专利名称：人力车传动装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及人力车，尤其涉及一种驾车人以双脚蹬踏作功的人力车的机械传动结构。
背景技术：
众所周知，普通人力车(自行车、三轮车)的前进，是依靠骑车人的双脚踩动脚踏板及曲柄作圆周运动来提供所需要的动力。根据力学原理，当踏力方向垂直于曲柄时，可以产生较大力矩，人力的利用率较高；而当踏力方向与曲柄重合时，不能产生力矩，力再大也不能作有用功。骑车人在实际骑行时，大部分时间里踏力的方向介于与曲柄的垂直与重合之间。因此，这种踏动方式在利用人力方面，效率不算高。
同时，普通人力车(这里主要指三轮车)的传动装置只能驱车前进。在狭窄的空间需要掉头或退后时，骑车人必须从车座下到地面上来，用双手推动车子。这有时会感觉吃力或不方便，比如当下雨天路面泥泞或积水时，或者道路虽宽但交通拥挤时，或者车子载重物时等。而且动作迟缓，反应速度慢。
为提高人力车的人力利用率，不断有人在努力。译自日本的《自行车实用手册》(轻工业出版社，1982年3月第一版)第九章第107页提到过椭圆形链轮的应用；英国专利2246986公开了一种曲柄只在约60°范围内上下运动的自行车传动装置(引自《世界发明》第1993年2月第13页，中国专利报出版社)。迄今这两项措施未见普及。就椭圆形链轮而言，当行驶速度较慢或时间不长时，省力效果并不明显，而且容易脱链；后一项措施虽然避免了踏力方向与曲柄重合，但结构复杂，不便于制造维修，骑行也不舒适。
至于具备倒车功能的人力传动装置，本人未见使用与报道。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题，在于提供一种蹬踏轻松，同时具备蹬踏倒车功能的传动结构方式。其技术方案详细如下从总体上看，本实用新型人力车传动装置由两大部份组合而成，即往复踏动机构，和力矩传递机构。
在往复踏动机构中，两个脚踏板分别固定在两个滑动件上，滑动件借助连结件与链条相连，并可分别沿两条导轨作往复直线移动。连结滑动件的链条在绕过两个安装方向相同的并列的飞轮，以及滑轮后，在三维空间构成一闭合曲线。
在力矩传递机构中，一根轴穿过一套筒，在套筒的末端安装有离合装置的主动部份，在轴上安装有离合装置的从动部份，套筒上还安装有往复拨动装置，使之能作轴向移动。离合装置有两种类型，一种只包含主动件和从动件，用于前进时传递力矩，另一种除主动件和从动件外，还包含起换向作用的过桥传动齿轮，用于倒车时传递力矩。同时，在前述套筒中心的轴的两端安装车轮轮毂，或只在轴的一端安装一个(或一组)链轮，该链轮借助链条与车轮轮毂相联。
当上述两大部份组合时，根据并列的两个飞轮安装位置的不同，通过增加一些零部件，可得到以下两种传动形式。
在第一种传动形式中，将前述并列的两个飞轮安装在前述套筒上。
在第二种传动形式中，将前述并列的两个飞轮安装在另一根轴上，该轴上同时安装一个(或一组)链轮，此时，在前述套筒上也安装一个(或一组)链轮，这两个(组)链轮借助一链条相联。
以上两种形式适用于两轮自行车或三轮车。
需要说明的是，在两轮自行车上，只需采取用于前进的离合装置，而在三轮车上，上述两种类型的离合装置可以同时采用。
在实际应用中，当骑车人双脚往复蹬踏脚踏板，通过链条带动两个飞轮旋转时，由于两个飞轮的安装方向相同，所以它们的驱动方向也相同，从而持续不断地产生驱动车轮转动所需的力矩。同时，当骑车人操纵前述套筒上的往复拨动装置时，套筒将沿其中心的轴作轴向往复移动，使得某一离合装置处于结合或分离状态，从而控制力矩的传递与否和车辆的行驶方向。又由于离合装置之一含有过桥传动齿轮，因该过桥传动齿轮的换向作用，得以产生倒车功能。
对照目前广泛使用的自行车和三轮车的传动结构，本实用新型人力车传动装置的有益效果在于，首先，当骑车人加在脚踏板上面的踏力与使用普通人力车相同时，借助于链传动的形式，力的方向与飞轮上的节圆相切，或者说垂直于飞轮上的半径。这就与普通人力车使用过程中，踏力垂直于曲柄时的情况相似，使得人力利用率较高。因此，使用本实用新型可以使骑行更加轻快。
同时，使用本实用新型时，只需简单操纵拨动装置作往复移动，使离合装置之一处于结合状态，即可实现骑车前进(或后退)，从而赋予了人力车新的使用功能，带给骑车人更大的方便和愉悦。就提升人力车的机动性、实用性而言，本实用新型的倒车功能别具新意。
附图1是套筒(8)与轴(9)位置关系示意图附图2是中间传动链轮(36)或飞轮(7)固定在套筒(8)上的示意图附图3是套筒(8)安装在轴(9)上的结构示意图附图4是本实用新型零部件中导轨(4)的示意图附图5是本实用新型零部件中滑动件(3)和U形连结件(15)的示意图附图6是本实用新型零部件中滑动件(3)装入导轨(4)后的结构示意图附图7是本实用新型零部件中U形连结件(15)连结链条与滑动件(3)的示意图附图8是本实用新型零部件中连结件(24)的示意图附图9是本实用新型零部件中连结件(24)连结链条的示意图附图10是本实用新型零部件中离合装置(41)的结构简图附图11是本实用新型零部件中离合装置(41)工作端面上爪齿外形示意图附图12是本实用新型零部件中起倒车作用的离合装置(42)的结构简图附图13是本实用新型零部件中拨动装置(28)的结构简图附图14是本实用新型用于三轮车之一的示意图附图15是本实用新型用于二轮车时的示意图附图16是本实用新型用于三轮车之二的示意图附图17是本实用新型用于三轮车之一的俯视示意图。
具体实施方式
以下对照附图，详细说明本实用新型的具体实施方式
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本实用新型中的许多零部件包括脚踏板(1)，链条(501)、(502)、(503)以及(504)、飞轮(7)、滑轮(601)和(602)、圆锥齿轮(33)、(34)和(35)、轴承(27)、轴(9)等都是标准化的产品，可以直接采购。另有一些零部件虽属新创，但其形状构造十分简单，加工方便。
从附图1可知，套筒(8)是空心管，轴(9)穿过套筒(8)，轴(9)可采用普通三轮车采用的驱动轴，套筒(8)则可选用直径略大于轴(9)的铁管(或钢管)。
从附图2可知，象普通三轮车那样，飞轮(7)或中间传动链轮(36)可先用螺纹联结方式固定在一个轮毂(50)上，再把轮毂(50)用螺钉固定在套筒(8)上。
从附图3可知，套筒(8)与轴(9)之间靠滚珠(53)减小周向和轴向摩擦阻力。具体办法是用一小段钢(铁)管(51)，在其一端的内表面攻丝，在其另一端焊接(或粘接)挡圈(52)。在套筒(8)末端的外表面套丝。安装时把钢(铁)管(51)与套筒(8)用螺纹联结方式连结在一起。
从附图4可知，导轨(4)呈方筒状，其一侧面具有连续的开口(23)。制造时只需用长方形的薄钢板在模具上滚压成形。导轨(4)可用螺栓或焊接形式固定到车架上。也可先把两个导轨(4)并列固定在一起，在导轨(4)远离骑车人的—端安装竖轴(40)。当操纵拨动装置(28)导致飞轮(7)沿轴向移动时，导轨(4)可在骑车人力的作用下以竖轴(40)为支点同步同向摆动，使链条运转平顺。同时，在导轨(4)末端安装限动块(49)，使滑动件(3)在运行中不致滑出导轨(4)。
从附图5可知，滑动件(3)呈方块状，制造时可先用较厚的钢板、铁板或用铝锭冲切成形。中部钻一孔(12)并攻丝，用于固定脚踏板中轴(2)。两头钻孔(17)并攻丝，用于旋紧螺钉(16)。在滑动件(3)上与导轨(4)相对的侧面钻出孔穴(13)，用于放置起减小摩擦阻力的滚珠(14)。孔穴(13)的直径略大于滚珠(14)的直径，深度则略小于滚珠的直径。也可在滑动件(3)的侧面上铣槽(47)用于安装滚珠(14)和保持架(46)。保持架(46)把滚珠(14)约束在浅槽(47)中，滚珠(14)通过保持架上的小孔(48)与导轨(4)接触。
从附图5可知，U形连结件(15)呈U字形，三个侧面都有一孔。制造时可用长方形的钢片钻孔(18)和孔(19)后在模具上压制成形，其中孔(18)的大小以刚好穿过螺钉(16)为宜，孔(19)的大小以刚好穿过链条的销轴(20)为宜。
安装时，用螺钉(16)穿越孔(18)后旋紧在丝孔(17)中，从而把U形连结件(15)固定到滑动件(3)上。然后把链条接头(21)装入U形连结件(15)凹处，用销轴(20)穿越链条套筒(22)和两个孔(19)，于是把链条与滑动件(3)连结起来。
从附图6可知，滑动件(3)装入导轨(4)后，移动时通过滚珠(14)可大大减少摩擦阻力。
从附图8可知，方筒形连结件(24)呈方筒形，只需用长方形的钢片钻孔(25)后在模具上压制成方筒形。此时四个孔(25)两两相对，大小以刚好能穿过链条销轴(20)为宜。安装时，只需把链条接头(26)装入连结件(24)，用销轴(20)穿过链条套筒(22)和孔(25)，就可以把传动平面垂直的两根链条连结在一起。
附图5与附图8中的销轴(20)也可用螺栓结合螺母代替。
从附图10可知，作用于前进的离合装置(41)为嵌入式离合器，离合装置(41)的主动部份(31)与从动部份(32)在工业上有成熟的制造工艺。从动部份(32)用螺钉固定在轴(9)上。主动部份(31)可用螺钉或螺纹联结方式固定在套筒(8)的末端。
从附图11可知，离合装置(41)工作端面上具有梯形爪齿。
从附图12可知，离合装置(42)的主动件(33)、从动件(34)和过桥传动件(35)都是圆锥齿轮(也可以是其他形式的齿轮)。(33)固定在套筒(8)上，(34)固定在轴(9)上，过桥齿轮(35)用托架支撑。
从附图13可知，拨动装置(28)由一个轴承(27)和一个拉索(或杠杆)驱动构件(10)组成。轴承(27)的内圈(29)可以利用挡圈和螺钉在套筒(8)上作轴向固定。驱动构件(10)可选用一小段内径略大于轴承(27)外圈(30)的钢管，用螺钉穿过钢管固定到外圈(30)上。拉索系到螺钉上，即可得到驱动构件(10)。当拉动拉索时，套筒(8)可沿轴(9)的轴向移动。
从附图14可知，本实用新型用于三轮车时，可在套筒(8)上安装一个(或一组)中间传动链轮(36)、拨动装置(28)和离合装置的主动部份。离合装置可同时用上(41)和(42)，也可只用(41)。轴(9)上安装离合装置的从动部份和车轮。两个飞轮(7)和另一个(或一组)中间传动链轮(37)固定在轴(38)上。链轮(36)和(37)依靠一根闭合链条(39)传递转矩。蹬踏时飞轮旋转，转矩经链条(39)传递到套筒(8)，再经离合装置(41)或(42)传递到轴(9)，从而驱动车轮转动。当中间传动链轮(36)或(37)由大小不同的几片链轮组成时，依靠普通变速车的变速形式可以改变链条(39)与各链轮的配合，从而得到不同的速比。
从附图15可知本实用新型用于二轮车时，可在轴(9)上安装一个(或一组)中间传动链轮(43)。在套筒(8)上安装飞轮(7)、离合装置(41)和拨动装置(28)。蹬踏时，转矩先传递到中间传动链轮(43)，再经链条(44)传递驱动车轮轮毂(45)。当中间传动链轮(43)或轮毂(45)包含大小不同的几片链轮时，采用普通变速形式即可改变速比。
附图16是本实用新型用于三轮车时的示意图。在附图16中，脚踏板(1)通过中轴(2)固定在滑动件(3)上，滑动件(3)可沿导轨(4)往复移动。滑动件(3)的两端与链条相连，链条由(501)、(502)、(503)和(504)四段组成，其中(504)段在绕过滑轮(601)后，两端分别连结到滑动件(3)上，(503)段在绕过滑轮(602)后，两端分别通过连结件(24)与链条(501)和(502)段相连。链条(501)和(502)段在分别绕过飞轮(7)后，通过方筒形连结件(24)和U形连结件(15)各自连结到滑动件(3)上。运行中链条(501)段和(502)段只绕飞轮(7)运转而不会接触到滑轮(602)，链条(503)段只绕滑轮(602)运转而不会接触到飞轮(7)。滑轮(601)通过弹簧张紧装置(11)与车架相连。同时，轴(9)穿过套筒(8)，二者并且能相对转动或轴向移动。飞轮(7)和拨动装置(28)固定在套筒(8)上。在套筒(8)的一端固定安装嵌入式离合装置(41)的主动部份(31)，从动部份(32)固定在轴(9)上。套筒(8)的另一端安装产生倒车功能的离合装置(42)的主动部分(33)，从动部份(34)固定在轴(9)上，过桥传动件(35)用托架支撑。过桥传动件(35)可与从动部份(34)始终保持结合状态，也可仅仅在需要时通过外力使之保持结合。主动部份(33)、从动部份(34)和过桥传动件(35)都是圆锥齿轮(也可以是其他形式的齿轮)。在轴(9)两端安装两个车轮。
当需要骑车前进时，先操纵拨动装置(28)使套筒(8)沿轴向移动，使得嵌入式离合装置(41)的主动部份(31)和从动部份(32)结合。接着向前蹬动一只脚踏板(1)，带动链条运转。链条的运转不仅驱使飞轮(7)旋转，还使得另一只脚踏板(1)只能同时后退。由于嵌入式离合装置(41)处于结合状态，飞轮(7)获得的转动力矩经套筒(8)和嵌入式离合装置(41)后传递给轴(9)，轴(9)获得的转矩将直接驱动车轮转动。由于安装时使两个飞轮(7)的驱动方向相同，因此，当往复踏动脚踏板(1)时，车子将不断前进。
当需要骑车后退时，先操纵拨动装置(28)使套筒(8)沿轴向移动，使得产生倒车功能的离合装置(42)的主动部份(33)与过桥传动件(35)结合，从而得到主动部份(33)与从动部份(34)的间接结合。当蹬动脚踏板(1)时，转矩经该离合装置(42)传递给轴(9)。由于过桥传动件(35)的换向作用，轴(9)的转动方向与车子前进时相反，因此车子将后退。
当只需要用手推使车子后退时，操纵拨动装置(28)使之位于某一中间区域，导致离合装置(41)和(42)的主动部份与从动部份都处于分离状态，即可。
由于滑动件(3)后面的连结件(15)、连结件(24)以及滑轮(602)的存在，链条(501)段、(502)段可随套筒(8)的轴向移动而左右摆动，不会从飞轮(7)上脱落。由于弹簧张紧装置(11)的存在，链条(503)、(504)段也不会从滑轮(602)、(601)上脱落。
权利要求1.人力车传动装置，由脚踏板、链条、飞轮等组成，其特征在于两个脚踏板(1)分别固定在两个滑动件(3)上，两个滑动件(3)分别置于两条导轨(4)中，滑动件(3)借助连结件(15)与链条相连，链条在绕过两个并列的飞轮(7)及滑轮(601)和滑轮(602)后，由连结件(24)连成闭合曲线，同时，轴(9)穿过套筒(8)，套筒(8)上装有往复拨动装置(28)，套筒(8)的末端安装离合装置(41)的主动部份(31)，或同时在其另一端安装离合装置(42)的主动部份(33)，在轴(9)上的相应处安装离合装置(41)的从动部份(32)，或同时在轴(9)上的相应处安装离合装置(42)的从动部份(34)，此时离合装置(42)的主动部份(33)与从动部份(34)之间应有过桥齿轮(35)，可在轴(9)的一端安装一个(或一组)中间传动链轮(43)，链条(44)绕过中间传动链轮(43)和车轮轮毂(45)，或者在轴(9)的两端安装车轮轮毂，两个飞轮(7)的安装位置有可供选择的两种形式，在第一种形式中，两个飞轮(7)安装在套筒(8)上，在第二种形式中，两个飞轮(7)安装在轴(38)上，该轴(38)上同时安装一个(或一组)中间传动链轮(37)，此时套筒(8)上安装另一个(或一组)中间传动链轮(36)，链条(39)绕过中间传动链轮(36)和中间传动链轮(37)。
2.根据权利要求1所述的人力车传动装置，其特征在于一根链条(504)在绕经滑轮(601)后，其两端分别连结到两个滑动件(3)上，另一根链条由三段即链条(501)、链条(503)和链条(502)通过连结件(24)连结而成，在中间的链条(503)绕经滑轮(602)，以及，链条(503)两头的两段链条(501)、链条(502)分别绕经两个飞轮(7)后，该链条的两端分别连结到两个滑动件(3)的另一端。
3.根据权利要求1所述人力车传动装置，其特征在于导轨(4)呈方筒状，导轨(4)一侧面具有平行于导轨(4)长度方向的连续开口(23)，导轨(4)末端安装限动块(49)，滑动件(3)中部有丝孔(12)，脚踏板中轴(2)安装于此。滑动件(3)上与导轨(4)相对的侧面有孔穴(13)，滚珠(14)盛放其中；或有浅槽(47)，槽中安装保持架(46)和滚珠(14)。
4.根据权利要求1所述人力车传动装置，其特征在于滑动件(3)通过一个U形连结件(15)和螺钉(16)，与链条相连。滑动件(3)两头有丝孔(17)，螺钉(16)穿过连结件(15)底部的小孔(18)后旋紧在丝孔(17)中，连结件(15)两侧有孔(19)，连结件(15)中部装入链条接头(21)后，销轴(20)(或螺栓)穿过链条套筒(22)和两个孔(19)。
5.根据权利要求1所述人力车传动装置，其特征在于连结件(24)呈方筒形，其侧面均有一孔(25)，孔(25)两两相对。链条接头(26)装入连结件(24)后，销轴(20)(或螺栓)穿过链条套筒(22)和孔(25)。
6.根据权利要求1所述人力车传动装置，其特征在于两条导轨(4)并列固定，导轨(4)可固定在车架上，或以竖轴(40)为支点，可左右同步摆动。
7.根据权利要求1所述人力车传动装置，其特征在于拨动装置(28)由一个滚动轴承(27)和一个拉索(或杠杆)驱动构件(10)组成，轴承(27)的内圈(29)固定在套筒(8)上，外圈(30)与驱动构件(10)固定连结。
专利摘要人力车传动装置，涉及人力车，尤其涉及一种驾车人以双脚蹬踏作功的人力车的机械传动结构。该装置所要解决的技术问题，在于提供一种蹬踏轻松，同时具备蹬踏倒车功能的传动结构方式。其技术方案包括以下两个要点(一)脚踏板(1)可通过滑动件(3)沿导轨(4)作直线往复移动，带动链条驱动飞轮(7)旋转，产生转矩；(二)转矩经离合装置(41)或离合装置(42)传递至车轮，使之转动。其主要用途在于骑车人能以较骑普通自行车(或三轮车)更小的力量蹬踏脚踏板(1)，驱动车辆行驶；同时，当骑车人操纵离合装置(41)处于接合状态时，车辆可被蹬踏驱动前进，而当离合装置(42)处于接合状态时，车辆可被蹬踏驱动后退。
文档编号B62M1/24GK2528702SQ0120673
公开日2003年1月1日 申请日期2001年7月4日 优先权日2001年7月4日
发明者梁劲 申请人:梁劲