一种自行车无死点驱动中轴技术领域
本发明涉及自行车传动技术领域，具体涉及一种自行车无死点驱动中轴，用于解
决现有的自行车传动装置存在发力死点的缺点。
背景技术
自行车是人们日常生活中重要的代步交通工具，人们在上下班和郊游时都经常使
用自行车。作为自行车的驱动部件，自行车传动装置是自行车的必不可少的重要部件，现有
的自行车驱动装置，踏板呈圆周运动。由于人体的自身局限，只能自上而下的发力蹬踩踏
板，当两踏板一个运行在最上方一个运行在最下方时，两踏板同时处于发力死点出，只能通
过踏板的惯性越过发力死点附近区域，因而无法紧密地连续踩踏，降低了骑行效率。虽然市
场上的椭圆形牙盘自行车比常规的自行车较快越过发力死点附近区域，但是会产生因链条
抖动而容易导致链条掉落的缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自行车无死点驱动中轴，用以解决现有技术中的自行
车驱动装置存在发力死点的缺点。
为实现上述目的，本发明提供一种自行车无死点驱动中轴，所述自行车无死点驱
动中轴包括：驱动装置和从动装置，所述驱动装置包括：第一曲柄、转动安装在所述第一曲
柄转动端的第一踏板、第二曲柄以及转动安装在所述第二曲柄转动端的第二踏板，其特征
在于，所述驱动装置还包括：固定连接在所述第一曲柄固定端的第一中轴、固定连接在所述
第二曲柄固定端的第二中轴、固定连接在所述第一中轴远离所述第一曲柄一端的第一齿
轮、固定连接在所述第二中轴远离所述第二曲柄一端的第二齿轮、中间轴、固定在所述中间
轴的一端并与所述第一齿轮相互啮合的第一从动齿轮、固定在所述中间轴的另一端并与所
述第二齿轮相互啮合的第二从动齿轮；所述从动装置包括固定安装在所述第一中轴上或第
二中轴上的牙盘；或者，所述从动装置包括固定安装在中间轴一端的锥齿；所述第一曲柄和
所述第二曲柄的夹角是变化的，且所述第一曲柄和所述第二曲柄任意一个曲柄转动到与地
面垂直时，另一个曲柄不垂直于地面。
优选的，所述第一齿轮、所述第二齿轮、所述第一从动齿轮以及所述第二从动齿轮
均为由两条阿基米德螺旋线对称连接围成的非圆齿轮；所述第一中轴固定连接在所述第一
齿轮的极点上，所述第二中轴固定连接在所述第二齿轮的极点上，所述中间轴的两端分别
固定连接在所述第一从动齿轮和所述第二从动齿轮的极点上；所述第一齿轮的最大半径与
所述第一从动齿轮的最小半径啮合时所述第二齿轮的最小半径与所述第二从动齿轮的最
大半径啮合。
优选的，所述第一齿轮、所述第二齿轮、所述第一从动齿轮以及所述第二从动齿轮
尺寸均相同。
优选的，所述第一中轴和所述第二中轴的轴线在同一条直线上。
优选的，所述第一中轴、所述第二中轴以及中间轴可转动地安装在车架上。
优选的，所述第一齿轮和第一从动齿轮在同一平面内，第二齿轮和第二从动齿轮
在同一平面内。
优选的，所述第一齿轮、所述第二齿轮、所述第一从动齿轮以及所述第二从动齿轮
均为金属齿轮。
本发明具有如下优点：本发明利用第一踏板和第二踏板分别通过第一曲柄和第二
曲柄带动第一中轴和第二中轴转动，转动的第一中轴和第二中轴分别通过第一齿轮和第二
齿轮分别带动了第一从动齿轮和第二从动齿轮的转动，进而带动了牙盘或者锥齿的转动，
同时利用第一齿轮和第二齿轮的半径和转动角速度的不相同，使得第一曲柄和第二曲柄在
运转过程中的夹角是变化的，不会同时出现在发力死点位置。本发明具有无发力死点，传动
平稳的特点。
附图说明
图1为本发明自行车无死点驱动中轴的俯视图。
图2为本发明自行车无死点驱动中轴的侧视图。
图3为本发明自行车无死点驱动中轴的侧视图。
图4为本发明的驱动装置俯视图。
图5为本发明第一齿轮的结构图。
图6为本发明实施例2自行车无死点驱动中轴的结构图。
图7为本发明实施例2自行车无死点驱动中轴的俯视图。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
如图1、2、3、4所示，该自行车无死点驱动中轴包括：驱动装置100和从动装置200，
驱动装置100包括：第一踏板1、第二踏板2、第一曲柄3、第二曲柄4、第一中轴5、第二中轴6、
第一齿轮7、第二齿轮8、第一从动齿轮9、第二从动齿轮10以及中间轴11，从动装置200包括
牙盘21。本发明利用第一踏板1和第二踏板2分别通过第一曲柄3和第二曲柄4带动第一中轴
5和第二中轴6转动，转动的第一中轴5和第二中轴6分别通过第一齿轮7和第二齿轮8分别带
动了第一从动齿轮9和第二从动齿轮10的转动，进而带动了牙盘21的转动，同时利用第一齿
轮7和第二齿轮8的半径和转动角速度的不相同，使得第一曲柄3和第二曲柄4在运转过程中
的夹角是变化的，不会同时出现在发力死点位置。本发明具有无发力死点，传动平稳的特
点。
该驱动装置100为自行车的动力转换装置，用于将人体蹬踩力转化为自身转动的
力。驱动装置100包括：第一踏板1、第二踏板2、第一曲柄3、第二曲柄4、第一中轴5、第二中轴
6、第一齿轮7、第二齿轮8、第一从动齿轮9、第二从动齿轮10以及中间轴11。
第一踏板1和第二踏板2均为常规的自行车踏板，分别转动安装在第一曲柄3和第
二曲柄4的转动端，用户通过用脚蹬踩第一踏板1和第二踏板2驱动转动，第一踏板1和第二
踏板2自身转动的同时带动第一曲柄3和第二曲柄4以各自的固定端为圆心做圆周运动。
第一曲柄3和第二曲柄4均为常规的自行车曲柄，分别用于带动第一中轴5和第二
中轴6的转动，在本实施例中，规定第一曲柄3和第二曲柄4安装踏板的一端为转动端，第一
曲柄3和第二曲柄4分别固定连接第一中轴5和第二中轴6的一端为固定端。第一曲柄3和第
二曲柄4的固定端可以通过螺纹固定或者挡圈固定的方式分别固定在第一中轴5和第二中
轴6的一端，还可以采用其他方式进行固定。
为了能使得第一踏板1和第二踏板2不同时处于最高点或者对地点发力死点位置，
在设置第一曲柄3和第二曲柄4夹角时，首先使得第一曲柄3和第二曲柄4都平行于水平面
时，即第一曲柄3和第二曲柄4之间的夹角为α＝180°，使得第一齿轮7的最大半径与第一从
动齿轮9的最小半径啮合，同时使得第二齿轮8的最小半径与第二从动齿轮10的最大半径啮
合。当第一曲柄3和第二曲柄4转动过程中，第一齿轮7和第二齿轮8转动的线速度相同，但第
一齿轮7与第一从动齿轮9啮合的直径大于第二齿轮8与第二从动齿轮10啮合的直径，所以
开始转动时第一齿轮7的角速度小于第二齿轮8转动的角速度，因此第一曲柄3和第二曲柄4
之间的夹角从180度逐渐变小。之后第一齿轮7和第二齿轮8继续转动，当转动到第一齿轮7
与第一从动齿轮9啮合的直径小于第二齿轮8与第二从动齿轮10啮合的直径时，此时第一齿
轮7的角速度大于第二齿轮8转动的角速度，因此第一曲柄3和第二曲柄4之间的夹角有逐渐
变大并逐渐趋近180度，最终当第一曲柄3和第二曲柄4又同时平行于水平面，第一曲柄3和
第二曲柄4夹角又变为180度，第一曲柄3和第二曲柄4又同时平行于水平面。之后第一齿轮7
和第二齿轮8继续转动，由于第一齿轮7与第一从动齿轮9啮合的直径小于第二齿轮8与第二
从动齿轮10啮合的直径，所以第一齿轮7的角速度大于第二齿轮8转动的角速度，因此第一
曲柄3和第二曲柄4之间的夹角从180度逐渐变大，之后第一齿轮7和第二齿轮8继续转动，当
转动到第一齿轮7与第一从动齿轮9啮合的直径大于第二齿轮8与第二从动齿轮10啮合的直
径时，第一齿轮7的角速度小于第二齿轮8转动的角速度，第一曲柄3和第二曲柄4之间的夹
角有逐渐变小渐渐趋近180度，最终当第一曲柄3和第二曲柄4又同时平行于水平面，第一曲
柄3和第二曲柄4夹角又变为180度，这样的设计始终保证了第一曲柄3和第二曲柄4任意一
个曲柄垂直于水平面时，另外一个曲柄与垂直于水平面的曲柄夹角不为180度，从而避免了
两第一曲柄3和第二曲柄任4同时垂直于地面，同时处于发力死点上。
第一中轴5和第二中轴6均为圆柱形金属棒，第一中轴5和第二中轴6的两端分别固
定连接第一曲柄3与第一齿轮7和第二曲柄4和第二齿轮8。第一中轴5和第二中轴6转动安装
在车架上，可以自由转动，第一中轴5和第二中轴6的轴线在同一条直线上。
如图5所示，第一齿轮7和第二齿轮8均为两条阿基米德螺旋线对称连接围成的非
圆齿轮，第一齿轮7和第二齿轮8均由齿盘和若干个设置在齿盘边缘的轮齿组成，该齿盘为
两条阿基米德螺旋线对称连接围成的非圆形盘，第一齿轮7固定连接在第一中轴5远离第一
曲柄3的一端，第二齿轮8固定连接在第二中轴6远离第二曲柄4的一端，第一齿轮7与第二齿
轮8的尺寸相同且第一齿轮7与第二齿轮8的轮齿和齿槽均相同。第一中轴5固定连接在第一
齿轮7的极点上，第二中轴6固定连接在第二齿轮8的极点上，因此第一齿轮7和第二齿轮8都
具有一个最大半径和最小半径。在本实施例中，第一齿轮7和第二齿轮8均为金属齿轮。
该中间轴11转动安装在自行车车架上，中间轴11与第一从动齿轮9和第二从动齿
轮10一同转动，中间轴11的轴线平行于第一中轴5和第二中轴6的轴线。中间轴11可以通过
螺纹、焊接或者挡圈固定在第一从动齿轮9和第二从动齿轮10的极点上。
第一从动齿轮9和第二从动齿轮10固定在中间轴11的两端分别与第一齿轮7和第
二齿轮8啮合。同样，第一从动齿轮9和第二从动齿轮10均为两条阿基米德螺旋线对称连接
围成的非圆齿轮，第一从动齿轮9、第二从动齿轮10、第一齿轮7以及第二齿轮8尺寸均相同
且第一从动齿轮9、第二从动齿轮10、第一齿轮7以及第二齿轮8的轮齿和齿槽均相同。在本
实施例中，第一从动齿轮9和第二从动齿轮10均为金属齿轮。中间轴11的两端分别固定在第
一从动齿轮9和第二从动齿轮10的极点上，因此第一从动齿轮9和第二从动齿轮10也同样都
具有一个最大半径和最小半径。在转动时，第一从动齿轮9和第二从动齿轮10均是以各自的
极点为圆心做偏心转动。为了保证在转动时，中间轴11两端受力均衡，本实施例中，安装时
必须保证第一齿轮7的最大半径与第一从动齿轮9的最小半径啮合时，第二齿轮8的最小半
径与第二从动齿轮10的最大半径啮合。由阿基米德螺旋线极坐标公式我们可以知道，阿基
米德螺旋线的极坐标方程为：r＝aθ，这种螺线的每条臂的距离永远相等于2πa。而阿基米德
螺旋线非圆齿轮的节曲线是通过原点截取的。根据阿基米德螺旋线的特性，第一齿轮7和第
一从动齿轮9啮合转动时，第一齿轮7和第一从动齿轮9的半径一个在均匀增大的同时另一
个在均匀的减小。这样使第一齿轮7和第一从动齿轮9的极点距离始终不变，另一方面使它
们的转动角速度相对均匀改变。同理，第二齿轮8和第二从动齿轮10的极点距离始终不变，
第二齿轮8和第二从动齿轮10的转动角速度相对均匀改变，这样的设置就保证了中间轴11
两端受力均衡。
该从动装置200为牙盘21，牙盘21固定安装在第一中轴5或者第二中轴6上，在本实
施例中，牙盘21固定在第一中轴5上位于第一曲柄3和第一齿轮7之间。当驱动装置100开始
运转时，牙盘21与第一齿轮7一同转动。牙盘21通过链条驱动自行车后轮转动。牙盘21通过
可以通过焊接、花键连接或者螺母固定等方式固定在第一中轴5上。
实施例2
图6除了本发明实施例2的自行车无死点驱动中轴的结构示意图，为了方便说明，
仅示出与本实施例相关的部分，详述如下：
如图6和7所示，与实施例1不同在于，本实施例中的从动装置200为锥齿22，该锥齿
22固定安装在中间轴11的一端。在本实施例中，锥齿22固定安装在中间轴11安装第一从动
齿轮9那一端，锥齿22位于第一从动齿轮9背向第二从动齿轮10那一面，当中间轴11转动时，
锥齿22与第一从动齿轮9和第二从动齿轮10一同转动，锥齿22通过与传动轴12啮合驱动自
行车后轮转动。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本
发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，
在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。