CN2082318U

CN2082318U - 人力往复回转双功能驱动装置

Info

Publication number: CN2082318U
Application number: CN 90216065
Authority: CN
Inventors: 邵成斌; 胡杰峰; 宋万良
Original assignee: CHANGCHUN OPTICAL PRECISION MACHINERY COLLEGE
Current assignee: CHANGCHUN OPTICAL PRECISION MACHINERY COLLEGE
Priority date: 1990-07-16
Filing date: 1990-07-16
Publication date: 1991-08-07

Abstract

人力往复回转双功能驱动装置是一种安装在各种人力车、特别是两轮自行车上的驱动装置。主要由小翻、蹬杆、超越离合器、行星回程机构、驱动方式变换机构、旋转轮套、大牙轮及五通套组成。两蹬杆可往复运动，也可互成180°角后旋转运动。本实用新型适应范围大、传递效率高、使用方便、结构紧凑、重量轻、外形美观、易于普及和制造。

Description

本实用新型是一种往复回转驱动机械装置，可通用于各种人力车上作驱动装置，特别是自行车。

现在实际大量使用的人力驱动装置，即自行车（包括各种变速型）上的驱动装置是两个小翻固定在左、右互成180°的曲柄上，其中一个带有大牙轮，全部固定在一中轴上，构成曲柄机构。两个小翻由于力的周期作用使得曲柄、中轴、大牙轮同步旋转，通过搭在大牙轮上的链条带动车轮旋转，使车前进。众所周知，这种装置在每根曲柄旋转的180°角范围内大约有40°角的非受力区，见图（1），如不改变整车结构及人力作用方式，就无法改变该受力区。特别是车行驶在崎岖、坎坷、松软、泥泞路面或上坡、顶风和载重等情况时，这40°角往往变成死点，最终将导致车辆停驶。另外，在这种装置中，两根曲柄必须在360°角范围内旋转运动，则占用空间较大，如果车辆驮载较大体积货物时，有时会使曲柄无法旋转，给使用带来很大不便。且小翻必须通过最低点，使得曲柄的长度受到限制，限制了通过加长曲柄增大力矩的措施。曲柄的回转半径也限制了不同人员的通用性。

目前还有许多不同于上述的人力驱动装置，如荷兰F.W.Ruys工程师设计的Ruys方案。即“杠杆传动的自行车”，见中国《世界发明》杂志1980年第2期第46页。见图（2）、图（3），当人力交替作用在前踏板（2）－1或后踏板（2）－2上时，通过蹬杆（2）－3，支点（2）－4，驱动扇形齿轮（2）－5将力传递给飞轮（3）－1，从而使车轮转动。它还有由回程齿轮（3）－2和回程扇形齿条（2）－6等组成的回程机构。这一方案虽然克服了现有自行车存在死点的问题，也实现了力矩可调措施（选用前踏板（2）－1或后踏板（2）－2），并节省了大牙轮、中轴系统和链条等必须有的零件。但是，它还有许多不足之处：如暴露件较多，而这些零件大多数具有配合精度，需要良好润滑和防尘，对其进行封闭也是较难的；其外观也不完美，比较杂乱，两支蹬杆给人一个很笨重的感觉；结构复杂、成本高、装配维修难、整个驱动装置体积较大，车辆自重也增大较多；含有新特种件较多，不利制造和降低成本，对现有自行车结构的改动也较大，普遍制造这种自行车的可能性不大。

本实用新型的目的是设计一种人力驱动装置，它以往复运动的人力施加形式使整个装置运转，原有的曲柄作为蹬杆，同时人力在蹬杆上产生的力矩可调，结构密封性好，通用件也较多，车形变动很小。对于装有图（1）所示形式驱动器的那类自行车，只有稍加改动，就可换上本实用新型之人力驱动装置，同时又可恢复为旋转驱动方式。

下面分两部分结合实例将本实用新型内容介绍如下，

一、本实用新型的结构：

请见图（4），全部机构设计在图（1）所示那类自行车中轴的位置上，在五通套（4）－1（也是车体的一部分）内，旋转轮套（4）－2通过滚道钢珠（φ6）由大挡（4）－3保持。大挡（4）－3的外螺纹旋进五通套（4）－1的内螺纹（N66×1）内，再由大挡背帽（4）－4锁住，两大挡外侧间距77mm。大牙轮（4）－5装在旋转轮套（4）－2的右端，以花键形式卡住，再由螺钉固紧，形成可拆卸结构。十字长轴（4）－6设在五通套（4）－1轴心位置，它中间约30毫米长的一段外径为14毫米，其余直径为10毫米，十字短轴（4）－7直径为φ8，在十字长轴（4）－6中间横孔插入，形成十字轴。一对行星小齿轮（4）－8装在十字短轴（4）－7两端上，用卡簧（4）－9卡住，一对行星大齿轮（4）－10套在十字长轴（4）－6的中部，此时，两只行星小齿轮和两只行星大齿轮与十字轴构成一行星回程机构。驱动头（4）－11、五个超越长珠（4）－12与五花套（4）－13构成一超越离合器，并套在十字长轴（4）－6上；驱动头（4）－11里端的外花键插入行星大齿轮（4）－10的内花键之内，驱动头外侧通过滚道钢珠（φ6）由旋转轮套（4）－2保持，内侧通过另一组滚道钢珠（φ6）由小挡（4）－14保持。小挡（4）－14旋在十字长轴（4）－6上，小挡背帽（4）－15通过定位垫圈（4）－16将小挡（4）－14锁死。右蹬杆（4）－17大端通过其内螺纹装在驱动头（4）－11外螺纹之上，并用驱动头背帽（4）－18锁死。十字长轴（4）－6左端约30毫米有对称两平台，其间距略小于轴叉（4）－19的长方形缺口的宽度，并置于该缺口内，由轴叉螺母（4）－20紧固；轴叉（4）－19的末端为花键形状，与车体衔接。蹬杆（4）－21大端有一端孔，在轴叉内侧有一轴叉销（4）－22；当左蹬杆（4）－21呈水平状态时，轴叉（4）－22与端孔同轴，两者可为紧密配合。

十字长轴（4）－6右半部为空心轴结构，内有一变位杆（4）－23，其直径为φ6，与十字长轴（4）－6成动配合，变位杆（4）－23右端为一变位手帽（4）－24，两者由顶丝连成组件；变位杆（4）－23左端有一平台，在十字长轴（4）－6粗段中间偏右处一侧有一通孔，直径φ5，孔内埋一变位钢珠（4）－25（φ5）；在这侧行星大齿轮轮轴壁有一沉孔，其大小允许变位钢珠（4）－25进入三分之一。“平台”、“通孔”、“变位钢珠”及“沉孔”的中心在同一垂直于十字长轴（4）－6平面内。变位手帽（4）－24、变位杆（4）－23、变位钢珠（4）－25、轴叉（4）－19、轴叉销（4）－22及轴叉螺母（4）－20一同组成驱动方式变换机构。

现有的小翻与蹬杆的连接方式是小翻直接旋进蹬杆端部，本实用新型的连接方式见图（5），小翻（5）－1的轴旋进变位滑套（5）－2内，变位滑套（5）－2套在蹬杆（4）－17或（4）－21较细一端，其截面是扁园形。变位滑套（5）－2上有滑套锁钉（5）－3，蹬杆上有三档定位沉孔，将滑套锁钉（5）－3对准任一定位沉孔旋紧，即可将小翻（5）－1与蹬杆（4）－17或（4）－21坚实连接。

二、本实用新型工况：

参见图（4），当人力作用在蹬杆（4）－17或（4）－21上时，通过超越离合器使旋转轮套（4）－2旋转，大牙轮（4）－5也就同时随之旋转，通过挂在大牙轮（4）－5的链条将力传给了车轮。在超越离合器转动的同时，驱动头（4）－11里端的花键结构带动行星大齿轮（4）－10旋转，此时，行星回程机构使另一蹬杆朝反方向摆回；当二次人力作用在这一蹬杆上时，除通过对称的机构使旋转轮套（4）－2连续旋转外，还通过行星回程机构使另一蹬杆朝反方向摆回，如此实现往复驱动。且两蹬杆始终处在受力区，消除了死点之弊病，克阻能力加强。此时的状态即是往复驱动状态。如果将轴叉螺母（4）－20松开，将轴叉销（4）－22推进左蹬杆（4）－21端孔内，再使两蹬杆互成180°角，旋转变位手帽（4）－24，通过变位杆（4）－23将变位钢珠（4）－25顶进行星大齿轮内壁沉孔，固紧轴叉螺母（4）－20。通过对驱动方式变换机构的这一调整，使得两只蹬杆、两个超越离合器、行星回程机构以及十字轴成为一无相对运动的整体。这同现有的自行车中轴结构在效果上基本一样，当人力作用在任一蹬杆时，两个超越离合器同时使旋转轴套（4）－2旋转，再通过大牙轮（4）－5、链条带动车轮旋转。此时的驱动方式就是回转驱动方式。

蹬杆力矩的调整参见图（5），松开滑套锁钉（5）－3，根据所需力矩移动变位滑套（5）－2到相应的定位沉孔，此时固紧滑套锁钉（5）－3即可。

本实用新型实现了往复运动，使两只蹬杆可在有效的140°角范围内交替驱动整个机构运动。不存在非受力区，消除了死点。且占用空间小，使自行车可驮载较大体积货物，亦为设计结构紧凑的人力车提供的一种较理想的驱动装置。蹬杆的运动不经过最低点，使得车辆的越野性提高，同时也使适当增大蹬杆长度以增大力矩的设计成为可能。本实用新型的各个结构主要装在五通套（4）－1内，其尺寸为φ66，现有五通套尺寸为φ34，直径仅增大32毫米，故体积小，整体外观同普通车并无多大区别。安装这种驱动装置，对现有人力车改动较小，实际上只是五通套大小的变动，其它都是零部件的替换。与现有回转驱动装置相比，在成本上本实用新型有所提高，由于本实用新型具有增速的使用效果，与普速自行车比，成本并未提高。本驱动装置与现有往复驱动装置相比结构紧凑，零件保护性好，外观整洁，重量轻。

图（1）是曲柄回转驱动装置和蹬杆往复驱动装置受力区分析图，21为大牙轮、22为飞轮，P1至P2为往复机构工作区，P1至P3为（包括非受力区）是回转机构工作区。

图（2）是现有Ruys方案中的那种传动装置主视示意图。图中主要包括前踏板（2）－1、后踏板（2）－2、蹬杆（2）－3、支点（2）－4、驱动扇形齿轮（2）－5和回程扇形齿条（2）－6。

图（3）是Ruys方案后轮轴部左视图。图中主要包括飞轮（3）－1和回程齿轮（3）－2，

图（4）是本实用新型带有部分沿轴线局部剖视的主体装配图，标有部分主要尺寸，单位为毫米。所示主要零件有，五通道（4）－1、旋转轮套（4）－2、一对大挡（4）－3、一对大挡背帽（4）－4、大牙轮（4）－5、十字长轴（4）－6、十字短轴（4）－7、一对行星小齿轮（4）－8、一对卡簧（4）－9、一对行星大齿轮（4）－10、一对驱动头（4）－11、十只超越长珠（4）－12、一对五花套（4）－13、一对小挡（4）－14、一对小挡背帽（4）－15、一对定位垫圈（4）－16、右蹬杆（4）－17、一对驱动头背帽94）－18、轴叉（4）－19、轴叉螺母（4）－20、左蹬杆（4）－21、轴叉销（4）－22、变位杆（4）－23、变位手帽（4）－24、变位钢珠（4）－25及若干滚道钢珠。

图（5）是小翻变位示意图，给有参考尺寸；主要零部件包括，小翻（5）－1、变位滑套（5）－2、滑套锁钉（5）－3。

Claims

1、一种人力车驱动装置，主要由五通套(4)-1、小翻(5)-1、蹬杆(4)-17或(4)-21、大牙轮(4)-5、链条、飞轮(1)-22组成，小翻(5)-1与蹬杆(4)-17或(4)-21相接，由五通套(4)-1保持同轴，链条将大牙轮(4)-5和飞轮(1)-22连接起来，其特征在于，该驱动装置含有两个超越离合器、一个行星回程机构、一套驱动方式变换机构、一只旋转轮套(4)-2和一对变位滑套(5)-2。

2、根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，两个超越离合器对称地套在行星回程机构中的十字长轴（4）－6上，以花键连接形式与行星大齿轮连接。

3、根据权利要求1或2所述的驱动装置，其特征在于，右蹬杆（4）－17、左蹬杆（4）－21分别与相邻超越离合器的驱动头以螺纹连接形式连接。

4、根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，左蹬杆（4）－21大端有一端孔，轴叉（4）－19上的轴叉销（4）－22与之相对。

5、根据权利要求1或4所述的驱动装置，其特征在于轴叉（4）－19一端叉在十字长轴（4）－6平台上，另一端嵌在五通套（4）－1边缘上。

6、根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，十字长轴（4）－6偏右的一半为空心结构，一端有一平台、连有变位手帽（4）－24的变位杆（4）－23插入另一端内。

7、根据权利要求1或6所述的驱动装置，其特征在于，十字长轴（4）－6粗段右侧有一通孔，孔内埋一变位钢珠（4）－25，右行星大齿轮轮轴壁有一沉孔，通孔、变位钢珠（4）－25、沉孔以及变位杆（4）－23平台等的中心在同一垂直于十字长轴（4）－6的平面内。

8、根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，大牙轮（4）－5由若干花键卡在旋转轮套（4）－2的右端，并以螺丝固紧。

9、根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，小翻（5）－1的轴旋在变位滑套（5）－2上，变位滑套（5）－2套在蹬杆（4）－17或（4）－21细端上。

10、根据权利要求1或9所述的驱动装置，其特征在于蹬杆（4）－17或（4）－21细端一侧分布有三档沉孔，变位滑套（5）－2上有一滑套锁钉（5）－3，当其位于某一沉孔上时，旋紧滑套锁钉（5）－3即可将变位滑套（5）－2固定。