专利名称：肘节式棘爪飞轮的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种自行车或三轮车飞轮，特别是一种改进了的肘节式棘爪飞轮。
现有自行车或三轮车后轴用驱动飞轮，在用人力驱动自行车或三轮车爬坡时，必须增加脚踏力，提高飞轮的驱动力，才能缓慢的向上行驶，很费力气，使人气喘嘘嘘，当道路坡度较大时，即便增加脚踏力亦不能使车向前行驱，只好推车行走，即费力又费时。
本实用新型的目的在于提供一种改进的肘节式棘爪飞轮，装有该种飞轮的自行车或三轮车，在使用时，可以提高飞轮的驱动力，不但在平坦的道路上行驶脚踏轻便，而且在上坡的道路上用脚踏力驱动时亦能向上行驶。
本实用新型是这样实现的，将此自行车或三轮车飞轮的链轮内孔加工成左旋螺纹，并与左棘轮外壳左端外圆相配，左棘轮外壳和右棘轮外壳通过其外圆螺纹由螺母联接，为了润滑棘轮和固定的螺母在棘轮壳外圆上均布有四个球面螺钉，棘轮壳的型腔里有两组对称分布的肘节棘爪，每组肘节棘爪有两个小轴安装在棘轮壳侧壁的同轴孔上，外侧的小轴孔和肘柄为滑动配合，里侧的共用小辅与肘柄的另一端，及棘爪上的孔为滑动配合，并且可沿棘轮壳两侧壁上的长方孔内滑动，长孔的长度方向，与棘轮壳内孔中心线一致，外侧的小轴上装有一肘柄，里侧的小轴上装有棘爪和肘柄的另一端外侧小轴与肘柄联接，肘柄中间的沟槽内装一个扭簧，将肘柄和棘爪在一定的相对位置，将棘爪经常压紧在棘轮齿上。肘柄中心线与棘爪力的作用线间的交角在150°～175°之间，棘轮壳型腔的内孔内有一棘轮，棘轮两端的外圆与左右棘轮壳间组成了环型滚道，每条滚道内有数个钢珠粒使棘轮与棘轮外壳间转动灵活，棘轮外圆中装上有棘轮齿与棘爪配合，棘轮内孔的右旋螺纹可将该飞轮固定在自行车或三轮车的后轮上，里孔的右端上有四个均布斜形槽，便于用工具装拆。
肘节式棘爪飞轮的工具原理和力的传递分析如下在图3肘节式棘爪飞轮力的传递分析示意图中A为滑动小轴受力点，C为转动小轴受力点，D为棘爪与棘轮的力作用点，以A点作受力分析，PS是肘柄作用在小轴上的力，Pt是棘轮通过棘爪作用在小轴上的力，P是链轮通过棘轮外壳传给小轴的力，其余数字如图所示，由图4滑动小轴A点的受力图和图5A点的力的合成三角形，用正弦定理引用实例由力平衡三角形△A′B′C′中(如图5)
取
＝102°
＝27°
代入得 Pt
0.978/0.454 P
2.15P计算Pt对主动轮(自行车后轮)轴的转矩M＝aPt＝2.15aPa－Pt对后轮轴的力臂，已知a＝19mm设不考虑肘节机构作用(即现在使用的飞轮)时，主动轮轴的转矩为Mo则Mo＝44.5Po(44.5mm为链轮节圆半径)Po－－链轮圆周力又因A点半径与原来链轮半径不同已知A点半径为32mm原来链轮节圆半径44.5mm∵44.5Po＝32P ∴P＝ 44.5/32 Po＝1.39Po由M＝2.15aP＝2.15×19×1.39Po＝56.78Po转矩比 (M)/(MO) ＝ 56.78/(44.5PO) ＝1.28讨论由力平衡三角形△A′B′C′分析由Pt＝
P 增大
则减小Pt》P 从而M》Mo(M)/(Mo) 由0→∞△M＝M－Mo；△M 由负值趋向正无穷大。取出A点为研究对象，令肘节机构似为“双杆铰接，中间压力机构”视为“加力机构”(P)链轮的圆周力。件号(9)或称千斤作用在件号(7)棘轮牙上，棘轮用螺纹联结在自行车后轮的轮轴上，驱动棘轮带动自行车(或它种车)后轮一起转动，推动自行车前进，件号(10)肘柄的C端是固定铰链，可转动不能移动，A点是件号(9)和件号(10)共有的活动铰链，铰链轴可沿长方孔方向移动又可转动(长方孔方向与图中横轴成30°角)，此A点正是传动链轮中一点(见图3)的圆周力P，作用在A点且垂直于30°角度线的作用力P，在外力P作用下Ps、Pt、P3力汇交在A点，解力三角形A′B′C′目的为了求力Pt因为件(9)和件(10)都是2力杆，三力都汇交在A点是平面汇交力系，在3力平衡状态下，作图力平衡三角形A′A′C′并根据图例角度，设两底角分别为
＝102°
′＝51°
′＝27°解此任意三角形，引用正弦定理求出Pt如Pt＝
P；△M和 (M)/(Mo) 的变化曲线，M－－肘节飞轮对自行车后轮轴的转矩，弓形角等于件(10)CA和件(9)AD的夹角，弓形角越大(小于180°)△M为正值接近临界线曲线急剧上升，弓形角越小(小于145°)△M为负值，负值逐渐增加后最后不能转动而停止，弓形角150°以上时，曲线逐渐上升渐近于渐近线。
从曲线M／Mo的变化从零趋向无穷大，我以下提提自己的理解，可能是抽象，但主要从已制成一个，安装在自行车上，骑了一个多月时间，确实上岑约30°坡很容易上去，但速度不快，其它别人都是推车上岭，(岺坡很长约1000米)平道行车比一般的稍快些，从人的脚踏力来看，比以前小，都有明显的感受(我制造这个肘节飞轮的弓形角为153°，初制不太理想，理论计算提高转矩26％)，从理论到实际写写以下的认识，P看作瞬时不变力，Pt·a＝M(a为力臂如图3)P力的力臂为b，由于Pt》P但Pt·a＞Pb，所以M／Mo＞1而P力和Pt的角速度相同且视为持续力，P驱动链轮转动。Pt是件号(9)(棘爪)作用于棘轮件(7)的力，虽然Pt》P但角位移弧长不同，如P力作用所走的弧长为
，Pt力作用下所走的弧长为
(杠杆原理省力不省功，功等于常量)应该说虽然转矩增大，功率并无改变，但由于转矩增加△M轮件(7)产生一个角加速度ε。在△t时间内使运行中的自行车增大角速度△ω，车体以惯性而运动，车速较快，实际情况也是如此。
补充说明车体上的全程中，由于M＝Mo＋△M＝Pt·a根据转矩增加，功率不变的原因，在△t时间即作用力乘角位移(弧长)等于功，因为Pt力乘角位移(弧长)小(因杠杆原理力大，但行程小，乘积等于常量)车体以惯性运动如图7在△t时间内图7内设 (P·ab)/(△t) ＝ (Pt·a′c)/(△t)oa＝boa′＝a
＝αb 在Cb′中车体凭惯性运动
＝αa
＝△αa
＝a(α－△α)
本实用新型结构合理，形状简单，易于制造，便于装卸，造价便使用轻便，效果明显，提高了脚踏驱动力的效率，安装有肘节式棘轮飞轮的自行车或三轮车，在平坦的道路上行驶脚踏轻便。在上坡的道路上行驶脚踏省力，也适合老年人骑用。
本实用新型的具体结构由以下实施例及其附图
图1是本实用新型的结构剖视图。
图2是本实用新型肘柄、棘爪、棘轮传动机构作用平面剖视图。
图3是肘节式棘爪飞轮力的传递分析示意图。
图4是肘柄、棘爪共用小轴受力示意图。
图5是作用于共用小轴力的平衡三角形。
图6是转矩差△M＝M－Mo转矩比M／Mo弓形角上
的变化曲线图7是作用力P和Pt作用功率不变示意图。
下面结合
图1、图2详细说明依据本实用新型的一种具体装置的结构细节和工作情况。
本实用新型包括链轮(8)，由内孔的左旋螺纹将其固定在左棘轮壳(3)的左端外圆上，左棘轮壳(3)和右棘轮壳(4)由螺纹联接，为了润滑和固定螺母(2)在棘轮上有4个球面螺钉(1)在棘轮壳型腔里的对称方向处有2组肘节棘爪，每组肘节棘爪由5个另件组成，肘柄(10)一端的圆孔穿在外侧的小轴(5)上，小轴可在轴孔内转动，另一端的圆孔和棘爪(9)的圆孔共同穿在里侧的小轴上(5)，并且可以绕轴转动，而且小轴可在棘轮壳壁上两侧的同轴长方孔内滑动，在肘柄(10)和棘爪(9)的沟槽内绕小轴(5)有一扭簧(11)使棘爪(9)经常保持和棘轮(7)上的棘轮齿接触，棘轮(7)的两端外园和左右棘轮壳的内孔，组成了环型滚道，每条滚道内装有数个钢珠粒(6)在棘轮(7)的中段外园上有棘轮齿和棘爪(9)配合，棘轮(7)里孔的右旋螺纹可将该飞轮装置装在自行车或三轮车的后轮轴上。
实施例肘节的弓形角由153°度改装为170°度经过骑试，更觉轻便省力、速度更快些。
权利要求1.一种肘节式棘爪飞轮，其特征在于链轮(8)固定在左棘轮壳(3)的左端外圆上，左棘轮壳(3)和右棘轮壳(4)的外圆用螺母(2)联接，螺母(2)的外圆上有螺钉(1)，在棘轮壳型腔径向处有两组肘节棘爪，每组肘节棘爪有两上小轴(5)装在壳腔侧壁同轴，长方孔内，并可沿孔壁滑动，肘柄(10)一端的圆孔装于外侧的小轴(5)上，另一端的圆孔与棘爪(9)上的圆孔共同装在内侧的小轴(5)上，肘柄(10)、棘爪(9)可绕小轴(5)转动，在肘柄(10)、棘爪(9)的沟槽内绕小轴(5)有一扭簧(11)使棘爪(9)和棘轮(7)棘轮齿面接触，棘轮(7)的两端外圆和左右棘轮壳内孔组成环型滚道，滚道内有钢珠粒(6)，棘轮(7)的中段外圆上有棘轮齿和棘爪(9)配合，通过棘轮(7)内孔的右旋螺纹可将肘节式棘爪飞轮装在自行车轮轴上。
专利摘要本实用新型是一种肘节式棘爪飞轮，该种飞轮的特点是肘柄和棘爪一端共同联接在一个可在两同轴的长方孔内滑动和转动的小轴上，肘柄的另一端固定在铰轴上，组成肘节，作用在肘节上的驱动力增加了棘爪力。提高了驱动力。因此装有该种飞轮的自行车或三轮车。在平坦的道路上行驱脚踏轻便。在30°爬坡的道路上驱动脚踏省力。结构简单，制造容易，价格便宜，使用轻便省力。
文档编号F16D41/00GK2042909SQ8820542
公开日1989年8月16日 申请日期1988年5月11日 优先权日1988年5月11日
发明者汤洪秀 申请人:汤洪秀