專利名稱：擺動或往復式人力驅動裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種自行車或三輪車上的驅動裝置，尤其是一種擺動或往復式人力驅動裝置。
背景技術：
現(xiàn)有的自行車或三輪車人力驅動裝置，采用的是機械傳動的曲柄連桿機構來實現(xiàn)把大腿的搖擺運動轉換成圓周運動。腳蹬在圓周轉動的上、下位各有一死點不能做功，在部分做功區(qū)作用力損耗大，使人容易疲勞。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種結構新穎、作用力損耗小、沒有死點能全時間做功，可隨時改變作用力行程的擺動或往復式人力驅動裝置。
本發(fā)明的技術方案是一種擺動或往復式人力驅動裝置，包括腳蹬、腳拐、棘輪棘爪或飛輪和上下保障機構，腳拐的前端裝腳蹬，后端裝棘輪棘爪或固定裝置及傳動機構，兩腳拐之間裝上下保障機構，棘輪棘爪或飛輪裝在中軸或后輪軸或后輪轂的兩端；上下保障機構由中間過渡輪、鏈條或拉繩；或由杠桿及連接桿組成。
傳動機構包括后輪軸兩端分別固定一飛輪，沿飛輪前端水平方向車架兩端分別固定一短軸，短軸上固定腳拐，腳拐上固定一大鏈盤，大鏈盤與短軸同心與飛輪處于同一平面，通過鏈條將大鏈盤與飛輪連接起來。
傳動機構包括在中軸后方的車架兩邊分別裝一短軸，短軸與腳拐連接，腳拐上裝一鏈輪，鏈輪和短軸同心且與中軸上的飛輪處于同一平面，通過鏈條和飛輪連接起來，鏈條上安裝一壓輪來漲緊鏈條。
傳動機構包括在自行車后輪軸兩端車架外側分別裝一棘輪棘爪，后輪軸與車架間為軸承連接，與后輪轂間設一套減速變速裝置與后輪相連，棘輪棘爪外側與腳拐相連。
傳動機構包括在自行車后輪軸兩端車架外側分別裝一飛輪，后輪軸與車架間為軸承連接，與后輪轂固接；在與后輪軸平行的車架兩邊適當位置分別設一短軸，短軸上安裝腳拐，腳拐的一端裝腳蹬，另一端做成扇型齒環(huán)，扇型齒環(huán)與固定在后輪轂上的飛輪內切接合，通過左右腳拐上下擺動來帶動后輪轉動。
傳動機構包括在自行車后輪軸兩端車架外側分別裝一飛輪，后輪軸與車架間為軸承連接，與后輪轂固接；在與后輪軸水平方向車架兩邊適當位置安裝一固定滑軌，滑軌內設滑塊，滑塊上裝一短軸，腳拐中間相應位置也設一滑軌，使短軸的軸能在其中滑動，腳拐后部設扇型齒輪，扇型齒輪與飛輪內切接合，通過左右腳拐上下擺動來帶動后輪轉動。
傳動機構包括在中軸裝腳拐的位置安裝一飛輪，沿中軸向后背向腳蹬方向安裝一固定腳拐的短軸，在腳拐上安裝一個與短軸同心的齒環(huán)，使該齒環(huán)與飛輪處于同一平面并外切或內切接合。
傳動機構包括在自行車車架上適當位置固定一貫通的短軸，短軸內側固定大鏈盤，大鏈盤通過鏈條與后輪轂上的飛輪連接，短軸外側裝腳拐。
傳動機構包括在自行車車架上適當位置固定一貫通的短軸，短軸內側固定一扇形齒環(huán)，扇形齒環(huán)與后輪轂上的飛輪外切接合，短軸外側裝腳拐；或延長腳拐，在延長端加一扇形齒環(huán)與飛輪內切接合。
傳動機構包括在自行車中軸兩端各設一個飛輪，在飛輪的前方沿垂直方向設有齒條式腳拐，設置的飛輪應確保齒條式腳拐向下運行時接合，齒條式腳拐向上運行時離合，齒條式腳拐裝在導軌上，齒條式腳拐下方外端裝有腳蹬，上方設有上、下保障裝置，兩齒條式腳拐的導軌上方適當位置設上、下保障裝置輪，鏈條或繩通過上、下保障裝置輪把左、右齒條式腳拐連接起來。
真對現(xiàn)有自行車動力裝置存在死點和腳蹬工作在某區(qū)域作用力損耗過大的問題，采取把自行車動力裝置改為齒條帶動有飛輪轉動；或在原中軸兩端各裝一飛輪或棘輪棘爪機構，用腳拐直接或間接地驅動飛輪帶動中軸轉動；或直接在后輪軸頭兩端加一對飛輪或棘輪棘爪機構，用腳拐直接或間接地驅動飛輪帶動后輪軸轉動；或在后輪轂兩端各加一飛輪，用腳拐直接或間接地驅動飛輪帶動后輪轂轉動。兩腳拐間加裝一套上下保障機構，保證左、右腳拐一上一下地運動，飛輪或棘輪棘爪機構來實現(xiàn)做功時間內，作用力與所需做功方向保持一致或基本一致，達到省力、起動速度快、沖次能力強、全時間做功、作用力行程可調的目的。


圖1為自行車腳蹬的運動軌跡2為往復式人力驅動裝置結構示意3為第一種在中軸處加裝擺動機構的人力驅動裝置圖4為第二種在中軸處加裝擺動機構的人力驅動裝置圖5為第三種在中軸處加裝擺動機構的人力驅動裝置圖6為第一種在后軸處加裝擺動機構的人力驅動裝置圖7為第二種在后軸處加裝擺動機構的人力驅動裝置圖8為第三種在后軸處加裝擺動機構的人力驅動裝置圖9為第四種在后軸處加裝擺動機構的人力驅動裝置圖10為第一種在后輪轂處加裝擺動機構的人力驅動裝置圖11為第二種在后輪轂處加裝擺動機構的人力驅動裝置圖12為第三種在后輪轂處加裝擺動機構的人力驅動裝置具體實施方式
現(xiàn)有自行車人力驅動裝置所采用的是機械傳動四連桿技術的曲柄連桿機構實現(xiàn)把大腿的搖擺運動轉換成圓周運動。如圖1所示，自行車腳蹬的運動軌跡。A、N兩點為死點，通過對BC或ED點腳蹬的受力分析可知，F(xiàn)B1＝F50％，F(xiàn)C1＝F70％，(其中F為人向腳蹬作用力，F(xiàn)B1、FC1為F分別在B、C兩點的切向分力，即實現(xiàn)回轉運動的力。)在運動在AB或EN間切向方向的平均作用力Fab＝F25％；運動在BC或DE間切向方向的平均作用力Fbc≈F60％；運動在CD間切向方向的平均作用力Fcd＞F86％。從以上分析可知，腳蹬運動在AB或EN間作用力損耗態(tài)大，腳蹬運動在BC或DE間作用力不明顯，施力容易使人疲勞，腳蹬運動在CD間效果明顯，作用力損失小，CD間也稱做功高效區(qū)。
真對現(xiàn)有自行車動力裝置存在死點和腳蹬工作在某區(qū)域作用力損耗過大的問題，采取把自行車動力裝置改為齒條帶動有飛輪轉動；或在原中軸兩端各裝一飛輪或棘輪棘爪機構，用腳拐直接或間接地驅動飛輪帶動中軸轉動；或直接在后輪軸頭兩端加一對飛輪或棘輪棘爪機構，用腳拐直接或間接地驅動飛輪帶動后輪軸轉動；或在后輪轂兩端各加一飛輪，用腳拐直接或間接地驅動飛輪帶動后輪轂轉動。兩腳拐間加裝一套上下保障機構，保證腳拐工作在CD間和左、右腳拐一上一下地運動，來實現(xiàn)做功時間內，作用力與所需做功方向保持一致，達到省力、全時間做功、作用力行程可調的目的。
實施例1、如圖2所示，舍去原自行車腳拐腳蹬，在原自行車中軸2-1兩端與腳拐連接點各設一個飛輪2-2；(飛輪的作用應確保作用力驅使自行車前行)，在飛輪的前方沿鉛垂方向設有齒條2-4，齒條裝在齒條導軌上，齒條下方外端裝有腳蹬2-3，上方設有連接上、下保障裝置的裝置；兩齒條上方適當位置設上下保障機構，上下保障機構由中間過渡輪2-6、拉繩2-5組成，(上、下保障裝置，確保左、右齒條此下彼上的目的)，通過調整，保障裝置直立和連條式杠桿的長短來調整腳蹬行程和行程中心。為了使自行車在上坡時，齒條2-4始終能處于鉛垂方向，在自行車適當位置設動力裝置架2-7，動力裝置架2-7上設中軸固定裝置，動力裝置架與自行車車架設有可轉動連接，動力裝置架與自行車車架間設鎖緊裝置2-8，使之與自行車車架成一體，通過調整鎖緊裝置的固定鎖緊力并通過腳蹬的力量就可自動調整齒條導軌的鉛垂方向，達到省力的目的。
實施例2、如圖3所示在原自行車左、右腳拐3-2與中軸3-4間各加裝一由棘輪棘爪3-3結構組成的飛輪，該飛輪內側與中軸3-4連接，外側與腳拐3-2相連，當一側腳拐向下行進通過飛輪帶動中軸轉動，同時通過腳拐上下保障機構由杠桿3-6及連接桿3-5組成，帶動另一側腳拐向上回行，腳拐向上行時飛輪處于離合狀態(tài)，在兩腳拐間設腳拐上下保障機構，同齒條的上下保障機構一樣，腳拐保證機構也是保證左右腳蹬的行程在一直線上，左右腳拐的此下彼上，通過左右腳對腳蹬不間斷地交叉施力驅動中軸做回轉運動。
為了保證腳蹬4-1有一定的行程，還要使腳蹬工作在高效區(qū)，采取加長腳拐4-2長度的辦法來實現(xiàn)，為了保證腳拐加長后腳蹬的前后位置也處于最佳位置，采取在原中軸裝腳拐處裝一如現(xiàn)有自行車上所使用的飛輪并沿腳拐背向腳蹬的方向加長腳拐，沿中軸的水平方向在適當位置設一短軸來固定腳拐，在腳拐上內側裝一鏈輪4-5或齒環(huán)5-1；鏈輪4-5或齒環(huán)5-1與短軸同心并與飛輪4-3或5-2處于同一平面，鏈輪4-5與飛輪4-3通過鏈條4-6和鏈輪4-5連接起來，鏈條4-6上安裝一壓輪4-7來漲緊鏈條，鏈輪4-5的大小應能擬補因腳拐加長而引起的變比改變，確保原速比不變。如圖4或齒環(huán)與組合飛輪內切結合如圖5。同時通過腳拐上下保障機構由杠桿4-9及連接桿4-8組成，通過左右腳對腳蹬不間斷地交叉施力驅動中軸做回轉運動。
實施例3、如圖6所示，舍去原自行車的中軸、大鏈盤、鏈條和飛輪，在自行車后輪軸6-4兩端車架外側，分別裝一飛輪6-3，后輪軸6-4與車架間為軸承連接，與后輪轂間設一套減速變速裝置與后輪轂相連，飛輪6-3內側與后輪軸6-4固接，外側與腳拐6-2相連，腳拐6-2上設有腳蹬6-1，兩腳拐間設一套左右腳拐上下保障裝置，由杠桿6-6及連接桿6-5組成。通過左右腳拐的上下擺動來帶動后輪轉動。
腳拐還可以沿后輪軸水平前方設一短軸7-3來固定，在后輪軸上左右各安裝一飛輪7-5，腳拐7-2的前方安裝腳蹬7-1，后方設一扇形齒環(huán)7-4，扇形齒環(huán)7-4與飛輪7-5外齒外切(或內切)接合，適當設置扇形齒環(huán)7-4和組合飛輪7-5的半徑來實現(xiàn)減速，使自行車有適當?shù)乃俦龋蝗鐖D7所示。
固定左右腳拐的短軸8-3還可設計成前后可移動的形式，來實現(xiàn)自行車無級變速，即在自行車車架適當位置設一滑軌8-2，滑軌內設一滑塊，滑塊上固定一短軸8-3，在再腳拐的相應位置設一滑軌，使轉動短軸的軸能在其中滑動，腳拐前部裝腳蹬8-1，后部扇型齒輪8-4背部設一齒輪與飛輪8-5嚙合，如圖8所示。
還可在左右腳拐上固定一與固定腳拐用短軸9-3同心的大鏈盤9-4，大鏈盤9-4與后輪軸飛輪9-6處用一平面內，通過鏈條9-5把大鏈盤9-4與后輪軸上的飛輪9-6連接起來，通過調整大鏈盤與后輪飛輪的半徑來實現(xiàn)自行車變比。如圖9所示。
實施例4、如圖10所示，舍去原自行車中軸大鏈盤、鏈條和飛輪，在自行車后輪轂兩端分別各裝一個飛輪10-5，沿自行車后輪軸向前方向車車輪轂兩端適當位置設置一個短軸10-3，短軸10-3用來固定腳拐10-2，腳拐前端安裝腳蹬10-1，后端裝扇形齒環(huán)10-4，扇形齒環(huán)10-4與飛輪10-5內切嚙合，左右腳拐間設置一套左右腳拐上下保障裝置，由中間過渡輪10-7、拉繩10-6組成，并通過左右腳拐上下保障裝置來實現(xiàn)全時間高效作功。
還可以把車架兩端的短軸11-3設置成貫通的短軸，車架外端短軸露出部分用來固定腳拐11-2，內側短軸露出部分用來固扇型齒環(huán)11-4，齒環(huán)外齒11-4與組合飛輪11-5內切齒合如圖11，左右腳拐間設置一套左右腳拐上下保障裝置，由杠桿11-7及連接桿11-6組成，并通過左右腳拐上下保障裝置來實現(xiàn)全時間高效作功。
實施例5、如圖12所示，舍去原自行車中軸、大鏈盤、鏈條，在原飛輪的對稱端后輪轂上加裝一飛輪12-7，沿自行車后輪軸兩端向前自行車車架內側適當位置分別設置一鏈條收放裝置12-5，左右鏈條收放裝置分別與左右飛輪設置在同一平面，在自行車座下方車架的空缺處左右兩端分別設置過渡鏈盤12-9；左右端設置的中間過渡輪平面，應兼顧飛輪及鏈條在腳拐上的固定點，在自行車后軸兩端或沿后輪由前方車架兩端外側適當位置設一短軸12-6來固定腳拐12-2，腳拐12-2為空腔設置，腔內設有活塞、活塞桿12-11，活塞桿端頭設丁字鐵12-10，丁字鐵12-10連接有龍門架12-4，龍門架上固定鏈條12-8的一端，鏈條另一端通過過渡鏈盤12-9、飛輪12-7接入鏈條收放裝置12-5，通過調整腳拐油腔內活塞的位置相應地調整鏈條在腳拐上的固定位置，從而達到無級調速的目的。兩腳拐內設左右腳拐上下保障裝置，兩腳拐前端設有腳蹬。
權利要求
1.一種擺動或往復式人力驅動裝置，其特征是包括腳蹬、腳拐、棘輪棘爪或飛輪和上下保障機構，腳拐的前端裝腳蹬，后端裝棘輪棘爪或固定裝置及傳動機構，兩腳拐之間裝上下保障機構，棘輪棘爪或飛輪裝在中軸或后輪軸或后輪轂的兩端；上下保障機構由中間過渡輪、鏈條或拉繩；或由杠桿及連接桿組成。
2.根據(jù)權利要求1所述的擺動或往復式人力驅動裝置，其特征是傳動機構包括后輪軸兩端分別固定一飛輪，沿飛輪前端水平方向車架兩端分別固定一短軸，短軸上固定腳拐，腳拐上固定一大鏈盤，大鏈盤與短軸同心與飛輪處于同一平面，通過鏈條將大鏈盤與飛輪連接起來。
3.根據(jù)權利要求1所述的擺動或往復式人力驅動裝置，其特征是傳動機構包括在中軸后方的車架兩邊分別裝一短軸，短軸與腳拐連接，腳拐上裝一鏈輪，鏈輪和短軸同心且與中軸上的飛輪處于同一平面，通過鏈條和飛輪連接起來，鏈條上安裝一壓輪來漲緊鏈條。
4.根據(jù)權利要求1所述的擺動或往復式人力驅動裝置，其特征是傳動機構包括在自行車后輪軸兩端車架外側分別裝一棘輪棘爪，后輪軸與車架間為軸承連接，與后輪轂間設一套減速變速裝置與后輪相連，棘輪棘爪外側與腳拐相連。
5.根據(jù)權利要求1所述的擺動或往復式人力驅動裝置，其特征是傳動機構包括在自行車后輪軸兩端車架外側分別裝一飛輪，后輪軸與車架間為軸承連接，與后輪轂固接；在與后輪軸平行的車架兩邊適當位置分別設一短軸，短軸上安裝腳拐，腳拐的一端裝腳蹬，另一端做成扇型齒環(huán)，扇型齒環(huán)與固定在后輪轂上的飛輪內切接合，通過左右腳拐上下擺動來帶動后輪轉動。
6.根據(jù)權利要求1所述的擺動或往復式人力驅動裝置，其特征是傳動機構包括在自行車后輪軸兩端車架外側分別裝一飛輪，后輪軸與車架間為軸承連接，與后輪轂固接；在與后輪軸水平方向車架兩邊適當位置安裝一固定滑軌，滑軌內設滑塊，滑塊上裝一短軸，腳拐中間相應位置也設一滑軌，使短軸的軸能在其中滑動，腳拐后部設扇型齒輪，扇型齒輪與飛輪內切接合，通過左右腳拐上下擺動來帶動后輪轉動。
7.根據(jù)權利要求1所述的擺動或往復式人力驅動裝置，其特征是傳動機構包括在中軸裝腳拐的位置安裝一飛輪，沿中軸向后背向腳蹬方向安裝一固定腳拐的短軸，在腳拐上安裝一個與短軸同心的齒環(huán)，使該齒環(huán)與飛輪處于同一平面并外切或內切接合。
8.根據(jù)權利要求1所述的擺動或往復式人力驅動裝置，其特征是傳動機構包括在自行車車架上適當位置固定一貫通的短軸，短軸內側固定大鏈盤，大鏈盤通過鏈條與后輪轂上的飛輪連接，短軸外側裝腳拐。
9.根據(jù)權利要求1所述的擺動或往復式人力驅動裝置，其特征是傳動機構包括在自行車車架上適當位置固定一貫通的短軸，短軸內側固定一扇形齒環(huán)，扇形齒環(huán)與后輪轂上的飛輪外切接合，短軸外側裝腳拐；或延長腳拐，在延長端加一扇形齒環(huán)與飛輪內切接合。
10.根據(jù)權利要求1所述的擺動或往復式人力驅動裝置，其特征是傳動機構包括在自行車中軸兩端各設一個飛輪，在飛輪的前方沿垂直方向設有齒條式腳拐，設置的飛輪應確保齒條式腳拐向下運行時接合，齒條式腳拐向上運行時離合，齒條式腳拐裝在導軌上，齒條式腳拐下方外端裝有腳蹬，上方設有上、下保障裝置，兩齒條式腳拐的導軌上方適當位置設上、下保障裝置輪，鏈條或繩通過上、下保障裝置輪把左、右齒條式腳拐連接起來。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種擺動或往復式人力驅動裝置，包括腳蹬、腳拐、棘輪棘爪或飛輪和上下保障機構，腳拐的前端裝腳蹬，后端裝棘輪棘爪或固定裝置及傳動機構，兩腳拐之間裝上下保障機構，棘輪棘爪或飛輪裝在中軸或后輪軸或后輪轂的兩端；上下保障機構由中間過渡輪、鏈條或拉繩；或由杠桿及連接桿組成。真對現(xiàn)有自行車動力裝置存在死點和腳蹬工作在某區(qū)域作用力損耗過大的問題，采取把自行車動力裝置改為齒條帶動有飛輪轉動；用腳拐直接或間接地驅動飛輪帶動后輪軸轉動；或在后輪轂兩端各加一飛輪，用腳拐直接或間接地驅動飛輪帶動后輪轂轉動。兩腳拐間加裝一套上下保障機構，保證左、右腳拐一上一下地運動，飛輪或棘輪棘爪機構來實現(xiàn)做功時間內，作用力與所需做功方向保持一致或基本一致，達到省力、起動速度快、沖刺能力強、全時間做功、作用力行程可調的目的。
文檔編號B62M1/24GK1621304SQ20031011018
公開日2005年6月1日 申請日期2003年11月26日 優(yōu)先權日2003年11月26日
發(fā)明者趙志英 申請人:趙志英