CN1245305C - 牵动式直线往复驱动器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种直线往复运行的驱动器。它包括滑移组件、随动抓链换向机构，飞轮，从动链轮，链条，导柱，其链条形成单个环形链条的结构形式；滑移组件安装在驱动器主架上通过脚蹬和手拉施力推动运行；其中设有一个带补偿装置的随动抓链换向机构。该驱动器运行效果好、效率高，可适应多种施力方式(设计)。它适合于具有稳定支撑的非机动车船-各种人力驱动车船的配备、安装，这些器具主要供休闲娱乐、身体锻炼之用，也可用作交通代步工具。

Description

牵动式直线往复驱动器
                              技术领域
本发明属于驱动器，具体地说是一种以单个环形链条和人工直线施力方式为特点的驱动装置，主要应用于具有稳定支撑的非机动车船。
                              背景技术
任何车辆都需要动力驱动，靠人力驱动的方式大量用于非机动的自行车上。自行车适应于代步的需要，它的出现已有近二百年的历史，至今有关自行车改进的专利仍然很多。它们大都集中在有关小型化设计，有关性能和舒适度的改进，关于助动装置的完善，以及有关助残和身体活动方面特殊用途的车型设计方面。从机构传动的运行方式看，有旋转运动和直线推动运行两种，传统的旋转蹬踏方式，经典而有效，但它的工作效率没有直线蹬踏运行的传动方式高。
中国专利99108216.8(CN1275511A)提出了一种直线蹬踏的自行车。它采用一个安置在方形斜梁上的齿条驱动机构，两个齿条位于滑槽中，用脚踏带动齿条运行而后拉动链轮、链条，传至后车轮使之转动，并利用一个复位齿轮实现复位控制。
相关的专利文件还有：US，A，6129646(Farmos)；US，A，5236211(Meguerditchian)；Fr，A，2544052(MICHAUDETG)；US，A，4169609(Zsmpedro)；US，A，3891235(Shelly)。上述公开的技术方案，都采用了双环形链轮流驱动的结构形式，运作过程虽然简单，但需两套部件轮流工作，结构繁杂，加工安装也比较困难。
中国专利99123093.0(CN1298824A)提出了一种摇杆式自行车，它的驱动机构采用了左右两根脚踏施力的原动摇杆，摇杆后端连接在后轮轴端，中间转接有从动摇杆，推动一个小链轮，经其同轴大链轮构成二级传动，最后传递到后车轮的驱动轴上。它也属于接近直线蹬踏的运行方式，但传动转换环节多，效率难免会有所降低。
本发明人在先的专利申请(申请号为01132621.2)中提出了“牵拉式拨链自行车”，当中采用了钢丝绳牵拉的结构方式，其钢丝绳经过小滑轮传递转矩过程中要产生卷曲，这种卷曲甚至会影响正常操作，此外，在换向时，机构运行有时会失灵。
显然，以直线蹬踏方式的传动机构首先应保证其顺畅连续运行，也要考虑加工的方便；尤其是要避免传动环节过多，并努力减少空运转，提高传动效率。
                              发明内容
本发明旨在提出一种人力非机动车装备的牵动式直线驱动装置。它在施力方式上较灵活，设计余地大，该器械适用于普通代步和身体(较)全面锻炼两个方面的需要，其着眼点基于在尽量接近于自然坐姿的状态下沿足蹬手拉方向直线施力，再通过链传动带动驱动轮运转。
本发明的牵动式直线往复驱动器以机(主)架为固定构件，包括抓链换向机构在内的滑移组件为可动构件，以单个环形链条及其链轮、飞轮为传动构件，通过飞轮轴输出轴功率，并构成其机构传动。
本发明的牵动式直线往复驱动器，包括滑移组件，随动抓链换向机构，飞轮，从动链轮，链条，导柱，它设有：
一个驱动器的主架，主要由导柱、辅架柱和主架端板构成，主架的两端设飞轮和从动链轮，其间安装单个环形链条，引导机件定向直线滑移的导柱和辅架柱设在链条环平面的侧旁；导柱上安装有驱动用的滑移组件及随动抓链换向机构；
所说的滑移组件以其组件中的滑移组件上下滑条套设在导柱上沿其上下滑行，滑移组件的双侧夹板上固定有施力推动用的脚蹬和手拉杆；
其特征在于：
1)、所说的随动抓链换向机构，它的芯盒部件位于链条环所在的平面内，芯盒关联件中的随动上下滑条套设在导柱上，芯盒中安装有抓链齿板，抓链齿板由上、下拉连杆和连杆拉拴与滑移组件浮接；所说的抓链盒中的抓链齿板有双向设置的两个抓链齿，它和带有拢链弧凸的拢链板一起与链条相配合，并交替起作用；
2)、并设有一个用于随动抓链换向机构切换的换向补偿装置(10)，该补偿装置设在从动链轮(8)的下侧，其挂板(34)与从动链轮(8)同轴连接，挂板(34)上设有绕轴转动的靠臂37，靠臂(37)在弹性件作用下反方向与从动链轮(8)的链齿前齿面弹性接触，并预留有一个供移动的距离或间隙。
换向时靠臂在弹簧力的作用下贴靠着链齿使之作补偿移动而实现顺利换向，且具有一定的缓冲效果。
本发明的牵动式直线往复驱动器，其积极效果主要有：
1、由于本驱动机构采用单个环形链条结构，相比之下结构更加紧凑，加工、安装更加方便，应用时可直接将整个装置安装在车辆或船体的驱动轮轴上，直线施力，故工作效率高，即使增加一级链传动，效果仍佳；
2、本驱动机构以装备休闲运动器械为主要用途，它突出了施力方式方便自然的特点。由于操作时一踏一拉，手脚并用，锻炼效果全面。它适用于各种单人、双人、乃至为多人协力驱动的车、船上进行装备，也可作为交通代步工具，或用于竞技比赛；
3、由于滑移组件能够适应不同施力角度的变化，故根据身体坐姿的不同，具有更大的设计空间，以满足拓展应用领域和产品多样化的需要；
4、本装置适合在具有稳定支撑的车船中安装，具有方便，安全、舒适的特点；也特别方便于与电动机件结合，在靠背座椅上进行操作，巡游驾驶，故适用于老弱体残者休闲娱乐。
                              附图说明
图1是本发明结构示意图。
图2是图1A-A剖视简图的俯视结构示意图。
图3是摆动式抓链齿板的结构关系图。
图4是换向补偿装置的结构示意图。
图5是直移式抓链齿板的结构关系图。
图6是另一种滑移结构装置关系图。
图7是应用实施例之一的单人驱动三轮车结构示意图。
图8是图7应用实施例的俯视结构示意图。
图9是应用实施例之二的双人驱动三轮车结构示意图。
上述图中：
1.主架  2.飞轮  3.链条  4.滑移组件  5.脚蹬  6.手拉杆  7.导柱  8.从动链轮9.链轮支架  10.换向补偿装置  11.辅架柱  11A.导舌  12.滑移组件上滑条13.上拉连杆  14.芯盒  15.随动抓链换向机构  16.随动上滑条  17.拢链板18.随动下滑条  19.抓链齿板  20.滑移组件下滑条  21.下拉连杆  22.连杆拉拴23.滑移组件前夹板  24.滑移组件后夹板  25.过渡连接板  26.芯盒底板  27.短轴28.拉杆栓连接孔  29.抓链齿  30.限位销  31.抓链齿  32.挂板  33.槽架34.定位孔  35.拉簧  36.强力压簧  37.靠臂  38.臂轴  39.减震簧片  40.导槽41.拨杆  42.板柱式导轨  43.滑槽  44.坐椅  45.车架  46.方向轮  47.脚控方向舵杆48.驱动轮  49.拉杆手把  50.扶手把  51.从动轮  52.连杆
                            具体实施方式
以下结合实施例及其附图作进一步说明：
如图1图面所示，实施例给出的牵动式直线往复驱动器，它是一个含单个环形链条的直线牵动式链条定向传动装置。其中设有：一个驱动器的主架1，主要由导柱7、辅架柱11和主架端板构成，本例主架1以导柱7和辅架柱11为连接支柱，辅架柱的导舌11A部位兼作直线定向导向。主架的两端设飞轮2(带主动链轮)和从动链轮8，其间安装有链条3，导柱和辅架柱设在链条环平面的侧旁(图面上向后)。导柱上安装有滑移装置，即驱动用的滑移组件4及其包括芯盒部件的随动抓链换向机构15。主架在应用中倾斜安装在车体底架上，为的是取驾驶者的自然坐姿状态和方便施力的取向；其滑移组件上下滑条12、20套设在导柱7上沿其上下定向滑行，并以11A为滑轨之导舌。滑移组件前后夹板上固定有施力推动用的脚蹬5和手拉杆6，用于人力脚踏手拉推动；所说的随动抓链换向机构中的芯盒14位于链条环所在的平面内工作，芯盒14与随动上下滑条16、18连接固定，随动上下滑条也套设在导柱7上。芯盒14中安装有抓链齿板19，抓链齿板由上拉连杆、下拉连杆和连杆拉拴与滑架4浮接，在滑移组件4上下拖动时随动并实现控制抓链动作。图中：飞轮2，也就是动力主动链轮，其轴外接安装时可通过轴间链轮转换传递转距，或直接用驱动轮轴替换。17是拢链板，上面有拢链弧凸，用于换向时链条的限位，保证抓链齿顺利切入。10是保证随动抓链换向机构切入动作顺利执行的换向补偿装置。另外如图示，在从动链轮支架9上设置有一个紧链装置，用来拉动从动链轮轴调节链条的张紧程度，本例选用现有自行车紧链装置的相同结构。本驱动器由外接件与车架进行安装联结。
图2所示的俯视剖面上，最底下是主架1的下架板，导柱7、辅架柱11竖立两边，左边是脚蹬5，与滑移组件夹板23、24及下滑条20固定连接，芯盒14被剖为截面，其中所含有抓链齿板19，下拉杆21和飞轮，飞轮被遮挡在最下面。链条3两旁是拢链板17上的拢链弧凸。芯盒14通过芯盒安装过渡板25与安装用的随动下滑条18连接，而随动下滑条18则套装在导柱7上，随动下滑条18与滑移组件下滑条20，它们的右边均设有钳口配合滑行于辅架柱上11A处作为导舌的部分。手拉杆6、脚蹬5所在滑移组件上的两块固定夹板(23、24)与周围的联结关系由此清楚表示出来。
图3表示了抓链盒部件中的抓链组件结构。它属于摆动式抓链机构。抓链齿板19通过短轴27固定在抓链盒底板26上，28为拉杆栓连接孔，上下拉动时摆动换向。具体地说，其随动换向控制的过程如下述：当其向下拉动时，抓链齿31向左伸出将链条销定上行，改为向上拉动时，抓链齿31退出啮合状态，同时抓链齿29向右伸出将链条销定，带动链条上行。30是限位销。抓链齿的进链面在齿型的配合下换向时可顺利导向切入。
图4所示的换向补偿装置设置在架体上架板的从动链轮处下侧，即位于链条下引开口部位。该装置的挂板34与从动链轮8同轴连接，挂板34上设有绕轴转动的靠臂37，上臂端与链轮齿顺向接触，下臂端与一个拉簧35连接，使之顺转时始终处于(反向受弹性力)作用于链齿面的状态，在运行中抓链齿板19换向时形成回挡行程，克服可能产生的抓链齿瞬间顶柱现象，便于抓链齿切入，实现流畅换向。一旦逆向作用时也可以由靠臂进行止逆，36为错位缓冲用强力压簧。38为固定用的臂轴。定位孔34用于安装调节定位。39为减震簧片。槽架33，用作上述诸件的固定。本例构成为弹性接触补偿的一个实施例子。其结构要旨在于其靠臂要与从动链轮的链齿前面弹性接触，保持施加一个反向力，在施力换向两边链条错位时消除顶柱现象。
图5所示的直移式抓链齿板结构图作为抓链齿板的另一个结构实施例。两者结构相似。抓链板在导槽40间运行换向，其中还增加了一个间接作用的拨杆41。
图6则是作为导柱结构的另一个实施例。其中4为滑移组件，与之关联的随动抓链换向机构也在同一处。42便是不同结构的板架式导柱。43为滑槽。滑移组件可以沿导柱定向直线移动。尤其是坐姿较低，施力方向趋于水平时，滑槽的运行效果较好。
图7、8和图9分别为本发明的二个应用实施例。图7、8示例的人力驱动三轮车，属于单人驾驶使用的非机动三轮自行车。它主要由车架45，方向轮46，驱动轮48，从动轮51，脚蹬5，坐椅44，扶把及传动、刹车装置组成，刹车装置使用传统的结构。所设车架带底盘，车轮设三只，驱动轮在右前方，方向轮座后，驱动器安装在坐椅前的车架上，驱动器1上设有两个脚蹬，两个手拉杆49，两个扶把50，并设有两只脚位的方向舵杆47。本例手脚并用，其中一只脚兼控方向。在本实施例的基础上，可加宽车架，和座位，改由两人合作驾驶，协力驱动，这就成了最简便的一种双人驱动的三轮自行车。
以下结合上述单人驱动的三轮自行车应用例就本发明的牵动式直线往复驱动器简述其工作过程：
1、上车就位；
2、用一只脚控制方向舵，一只脚蹬踏，一只手握手拉杆准备提拉，另一只手可以执扶手把，脚踏手拉交替使用。
3、蹬踏时，滑移组件4直线下行，经连杆拉拴22带动下拉连杆21使抓链齿板19上的抓链齿31切入左边链条，继续施力，飞轮2运行，驱动轮(轴)转动，驱车前行(图面往左)；
4、蹬踏过程中或者到位时，停止施力，飞轮作用，车子可保持顺向惯性前行，并准备换向；
5、手施力向上提拉时，滑移组件4直线上行，带动上拉连杆13使抓链齿板19的抓链齿29右移切入右边链条，继续向上施力，飞轮2被带动继续原方向旋转，驱动轮(轴)转动，继续驱车前行(图面往左)；
手施力提拉过程中或者到位时，停止施力，车子可保持惯性；
重复前述脚踏手拉的操作过程，前行不止。
图9所示的实施例，给出了双人驾驶的三轮自行车。其方向轮46置于左前方，驱动轮48置于中间的右边一侧，从动轮51作为后轮设在后方的左侧。即前、中、后三轮，前后轮位于一侧，中间的驱动轮位于另一侧的设计构局。前后各设一个座位，前座者巧妙掌握方向和刹车，并用脚参加蹬踏，设连杆52将驱动力传递到中间的驱动轮轴。中间的驱动轮轴上直接安装驱动器。后座者着重负责手拉施力，前后两人交替用力，协力驱车前行。连杆52前端带有脚蹬，连接于车架的一个轴上，后套接于滑移组件上所设的一个短轴耳处。采用全蹬全拉分工操作，这时，各人都有一个休整的间隙时间，协调效果好，也不容易疲劳，而且还可以相互转换角色。必要时后座者通过其脚蹬也可以助上一脚之力。实际上利用本发明的驱动器可以设计出各种双人协力驾驶的方案来。诸如：有方向轮后置的方式；有同向双人结构方式；有面向双人结构方式；有四轮并列双人单、双驱动器结构方式等多种。

Claims (1)

1、一种牵动式直线往复驱动器，包括滑移组件(4)，随动抓链换向机构(15)，飞轮(2)，从动链轮(8)，链条(3)，导柱(7)，它设有：
一个驱动器的主架(1)，主要由导柱(7)、辅架柱(11)和主架端板构成，主架(1)的两端设飞轮(2)和从动链轮(8)，其间安装单个环形链条(3)，引导机件定向直线滑移的导柱(7)和辅架柱(11)设在链条环平面的侧旁；导柱(7)上安装有驱动用的滑移组件(4)及其随动抓链换向机构(15)；
所说的滑移组件(4)以其组件中的滑移组件上下滑条(12、20)套设在导柱(7)上沿其上下滑行，滑移组件(4)的外侧夹板上固定有施力推动用的脚蹬(5)和手拉杆(6)；其特征在于：
1)、所说的随动抓链换向机构(15)的抓链盒部件位于链条环所在的平面内，抓链盒(14)联结的随动上下滑条(16、18)套设在导柱(7)上，抓链盒中安装有抓链齿板，抓链齿板的受力端由上拉连杆(13)、下拉连杆(21)和连杆拉拴(22)构成的连接件与滑移组件(4)浮接；所说的抓链盒(14)中的抓链齿板(19)上有双向设置的两个抓链齿(29、31)，它和带有拢链弧凸的拢链板(17)一起与链条(3)相配合，并交替起作用；
2)、并设有一个用于随动抓链换向机构切换的换向补偿装置(10)，该补偿装置设在从动链轮(8)的下侧，其挂板(34)与从动链轮(8)同轴连接，挂板(34)上设有绕轴转动的靠臂37，靠臂(37)在弹性件作用下反方向与从动链轮(8)的链齿前齿面弹性接触，并预留有一个供移动的距离或间隙。
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