CN101224778A - 人力脚蹬省力驱动装置 - Google Patents

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胡青春
张丽燕
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Abstract

本发明公开人力脚蹬省力驱动装置。该装置的左、右两个脚蹬分别通过两曲柄联接在左轴和右轴上,左轴和右轴分别通过轴承固定在箱体两侧,箱体内设一个输入输出转向相反、传动比为1的传动装置;两曲柄分别与左右链盘联接;后驱动轮花鼓上左右两端安装了两个飞轮,通过链条分别与左右链盘联接;挡块一块用螺纹或焊接方式固联在曲柄上,挡块二固联在从车架上伸出的支架上,挡块二与挡块一的接触限制曲柄运动终端离垂直地面位的角度。本发明保证人力脚蹬驱动方式省力,结构简单,成本低,维护方便。且本发明以现有的自行车、三轮车以及人力脚蹬游船结构为基础进行设计,使用十分方便,易于推广。

Description

人力脚蹬省力驱动装置
技术领域
本发明涉及机械传动技术领域,具体是指一种人力脚蹬驱动装置。
背景技术
传统的自行车、三轮车以及人力脚蹬游船,其驱动系统均通过一曲柄驱动主动链轮旋转,通过链条传动带动从动链轮传动,随之带动自行车、三轮车以及游船行进。在整个驱动过程中,人的脚掌通过作用在脚蹬上的力来驱动曲柄旋转,而脚掌作用在脚蹬上的力随着曲柄位置不同,其作用大小和方向也不同,或为沿曲柄的径向作用(不产生力矩),或为沿曲柄的切向作用(能够产生力矩)。尤其当曲柄处在垂直地面位置时,人们为了驱动车辆(游船),除了施加垂直分力(径向力,驱动力矩为零,不做功)外,还要施加水平分力(切向力),方能驱动自行车向前行进。而此时由于人的位置相对曲柄位置是不变的,要施加切向分力比较困难,容易劳累。因此,人们在骑车上坡时,往往会很费力,并且,在车骑不动时曲柄均处在垂直地面位置
发明内容
本发明就是针对自行车、三轮车以及人力脚蹬游船驱动装置存在的在曲柄旋转过程中驱动力矩有时为零的问题,而提出一种新的人力脚蹬省力驱动方法和省力机构。
本发明目的通过以下技术方案来实现:
人力脚蹬省力驱动装置,左、右两个脚蹬分别通过两曲柄联接在左轴和右轴上,左轴和右轴分别通过轴承固定在箱体两侧,箱体为一个输入输出转向相反、传动比为1的传动箱;两曲柄分别与左右链盘联接;后驱动轮花鼓上左右两端安装了两个飞轮,通过链条分别与左右链盘联接;挡块一块用螺纹或焊接方式固联在曲柄上,挡块二固联在从车架上伸出的支架上,挡块二与挡块一的接触限制曲柄运动终端离垂直地面位的角度。
为进一步实现本发明目的,所述的传动装置为箱体内设有3个圆锥齿轮,其模数、齿数均相同,第一圆锥齿轮与第二圆锥齿轮分别固联左轴和右轴上,第三圆锥齿轮通过轴承套在芯轴上,芯轴用固联于箱体上,第一圆锥齿轮与第二圆锥齿轮分别位于第三圆锥齿轮左右两侧,并与第三圆锥齿轮啮合。所述的第一圆锥齿轮与第二圆锥齿轮分别通过平键固联左轴和右轴上。所述的芯轴用垫圈及螺母固联于箱体上。
所述的传动装置还可为箱体内设有一组齿轮和一组链轮,其模数、齿数均相同,第一齿轮与第二链轮分别固联左轴和右轴上,第三齿轮和第四链轮轮分别固定在转轴上,转轴通过安装箱体上的一对轴承固定在箱体内,第一齿轮与第三齿轮啮合,第二链轮与第四链轮通过链条联接。
所述的人力脚蹬省力驱动装置,其特征在于,所述的两曲柄分别与左右链盘刚性联接。
所述的人力脚蹬省力驱动装置,其特征在于,左右链盘和飞轮为棘轮机构,并用螺纹或焊接方式与曲柄固联。
本发明左、右两个脚蹬及其联接的曲柄和链盘通过一传动部件实现方向相反运动,两个链盘借助链条分别驱动后轮车轴两端的两个飞轮,左、右两个脚蹬安装时保证处同一水平面,当右边脚蹬向下运动时,左边脚蹬向上运动,并设定向上或向下的死点位即曲柄运动终端离垂直地面位有一个角度(如15°),使整个驱动过程不出现作用力矩为零的位置,实现像人平时走路一样上下交替蹬踏,没有大的空行程,大大提高驱动效率,并且人还可根据上坡所需的力距大小,调整左、右两个脚蹬上下幅度,实现力距最大化。
本发明与现有技术相比,具有如下优点和有益效果:
(1)本发明保证人力脚蹬驱动方式省力,结构简单,成本低,维护方便。
(2)本发明以现有的自行车、三轮车以及人力脚蹬游船结构为基础进行设计,使用十分方便,易于推广。
附图说明
图1是本发明人力脚蹬省力驱动装置的原理图;
图2是本发明实施例1的脚蹬处剖面结构示意图;
图3是本发明实施例的后驱动轮中心轴剖面结构示意图;
图4是本发明实施例2脚蹬处剖面结构示意图。
具体实施方式
下面本发明的具体实施方式作进一步详细的说明,但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
如图1、2、3所示,本发明人力脚蹬省力驱动装置采用左、右两个对称且独立的部件。其中,左、右两个脚蹬10分别通过两曲柄1联接在左轴18和右轴19上,左轴18和右轴19分别通过轴承一6固定在箱体两侧,轴承6外侧设有弹性挡圈5,限制轴承6的轴向移动。箱体内设有3个圆锥齿轮,其模数、齿数均相同,保证第一圆锥齿轮7-1与第三圆锥齿轮7-3以及第二圆锥齿轮7-2与第三圆锥齿轮7-3能正确啮合。第一圆锥齿轮7-1与第二圆锥齿轮7-2分别通过平键8固联左轴18和右轴19上,第三圆锥齿轮7-3通过轴承二4套在芯轴2上,芯轴2用垫圈3及螺母固联于箱体9上,第一圆锥齿轮7-1与第二圆锥齿轮7-2分别位于第三圆锥齿轮7-3左右两侧,并与第三圆锥齿轮7-3啮合;两曲柄1分别与左右链盘12刚性联接;后驱动轮中心轴上花鼓16左右两端用螺纹联接或焊接方式安装了两个飞轮15,并通过链条17分别与左右链盘12联接,左右链盘12和飞轮15为棘轮机构;挡块一13为一方形块用螺纹或焊接方式固联在曲柄1上,其工作面粘一橡胶皮,挡块二14为一方形金属块固联在从车架21上伸出用管材焊接成的支架22上,挡块二14与挡块一13的接触限制曲柄运动,通过调整挡块一13的高度即可设置曲柄运动终端离垂直地面位的角度,使整个驱动过程不出现作用力矩为零的状况。箱体9即为一个传动箱,输入输出轴依次为左轴18与右轴19,安装时将整个传动箱固联于自行车、三轮车的支架上和脚蹬船的机架上,然后用销钉11将刚性连在一起的曲柄1与链盘12分别与左轴18与右轴19固联。
上述人力脚蹬省力驱动装置的左、右两个脚蹬10分别通过曲柄1、链盘12、链条17、飞轮15、花鼓16驱动后轮旋转,实现车向前运动。当右边脚蹬向下运动时,左边脚蹬向上运动,此时驱动力由右边脚蹬发出,相应地右边飞轮驱动后轮旋转,而左边脚蹬向上运动,其驱动的左边飞轮空转。通过设定挡块一13、挡块二14的位置,即曲柄运动终端离垂直地面的角度,使整个驱动过程不出现作用力矩为零的状况,实现像人平时走路一样上下交替蹬踏,实现整个驱动过程连续并不出现作用力矩为零的情况。
将上述人力脚蹬省力驱动装置左右两链轮12设为棘轮机构的形式,并用螺纹或焊接方式与曲柄1固联,避免了本发明的产品在后退,即后驱动轮反向转动时,两个飞轮15同时带动左右两个链轮12转动,但不会带动左轴18和右轴19同时转动而出现卡死现象。
作为一个具体实例,如人力脚蹬省力驱动装置安装于自行车(也可以是三轮车)的中轴处。设定图1中所示曲柄运动终端离垂直地面位的角度为15°,取圆锥齿轮的齿数为15,模数为2.5,其它另部件均用现有的26”自行车另部件,可大大节省成本和制造周期。经样车测试,省力效果明显,尤其在爬坡时,感觉更加轻松,而且也容易爬上较大的坡度。
实施例2
该实施例中人力脚蹬省力驱动装置与实施例1不同的是箱体内结构,如图4所示,箱体内设有一组齿轮和一组链轮,其模数、齿数均相同,第一齿轮7-1与第二链轮7-2分别固联在左轴18和右轴19上,第三齿轮7-3和第四链轮7-4轮分别通过键与转轴20相联,转轴20通过一对轴承安装在箱体9内,第一齿轮7-1与第三齿轮7-3啮合,第二链轮7-2与第四链轮7-4通过链条传动;其它部分同图2和图3。
作为一个实例,将人力脚蹬省力驱动装置在自行车或三轮车的中轴处的驱动装置,采用一对圆柱齿轮和一对链轮、链条传动同样实现传动箱内输入、输出传动比为1,且方向相反的目的。设定图1中所示曲柄运动终端离垂直地面位的角度A=18°,取圆柱齿轮的齿数为17,模数为2.5,链条节距8mm,链轮齿数17,其它另部件均用现有的26”自行车零部件。
如上所述即可较好实施本发明。

Claims (7)

1.人力脚蹬省力驱动装置,其特征在于,左、右两个脚蹬分别通过两曲柄联接在左轴和右轴上,左轴和右轴分别通过轴承固定在箱体两侧,箱体内设一个输入输出转向相反、传动比为1的传动装置;两曲柄分别与左右链盘联接;后驱动轮花鼓上左右两端安装了两个飞轮,通过链条分别与左右链盘联接;挡块一块用螺纹或焊接方式固联在曲柄上,挡块二固联在从车架上伸出的支架上,挡块二与挡块一的接触限制曲柄运动终端离垂直地面位的角度。
2.根据权利要求1所述的人力脚蹬省力驱动装置,其特征在于,所述的传动装置为箱体内设有3个圆锥齿轮,其模数、齿数均相同,第一圆锥齿轮与第二圆锥齿轮分别固联左轴和右轴上,第三圆锥齿轮通过轴承套在芯轴上,芯轴用固联于箱体上,第一圆锥齿轮与第二圆锥齿轮分别位于第三圆锥齿轮左右两侧,并与第三圆锥齿轮啮合。
3.根据权利要求2所述的人力脚蹬省力驱动装置,其特征在于,所述的第一圆锥齿轮与第二圆锥齿轮分别通过平键固联左轴和右轴上。
4.根据权利要求2所述的人力脚蹬省力驱动装置,其特征在于,所述的芯轴用垫圈及螺母固联于箱体上。
5.根据权利要求1所述的人力脚蹬省力驱动装置,其特征在于,所述的传动装置为箱体内设有一组齿轮和一组链轮,其模数、齿数均相同,第一齿轮与第二链轮分别固联左轴和右轴上,第三齿轮和第四链轮轮分别固定在转轴上,转轴通过安装箱体上的一对轴承固定在箱体内,第一齿轮与第三齿轮啮合,第二链轮与第四链轮通过链条联接。
6.根据权利要求1、2或5所述的人力脚蹬省力驱动装置,其特征在于,所述的两曲柄分别与左右链盘刚性联接。
7.根据权利要求1、2或5所述的人力脚蹬省力驱动装置,其特征在于,左右链盘和飞轮为棘轮机构,并用螺纹或焊接方式与曲柄固联。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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