专利名称：螺旋轮驱动器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种螺旋轮驱动器，属于人力驱动装置技术领域。
根据运动生物力学原理，人的肢体在作屈伸运动时，在关节处于不同角度时，所能发出的力的大小有很大差异。以下肢为例，人体下肢在作蹬伸动作时，能发出的力的大小随膝关节角度变化产生近似同比例的变化。肢体实际发力的大小则与负荷有关，负荷越大肌肉克服负荷发力也越大。上肢的情况也类似。由此分析传统的曲柄中轴式人力驱动装置，则会发现它的效率不高。以自行车的驱动装置为例，当脚在蹬曲柄时，蹬踏力随膝关节角度增大而增加，但当曲柄向下旋转至水平位置以后，随着曲柄与水平位置夹角增大，曲柄的动力臂会不断缩短，这就抵消了踏力增加的作用，使作用于中轴的力矩不能随踏力增加而同比例增长。下表是一个身高1.75米的人骑26吋自行车所测的实验数据曲柄与水平线夹角力臂减少比例膝关节角度踏力增长比例0°131°2810°1.5％138°207.6％15°1.9％141°523.8％20°2.6％145°442.9％25°3.3％149°3％30°49％152°3822.6％68°180°
从数据中可以看出，随着夹角的增加，踏力增长的幅度小于力臂减少的幅度，因而力矩并不增加。
由此可知，传统的曲柄中轴式人力驱动装置力－力矩转换效率不高，不能充分利用肢体力量。
中国专利(专利公开号85102408A)“绳传动人力驱动车系”提供了一种绳传动人力驱动装置由通过单向离合器与动力车轮相联的有槽轮盘、使轮盘反转复位的涡卷弹簧或拉伸弹簧、绳头固定于轮盘凹槽内且能在槽内盘绕两三周的传动绳，以及与传动绳相联的驱动扛杆所组成。这种装置变曲柄中轴式人力驱动装置的园周驱动方式为往复驱动方式，在较大程度上，克服了曲柄中轴式人力驱动装置，踏力增加而力矩不增加的缺陷。
但是，由于该装置的驱动轮盘的槽是圆形的，在拉动传动绳时，传动绳所受的负荷是均匀的，不能与驱动肢体关节角度增加发力能力增加相适应，仍然不能充分利用肢体的潜力。
本实用新型的目的是对上述装置加以改进，使负荷能随驱动肢体关节角度增加而逐渐增加，从而能充分发挥肢体潜力，并使操作更加舒适。
本实用新型为螺旋驱动器，由通过单向离合器与输出轴相连的有槽轮盘、使轮盘反转复位的涡卷弹簧或拉伸弹簧、盘绕在轮盘凹槽内的传动绳索，以及与传动绳索相连的驱动杠杆所组成，本实用新型的特征是，所述的有槽轮盘上的槽为螺旋状槽。呈带状盘旋镶在轮盘上，传动绳一端固定在螺旋状槽的起点，盘绕螺旋状槽后与驱动杠杆相连。
螺旋驱动器的工作原理是，当推动驱动杆时，传动索牵动轮盘转动，由于轮盘与输出轴通过单向离合器相联，在轮盘被牵动时，输出轴会随轮盘转动。当放松驱动杆后，被传动索拉紧的涡卷弹簧就会起作用使轮盘回复原位。当肢体连续不断地推动、放松驱动杆时，输出轴就会不断地转动。由于人习惯于用左右肢轮流发力，所以一般将两套驱动器共装于一个输出轴。这时，在驱动杆之间连一根绳索，中间安一个定滑轮，这样操作者就能用左、右手或左、右脚轮流推动各自一侧的驱动杆，在一侧驱动杆压下时，另一侧驱动杆通过连接绳索复位，如此反复，连续带动输出轴。输出轴在螺旋驱动器中相当于自行车的中轴，它上面可以安装链轮、齿轮和皮带轮等传动部件。当输出轴转动时可通过这些传动装置带动人力机械运转。
本装置通过在驱动杆顶端安装一固定铁圈，传动索绕过铁圈与一可调滑套相连接，即可实现无级调速。其原理是，由于肢体屈伸运动的幅度是一定的，因此拉动传动索的长度也是一定的，但是同样长度的绳索运动在螺旋槽不同位置，拉动轮盘的转角是不一样的，因此，通过调节传动索在螺旋槽上的起始位置，就可以在驱动杆驱动频率不变的情况下实现调速。具体实施方法是移动调节滑套收放传动索，改变传动索在螺旋槽上的起始位置。
由于螺旋槽上各点到轴心的距离是由外到里逐渐缩小的，当手推或脚踏驱动杆时，随着关节角度增加，传动索牵动轮盘的力臂逐渐减小，负荷逐渐增加，从而实现了使负荷随驱动肢体发力能力增加而增加的目的。
通过在驱动杆和轮盘之间的传动索上安装定滑轮，可以改变驱动杆和轮盘的相对位置，从而可以适应各种人力机械对肢体不同发力位置的要求。
本装置符合运动生物力学的基本原理，能充分发挥肢体潜力，可作为各种人力驱动机械的驱动装置，也可作为体育锻炼器材的发力装置。
以下结合附图和实施例详细说明本实用新型。
图1、图2分别是本装置的正视图和侧视图。
图3为使轮盘反转复位的涡卷弹簧位置示意图，系图2A－A向局部视图。
图中，1为轮盘，2为螺旋槽，3为输出轴，4为单向离合器，5为传动索，6为驱动杆，7为涡卷弹簧，8为轴座套，涡卷弹簧的一端固定在轮盘上，另一端固定在轴座套上。9为铁圈，10为调速滑套，11为两驱动杆连接绳索，12为定滑轮。
权利要求1.一种螺旋轮驱动器，由通过单向离合器与输出轴相连的有槽轮盘、使轮盘反转复位的涡卷弹簧或拉伸弹簧、盘绕在轮盘凹槽内的传动绳索，以及与传动绳索相连的驱动杠杆所组成，本实用新型的特征是，所述的有槽轮盘上的槽为螺旋状槽。
2.按照权利要求1所述的螺旋轮驱动器，其特征是，所述的驱动扛杆顶端安有一铁圈，传动索绕过铁圈与一可调滑套相连接。
专利摘要本实用新型涉及一种螺旋轮驱动器，属于人力驱动装置。本装置由通过单向离合器与输出轴相连的有槽轮盘、使轮盘反转复位的涡卷弹簧或拉伸弹簧、盘绕在轮盘凹槽内的传动绳索，以及与传动绳索相联的驱动杆所组成，本实用新型的特征是，所述的轮盘凹槽为螺旋状。本驱动器能使负荷随肢体关节发力增加而增加，充分利用肢体潜力，可作为各种人力机械的驱动装置或体育锻炼器材。
文档编号F03G5/00GK2036587SQ88213869
公开日1989年4月26日 申请日期1988年9月7日 优先权日1988年9月7日
发明者潘百鸣 申请人:潘百鸣