專利名稱：符合運(yùn)動(dòng)機(jī)能的人力驅(qū)動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種更符合人體運(yùn)動(dòng)機(jī)能的人力驅(qū)動(dòng)裝置。
目前為止，市場(chǎng)上所見的最普遍的人力驅(qū)動(dòng)裝置就是我們經(jīng)常騎用的自行車，其原理是人騎在車體上面的座子上，靠?jī)蓷l腿在較垂直的方向上交替向下蹬自行車腳蹬，腳蹬受力后通過腳蹬連桿的支點(diǎn)，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩，與支點(diǎn)同軸相連的鏈盤也諧同轉(zhuǎn)動(dòng)，通過自行車鏈條帶動(dòng)自行車后輪軸上的棘齒輪，即超越式離合器轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)車向前行走。這種結(jié)構(gòu)的傳動(dòng)裝置效率低，因?yàn)樗龅墓Φ拇笮≡趩挝粫r(shí)間內(nèi)只靠人的兩條腿交替蹬力來實(shí)現(xiàn)，就是在做功的瞬間只利用了一條腿和腿的一個(gè)部位的肌肉收縮產(chǎn)生力量，而在這時(shí)候人體全身其它部位的肌肉處于靜止?fàn)顟B(tài)而不做功，同時(shí)這種騎車方式會(huì)對(duì)人體生理機(jī)能帶來不良影響，如產(chǎn)生人體一肢軟弱，下肢發(fā)達(dá)的奇形發(fā)展。有人為了改進(jìn)上述缺陷，也提出了一些改進(jìn)措施和方法，但由于在思想上沒有完全擺脫舊的影響，所以設(shè)計(jì)出的機(jī)構(gòu)還是受到很大的局限。
本發(fā)明的目的是以人體的結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)工程為原則，而提出了一種更符合人體生理運(yùn)動(dòng)機(jī)能的人力驅(qū)動(dòng)裝置，使人在操作該裝置時(shí)，能諧調(diào)的發(fā)揮人體各部位的肌肉做功，具備操作姿勢(shì)優(yōu)美，舒適安全，效率高的特點(diǎn)，達(dá)到既可以利用人體做功產(chǎn)生的力為我們生活服務(wù)，又能很好地鍛煉健美身體的作用。
本發(fā)明的目是這樣實(shí)現(xiàn)的基本結(jié)構(gòu)原理如圖一所示。操作時(shí)，人是處于臥坐的姿勢(shì)坐在座位(3)上，將手握住手把(1)，腳踩在腳踏(10)上，同時(shí)腳后跟靠在腳靠(11)上。當(dāng)我們用兩只手同時(shí)拉把手(1)，兩只腳同時(shí)蹬腳踏(10)時(shí)，手動(dòng)杠桿(2)和腳動(dòng)杠桿(5)分別以各自的支點(diǎn)為中心，通過連桿(6)，使手和腳做諧調(diào)的擺動(dòng)，與手動(dòng)杠桿支點(diǎn)同軸相連的鏈盤(7)隨同手動(dòng)杠桿做逆時(shí)針方向的轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)我們用兩只手推把手(1)，兩只腳后跟鉤腳靠(11)時(shí)，通過上述的杠桿連桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)鏈盤(7)做順時(shí)針方向的轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣在一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期里就形成了一個(gè)往復(fù)旋轉(zhuǎn)或擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)。上面所述的操作過程，人是處于臥坐的姿勢(shì)，全身比較放松;在四肢運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，人體其它部位的肌肉也在諧調(diào)地運(yùn)動(dòng)做功。比如手用力推的時(shí)候，人體的背闊肌比較用力;手用力拉的時(shí)候，人體的胸大肌比較用力;腳用力蹬的時(shí)候，人體腰部肌肉比較用力;腳后跟用力鉤的時(shí)候，人體腹部肌肉較用力。這樣在整個(gè)的運(yùn)動(dòng)過程中，人體各部位的肌肉都得到了比較均恒的發(fā)揮。將形成的往復(fù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或往復(fù)擺運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成單向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)后，便可用于如車子的驅(qū)動(dòng)等許多場(chǎng)合。其轉(zhuǎn)換方法可有以下幾種1、彈簧儲(chǔ)能式鏈傳動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)如圖二所示，其工作原理是，當(dāng)手拉手動(dòng)杠桿(1)，腳蹬腳動(dòng)杠桿(2)時(shí)，擺動(dòng)鏈盤(4)逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)儲(chǔ)能彈簧(5)轉(zhuǎn)動(dòng)，把轉(zhuǎn)動(dòng)力矩儲(chǔ)存在儲(chǔ)能彈簧中，同時(shí)鏈盤通過鏈條(6)帶動(dòng)棘輪(7)做反向打滑轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)手推手動(dòng)杠桿(1)，腳鉤腳動(dòng)杠桿(2)時(shí)，擺動(dòng)鏈盤(4)順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣在擺動(dòng)鏈盤上產(chǎn)生的力矩和儲(chǔ)能彈簧儲(chǔ)存的力矩相加，同時(shí)通過鏈條(6)作用于棘輪(7)，使棘輪(7)產(chǎn)生順時(shí)針的自鎖旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)輪(8)做單向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。為了使驅(qū)動(dòng)力較平穩(wěn)，棘輪(7)內(nèi)部也增加了儲(chǔ)能彈簧。
2、彈簧儲(chǔ)能式杠桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
基本結(jié)構(gòu)如圖三所示，原理如下當(dāng)手拉手動(dòng)杠桿(1)，腳蹬腳動(dòng)杠桿(2)的時(shí)候，手腳產(chǎn)生的合力矩同時(shí)作用于儲(chǔ)能彈簧(4)，將能量?jī)?chǔ)存起來，連桿(5)通過鏈條(7)帶動(dòng)棘輪(8)做逆時(shí)針的反方向打滑轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)手推手動(dòng)杠桿(1)，腳鉤腳動(dòng)杠桿(2)的時(shí)候，手和腳產(chǎn)生的合力矩和儲(chǔ)能彈簧失效的儲(chǔ)存力矩相加同時(shí)經(jīng)過連桿(5)作用于鏈條(7)，再經(jīng)張緊輪(6)帶動(dòng)棘輪(8)做順時(shí)針正向自鎖轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)單向轉(zhuǎn)換的目的。
3、彈簧儲(chǔ)能式單作用液壓轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)。
基本結(jié)構(gòu)如圖四所示，其工作原理為當(dāng)手拉手動(dòng)杠桿(1)的同時(shí)，腳蹬腳動(dòng)杠桿(2)。這樣手和腳同時(shí)產(chǎn)生的合力矩使儲(chǔ)能彈簧(4)逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，將力矩能量?jī)?chǔ)存起來;同時(shí)液壓缸(5)中A腔的液壓汕經(jīng)單向閥進(jìn)入B腔。當(dāng)手推手動(dòng)杠桿(1)，腳鉤腳動(dòng)杠桿(2)時(shí)，手腳產(chǎn)生的合力矩與儲(chǔ)能彈簧(4)失效的力矩相加同時(shí)作用于液壓缸(5)上使液壓缸中的液壓油受力壓縮，通過輸油管路加到液壓馬達(dá)(6)，使液壓馬達(dá)旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)單向轉(zhuǎn)換。
4、雙作用液壓轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)。
基本工作原理。該結(jié)構(gòu)取消了儲(chǔ)能彈簧，直接利用液壓缸推和拉產(chǎn)生的壓力油經(jīng)四個(gè)單向橋式整流變成一個(gè)方向的壓力液帶動(dòng)液壓馬達(dá)，實(shí)現(xiàn)單向旋轉(zhuǎn)。
5、雙組棘齒換向式單向轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)該機(jī)構(gòu)的工作原理如圖五，它是利用兩只棘輪分別在順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)和逆進(jìn)針轉(zhuǎn)動(dòng)通過各自的自鎖和打滑，將往復(fù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成單向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
實(shí)施例加力自行車，簡(jiǎn)稱加力車如圖六所示該車是由方向操作拉手把(1)，手杠桿(2)，車架(3)腳杠桿(4)，腳踏(5)，腳靠(6)，前叉(7)，前輪(8)，儲(chǔ)能鏈盤(9)，鏈條(10)，儲(chǔ)能棘輪(11)，左右后輪(12)，導(dǎo)向輪(13)，鋼索(14)，座(15)和連桿(16)組成。
該車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)工作原理人坐在座位(15)上，手握在手把(1)，腳踩在腳踏(5)，腳后跟靠在腳靠(6)上。當(dāng)手把(1)帶動(dòng)手杠桿(2)作用于儲(chǔ)能鏈盤(9)上，同時(shí)腳蹬腳蹬(5)，帶動(dòng)腳杠桿(4)通過連桿(16)也作用于儲(chǔ)能鏈盤(9)上，使儲(chǔ)能鏈盤逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，將能量?jī)?chǔ)存在儲(chǔ)能鏈盤里。儲(chǔ)能鏈盤通過鏈條(10)帶動(dòng)儲(chǔ)能棘輪反向打滑運(yùn)轉(zhuǎn)，與后輪不起作用。當(dāng)手推手把(1)，腳后跟鉤腳靠(6)，手和腳產(chǎn)生的合力矩與儲(chǔ)能鏈盤(9)放出的能量相加，同時(shí)通過鏈條(10)作用在儲(chǔ)能棘輪(11)，使儲(chǔ)能棘輪作順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，棘輪自鎖，帶動(dòng)后輪向前行走。儲(chǔ)能棘輪(11)的儲(chǔ)能效壓應(yīng)能使驅(qū)動(dòng)力較平穩(wěn)。同時(shí)，在時(shí)棘輪上也可設(shè)置空擋和變速擋裝置。
該車方向操作系統(tǒng)工作原理如圖七，它是其方向操作系統(tǒng)展開圖。A為手把與圖六中手把(1)相對(duì)應(yīng);B為導(dǎo)向輪，與圖六中導(dǎo)向輪(13)相對(duì)應(yīng)。C為前輪叉系統(tǒng)，D為鋼索與圖六中鋼索(14)對(duì)應(yīng)，在我們的手推拉把的同時(shí)，雙手可做重直方向的轉(zhuǎn)動(dòng)而帶動(dòng)鋼索D運(yùn)動(dòng)，并通過導(dǎo)向輪B帶動(dòng)前輪叉C轉(zhuǎn)動(dòng)。由于導(dǎo)向輪D正好在手杠桿的支點(diǎn)上，所以驅(qū)動(dòng)車前行與方向操作互不干撓。該車方向操作系統(tǒng)也可用圖八所示的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，它是利用人手腕轉(zhuǎn)動(dòng)力矩帶動(dòng)把手A轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)鋼索D并通過導(dǎo)向輪B帶動(dòng)前叉C轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)方向操縱。
該車剎車系統(tǒng)可通過手動(dòng)或腳動(dòng)方便實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明并不受所舉實(shí)施例限制。應(yīng)用該裝置還可開發(fā)出客貨兩用人力三輪車、四輪車封閉式人力轎車、電動(dòng)人力兩用車等交通工具，也可廣泛應(yīng)用于船只的人力驅(qū)動(dòng)，洗衣機(jī)人力驅(qū)動(dòng)能的增加，人力發(fā)電等許多領(lǐng)域。
權(quán)利要求
1.一種更符合人體運(yùn)動(dòng)機(jī)能的人力驅(qū)動(dòng)裝置。如圖一所示，其特征在于它是由手把(1)、手動(dòng)杠桿(2)、座椅(3)、支架(4)、腳動(dòng)杠桿(5)、連桿(6)、輪盤(7)腳踏(8)、和腳靠(9)組成。它是在人以臥坐的勢(shì)坐在座椅(3)、手握住把手(1)、腳踏在腳蹬(8)上，同時(shí)腳后跟靠在腳靠(9)上，將人體手的推力和腳的鉤力及手的拉力和腳的蹬力轉(zhuǎn)換為往復(fù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)。然后再將這種往復(fù)運(yùn)動(dòng)通過運(yùn)動(dòng)形式轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換為單向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)力要求1所述的腳靠(9)，其特征在于它與腳踏合理配合，以使人更好地利用腿的收縮力。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述運(yùn)動(dòng)形式轉(zhuǎn)換裝置，其特征是利用圖二所示彈簧儲(chǔ)能式鏈傳動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的。它是將推和拉的一個(gè)周期中的半個(gè)周期動(dòng)力矩儲(chǔ)存在儲(chǔ)能彈簧中，而在另一半周期中將手和腳同時(shí)產(chǎn)生的力矩與儲(chǔ)能彈簧失效的力矩相加，同時(shí)經(jīng)鏈盤通過鏈條帶動(dòng)后棘輪單向旋轉(zhuǎn)。
4.根據(jù)權(quán)力要求3所述棘輪(7)，其特征在于其中心軸安裝了儲(chǔ)能彈簧，從而使棘輪的驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)力均恒平穩(wěn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述運(yùn)動(dòng)形式轉(zhuǎn)換裝置，其特征是應(yīng)用了圖三所示彈簧儲(chǔ)能式杠桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。它是利用連桿(5)將往復(fù)擺動(dòng)力經(jīng)鏈條(7)通過張緊輪(6)帶動(dòng)棘輪(8)做單向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)力要求1所述運(yùn)動(dòng)形式轉(zhuǎn)換裝置，其特征是應(yīng)用了如圖四所示彈簧儲(chǔ)能式單作用液壓轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)。它是將手拉把手(1)、腳蹬腳蹬(2)時(shí)產(chǎn)生的力矩儲(chǔ)存在儲(chǔ)能彈簧(4)中;手推把手(1)、腳鉤腳靠時(shí)，把手和腳產(chǎn)生的力矩與儲(chǔ)能彈簧失效的力矩相加，同時(shí)作用于液壓缸。液壓中液壓油受壓經(jīng)輸油管帶動(dòng)液壓馬達(dá)做單向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)力要求1所述運(yùn)動(dòng)形式轉(zhuǎn)換裝置，其特征是應(yīng)用了雙作用液壓傳動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置。它將作用于液壓缸的往復(fù)擺動(dòng)力產(chǎn)生的壓縮液壓油經(jīng)橋式整流閥變?yōu)閱蜗蛄鲃?dòng)液壓油帶動(dòng)液壓馬達(dá)單向旋轉(zhuǎn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述運(yùn)動(dòng)形式轉(zhuǎn)換裝置，其特征是應(yīng)用了圖五所示雙組棘輪換向式單向轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)。它是利用兩只能自鎖和打滑的棘輪即超越離合器來關(guān)現(xiàn)將往復(fù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成單向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的。
9.根據(jù)權(quán)力要求1所述把手(1)，其特征在于它可利用與手的推拉力不相干的垂直旋轉(zhuǎn)力實(shí)現(xiàn)方向操作。該把手(1)可繞其中心支點(diǎn)做垂直方向旋轉(zhuǎn)，經(jīng)鋼索通過中心導(dǎo)輪(13)帶動(dòng)前叉轉(zhuǎn)動(dòng)。
10.根據(jù)權(quán)力要求1所述把手(1)，其特征在于也可應(yīng)用與手的推拉力不相干的手腕的轉(zhuǎn)動(dòng)力使把手(1)左右旋轉(zhuǎn)，使鋼索運(yùn)動(dòng)而帶動(dòng)前叉轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)方向控制。
11.根據(jù)權(quán)力要求1所述人力驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于可應(yīng)用于人力兩輪自行車、三輪自行車、四輪自行車、客貨兩用人力車、船只的驅(qū)動(dòng)、人力驅(qū)動(dòng)洗衣機(jī)，人力發(fā)電及農(nóng)業(yè)方面的人力農(nóng)機(jī)具等。
全文摘要
更符合人體運(yùn)動(dòng)機(jī)能的人力驅(qū)動(dòng)裝置。它是利用了人在臥坐的姿勢(shì)時(shí)，通過合理的機(jī)械裝置，把人體手的拉力的推力，腳的蹬力的收縮力轉(zhuǎn)變?yōu)楦咝У臋C(jī)械動(dòng)力，應(yīng)用于需要靠人自身的力量產(chǎn)生機(jī)械動(dòng)力和操作力的場(chǎng)合。如人力自行車，人力客貨車、人力電動(dòng)兩用車、游船、人力驅(qū)動(dòng)洗衣機(jī)，人力發(fā)電等；同時(shí)具有健身健美的鍛煉效果。
文檔編號(hào)B62M29/00GK1078698SQ93101958
公開日1993年11月24日 申請(qǐng)日期1993年2月10日 優(yōu)先權(quán)日1993年2月10日
發(fā)明者魏森海 申請(qǐng)人:魏森海