CN218055500U - 一种由横向杠杆+移动副二维驱动的链盘驱动装置及应用此装置进行驱动的自行车和滑板车 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种由横向杠杆+移动副二维驱动的链盘驱动装置及应用此装置进行驱动的自行车和滑板车，该装置在机架的铰接轴支点上铰接有横向杠杆，还装有使横向杠杆上摆的扭力弹簧，横向杠杆上设有一组移动副，移动副由横向杠杆的杆体和可沿横向杠杆杆体横向滑移的移动架组成，移动架连接有脚蹬，横向杠杆前端设有下定滑轮；机架中部设有上定滑轮；机架后端设有通过飞轮链盘带动的后轮轴，飞轮链盘的外圈啮合有一段链条，链条连接拉绳，拉绳绕过上定滑轮和下定滑轮后连接至移动架上。本链盘驱动装置使用时，脚蹬下踩时向下的蹬力和向后的摆力都能形成前进的驱动力，因此更接近人走路、奔跑时的运动轨迹与状态，而且具有更高的驱动效率。

Description

一种由横向杠杆+移动副二维驱动的链盘驱动装置及应用此 装置进行驱动的自行车和滑板车

技术领域

本实用新型涉及一种链盘驱动装置，具体是一种由横向杠杆+移动副二维驱动的链盘驱动装置及应用此装置进行驱动的自行车和滑板车，属于人力驱动机构技术领域。

背景技术

自行车的链盘驱动装置由脚蹬带动曲柄进行驱动，在此驱动机构中，脚蹬只能以蹬的方式来带动曲柄转动，其存在着上下死点，而且由于竖直方向的蹬力无法转化成前进的驱动力，其驱动效率不高，极限效率仅为66%左右。另外驱动时脚蹬的运动轨迹始终保持不变，使用者长时间蹬踏易感到疲劳。

为此，我们对常规的曲柄链盘驱动装置进行改进，将曲柄的驱动改变为横向杠杆+移动副的二维驱动，使脚蹬可以同时实施下蹬与后摆两个方式来驱动，且幅度随意自如，更加接近人走路、奔跑时脚的运动轨迹与状态，更符合人体运动规律和人体工程力学，使用者长时间蹬踏也不易感到疲劳。而且在本装置中，下蹬和后摆的驱动力都可以转化为前进的驱动力，因此可有效提高装置的驱动效率。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种由横向杠杆+移动副二维驱动的链盘驱动装置及应用此装置进行驱动的自行车和滑板车，以解决常规曲柄链盘驱动装置驱动效率不高、长时间蹬踏易产生疲劳的问题。

本实用新型所采用的具体技术方案如下：

一种由横向杠杆+移动副二维驱动的链盘驱动装置，包括机架，机架后端靠下的位置设有铰接轴支点，铰接轴支点上铰接有向前伸出的横向杠杆，铰接轴支点上还套装有使横向杠杆上摆的扭力弹簧，横向杠杆上设有一组移动副，移动副由横向杠杆的板状杆体和夹持在横向杠杆杆体上并可沿该杆体横向滑移的移动架组成，移动架在横向杠杆上方的位置连接有脚蹬，横向杠杆顶面前端设有下定滑轮；机架中部靠上的位置设有上定滑轮；机架后端靠下的位置在铰接轴支点的旁侧设有后轮轴，后轮轴上安装有飞轮链盘，通过飞轮链盘带动后轮轴单向转动，飞轮链盘的外圈啮合有一段开口朝前的U形半环抱链条，机架下部在链条下端头前方的位置设有与链条下端头相连接的链条拉簧，链条上端头连接拉绳的尾端，拉绳的头端向前从外侧依次绕过上定滑轮和下定滑轮后，再向后连接至移动架上；机架在对应上定滑轮与链条上端头之间的这段拉绳的外侧还架设有用于张紧拉绳的张紧定滑轮。

进一步的，所述横向杠杆前端还设有摆杆式卡扣，卡扣包括一个“7”字形摆杆和一段竖向设置的弧形导向杆，摆杆下端通过前铰接轴铰接在横向杠杆前端的一侧，摆杆上端向上前方倾斜伸出，前铰接轴上套装有使摆杆向前倾摆的摆杆扭簧，摆杆的杆体上固定连接一根由涡卷弹簧弹性收卷的拉线，拉线的收放端头向后连接至脚蹬上；导向杆固定连接在机架上并架设在横向杠杆前方靠上的位置，导向杆的内弧面朝后且在内弧面靠下的位置设有一个缺口，摆杆的上端头在摆杆扭簧的作用下弹性顶靠在导向杆的内弧面上。当横向杠杆下摆至水平位置时，摆杆的上端头卡入导向杆内弧面的缺口中，由此实现对横向杠杆摆动的锁定；当脚蹬沿横向杠杆杆体向后滑动至后端时，脚蹬经拉线带动摆杆克服摆杆扭簧的作用向后倾摆，由此实现对横向杠杆摆动的解锁。

进一步的，为了实现省力的效果，所述链条上端头不与拉绳的尾端直接连接，而是设置成通过动滑轮进行连接，即链条上端头连接一个动滑轮，拉绳的尾端绕过动滑轮后固定连接在机架上。

进一步的，所述横向杠杆可以采用横向直板，也可以采用横向下凹的浅弧形弯板。

本链盘驱动装置采用横向杠杆+移动副进行二维驱动，在扭力弹簧的作用下横向杠杆自动上摆，当脚蹬下踩时，向下的蹬力可以使脚蹬带动横向杠杆下摆，由横向杠杆经拉绳带动后轮轴转动，形成前进的驱动力，而向后的摆力可以使脚蹬和移动架沿横向杠杆杆体向后滑动，由移动架经拉绳带动后轮轴转动，也能形成前进的驱动力，因此本链盘驱动装置可以同时实施下蹬和后摆两个方式来驱动，且幅度随意自如，更接近人走路、奔跑时的运动轨迹与状态，更加符合人体运动规律和人体工程力学，使用者长时间蹬踏也不易感到疲劳，而且由于下蹬和后摆的驱动力都可以转化为前进的驱动力，可获得更高的驱动效率。因此本链盘驱动装置可作为自行车、滑板车、人力船和小型飞行器等的驱动机构，广泛应用于健身、旅游、娱乐、体育等领域。

附图说明

图1为本链盘驱动装置的基本结构示意图。

图2为本链盘驱动装置的横向杠杆前端增加摆杆式卡扣以及链条上端头改用动滑轮连接时的示意图。

图3为摆杆式卡扣的立体示意图。

图4为横向杠杆采用横向下凹的浅弧形弯板制成的示意图。

图5为本链盘驱动装置应用在自行车上时的立体结构示意图。

图6为图5的前视图。

图7为本链盘驱动装置应用在滑板车上时的立体结构示意图。

图8为图7的前视图。

图中：1-机架，2-铰接轴支点，3-横向杠杆，4-扭力弹簧，5-移动架，6-脚蹬，7-下定滑轮，8-上定滑轮，9-后轮轴，10-飞轮链盘，11-链条，12-链条拉簧，13-拉绳，14-张紧定滑轮，15-摆杆，15.1-前铰接轴，15.2-摆杆扭簧，15.3-涡卷弹簧，15.4-拉线，16-导向杆，16.1-缺口，17-动滑轮，18-水平定滑轮，19-联动拉绳。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

如图1所示，本链盘驱动装置包括机架1，机架1后端靠下的位置设有铰接轴支点2，铰接轴支点2上铰接有向前伸出的横向杠杆3，铰接轴支点2上还套装有使横向杠杆3上摆的扭力弹簧4，横向杠杆3上设有一组移动副，移动副由横向杠杆3的板状杆体和夹持在横向杠杆3杆体上并可沿该杆体横向滑移的移动架5组成，移动架5在横向杠杆3上方的位置固定连接有脚蹬6，横向杠杆3顶面前端设有下定滑轮7；机架1中部靠上的位置设有上定滑轮8；机架1后端靠下的位置在铰接轴支点2的旁侧设有后轮轴9，后轮轴9上安装有飞轮链盘10，通过飞轮链盘10带动后轮轴9单向转动，飞轮链盘10的外圈啮合有一段开口朝前的U形半环抱链条11，机架1下部在链条11下端头前方的位置设有与链条11下端头相连接的链条拉簧12，链条11上端头连接拉绳13的尾端，拉绳13的头端向前从外侧依次绕过上定滑轮8和下定滑轮7后，再向后连接至移动架5上；机架1在对应上定滑轮8与链条11上端头之间的这段拉绳13的外侧还架设有用于张紧拉绳13的张紧定滑轮14。所述横向杠杆3可以采用如图1-2所示的横向直板，也可以采用如图4所示的横向下凹的浅弧形弯板。

本链盘驱动装置的工作过程为：

在扭力弹簧4的作用下横向杠杆3自动上摆，在链条拉簧12的作用下脚蹬6和移动架5被拉至横向杠杆3的前端。

当脚蹬6施加向下的蹬力时，向下的蹬力可以使脚蹬6带动横向杠杆3下摆，横向杠杆3经拉绳13拉动链条11，带动飞轮链盘10正向转动，进而带动后轮轴9转动，形成前进的驱动力，此时链条拉簧12也被拉伸；松开脚蹬6向下的蹬力后，扭力弹簧4使横向杠杆3上摆，同时链条拉簧12收缩使链条11回位，拉绳13保持拉紧，飞轮链盘10反向转动不对后轮轴9做功。

当脚蹬6施加向后的摆力时，可以使脚蹬6和移动架5沿横向杠杆3杆体向后滑动，由移动架5向后拉动拉绳13，也能带动飞轮链盘10正向转动，进而带动后轮轴9转动，形成前进的驱动力，此时链条拉簧12被拉伸；松开脚蹬6向后的摆力后，链条拉簧12收缩使链条11回位，拉绳13保持拉紧，飞轮链盘10反向转动不对后轮轴9做功，链条拉簧12收缩同时可带动脚蹬6和移动架5沿横向杠杆3杆体向前滑动回位。

进一步的，如图2所示，所述横向杠杆3前端还设有摆杆式卡扣，卡扣包括一个“7”字形摆杆15和一段竖向设置的弧形导向杆16，摆杆15下端通过前铰接轴15.1铰接在横向杠杆3前端的一侧，摆杆15上端向上前方倾斜伸出，前铰接轴15.1上套装有使摆杆15向前倾摆的摆杆扭簧15.2，摆杆15的杆体上固定连接一根由涡卷弹簧15.3弹性收卷的拉线15.4，拉线15.4的收放端头向后连接至脚蹬6上；导向杆16固定连接在机架1上并架设在横向杠杆3前方靠上的位置，导向杆16的内弧面朝后且在内弧面靠下的位置设有一个缺口16.1，摆杆15的上端头在摆杆扭簧15.2的作用下弹性顶靠在导向杆16的内弧面上；当横向杠杆3下摆至水平位置时，摆杆15的上端头卡入导向杆16内弧面的缺口16.1中，由此实现对横向杠杆3摆动的锁定；当脚蹬6沿横向杠杆3杆体向后滑动至后端时，脚蹬6经拉线15.4带动摆杆15克服摆杆扭簧15.2的作用向后倾摆，由此实现对横向杠杆3摆动的解锁。这样当脚蹬6向下蹬带动横向杠杆3下摆时，摆杆15的上端头沿着导向杆16的内弧面下滑，当横向杠杆3下摆至水平位置时会被摆杆15锁定，此时脚蹬6只能向后施加摆力，使脚蹬6沿横向杠杆3杆体向后滑动，同时涡卷弹簧15.3内的拉线15.4被拉出，当脚蹬6动至横向杠杆3的后端时，拉线15.4拉到尽头，因此会带动摆杆15解除锁定，横向杠杆3上摆回位，同时脚蹬6也前移回位。

如图2所示，为了实现省力的效果，所述链条11上端头不与拉绳13的尾端直接连接，而是设置成通过动滑轮17进行连接，即链条11上端头连接一个动滑轮17，拉绳13的尾端绕过动滑轮17后固定连接在机架1上。

如图5-6所示，将本链盘驱动装置应用于自行车之上进行驱动时，把自行车的车架作为链盘驱动装置的机架1，车架的左右两侧各安装一套对称设置的链盘驱动装置用于驱动自行车的后轮，两套链盘驱动装置共用一根后轮轴9。

如图7-8所示，将本链盘驱动装置应用于滑板车之上进行驱动时，把滑板车的车架作为链盘驱动装置的机架1，车架的左右两侧各安装一套对称设置的链盘驱动装置用于驱动滑板车的后轮，两套链盘驱动装置共用一根后轮轴9；滑板车在两套链盘驱动装置的横向杠杆3后方各设有一个水平定滑轮18，联动拉绳19从后向前绕过两水平定滑轮18后其两个端头分别与两套链盘驱动装置的移动架5相连接。通过设置水平定滑轮18和联动拉绳19来调节左右两侧链盘驱动装置交替驱动，使之与两边脚蹬6的交替蹬踏后摆运动相匹配。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种由横向杠杆+移动副二维驱动的链盘驱动装置，其特征是：所述链盘驱动装置包括机架，机架后端靠下的位置设有铰接轴支点，铰接轴支点上铰接有向前伸出的横向杠杆，铰接轴支点上还套装有使横向杠杆上摆的扭力弹簧，横向杠杆上设有一组移动副，移动副由横向杠杆的板状杆体和夹持在横向杠杆杆体上并可沿该杆体横向滑移的移动架组成，移动架在横向杠杆上方的位置连接有脚蹬，横向杠杆顶面前端设有下定滑轮；机架中部靠上的位置设有上定滑轮；机架后端靠下的位置在铰接轴支点的旁侧设有后轮轴，后轮轴上安装有飞轮链盘，通过飞轮链盘带动后轮轴单向转动，飞轮链盘的外圈啮合有一段开口朝前的U形半环抱链条，机架下部在链条下端头前方的位置设有与链条下端头相连接的链条拉簧，链条上端头连接拉绳的尾端，拉绳的头端向前从外侧依次绕过上定滑轮和下定滑轮后，再向后连接至移动架上；机架在对应上定滑轮与链条上端头之间的这段拉绳的外侧还架设有用于张紧拉绳的张紧定滑轮。

2.根据权利要求1所述的由横向杠杆+移动副二维驱动的链盘驱动装置，其特征是：所述横向杠杆前端还设有摆杆式卡扣，卡扣包括一个“7”字形摆杆和一段竖向设置的弧形导向杆，摆杆下端通过前铰接轴铰接在横向杠杆前端的一侧，摆杆上端向上前方倾斜伸出，前铰接轴上套装有使摆杆向前倾摆的摆杆扭簧，摆杆的杆体上固定连接一根由涡卷弹簧弹性收卷的拉线，拉线的收放端头向后连接至脚蹬上；导向杆固定连接在机架上并架设在横向杠杆前方靠上的位置，导向杆的内弧面朝后且在内弧面靠下的位置设有一个缺口，摆杆的上端头在摆杆扭簧的作用下弹性顶靠在导向杆的内弧面上。

3.根据权利要求1所述的由横向杠杆+移动副二维驱动的链盘驱动装置，其特征是：所述链条上端头不与拉绳的尾端直接连接，而是设置成通过动滑轮进行连接，即链条上端头连接一个动滑轮，拉绳的尾端绕过动滑轮后固定连接在机架上。

4.根据权利要求1所述的由横向杠杆+移动副二维驱动的链盘驱动装置，其特征是：所述横向杠杆采用横向直板。

5.根据权利要求1所述的由横向杠杆+移动副二维驱动的链盘驱动装置，其特征是：所述横向杠杆采用横向下凹的浅弧形弯板。

6.一种应用如权利要求1-5任一项所述的链盘驱动装置进行驱动的自行车，其特征是：把自行车的车架作为链盘驱动装置的机架，车架的左右两侧各安装一套对称设置的链盘驱动装置用于驱动自行车的后轮，两套链盘驱动装置共用一根后轮轴。

7.一种应用如权利要求1所述的链盘驱动装置进行驱动的滑板车，其特征是：把滑板车的车架作为链盘驱动装置的机架，车架的左右两侧各安装一套对称设置的链盘驱动装置用于驱动滑板车的后轮，两套链盘驱动装置共用一根后轮轴；滑板车在两套链盘驱动装置的横向杠杆后方各设有一个水平定滑轮，联动拉绳从后向前绕过两水平定滑轮后其两个端头分别与两套链盘驱动装置的移动架相连接。

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