CN101263047B - 臂部与腿部驱动的自行车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种臂部与腿部驱动的自行车，包括：手柄杆、前轮、后轮、手柄轴、支撑架、踏板、踏板轴、前后链轮及链条。其中自行车进一步包括用于垂直地转动手柄杆的操作机构，部件包括手柄转动轴、操作杆及手柄转动轴支撑件；及用于将手柄杆的转动力传递给踏板轴的机构，该机构包括曲轴、转动轴、柔性接头、安装于踏板轴上的驱动齿轮及从动齿轮。在本发明具有这种构造的臂部与腿部驱动的自行车中，手柄杆与踏板的共同运动导致由臂部动作引起的手柄杆的垂直转动与由腿部动作引起的踏板运动同步地协作，借此，自行车的跑速可加倍，并且可同时进行臂部锻炼。

Description

臂部与腿部驱动的自行车

技术领域

本发明涉及臂部与腿部驱动的自行车，尤其涉及一种可具有非常高速度的臂部与腿部驱动的自行车，因为除了腿部驱动之外还有臂部的驱动，并且其也可用于锻炼臂部。

背景技术

一般地，自行车方便并广泛地作为交通工具自古代就已使用，其可仅仅通过腿部踩踏板促使后轮转动而操作，而不需要任何燃料。尤其是近来，骑自行车已几乎受到每个人的青睐，因为它随着对健康的日益关注而被认为是其中一种对健康有益的运动，因为自行车不仅没有由于废气而引起的环境污染，并且踩压自行车踏板的踏板运动与人体所需要的有氧锻炼相呼应。

然而，普通的自行车在推力方面太不完善，以致无法作为长途运输工具或山地自行车。因此，变速齿轮已经安装于自行车上用于增加推力，并且已有同时驱动前齿轮与后齿轮的建议。然而，因为不可靠操作及动力传递过程中相当可观的阻力，这种自行车绝大多数无法投入实际使用。

发明内容

本发明人基于一种判断而专门从事开发能够由臂部并结合腿部驱动的自行车，即通过改装到目前为止仅仅由脚部动力驱动的普通自行车中的固定手柄杆以便使自行车由手来驱动，而增加自行车速度的能力与同时有助于臂部锻炼的能力将对改善健康有极大帮助的判断。

作为结果，本发明已经开发出一种具有安全且简单结构的新颖自行车，在该自行车中，通过导致手柄杆可移动，并仍然维持自行车的总体平衡，随后通过促使所产生的运动传递到踏板轴，以便与踏板运动同步地协作，手柄杆的垂直运动可作用于后轮的驱动力上。

对应于提供上述自行车，本发明的目的是根据本发明的一方面并通过臂部与腿部驱动的自行车而获得的，该自行车包括手柄杆、前轮、后轮、手柄轴、与多个零件连接的支撑架、用于将踏板运动传递到后轮的踏板轴、前后链轮及围绕链轮旋转的链条。其中，进一步提供用于垂直地转动手柄杆的操作机构及用于将手柄杆的转动力传递给踏板轴的机构，并且手柄杆与踏板彼此相对地移动，以便使手柄杆的垂直转动与踏板运动同步地协作，且自行车的总体平衡得以维持。

优选地，用于垂直地转动手柄杆的操作机构包括：垂直可移动地设置在手柄杆直线中心位置的手柄转动轴、一个或两个连接到手柄杆左侧边、右侧边或两个侧边的操作杆及手柄转动轴支撑件。并且手柄杆进一步设置成通过操作促动销而使手柄杆可围绕作为转动中心的手柄杆转动轴而转动，该促动销设置在手柄轴的顶部上，并且上述用于将手柄杆的转动力传递给踏板轴的机构包括：连接到操作杆上且可通过操作杆的垂直运动而转动的曲轴；插入到连接于手柄轴支撑部件的下支撑架的内腔中的转动轴，该转动轴用于将手柄杆的驱动力传递给踏板轴；设置于转动轴一个端部上的柔性接头；设置在转动轴另一个端部上的驱动齿轮；以及安装于踏板轴周缘上并且与驱动齿轮啮合以便将转动力传递给踏板轴的从动齿轮。

根据本发明的另一方面，曲轴的一个端部通过切口槽而连接到设置于转动轴内的柔性接头上，切口槽设置于手柄轴支撑部件内，而曲轴的另一个端部则连接到手柄转动轴支撑件上，以便允许曲轴根据手柄杆的运动而与操作杆一起转动。优选地，曲轴为顺利操作的目的而

具有U形弯曲形状或根据杆的数量而具有

形的形状，并且曲轴也

可以可选地形成直线状，其中曲轴齿轮与转动轴齿轮与曲轴安装在一起，以便将在手柄杆处产生的扭矩最终传递到踏板轴。

附图简述

图1展示了根据本发明代表性实施例的臂部与腿部驱动的自行车的透视图，展示了总体结构；

图2展示了根据本发明的臂部与腿部驱动的自行车的截面图；

图3展示了根据本发明的臂部与腿部驱动的自行车的局部透视图，展示了将臂力传递给与后轮连接的踏板轴的过程；

图4展示了根据本发明的臂部与腿部驱动的自行车的前部透视图，展示了用于转动手柄杆的操作机构的结构；

图5展示了根据本发明且展示于图4中的臂部与腿部驱动的自行车的分解透视图；

图6展示了图2所示前部的放大截面图；

图7展示了根据本发明且展示于图1中的臂部与腿部驱动的自行车的主视图，展示了水平特征，且手柄杆保持于非活动状态；

图8展示了根据本发明且展示于图7中的臂部与腿部驱动的自行车的主视图，展示了当手柄杆在运动状态中上下移动时操作杆与曲轴之间的运动关系；

图9展示了根据本发明的臂部与腿部驱动的自行车的分解透视图，展示了转动轴与踏板轴之间的互锁关系，转动轴连接于曲轴上并作为用于将手柄杆扭矩传递给踏板轴的机构；

图10展示了本发明自行车一个部位的截面图，展示了图9所示构件之间的关系；

图11展示了根据本发明的臂部与腿部驱动的自行车一个部位的截面图，展示了当臂部与腿部同时动作时两个踏板与相应构件之间的连接关系；

图12展示了分解透视图，展示了本发明臂部与腿部驱动的自行车内用于将手柄杆扭矩传递给具有驱动齿轮的踏板轴的连接；

图13a展示了截面图，用于展示仅仅当驱动齿轮在没有与转动轴啮合的情况下转动时，图12所示转动轴与驱动齿轮之间的连接关系；

图13b展示了截面图，用于展示与图13a比较，当驱动齿轮与转动轴互相啮合地一起转动时的关系；

图14展示了根据本发明第二个实施例的臂部与腿部驱动的自行车的前部透视图；

图15展示了分解透视图，用于展示图14所示的结构；

图16展示了与图14对应的截面图；

图17展示了根据本发明第二个实施例并且与图14对应的臂部与腿部驱动的自行车的主视图，展示了水平特征，并且手柄杆维持于非活动状态；

图18展示了主视图，展示了当手柄杆不同于图17而上下移动时的操作状态；

图19展示了根据本发明第三个实施例的臂部与腿部驱动的自行车的前部透视图；

图20展示了与图19有关的分解透视图；

图21展示了与图19有关的截面图；

图22展示了与图19有关的主视图，此时手柄杆在非活动状态中表现为水平状；以及

图23展示了与图19有关的透视图，用于展示当手柄杆在操作状态中上下移动时的操作状态。

实施本发明的最佳模式

本发明通过参考附图而在下面进行了详细的描述。

图1到图13展示了根据本发明第一个代表性实施例的臂部与腿部驱动的自行车的总体结构，而作为展示于图1到图13中的实施例的变型实施例，图14到图18展示了某种场合中的操作关系，操作杆在该场合中的安装数量为两个，且操作杆作为用于垂直转动本发明手柄杆的操作机构。此外，图19到图23展示了本发明的第三个实施例，展示了曲轴的另一个例子，该曲轴作为用于传递本发明手柄杆扭矩的机构。

如图1与图2详细地描述的那样，根据本发明的臂部与腿部驱动的自行车包括如普通自行车中的手柄杆6a与6b、前轮和后轮1与2、踏板12a与12b，并且进一步包括连接到手柄杆6a与6b并且借助手柄轴支撑部件10a而同时连接到前轮1的手柄轴7，以及踏板轴19，其用于将踏板12a与12b的运动传递到后轮2连同前后链轮14a与14b及围绕链轮循环的链条13上。此外，还包括车座(未标号)及多个支撑架4a、4b、4c、4d、4e、4f及4g，用于连接并支撑上述部件。

此外，根据本发明的臂部与腿部驱动的自行车包括进一步的操作机构A，用于上下移动手柄部件6a、6b之目的，该机构包括手柄转动轴3、操作杆11及手柄转动轴支撑件9；以及用于将手柄杆6a、6b的转动力传递给踏板轴19的机构B，该机构包括曲轴5、转动轴6、柔性接头15、驱动齿轮17以及结合到踏板轴19上的从动齿轮18。

作为杆支点而定位于手柄杆6a、6b中心的手柄转动轴3设置成使得轴3的相对端部可自由地在垂直方向内于手柄轴7及手柄转动轴支撑件9(参考图5)上移动。另外，手柄轴7的顶部上设置有促动销8，促动销8可经由定位于其顶部的孔8a而与定位于手柄转动轴3尾部的孔8b接合或脱离接合，如图2、5与图6所示，其中，促动销8用于允许手柄转动轴3的转动或固定。转动地穿过轴承而安装的手柄转动轴3用于允许手柄杆6a与6b根据骑手手部的运动而垂直地运动。

定位于手柄轴7、手柄转动轴3及与其邻接的手柄转动轴支撑件9内部的操作杆11固定到手柄杆6a与6b的左侧边或右侧边，如图1到图6所示，而顶部部件11a则维持着穿过销钉孔11b的手柄杆6a与6b的自由倾斜。此外，操作杆11的下部部件11c作为用于将手柄杆6a与6b的转动力传递给踏板轴19的机构而适当地连接到曲轴5上。

曲轴5连接到操作杆11上，从而使曲轴5可上下移动。从图2中可看出：曲轴5的一个端部连接到柔性接头15上，柔性接头15设置于转动轴16内，用于将手柄杆6a与6b的转动力通过设置于手柄轴7下部部件内的切口槽10b而传递给踏板轴19，其中，柔性接头15设置于下支撑架4b的空腔内，下支撑架4b又连接到自行车的手柄轴支撑部件10a上，而曲轴5的另一个端部则连接到手柄转轴支撑件9上，以便允许曲轴5自由地转动。曲轴5的形状大约为U形，其中U形的突出部连接到操作杆11的底部11c上。

上述转动轴16安装于下支撑架4b的空腔内，如在普通自行车中那样，下支撑架4b设置为手柄轴7的手柄轴支撑部件10a与踏板轴19之间的骨架结构，其中转动轴16的一个端部连接到柔性接头15上，柔性接头15对应于曲轴5的运动而顺利地移动，而转动轴16的相对端部上则设置有驱动齿轮17。

特别地如图12中的放大图所示，驱动齿轮17在其内周缘的相对对角位置上形成两个齿部17a，即两个齿部互相隔开180度。相应地，转动轴16的底端上安装有两个摆动部件21，每个摆动部件21具有齿部22，其中摆动部件21可借助弹簧20而弹性地从支撑点21a的基体上的驱动齿轮17伸出或缩入，以便与齿轮17啮合或脱离啮合。

如在通常情况中那样，链条13围绕着两个链轮14a、14b而安装。在根据本发明的臂部与腿部驱动的自行车中，从动齿轮18结合于踏板轴19上，用于转动链轮14a、14b，其中从动齿轮18如此设置以至于由驱动齿轮17所转动，如图2及图9到图11所示。

为了加速上述构造且根据本发明的臂部与腿部驱动的自行车，设置于手柄轴7的顶部上并用于手柄杆6a与6b的促动销8被向上拉动，如图2所示，以便允许由于促动销8的缘故而已经与手柄转动轴3不可移动的手柄杆6a与6b交替地围绕手柄转动轴3转动，如图7和图8所示。

连接到手柄杆6a与6b的操作杆11促使根据上述运动而上下移动，从而使用于将手柄杆6a与6b的转动力传递给踏板轴19的曲轴5可围绕其水平端部而被转动杆11所转动，并且与转动杆11一起转动，如图8所示。

因此，曲轴5的转动通过连接到曲轴5的柔性接头15而传递给转动轴16，从而使转动轴16的转动导致定位于轴16底部的摆动部件21在弹簧20的推进力下而弹性地朝着支撑点21a基体上的驱动齿轮17前进，如图13所清楚地显示的那样，进而使齿部22与驱动齿轮17的齿部17a啮合，从而引起后者转动，进而借此而促使与驱动齿轮17啮合并且围绕踏板轴19而固定的从动齿轮18转动，以便最终将手柄杆6a与6b的扭矩转移给踏板轴19。

另一方面，当手柄转动轴3受到促动销8限制的时候，用于垂直转动手柄杆6a与6b的操作机构A保持不起作用，如图13a所示。在这种情况下，当踏板12仅仅由脚所转动的时候，从动齿轮18及与从动齿轮连接的驱动齿轮可转动，而在转动过程中，由于固定到不动的转动轴16上的摆动部件21的弹性缘故，驱动齿轮17的齿部17a很少受到摆动部件21的齿部22的影响。

因此，本发明具有上述构造的臂部与腿部驱动的自行车可以这种方式操作，从而使左踏板12a为在一次半个循环中升起左手柄杆6a而降下，而右踏板12b则为在随后的半个循环中升起右手柄杆6b而降下，其中当相应踏板向前降下的时候，腿部动力可同时添加上去。

相应地，根据本发明的臂部与腿部驱动的自行车可用于使得手柄杆6a、6b的用力升起或降下可同步地与脚踏板12a、12b的下压运动协作，同时维持车体的平衡。很明显，本发明自行车的特征在于：相对于完全依靠腿部动力的传统自行车，臂部动力可均等地投入自行车的驱动中。

现在参考图14到图18，图中所示的臂部与腿部驱动的自行车具有与图1到图13所示的臂部与腿部驱动的自行车相同的构造，除了用于转动手柄杆6a、6b的操作机构A内的操作杆11设置于两个位置处之外，即设置于手柄杆6a、6b的左侧边与右侧边，其中与操作杆11同步地转动的曲轴5′具有双U形或

形形状，以便适于杆11的运动。

特别地如图15中的分解透视图及图16中的截面图所示，两个杆11分别连接到

形曲轴5′的突出部上。当手柄杆6a、6b在图17所示的处于非活动状态的促动销8除去之后而导致上下移动的时候，操作以与前述第一个实施例相同的方式而发生，如图18所示。

此外，在代表本发明变型实施例的图19到23中的臂部与腿部驱动的自行车中安装有曲轴5″，曲轴齿轮23与转动轴24作为锥齿轮而安装于曲轴5″上。

当一个操作杆11与另一个操作杆11连续并交替地降下与升起的时候，曲柄齿轮23在一个方向内转动，从而导致与该曲柄齿轮啮合的齿轮24在恒定方向内转动，从而通过连接到齿轮24的柔性接头15而引起了转动轴16的转动。在此，操作杆11的顶部部件11a构造成使得可以在设置于手柄杆6a、6b上的环形部件25的帮助下而更顺利地上下移动，如可从图19到图21所理解的那样，而底部部件11c则连接到具有齿轮23的曲轴5″的相对端部上。操作的后续步骤与前述实施例相同。

根据本发明并如上述那样构造的臂与腿部驱动的自行车是有利的，因为手柄杆借助臂部的运动而上下移动，从而将转动动力传递给踏板轴，进而增加了脚所产生的踏力，用于获得双倍自行车跑速，并且可同步地进行双臂锻炼，以便有助于健康。

此外，根据本发明的臂与腿部驱动的自行车具有优点：手柄杆的转动动力可确定地以不同于传统前后轮方法的简单方法而传递给踏板轴，同时维持车体的平衡，并且手所产生的转动动力同步地与踏板轴转动时踏板踏力协作，以便于自行车的安全行驶。

Claims (4)

1.一种臂部与腿部驱动的自行车，包括：手柄杆(6a、6b)、前轮(1)、后轮(2)、手柄轴(7)、支撑架(4a、4b、4c、4d、4e、4f、4g)、踏板(12a、12b)、踏板轴(19)、前后链轮(14a、14b)及链条(13)，进一步包括：

用于垂直地转动所述手柄杆(6a、6b)的操作机构(A)及用于将所述手柄杆(6a、6b)的转动力传递给踏板轴(19)的机构(B)；

所述用于垂直地转动所述手柄杆(6a、6b)的操作机构(A)包括在所述手柄杆(6a、6b)的中心位置处垂直可动地设置的手柄转动轴(3)；连接到所述手柄杆(6a、6b)的左侧边、右侧边或两个侧边上的一个或两个操作杆(11)，所述一个或两个操作杆根据所述手柄杆(6a、6b)的升起或降下运动而操作；及手柄转动轴支撑件(9)；

所述手柄杆(6a、6b)设置成使得可借助促动销(8)的操作而围绕作为转动中心的所述手柄转动轴(3)而转动，所述促动销设置于所述手柄轴(7)的顶部上，所述促动销设置成连接到所述手柄转动轴(3)上；

所述用于将手柄杆(6a、6b)的转动力传递给踏板轴(19)的机构(B)包括连接到所述一个或两个操作杆(11)上并且可借助所述一个或两个操作杆(11)的垂直运动而转动的曲轴(5、5′、5″)；插入到与手柄轴支撑部件(10a)连接的下支撑架(4b)的内腔中的转动轴(16)，所述转动轴用于将所述手柄杆(6a、6b)的驱动力传递给所述踏板轴(19)；设置于所述转动轴(16)一个端部的柔性接头(15)；设置于所述转动轴(16)另一个端部的驱动齿轮(17)；以及从动齿轮(18)，所述从动齿轮(18)安装于所述踏板轴(19)的周缘上，并且与所述驱动齿轮(17)啮合，以将转动力传递给所述踏板轴(19)；以及

由此，所述手柄杆(6a、6b)与所述踏板(12a、12b)彼此相对地移动，从而导致所述手柄杆(6a、6b)的垂直转动与所述踏板(12a、12b)的运动同步地协作。

2.如权利要求1所述的臂部与腿部驱动的自行车，其特征在于，所述曲轴(5、5′)的形状大致为U形或形，以便导致所述一个或两个操作杆(11)的顺利操作。

3.如权利要求1所述的臂部与腿部驱动的自行车，其特征在于，所述曲轴(5″)大致形成直线状，并且曲柄齿轮(23)与转动轴齿轮(24)设置成用于互相啮合地运行。

4.如权利要求1-3中任何一项所述的臂部与腿部驱动的自行车，其特征在于，所述驱动齿轮(17)的内周缘上形成两个彼此相对且相隔180度的齿部(17a)，并且所述转动轴(16)的底端上安装有两个摆动部件(21)，每个摆动部件(21)具有用于与所述驱动齿轮(17)的内周缘上的齿部(17a)啮合的齿部(22)，所述摆动部件(21)能够借助弹簧(20)而弹性地向支撑点(21a)的基体上的所述驱动齿轮(17)前进，或者从所述驱动齿轮(17)退回，以便与所述齿轮(17)啮合或脱离啮合。

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