CN201057129Y

CN201057129Y - 滑槽滚轮手足联动式体能驱动机械

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Publication number: CN201057129Y
Application number: CNU2006201636053U
Authority: CN
Inventors: 陆昌新
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-11-28
Filing date: 2006-11-28
Publication date: 2008-05-07
Anticipated expiration: 2016-11-28

Abstract

本实用新型提供了一种滑槽滚轮手足联动式体能驱动机械，由滑槽、滚轮、传动、转向、制动、变速、座鞍、机架等部分构成。呈“[ ]”形结构的滑槽两内侧分别设置有2～3个滚轮，手动部分的滑槽安装在机头左右转轴上部，并与之连接成“T”型，脚动部分滑槽竖直安装在机架中下部；传动装置采取在手动滑槽前、后、机头转轴安装定滑轮或链轮，用绳或链条连接驱动，在机头中转轴处用定滑轮或直、斜齿圆锥齿轮变换连接，再经绳或链或轴与脚滑槽处的脚蹬或链轮连接传力。由于采用四肢协调施力的联动方式，能最大限度地将体能转化为所需的有效机械能，获得足够大的功率。特别适用于自行车、三轮车、小船、人力飞机等体能水、陆、空交通工具的高效率驱动。

Description

滑槽滚轮手足联动式体能驱动机械

技术领域

本实用新型涉及一种用体力产生机械动力的装置，尤其是一种滑槽滚轮手足联动式体能驱动机械。

背景技术

日常使用的自行车、三轮车的驱动方式是采取曲柄链盘式，造成了即使除去摩擦力仍无法排除的体能额外浪费。该驱动方式载重、爬坡、抗风力差。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种高效率、多用途、大功率的用体能来驱动的机械。

本实用新型所采取的技术方案是：由滑槽、滚轮、传动、转向、制动、变速、座鞍、机架等部分构成。呈“[]”形结构的滑槽两内侧分别设置有2～3个滚轮，手动部分的滑槽安装在机头左右转轴上部，并与之连接成“T”型，脚动部分滑槽竖直安装在机架中下部；传动装置采取在手动滑槽前、后、机头转轴处安装定滑轮或链轮，用绳子或链条连接驱动，在机头中转轴处用定滑轮或直、斜齿圆锥齿轮变换连接，再经绳或链或轴与脚滑槽处的脚蹬或链轮连接传力。

超越装置分横向、直向，横向超越装置由中间链轮及左右并列且棘齿对称的棘链轮组成；直向装置各轮呈轴向布置，靠轴向连接的行星轮一端相互啮合，另一端各与主动轮、大接合轮啮合，与主动轴连接的小接合轮棘齿连接输出轮。

变速器由两个错向齐平的链轮锥、一个中间轮及两条导杆构成。

座鞍是“T”形板后竖接内弧形板，两侧顺向铰接下端，用滑轮、绳吊住活动板的内角。

定滑轮、滚轮都安装滚动轴承，其中手动滚轮装深沟槽或圆锥滚子轴承。

脚蹬下方装有缓冲弹簧。

本实用新型的优点：

由于采用四肢协调施力的联动方式，驱动力无正弦曲线周期变化，能最大限度地将体能转化为所需的有效机械能，获得足够大的功率。

以半圈的有效功率作比较：

W_滑槽＝FL＝F·πr

W_曲柄＝F·S＝∫^π ₀F·sin0·r＝2F·r

于是：W_滑槽/W_曲柄＝π/2

又因为四肢施力，所以较脚动曲柄之比为π倍。人的用力特点是：只要处于同样肌肉紧张的施力状态，不管作用点移动快慢、曲直或静止，都要消耗同样体能，但力的作用效果以同向直线移动为最佳。另外，手足协调运动能使身体重心平稳，从而整个机械重心更加稳定，所以特别适用于自行车、三轮车、小船、人力飞机等体能水、陆、空交通工具的高效率驱动。

附图说明

图1为绳传动结构示意图。

图2为绳传动主视图。

图3为滑槽滚轮装配图。

图4为轴传动主视图。

图5为轴传动俯视图。

图6为轴传动机头横截面图。

图7为链传动俯视图。

图8为制动装置示意图。

图9为座鞍结构示意图。

图中所示：1、变速器2、滑槽3、滚轮4、脚踏5、定滑轮6、机架7、转轴(左、中、右)8、横杆9、方向把10、把手11、绳子12、横向超越装置13、链条14、链轮15、直或斜齿圆锥齿轮16、十字轴万向节17、传动轴18、行星轮19、主动轮20、啮合轮21、大接合轮22、小接合轮23、输出轮24、链轮锥25、中间轮26、导杆27、艹字万向节28、球弧环壳29、外壳30、制动把31、传输线32、浮轮33、花键轴34、靠背板35、T型板36、活动板37、夹固圈。

具体实施方式

本实用新型由滑槽、滚轮(包括手动、脚动两部分)、传动、转向、制动、变速、座鞍、机架等部分构成。

滑槽2呈“[]”形(或稍外倾)对合，滚轮3呈圆柱形或端面兼锥形，滚轴装滚珠总成，三个滚轮3在一条槽2内滚动，中间滚动轴稍离另两轴的连线，得以稳定转动，且使与之相连的脚蹬4或把手10无抖动现象。

手动滑槽2中间接垂直转轴7，前后视需要而接定滑轮5或链轮14。手动滑槽2内表面还可以加△形导轨，滚轮3作相应凹环槽，以增加方向控制力。

脚动部分可由两套滑槽2、滚轮3装置并列粘合而成。

双超越装置有横向与直向两种方式：

横向双超越装置12由中间链轮及在它左、右并列放置的两个棘链轮组成。左右棘齿呈对称(即反向)布置，交替工作，输出方向一致驱动中间链轮。

直向双超越装置由输出轮23、大接合轮21、小接合轮22、啮合轮20、行星轮18、主动轮19构成。各轮呈轴向布置。主动轮19与大接合轮21啮合行星轮18，各行星轮轴向固接啮合轮20，得以变换转动方向，即接合轮21在主动轴上浮动反转，小接合轮22与主动轴固接，通过输出轮即棘轮23与大小接合轮的同向棘爪接合，输出轮23就获得定向转动。

为了防止行星轮18的空载磨损，主动轮19可作浮动，与轴之间作棘齿接合。

传动部分有定滑轮5、绳11、小链轮14、链条13或传动轴17、十字轴万向节16等。

转向部分：手的运动轨迹穿过转轴7驱动力(直向)不影响方向控制，只有离开中点施加横向力时才会改变方向，手动滑槽2总成起到驱动与控制方向两种功能。还有方向把9、横杆8等。

制动装置：由制动把30、花键轴33、浮轮32、传输线31等组成，浮轮32装在花键轴33上，可与制动把30一起移动，压紧制动把30时经传输线31或齿条使浮轮32转动，从而使花链轴33转动，再通过传输线31使制动闸闭合。松开时由弹簧复位。

变速器1：由两个梯级度相同、大小不一定相等的链(飞)轮锥24，以及一个中间轮25构成，三轮轴在同一直线上，中间轮25相当于一圈链条绕成。两链轮锥24错开，两轴平行、平齐放置，中间轮25在空隙间同时接合两个链轮锥24，离开时，可在导杆26滑行变档。中间轮25压入方向与主动力方向一致，变速稳定可靠。

座鞍为反推力靠背34、双活动板托腿坐椅，结构为在“T”型板35后绞接(可调定位)一块内弧形竖板即靠背34，T型板35两边各顺摆动方向绞接一块小方形活动板37(中间可略凹)，“T”型板35中下方装一个定滑轮5，绕绳11两端连接活板内前角。双腿在运动中仍被托住，得以扩大体重支承面积。蹬力超过体重时，身体上移被背板顶住定位，从而获得超常动力。座鞍内表面覆盖软绵衬垫、座底设有夹固圈37和螺杆。

机架6中部呈弧形，前平后垂，前接竖管横杆8，杆两端各固接一条容纳立向轴的管，三管互相平行。弧形管后部接上小管构成的三角架，在适当位置有突缘，缘中有孔，以利于装置其它构件。

本实用新型作为动力机械可以与各种常用的交通工具组装，按不同用途，可选择适当的传动方式，一些机械构件会稍有变换。有绳传动、链传动、及轴传动三种方式。

(1)绳传动

手动左、右滑槽2前端及其中部转轴7颈各有一个卧置定滑轮5，后端各有立置定滑轮5、机头中间还有一个卧置定滑轮5。

绳子11分两股，分别接上脚蹬4，绕滑槽2上方变向立置定滑轮5，至机头绕中间卧滑轮5，而交换左、右位置，各绕槽下中轴7颈固卧定滑轮5、朝后端上绕立定滑轮5，朝前各接把手10。左、右把手10接绳绕前卧定滑轮5连在一起。

脚动部分：链条13绕过超越装置12的左、右链轮14，受力端分别接上左、右脚踏4(可在槽内接)，回程端接在对面脚踏伸来的张紧杆上。还可在滑槽上、下方增加一组横向定滑轮5，绳子11拉力增加脚蹬的稳定性。

(2)链传动

手动滑槽2后端各有一个卧置链轮14，前端及方向横杆8中点均有重叠卧置链轮14(中间三重)。手动滑槽2前后链轮14绕链条13连接，前左、右链轮14均与杆中链轮14连接，杆中链轮14再与转向中轴7及链轮14连接。

机头转向中轴7正上方及脚动滑槽2上方有卧(或立)链轮14固接直齿圆锥齿轮15组合(或交错轴斜齿轮)、用链条13连接传动。

(3)轴传动

主要由十字轴万向节16、传动轴17、滚珠轴承、三个圆锥直齿轮15以及外壳29等构成。

左、右滑槽2前后均有一个稍内倾的立置链轮14。

左、右转轴7下部外管与传动轴17外壳的半边球弧环壳28固接，转轴7端部与相配的另一个球弧半环固接，且各有一条前伸方向把9，由横杆8与中间轴的方向把9绞接，呈串接平方四边形机构。

机头中部有三个直齿圆锥齿轮15相互啮合，左、右各接半轴，在球环内再接艹字万向节27或CVJ等速万向联轴器，承接链轮轴从球环微偏向上伸出，它上面的固接链轮14与手动滑槽2前后立链轮14同在一个平面，与链条13接合。

另一直齿圆锥齿轮15经两头十字万向节16、中部传动轴17，向后与脚滑槽2上(下)方的主动链轮14活动连接。

鞋子前端有朝下的半圆钩，配合脚蹬上的圆柱可转动，又可以向上提起加力。

整机工作过程：

(1)绳传动

左、右把手10靠绳子13绕过前面滑轮5取得联系。右手推动把手10、绳子11绕过后面定滑轮5、右滑槽轴上定滑轮5和机头中间定滑轮5及左立定滑轮5而提起左脚蹬4，左脚也可以用底钩向上加力。右脚蹬4向下拉动超越装置12的右侧链轮，通过主动链轮再经变速器1输出。

左手向前推时，右手及脚动作与上述相仿反向，相应构件产生相似运动，获得同样驱动效果。

(2)链传动

因为左、右把手10均连接链条13圈内侧，所以链轮14取得相同转向，而由链条13传至方向杆中间链轮14、机头中转轴的链轮14、直齿圆锥齿轮15(固接有链轮)，而传到脚动滑槽2的主动链轮14上，再由直向超越装置、变速器输出。

(3)轴传动

左、右把手10的动力被链条13经前小链轮传至艹字(或CV)向万节27链轮、三个直齿圆锥齿轮使左、右半轴共同驱动中间轴，与脚动部分的主动链轮接合，再由直向超越装置、变速器输出。

综上所述，手动部分不但推、拉可以输出动力，而且能准确控制方向及制动，脚的蹬力凭座椅弧形背板获得直接效果加大，凭鞋底钩又能运用提升力。运动绳、链、轴等常见传动方法均能使四脚力量联结一股，形如虎形，协调平衡，刚劲有力。核心构造是滑槽、滚轮，使得输出功率连续平稳强大无正弦曲线变化。

本实用新型能方便地与各种常用交通工具组装，如装上前叉、前后轮就成了自行车、三轮车，也可以接上螺旋浆再安装到船上、轻小型飞机上，成为真正的体能驱动水、陆、空交通工具。

Claims

1.一种滑槽滚轮手足联动式体能驱动机械，包括传动、转向、制动、变速器及座鞍、超越装置、机架，其特征是：

呈“[ ]”形结构的滑槽(2)两内侧分别设置有2～3个滚轮(3)，手动部分的滑槽(2)安装在机头左右转轴(7)上部，并与之连接成“T”型，脚动部分滑槽(2)竖直安装在机架(6)中下部；

传动装置采取在手动滑槽(2)前、后、机头转轴(7)处安装定滑轮(5)或链轮(14)，用绳子(11)或链条(13)连接驱动，在机头中转轴(7)处用定滑轮(5)或直、斜齿圆锥齿轮(15)变换连接，再经绳或链或轴与脚滑槽处的脚蹬(4)或链轮(14)连接传力。

2.根据权利要求1所述的滑槽滚轮手足联动式体能驱动机械，其特征是：超越装置分横向、直向，横向超越装置(12)由中间链轮(14)及左右并列且棘齿对称的棘链轮组成；直向装置各轮呈轴向布置，靠轴向连接的行星轮(18)一端相互啮合，另一端各与主动轮(19)、大接合轮(21)啮合，与主动轴连接的小接合轮(22)棘齿连接输出轮(23)。

3.根据权利要求1所述的滑槽滚轮手足联动式体能驱动机械，其特征是：变速器(1)由两个错向齐平的链轮锥(24)、一个中间轮及两条导杆(26)构成。

4.根据权利要求1所述的滑槽滚轮手足联动式体能驱动机械，其特征是：座鞍是“T”形板(35)后竖接内弧形板(34)，两侧顺向铰接下端，用滑轮、绳吊住活动板(36)的内角。

5.根据权利要求1所述的滑槽滚轮手足联动式体能驱动机械，其特征是：定滑轮(5)、滚轮(3)都安装滚动轴承，其中手动滚轮(3)装深沟槽或圆锥滚子轴承。

6.根据权利要求1所述的滑槽滚轮手足联动式体能驱动机械，其特征是：脚蹬(4)下方装有缓冲弹簧。