CN2289886Y - 人力助动变速器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及的人力助动变速器,是采用人的脚踏力带动杠杆拨动齿轮产生动力,它是在现有变速器的基础上进行改进而实现的。其特点是拨动轴10上设有两个叶轮22,每个叶轮22带动一杠杆23,杠杆23通过套管9、铜套8与支轴7滑动配合,轴4上装有两套主、被动棘轮6、5,杠杆23的阻力臂左端开有长槽孔31与主动棘轮6上的轴头相配合,轴4上设有齿轮3,齿轮3与轴2上的齿啮合,通过一、二档变速,链轮21接负载即可达到人力助动变速。

Description

人力助动变速器

本实用新型涉及的人力助动变速器，实际是利用杠杆的作用原理，采用人的脚踏力作为动力源带动杠杆拨动齿轮产生动力，可作为各种小型车辆、船舶、机械的动力源。

现有的变速器，特别是用人力作动力源的变速器，多采用大小齿轮啮合来变速，传动比小，速度慢，更不适应车辆上坡和需要动力大的车辆和船舶、机械上。

本实用新型的目的旨在改进上述不足，提供一种以人的脚踏力作为动力源，带动杠杆拨动齿轮产生变速，使传动比增大的人力助动变速器。

本实用新型是在现有变速器的基础上进行改进而实现的，它具有脚蹬11、拨动轴10、机箱12、支架18、工作轴1、轴2、离合器17、一档齿轮19、二档齿轮16、齿轮20、链轮21、拨差24、30、轴25、拉线26、29、弹簧27、28，其特点是拨动轴10上设有两个叶轮22，每个叶轮22上带动一杠杆23，杠杆23的动力臂右端搭在叶轮22的任意一叶片上，杠杆23的动力臂左端和杠杆23阻力臂的右端连接在套管9上，套管9内有铜套8，与支轴7滑动配合，杠杆23的阻力臂左端开有长槽孔31，以便与轴4的主动棘轮6上的轴头相配合。轴4上装有两套主、被动棘轮6、5，在轴4的一端设有档板14，在档板14与一主动棘轮6之间、在另一主动棘轮6与被动棘轮5之间设簧片15，轴4上设有齿轮3，齿轮3与轴2上的齿啮合。

拨动轴10的两个叶轮22，两个叶轮22相差60°安装，每个叶轮22有三个叶片，叶片间隔120°，即两个叶轮六个叶片间隔60°。杠杆23的动力臂右端搭在叶轮22的任意一叶片上，当脚踏脚蹬11，带动拨动轴10顺时针转动，拨动轴10也带动叶轮22顺时针转动，叶片抬动杠杆23的动力臂，以支轴7为圆心向上转动，杠杆23的阻力臂作相应角度地摆动，摇动主动棘轮6转动，簧片15靠弹力压迫主动棘轮6与被动棘轮5(或齿轮3)啮合，使轴4转动。一根杠杆被抬至最高点，主动棘轮6便转过一个齿，叶片越过杠杆23，杠杆23靠自重落下，主动棘轮6与被动棘轮5分开，此杠杆刚刚落下，另一根杠杆23刚刚被抬起，又带动另一套主、被动棘轮6、5回转，两根杠杆此起彼落，带动轴4不停的转动。被动棘轮5与齿轮3用键固定在轴4上，最终使齿轮3不停地转动。轴2是一齿轮轴，装有一档齿轮19，二档齿轮16及离合器17，两档齿轮在轴2上可自由转动，离合器17与轴2是花键(或平键)联接，可做轴向滑动，离合器17上有一拨差24，拨差24下部开口插在离合器17槽内，上部套在轴25上，弹簧27压迫拨差24，使离合器17与一档齿轮19相连。当拉动拉线26时，牵动拨差24沿轴25向左移动，离合器17与二档齿轮16相连，使轴1产生不同的旋转速度。工作轴1是一齿轮轴，装有齿轮20、链轮21，链轮21与外部机械(负载)相联，输出动力。齿轮20可在轴1上作轴向移动，齿轮20上也有一拨差30，拨差30下部开口插在齿轮20槽内，上部套在轴25上，弹簧28压迫拨差30，使齿轮20与链轮21相连，输出动力，当拉动拉线29，牵动拨差30沿轴25向左移动时，拨差30带动齿轮20左移，齿轮20与链轮21分离，以产生空运转。

本实用新型利用杠杆带动齿轮，传动比大，不需能源，无污染，无噪声，只要人踩动脚蹬，通过变速器输出的速度是脚蹬速度的1.2～2.67倍，是目前应用在自行车、摩托车与其它船舶机械的一种比较理想的人力助动变速器。

附图说明：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2是图1的A-A剖视图；

图3是图1的B-B剖视图；

图4是图1的C向视图。

附图图面说明：

1工作轴、2轴、3齿轮、4轴、5被动棘轮、6主动棘轮、7支轴、8铜套、9套管、10拨动轴、11脚蹬、12机箱、13铜套、14档板、15簧片、16二档齿轮、17离合器、18支架、19一档齿轮、20齿轮、21链轮、22叶轮、23杠杆、24拨差、25轴、26拉线、27弹簧、28弹簧、29拉线、30拨差、31长槽孔。

为了更好地理解与实施，下面以附图为实施例进一步说明如下：由工作轴1、齿轮20、链轮21、拨差30构成工作部分，属已有技术；由轴2、一档齿轮19、二档齿轮16、离合器17、拨差24构成传动部分，属已有技术；由轴4、齿轮3、主动棘轮6、被动棘轮5、簧片15、档板14构成起动部分，这是杠杆23传到主、被动棘轮，传给传动部分轴2的关键，轴2是一齿轮轴与齿轮3啮合，使齿轮3的转速全部传给轴2，轴2上设有一档齿轮，二档齿轮，通过离合器17可达到一级变速和二级变速；杠杆23的动力臂随叶轮22的叶片的拨动而起落，杠杆的阻力臂左端连接在主动棘轮6上，随杠杆动力臂的运动而拨动齿轮3转动；每个主动棘轮共有24个齿，每个齿15°，拨动轴10转四周，齿轮3转一周，支轴7是杠杆23的支点，将两根杠杆连在一起，使每根杠杆有规律地运动，拨动轴10上有二个叶轮22，两叶轮相差60 °安装，每个叶轮有3个叶片，叶片间隔120°，拨动轴转一周，2个轮的叶片拨动杠杆23动作6次。

工作轴1、轴2、轴4、支轴7两端都用支架18固定在底面平板上，支架18内有铜套13套在各轴轴头上，整个结构安装于机箱12内，箱内装有润滑油，供齿轮叶轮及各转动用润滑。

下面以此结构安装于26型自行车为例叙述如下：链轮21与自行车后链轮相联，传动比i₁＝2、5∶1，自行车脚蹬(也是此结构的脚蹬11)力臂长170mm，车轮周长2070mm，根据实际情况采用杠杆23动力臂长400mm，阻力臂长40mm，主动棘轮6力臂长40mm，主、被动棘轮6、5齿数均为24齿，每齿在一周内所占角度为15°，叶轮22的叶片长105mm，即叶片越过杠杆23，杠杆刚好抬起15°，拨动主、被动棘轮转过1个齿。拨动轴10上装有二个叶轮22，每个叶轮有三个叶片，拨动轴上有6个叶片成60°均匀分布，叶轮转一周，齿轮3转过6个齿，即叶轮22与齿轮3的传动比i₂＝1∶4，齿轮3与轴2的传动比i₃＝4∶1，二档齿轮16与工作轴1传动比i₄＝2.67∶1. 一档齿轮19与齿轮20的传动比i₅＝1.2∶1。

一.速度：

设脚踏叶轮22转速n＝40转/分。

一档情况：链轮21输出转速n₁＝n×i₂×i₃×i₅＝40×1/4×4/1×1.2/1＝48(转/分)。

自行车后轮转速n₂＝n₁×i₁＝48×2.5＝120(转/分)；

车轮时速V₁＝120×2.07×60/1000＝14.9(公里/小时)；

二档情况：链轮21输出转速n₃＝n×i₂×i₃×i₄＝40 ×1/4×4/1×2.67/1＝106.8(转/分)；

后车轮转速n₄＝n₃×i₁＝106.8×2.5＝267(转/分)；

后轮时速V₂＝267×2.07×60/1000＝33.2(公里/小时)；

自行车大小链轮传动比i₆＝2.5；

车速V₃＝n×i₆×2.06×60/1000＝12.42(公里/小时)；

V₁.V₂.V₃三个速度比较，发现一档速度与自行车速度相差不大，二档速度远远大于自行车速度。

二、作用力：

假定自行车运动所需扭距10公斤米，不计传动摩擦力。本结构支轴7扭距仍为10公斤米，因叶片长105mm，杠杆动力臂折中取350mm，则抬动杠杆用力F₁＝扭距/力臂长＝10/0.4＝25(公斤)，即叶片头端需用力25公斤，脚踏用力F₂＝F₁×0.105/0.17＝25×0.105/0.17＝15.44(公斤)。

自行车情况：设定扭距仍为10公斤米，则脚踏用力F₃＝扭距/力臂长＝10/0.17＝58.82(公斤)。

单纯自行车用力远远大于本结构的用力。

综上所述，人力助动变速器省力、增速，根据实际情况，通过增加杠杆数量、改变杠杆动、阻力臂比值，增加主、被动棘轮齿数，改变齿轮20、链轮21的传动比，会使人力助动变速器更省力，增速更快。

Claims (2)

1、一种人力助动变速器，它具有脚蹬(11)、拨动轴(10)、机箱(12)、支架(18)、工作轴(1)、轴(2)、离合器(17)、一档齿轮(19)、二档齿轮(16)、齿轮(20)、链轮(21)、拨差(24、30)、轴(25)、拉线(26、29)、弹簧(27、28)，其特征是拨动轴(10)上设有两个叶轮(22)，每个叶轮(22)上带动一杠杆(23)，杠杆(23)的动力臂右端搭在叶轮(22)的任意一叶片上，杠杆(23)的动力臂左端与杠杆(23)阻力臂的右端连接在套管(9)上，套管(9)内有铜套(8)，与支轴(7)滑动配合，杠杆(23)的阻力臂左端开有长槽孔(31)，以便与轴(4)的主动棘轮(6)上的轴头相配合，轴(4)上装有两套主、被动棘轮(6、5)，在轴(4)的一端设有档板(14)，在档板(14)与一主动棘轮(6)之间、在另一主动棘轮(6)与被动棘轮(5)之间设簧片15，轴(4)上设有齿轮(3)，齿轮(3)与轴(2)上的齿啮合。

2、按权利要求1所述的人力助动变速器，其特征是拨动轴(10)上的两个叶轮(22)相差60°安装，每个叶轮(22)有三个叶片，叶片间隔120°。

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