专利名称：人力自行车往复合力驱动装置的制作方法
技术领域：
本发明人力自行车往复合力驱动装置，适用于自行车和人力多轮车。
自行车有史以来，曲柄皆作园周驱动，其缺点有一、曲柄与过中轴轴心垂直于地面垂线之间的上、下夹角约30°为死角区;二、脚作园周驱动易病劳，影响脚力的发挥。合力驱动技术目前在自行车、三车方面已有应用，两者皆沿用园周曲柄，由链轮、链条将前后曲柄串联，再由链条传动到后轮，增长了力身，重量增加，使用不便。
本发明的目的，是提供一种往复曲柄机构，既能消除上述园周曲柄的缺点，并具有合力驱动功能，又能满足自行车要求结构简单，重量轻、可靠耐用、价格低廉特点的“人力自行车往复合力驱动装置”。
实现本发明目的的技术方案为改园周曲柄与中轴的刚性连接为轴承联接。曲柄靠中接头的一端联接有主动轮，被动轮为中间齿轮系统(以下简称中轮系)，使左、右曲柄作互为反向往复转动。曲柄的另一边的中轴上连接有与自行车飞轮结构相同的有千斤的芯子，具有飞轮内齿的外套与曲柄联接，并与芯子相配合。芯子轴向外端连接有链轮。当左、右曲柄在中轮系的作用下往复向下驱动时，使链轮按曲柄向下方向被连续驱动。
中轮系分内轮系和外轮系。内轮系是在中接头内有行星齿轮系统;外轮系是在中接头的车管上联接有与左、右主动轮匹配的齿轮对。齿轮对由外啮合齿-链轮、链条和外啮合齿-内啮合齿等多种方式构成。
中隔轴承碗(以下简称中隔碗)与曲柄、内齿外套、主动轮联接为整体。中隔碗的内碗经滚珠与中轴相承，外碗经滚珠与中接头上的中轴承碗相承。
合力驱动机构，是在中轴左、右两端的轴承套上联接有前曲柄和后曲柄(以下称前述曲柄为内曲柄)，轴承套经滚柱与中轴相承，前、后曲柄以中轴为支点成拉杆关系。内曲柄外端跨过链轮与前曲柄连接。前、后曲柄连接面间由滚珠定位，可调节前、后曲柄之间的交角，以适应后坐乘员脚的不同长度。
曲柄为板块形状，除满足结构紧凑之外，更能突出外观造型。
下面通过理论计算比较本发明与园周由柄出力的优劣。如附1所示设曲柄上脚蹬轴心与中轴轴心O点之间的长度为R，与过O点垂直于地面的垂线之间的夹角为θ。脚蹬从垂线上A点转动到B点时θ＝30°为上死角区，转动到D点与垂线之间的夹角成30°为下死角区。左、右脚蹬各转动一个园周经过了四个死角死区。设施以脚蹬垂直于地面的力F为常量，相对于O点的力臂γ＝RSinθ，力矩M＝Fr＝FRSinθ，则功的微分表为dW＝Mdθ＝FRSinθdθ四个死角区产生的最大功为W1＝4FR∫π/60Sinθdθ＝-4FRCosθ∫π/60＝0.536FR从B点到D点出力区的功为W2＝2FR∫5π/6π/6Sinθdθ＝3.46FR往复曲柄左、右共作三个120°向下驱动为一园周，其功为W3＝3FR∫5π/6π/6Sinθdθ＝5.2FR
两者比较W3/(W1+W2)＝1.3看出，往复曲柄每园周出功增加30%。实际上F不是常量，脚施给死角区的力F要小得多，其动作仅将曲柄移转到出力区。因此实际出功将超过40%。
再将往复曲柄转动角幅限制在60°范围内，每园周左、右曲柄共作六次向下驱动，其功为W4＝6FR∫2π/3π/3Sinθdθ＝6FR与W2比较(忽略W1)得W4/W2＝1.734，出功增加73.4%。由比看出，往复曲柄解决了无需用变速装置就能调节力矩，并且是无级调节。
本发明与前发明申请号为91102160.4“人力自行车转差变速装置”配套应用，取左、右两边双速双链方式，使两边装置对称，可将力矩调节幅度扩大一倍，将大地提高自得车车速及爬坡、载重的驱动力。
合力驱动机构方面，由于前、后曲柄同轴，勿需增长车架，比由链轮、链条串联前、后由柄方式车身短，整车增重小，使用更为方便。
本发明在前述技术方案中，选取结构精简的内轮系方式用作新车制造，便于适当扩大中接头直径，提高行星齿轮尺寸强度;选取外轮系的外齿合尺-链轮、链条齿轮对方式改装现有成车。两种方式通过下文参照
。图面说明如下图2为内轮系左边的轴向视图;
图3为图2A-A局部剖视图;
图4为图2B-B半剖侧视图;
图5为图4C-C剖视图;
图6为有半剖的外轮系外啮合齿一链轮、链条齿轮对方式侧视图。
本发明内轮系实施例示于图2、3、4、5。图中内曲柄(1)由螺钉连接在中隔碗(2)上。前曲柄(3)与后曲柄(4)由螺拴紧固在轴承外套(5)上。轴承外套经滚柱(6)与中轴(7)相承，与滚柱之间有衬套(8)。滚柱与中轴之间有丝套(9)。后曲柄螺拴连接处为槽形孔，在A-A剖视处有数个半园穴。首个半园穴处与前曲柄由滚珠(10)定位。内曲柄与前曲柄之间的中轴上有螺纹连接的蕊子(11)。内齿外套(12)外园与中隔碗的内螺纹连，并与有千斤的蕊子配合，中隔碗的内碗经滚珠(13)与中轴上的碗套(14)相承，外碗经滚珠(15)与中接头(16)上中轴承碗(17)相承。左边中轴承碗有锁紧螺母(18)，右边中轴承碗为固定螺纹连接。左边蕊子上铆合有大链轮(19)，右边蕊子铆合有小链轮(20)。左、右内曲柄跨链轮由螺拴连接在前曲柄上，并联接有脚蹬(21)。中隔碗与中接头内的主动轮(22)为爪式联接。中轮系(23)的被动轮(24)为立轴伞形行星齿轮，经销轴联接在平面与中轴垂直的齿轮架(25)上。主动轮为横轴伞形齿轮，伞齿端经滚珠支承在齿轮架上，爪端经滚珠支承在中轴承碗上。齿轮架下方有轴向通槽，由中接头下方的止转螺钉(26)定位。中接头的上方有油眼螺钉(27)。蕊子的轴外端有锁紧螺母(28)。丝套的轴外端有丝档(29)，由中轴端头轴封锁紧螺母(30)锁固。
图6为外轮系外啮合齿-链轮、链条齿轮对方式。下面仅说明与内轮系的相异构件内齿外套(12)与中隔碗(2)的外园螺纹连接，靠中接头(16)一端铆合有主动轮(22)，另一端经螺钉与内曲柄(1)连接。中接头左、右端中轴承碗(17)将支架(31)紧固，中轮系(23)安装在支架上。中轮系由外曲两端的被动轮(24)构成。左端的被动轮由滚子(32)与滚轮(33)构成，与主动轮为外啮合齿配合;右端的被动轮与主动轮为链轮、链条(34)配合。外轴左端与滚轮为园柱键(35)联接，由螺钉(36)及垫圈与外轴端内螺纹将滚轮与外轴紧固，右端与链轮铆合连接。左、右外轴承碗(37)经螺母(38)连接在支架上，外轴经左、右碗套(39)、滚珠与外轴承碗相承，衬管(40)与左、右外轴承碗的内螺纹连接。左、右外轴承碗的内端有U形螺拴(41)，经压板(42)将外轮系联接在中接头的车管(43)上。
当左曲柄向下踩动时，中轴碗上的内齿外套与蕊子上的千斤啮合，带动蕊子、链轮、中轴同向转动，联接在曲柄上的主动轮经中轮系使右曲柄向上转动，与右曲柄联接的内齿外套与千斤产生滑动;当右曲柄向下踩动时，同理使左曲柄向上转动，使链轮连续保持同向转动。
权利要求
1.一种人力自行车往复合力驱动装置，包括一组中轮系(23)、前曲柄(3)、后曲柄(4)和一组经滚珠(13)支承在中轴(7)上联接为整体的内曲柄(1)、内齿外套(12)、中碗(2)、主动轮(22)；中隔碗经滚珠(15)与中接头(16)上的中轴承碗(17)相承，有千斤的蕊子(11)与中轴、链轮为整体联接；其特征在于中轮系使左、右主动轮、曲柄作互为反向转动，内齿外套在预定转动方向与蕊子上的千斤啮合，实现左、右曲柄往复驱动时，使链轮连续按驱动方向转动，后曲柄与前曲柄以中轴为支点成杠杆关系。
2.按权利要求1所述的人力自行车往复合力驱动装置，其特征在于中轮系由中接头内的齿轮系统构成。
3.按权利要求2所述的人力自行车往复合力驱动装置，其特征在于中接头内的齿轮系统是由行星齿轮构成。
4.按权利要求3所述的人力自行车往复合力驱动装置，其特征在于行星齿轮的主动轮为横轴伞形齿轮，被动轮(24)为立轴伞形行星齿轮，经销轴联接在平面与中轴垂直的齿轮架(25)上。
5.按权利要求1所述的人力自行车往复合力驱动装置，其特征在于中轮系(23)由连接在中接头车管(43)上的齿轮系统构成。
6.按权利要求5所述的人力自行车往复合力驱动装置，其特征在于车管上的齿轮系统是由外啮合齿一链轮、链条齿轮对构成，一边被动轮与主动轮为外啮合齿，另一边为链轮、链条配合。
7.按权利要求1所述的人力自行车往复合力驱动装置，其特征在于前曲柄和后曲柄与中轴为轴承联接。
8.按权利要求7所述的人力自行车往复合力驱动装置，其特征在于后曲柄有调节转角的定位装置。
9.按权利要求8所述的人力自行车往复合力驱动装置，其特征在于定位装置是在前、后曲柄联接面间，前曲柄有定位滚珠(10)，后曲柄有数个半园穴构成。
全文摘要
本发明人力自行车往复合力驱动装置，左、右曲柄为轴承联接，中轴上有芯子及千斤，内齿外套、主动轮与曲柄联接为整体，经中间齿轮系统使左、右曲柄作互为反向转动。内齿外套在驱动方向与千斤啮合，驱动链轮连续转动。中轴上有后曲柄可供后坐乘员驱动。往复曲柄克服了圆周曲柄存在死角缺陷，可使出力增加40％以上。变更转动角幅可调节力矩，可起到无级变速作用，极大地提高了车速及爬坡、载重能力。
文档编号B62M1/24GK1080903SQ9310615
公开日1994年1月19日 申请日期1993年5月25日 优先权日1993年5月25日
发明者翁文聘 申请人:翁文聘