專利名稱：雙重巧施力無級變速裝置的制作方法
技術領域：
本發明用于自行車、三輪車，以及其他機械，還可以分開來用其中某部份。
自行車自發明以來，就是以兩腳踏動雙曲柄機構而前進，公知曲柄的效率是按正弦函數0－1而循環，平均工效低于0.5，其后又發明了變速裝置，僅能改變傳動的速比，以適應不同的路況，仍受上述的約束。
本發明的目的，旨在從力學上，對此進行突破，設法提高其工效，又能變化速比，創造一種最新的復合傳動裝置。
本發明是這樣實現的，其一是以巧施力來提高工效，創造了力矩增大器，能在不加大運動行程和幅度下，能使曲柄在施力的半圈內增大力矩，提高作功的效率，其二是根據人體功能學，和力學分析，配合雙曲柄機構，其最佳形狀，是一個蛋形，將其一半倒置，這就可以在低工效區，降低速比和輸出力矩，使其無益的損耗降低，又能在高工效區，增大速比和輸出力矩，使在高工效區，多施力，多作功，其工效自然會高，以此揚長避短的雙重作用下，使工效又提高一級，利用絲桿，將其二個半橢圓鏈輪和四個導槽，始終循橢圓形狀變化大小，達到無級變速。
附圖
描述具體結構，(暫以自行車為例)在下面說明工作情況和細節。
圖2是配合雙曲柄機構的最佳輸出的最佳幾何形狀，為一個蛋形將其一半倒置，成一個變形橢圓鏈輪，再以24等分其內接直徑圓，再將其分度線引長至鏈輪邊緣，再量其每根引長線的長度比例，便是力矩增大值，乘上相應的正弦函數，便可計算增益的效果，列表計算如下
表1變形橢圓鏈輪輸入和輸出效率增益計算值
由于橢圓鏈輪在高工效區力矩增大，其作功效率也相應增加，其實際增益為平均效率÷平均力矩＝0.8969／1.301＝0.6894與單純曲柄圓鏈輪0.5效率相比高達0.6894÷0.5＝137.9％圖2是曲柄力矩增大增益裝置，工作原理和新腳蹬軌蹤圖對力矩增大增益裝置的增益效果，采用圖解法將原有的曲柄運動圓分為24等分，再將杠桿式聯桿上之腳蹬的軌蹤，也繪于圖上，將其直接量出，按正弦函數計算其增益。
表2力矩增大增益裝置的增益計算值
平均工效＝14.496／17.83＝0.813為純曲柄0.5的＝0.813÷0.5＝162.6％圖3是增加了滑動軸承和滾動軸承的計算圖，對半徑變化以及點的變化，直接進行量取。
滾動軸承的動摩擦系數f＝0.005導輪滑動的動摩擦系數f＝0.02，其法向壓力P1＝1 L＝1 由于L2是按曲柄作圓周運動使得長度比例在變化，P2和P3亦隨著變化，令按作用的半圈內的最大和最小，計算其平均值，新腳蹬的工作圓中心前移，也要對鞍座前移，可以做到完全適合，由于施力時雖產生不同的夾角，基本與原來的相同，可忽略不計。
L2Max＝6.5 P3＝1／6.5＝0.154P2＝P1＋P2＝1＋0.154＝1.154L″2MiN＝5.9 P′3＝1／5.9＝0.169P′2＝P1＋P′2＝1＋0.169＝1.169
η1增加部件的平均損耗＝(P2＋P3＋P′2＋P′3)／4×0.02＝0.0133再計算增重的比例，由于部件增重≈4kg，載重車以22kg計，人重以55kg計，則4kg所占比例＝4／(55＋22＋3)＝0.051再計算增重的損失動摩擦系數f以0.09計，考慮到橡膠輪對地面的摩擦，再加上空氣阻力和部件的彈性變形的耗功和機械摩損，基本與原有的相同。
η2則增重的摩擦損失比例＝0.05×0.09＝0.045根據圖2的量度，力矩增大后，實際行程增大比例為117％純凈比例增益＝(力矩增大增益＋橢圓鏈輪增益)／117％－η1－η2×曲柄系數＝〔(137.9％＋162.6％)／117％－0.045〕×0.5＝0.825－0.95＝0.73為單純曲柄圓鏈輪0.5的146％。
還可以將其配合使用的機械，對其型式加以改造，創造更適合的型式便可將力矩增大器的力矩增大的比例再加大，能把其效率提得更高。
由于變形橢圓鏈輪，和雙曲柄機構配合力矩增大增益裝置，均有突出的優越輸出性能，本發明據此而創造了可變大小的變形橢圓鏈輪再得力矩增大后，巧妙地加以配合便成為雙重巧施力無級變速裝置。
圖4是該裝置總圖，由(1)力矩增大增益裝置，(2)無級變速鏈輪，(3)變速控制裝置等三部份組成。力矩增大增益裝置的具體結構，是先將原曲柄上之腳蹬軸孔裝上短軸(25)，再將杠桿式的聯桿(26)的力點，用軸承將其浮固于短軸上，再將其長端尾部裝于后軸下部的二個有槽的導輪(27)之中，該導輪用固定板(28)裝在車架上，原有的腳蹬總成(29)裝于杠桿式聯桿另端，只要將杠桿式聯桿上的腳蹬踏動，便能在施力的半圈內起到杠桿作用，而使原曲柄以中軸為中心旋轉起來，實際加大了力矩(等于加大曲柄半徑)，則長桿尾部便隨導輪滾動而前后伸縮，也可以按圖5用比曲柄略長的搖桿(30)將其浮固于后軸上，另端用短軸(31)絞接于杠桿式聯桿之尾端其作用相同。
圖5是可變大小的變形橢圓鏈輪和變速控制裝置總圖，圖6是圖5的一個補助投影。
控制變速裝置的固定支架(1)是一個帶雙耳的圓筒體，用螺栓固定于車架兩斜管的根部，在中軸五通的右外端，有一根彈性的摩擦帶(2)，一端用螺栓固定于圓筒體內，其另端鉚固有一個孔柄(3)，伸出于圓筒體外，將原有的剎車拉桿(4)，插入孔柄中用螺母緊固和調節，也可以用拉線直接接上，控制其摩擦帶的收緊與放松，達到制動大錐齒輪，而達到變化鏈輪大小的目的。
可變大小的變形橢圓鏈輪總成是扇形板(5)，在原有的曲柄(6)的根部，鉆有兩個滑動軸孔(9)，導槽(7)四個，可分滑動軸承座(8)二套，附有螺丁四個，小錐齒輪(10)二個，螺桿(11)二根，螺母(12)二個，四齒鏈板(13)二個，中段防護片(14)二個，墊川(15)八個，短螺釘(16)四個，鉸接防護片(17)八個，五齒鉸接鏈板(18)四個，短鉚釘(19)四個，導柱鉚釘(20)四個，拉簧(21)二根，大錐齒輪附制動圓筒(22)，止推圈(23)和固定螺釘(24)四個，長螺釘(34)四個和長鉚釘(35)四個，墊圈(36)八個，大墊圈(37)八個所組成。
先將雙扇形板(5)，焊在曲柄(6)內側的回轉而上，再在其內側，焊上四個導槽(7)，又將可分滑動軸承(8)，焊在雙扇形板兩個長軸方向，再鉚鉸接扇形鏈板，先用鉸接防護片(17)二塊，用長螺釘(34)，將其鉚在螺母(12)的二個翼孔中，另外又用鉸接防護片(17)二塊，與中段防護片(14)二翼孔，用短軸釘(16)二個，將其鉸接鉚固，再用長鉚釘(35)，穿過中段防護片(14)配上墊圈(15)二個，再穿過四齒鏈板(13)之二孔，再配上墊圈(15)二個，再插入螺母(12)二個孔將其鉚固成為一體，其兩翼鉸接防護片，也用短鉚釘(19)二個，配上墊圈(36)中間加上五齒鏈板，兩外端用導柱鉚釘，配上墊圈，都加以鉚固成為活動翼片，將其套入螺桿(11)上，將可分軸承蓋擰開，將其螺桿端插入滑動軸孔中，又同時將兩個導柱納入導槽中，再擰緊滑動軸承蓋，只要將拉簧(21)掛在兩個鉚釘(19)之間，并完成了可變大小橢圓鏈輪一半，另半也照上述方質完成，當半圓鏈片隨螺桿而升降，而變化大小時，由于導槽的作用，能確保最佳的變形橢圓形狀，還有一段為空心制動圓筒的大錐齒輪(22)裝在曲柄的根部與軸孔同心，并與絲桿根部之小錐齒輪相嚙合，外加止推圈(23)，再用四個螺釘(24)固定，最后將該總成裝入中軸之上，令制動圓筒插入變速器的摩擦帶之中，由于絲桿具有自鎖力，只要轉動中軸，該橢圓鏈輪可保持原狀不動，而隨中軸旋轉，經鏈條帶動后輪而前進，遇有上坡時，由于絲桿是右旋，可以毫秒不停的繼續施力踩上坡，又可同時將控制桿(38)拉緊，經拉桿傳動，將摩擦帶拉緊而剎制動圓筒，使大錐齒輪固定不動，使與之相嚙合之小錐齒輪，按行星齒輪而旋轉起來，便將橢圓鏈輪縮小而增大力矩，可在速比范圍內任意調整，以適應不同地路況，如要增大速比，快速前進，又可再拉緊控制桿，再將曲柄反轉，便可將橢圓鏈輪放大，屈時當然是下坡或平路，雖要延誤短暫的時間仍能適用。
本發明由于采用具有自鎖力的絲桿，使得整個結構簡單變速動作也簡單，只是單純的剎車，容易調整和更換而又可靠，另用彈力張緊鏈輪(33)以配合變化速比時的鏈條的伸縮。
圖7是以搖桿代替導輪的方案，在實施中用長征牌載重車，鏈輪變化為19～60齒，后鏈輪為16齒，速比范圍為11.18～3.54，其最大力矩為2.3速比的195％乘上增益146％＝285％，其快速時為154％，由于變比寬，功效高，是本發明的最大優點。
權利要求1.雙重巧施力無級變速帶是由可變大小的變形橢圓鏈輪，為主動輪帶動從動鏈輪，配有一套能使變形橢圓鏈輪作大小變化的控制裝置，構成巧施力無級變速裝置，還有一套巧施力的力矩增大增益裝置，也結合組裝在一起而組成，其可變大小的變形橢圓鏈輪，其特征是在曲柄根部，與曲柄互為垂直的方向鉆有兩個滑動軸孔，另有一塊雙扇形板，焊在曲柄的迴轉面上，兩最外端都固定可分滑動軸承座，在邊線位置焊有四個導槽，另有兩根螺桿，在一端均固有小錐齒輪，在其相配合的兩個螺母上均固有鉸接的半鏈輪，在每個半鏈輪的外端處均固有導柱，將其固定于螺母上之半鏈輪裝入螺桿上，再將其裝入兩個滑動軸承中，小錐齒輪便與大錐齒輪相嚙合，并同時將各導柱納入相應的導槽中。
2.根據權利要求1所述的雙重巧施力無級變速裝置，能使變形橢圓鏈輪作大小變化的控制裝置，其特征是一個雙耳圓筒固定器裝在架子上，有一根彈性摩擦帶的抱剎，其一端固定于固定器內，其尾端有一個孔柄，伸出在固定器外，可變大小變形橢圓鏈輪的大錐齒輪的控制圓筒部分，裝在摩擦帶內。
3.根據權利要求1所述的雙重巧施力無級變速裝置，有巧施力的力矩增大增益裝置，其特征是每個曲柄裝上軸承，另配有長聯桿，在7／8之處有軸承孔，將其裝在曲柄的軸承上，短端裝上腳蹬，另端裝入有槽的雙導輪之中，也可以用比曲柄略長的搖桿取代導輪，將其一端用短軸滑套，將其浮固于架上，另端與長聯桿的長端，也用短軸滑套將其浮固聯接。
專利摘要雙重巧施力無級變速裝置，以巧施力來突破腳踏雙曲柄機構受正弦函數0-1的約束，將功效提高到，為單純曲頂效率的146％。其一力矩增大裝置，用杠桿在不加大行程，而增加施力時的曲柄半徑，能在高工效區多施力，而提高工效。回程時縮小曲柄半徑，未增加工作行程。其二可變大小橢圓鏈輪，可巧妙地在高工效區增大速比，令多作功來提高工效，其結構是用二根絲桿與曲柄互為垂直安置，在其二個絲母上安置了二套鉸接式扇形鏈齒組合，兩端有導柱，靠導槽來保證按橢圓曲率變化，另有一套制動裝置與主軸同心，其內有一帶制動圓筒的大錐齒輪，與絲桿根端小錐齒輪相嚙合，只要將其制動，由曲柄正反轉，便可控制大小變化。
文檔編號F16H9/24GK2049713SQ8721416
公開日1989年12月20日 申請日期1987年12月8日 優先權日1987年12月8日
發明者賀迪泉 申請人:賀迪泉