CN101235886A - 椭圆伸缩曲柄 - Google Patents

Abstract

一种椭圆伸缩曲柄，包括曲柄、传动盘、设置于曲柄和传动盘之间的可配合的滑块与滑槽构件和传动轴组件，所述曲柄与传动盘之间通过传动轴组件枢接，所述可配合的滑块与滑槽构件与传动轴组件连接，且所述传动轴组件为可调整可配合的滑块与滑槽构件相对位置的构件。该椭圆伸缩曲柄结构紧凑，体积小，容易收存，构造不易损坏，运行性能稳定，可通过缓慢改变曲柄的长度以调整力矩，在达到省力之功效的同时，亦符合人体工程学之原理，可有效保障人体的健康和安全，可被广泛应用于如自行车、三轮车及椭圆机等多种健身器材中。

Description

椭圆伸缩曲柄

技术领域

本发明涉及一种曲柄运动机构，具体涉及一种结构紧凑、构造稳定，可根据人体的施力方式及时调整曲柄施力臂大小，并具有近似椭圆形运动轨迹的椭圆伸缩曲柄。

背景技术

曲柄运动机构主要应用于传递动力和省力作业，其常被运用于自行车、健身器材等设备中。常见的曲柄运动机构的运作原理是通过人工方式驱动曲柄绕作圆周运动，并带动传动盘同步旋转，进而传动盘通过皮带、链条等带动其他装置运动。但这类曲柄运动机构的缺点在于，曲柄长度不可变，在运行过程中较难针对人体，特别是人体关节部位，如脚腕处在不同位置处的不同施力方式而快速调整曲柄施力臂的大小，从而导致人在利用该曲柄运动机构工作或运动时非常费力、易于疲劳，且曲柄的圆型运动轨迹与人体关节部位的椭圆形运动轨迹不符，故而该类曲柄运动机构还常会导致人体关节部位受伤。

中国专利公开号为CN101016070、公开日为2007年8月15目的发明专利提出一种可自动改变动力杆长度的自行车脚踏传动机构，其包含脚踏板、曲线导槽板、滑套、动力杆及导引销，曲线导槽板装在自行车的车架上，曲线导槽板上有曲线导槽，滑套装在传动链轮上，随链轮一起转动，滑套有中心孔，动力杆的一端装脚踏板，另一端装入滑套的中心孔中，可在中心孔中滑动，导引销装在动力杆的中段上，导引销的末端嵌入曲线导槽板的曲线导槽中，可在曲线导槽中滑动。该传动机构可使动力杆(曲柄)的长度在运行中不断改变，并使传动力矩也不断改变，达到省力之功效，并可具有非圆型的运动轨迹，但该传动机构结构较为松散，体积较大，不易存放，构造易损坏，若曲线导槽内进入杂物等则该传动机构将无法正常运行。

发明内容

本发明的目的在于提出一种结构紧凑，体积小，构造不易损坏，运行稳定，可根通过改变曲柄的长度同步调整施力臂大小，以达到省力之功效，并具有近似椭圆形运动轨迹的椭圆伸缩曲柄，以克服现有技术中的不足。

为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

一种椭圆伸缩曲柄，包括设置于曲柄和传动盘之间的可配合的滑块与滑槽构件，其特征在于所述椭圆伸缩曲柄还包括设置于曲柄和传动盘之间的传动轴组件，所述曲柄与传动盘之间通过传动轴组件枢接，所述可配合的滑块与滑槽构件与传动轴组件连接，且所述传动轴组件为可调整可配合的滑块与滑槽构件相对位置的构件。

具体而言，所述传动轴组件包括套管组件和传动轴，所述传动轴设于传动盘的轴心线上，所述套管组件套设于传动轴上，其一端固定设置于传动盘上，另一端与曲柄连接，所述套管组件包括至少两个套管件和一轴承座部，所述套管件一端通过滚动轴承与轴承座部的端部连接，且所述套管件的轴心线与传动盘轴心线平行。

所述套管件为两端开口的管状件，其一端面上设有一螺纹固定件，所述曲柄中段沿与传动盘轴心线平行的方向设有一螺纹通孔，所述曲柄通过该螺纹通孔和螺纹固定件与套管件固定连接，所述轴承座部上于传动盘轴心线方向上设置一轴孔。

所述传动轴通过滚动轴承设置于轴承座部中的轴孔内，且其两端由该轴孔中伸出。

所述曲柄一端具有沿曲柄纵长方向分布的滑块或滑槽结构，所述传动盘上和/或传动轴组件中设有可与该滑块或滑槽结构配合的滑槽或滑块构件。

所述滑槽或滑块构件的一侧设有可容纳传动轴端部的轴孔，另一侧具有滑槽或滑块结构。

所述滑槽或滑块构件的一侧具有一凸起部，该凸起部中设有可容纳传动轴端部的轴孔。

所述曲柄为两根，其以中心对称的方式对称分布于传动盘两侧，并相互错开180°，且曲柄纵长方向与传动盘径向平行，其具有滑块或滑槽结构的一端靠近传动盘的轴心。

该椭圆伸缩曲柄通过在曲柄和传动盘之间设置可配合的滑块和滑槽运动机构，并以传动轴组件调整可配合的滑块和滑槽运动机构的相对位置，实现了在椭圆伸缩曲柄运行过程中，曲柄相对于传动轴的长度自动可调，并使曲柄的运动轨迹为一近似椭圆状的平滑曲线，不仅符合人体关节部位的运动方式，且可使人们运用该椭圆伸缩曲柄工作或运动时更为省力。同时，这种设置还使曲柄运动机构的结构非常紧凑，体积小，易于存放，且构造不易被损坏。

该椭圆伸缩曲柄中，较为优化的方式是在曲柄的一端沿其纵长方式设置滑块或滑槽结构，并在传动轴组件和/或传动盘上设置与之配合的滑槽或滑块构件，这样可进一步简化该椭圆伸缩曲柄的结构，上述滑槽或滑块构件的一侧设有可容纳传动轴端部的轴孔，另一侧具有滑槽或滑块结构，为不影响该构件的机械强度，较好的方式是在该滑槽或滑块构件的一侧设置一凸起部，并将容纳传动轴端部的轴孔设置在该凸起部中。同时，考虑到实际应用的需要，上述曲柄可为两根，其以中心对称的方式对称分布于传动盘两侧，并彼此错开180°，且曲柄纵长方向与传动盘径向平行，其具有滑块或滑槽结构的一端靠近传动盘的轴心。

该椭圆伸缩曲柄中，传动轴组件在将曲柄及传动盘连接的同时，还能调整滑块及滑槽相对位置。为实现上述功能，该传动轴具有如下结构，即该传动轴组件主要由套管组件和传动轴组成，传动轴设于传动盘的轴心线上，套管组件通过滚动轴承等构件套设于传动轴上，其一端固定设置于传动盘上，另一端与曲柄连接，套管组件包括至少两个套管件和一轴承座部，套管件一端通过滚动轴承等与轴承座部的端部连接，套管件的轴心线与传动盘轴心线平行。更具体的讲，上述的套管件为两端开口的管状件，其一端面上，特别是该端面的外周处设有一螺纹固定件，而上述曲柄中段沿与传动盘轴心线平行的方向设有一螺纹通孔，曲柄可通过该螺纹通孔和螺纹固定件与套管件固定连接，而轴承座部上于传动盘轴心线方向上设置一轴孔，传动轴可通过滚动轴承设置在该轴孔中，且其两端由该轴孔中伸出，并固定设置于滑块或滑槽构件上设置的轴孔中，为使传动轴与滑块或滑槽构件的结合更为牢固，传动轴的两端还可通过螺紧方式固定在滑块或滑槽构件上。通过这样的设置，套管件、曲柄、传动轴、滑块或滑槽构件和传动盘可同步与轴承座部发生相对转动，但在转动过程中，套管组件上的螺纹固定件与传动盘轴心线的距离不断发生变化，进而导致与套管组件连接的曲柄和与传动轴连接的滑块或滑槽构件的相对位置亦不断发生变化，从而使曲柄不断由滑块或滑槽构件中缩进或伸出，从而改变曲柄的运动轨迹。需要指出的是，上述的轴承座部可以为五通管等。

该椭圆伸缩曲柄的运行过程如下：设一根曲柄最初处于垂直位置，与该曲柄连接的螺纹固定件与传动盘轴心线之间的间距为最小值，而曲柄上的滑块或滑槽结构滑入滑块或滑槽构件中的长度为最大，随着曲柄由垂直位置逐渐偏移，与该曲柄连接的螺纹固定件传动盘轴心线之间的间距逐渐减小，曲柄上的滑块或滑槽结构逐渐由滑块或滑槽构件中滑出，使曲柄相对于传动盘轴线的力臂逐渐增大，且当曲柄运转90°时，曲柄相对于传动盘轴线的施力臂为最大值，而后曲柄继续伸长，至曲柄运转180°时，与该曲柄连接的螺纹固定件与传动盘轴心线的间距为最大值，曲柄滑出滑块或滑槽构件的长度为最大，其后与曲柄连接的螺纹固定件传动盘轴心线之间的间距再次逐渐减小，至曲柄转过360°时，与曲柄连接的螺纹固定件与传动盘轴心线之间的间距再次达到最小值。传动盘另一侧设置的曲柄的运行过程与上述曲柄的曲柄运动过程类似，但其力臂变化过程与上述曲柄的变化过程相反。根据以上所述椭圆伸缩曲柄的运行过程可知，曲柄的运行轨迹为一上部为长轴在水平方向上的椭圆型，而下部为一短轴处于水平方向上的椭圆型，该曲柄的运行轨迹弧度变化平缓，与人体关节处，如手腕或脚腕的运动方式相符，可防止人体在使用该椭圆伸缩曲柄时扭伤。同时，该椭圆伸缩曲柄的运行方式还与人的施力方式相符合，即当曲柄处于在水平位置附近时，曲柄力臂较大，便于施力，而在垂直位置附近时，曲柄力臂较小，无需施力，并可快速滑过。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：该椭圆伸缩曲柄结构紧凑，体积小，容易收存，构造不易损坏，运行性能稳定，可通过缓慢改变曲柄的长度以调整力矩，在达到省力之功效的同时，亦符合人体工程学之原理，可有效保障人体的健康和安全，该椭圆伸缩曲柄可被广泛应用于如自行车、三轮车及椭圆机等多种健身器材中。

附图说明

以下结合附图及具体实施方式对本发明做进一步说明。

图1是实施例1中椭圆伸缩曲柄的立体结构示意图；

图2是实施例1中椭圆伸缩曲柄的分解结构示意图；

图3是实施例1中椭圆伸缩曲柄中各组件的组装关系示意图。

具体实施方式

实施例1如图1、图2和图3所示，该椭圆伸缩曲柄包括通过传动轴组件枢接的曲柄1、1’和传动盘2，所述曲柄1、1’一端具有沿曲柄纵长方向分布的滑块结构，该滑块结构与连接在传动轴组件上的滑槽构件3、3’可互相配合，所述传动轴组件包括传动轴4，套管件5、5’，滚动轴承6、6’、7、7’和五通管8，传动轴4设置在传动盘2的轴心线上，其一端由传动盘的轴心处穿过，套管件5、5’分别通过滚动轴承6、6’固定设置在五通管8的两端，五通管中沿传动盘的轴心线方向开设一轴孔，传动轴4通过滚动轴承7、7’设置于该轴孔中，且其两端由该轴孔中伸出，上述套管件5、5’的轴心线与传动盘的轴心线平行，套管件5背离传动盘的端面均为环内径小于管内径的环形面，上述两个环形面的外周处沿环形面的轴心线方向各设有一螺纹固定件9，所述滑槽构件3背离传动盘的一侧设有滑槽结构，其面向传动盘的一侧设有一凸起部，该突起部上设有一轴孔，传动轴4背离传动盘的一端固定于该轴孔中，且传动轴的该端上沿轴向设有一螺孔13，滑槽构件上于轴孔背侧设有一轴向的、与轴孔贯通的螺孔，传动轴和滑槽构件可通过一平头螺栓件14及上述螺孔固定在一起，曲柄1具有滑块结构的一端插入滑槽构件3中，且该端上沿平行于传动盘轴心线的方向开设有一螺纹通孔10，曲柄1通过螺栓11、螺纹通孔10、间隔套管12和螺纹固定件9与套管件5连接，套管件5’靠近传动盘的端面为与套管件5类似的环形面，该环形面上亦设有一螺纹固定件9’，螺纹固定件9、9’共处于一条平行于套管件5、5’轴心线的直线上，但其位置相互错开180°，套管件5’通过其环形端面固定连接在传动盘2的一侧，传动盘2的另一侧固定连接滑槽构件3’，该滑槽构件3’具有与滑槽构件3相同的结构，其具有轴孔的凸起部由传动盘的轴心处穿出，传动轴4的一端设置于该轴孔内，传动轴的该端及相应滑槽构件具有与传动轴另一端及配合的滑槽构件类似的结构，传动轴和滑槽构件通过平头螺栓件14’及螺孔固定。曲柄1’具有滑块结构的一端插入滑槽构件3中，且该端上沿平行于传动盘轴心线的方向开设有一螺纹通孔10’，曲柄1’通过螺栓11’、螺纹通孔10’、间隔套管12’和螺纹固定件9与套管件5’连接。上述曲柄1、1’按曲柄纵长方向与传动盘径向平行的方式设置，其具有滑块结构的一端靠近传动盘轴心，且曲柄1、1’呈中心对称，并相互错开180°。

该实施例中，可采取将曲柄设置为沿曲柄纵长方向具有滑槽结构，或在曲柄纵长方向上附设与滑槽构件配合的滑块构件的方式。上述轴承座部亦不限于五通管等装置，而可为具有与上述轴承座部内类似轴孔设置方式之构件。上述套管件可通过螺纹接合、焊接等多种方式固定设置在传动盘上。上述传动盘可为皮带盘、链轮等。总而言之，上述实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种椭圆伸缩曲柄，包括设置于曲柄和传动盘之间的可配合的滑块与滑槽构件，其特征在于所述椭圆伸缩曲柄还包括设置于曲柄和传动盘之间的传动轴组件，所述曲柄与传动盘之间通过传动轴组件枢接，所述可配合的滑块与滑槽构件与传动轴组件连接，且所述传动轴组件为可调整可配合的滑块与滑槽构件相对位置的构件。

2.根据权利要求1所述的椭圆伸缩曲柄，其特征在于所述传动轴组件包括套管组件和传动轴，所述传动轴设于传动盘的轴心线上，所述套管组件套设于传动轴上，其一端固定设置于传动盘上，另一端与曲柄连接，所述套管组件包括至少两个套管件和一轴承座部，所述套管件一端通过滚动轴承与轴承座部的端部连接，且所述套管件的轴心线与传动盘轴心线平行。

3.根据权利要求2所述的椭圆伸缩曲柄，其特征在于所述套管件为两端开口的管状件，其一端面上设有一螺纹固定件，所述曲柄中段沿与传动盘轴心线平行的方向设有一螺纹通孔，所述曲柄通过该螺纹通孔和螺纹固定件与套管件固定连接，所述轴承座部上于传动盘轴心线方向上设置一轴孔。

4.根据权利要求3所述的椭圆伸缩曲柄，其特征在于所述传动轴通过滚动轴承设置于轴承座部中的轴孔内，且其两端由该轴孔中伸出。

5.根据权利要求1所述的椭圆伸缩曲柄，其特征在于所述曲柄一端具有沿曲柄纵长方向分布的滑块或滑槽结构，所述传动盘上和/或传动轴组件中设有可与该滑块或滑槽结构配合的滑槽或滑块构件。

6.根据权利要求1或2所述的椭圆伸缩曲柄，其特征在于所述滑槽或滑块构件的一侧设有可容纳传动轴端部的轴孔，另一侧具有滑槽或滑块结构。

7.根据权利要求6所述的椭圆伸缩曲柄，其特征在于所述滑槽或滑块构件的一侧具有一凸起部，该凸起部中设有可容纳传动轴端部的轴孔。

8.根据权利要求5所述的椭圆伸缩曲柄，其特征在于所述曲柄为两根，其以中心对称的方式对称分布于传动盘两侧，并相互错开180°，且曲柄纵长方向与传动盘径向平行，其具有滑块或滑槽结构的一端靠近传动盘的轴心。

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