[实用新型]人力车同轴输出的变速器

说明书

本实用新型涉及一种适于自行车、三轮车、或残疾人车使用的同轴输出变速器。

现有的人力车一般采用曲柄转动直接带动链轮来传递动力，通过不同直径的链轮调档来变速。这种传动方式存在以下不足：1.人的输出马力在曲柄转动一圈的一个周期中是变化的，在力F的作用方向与曲柄夹角γ＝0°（上死点）时最小，过后随着γ的增大，输出马力逐渐增大，在γ＝90°附近区域输出马力最大，而后逐渐减小直至γ＝130°（下死点）时最小；曲柄转动一圈（360°）中重复二次上述变化。因而在这种速比恒定不变的传动方式中，人的作用力输出和对人力车的输入产生了匹配不良，使人不能很好地发挥作用，在死点区域这种现象最为明显，尤其是加速上坡、逆风行驶时，在死点区域人是有劲使不上，往往白花力气车不行，导致效率低下。2.所采用的变速装置复杂，无论是外变速还是内变速都制造困难，特别是外拨链器，制造精度要求极高，不能经久耐用，维修配件也很困难。

本实用新型的目的是提供一种人力车同轴输出变速器，它能改善人体输出对人力车输入的匹配，提高人的用力效率；同时使变速机构更简便可靠，容易操纵，近而可减小链轮直径，使人力车更轻便。

为实现此目的本实用新型根据人的作用效率在曲柄转动过程中呈周期性变化的规律，设计了用曲柄轴上的主动非圆齿轮带动中间轴上的被动非圆齿轮，再通过主动塔轮带动曲柄轴轴套上的被动塔轮及链轮，从而实现同轴输出的传动方式。根据人双腿相互交替的作功情况，将主动非圆齿轮的周期数n1设计为2.被动非圆齿轮的周期数设计为n2＝1～2，曲柄与主动非圆齿轮的长轴之安装夹角α＝0～30°。在曲柄转动一圈中，由于惯性的作用，可以认为人力车是匀速行驶的，因此在非圆齿轮传动中，在效率高时和效率低时的角速度不同，效率高时角速度慢，效率低时角速度快。这样就改变了脚蹬曲柄传动方式中的效率高和效率低的时间比：效率高时工作时间长，效率低时工作时间短。

本实用新型的优点在于：1.采用非圆齿轮无级变速传动后，在上、下死点区域附近速比大于平均速比，此时人的输出马力小，而在γ＝90°的附近区域速比小于平均速比，此时人的输出马力大，这样就改善了曲柄转动一圈的一个周期中输入和输出双方阻抗不协调的现象，而且死点区域易克服。2.采用了非圆齿轮及齿轮同轴输出机构，使变速器更轻便，操纵方便，不易出故障；通过变速机构内部增速，即把链轮与飞轮的速比设计到变速器内，可减小链轮的外径，使人力车更轻便，且易安装链盒。

以下结合附图对本实用新型作进一步详细的说明：

图1是本实用新型的一种结构示意图。

图2是主、被动齿轮为卵形齿轮啮合传动的示意图。

图3是主、被动齿轮为卵形齿轮与椭圆齿轮啮合传动的示意图。

图4是主、被动齿轮为非圆齿轮与偏心圆齿轮啮合传动的示意图。

图5是主、被动齿轮传动效率高时的工作状况。

图6是主、被动齿轮传动效率低时的工作状况。

图中所示的人力车同轴输出变速器，由固定在脚蹬曲柄6的输入轴10上的主动齿轮1与固定在中间轴3上的被动齿轮2作非圆齿轮啮合传动，主动齿轮1的周期数n1＝2，被动齿轮2的周期数n2＝1或2，脚蹬曲柄6与上述主动齿轮1的长轴之间的夹角α＝0～30°，输入轴10上装有输出轴套9，输入轴10、中间轴3和输出轴套9均固定在车架5上。通过安装在中间轴3上的主动塔轮4带动安装在输出轴套9上的被动塔轮8转动，从而将动力传给固定在输出轴套9上的输出链轮7。通过拨杆11可调节主动塔轮4与被动塔轮8的传动比来改变链轮7的输出速率。

主动齿轮1与被动齿轮2的啮合传动可以有以下几种基本结构形式：图2所示的两个卵形齿轮啮合传动，此时n1＝n2＝2，平均传动比1为1：1；图3所示的卵形齿轮与椭圆齿轮啮合传动，此时n1＝2，n2＝1，平均传动比1为1：2，被动齿轮2已增速一倍，再通过塔轮拨杆11可进一步调节链轮7输出速率；图4所示的非圆齿轮与偏心圆齿轮啮合传动，此时n1＝2，n2＝1，平均传动比1为1：2，被动齿轮也已增速一倍。图5示出作用于脚蹬曲柄6的力F与曲柄夹角γ约为90°时，主动齿轮1的角速度ω1最慢，高效作功的时间延长；图6示出作用于脚蹬曲柄6的力F与曲柄夹角γ约为0°或180°时，主动齿轮1的角速度ω1最快，低效作功的时间缩短。