奔命。二者的前進(jìn)速度只能受限于不善挑擔(dān)者的較差之能力。在自行車競速賽這類經(jīng)常要挑戰(zhàn)運(yùn)動員生理極限的體育比賽中，是不會容忍上述狀況存在的，除非它未被發(fā)現(xiàn)！

適合右利足人群使用的左驅(qū)變速自行車將踏蹬阻力較大的曲柄設(shè)置于右側(cè)，使右利足的騎車人能夠更充分地發(fā)揮其右下肢優(yōu)勢側(cè)的能力，并帶動其左下肢能力的更有效地發(fā)揮。右利足的騎車人騎行左驅(qū)自行車時，在左足動力輸出量不變的狀況下，其右足動力輸出量應(yīng)比左足高3％左右。這種整體動力輸出量的增加相當(dāng)于將自行車減重25-50％，可以將騎行者的騎行速度提高1％左右，高水平的自行車騎行人是能夠感受到的。這是一個介于“感知型改進(jìn)”與“測試型改進(jìn)”之間的改進(jìn)。對于自行車競技其益處是不言而喻的。而本發(fā)明提供的左驅(qū)內(nèi)變速自行車用內(nèi)變速器是左驅(qū)內(nèi)變速自行車的主要部件之一。

雖然將現(xiàn)有的變速自行車從右驅(qū)改造為左驅(qū)，是本行業(yè)內(nèi)的技術(shù)人員可以完成的設(shè)計任務(wù)，但從未有人去做。自行車是一個典型的組裝商品，即使是整車廠也不是所有零部件都能夠生產(chǎn)的。各零部件是由專門廠家生產(chǎn)出來的。沒有各廠家的合作，生產(chǎn)左驅(qū)變速自行車成本會很高。沒有人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在自行車通行的右驅(qū)結(jié)構(gòu)，對占人口大多數(shù)的右利足騎車人來講，是個錯誤的結(jié)構(gòu)；沒有人意識到左驅(qū)變速自行車這種將自行車驅(qū)動裝置安裝位置從右變?yōu)樽螅瑢τ谀切O力追求提高自己騎行速度的右利足人群，是極為有益的一項(xiàng)自行車結(jié)構(gòu)要素關(guān)系改變(要素變更的發(fā)明)。這是70多年來沒有人去設(shè)計，生產(chǎn)左驅(qū)變速自行車的原因。所以更不會有人單獨(dú)去設(shè)計，生產(chǎn)適用于組裝左驅(qū)動內(nèi)變速自行車的專用變速器。

下面通過附圖和實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。

附圖說明

圖1為適合右利足人群使用的左驅(qū)內(nèi)變速自行車的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明提供的左驅(qū)內(nèi)變速自行車用內(nèi)變速器主剖視的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2a為圖2的A-A剖視圖，顯示內(nèi)變速器中單向離合器即棘輪的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

適合右利足人群使用的左驅(qū)內(nèi)變速自行車如圖1所示，包括一車架1，右車把上設(shè)置變速控制器2，該車架上設(shè)置中軸3，中軸3上設(shè)置的大鏈輪4，該大鏈輪4置于車架1的左側(cè)，大鏈輪4的左側(cè)設(shè)置曲柄5，該曲柄5與大鏈輪4固為一體，在中軸3的右端設(shè)置另一曲柄，在左，右曲柄上分別設(shè)置腳蹬6。在車架后端上安裝本實(shí)用新型提供的內(nèi)變速器8，支撐后車輪。在內(nèi)變速器8上設(shè)置鏈輪801(參見圖2)，鏈輪801設(shè)置在車架1的左后側(cè)內(nèi)與大鏈輪4前后對應(yīng)。在大鏈輪4和小鏈輪801上套設(shè)鏈條7。

圖2所示為本實(shí)用新型提供的一款左驅(qū)內(nèi)變速自行車用內(nèi)變速器的結(jié)構(gòu)示意圖，鏈輪801設(shè)置在內(nèi)變速器左側(cè)，受內(nèi)變速器內(nèi)兩個單向離合器即棘輪控制，左旋時被鎖死，右旋時可以轉(zhuǎn)動，當(dāng)鏈輪801因?yàn)轵T車人停止踏蹬而不轉(zhuǎn)動時，安裝在內(nèi)變速器上的后車輪依然可以向前轉(zhuǎn)動使自行車?yán)^續(xù)滑行(參見圖1)。圖2a所示為內(nèi)變速器內(nèi)的單向離合器(棘輪)的剖面圖，802為棘爪。

盡管僅選擇了選定的實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行了示例說明，但通過閱讀本公開內(nèi)容，本實(shí)用新型所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員會很明確，在不背離附屬權(quán)利要求中所限定的本實(shí)用新型的范圍的情況下，在此可以做出各種變動和改型。對本實(shí)用新型實(shí)施例的以上描述僅供示例說明，而非用于對由附屬權(quán)利要求及其等同內(nèi)容所限定的本實(shí)用新型進(jìn)行限制。