[實用新型]一種能提高人力機械效率的共軸雙飛輪傘齒輪組

無效

• 申請號: 200720077600.3
• 申請日: 2007-12-28
• 公開（公告）號: CN201283989Y
• 公開（公告）日: 2009-08-05
• 發明（設計）人: 謝凱年
• 申請（專利權）人: 謝凱年
• 主分類號: B62M1/04
• 分類號: B62M1/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本發明涉及用人力的機械，主要用于自行車。

背景技術：

目前凡是使用人力的機械裝置幾乎都是用手搖的單曲柄(搖把)或腳踏的雙曲柄(自行車腳蹬)直接作圓周運動來使機械轉動，這種裝置雖然簡單實用，但是存在效率不高，容易疲勞等缺點。因為機械需要的是圓周運動，而人體的構造不適合作圓周運動，適合作往復運動。作圓周運動也存在缺陷，下面以圖分析說明：在圖3中，當人的腳踩曲柄時，只有前半圈用力，而后半圈不用力只起使曲柄向上復位作用。在圖3中F代表人的腳的力，這力的方向始終是向下的；V表示圓周運動方向上的分力，這力的方向是圓的切線方向，從圖中可以看出方向隨位置變化，V與F之間的夾角也隨著變化，這可以用公式表示：

V＝F*Cosα

α是V與F的夾角，也是所在位置的角度數，從圖中可以看出上止點90度和下止點-90度時最小V＝F*Cos90＝0

這時的用力方向和運動方向成90度，只是靠慣性轉過去。在0度處最大，V＝F*Cos0＝F

所以越靠近這位置越省力，效率越高。這范圍大約在-45度至45度的范圍內，范圍越小運動軌跡越接近直線，效率越高，在45度時V＝F*Cos45＝0.71F。

本人從中國古代的人力機械如人力水車得到啟發，認為中國古代的人力機械如人力水車的效率也比這種裝置效率要高，人可以長時間的踩動水車而不太累。這種水車是在木軸上安兩根長直柄，直柄穿透木軸，直柄兩頭都可以踩動，如圖5，，兩根直柄相距約二十厘米在木軸上成90度交叉，當左腳把左直柄踩下至-45度位置(b)時，右直柄的一頭也轉至45度位置(a)處，這時右腳踩下，轉至-45度(b)處時，左直柄的另一頭也轉至45度位置(a)處，這時踩下左腳，左直柄踩下去，右直柄的另一頭也轉過來了，這樣周而復始轉動了木軸，使水車運轉。從圖中可以看出盡管直柄和木軸不斷地轉，人的兩腳的行程始終在-45度至45度之間。所以省力效率高。但是在車水時雙腳要不斷地跳至下一個直柄，因此安全就有問題，在自行車之類的運動機械上就不能使用。

發明內容：

本人從古老的水車啟發下發明這裝置，從圖6中可以看到，踏桿和弧形齒條是結合在一起的，可繞踏桿軸(6)旋轉一定角度。左踏桿(3)正在下止點(b)位置，右踏桿(1)正處在上止點(a)位置，上止點(a)與下止點(b)位置間接近與-45度至45度的位置，兩踏桿用腳踩著上下運動，行程如帶箭頭弧線所示，此行程可以調整，一般上、下止點的行程夾角為90度左右。

但是兩踏桿作上下往復運動不作圓周運動必須解決兩個問題：不作圓周運動踏桿踩下去后如何向上復位至上止點，左右踏桿如何配合，一個踏桿踏下去另一個踏桿必須向上復位為下一腳的踩動作準備；踏桿的上下往復運動如何轉化為機械的定向轉動，這就是下面要講的共軸雙飛輪傘齒輪組的功能。

圖7是共軸雙飛輪傘齒輪組的主軸部分構造圖，從圖8和圖9中可看清左飛輪和右飛輪的零件結構。這種特制飛輪構造內芯(a)和自行車飛輪一樣，是棘輪機構，因此有方向性，左右飛輪外形是一樣的，就是內芯(a)的棘輪方向相反，自行車飛輪的外廓是鏈輪，這里飛輪的外廓是直齒輪(b)和傘錐齒輪(c)結合體，飛輪軸襯(d)起把飛輪固定在主軸上的作用，因為本人是用自行車飛輪改制的，內徑較大，就做個軸襯用鍵條固定在主軸上，如果批量生產，專制的飛輪內徑和主軸緊密配合，就不需要軸襯。左飛輪(10)和右飛輪(9)安裝在主軸(11)上的內芯的方向是一致的，在圖7上順時鐘向是正向，合步傘錐齒輪(13)，和左右飛輪(10)(9)的傘錐齒輪成90度嚙合在一起，起左右合步作用，安裝在合步傘錐齒輪固定螺栓(15)固定的合步傘錐齒輪軸承(14)上，合步傘錐齒輪固定螺栓(15)的上部固定在主軸承座(圖1的12)上，三個傘錐齒輪嚙合在一起成一個傘齒輪組，由于合步傘錐齒輪(13)的傳動，左飛輪(10)右飛輪(9)的外廓轉動方向必定相反，但是飛輪的特性是正向可以帶動主軸一起轉動，反向則滑動，不管左飛輪(10)與右飛輪(9)怎么轉動，主軸(11)只向順時鐘向轉動。這個結構本人形象地稱之為共軸雙飛輪傘齒輪組。