一種雙擺桿驅(qū)動(dòng)式省力自行車的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種雙擺桿驅(qū)動(dòng)式省力自行車，包括車架、龍頭、前叉、前輪、后叉、后輪、中軸、腳踏板、大鏈輪、小鏈輪和鏈條，其特征是：還包括兩邊對(duì)稱設(shè)置的長擺桿，該長擺桿的后端通過軸承與設(shè)在所述后叉中部靠前部位的長擺桿軸配合連接、前端與所述腳踏板配合連接，在所述長擺桿中部靠前的部位設(shè)有滾輪槽；還包括兩邊對(duì)稱設(shè)置且位于所述長擺桿內(nèi)側(cè)的短擺桿，該短擺桿的一端通過單向軸承與設(shè)在所述車架上的中軸配合連接、另一端通過滾輪與所述滾輪槽滑動(dòng)配合。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡潔，可靠性高，能夠獲得連續(xù)的大驅(qū)動(dòng)力矩，提高腳施加的力的利用效率，騎行非常省力和輕松。
【專利說明】
一種雙擺桿驅(qū)動(dòng)式省力自行車
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種人力驅(qū)動(dòng)車輛，尤其是一種雙擺桿驅(qū)動(dòng)式省力自行車。
【背景技術(shù)】
[0002]自行車是人們?cè)谏钪凶畛Ｓ玫囊环N短途交通工具。傳統(tǒng)自行車的驅(qū)動(dòng)方式是用腳踩踏腳踏板使一對(duì)反向曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)，再通過中軸、鏈輪、鏈條和飛輪來帶動(dòng)后輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)自行車向前行駛。在曲柄做圓周運(yùn)動(dòng)的過程中，作用在后輪上的驅(qū)動(dòng)力矩在不斷地發(fā)生變化。假設(shè)腳施加的力是恒定的，并且始終向下；當(dāng)腳踏板在最高位置時(shí)，曲柄處于上死點(diǎn)位置，由于力臂為零，作用在中軸上的力矩也為零；當(dāng)曲柄開始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，力臂逐漸增長，力矩也逐漸變大，當(dāng)曲柄轉(zhuǎn)到90°時(shí)，曲柄處于水平位置，力臂為曲柄長度，此時(shí)力矩最大；當(dāng)曲柄繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí)，隨著力臂長度的變短，力矩又逐漸變小，當(dāng)曲柄轉(zhuǎn)到180°時(shí)，腳踏板的位置最低，曲柄處于下死點(diǎn)位置，力矩又變?yōu)榱恪Ａ貜牧愕阶畲螅購淖畲蟮搅愕难h(huán)變化所形成的曲線形似正弦曲線。這一力矩又等于驅(qū)動(dòng)力(作用在飛輪上的力)乘以鏈輪半徑，由于鏈輪的半徑不變，致使作用在后輪上的驅(qū)動(dòng)力也形成了同樣的變化，即驅(qū)動(dòng)力從零到最大之間循環(huán)變化。自行車要省力就必須讓腳向下施加的力始終有一個(gè)較長的力臂與之匹配，只有這樣，傳導(dǎo)到后輪上的驅(qū)動(dòng)力矩才會(huì)始終保持較大，理想情況是腳向下施加的力是恒定的，與之對(duì)應(yīng)的力臂始終長而保持不變，這樣，傳導(dǎo)在后輪上的驅(qū)動(dòng)力就會(huì)大而恒定，腳施加的力才會(huì)毫無損耗低轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)力。但傳統(tǒng)自行車在用腳向下施加力使曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，只有當(dāng)曲柄轉(zhuǎn)到水平位置附近的一定范圍內(nèi)時(shí)，由于力臂較長，作用在后輪上的驅(qū)動(dòng)力矩較大，騎行才會(huì)感覺比較省力，其余情況下，由于力臂較短，作用在后輪上的驅(qū)動(dòng)力矩較小，騎行的感覺是比較吃力的，特別在開始用腳施加力和施加力快要結(jié)束時(shí)，由于力臂更短，作用在后輪上的驅(qū)動(dòng)力矩更小，就會(huì)感到更加吃力，若遇爬坡，且坡度稍大時(shí)就會(huì)感覺非常吃力。當(dāng)曲柄處于上死點(diǎn)位置時(shí)，由于作用在后輪上的驅(qū)動(dòng)力矩為零，人們?yōu)榱四苁↑c(diǎn)力，一般都是在曲柄從上死點(diǎn)位置轉(zhuǎn)過30°后才開始用腳向下施加力，當(dāng)距下死點(diǎn)位置約30°時(shí)就不再施加力。所以，作用在后輪上的驅(qū)動(dòng)力矩是不連續(xù)的，具有間歇性。從以上看出，在曲柄旋轉(zhuǎn)一圈的過程中，腳施加的力只有三分之二做功，三分之一不做功。
[0003]綜上所述，傳統(tǒng)自行車存在的問題是驅(qū)動(dòng)力矩變化過大，且不連續(xù)，腳施加的力的利用效率太低，最終導(dǎo)致騎行不省力。變速自行車盡管可以通過變速來增大驅(qū)動(dòng)力矩，但它是以降低速度為代價(jià)，驅(qū)動(dòng)力矩增大一倍，速度就要降低一倍。如CN203975126U公開了一種可變速的省力自行車，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是:車架前端和后端分別設(shè)有前輪和后輪，車架中間安裝有變速箱，所述前輪上端設(shè)有龍頭，龍頭上安裝有變速手柄、變速手柄和變速箱上的變速擺臂通過變速鋼絲線繞過兩個(gè)小滑輪連接，所述車架一側(cè)安裝有大鏈輪和小鏈輪，大鏈輪和變速箱上的鏈輪軸連接，小鏈輪通過飛輪和后輪上的軸連接，左腳蹬和右腳蹬和變速箱上的踏腳軸連接。該省力自行車簡單實(shí)用，操作簡便，在車架底部安裝一個(gè)微型三級(jí)變速的齒輪變速箱，通過拉動(dòng)裝有撥叉的變速擺臂來實(shí)現(xiàn)騎行速度，適當(dāng)增長腳蹬的力臂，輕快省力，特別適合在野外，爬坡能力強(qiáng)。又如CN103523146A公開的“前驅(qū)動(dòng)往復(fù)式無級(jí)省力自行車”，包括現(xiàn)有部件;車架前端偏后處焊一軸套，以軸承經(jīng)軸棒其一端固定一飛輪，另一端固定鏈輪和另一飛輪;前叉筒外徑套連軸承滑輪;兩飛輪下端車架上連接有腳踏的左右兩杠桿；中段為鋼繩構(gòu)成的鏈條，繞軸承滑輪咬合兩飛輪之后兩端與兩杠桿前端偏后處連接;車架中軸右端有變徑傳動(dòng)輪以小齒輪經(jīng)一鏈條連接鏈輪，以大齒輪經(jīng)一鏈條連接后圈飛輪。其有縮短蹬踩周期時(shí)間利于騎行提速、不循環(huán)消失力臂杠桿效益少費(fèi)一倍動(dòng)力、力臂長于阻臂三倍少費(fèi)更多動(dòng)力、腳踏沿杠桿滑動(dòng)實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速其省力效果大于變速車效果、雙腿自重力滿足騎行動(dòng)力免除勞累適應(yīng)遠(yuǎn)行、利于降堵、減排節(jié)能和低碳生活，發(fā)揮極大經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的優(yōu)點(diǎn)。毫無疑問，這些都是所屬技術(shù)領(lǐng)域的有益嘗試。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種雙擺桿驅(qū)動(dòng)式省力自行車，其結(jié)構(gòu)簡潔，可靠性高，能夠獲得連續(xù)的大驅(qū)動(dòng)力矩，提高腳施加的力的利用效率，騎行非常省力和輕松。
[0005]本發(fā)明所述的一種雙擺桿驅(qū)動(dòng)式省力自行車，包括車架、龍頭、前叉、前輪、后叉、后輪、中軸、腳踏板、大鏈輪、小鏈輪和鏈條，其特征是:還包括兩邊對(duì)稱設(shè)置的長擺桿，該長擺桿的后端通過軸承與設(shè)在所述后叉中部靠前部位的長擺桿軸配合連接、前端與所述腳踏板配合連接，在所述長擺桿中部靠前的部位設(shè)有滾輪槽;還包括兩邊對(duì)稱設(shè)置且位于所述長擺桿內(nèi)側(cè)的短擺桿，該短擺桿的一端通過單向軸承與設(shè)在所述車架上的中軸配合連接、另一端通過滾輪與所述滾輪槽滾動(dòng)配合。
[0006]進(jìn)一步，所述的雙擺桿驅(qū)動(dòng)式省力自行車，還包括連接在所述車架上的擺桿聯(lián)動(dòng)裝置，其包括上端與所述車架焊接的滑輪架固定板、呈倒T形的滑輪架、大滑輪、兩個(gè)小滑輪和鋼絲繩;所述大滑輪和滑輪架的上端通過螺桿、螺母及墊圈與所述滑輪架固定板連接，所述兩個(gè)小滑輪分別與所述滑輪架下部的兩端配合連接;所述鋼絲繩繞在所述大滑輪和兩個(gè)小滑輪上，所述鋼絲繩的兩端分別設(shè)有連接頭，兩連接頭上分別設(shè)有通孔，兩螺栓分別穿過兩個(gè)連接頭上的通孔與所述一短擺桿內(nèi)側(cè)中部靠前的部位螺紋連接。
進(jìn)一步，在所述滾輪槽的外側(cè)設(shè)有滾輪槽蓋。
[0007]本發(fā)明的有益效果是:由于將傳統(tǒng)自行車曲柄的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)改為長擺桿與短擺桿的同向擺動(dòng)，擺動(dòng)消除了上下死點(diǎn)，保持了驅(qū)動(dòng)力的連續(xù)性。長擺桿的桿長較長，力臂也相應(yīng)地較長，傳導(dǎo)在短擺桿上的力矩會(huì)變大。長擺桿與短擺桿同向擺動(dòng)的配合還改變了力的方向，而力的方向的改變正好增加了短擺桿上所施加力的力臂長度，因此，后輪能連續(xù)獲得較大的驅(qū)動(dòng)力矩。在實(shí)際騎行的過程中，本發(fā)明要比傳統(tǒng)自行車快，這是因?yàn)?，在騎行傳統(tǒng)自行車時(shí)，腳是做圓周運(yùn)動(dòng)，在旋轉(zhuǎn)一圈的過程中速度方向總是不斷地改變，加之小腿彎曲較大，使得蹬踏頻率的提高受到限制，而騎行發(fā)明時(shí)，腳是在做近似于上下方向的直線運(yùn)動(dòng)，腿的彎曲也不是太大，這有利于蹬踏頻率的提高。
【附圖說明】
[0008]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖(為左右兩邊的長擺桿處于平直狀態(tài)的俯視圖)；
圖3是本發(fā)明的擺桿聯(lián)動(dòng)裝置示意圖；
圖4是圖3的左視圖； 圖5是圖2的A部放大圖；
圖6是圖2的B部放大圖。
[0009]圖中:I一車架，2 —龍頭，3 —前叉，4一前輪，5 —后叉，6 —后輪，7 —中軸，8—腳踏板，9 一滾輪槽蓋，10—大鏈輪，11 一小鏈輪(飛輪)，12—單向軸承，13 —鏈條，14 一短擺桿，15 —螺栓，16 —長擺桿，17 —滾輪槽，18 —滾輪，19 一長擺桿軸，20 —滑輪架固定板，21 —滑輪架，22—大滑輪，23 —螺桿，24 —螺母，25—小滑輪，26—鋼絲繩，27 —軸承，28 —墊圈，29—連接頭。
【具體實(shí)施方式】
[0010]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0011 ]參見圖1、圖2、圖3、圖4、圖5和圖6所述的一種雙擺桿驅(qū)動(dòng)式省力自行車，包括車架
1、龍頭2、前叉3、前輪4、后叉5、后輪6、中軸7、腳踏板8、大鏈輪10、小鏈輪11和鏈條13，其突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)是:
還包括兩邊對(duì)稱設(shè)置的長擺桿16，該長擺桿的后端通過軸承27與設(shè)在所述后叉5中部靠前部位的長擺桿軸19配合連接、前端與所述腳踏板8配合連接，在所述長擺桿16中部靠前的部位設(shè)有滾輪槽17。在所述滾輪槽17的外側(cè)設(shè)有滾輪槽蓋9。
[0012]還包括兩邊對(duì)稱設(shè)置且位于所述長擺桿16內(nèi)側(cè)的短擺桿14，該短擺桿的一端通過單向軸承12與設(shè)在所述車架I上的中軸7配合連接、另一端通過滾輪18與所述滾輪槽17滑動(dòng)配合。滾輪能夠在長擺桿的滾輪槽中來回滾動(dòng)。
[0013]還包括連接在所述車架I上的擺桿聯(lián)動(dòng)裝置，其包括上端與所述車架焊接的滑輪架固定板20、呈倒T形的滑輪架21、大滑輪22、兩個(gè)小滑輪25和鋼絲繩26;所述大滑輪22和滑輪架21的上端通過螺桿23、螺母24及墊圈28與所述滑輪架固定板20連接，所述兩個(gè)小滑輪25分別與所述滑輪架21下部的兩端配合連接;所述鋼絲繩26繞在所述大滑輪22和兩個(gè)小滑輪25上，所述鋼絲繩26的兩端分別設(shè)有連接頭29，兩連接頭上分別設(shè)有通孔，兩螺栓15分別穿過兩個(gè)連接頭上的通孔與所述一短擺桿14內(nèi)側(cè)中部靠前的部位螺紋連接。
同一邊的長擺桿和短擺桿做同向擺動(dòng)，一邊的長擺桿和短擺桿和另一邊的長擺桿和短擺桿做交替擺動(dòng)，即一邊的長擺桿和短擺桿同時(shí)向下擺動(dòng)時(shí)，會(huì)通過鋼絲繩帶動(dòng)另一邊的長擺桿和短擺桿同時(shí)向上擺動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)兩邊擺桿之間的聯(lián)動(dòng);兩邊的短擺桿再通過其單向軸承帶動(dòng)中軸連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，最后，中軸的連續(xù)轉(zhuǎn)并通過動(dòng)大鏈輪、鏈條和小飛輪帶動(dòng)后輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)自行車前行。
[0014]長擺桿有上下兩個(gè)極限位置，上下極限位置間的范圍就是長擺桿的擺動(dòng)范圍，擺動(dòng)范圍由兩極限位置處腳踏板間的距離來確定，當(dāng)一邊的長擺桿處于下極限位置時(shí)，另一邊的長擺桿必然處于上極限位置，長擺桿在上下極限位置內(nèi)擺動(dòng)時(shí)，鋼絲繩始終處于拉緊狀態(tài)。長擺桿的下極限位置是由滾輪槽在長擺桿上的位置來確定的，具體來說就是當(dāng)長擺桿處于下極限位置時(shí)，長擺桿上滾輪槽的端頭正好與短擺桿上的滾輪接觸。因?yàn)椋丝潭虜[桿連同滾輪一起就會(huì)勾住長擺桿，長擺桿無法繼續(xù)向下擺動(dòng)。當(dāng)長擺桿處于上極限位置時(shí)，可松開螺母通過沿直線槽孔移動(dòng)滑輪架，使長擺桿中的滾輪與其滾輪槽的端頭不接觸，即其間略有間隙，以使長擺桿的極限位置完全由下極限位置來確定，不受上極限位置的影響。
[0015]當(dāng)長擺桿向下擺動(dòng)時(shí)，短擺桿也向下擺動(dòng)，而短擺桿向下擺動(dòng)時(shí)，會(huì)通過單向軸承內(nèi)外圈的嚙合來帶動(dòng)中軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)長擺桿向上擺動(dòng)時(shí)短擺桿也向上擺動(dòng)，但短擺桿向上擺動(dòng)時(shí)，單向軸承內(nèi)外圈會(huì)松開，因此，短擺桿只自身向上擺動(dòng)，而中軸則在另一邊向下擺動(dòng)的短擺桿的作用下，仍按以前的轉(zhuǎn)動(dòng)方向繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣，當(dāng)兩邊的短擺桿連續(xù)交替向下擺動(dòng)時(shí)，中軸就會(huì)在兩邊單向軸承的交替作用下獲得連續(xù)的驅(qū)動(dòng)。
[0016]參見圖3和圖4，該自行車兩邊擺桿的聯(lián)動(dòng)是通過“擺桿聯(lián)動(dòng)裝置”來實(shí)現(xiàn)的，具體來說是:滑輪架固定板固定在車架上并位于中軸的上方，當(dāng)兩邊的長擺桿處于極限位置時(shí)，松開螺母可沿直線槽孔向上移動(dòng)滑輪架來拉緊鋼絲繩。當(dāng)兩邊的短擺桿處于同一高度時(shí)，兩鋼絲繩連接頭的距離應(yīng)與兩小滑輪的距離、大滑輪的直徑大致相等；鋼絲繩經(jīng)大滑輪和小滑輪后，其連接頭與兩邊的短擺桿上的連接頭配合連接，這樣，當(dāng)兩邊的長擺桿擺動(dòng)時(shí)，其滾輪槽中的滾輪始終與滾輪槽的上表面接觸。
[0017]本發(fā)明與傳統(tǒng)自行車相比(兩者的車輪和飛輪大小相同)，在腳施加的力相同、腳的移動(dòng)速度相同、自行車的行駛速度也基本相同的前提下，在兩邊短擺桿交替向下擺動(dòng)的作用下，通過單向軸承使中軸獲得連續(xù)的驅(qū)動(dòng)，再通過大鏈輪、鏈條和小鏈輪(飛輪)使自行車后輪獲得連續(xù)的驅(qū)動(dòng)力矩驅(qū)動(dòng)。雙擺桿驅(qū)動(dòng)式省力自行車的最大驅(qū)動(dòng)力矩比傳統(tǒng)自行車略大，但最小驅(qū)動(dòng)力矩卻達(dá)到了傳統(tǒng)自行車最大驅(qū)動(dòng)力矩的90%，即后輪獲得了連續(xù)的大驅(qū)動(dòng)力矩的驅(qū)動(dòng)，因此騎行非常省力和輕松。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種雙擺桿驅(qū)動(dòng)式省力自行車，包括車架(1)、龍頭(2)、前叉(3)、前輪(4)、后叉(5)、后輪(6)、中軸(7)、腳踏板(8)、大鏈輪(10)、小鏈輪(11)和鏈條(13)，其特征是: 還包括兩邊對(duì)稱設(shè)置的長擺桿(16)，該長擺桿的后端通過軸承(27)與設(shè)在所述后叉(5)中部靠前部位的長擺桿軸(19)配合連接、前端與所述腳踏板(8)配合連接，在所述長擺桿(16)中部靠前的部位設(shè)有滾輪槽(17); 還包括兩邊對(duì)稱設(shè)置且位于所述長擺桿(16)內(nèi)側(cè)的短擺桿(14)，該短擺桿的一端通過單向軸承(12)與設(shè)在所述車架(I)上的中軸(7)配合連接、另一端通過滾輪(18)與所述滾輪槽(17)滾動(dòng)配合。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙擺桿驅(qū)動(dòng)式省力自行車，其特征是:還包括連接在所述車架(I)上的擺桿聯(lián)動(dòng)裝置，其包括上端與所述車架焊接的滑輪架固定板(20)、呈倒T形的滑輪架(21)、大滑輪(22)、兩個(gè)小滑輪(25)和鋼絲繩(26);所述大滑輪(22)和滑輪架(21)的上端通過螺桿(23)、螺母(24)及墊圈(28)與所述滑輪架固定板(20)連接，所述兩個(gè)小滑輪(25)分別與所述滑輪架(21)下部的兩端配合連接;所述鋼絲繩(26)繞在所述大滑輪(22)和兩個(gè)小滑輪(25)上，所述鋼絲繩(26)的兩端分別設(shè)有連接頭(29)，兩連接頭上分別設(shè)有通孔，兩螺栓(15)分別穿過兩個(gè)連接頭上的通孔與所述一短擺桿(14)內(nèi)側(cè)中部靠前的部位螺紋連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的雙擺桿驅(qū)動(dòng)式省力自行車，其特征是:在所述滾輪槽(17)的外側(cè)設(shè)有滾輪槽蓋(9)。
【文檔編號(hào)】B62M1/24GK105836030SQ201610352262
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年5月25日
【發(fā)明人】杜振華
【申請(qǐng)人】杜振華