專利名稱：人力往復(fù)回轉(zhuǎn)雙功能驅(qū)動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種往復(fù)回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)械裝置，可通用于各種人力車上作驅(qū)動(dòng)裝置，特別是自行車。
現(xiàn)在實(shí)際大量使用的人力驅(qū)動(dòng)裝置，即自行車(包括各種變速型)上的驅(qū)動(dòng)裝置是兩個(gè)小翻固定在左、右互成180°的曲柄上，其中一個(gè)帶有大牙輪，全部固定在一中軸上，構(gòu)成曲柄機(jī)構(gòu)。兩個(gè)小翻由于力的周期作用使得曲柄、中軸、大牙輪同步旋轉(zhuǎn)，通過搭在大牙輪上的鏈條帶動(dòng)車輪旋轉(zhuǎn)，使車前進(jìn)。眾所周知，這種裝置在每根曲柄旋轉(zhuǎn)的180°角范圍內(nèi)大約有40°角的非受力區(qū)，見圖(1)，如不改變整車結(jié)構(gòu)及人力作用方式，就無法改變?cè)撌芰^(qū)。特別是車行駛在崎嶇、坎坷、松軟、泥濘路面或上坡、頂風(fēng)和載重等情況時(shí)，這40°角往往變成死點(diǎn)，最終將導(dǎo)致車輛停駛。另外，在這種裝置中，兩根曲柄必須在360°角范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，則占用空間較大，如果車輛馱載較大體積貨物時(shí)，有時(shí)會(huì)使曲柄無法旋轉(zhuǎn)，給使用帶來很大不便。且小翻必須通過最低點(diǎn)，使得曲柄的長(zhǎng)度受到限制，限制了通過加長(zhǎng)曲柄增大力矩的措施。曲柄的回轉(zhuǎn)半徑也限制了不同人員的通用性。
目前還有許多不同于上述的人力驅(qū)動(dòng)裝置，如荷蘭F.W.Ruys工程師設(shè)計(jì)的Ruys方案。即“杠桿傳動(dòng)的自行車”，見中國(guó)《世界發(fā)明》雜志1980年第2期第46頁(yè)。見圖(2)、圖(3)，當(dāng)人力交替作用在前踏板(2)－1或后踏板(2)－2上時(shí)，通過蹬桿(2)－3，支點(diǎn)(2)－4，驅(qū)動(dòng)扇形齒輪(2)－5將力傳遞給飛輪(3)－1，從而使車輪轉(zhuǎn)動(dòng)。它還有由回程齒輪(3)－2和回程扇形齒條(2)－6等組成的回程機(jī)構(gòu)。這一方案雖然克服了現(xiàn)有自行車存在死點(diǎn)的問題，也實(shí)現(xiàn)了力矩可調(diào)措施(選用前踏板(2)－1或后踏板(2)－2)，并節(jié)省了大牙輪、中軸系統(tǒng)和鏈條等必須有的零件。但是，它還有許多不足之處如暴露件較多，而這些零件大多數(shù)具有配合精度，需要良好潤(rùn)滑和防塵，對(duì)其進(jìn)行封閉也是較難的；其外觀也不完美，比較雜亂，兩支蹬桿給人一個(gè)很笨重的感覺；結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、裝配維修難、整個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置體積較大，車輛自重也增大較多；含有新特種件較多，不利制造和降低成本，對(duì)現(xiàn)有自行車結(jié)構(gòu)的改動(dòng)也較大，普遍制造這種自行車的可能性不大。
本實(shí)用新型的目的是設(shè)計(jì)一種人力驅(qū)動(dòng)裝置，它以往復(fù)運(yùn)動(dòng)的人力施加形式使整個(gè)裝置運(yùn)轉(zhuǎn)，原有的曲柄作為蹬桿，同時(shí)人力在蹬桿上產(chǎn)生的力矩可調(diào)，結(jié)構(gòu)密封性好，通用件也較多，車形變動(dòng)很小。對(duì)于裝有圖(1)所示形式驅(qū)動(dòng)器的那類自行車，只有稍加改動(dòng)，就可換上本實(shí)用新型之人力驅(qū)動(dòng)裝置，同時(shí)又可恢復(fù)為旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)方式。
下面分兩部分結(jié)合實(shí)例將本實(shí)用新型內(nèi)容介紹如下，一、本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)請(qǐng)見圖(4)，全部機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)在圖(1)所示那類自行車中軸的位置上，在五通套(4)－1(也是車體的一部分)內(nèi)，旋轉(zhuǎn)輪套(4)－2通過滾道鋼珠(φ6)由大擋(4)－3保持。大擋(4)－3的外螺紋旋進(jìn)五通套(4)－1的內(nèi)螺紋(N66×1)內(nèi)，再由大擋背帽(4)－4鎖住，兩大擋外側(cè)間距77mm。大牙輪(4)－5裝在旋轉(zhuǎn)輪套(4)－2的右端，以花鍵形式卡住，再由螺釘固緊，形成可拆卸結(jié)構(gòu)。十字長(zhǎng)軸(4)－6設(shè)在五通套(4)－1軸心位置，它中間約30毫米長(zhǎng)的一段外徑為14毫米，其余直徑為10毫米，十字短軸(4)－7直徑為φ8，在十字長(zhǎng)軸(4)－6中間橫孔插入，形成十字軸。一對(duì)行星小齒輪(4)－8裝在十字短軸(4)－7兩端上，用卡簧(4)－9卡住，一對(duì)行星大齒輪(4)－10套在十字長(zhǎng)軸(4)－6的中部，此時(shí)，兩只行星小齒輪和兩只行星大齒輪與十字軸構(gòu)成一行星回程機(jī)構(gòu)。驅(qū)動(dòng)頭(4)－11、五個(gè)超越長(zhǎng)珠(4)－12與五花套(4)－13構(gòu)成一超越離合器，并套在十字長(zhǎng)軸(4)－6上；驅(qū)動(dòng)頭(4)－11里端的外花鍵插入行星大齒輪(4)－10的內(nèi)花鍵之內(nèi)，驅(qū)動(dòng)頭外側(cè)通過滾道鋼珠(φ6)由旋轉(zhuǎn)輪套(4)－2保持，內(nèi)側(cè)通過另一組滾道鋼珠(φ6)由小擋(4)－14保持。小擋(4)－14旋在十字長(zhǎng)軸(4)－6上，小擋背帽(4)－15通過定位墊圈(4)－16將小擋(4)－14鎖死。右蹬桿(4)－17大端通過其內(nèi)螺紋裝在驅(qū)動(dòng)頭(4)－11外螺紋之上，并用驅(qū)動(dòng)頭背帽(4)－18鎖死。十字長(zhǎng)軸(4)－6左端約30毫米有對(duì)稱兩平臺(tái)，其間距略小于軸叉(4)－19的長(zhǎng)方形缺口的寬度，并置于該缺口內(nèi)，由軸叉螺母(4)－20緊固；軸叉(4)－19的末端為花鍵形狀，與車體銜接。蹬桿(4)－21大端有一端孔，在軸叉內(nèi)側(cè)有一軸叉銷(4)－22；當(dāng)左蹬桿(4)－21呈水平狀態(tài)時(shí)，軸叉(4)－22與端孔同軸，兩者可為緊密配合。
十字長(zhǎng)軸(4)－6右半部為空心軸結(jié)構(gòu)，內(nèi)有一變位桿(4)－23，其直徑為φ6，與十字長(zhǎng)軸(4)－6成動(dòng)配合，變位桿(4)－23右端為一變位手帽(4)－24，兩者由頂絲連成組件；變位桿(4)－23左端有一平臺(tái)，在十字長(zhǎng)軸(4)－6粗段中間偏右處一側(cè)有一通孔，直徑φ5，孔內(nèi)埋一變位鋼珠(4)－25(φ5)；在這側(cè)行星大齒輪輪軸壁有一沉孔，其大小允許變位鋼珠(4)－25進(jìn)入三分之一。“平臺(tái)”、“通孔”、“變位鋼珠”及“沉孔”的中心在同一垂直于十字長(zhǎng)軸(4)－6平面內(nèi)。變位手帽(4)－24、變位桿(4)－23、變位鋼珠(4)－25、軸叉(4)－19、軸叉銷(4)－22及軸叉螺母(4)－20一同組成驅(qū)動(dòng)方式變換機(jī)構(gòu)。
現(xiàn)有的小翻與蹬桿的連接方式是小翻直接旋進(jìn)蹬桿端部，本實(shí)用新型的連接方式見圖(5)，小翻(5)－1的軸旋進(jìn)變位滑套(5)－2內(nèi)，變位滑套(5)－2套在蹬桿(4)－17或(4)－21較細(xì)一端，其截面是扁園形。變位滑套(5)－2上有滑套鎖釘(5)－3，蹬桿上有三檔定位沉孔，將滑套鎖釘(5)－3對(duì)準(zhǔn)任一定位沉孔旋緊，即可將小翻(5)－1與蹬桿(4)－17或(4)－21堅(jiān)實(shí)連接。
二、本實(shí)用新型工況參見圖(4)，當(dāng)人力作用在蹬桿(4)－17或(4)－21上時(shí)，通過超越離合器使旋轉(zhuǎn)輪套(4)－2旋轉(zhuǎn)，大牙輪(4)－5也就同時(shí)隨之旋轉(zhuǎn)，通過掛在大牙輪(4)－5的鏈條將力傳給了車輪。在超越離合器轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，驅(qū)動(dòng)頭(4)－11里端的花鍵結(jié)構(gòu)帶動(dòng)行星大齒輪(4)－10旋轉(zhuǎn)，此時(shí)，行星回程機(jī)構(gòu)使另一蹬桿朝反方向擺回；當(dāng)二次人力作用在這一蹬桿上時(shí)，除通過對(duì)稱的機(jī)構(gòu)使旋轉(zhuǎn)輪套(4)－2連續(xù)旋轉(zhuǎn)外，還通過行星回程機(jī)構(gòu)使另一蹬桿朝反方向擺回，如此實(shí)現(xiàn)往復(fù)驅(qū)動(dòng)。且兩蹬桿始終處在受力區(qū)，消除了死點(diǎn)之弊病，克阻能力加強(qiáng)。此時(shí)的狀態(tài)即是往復(fù)驅(qū)動(dòng)狀態(tài)。如果將軸叉螺母(4)－20松開，將軸叉銷(4)－22推進(jìn)左蹬桿(4)－21端孔內(nèi)，再使兩蹬桿互成180°角，旋轉(zhuǎn)變位手帽(4)－24，通過變位桿(4)－23將變位鋼珠(4)－25頂進(jìn)行星大齒輪內(nèi)壁沉孔，固緊軸叉螺母(4)－20。通過對(duì)驅(qū)動(dòng)方式變換機(jī)構(gòu)的這一調(diào)整，使得兩只蹬桿、兩個(gè)超越離合器、行星回程機(jī)構(gòu)以及十字軸成為一無相對(duì)運(yùn)動(dòng)的整體。這同現(xiàn)有的自行車中軸結(jié)構(gòu)在效果上基本一樣，當(dāng)人力作用在任一蹬桿時(shí)，兩個(gè)超越離合器同時(shí)使旋轉(zhuǎn)軸套(4)－2旋轉(zhuǎn)，再通過大牙輪(4)－5、鏈條帶動(dòng)車輪旋轉(zhuǎn)。此時(shí)的驅(qū)動(dòng)方式就是回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)方式。
蹬桿力矩的調(diào)整參見圖(5)，松開滑套鎖釘(5)－3，根據(jù)所需力矩移動(dòng)變位滑套(5)－2到相應(yīng)的定位沉孔，此時(shí)固緊滑套鎖釘(5)－3即可。
本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使兩只蹬桿可在有效的140°角范圍內(nèi)交替驅(qū)動(dòng)整個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)。不存在非受力區(qū)，消除了死點(diǎn)。且占用空間小，使自行車可馱載較大體積貨物，亦為設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)緊湊的人力車提供的一種較理想的驅(qū)動(dòng)裝置。蹬桿的運(yùn)動(dòng)不經(jīng)過最低點(diǎn)，使得車輛的越野性提高，同時(shí)也使適當(dāng)增大蹬桿長(zhǎng)度以增大力矩的設(shè)計(jì)成為可能。本實(shí)用新型的各個(gè)結(jié)構(gòu)主要裝在五通套(4)－1內(nèi)，其尺寸為φ66，現(xiàn)有五通套尺寸為φ34，直徑僅增大32毫米，故體積小，整體外觀同普通車并無多大區(qū)別。安裝這種驅(qū)動(dòng)裝置，對(duì)現(xiàn)有人力車改動(dòng)較小，實(shí)際上只是五通套大小的變動(dòng)，其它都是零部件的替換。與現(xiàn)有回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置相比，在成本上本實(shí)用新型有所提高，由于本實(shí)用新型具有增速的使用效果，與普速自行車比，成本并未提高。本驅(qū)動(dòng)裝置與現(xiàn)有往復(fù)驅(qū)動(dòng)裝置相比結(jié)構(gòu)緊湊，零件保護(hù)性好，外觀整潔，重量輕。
圖(1)是曲柄回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置和蹬桿往復(fù)驅(qū)動(dòng)裝置受力區(qū)分析圖，21為大牙輪、22為飛輪，P1至P2為往復(fù)機(jī)構(gòu)工作區(qū)，P1至P3為(包括非受力區(qū))是回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)工作區(qū)。
圖(2)是現(xiàn)有Ruys方案中的那種傳動(dòng)裝置主視示意圖。圖中主要包括前踏板(2)－1、后踏板(2)－2、蹬桿(2)－3、支點(diǎn)(2)－4、驅(qū)動(dòng)扇形齒輪(2)－5和回程扇形齒條(2)－6。
圖(3)是Ruys方案后輪軸部左視圖。圖中主要包括飛輪(3)－1和回程齒輪(3)－2，圖(4)是本實(shí)用新型帶有部分沿軸線局部剖視的主體裝配圖，標(biāo)有部分主要尺寸，單位為毫米。所示主要零件有，五通道(4)－1、旋轉(zhuǎn)輪套(4)－2、一對(duì)大擋(4)－3、一對(duì)大擋背帽(4)－4、大牙輪(4)－5、十字長(zhǎng)軸(4)－6、十字短軸(4)－7、一對(duì)行星小齒輪(4)－8、一對(duì)卡簧(4)－9、一對(duì)行星大齒輪(4)－10、一對(duì)驅(qū)動(dòng)頭(4)－11、十只超越長(zhǎng)珠(4)－12、一對(duì)五花套(4)－13、一對(duì)小擋(4)－14、一對(duì)小擋背帽(4)－15、一對(duì)定位墊圈(4)－16、右蹬桿(4)－17、一對(duì)驅(qū)動(dòng)頭背帽94)－18、軸叉(4)－19、軸叉螺母(4)－20、左蹬桿(4)－21、軸叉銷(4)－22、變位桿(4)－23、變位手帽(4)－24、變位鋼珠(4)－25及若干滾道鋼珠。
圖(5)是小翻變位示意圖，給有參考尺寸；主要零部件包括，小翻(5)－1、變位滑套(5)－2、滑套鎖釘(5)－3。
權(quán)利要求1.一種人力車驅(qū)動(dòng)裝置，主要由五通套(4)-1、小翻(5)-1、蹬桿(4)-17或(4)-21、大牙輪(4)-5、鏈條、飛輪(1)-22組成，小翻(5)-1與蹬桿(4)-17或(4)-21相接，由五通套(4)-1保持同軸，鏈條將大牙輪(4)-5和飛輪(1)-22連接起來，其特征在于，該驅(qū)動(dòng)裝置含有兩個(gè)超越離合器、一個(gè)行星回程機(jī)構(gòu)、一套驅(qū)動(dòng)方式變換機(jī)構(gòu)、一只旋轉(zhuǎn)輪套(4)-2和一對(duì)變位滑套(5)-2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，兩個(gè)超越離合器對(duì)稱地套在行星回程機(jī)構(gòu)中的十字長(zhǎng)軸(4)－6上，以花鍵連接形式與行星大齒輪連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，右蹬桿(4)－17、左蹬桿(4)－21分別與相鄰超越離合器的驅(qū)動(dòng)頭以螺紋連接形式連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，左蹬桿(4)－21大端有一端孔，軸叉(4)－19上的軸叉銷(4)－22與之相對(duì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于軸叉(4)－19一端叉在十字長(zhǎng)軸(4)－6平臺(tái)上，另一端嵌在五通套(4)－1邊緣上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，十字長(zhǎng)軸(4)－6偏右的一半為空心結(jié)構(gòu)，一端有一平臺(tái)、連有變位手帽(4)－24的變位桿(4)－23插入另一端內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，十字長(zhǎng)軸(4)－6粗段右側(cè)有一通孔，孔內(nèi)埋一變位鋼珠(4)－25，右行星大齒輪輪軸壁有一沉孔，通孔、變位鋼珠(4)－25、沉孔以及變位桿(4)－23平臺(tái)等的中心在同一垂直于十字長(zhǎng)軸(4)－6的平面內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，大牙輪(4)－5由若干花鍵卡在旋轉(zhuǎn)輪套(4)－2的右端，并以螺絲固緊。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，小翻(5)－1的軸旋在變位滑套(5)－2上，變位滑套(5)－2套在蹬桿(4)－17或(4)－21細(xì)端上。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或9所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于蹬桿(4)－17或(4)－21細(xì)端一側(cè)分布有三檔沉孔，變位滑套(5)－2上有一滑套鎖釘(5)－3，當(dāng)其位于某一沉孔上時(shí)，旋緊滑套鎖釘(5)－3即可將變位滑套(5)－2固定。
專利摘要人力往復(fù)回轉(zhuǎn)雙功能驅(qū)動(dòng)裝置是一種安裝在各種人力車、特別是兩輪自行車上的驅(qū)動(dòng)裝置。主要由小翻、蹬桿、超越離合器、行星回程機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)方式變換機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)輪套、大牙輪及五通套組成。兩蹬桿可往復(fù)運(yùn)動(dòng)，也可互成180°角后旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。本實(shí)用新型適應(yīng)范圍大、傳遞效率高、使用方便、結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、外形美觀、易于普及和制造。
文檔編號(hào)F03G5/06GK2082318SQ9021606
公開日1991年8月7日 申請(qǐng)日期1990年7月16日 優(yōu)先權(quán)日1990年7月16日
發(fā)明者邵成斌, 胡杰峰, 宋萬良 申請(qǐng)人:長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械學(xué)院