CN109826921A - 一种新型自行车齿轮式变扭矩机构及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型自行车齿轮式变扭矩机构以及工作方法，包括固定轴、单向传力齿轮、变矩齿轮和蓄力弹簧；所述单向传力齿轮与所述固定轴通过单向轴承同轴心连接，单向传力齿轮能通过单向轴承沿固定轴轴线顺时针旋转，所述单向传力齿轮与所述变矩齿轮啮合连接；所述变矩齿轮的偏心位置固定连接有第一偏心轴，所述蓄力弹簧的一端转动连接所述第一偏心轴；本发明的结构简单，该机构能将电动机的平稳扭矩输出转变为呈周期性变化的扭矩输出，在同等电机输出扭矩和转速的情况下，使自行车中轴产生呈周期性的爆发扭矩，尤其是自行车在崎岖路段行驶，更加省力。
Description
技术领域
本发明属于传动系统领域。
背景技术
助力自行车往往采用电动机作为动力，其扭矩传递相对于恒定，具有运行平稳的特征；但是在崎岖山地，上坡等情况下，瞬间爆发扭矩尤为重要，而电动自行车要产生爆发力往往需要显著增加电机功率才行。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种呈周期性变化扭矩的一种新型自行车齿轮式变扭矩机构。
技术方案：为实现上述目的，本发明的一种新型自行车齿轮式变扭矩机构，包括固定轴、单向传力齿轮、变矩齿轮和蓄力弹簧；所述单向传力齿轮与所述固定轴通过单向轴承同轴心连接，单向传力齿轮能通过单向轴承沿固定轴轴线顺时针旋转，所述单向传力齿轮与所述变矩齿轮啮合连接；所述变矩齿轮的偏心位置固定连接有第一偏心轴，所述蓄力弹簧的一端转动连接所述第一偏心轴。
进一步的，所述第一偏心轴上转动设置有环体；所述蓄力弹簧靠近第一偏心轴一端通过所述环体与所述第一偏心轴转动连接。
进一步的，所述单向传力齿轮与所述变矩齿轮之间的传动比为1:2。
进一步的，还包括机构支架，所述固定轴焊接在所述机构支架上，所述变矩齿轮通过轴承转动安装在所述机构支架上；所述机构支架上固定连接有横轴，所述蓄力弹簧的另一端连接所述横轴；所述弹簧的长度方向与所述变矩齿轮的轴线垂直。
进一步的，所述单向传力齿轮的偏心位置还设置第二偏心轴；所述机构支架上还转动设置有自行车中轴；所述还包括机构支架上还固定安装有摇臂支撑；
还包括曲柄、第一连杆、摇臂和第二连杆；所述摇臂的一端与摇臂支撑通过轴承铰接连接，所述摇臂的另一端分别通过轴承铰接连接第一连杆的一端和第二连杆的一端；所述第一连杆的另一端通过轴承铰接连接曲柄的一端，所述曲柄的另一端同步连接所述自行车中轴，所述第二连杆的另一端通过轴承铰接连接第二偏心轴。
进一步的，本方案的工作方法为：恒定扭矩的电机持续带动自行车中轴旋转，进而自行车中轴带动曲柄旋转，进而曲柄通过第一连杆带动摇臂，进而摇臂带动第二连杆，进而第二连杆通过第二偏心轴带动传力齿轮做顺时针旋转；
与此同时单向传力齿轮带动变矩齿轮做啮合运动，单向传力齿轮做顺时针旋转，进而单向传力齿轮啮合带动变矩齿轮逆时针旋转，当变矩齿轮上的偏心轴在实线半圆轨迹上做逆时针旋转时，该蓄力弹簧会逐渐变长，进而该蓄力弹簧的拉力对变矩齿轮的旋转形成阻力，进而此时的变矩齿轮对所啮合单向传力齿轮形成阻力，进而形成自行车中轴的负载，进而暂时减弱了自行车中轴输出扭矩，但是该过程的蓄力弹簧由于自身变长，进而在这个过程中蓄发了弹性势能；
随着变矩齿轮的继续旋转，当变矩齿轮上的偏心轴在虚线半圆轨迹上做逆时针旋转时，该蓄力弹簧会逐渐变短，进而该状态下蓄力弹簧的拉力对变矩齿轮的旋转形成驱动力，进而此时的变矩齿轮对所啮合单向传力齿轮形成驱动力，进而形成自行车中轴的驱动力，此时相当于自行车中轴同时受到变矩齿轮的驱动力和动力源的驱动力，进而可以暂时瞬间提高自行车中轴的输出扭矩，该过程的蓄力弹簧逐渐释放弹性势能；
随着变矩齿轮的继续成周期性旋转，变矩齿轮上的偏心轴呈周期性经过实线和虚线半圆轨迹，进而使变矩齿轮呈周期性的成自行车中轴的驱动力和阻力，进而最终使自行车中轴输出扭矩呈周期性的增大和降低；进而实现将电动机的平稳扭矩输出转变为呈周期性变化的扭矩输出，在同等电机功率的情况下，使自行车中轴产生呈周期性的爆发扭矩，便于自行车在崎岖路段行驶，更加省力。
有益效果：本发明的结构简单，该机构能将电动机的平稳扭矩输出转变为呈周期性变化的扭矩输出，在同等电机功率的情况下，使自行车中轴产生呈周期性的爆发扭矩，便于自行车在崎岖路段行驶，更加省力。
附图说明
附图1为本发明的单向传力齿轮与变矩齿轮之间的配合示意图；
附图2为传动机构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如附图1和2所示的一种新型自行车齿轮式变扭矩机构，包括固定轴11、单向传力齿轮10、变矩齿轮9和蓄力弹簧2；所述单向传力齿轮10与所述固定轴11通过单向轴承同轴心连接，单向传力齿轮10能通过单向轴承沿固定轴11轴线顺时针旋转，所述单向传力齿轮10与所述变矩齿轮9啮合连接；所述变矩齿轮9的偏心位置固定连接有第一偏心轴6，所述蓄力弹簧2的一端转动连接所述第一偏心轴6；所述第一偏心轴6上转动设置有环体1；所述蓄力弹簧2靠近第一偏心轴6一端通过所述环体1与所述第一偏心轴6转动连接；本实施例的单向传力齿轮10与所述变矩齿轮9之间的传动比为1:2。
本实施例还包括机构支架3，所述固定轴11焊接在所述机构支架3上，所述变矩齿轮9通过轴承转动安装在所述机构支架3上；机构支架3上固定连接有横轴4，所述蓄力弹簧2的另一端连接所述横轴4；所述弹簧2的长度方向与所述变矩齿轮9的轴线垂直。
所述单向传力齿轮10的偏心位置还设置第二偏心轴30；所述机构支架3上还转动设置有自行车中轴51；所述还包括机构支架3上上还固定安装有摇臂支撑31；
还包括曲柄18、第一连杆19、摇臂20和第二连杆22；所述摇臂20的一端与摇臂支撑31通过轴承铰接连接，所述摇臂20的另一端分别通过轴承铰接连接第一连杆19的一端和第二连杆22的一端；所述第一连杆19的另一端通过轴承铰接连接曲柄18的一端，所述曲柄18的另一端同步连接所述自行车中轴51，所述第二连杆22的另一端通过轴承铰接连接第二偏心轴30。
本实施例的变扭矩工作过程及其技术进步整理：
恒定扭矩的电机持续带动自行车中轴51旋转，进而自行车中轴51带动曲柄18旋转，进而曲柄18通过第一连杆19带动摇臂20，进而摇臂20带动第二连杆22，进而第二连杆22通过第二偏心轴30带动传力齿轮10做顺时针旋转；
与此同时单向传力齿轮10带动变矩齿轮9做啮合运动，如附图1所示，单向传力齿轮10做顺时针旋转，进而单向传力齿轮10啮合带动变矩齿轮9逆时针旋转，当变矩齿轮9上的偏心轴6在附图标记7所示的实线半圆轨迹上做逆时针旋转时，该蓄力弹簧2会逐渐变长，进而该蓄力弹簧2的拉力对变矩齿轮9的旋转形成阻力，进而此时的变矩齿轮9对所啮合单向传力齿轮10形成阻力，进而形成自行车中轴51的负载，进而暂时减弱了自行车中轴51输出扭矩，但是该过程的蓄力弹簧2由于自身变长，进而在这个过程中蓄发了弹性势能；
随着变矩齿轮9的继续旋转，当变矩齿轮9上的偏心轴6在附图标记8所示的虚线半圆轨迹上做逆时针旋转时，该蓄力弹簧2会逐渐变短，进而该状态下蓄力弹簧2的拉力对变矩齿轮9的旋转形成驱动力，进而此时的变矩齿轮9对所啮合单向传力齿轮10形成驱动力，进而形成自行车中轴51的驱动力，此时相当于自行车中轴51同时受到变矩齿轮9的驱动力和动力源的驱动力，进而可以暂时瞬间提高自行车中轴51的输出扭矩，该过程的蓄力弹簧2逐渐释放弹性势能；
随着变矩齿轮9的继续成周期性旋转，变矩齿轮9上的偏心轴6呈周期性经过实线7和虚线8半圆轨迹，进而使变矩齿轮9呈周期性的成自行车中轴51的驱动力和阻力，进而最终使自行车中轴51输出扭矩呈周期性的增大和降低；进而实现将电动机的平稳扭矩输出转变为呈周期性变化的扭矩输出，在同等电机功率的情况下，使自行车中轴51产生呈周期性的爆发扭矩，便于自行车在崎岖路段行驶，更加省力。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种新型自行车齿轮式变扭矩机构，其特征在于：包括固定轴(11)、单向传力齿轮(10)、变矩齿轮(9)和蓄力弹簧(2)；所述单向传力齿轮(10)与所述固定轴(11)通过单向轴承同轴心连接，单向传力齿轮(10)能通过单向轴承沿固定轴(11)轴线顺时针旋转，所述单向传力齿轮(10)与所述变矩齿轮(9)啮合连接；所述变矩齿轮(9)的偏心位置固定连接有第一偏心轴(6)，所述蓄力弹簧(2)的一端转动连接所述第一偏心轴(6)。
2.根据权利要求1所述的一种新型自行车齿轮式变扭矩机构，其特征在于：所述第一偏心轴(6)上转动设置有环体(1)；所述蓄力弹簧(2)靠近第一偏心轴(6)一端通过所述环体(1)与所述第一偏心轴(6)转动连接。
3.根据权利要求1所述的一种新型自行车齿轮式变扭矩机构，其特征在于：所述单向传力齿轮(10)与所述变矩齿轮(9)之间的传动比为1:2。
4.根据权利要求1所述的一种新型自行车齿轮式变扭矩机构，其特征在于：还包括机构支架(3)，所述固定轴(11)焊接在所述机构支架(3)上，所述变矩齿轮(9)通过轴承转动安装在所述机构支架(3)上；所述机构支架(3)上固定连接有横轴(4)，所述蓄力弹簧(2)的另一端连接所述横轴(4)；所述弹簧(2)的长度方向与所述变矩齿轮(9)的轴线垂直。
5.根据权利要求4所述的一种新型自行车齿轮式变扭矩机构，其特征在于：所述单向传力齿轮(10)的偏心位置还设置第二偏心轴(30)；所述机构支架(3)上还转动设置有自行车中轴(51)；所述还包括机构支架(3)上还固定安装有摇臂支撑(31)；
还包括曲柄(18)、第一连杆(19)、摇臂(20)和第二连杆(22)；所述摇臂(20)的一端与摇臂支撑(31)通过轴承铰接连接，所述摇臂(20)的另一端分别通过轴承铰接连接第一连杆(19)的一端和第二连杆(22)的一端；所述第一连杆(19)的另一端通过轴承铰接连接曲柄(18)的一端，所述曲柄(18)的另一端同步连接所述自行车中轴(51)，所述第二连杆(22)的另一端通过轴承铰接连接第二偏心轴(30)。
6.根据权利要求5所述的一种新型自行车齿轮式变扭矩机构的工作方法，其特征在于：
恒定扭矩的电机持续带动自行车中轴旋转，进而自行车中轴带动曲柄旋转，进而曲柄通过第一连杆带动摇臂，进而摇臂带动第二连杆，进而第二连杆通过第二偏心轴带动传力齿轮做顺时针旋转；
与此同时单向传力齿轮带动变矩齿轮做啮合运动，单向传力齿轮做顺时针旋转，进而单向传力齿轮啮合带动变矩齿轮逆时针旋转，当变矩齿轮上的偏心轴在实线半圆轨迹上做逆时针旋转时，该蓄力弹簧会逐渐变长，进而该蓄力弹簧的拉力对变矩齿轮的旋转形成阻力，进而此时的变矩齿轮对所啮合单向传力齿轮形成阻力，进而形成自行车中轴的负载，进而暂时减弱了自行车中轴输出扭矩，但是该过程的蓄力弹簧由于自身变长，进而在这个过程中蓄发了弹性势能；
随着变矩齿轮的继续旋转，当变矩齿轮上的偏心轴在虚线半圆轨迹上做逆时针旋转时，该蓄力弹簧会逐渐变短，进而该状态下蓄力弹簧的拉力对变矩齿轮的旋转形成驱动力，进而此时的变矩齿轮对所啮合单向传力齿轮形成驱动力，进而形成自行车中轴的驱动力，此时相当于自行车中轴同时受到变矩齿轮的驱动力和动力源的驱动力，进而可以暂时瞬间提高自行车中轴的输出扭矩，该过程的蓄力弹簧逐渐释放弹性势能；
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