CN104118519A - 一种高效驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高效驱动装置，包括动力机构、动力传递机构和动力输出机构，所述动力传递机构包括轴盘，所述轴盘上设有通孔，通孔内设有中轴，所述动力机构包括设在中轴上的驱动板，驱动板为两块，分别为第一驱动板和第二驱动板，第一驱动板与第二驱动板通过中轴轴接在轴盘的同一侧。本发明具有可在不改变驱动轮和从动轮之间传动比的情况下，提升30%的功率输出量，并且结构简单，稳定可靠，在制造成本上也较低。

Description

一种高效驱动装置

技术领域

本发明涉及机械领域，尤其涉及一种凸轮驱动设备，具体是指一种高效驱动装置。 

背景技术

众所周知，目前的驱动装置多数为耗能装置，一般是通过电动机、柴油机等将功率输出，实现能量的转换，但对于比较传统的人力传动机构而言，如何提高功率传输率，降低人力输出成本，是一个值得深究的问题。 

例如，自行车作为一种代步工具，被人们广泛使用，骑自行车不仅仅环保，还具有很好的健身作用。目前市场上较好的自行车品牌化严重，如宝马、悍马、捷安特等等品牌价格较高，这些品牌的自行车之所以卖得高，是因为车身质量较好，如果单纯从人体能量输出角度将，这些自行车的能量转换，提高功率的输出依然是通过调整链轮的大小比例来实现，这样带来的问题就是增加了自行车的成本。 

目前的自行车驱动方式是采用脚踏曲柄与大链轮是一个整体部件，脚踏曲柄转动一周，大链轮转动一周，然后通过链条驱动自行车后轮中轴上的小链轮实现传动，小链轮驱动自行车后轮转动，基于这种结构自行车的设计，如果想提高自行车的速度，只能调节大链轮和小链轮之间的传动比。 

此外，不仅仅是在自行车领域，所有通过这种链条、皮带等利用大小轮调整传输比的驱动机构在目前发展形势下，在不改变结构如自行车结构，已经无法进一步提高输出效率。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术所存在的不足之处，提供一种高效驱动装置，该驱动装置可在不改变驱动轮和从动轮之间传动比的情况下，提升30%的功率输出量，并且结构简单，稳定可靠，在制造成本上也较低。 

本发明的技术解决方案是，提供如下一种高效驱动装置，包括动力机构、动力传递机构和动力输出机构。 

进一步改进，一种高效驱动装置，所述动力传递机构包括轴盘，所述轴盘上设有通孔，通孔内设有中轴。采用本技术方案，主要提供传动中动力的传输，经外界的动力通过中轴传递给动力装置，使之产生加速。 

进一步改进，所述动力机构包括设在中轴上的驱动板，驱动板为两块，分别为第一驱动板和第二驱动板，第一驱动板与第二驱动板通过中轴轴接在轴盘的同一侧。采用本技术方案，两块驱动板可实现交替运动，实现不间断性的提高输出功率，两块驱动板结构基本一致，都是通过设置在驱动板上的中轴孔与中轴连接，并且第一驱动板和第二驱动板都能在中轴上转动，为提高转速输出提供必要技术条件。 

进一步改进，所述第一驱动板上设有第一台阶轴，第一台阶轴上轴接有第一棘爪；第二驱动板上设有第四台阶轴，第四台阶轴上轴接有第二棘爪，所述第一台阶轴上还轴接有第一连接板，第一连接板末端轴接有第二连接板，第一连接板与第二连接板之间设有第二台阶轴；所述第四台阶轴上接有第三连接板，第三连接板末端轴接有第四连接板，第三连接板与第四连接板之间设有第五台阶轴。采用本技术方案，通过台阶轴与连接杆的连接，为后续的滚动轴承绕在凸轮滚动提供技术支持，并将动力通过连接杆传递给驱动板，利用棘爪传给驱动轴套，然后传递给大链轮，实现轴盘与大链轮之间的传动比大于1，提高输出速度。 

进一步改进，所述轴盘上位于通孔的两侧对称设有第三台阶轴和第六台阶轴，第二连接板末端与第三台阶轴轴接，第四连接板末端与第六台阶轴连接，所述第一驱动板和第二驱动板上均设有复位拉簧，所述复位拉簧分别为第一复位拉簧和第二复位拉簧，第一复位拉簧的一端与第二驱动板连接，第一复位拉簧的另一端与第三台阶轴连接；第二复位拉簧的一端与第一驱动板连接，第一复位拉簧的另一端与第六台阶轴连接。利用复位拉簧主要是实现当滚动轴承沿着凸轮最高点向最低点滚动时的复位，便于滚动轴承始终紧紧贴合在凸轮外轮廓的工作面上，确保动力输出稳定。 

进一步改进，所述第一台阶轴上设有供第一棘爪复位的第一复位扭簧；第二台阶轴上设有供第二棘爪复位的第二复位扭簧，所述第一驱动板上设有用于固定第二复位拉簧的第一挂簧销，第二驱动板上设有用于固定第一复位拉簧的第二挂簧销，所述第二台阶轴和第五台阶轴上均设有滚动轴承。采用本技术方案，可较为稳定的固定复位弹簧利用滚动轴承沿着凸轮外轮廓工作面滚动，实现动力转换和传输，利用凸轮的轮廓结构实现动力的提升。 

进一步改进，所述动力传递机构还包括设在中轴上与棘爪相配合的驱动轴套，驱动轴套上设与棘爪相配合的棘轮。采用本技术方案， 将动力机构产生的加速运动通过棘轮和棘爪的作用，进行传递，并且两个棘轮和实现交替加速。 

进一步改进，所述动力机构还包括设在轴盘上有棘爪的对侧的凸轮，凸轮的外轮廓面为奇数个凹凸交替的凸轮工作面，所述滚动轴承与凸轮的外轮廓面在同一平面上，且滚动轴承沿着凸轮的外轮廓面滚动。采用本技术方案，之所以采用奇数个，以梅花状的五个凸出与凹陷结构为例，第一驱动板和第二驱动板分别经历了五次由凹陷处向凸出处运动的过程，共计十次这种动作，完成加速运动，所以，实现自行车的加速运行，提高效率，利用该装置作用，即实现了大链轮的转速明显高于脚踏曲柄的转速，速度可提升30%以上。 

进一步改进，所述动力输出机构包括设在驱动轴套上的大链轮，所述大链轮设在远离棘爪的一侧。采用本技术方案，大链轮作为本机构的最终输出端，本机构应用在自行车中时，通过链条与自行车后轮上的小链轮连接。 

进一步改进，所述轴盘外还设有外壳体，外壳体两侧分别设有第一法兰盘和第二法兰盘，凸轮上远离棘爪的一侧与第一法兰盘相接，大链轮与驱动轴套之间设有第二法兰盘。采用本技术方案，利用该外壳体对内部的各部分起到保护作用，并起到支撑作用。 

采用本技术方案的有益效果：可在不改变驱动轮和从动轮之间传动比的情况下，提升30%的功率输出量，并且结构简单，稳定可靠，在制造成本上也较低。当该驱动装置可应用在自行车上，大大提高自行车的行驶速度。 

附图说明

图1为本发明驱动装置的结构示意图。 

图2为本发明与凸轮配合使用时的结构示意图。 

图3为驱动轴体部分的结构示意图。 

图4为驱动轴套的结构示意图。 

图5为外壳体结构示意图。 

图6为第一法兰盘和凸轮配合关系结构示意图。 

图7为第二法兰盘结构示意图。 

图8为大链轮结构示意图。 

图中所示：1、轴盘，2、中轴，3、第一驱动板，4、第二驱动板，5、第一台阶轴，6、第一棘爪，7、第四台阶轴，8、第二棘爪，9、第一连接板，10、第二连接板，11、第二台阶轴，12、第三连接板，13、第四连接板，14、第五台阶轴，15、第三台阶轴，16、第六台阶轴，17、第一复位拉簧，18、第二复位拉簧，19、第一复位扭簧，20、第二复位扭簧，21、第一挂簧销，22、第二挂簧销，23、滚动轴承，24、驱动轴套，25、棘轮槽，26、大链轮，27、凸轮，28、外壳体，29、第一法兰盘，30、第二法兰盘。 

具体实施方式

为便于说明，下面结合附图，对发明的高效驱动装置做详细说明。 

如图1至图8中所示，一种高效驱动装置，包括动力机构、动力传递机构和动力输出机构。 

所述动力传递机构包括中轴2，中轴2上套装有轴盘1，所述轴盘1为菱形扁平板状，且菱形的四个角均设有倒圆角， 菱形的中心位置设有通孔，通孔套装在中轴2上。 

所述动力机构包括位于轴盘1的同一侧的中轴2上套装的两块驱动板，分别为第一驱动板3和第二驱动板4，如图1中所示，第一驱动板3位于第二驱动板4底部，第一驱动板3和第二驱动板4结构相同，均为矩形扁平板状，且倒圆角后为跑道形，第一驱动板3与中轴2连接的一端设有中轴2孔，并与中轴2之间为轴接，第一驱动板3的另一端设有第一挂簧销21和第一棘爪6，第一挂簧销21在第一棘爪6的上方布置，第一棘爪6与第一驱动板3之间通过第一台阶轴5轴接，第一棘爪6可在第一台阶轴5上转动，且第一台阶轴5与第一棘爪6之间还设有第一复位扭簧19，第一台阶轴5上还套装有第一连接板9，第一连接板9的末端通过第二台阶轴11接有第二连接板10，第二连接板10末端通过第三台阶轴15与轴盘1相接，第二连接板10可在第三台阶轴15上转动，第三台阶轴15上还设有第一复位拉簧17，第一复位拉簧17的另一端与第二驱动板4上设置的第二拉簧销连接，第二驱动板4的结构与第一驱动板3的结构相同，两者以中轴2为基准呈轴对称方式布置在中轴2上，第二驱动板4与中轴2连接的一端设有中轴2孔，并与中轴2之间为轴接，第二驱动板4的另一端设有第二挂簧销22和第二棘爪8，第二棘爪8位于第二挂簧销22的上方，第二棘爪8与第二驱动板4之间通过第四台阶轴7轴接，第二棘爪8可在第四台阶轴7上转轴，且第四台阶轴7与第二棘爪8之间设有第二复位扭簧20，同样，第二台阶轴11上还套装有第三连接板12，第三连接板12的末端通过第五台阶轴14接有第四连接板13，第四连接板13末端通过第六台阶轴16与轴盘1相接，第四连接板13可在第六台阶轴16上转动，第六台阶轴16上还设有第二复位拉簧18，第二复位拉簧18的另一端与第一驱动板3上设置的第一拉簧销连接，即： 

第一驱动板3和第二驱动板4、第一挂簧销21和第二挂簧销22、第一棘轮和第二棘轮、第一连接板9和第三连接板12、第二连接板10和第四链接板、第一台阶轴5和第四台阶轴7、第三台阶轴15和第六台阶轴16、第二台阶轴11和第五台阶轴14、第一复位拉簧17和第二复位拉簧18、第一复位扭簧19和第二复位扭簧20均以中轴2为基准成轴对称方式布置。

在第二台阶轴11和第五台阶轴14上均设有滚动轴承23，以轴盘1为分界点，在没有棘轮一侧的中轴2上套装有第一法兰盘29，第一法兰盘29靠近轴盘1的一侧设有凸轮27，凸轮27上凹凸数量为奇数个，该处采用五个为例；在设有棘轮一侧的中轴2上还套有驱动轴套24，驱动轴套24为阶梯轴状凸台，靠近轴盘1的凸台侧壁上设有与棘轮相配合的棘轮槽25。 

所述动力输出机构包括远离轴盘1的凸台上通过螺钉接有大链轮26，一般情况下，靠近轴盘1的凸台直径大于远离轴盘1的凸台直径。 

该装置外还设有外壳体28，起到支撑作用，外壳体28为两端开口的直筒状结构，便于安装，其中一侧上接有第一法兰盘29，另一侧接有第二法兰盘30，第二法兰盘30位于大链轮26与外壳体28之间，大链轮26位于外壳体28外侧。 

该装置应用在自行车上，中轴2的两端部设有脚踏曲柄。 

该装置的使用工作原理如下： 

如图所示：大链轮26通过三个螺钉与驱动轴套24连接在一起，连接强度高；第二法兰盘30与中轴2之间设有轴承，第二法兰盘30位于大链轮26与驱动轴套之间，并通过四个螺钉链接在外壳体28上；为了防止台阶轴上装配的连接板、棘爪以及轴承的脱落，在台阶轴上设置挡圈，值得注意的是，驱动轴套上的棘轮槽25与棘爪紧靠，并且棘爪位于棘轮槽25内，凸轮27此处采用五组，并通过五个螺钉链接在第一法兰盘29上，第一法兰盘29通过四个螺钉与外壳体28相连，凸轮27的外轮廓形状类似于梅花状，第二台阶轴11和第五台阶轴14上设有的滚动轴承23与凸轮27外轮廓位于同一平面上，并且滚动轴承23在凸轮27转动过程中，沿着凸轮27的外轮廓滚动运行。

使用过程中，将脚踏曲柄沿着图中箭头方向转动，带动固定在中轴2上的第二法兰盘30和轴盘1转动，从而在第二法兰盘30的作用下，带动凸轮27转动，从而使位于凸轮27轮廓上的滚动轴承23沿着凸轮27运动，该装置包括两套驱动系统，分别是第一驱动板3上连接的滚动轴承23和第二驱动板4上连接的驱动轴套，当第一驱动板3上的滚动轴承23位于凸轮27的凹陷最低点时，第二驱动板4上的滚动轴承23位于对侧凸轮27的凸出最高点，凸轮27的继续转动，迫使第一驱动板3上的滚动轴承23沿着凸轮27的轮廓由最低点向最高点滑动，同时，第二驱动板4上的滚动轴承23在第二复位拉簧18的作用下，迫使滚动轴承23沿着凸轮27的轮廓由最高点向最低点滑动，属于复位的过程，两个驱动板交替进行该运动，脚踏曲柄驱动中轴2即可完成转动。 

即：脚踏曲柄带动轴盘1转动，轴盘1分别带动第二连接板10和第四连接板13运动，第二连接板10通过第一连接板9带动第一驱动板3，从而带动位于第一驱动板3上的第一棘爪6运动，然后通过棘爪与棘轮槽25的相互作用，带动驱动轴套24转动，最终带动安装在驱动轴套24上的大链轮26转动，同理，第二驱动板4的传动与第一驱动板3相同，两者交替实现驱动。 

脚踏曲柄转动一周，两个紧贴在凸轮27外轮廓面上的滚动轴承23运动一周，而在凸轮27外轮廓面即工作面上转动时，轴盘1上的第一驱动板3和第二驱动板4分别由凸轮27的凹陷处向凸出处滚动和由凸轮27的凸出处向凹陷处滚动，以五个凹凸交替出现的梅花状凸轮27为例，第一驱动板3和第二驱动板4分别经历了五次由凹陷处向凸出处运动的过程，共计十次这种动作，完成加速运动，所以，实现自行车的加速运行，提高效率，利用该装置作用，即实现了大链轮26的转速明显高于脚踏曲柄的转速，速度可提升30%以上。 

在上述实施例中，对本发明的最佳实施方式做了描述，很显然，在本发明的发明构思下，仍可做出很多变化。如棘轮槽25可以是一个棘轮等，在此，应该说明，在本发明的发明构思下所做出的任何改变都将落入本发明的保护范围内。 

Claims (10)

1.一种高效驱动装置，其特征是：包括动力机构、动力传递机构和动力输出机构。

2.根据权利要求1所述的高效驱动装置，其特征是：所述动力传递机构包括轴盘（1），所述轴盘（1）上设有通孔，通孔内设有中轴（2）。

3.根据权利要求1所述的高效驱动装置，其特征是：所述动力机构包括设在中轴（2）上的驱动板，驱动板为两块，分别为第一驱动板（3）和第二驱动板（4），第一驱动板（3）与第二驱动板（4）通过中轴（2）轴接在轴盘（1）的同一侧。

4.根据权利要求3所述的高效驱动装置，其特征是：所述第一驱动板（3）上设有第一台阶轴（5），第一台阶轴（5）上轴接有第一棘爪（6）；第二驱动板（4）上设有第四台阶轴（7），第四台阶轴（7）上轴接有第二棘爪（8），所述第一台阶轴（5）上还轴接有第一连接板（9），第一连接板（9）末端轴接有第二连接板（10），第一连接板（9）与第二连接板（10）之间设有第二台阶轴（11）；所述第四台阶轴（7）上接有第三连接板（12），第三连接板（12）末端轴接有第四连接板（13），第三连接板（12）与第四连接板（13）之间设有第五台阶轴（14）。

5.根据权利要求4所述的高效驱动装置，其特征是：所述轴盘（1）上位于通孔的两侧对称设有第三台阶轴（15）和第六台阶轴（16），第二连接板（10）末端与第三台阶轴（15）轴接，第四连接板（13）末端与第六台阶轴（16）连接，所述第一驱动板（3）和第二驱动板（4）上均设有复位拉簧，所述复位拉簧分别为第一复位拉簧（17）和第二复位拉簧（18），第一复位拉簧（17）的一端与第二驱动板（4）连接，第一复位拉簧（17）的另一端与第三台阶轴（15）连接；第二复位拉簧（18）的一端与第一驱动板（3）连接，第一复位拉簧（17）的另一端与第六台阶轴（16）连接。

6.根据权利要求5所述的高效驱动装置，其特征是：所述第一台阶轴（5）上设有供第一棘爪（6）复位的第一复位扭簧（19）；第二台阶轴（11）上设有供第二棘爪（8）复位的第二复位扭簧（20），所述第一驱动板（3）上设有用于固定第二复位拉簧（18）的第一挂簧销（21），第二驱动板（4）上设有用于固定第一复位拉簧（17）的第二挂簧销（22），所述第二台阶轴（11）和第五台阶轴（14）上均设有滚动轴承（23）。

7.根据权利要求2所述的高效驱动装置，其特征是：所述动力传递机构还包括设在中轴（2）上与棘爪相配合的驱动轴套（24），驱动轴套（24）上设与棘爪相配合的棘轮（25）。

8.根据权利要求6所述的高效驱动装置，其特征是：所述动力机构还包括设在轴盘（1）上有棘爪的对侧的凸轮（27），凸轮（27）的外轮廓面为奇数个凹凸交替的凸轮工作面，所述滚动轴承（23）与凸轮（27）的外轮廓面在同一平面上，且滚动轴承（23）沿着凸轮（27）的外轮廓面滚动。

9.根据权利要求1所述的高效驱动装置，其特征是：所述动力输出机构包括设在驱动轴套（24）上的大链轮（26），所述大链轮设在远离棘爪的一侧。

10.根据权利要求7、8或9所述的高效驱动装置，其特征是：所述轴盘（1）外还设有外壳体（28），外壳体（28）两侧分别设有第一法兰盘（29）和第二法兰盘（30），凸轮（27）上远离棘爪的一侧与第一法兰盘（29）相接，大链轮（26）与驱动轴套（24）之间设有第二法兰盘（30）。