一種無盲點增速省力傳動機構的製作方法

2023-06-13 16:35:36

專利名稱：一種無盲點增速省力傳動機構的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種新型傳動裝置，尤其是一種可用於自行車的增速傳動裝置。
背景技術：
進入20世紀末期，世界自行車運動進入快速發展時期，競技水平快速提高，接近運動極限，為了在高水平競爭中取得勝利，多學科技術不斷應用到自行車競技領域，以尋找運動員自身能力之外的技術突破。自行車運動員是以自行車工具為依託的運動項目，如何提高自行車結構技術的物理效應來開闢提高運動成績的途徑，成為國際自行車界研究的前沿課題。
自行車結構技術包括多種方面，其中力學傳動技術是最重要的因素之一。目前，自行車的傳動裝置均是以中軸齒盤和後輪齒盤的大小比數來傳動曲柄蹬動力量，來獲得前進速度的變化。在對傳統自行車的研究中發現，在運動員左右腳周期蹬動中，主動蹬動與被動過渡之間的力量差值波動大，突然用力的力學特徵非常明顯。而這種波動性和突發用力，易造成蹬動腿的快速疲勞。造成蹬動波動性大的主要原因是傳統自行車蹬動曲柄處在同一直線上，其對稱蹬動與過渡的結構技術造成20°-30°用力盲點區，此區域的過渡是用蹬動慣性力和扒蹬力工程來實現的，而這種過渡狀態取決於運動員的蹬動技術狀態，耗費了一定的體能。

發明內容
本發明的目的就是提供一種無盲點增速省力傳動機構。該機構使人發出的動力能得到更有效的利用，從而使運動員周期蹬動過程的用力盲點區得到積極過渡與平穩用力，克服傳統蹬動周期過程的主動蹬動與被動過渡間的力量差值波動大、易造成蹬動腿疲勞的缺點，騎行者在相同作功量的前提下，提高自行車作功的機械效率。
為了達到上述目的，本發明的技術方案如下一種無盲點增速省力傳動機構，包括一中軸，外殼，位於該中軸兩端的右曲柄及左曲柄和齒盤，外殼中還設有一從動軸與中軸相平行，在中軸的軸向上依次裝有可轉動的左齒輪，中間齒輪，可轉動的右齒輪及中軸軸承，在從動軸的軸向上則依次固定安裝有與前述中軸上的齒輪相嚙合的左從動齒輪，從動中間齒輪，右從動齒輪和從動軸承，在右齒輪與右曲柄之間還固定有一組合飛輪，所述的組合飛輪包括第一飛輪內芯和第二飛輪內芯及殼體，齒盤固定在該飛輪殼體上，在從動軸上的左從動齒輪與從動中間齒輪之間套設一個可以相對該軸轉動的補償齒輪，其與左齒輪相互嚙合，左曲柄固定連接在左齒輪的左側，右曲柄固定連接在中軸的右端，左右曲柄間的夾角為90°＜α＜180°，其中中間齒輪和從動中間齒輪為雙齒數齒輪。
本發明的特點還在於，所述左右曲柄間的夾角由相互嚙合的中間齒輪和從動中間齒輪的齒數傳動比來確定。
本發明打破了傳統齒盤比傳動技術模式，解決現有自行車曲柄存在的盲點問題。在等效做作功前提下，中軸雙測踏蹬板不等速(角速度)傳動及支點作用槓桿力距短，提高了功率效率比。不僅提高運動成績，克服目前自行車周期蹬動過程用力與非用力差值波動大、易造成疲勞的缺點，減少騎行者作功能耗，而且等效作功前提下，一個蹬動周期可比同類自行車提高行走距離，提高了騎行者作功效率。


圖1無盲點增速省力傳動機構正面剖視圖；圖2左右曲柄相對位置的側視圖。
圖中序號1中軸，2從動軸，3軸承，4左齒輪，5推力軸承，6外殼，7中間齒輪，8推力軸承，9右齒輪，10軸承，11飛輪殼體，12第一飛輪內芯，13第二飛輪內芯，14右曲柄，15軸承，16右從動齒輪，17從動中間齒輪，18補償齒輪，19左從動齒輪，20軸承，21左曲柄。
具體實施例方式
下面參考

本發明的最佳實施方式。
一種無盲點增速省力傳動機構，包括一中軸1，外殼6，位於該中軸1兩端的右曲柄14及左曲柄21和齒盤22，一從動軸2與中軸1相平行位於外殼6中，在中軸1的軸向上依次裝有左端軸承3，左齒輪4，推力軸承5，中間齒輪7，推力軸承8和右齒輪9及右端軸承10，所述的左齒輪4和右齒輪9均鉸接在中軸1上，可相對該軸旋轉；在從動軸2的軸向上則依次固定有與前述中軸1上的齒輪相嚙合的左從動齒輪19，從動中間齒輪17和右從動齒輪16，其中相對應的中間齒輪7和從動中間齒輪17為雙齒數齒輪，而且該組齒輪的安裝方式正好相反，即中間齒輪7上的一組齒與從動中間齒輪17上的另一組齒相嚙合，從而當中間齒輪7上的一組齒與從動中間齒輪17上的另一組齒剛接觸嚙合時，中間齒輪7上的另一組齒和從動中間齒輪17的另一組齒正好脫開，反之亦然。所述左曲柄21固定連接在左齒輪4的左側，右曲柄14固定連接在中軸1的最右端，左右曲柄間的夾角為90°＜α＜180°。
所述中軸1上在右齒輪9與右曲柄14之間還固定有一組合飛輪23，所述的組合飛輪23包括第一飛輪內芯12和第二飛輪內芯13及殼體11，其中第一飛輪內芯12固定在靠近右曲柄一端的中軸1上，第二飛輪內芯13固定在右齒輪9上，在該兩飛輪內芯上分別裝有棘爪和彈簧，以推動殼體11轉動，所述齒盤22固定在該飛輪殼體11上。
所述從動軸2上的左從動齒輪19與從動中間齒輪17之間套設一個可以相對該軸轉動的補償齒輪18，用來補償左齒輪4和左從動齒輪19間轉動的齒輪間隙，並其與左齒輪4相互嚙合。相互嚙合的左齒輪4和左從動齒輪19、右齒輪9和右從動齒輪16的齒數傳動比為1∶1；相互嚙合的雙齒數中間齒輪7和雙齒數從動中間齒輪17的齒數傳動比為除1∶1之外的任意比數，它可根據曲柄間不同夾角的需要任意調整設定。
在本發明的一個實施例中，設左齒輪4與左從動齒輪19以及右齒輪9和右從動齒輪16的齒數傳動比均為14∶14，而雙齒數中間齒輪7和雙齒數從動中間齒輪17之間的齒數傳動比均為16∶13、13∶16，中間齒輪7和從動中間齒輪17上的齒由16個齒的齒和13個齒的齒所組成。當左曲柄21處於主動蹬動周期時，由於左曲柄21與左齒輪4固定連接，而帶動左齒輪4在中軸1上旋轉160°，由於左齒輪4與固定在從動軸2上的左從動齒輪19嚙合，從而左從動齒輪19帶動從動軸2轉動，從動軸2的轉動帶動固定在從動軸2上的從動中間齒輪17旋轉160°，由於這時從動中間齒輪17與中間齒輪7之間的齒數傳動比為16∶13，因而中間齒輪7轉動200°，因為中間齒輪7固定在中軸1上，因而中軸1轉動200°，中軸1的轉動帶動與其固定的第一飛輪內芯12和右曲柄14旋轉200°，同時，飛輪殼體11隨第一飛輪內芯轉動200°，由於齒盤22固定在飛輪殼體11上，從而帶動齒盤22轉動200°。
反之，當右曲柄14處於主動蹬動周期時，由於右曲柄14與中軸1固定連接，中軸1旋轉160°，帶動中軸1上的中間齒輪7旋轉160°，此時與其相嚙合的從動軸2上的從動中間齒輪17因與其齒數傳動比為13∶16而旋轉200°，這樣從動軸2便隨從動中間齒輪17旋轉200°，從而左從動齒輪19也旋轉200°，帶動左齒輪4旋轉200°，繼而帶動左曲柄21轉動200°，此時，套設在左從動齒輪19和從動中間齒輪17之間的補償齒輪18能夠起到補償齒輪反向轉動產生間隙的作用，以防止出現曲柄踏空的情況；另一方面，由於從動軸旋轉200°，右從動齒輪16也轉200°，它帶動右齒輪9轉動200°，使與其相固定的第二飛輪內芯13轉動200°，最終帶動固定在飛輪殼體11上的齒盤22轉動200°。
由以上描述，可知本傳動結構實現了左右蹬動曲柄、齒盤不等速運動即主動曲柄蹬動160°，被動曲柄和齒盤轉動200°，從而達到增速省力的效果。
根據不同需要，本發明還可以在組合飛輪外套上安裝多個齒盤、而且可以根據蹬動技術條件的個體差異調整蹬動支點位置和中軸傳動比數。這種齒輪傳動裝置也可以應用到任何機械設備上。
傳統自行車的蹬動盲點過渡須要在約160°有效蹬動區域過後，用蹬動的慣性和腳部伸展扒動完成到180°的過渡，在這個過程中，減少了20°的扒動用力過程，扒動用力要消耗一定的體能，因為腳部伸展是靠小腿肌群收縮作功來完成的。本發明的傳動結構將原來的主動蹬動180°減至160°蹬動，而被動過渡從180°增加到200°，因此每一個周期蹬動將節省40°(20+20＝40)的盲點扒動過渡的力量。另外可實現使雙腳蹬動支點用力連接過渡，減小突然用力產生的力量波動差值，使蹬動力接近平滑過渡。以上過程實際減少了蹬動力所走的距離，減少了作功量，因而減小了總的平均用力。
上述實施例僅用以說明本發明但並不限制本發明，凡是不脫離本發明權利要求的精神所作的任何結構變化均應屬於本發明的範圍。
權利要求
1.一種無盲點增速省力傳動機構，包括一中軸(1)，外殼(6)，位於該中軸(1)兩端的右曲柄(14)及左曲柄(21)和齒盤(22)，一從動軸(2)與中軸(1)相平行位於外殼(6)中，在中軸(1)的軸向上依次裝有可轉動的左齒輪(4)，中間齒輪(7)，可轉動的右齒輪(9)和中軸軸承，在從動軸(2)的軸向上則依次固定安裝有與前述中軸(1)上的齒輪相嚙合的左從動齒輪(19)，從動中間齒輪(17)，右從動齒輪(16)和從動軸承，在右齒輪(9)與右曲柄(14)之間還固定有一組合飛輪(23)，組合飛輪(23)包括第一飛輪內芯(12)和第二飛輪內芯(13)及殼體(11)，齒盤(22)固定在該飛輪殼體(11)上，在從動軸(2)上的左從動齒輪(19)與從動中間齒輪(17)之間套設一個可以相對該從動軸轉動的補償齒輪(18)，其與左齒輪(4)相互嚙合，左曲柄(21)固定連接在左齒輪(4)的左側，右曲柄(14)固定連接在中軸(1)的右端，左右曲柄間的夾角為90°＜α＜180°，其特徵在於中間齒輪(7)和從動中間齒輪(17)為雙齒數齒輪。
2.如權利要求1所述的無盲點增速省力傳動機構，其特徵在於，所述左右曲柄間的夾角由相互嚙合的中間齒輪(7)和從動中間齒輪(17)的齒數傳動比來確定。
全文摘要
本發明提供了一種新型傳動裝置，尤其是一種可用於自行車的無盲點增速省力傳動機構。該機構包括一中軸和一從動軸，以及位於該中軸兩端的左、右曲柄和齒盤，在中軸上依次裝有可轉動的左齒輪、中間齒輪、可轉動的右齒輪和中軸軸承，在從動軸上則依次固定安裝有與前述中軸上的齒輪相嚙合的一組齒輪和從動軸承，其中所述兩軸中間相互嚙合的齒輪為雙齒數齒輪，所述左右曲柄間的夾角為90°＜α＜180°。該機構使人發出的動力得到有效利用，使騎行者周期蹬動過程的用力盲點區得到積極過渡與平穩用力，克服傳統蹬動易造成蹬動腿疲勞的缺點，從而提高作功效率。
文檔編號B62M9/00GK1861473SQ20051006932
公開日2006年11月15日 申請日期2005年5月13日 優先權日2005年5月13日
發明者郭生文 申請人:哈爾濱佰琦動力科技有限公司