[发明专利]快而轻驱动器

说明书

本发明为一新式力人驱动器，属于人力驱动装置技术领域。

快而轻驱动器是人力驱动机械中的驱动装置，本发明是对螺旋轮驱动器(专利号：88213869.3)进行彻底改进的成果，其目的是：使操作过程符合人肢体作屈伸动作时的运动生物力学要求，以充分利用人体发力能力，实现高效率的发力--驱动力的转换。  

本驱动器是由主轴、主轴轴座、输出链轮、大链轮、小链轮、小链轮轴及支架、传动链条、脚踏板、滑杆及轴等组成。主轴座、小链轮轴支架和滑杆轴安装在人力机械的机架上。大链轮(至少两个)安装在主轴两端，输出链轮安装在主轴中间，小链轮(至少两个)装在同一小链轮轴上，大、小链轮通过传动链条而连动。脚踏板通过踏板轴与传动链条相连，在踏板轴位于脚踏板与链条之间的地方装有一导管，它套在滑杆上。  

当下踏一侧脚踏板时，脚踏板通过传动链条带动大链轮--主轴--输出链轮转动，另一侧链轮也随之转动，并带动该侧链条上的脚踏板上升。当脚踏板上下运动时，脚踏板轴的导管套着滑杆滑动。这就防止了脚踏板的扭动，使它本身保持着水平。脚踏板随链条方向运动，在大小链轮的制约下，脚踏板的运动轨迹为一个上大下小的椭圆形。连结大、小链轮的传动链条节数与大链轮的齿牙数之比为2∶1，脚踏板下踏一次大链轮就转动一周，一侧踏板到达下顶点时，另一侧踏板则到达上顶点，两侧踏板部保持着一上一下的位置。

本驱动器的输出链轮和大链轮中，至少有一个是非圆形链轮，如：输出链轮为非圆形链轮，大链轮为圆形链轮；或大链轮均为非圆形链轮，输出链轮为圆形链轮。或大链轮、输出链轮均为非圆形链轮。当大链轮为非圆形链轮时，小链轮轴应能上下活动。    

非圆形链轮的特征是：在其封闭的曲线轮廓线上只有一个最大半径点和一个最小半径点，这两点与链轮轴心相连构成的最小夹角小于180°。由于人下肢蹬踏发力能力与膝关节角度成正比关系，所以为与之相适应，非圆形大链轮的半径的变化一般为由大到小；非圆形输出链轮的半径变化一般为由小到大。具体的变化数值需根据人力机械的用途，操作者的情况等等来确定。根据不同的使用要求，输出链轮和主轴两端安装的大链轮其数量可多于一个。

本驱动器的优点是在保持了螺旋轮驱动器主要优点的同时，克服了螺旋轮驱动器的缺陷。螺旋轮驱动器的缺陷是由于该装置采用了往复式脚踏板，脚踏板在上顶点原点折返造成的。主要表现为：1.在下踏开始时有“踏空”现象；2.腿部运动不自然；3.无法利用肢体贯性。这些缺陷是螺旋轮驱动器及各种往返踏板式人力驱动器不能广泛运用的主要原因。快而轻驱动器将脚踏板装于传动链条之上，使操作者在蹬踏驱动器时，脚踏板的运动轨迹为一个上大下小的椭圆形，脚踏板上升与下踏的变换阶段正处于圆弧半径最大的运动轨迹中，这能较充分利用肢体的运动惯性，使腿部肌肉比较自然地由放松状态转入紧张(发力)状态，另外，由于本驱动器中无往复转动的传动部件，所以不会出现“踏空”现象。本驱动器因此较好地解决了螺旋轮驱动器中存在的不足。

专利号为：DE3307351的垂直脚踏器是有踏板装于与两对直径相同的圆形链轮相连的链条之上结构的驱动器。它存在缺陷主要是：在操作者下踏脚踏板时，动力臂基本无变化，这与人下肢发力能力的变化不相适应，限制了充分发挥人的发力能力，发力--驱动力转换效率低。这也是现在广泛使用的传动驱动器(如自行车的曲柄中轴装置)所普遍存在的主要缺陷。快而轻驱动器中设置的非圆形链轮，就是为了确保在下踏脚踏板时，驱动器动力臂(或阻力臂)的长度变化与操作者的肢体发力能力变化相协调，使其发力能力得以充分的发挥，并保证发力--驱动力的转换效率较高，这就克服了垂直脚踏器及传动驱动器存在的主要缺陷。

另外，快而轻驱动器脚踏板的运动方向受大、小链轮约束，只要改变大、小链轮在人力机械上的安装位置，便可改变踏板的运动方向，这为参照操作者在不同的人力驱动机械中的位置，根据最适于人肢体发力的运动方向调整踏板运动方向，提供了条件。这也是传统驱动器不具备的优点。

快而轻驱动器可很简便地替代现在各种由人力驱动的机械中的传统的轮轴式驱动器，构成新式的省力而快速的人力机械。

以上主要就快而轻驱动器在人下肢驱动的人力机械中的应用加以说明，只要将非圆形链轮半径变化与上肢屈伸时发力能力的变化相协调，本驱动器就可适用于手臂驱动的人力机械中。

下面结合附图说明本发明。    

图1、图2分别是本装置的正视图和侧视图。