CN108087519B

CN108087519B - 一种机械传动式驱动装置

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Publication number: CN108087519B
Application number: CN201711328743.1A
Authority: CN
Inventors: 陈勇
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-12-13
Filing date: 2017-12-13
Publication date: 2020-04-10
Anticipated expiration: 2037-12-13
Also published as: CN108087519A

Abstract

本发明公开了一种具有较长的动力臂，减少动力损耗，提高力效，保证合理的转速的机械传动式驱动装置，包括两套杠杆、两套传动机构、中间轴、中空滚转轴。本发明利用杠杆进行驱动，齿轮传动，动力臂长，动力损耗少，力效高，精度高，且可以保证合理的转速。

Description

一种机械传动式驱动装置

技术领域

本发明涉及一种机械传动式驱动装置

背景技术

目前常用的传动方式主要包括带传动、链传动、齿轮传动和蜗杆传动。其中带传动.中心距变化范围大，可用于较远距离的传动，传动平稳，噪音小，能缓冲吸振，结构简单，成本低，安装要求不高，然而传动精度低、效率低、寿命短。链传动中心距变化范围大，可用于较远距离的传动，在高温、油、酸等恶劣条件下能可靠工作，轴和轴承上的作用力小虽然平均速比恒定，但运转时瞬时速度不均匀，有冲击、振动和噪音，寿命较低(一般为5000h～15000h)。齿轮传动外廓尺寸小，效率高，传动比恒定，圆周速度及功率范围广，应用最广制造和安装精度要求较高，不能缓冲，有噪音。蜗杆传动结构紧凑，外廓尺寸小，传动比大，传动比恒定，传动平稳，无噪音，可做成自锁机构效率低，传递功率不宜过大，中高速需用价贵的青铜，制造精度要求高，刀具费用高。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中驱动装置的传动方式动力臂较短，驱动力损耗较多，力效不高等问题，提供一种具有较长的动力臂，减少动力损耗，提高力效，保证合理的转速的机械传动式驱动装置

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种机械传动式驱动装置，包括两套杠杆、两套传动机构、中间轴、中空滚转轴，所述杠杆包括一动力臂、两个阻力臂和一内齿弧，两个阻力臂在支点处与动力臂相连，动力臂和阻力臂以支点为中心同步转动，所述支点与中间轴保持相对静止。阻力臂远端分别连接内齿弧的两端，内齿弧的圆心与支点重合。传动机构包括第一齿轮，与所述齿轮同轴相连的内齿环，位于所述内齿环外围的棘爪座以及安装在所述棘爪座上的多个棘爪；所述第一齿轮与内齿弧啮合；第一齿轮与内齿弧的啮合点、第一齿轮圆心、支点位于同一直线。所述中间轴包括两个轴端和位于两个轴端之间的中空轴，轴端和中空轴相连；轴端具有用于安装第二齿轮槽口，第二齿轮安装于槽口内；两套传动机构相向安装在中间轴的两个轴端上，第二齿轮与所述内齿环啮合。位于中空轴两侧的第二齿轮通过位于中空轴内的反转机构相连，两侧的第二齿轮通过反转机构实现同步反向转动；所述中空轴位于中空滚转轴内，所述中空滚转轴两端安装有棘轮环，棘轮环与所述多个棘爪构成内齿式超越结构棘轮。

进一步地，还包括定滑轮，两个动力臂通过绕过所述定滑轮的绳子相连，两个动力臂通过定滑轮实现同步反向运动。

一种机械传动式驱动装置，包括两套杠杆、两套传动机构、中间轴、中空滚转轴，所述杠杆包括一动力臂、两个阻力臂和一内齿弧，两个阻力臂在支点处与动力臂相连，动力臂和阻力臂以支点为中心同步转动，所述支点与中间轴保持相对静止。阻力臂远端分别连接内齿弧的两端，内齿弧的圆心与支点重合。两个动力臂通过定滑轮实现同步反向运动；传动机构包括第一齿轮，与所述第一齿轮同轴相连的棘轮环；所述第一齿轮与内齿弧啮合；第一齿轮与内齿弧的啮合点、第一齿轮圆心、支点位于同一直线。所述中间轴安装在中空滚转轴，中空滚转轴以中间轴为轴心转动；所述中空滚转轴两端安装有棘爪座，所述棘爪座上有多个棘爪，棘轮环与所述多个棘爪构成内齿式超越结构棘轮。

进一步地，还包括用于控制棘爪伸缩的离合扣件，与所述棘轮环、多个棘爪构成离合式棘轮。

本发明的有益效果在于：本发明利用杠杆进行驱动、齿轮传动，动力臂长，动力损耗少，力效高，精度高，且可以保证合理的转速。

附图说明

图1为机械传动式驱动装置整体示意图；

图2为杠杆示意图；

图3为输出端回转的传动机构示意图；

图4为输出端回转的中间轴示意图；

图5为输出端回转的中空滚转轴与中间轴的组合示意图；

图6为输出端回转的内齿式超越结构棘轮示意图；

图7为输入端回转的示意图；

图8为输入端回转的传动机构示意图；

图中，支点O、杠杆1、传动机构2、中间轴3、中空滚转轴4、动力臂11、阻力臂12、内齿弧13、第一齿轮21、内齿环22、棘爪座23、棘爪24、轴端31、中空轴32、第二齿轮33、反转机构34、棘轮环41、定滑轮5。

具体实施方式

一种机械传动式驱动装置，包括两套杠杆1、两套传动机构2、中间轴3、中空滚转轴4。中空滚转轴4安装在中间轴3上，两套杠杆1均通过传动机构2分别安装在中间轴3的两端。

所述杠杆1包括一动力臂11、两个阻力臂12和一内齿弧13，两个阻力臂12在支点处与动力臂11相连，动力臂11和阻力臂12以支点为中心同步转动，所述支点与中间轴3保持相对静止。阻力臂12远端分别连接内齿弧13的两端，内齿弧13的圆心与支点重合。

传动机构2包括一第一齿轮21，与所述齿轮21同轴相连的内齿环22，位于所述内齿环22外围的棘爪座23以及安装在所述棘爪座上的多个棘爪24；所述第一齿轮21与内齿弧13啮合；第一齿轮21与内齿弧13的啮合点、第一齿轮21圆心、支点位于同一直线。

所述中间轴3包括两个轴端31和位于两个轴端31之间的中空轴32，轴端31和中空轴32相连；轴端31具有用于安装第二齿轮33槽口，第二齿轮33安装于槽口内；两套传动机构2相向安装在中间轴3的两个轴端上，第二齿轮33与所述内齿环22啮合。位于中空轴32两侧的第二齿轮33通过位于中空轴32内的反转机构34相连，两侧的第二齿轮33通过反转机构34实现同步反向转动。

所述中空轴32位于中空滚转轴4内，所述中空滚转轴4两端安装有棘轮环41，棘轮环41与所述多个棘爪24构成内齿式超越结构棘轮，如图5所示。

本发明所述的反转机构34为本领域的公知常识，利用两个相互啮合的齿轮即可实现反向转动，也可以利用四个锥齿轮实现，本发明不限于此。

在具体实施方式中，通常通过一个或两个支架对支点和中间轴3进行固定，使得所述支点与中间轴3保持相对静止。

对左侧杠杆1的动力臂11施加向下作用力，使得左侧的内齿弧13以支点为中心运动，从而驱动与之啮合的第一齿轮21顺时针转动；左侧的第一齿轮21与内齿环22、棘爪座23同轴连接，因此，带动左侧的内齿环22、棘爪座顺时针转动；此时，左侧棘爪座23上的棘爪24与左侧棘轮环41抱紧，从而驱动棘轮环41顺时针转动。同时，左侧的内齿环22与第二齿轮33啮合，左侧的第二齿轮33随之转动，而第二齿轮33通过同步逆向齿轮回转机构34与右侧的第二齿轮33相连，使得右侧的第二齿轮33同步逆向转动。右侧逆向转动的第二齿轮33经与之啮合的内齿环22驱动右侧棘爪座23、第一齿轮21逆时针转动，第一齿轮21通过右侧的内齿弧13驱动支点前段的阻力臂12向下运动，动力臂11向上运动；而逆时针转动的棘爪24与右侧棘轮环41为类超越状态。因此，左右两个棘轮环41交替输出驱动力。

下面将本发明的机械传动式驱动装置用于自行车的后轮驱动，具体如下：

将中空滚转轴4作为后轮花鼓，位于后轮花鼓内的中间轴3与支点均固定在车架上。在动力臂末端安装一踏板。下踩一侧踏板，自行车前行，同时另一侧踏板同步上升，用于下一步的踩踏。交替驱动，自行车平稳前行。

杠杆总长60cm，其中动力臂11为45cm、两个阻力臂12均为15cm，根据相似三角形，可计算出内齿弧13的长度约为踏板最大活动距离的1/3。以常规自行车计，踏板最大活动距离(最高点与最低点之间的距离)一般为40cm左右，因此内齿弧13的长度约为13.33cm。

设第一齿轮直径为4cm，周长为12.56cm，踩踏一次，第一齿轮转一周以上，因此，后轮也同步转动一周以上，达到通用的链式自行车速度。此外，由于采用了杠杆式的驱动，在节省驱动力的同时，降低了能量损耗。

上述驱动装置在输出端进行回转，本发明还提供了一种在输入端进行回转的驱动装置，具体如下：

一种机械传动式驱动装置，包括两套杠杆1、两套传动机构2、中间轴3、中空滚转轴4，所述杠杆1包括一动力臂11、两个阻力臂12和一内齿弧13，两个阻力臂12在支点处与动力臂11相连，动力臂11和阻力臂12以支点为中心同步转动，所述支点与中间轴3保持相对静止。阻力臂12远端分别连接内齿弧13的两端，内齿弧13的圆心与支点重合。两个动力臂11通过定滑轮实现同步反向运动，可以采用两个如图7所示的定滑轮5，也可以采用1个或两个以上的定滑轮5实现；传动机构2包括第一齿轮21，与所述第一齿轮21同轴相连的棘轮环；所述第一齿轮21与内齿弧13啮合；第一齿轮21与内齿弧13的啮合点、第一齿轮21圆心、支点位于同一直线。所述中间轴3安装在中空滚转轴4，中空滚转轴4以中间轴3为轴心转动；所述中空滚转轴4两端安装有棘爪座23，所述棘爪座23上的多个棘爪24，棘轮环41与所述多个棘爪24构成内齿式超越结构棘轮。

对左侧杠杆1的动力臂11施加向下作用力，使得左侧的内齿弧13以支点为中心运动，从而驱动与之啮合的第一齿轮21顺时针转动；左侧的第一齿轮21与棘轮环41同轴连接，与左侧棘爪座23上的棘爪24抱紧，从而驱动中空滚转轴4顺时针转动。同时，在定滑轮绳的作用下，右侧动力臂11同步抬起，阻力臂12下降，使得右侧第一齿轮21逆时针转动；右侧棘轮环与棘爪24为类超越状态。因此，左右两个棘轮环41交替输出驱动力。

将该输入端回转的驱动装置用于自行车驱动时，将定滑轮固定在车架上，即可实现两个动力臂的同步反向运动。

本发明还提供一种将上述两种回转方式结合的驱动装置，可大大提高回转效率和装置的可靠性。

作为本领域的常用技术手段，上述驱动装置还可以包括用于控制棘爪24伸缩的离合扣件，例如，弹簧，离合扣件与所述棘轮环41、多个棘爪24构成离合式棘轮。当自行车需要后退时，通过所述离合扣件控制棘爪，使之与棘轮环脱离，呈非抱紧状态，使得自行车可以自由后退。

Claims

1.一种机械传动式驱动装置，其特征在于，包括两套杠杆（1）、两套传动机构（2）、中间轴（3）、中空滚转轴（4），所述杠杆（1）包括一动力臂（11）、两个阻力臂（12）和一内齿弧（13），两个阻力臂（12）在支点处与动力臂（11）相连，动力臂（11）和阻力臂（12）以支点为中心同步转动，所述支点与中间轴（3）保持相对静止；阻力臂（12）远端分别连接内齿弧（13）的两端，内齿弧（13）的圆心与支点重合；传动机构（2）包括第一齿轮（21），与所述第一齿轮（21）同轴相连的内齿环（22），位于所述内齿环（22）外围的棘爪座（23）以及安装在所述棘爪座上的多个棘爪（24）；所述第一齿轮（21）与内齿弧（13）啮合；第一齿轮（21）与内齿弧（13）的啮合点、第一齿轮（21）圆心、支点位于同一直线；所述中间轴（3）包括两个轴端（31）和位于两个轴端（31）之间的中空轴（32），轴端（31）和中空轴（32）相连；轴端（31）具有用于安装第二齿轮（33）槽口，第二齿轮（33）安装于槽口内；两套传动机构（2）相向安装在中间轴（3）的两个轴端上，第二齿轮（33）与所述内齿环（22）啮合；位于中空轴（32）两侧的第二齿轮（33）通过位于中空轴（32）内的反转机构（34）相连，两侧的第二齿轮（33）通过反转机构（34）实现同步反向转动；所述中空轴（32）位于中空滚转轴（4）内，所述中空滚转轴（4）两端安装有棘轮环（41），棘轮环（41）与所述多个棘爪（24）构成内齿式超越结构棘轮。

2.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，还包括定滑轮（5），两个动力臂（11）通过绕过所述定滑轮的绳子相连，两个动力臂（11）通过定滑轮实现同步反向运动。

3.根据权利要求1-2任一项所述的装置，其特征在于，还包括用于控制棘爪（24）伸缩的离合扣件，与所述棘轮环（41）、多个棘爪（24）构成离合式棘轮。