一種腳蹬和曲柄上下往復擺動的自行車的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種腳蹬和曲柄上下往復擺動的自行車，該自行車的左單向離合器和右單向離合器的內孔分別與中軸固定連接；第一齒輪和第二齒輪分別與左單向離合器和右單向離合器的外圈固定連接；左曲柄一端連接左腳蹬，另一端空套在中軸上，通過換向撥桿與第一齒輪端面固定連接；右曲柄一端連接右腳蹬，右曲柄另一端空套在中軸上且與第二齒輪端面固定連接；第一小軸上固定有第三齒輪和第四齒輪；第二小軸上固定有第五齒輪和第六齒輪；第一齒輪與第四齒輪嚙合；第三齒輪和第六齒輪嚙合；第五齒輪與第二齒輪嚙合。本發明改變傳統自行車依靠腳用力蹬以驅動車輛前行的方式，利用人體重力驅動自行車前行，驅動力大且省力。
【專利說明】一種腳蹬和曲柄上下往復擺動的自行車
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種自行車，特別是涉及一種腳蹬和曲柄上下往復擺動的自行車；可以借人體重力為主要動力驅動自行車行駛。
【背景技術】
[0002]當今世界各國都共同面臨能源危機，日益上升的石油油價，使得越來越多的人開始設法選擇其他能源來替代石油，每年的9月22日是“世界無車日”。在無車日的出行方式，比較多的人會選快捷、環保、健身的自行車，說明自行車仍然深受廣大人們和消費者的信任和喜愛。自行車仍將繼續擔負著綠色交通、和諧交通的責任。
[0003]現在自行車存在以下問題，在農村和山區，路況比較復雜，上下坡路段多，由于自行車驅動方式，使得騎行者消耗大量的體力也得不到理想的行駛速度和效果，特別是在上坡過程中，騎行者消耗的體力更大。現在自行車采用的人力驅動機構是通過中軸連接兩個腳蹬和曲柄，在人施力傳動過程中，人的腳掌通過作用在腳蹬上的力來驅動曲柄旋轉，而腳掌作用在腳蹬上的力隨著曲柄位置的不同，其作用力的大小和方向也不同，該作用力或為沿曲柄徑向作用，或為沿曲柄切向作用。尤其當曲柄轉動到與地面垂直的上下兩位置時，人們為了驅動車輛，除了對腳蹬施加垂直分力外，還要施加一個水平的切向分力，方能使自行車向前行進。而此時由于人所騎自行車的鞍座位置相對于曲柄的位置是不變的，要施加一個驅動自行車前行的切向分力比較困難。此時，騎行者或者躬身屈腿，或者把身體向后移動一點距離，從而使腳掌對腳蹬偏離一定角度以產生水平方向的分力，而一些鞍座位置的布置也不符合人體結構功能的需要，騎行者很容易產生疲勞。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是為了克服自行車的上述缺陷，提供一種利用人體重力驅動自行車前行，驅動力大且省力的腳蹬和曲柄上下往復擺動的自行車。
[0005]本發明結合人機工程的科學理論，提供一種巧妙利用人體重力驅動自行車前行的機械裝置。
[0006]本發明目的通過如下技術方案實現:
[0007]一種腳蹬和曲柄上下往復擺動的自行車，包括車輪、車身、腳蹬、剎車、鏈輪和鏈條，鏈輪與鏈條連接，鏈條與車輪連接；還包括左曲柄、中軸、換向撥桿、第一齒輪、左單向離合器、第二齒輪、右單向離合器、右曲柄、箱體、第一小軸、第三齒輪、第四齒輪、第五齒輪、第六齒輪和第二小軸；所述中軸上設有鏈輪、左單向離合器和右單向離合器，左單向離合器和右單向離合器的內孔分別與中軸固定連接；第一齒輪和第二齒輪分別與左單向離合器和右單向離合器的外圈固定連接；換向撥桿一端與左曲柄活動連接，另一端與第一齒輪連接；左曲柄一端連接左腳蹬，另一端空套在中軸上，通過換向撥桿與第一齒輪端面固定連接；右曲柄一端連接右腳蹬，右曲柄另一端空套在中軸上且與第二齒輪端面固定連接；中軸上設有箱體，箱體內間隔設有第一小軸和第二小軸；第一小軸上固定有第三齒輪和第四齒輪；第二小軸上固定有第五齒輪和第六齒輪；第一齒輪與第四齒輪嚙合；第三齒輪和第六齒輪哨合；第五齒輪與第二齒輪哨合。
[0008]人體重力如此通過左右腳掌分別作用在自行車的左右腳蹬上，左右曲柄交錯上下擺動，實現自行車前行目標，且與傳統自行車騎行方式一致，容易被人們接受。
[0009]相對于現有技術，本發明具有如下優點:
[0010]1、改變傳統自行車依靠腳用力蹬以驅動車輛前行的方式，本發明利用人體重力驅動自行車前行，驅動力大且省力。
[0011]2、本發明機械結構簡單，體積小。相比傳統自行車，關鍵零件只需要增加三對齒輪傳動、兩個單向離合器。
[0012]3、本發明能夠方便地應用到傳統自行車上，技術上容易實現。
[0013]4、與傳統自行車騎行方式一致，容易被人們接受。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1為腳蹬和曲柄上下往復擺動的自行車的曲柄與傳動機構的結構示意圖。
[0015]圖2為腳蹬和曲柄上下往復擺動的自行車的曲柄與傳動機構的主視圖；
[0016]圖3為為腳蹬和曲柄上下往復擺動的自行車的曲柄與傳動機構的三維示意圖。
[0017]圖中示出:左曲柄1、中軸2、換向撥桿3、第一齒輪4、左單向離合器5、第二齒輪6、右單向離合器7、右曲柄8、箱體9、第一小軸10、第三齒輪11、第四齒輪12、第五齒輪13、第六齒輪14、第二小軸15和鏈輪16。
【具體實施方式】
[0018]為更好的理解本發明，下面結合附圖對本發明作進一步詳細的說明，但本發明的實施方式不限于此。
[0019]實施例1
[0020]如圖1、2、3所示，一種腳蹬和曲柄上下往復擺動的自行車，包括車輪、車身、腳蹬、剎車、鏈輪和鏈條等自行車常規部件，還包括左曲柄1、中軸2、換向撥桿3、第一齒輪4、左單向離合器5、第二齒輪6、右單向離合器7、右曲柄8、箱體9、第一小軸10、第三齒輪11、第四齒輪12、第五齒輪13、第六齒輪14、第二小軸15和鏈輪16 ;中軸2上設有鏈輪16、左單向離合器5和右單向離合器7，左單向離合器5和右單向離合器7的內孔分別與中軸2固定連接；鏈輪與鏈條連接，鏈條與車輪連接；第一齒輪4和第二齒輪6分別與左單向離合器5和右單向離合器7的外圈固定連接；換向撥桿3—端與左曲柄I活動連接，另一端與第一齒輪4連接；左曲柄I 一端連接左腳蹬，另一端空套在中軸2上，通過換向撥桿3與第一齒輪4端面固定連接；右曲柄8 一端連接右腳蹬，右曲柄8另一端空套在中軸2上且與第二齒輪6端面固定連接；中軸2上設有箱體9，箱體9內間隔設有第一小軸10和第二小軸15 ;第一小軸10上固定有第三齒輪11和第四齒輪12 ;第二小軸15上固定有第五齒輪13和第六齒輪14 ;第一齒輪4與第四齒輪12嚙合；第三齒輪11和第六齒輪14嚙合；第五齒輪13與第二齒輪6嚙合。鏈輪設置在中軸2的左側。
[0021]本發明中，第一齒輪4和第二齒輪6同軸、第三齒輪11和第四齒輪12同軸、第五齒輪13和第六齒輪14同軸；第一齒輪4和第四齒輪12對外嚙合傳動、第二齒輪6和第五齒輪13對外嚙合傳動、第三齒輪11和第六齒輪14對外嚙合傳動。
[0022]自行車行走時，人體重力通過左右腳掌分別作用在自行車的左右腳蹬上。設定人體重力通過左腳先作用在左腳蹬上，與左腳蹬固定連接的左曲柄I向下轉動，換向撥桿3、第一齒輪4、左單向離合器5和中軸2 —起轉動，中軸2與鏈輪16為一體，從而鏈輪16轉動，通過鏈條驅動車輪轉動；同時，第一齒輪4帶動第四齒輪12，與第四齒輪12同軸的第三齒輪11帶動第六齒輪14，與第六齒輪14同軸的第五齒輪13帶動第二齒輪6嚙合轉動,此時第二齒輪6轉動方向與第一齒輪4相反，第二齒輪6與右曲柄8固定連接，右曲柄8帶動右腳蹬向上轉動。
[0023]再設定人體重力通過右腳作用在右腳蹬上，與右腳蹬固定連接的右曲柄8向下轉動，第二齒輪6、右單向離合器7和中軸2 —起轉動，中軸2與鏈輪16為一體，從而鏈輪16轉動，通過鏈條驅動車輪轉動；同時，第二齒輪6帶動第五齒輪13，與第五齒輪13同軸的第六齒輪14帶動第三齒輪11，與第三齒輪11同軸的第四齒輪12帶動第一齒輪4嚙合轉動，此時第一齒輪4轉動方向與第二齒輪6相反,第一齒輪4通過換向撥桿3與左曲柄I固定連接，左曲柄I帶動左腳瞪向上轉動。
[0024]對于兩輪車，騎行者左腳朝前下方踩踏，人體重力作用在左腳蹬上，左腳蹬隨左曲柄繞中軸向前下轉動，人體重力經左腳蹬、左曲柄I轉換為力矩經過換向撥桿3傳遞到第一齒輪4和左單向離合器5，左單向離合器5帶動中軸2轉動，中軸2與鏈輪16固定連接，從而鏈輪16轉動，鏈輪16通過鏈條驅動車輪轉動。同時，人體重力也經左腳蹬、左曲柄I轉換為力矩經過換向撥桿3傳遞到第一齒輪4,第一齒輪4與第四齒輪12外哨合傳動、第四齒輪12與第三齒輪11同軸、第三齒輪11與第六齒輪14外嚙合傳動、第六齒輪14與第五齒輪13同軸、第五齒輪13與第二齒輪6外嚙合轉動，第二齒輪6與右曲柄固定連接，右曲柄帶動右腳蹬向上轉動。實現左腳蹬/左曲柄繞中軸向下轉動，右腳蹬/右曲柄繞中軸向上轉動。
[0025]騎行者右腳朝前下方踩踏，人體重力作用在右腳蹬上，右腳蹬隨右曲柄8繞中軸2向前下轉動，人體重力經右腳蹬、右曲柄8轉換為力矩傳遞到右單向離合器7，右單向離合器7帶動中軸2轉動，中軸2與鏈輪16固定連接，從而鏈輪16轉動，鏈輪16通過鏈條驅動車輪轉動。同時，人體重力也經右腳蹬、右曲柄8轉換為力矩傳遞到第二齒輪6，第二齒輪6與第五齒輪13外哨合傳動、第五齒輪13與第四齒輪12同軸、第四齒輪12與第一齒輪4外嚙合傳動，第一齒輪4與左曲柄I通過換向撥桿3固定連接，左曲柄I帶動左腳蹬向上轉動。實現右腳蹬與右曲柄繞中軸向下轉動，左腳蹬與左曲柄繞中軸向上轉動。
[0026]人體重力如此通過左右腳掌分別作用在自行車的右腳蹬和左腳蹬上，左腳蹬與右腳蹬一級左曲柄與右曲柄交錯上下擺動，實現自行車前行目的。
[0027]左曲柄、中軸、換向撥桿、第一齒輪、左單向離合器、第二齒輪、右單向離合器、右曲柄、箱體、第一小軸、第三齒輪、第四齒輪、第五齒輪、第六齒輪和第二小軸優選由鋼材制成。
[0028]實施例2
[0029]本發明的腳蹬和曲柄上下往復擺動同樣適用于三輪車，裝置同實施例1，只是后車輪為兩個，并帶有車廂，騎行者騎行方法也同實施例1。
[0030]以上所述僅為本發明的幾種較佳實施例，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所做的任何修改、等同替換和改進等，均應包含本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種腳蹬和曲柄上下往復擺動的自行車，包括車輪、車身、腳蹬、剎車、鏈輪和鏈條，鏈輪與鏈條連接，鏈條與車輪連接；其特征在于還包括左曲柄、中軸、換向撥桿、第一齒輪、左單向離合器、第二齒輪、右單向離合器、右曲柄、箱體、第一小軸、第三齒輪、第四齒輪、第五齒輪、第六齒輪和第二小軸；所述中軸上設有鏈輪、左單向離合器和右單向離合器，左單向離合器和右單向離合器的內孔分別與中軸固定連接；第一齒輪和第二齒輪分別與左單向離合器和右單向離合器的外圈固定連接；換向撥桿一端與左曲柄活動連接，另一端與第一齒輪連接；左曲柄一端連接左腳蹬，另一端空套在中軸上，通過換向撥桿與第一齒輪端面固定連接；右曲柄一端連接右腳蹬，右曲柄另一端空套在中軸上且與第二齒輪端面固定連接；中軸上設有箱體，箱體內間隔設有第一小軸和第二小軸；第一小軸上固定有第三齒輪和第四齒輪；第二小軸上固定有第五齒輪和第六齒輪；第一齒輪與第四齒輪嚙合；第三齒輪和第六齒輪嚙合；第五齒輪與第二齒輪嚙合。
2.根據權利要求1所述的腳蹬和曲柄上下往復擺動的自行車，其特征在于:所述鏈輪設置在中軸的左側。
3.根據權利要求1所述的腳蹬和曲柄上下往復擺動的自行車，其特征在于:所述左曲柄、中軸、換向撥桿、第一齒輪、左單向離合器、第二齒輪、右單向離合器、右曲柄、箱體、第一小軸、第三齒輪、第四齒輪、第五齒輪、第六齒輪和第二小軸由鋼材制成。
【文檔編號】B62M11/00GK103770889SQ201410026073
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年1月20日 優先權日:2014年1月20日
【發明者】吳上生, 林旺陽 申請人:華南理工大學