CN101291713B - 人力驱动轨道自行车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及人力驱动轨道自行车，包括：既定形态的底盘；由在轨道平行的两条铁轨上一同滚动的一对前轮和一对后轮组成的轨道轮；面对面摆放的多个座位；使车轴旋转方向只限定于正向或逆向中某一个方向的双方向单向离合器；可旋转地安装于底盘上，通过链与双方向单向离合器连接的多个曲柄踏板；转换双方向单向离合器旋转方向的方向转换杆；用于减速及停止的一对制动装置。本发明的效果是可双向行驶，前进/后退转换非常容易，可由多名人员面对面而坐，利用位于他们之间的曲柄踏板行驶，因此，在行驶过程中无需更换座位，便可方便地相互调换蹬踏板。

Description

人力驱动轨道自行车 

技术领域

本发明涉及依靠人力沿轨道行驶的人力驱动轨道自行车(railbike)，安装可转换方向的单向离合器，多名乘客面对面而坐，不仅可以方便地前进或后退，前进/后退时不更换座位便能够行驶，行驶过程中，面对面而坐的乘客之间可以在简便地换蹬踏板(pedaling)的同时行驶，当转换动力传递方向时，只有在使驱动轮(driving wheel)约束为完全停止状态的情况下，才能够安全地转换单向离合器的动力传递方向。 

背景技术

近来，对有限的石油资源价格逐步走高的忧虑和车辆尾气造成的大气污染等环境问题正在成为严重的社会问题，环保型替代能源开发与新交通工具研究活动热火朝天。于是，出现了电气车辆以及氢燃料车辆等多种工具，特别是作为较近距离移动(交通)工具，对可由人力提供推进力的所谓“人力车”的关注日益高涨。 

目前，可由人力驱动的代表性的运输工具当属由两轮的曲柄轮盘系统(crank wheel system)驱动的普通两轮自行车(bicycle)，这种自行车虽然可以自由行驶，但在结构上不仅行驶安全性很低，而且只能骑乘1人，用作体系性交通工具的现实性很低。 

另外，作为人力车的另一种形态，美国专利271,720号与1,013,041号中提出了一种铁路自行车(railroad velocipede)，操纵杆通过连杆机构(link mechanism)与车轮连接，在操纵杆的往复摆 动运动下，使车轮旋转，同时在铁路上行驶。 

但是，这种铁路自行车在结构上大体与普通自行车类似，前后具有两个主车轮，搭载于轨道一侧铁轨上，一个辅助轮搭载于轨道另一侧铁轨上，支撑及引导车身，因此，骑乘人员限定于1～2人，不仅存在稳定性低的问题，而且由于是用双手驱动操纵杆，行驶中乘客行动受到很大制约，便利性不尽如人意。 

所以，铁路自行车只被部分地用于特定情况的移动工具，比如铁路维修作业等，无法扩大为大众化交通工具。特别是这种铁路自行车具有方向性，只能向一个方向(前进)行驶，当要转换方向(后退)时，必须提起车身调头，十分麻烦。 

另一方面，最近还出现了一种4轮铁路自行车，象普通汽车一样带有4个轮子，可稳定地搭载于轨道两侧铁轨上，通过登踏曲柄轮盘系统，便可轻松行驶，而且安装了多个座位，可以搭乘相对较多的人员。 

可是，这种4轮铁路自行车也只能向一个方向行驶，不能转换方向(前进/后退)，所以，如要后退，必须提起车身调头，而且，行驶中如要更换驾驶员，需要在停止后更换座位，难以确保顺畅的行驶性。因此，在不更换驾驶员的情况下行驶时，驾驶员极可能体力消耗过大，存在难以长距离行驶的问题。 

而且，单向离合器是一种在链传动或皮带传动等主动轴与被动轴向同一方向驱动的动力传递装置中，使主动轴动力只向被动轴一侧方向传递的装置，例如，被广泛应用于自行车或摩托车等不需要转换驱动方向的各种装置。 

另一方面，例如美国专利1,254,434号中提出一种依靠利用链子的曲柄踏板系统在铁路上行驶的人力车，这种情形虽然也要求后退驱动，但以往单向离合器无法变更动力传递方向，因此，当 需要后退时，只能向后推动装置，或提起装置本身，调换方向后行驶。 

为了把这种可以转换方向的单向离合器应用于人力车，外部需要同时具备用于变更动力传递方向的方向转换手段。特别是这种方向转换手段，由于人力车结构特性上的原因，当在行驶过程中操作时，会给装置乃至乘客带来巨大威胁，因此，要求能够在车辆完全停止状态下，安全地转换动力传递方向。 

发明内容

本发明正是为了解决上述以往各项问题而提出的，其目的在于提供一种人力驱动轨道自行车，可以搭乘相对较多的人员，可以同时搭载于轨道的两条铁轨上安全地行驶，而且可以双向行驶，前进/后退转换时，无需调转车身或变更座位就能行驶。 

本发明的另一目的在于提供一种人力驱动轨道自行车，多名人员可以面对面地行驶，在行驶中如果需要，可在不更换座位的情况下随时方便地相互换蹬踏板，从而防止体力消耗过大，能够便利地移动较远距离。 

本发明的另一目的在于提供一种人力驱动轨道自行车，不管前进还是后退，可以始终准确、安全地减速甚至制动，在操作前进/后退方向转换时，可以自动保持制动状态。 

本发明的另一目的在于提供一种人力驱动轨道自行车，安装了可转换方向的单向离合器操作用安全开关装置，在链传动或皮带传动等主动轴与被动轴的旋转方向相同的驱动装置中，可转换方向的单向离合器用于根据驱动源的旋转方向转换动力传递方向，使动力只向被动轴正向或反向传递；当要转换动力传递方向时，可转换方向的单向离合器操作用安全开关装置的作用是，只 有在把驱动轮约束成完全停止状态的情况下，才能够安全地转换单向离合器的动力传递方向。 

为实现上述目的，本发明的人力驱动轨道自行车的特征是包括如下几个部分：既定形态的底盘(chassis)；轨道轮，它包括前轮、后轮各一对，在底盘上前后分离安装，支撑底盘可在轨道上移动，通过车轴(axle)连接，在轨道的两条平行铁轨上一同滚动；座位(seat)，座位有多个，安装于底盘，沿轨道方向设置一定间隔，面对面放置；双方向/单向离合器，至少安装于某一个车轴上，把相应车轴的旋转方向限制为正向或逆向的某一侧；曲柄踏板(crankpedal)，曲柄踏板有多个，位于面对面设置的两个座位中间，安装于底盘上并可旋转，通过链子与双方向单向离合器连接；方向转换杆，用于转换双方向单向离合器的旋转方向；一对制动装置，分别安装于底盘的前后，用于根据行驶方向有选择地或同时使前轮和后轮旋转减速或停止。 

本发明的一个有益特征是：制动装置由液压制动器构成，包括固定于车轴上的制动盘(brake disc)、有选择地抓住上述制动盘的液压式制动钳(caliper)、通过拉索与上述制动钳连接并驱动制动钳的制动手柄，制动手柄安装于方向转换杆上，在完全制动状态下安全地完成方向转换。 

本发明的另一有益特征是：座位安装得可相对于底盘沿行驶方向移动及定位，可根据乘客身体条件适当地调节与曲柄踏板的间隔。 

为实现上述目的，本发明的可转换方向的单向离合器操作用安全开关装置涉及的可转换方向的单向离合器包括如下几个部分：外部套筒，它在柱面上带有引导槽，通过动力传递手段与作为驱动源的轴连接在一起；内部套筒，它在与上述引导槽对应的 外柱面上呈放射状地带有多个卡口凸起，与外部套筒结合并可旋转，被与安装了驱动轮的被动轴固定在一起；一对棘齿片，它们支撑于上述引导槽两端部，可作杠杆运动；切换块，它在上述引导槽中沿轴方向移动，使各棘齿片交替位于卡口凸起与引导槽圆周方向上的两边之间；操作保护罩，它包裹住外部套筒并结合，用于使切换块移动。 

作为用于在外部操作如上可转换方向的单向离合器的安全开关装置，其特征是包括如下几个部分：方向转换杆，其上端带有手柄，支点支撑于底盘(chassis)上，其下端连接于可转换方向的单向离合器的操作保护罩上；制动盘(brake disc)，它被固定于安装了驱动轮的被动轴上；液压制动钳(hydraulic caliper)，它有选择地抓住上述制动盘进行约束，或解除约束；制动手柄，它通过拉索与上述液压制动钳连接，支点安装于方向转换杆上，依靠相对接近或远离上述手柄来驱动液压制动钳；引导板(guide plate)，它带有位移排列槽，位移排列槽由两部分构成，一是位移部，只有在拉起上述制动手柄，制动盘被液压制动钳约束的状态下，才允许方向转换杆移动；二是定位部，从上述位移部两端向同一方向分别折弯延长，在允许解除制动手柄结束的同时，防止方向转换杆移动。 

另外，其特征是包括如下部分：第一连杆，其上端部通过支点(pivot)支撑于底盘(chassis)，下端连接于可转换方向的单向离合器的操作保护罩；方向转换杆，它通过支点连接于上述第一连杆上端，向与第一连杆直交的方向动作；制动盘，它被固定于安装了驱动轮的被动轴上；液压制动钳(hydraulic caliper)，它有选择地抓住(holding)上述制动盘进行约束，或解除约束；制动钢丝绳，它连接方向转换杆的第二连杆与液压制动钳，向液压制动钳一侧弹 性偏离(elastic bias)；引导板(guide plate)，它带有位移排列槽，位移排列槽由两部分构成，一是位移部，只有在方向转换杆的第二连杆被拉起、制动盘被液压制动钳所约束的状态下，才允许第一连杆转动；二是定位部，从上述位移部两端向同一方向分别折弯延长，在允许解除第二连杆约束的同时，防止第一连杆转动。 

根据本发明的一个有益特征，引导板的位移排列槽形成方形，在制动手柄的动作方向上带有位置调整用长孔的间隙调节板连结于引导板一侧，在把位移排列槽划分成位移部与定位部的同时，可以调节位移部的幅度。 

可转换方向的单向离合器安装于链传动或皮带传动等主动轴与被动轴旋转方向相同的装置上，用于根据驱动源旋转方向，只向被动轴正向或逆向传递动力，当要转换可转换方向的单向离合器的动力传递方向时，本发明使方向转换杆只有在拉起制动手柄、驱动轮被约束得完全停止的状态下才能操作，因此，可以极为安全地转换单向离合器的动力传递方向。 

因此，本发明对安装了可转换方向的单向离合器的装置，特别是对提高轨道自行车等人力驱动车辆可靠性及安全性与使用便利性具有巨大效果。 

本发明的人力驱动轨道自行车可搭乘相对较多的人员，可在轨道上很安全地行驶，特别是可以双向行驶，在前进/后退转换时，无需象以往一样调转车体便可直接行驶。 

而且，多名人员面对面而坐，利用位于他们之间的曲柄踏板行驶，从而，如果需要，在行驶中可在无需更换座位的情况下，随时轻松地相互换蹬踏板，从而在使体力消耗最小化的同时，可以便利地移动较远距离。 

另外，底盘的前后分别带有制动装置，不管是否蹬踏板，在 前进和后退时，注视行进方向的乘客都可以执行减速甚至制动动作，不受前进/后退的制约，始终安全地行驶和制动，特别是制动手柄一体安装于方向转换杆上，在进行前进/后退方向转换操作时，可以自动保持制动状态。 

另外，可转换方向的单向离合器安装于链传动或皮带传动等主动轴与被动轴旋转方向相同的装置上，用于根据驱动源旋转方向，只向被动轴正向或逆向传递动力，利用本发明的可转换方向的单向离合器操作用安全开关装置，当要转换可转换方向的单向离合器的动力传递方向时，使方向转换杆只有在拉起制动手柄或方向转换杆的第二连杆、驱动轮被约束得完全停止的状态下才能操作，因此，可以极为安全地转换单向离合器的动力传递方向。 

另外，对于采用了可转换方向的单向离合器的装置，例如对于轨道自行车等人力车而言，可以不必配备另外的制动装置。 

因此，本发明具有有助于提高人力驱动轨道自行车安全性与可靠性以及确保便利性的优秀效果。 

附图说明

图1是简要显示本发明的人力驱动轨道自行车结构的斜视图， 

图2是本发明的人力驱动轨道自行车结构的底面图， 

图3是本发明的人力驱动轨道自行车结构的侧面图， 

图4是简要显示轨道轮与底盘连接结构的局部截面图， 

图5是显示本发明人力驱动轨道自行车结构的双方向单向离合器的分解斜视图， 

图6是图5的结合状态截面图， 

图7是图6的VII-VII线截面图， 

图8是简要显示双方向单向离合器的方向转换结构的侧面图， 

图9是沿图8的IX截取的局部平面图， 

图10是简要显示本发明的另一种可转换方向的单向离合器使用示例局部侧面图， 

图11是显示本发明的另一种可转换方向的单向离合器操作用安全开关装置的斜视图， 

图12是沿图11的VI截取的正面图， 

图13a及图13b是简要显示本发明的另一种安全开关装置动作的局部平面图和侧面图， 

图14是显示本发明的另一种安全开关装置的另一实施例的主要部分局部斜视图， 

图15是显示本发明的另一种安全开关装置的间隙调节板的工作状态的局部平面图， 

图16是显示本发明的另一种可转换方向的单向离合器操作用安全开关装置的斜视图， 

图17是沿图16的VIII截取的正面图， 

图18a及图18b是简要显示本发明的另一种安全开关装置动作的局部平面图和侧面图， 

图19是显示本发明的另一种安全开关装置的另一实施例的主要部分斜视图。 

具体实施方式

通过参照附图对有益实施例进行如下说明，本发明的具体特征和其它优点将会进一步明确。 

如图1至图3所示，本发明的人力驱动轨道自行车包括：底盘(10)、支撑上述底盘(10)并可在轨道(T)的两条平行铁轨(R)上移动的多个轨道轮(20)、安装于底盘(10)上的多个座位(30)、依靠乘 客(U)的人力而发生推进动力的曲柄踏板(40)、有选择地把轨道轮(20)旋转方向限定为正向或逆向中某个方向的双方向单向离合器(50)、用于转换上述双方向单向离合器(50)旋转方向的方向转换杆(60)及用于在行驶中使轨道自行车(1)减速甚至停止的制动装置(70)。 

底盘(10)可以由多种形态构成，例如，由相距一定间隔平行排列的一对左右框架(11)和连接上述左右框架(11)的一对平行的前后框架(12)构成。 

此时，前后框架(12)的位置从左右框架(11)的两端分别进入中央一定距离，正如后面提到的，这是为了方便乘客(U)上下车，同时，也是为了使并排坐的2名乘客(U)可以分别操作曲柄踏板(40)。 

而且，在前后框架(12)的下部，在不妨碍踏板(40)运动的区域，分别带有用于提高乘客(U)便利的箱板(13)，箱板(13)向前后框架(12)两侧方向分别凸出，被多个行车框架(14)接合、支撑于前后框架(12)上。 

轨道轮(20)共有4个，车轴(23)两端各支撑两个，由前轮(21)和后轮(22)构成。如图4所示，这些前轮(21)和后轮(22)，分别安装在底盘(10)的两个左右框架(11)上，并使托架(15)向下方凸出，各个车轴(23)通过轴承(24)结合支撑于这些托架(15)并可旋转，从而安装于底盘(10)上。 

这种轨道轮(20)可以采用金属制作，但为了实现自身轻量化，最好是用聚氨酯形成。 

例如，座位(30)有4个，分别面对面安装于底盘(10)的前后框架(12)两端部上。正如后面提到的，这是为了使坐于各座位(30)上的乘客(U)可以操作位于行驶方向的两个座位(30)之间的曲柄踏板(40)，同时，在可前后双向行驶的本发明轨道自行车(1)中，也是 为了确保行驶方向的前方视野。 

这些座位(30)可根据乘客(U)的身体条件，即根据身长适当地调节相对于曲柄踏板(40)的座位(30)相对位置，确保可以不受身体条件限制地操作曲柄踏板(40)，最好安装得可相对于底盘(10)的前后框架(12)进行移动及定位。 

曲柄踏板(40)分别安装于底盘(10)的两个前后框架(12)的中间并可旋转，分别位于面对面的两对座位(30)之间，使面对面的两个座位(30)上的乘客(U)都可以操作。各曲柄踏板(40)带有同心链齿轮(chain sprocket：41)，通过链与后面提到的对应的双方向单向离合器(50)的链齿轮(514)连接。 

双方向单向离合器(50)有2个，同时安装于轨道轮(20)的前轮(21)或后轮(22)的某个车轴(23)上。当然，双方向单向离合器(50)也可以分别安装于前轮(21)和后轮(22)的车轴(23)上，但在这种情况下，分别安装于前轮(21)与后轮(22)上的两个单向离合器(50)为具有相同的旋转方向，需要分别操作，可能会引起操作错误，所以最好间隔一定距离，同时安装于某一个车轴(23)上。 

这种双方向单向离合器(50)的作用是，只有在受到负载时，即，只有在乘客(U)操作曲柄踏板(40)，链齿轮(41)旋转的情况下，才有选择地连接驱动轮的车轴(23)，使该车轴(23)向推进方向旋转，在除此之外的情况下，相对于车轴(23)保持自由状态(可相对空转的状态)。 

这是为了满足以下需要，当乘客(U)在行驶过程中要暂时休息时，即使停止曲柄踏板(40)的工作，驱动车轴(23)不管链齿轮(41)是否旋转，可以在惯性作用下持续旋转。 

另一方面，这种双方向单向离合器(50)使用了本申请人早先专利申请(大韩民国专利申请第10-2005-0018271号)中提出的所谓 “可转换方向的单向离合器”。

如图5至图7所示，这种双方向单向离合器(50)由如下几个部分构成：外部套筒(510)，其一端带有链齿轮(514)，通过链(42)与曲柄踏板(40)的链齿轮(41)连接；内部套筒(520)，供前轮(21)或后轮(22)的车轴(523)插入并固定，在外柱面一部分上按一定角度间隔带有多个卡口凸起(521)；一对棘齿片(530)，安装于外部套筒(510)上，通过有选择地卡于内部套筒(520)卡口凸起(521)的圆周方向两侧面，使外部及内部套筒(510)(520)只能向正向或逆向中某一个方向转动；切换块(540)，它根据动力传递方向，使两个棘齿片(530)中只有一个接触内部套筒(520)的卡口凸起(521)，使动力传递方向发生转换；操作保护罩(550)，用于在外部操作切换块(540)。 

在外部套筒(510)的柱面上，形成有用于安装切换块(540)的引导槽(511)，在上述引导槽(511)的轴方向两端部两侧，倾斜形成用于支撑两个棘齿片(530)并使之可作杠杆(lever)运动的安置槽(512)。内部套筒(520)通过轴承(560)结合于外部套筒(510)的内柱。 

各棘齿片(530)在一端两侧带有凸出部(531)，相互吻合地插入外部套筒(510)的安置槽(512)，分别位于卡口凸起(521)的轴方向两侧，在其自由端凸出形成锁止部(locker部：532)，锁止部(locker部：532)有选择地位于1个卡口凸起(521)与引导槽(511)的圆柱方向两边之间。 

切换块(540)在下端两侧具有凸出的卡棱(541)，平放于两个棘齿片(530)上，位置被带有贯通槽(571)且连结于外部套筒(510)的圆弧形盖板(570)所固定，可以在外部套筒(510)的引导槽(511)中沿轴方向移动。 

在切换块(540)的下面加装了一个大致为倒V形的板簧(542)，板簧(542)两端部分别按压两个棘齿片(530)，使一个棘齿片(530) 的锁止部(532)从内部套筒(520)的卡口凸起(521)脱离，发生杠杆运动，使另一个棘齿片(530)的锁止部(532)插入卡口凸起(521)与引导槽(511)的圆柱方向边之间不能脱离。 

操作保护罩(550)由管状的两个分割体(550a)(550b)构成，包裹住切换块(540)，通过垫片(552)结合于外部套筒(510)外部，在其内柱上带有容纳切换块(540)并使之可以旋转的圆形导槽(guidechannel：551)，允许切换块(540)相对于外部套筒(510)旋转。 

方向转换杆(60)如图8所示，其中间部位为支点(pivot：61)，支撑于底盘(10)的左右框架(11)中间，位于两个座位(30)之间，可左右转动。而且，为了确保可以同时执行两个双方向单向离合器(50)的方向转换动作，方向转换杆(60)是在用连杆(connecting bar：62)连接两个双方向单向离合器(50)的操作保护罩(550)后，其下端为支点(63)连接于上述连杆(62)的中间。 

制动装置(70)由普通的液压式制动系统构成，包括：制动盘(71)，它安装于双方向单向离合器(50)所在的驱动车轴(23)上；制动钳(72)，它安装于底盘(10)一侧，用于有选择地抓住制动盘(71)；制动手柄(73)，它通过液压拉索(74)与上述制动钳(72)连接，有选择地驱动制动钳(72)。 

制动手柄(73)虽然也可以独立地安装于底盘(10)上，但最好与方向转换杆(60)一体安装，以便能够在确实的制动状态下简便地完成方向转换。 

而且，为了引导方向转换杆(60)与制动手柄(73)准确操作，最好在底盘(10)上同时带有一个引导板(guide plate：80)，引导板(80)带有供方向转换杆(60)与制动手柄(73)插入并移动的位移排列槽(shift range slot：81)，并使方向转换杆(60)只有在制动手柄(73)被拉起的状态下才可以转动。 

位移排列槽(81)大致为U字形，包括如下两个部分：位移部(81a)，它只有在制动手柄(73)被拉起的状态下才允许方向转换杆(60)左右移动；2个定位部(81b)和(81c)，它们从上述位移部(81a)两端分别向同一方向折弯延长，在允许制动手柄(73)解除的同时，防止方向转换杆(60)移动。而且，位移部(81a)还具有卡槽(81d)，卡槽(81d)用于在制动手柄(73)被拉起状态下固定方向转换杆(60)位置。 

当然，此处也可用脚制动踏板取代制动手柄(73)，但在这种情况下，不仅还需要具备另外的停车所需的停车制动器，而且，转换方向时需要重复操作，有发生操作错误的可能，因此并不是很好。 

另一方面，这种制动装置(70)最好在底盘(10)行进方向上前后分别各有一个，以便能够分别制动前轮(21)或后轮(22)。因为本发明的轨道自行车(1)是乘客(U)面对面向两个方向行驶，这是为了使注视行进方向前方的乘客(U)不管是否操作曲柄踏板(40)都可以安全地操作制动装置(70)。 

另外，方向转换杆(60)只在双方向单向离合器(50)所在的一侧才有，无方向转换杆(60)一侧安装的制动手柄(73)同时还带有另外的支点支撑于底盘(10)的手柄(75)，与上述手柄(75)一体安装，插入于引导板(80)的位移排列槽(81)。 

其中，位于未安装方向转换杆(60)一侧的引导板(80)只要能够把制动手柄(73)分别定位于制动状态与制动解除状态即可，例如，上述位移排列槽(81)单纯构成L字形也无妨。 

下面对具有如上结构特征的本发明的人力驱动轨道自行车的运行进行说明。 

首先，2名或4名乘客(U)在停止的轨道自行车(1)上面对面摆 放的座位(30)上面对面坐下。此时，如图9实线所示，至少在某一侧的制动装置(70)制动手柄(73)处于被拉到方向转换杆(60)或手柄(75)一侧的状态，从位移排列槽(81)的位移部(81a)插入卡槽(81d)，位置被安全地固定，于是，制动钳(72)在液压作用下抓住制动盘(71)，使轨道自行车(1)处于停止状态。 

在该状态下，如果向方向转换杆(60)一侧进一步拉制动手柄(73)，同时，一同抓住两者向左侧或右侧移动，使双方向单向离合器(50)只向要行进的方向传递动力，在这样操作后，解除制动手柄(73)的约束力。于是，制动手柄(73)在其还原弹性作用下，U形位移排列槽(81)的某一侧定位部(81b或81c)处于展开状态，解除制动盘(71)的制动，于是，轨道自行车(1)进入可行驶状态。 

此时，由于与方向转换杆(60)一体构成的制动手柄(73)卡于U形位移排列槽(81)的一侧定位部(81b或81c)，所以方向转换杆(60)被定位在不能向相反方向移动的状态，于是，在轨道自行车(1)移动状态下，便不能转换方向。 

在此对双方向单向离合器(50)的方向转换动作进行说明。根据乘客(U)的移动操作，方向转换杆(60)以支点(61)为中心转动，于是，通过支点(63)连接于方向转换杆(60)下端的连杆(62)向与方向转换杆(60)相反的方向移动，使车轴(23)上安装的双方向单向离合器(50)的操作保护罩(550)向轴方向的左侧或右侧滑动。 

于是，切换块(540)随着操作保护罩(550)同时移动，板簧(542)的一端弹性复原，按压一侧的棘齿片(530)，例如按压左侧棘齿片(530)的固定端(支撑端)上面，与此同时，板簧(542)另一端(右端)弹性变性，按压右侧棘齿片(530)的自由端上面。 

于是，在外部套筒(510)的倾斜的安置槽(512)作用下，左侧棘齿片(530)的自由端部向上方抬起，其锁止部(532)从内部套筒(520) 的卡口凸起(521)脱离，相反，右侧棘齿片(530)的自由端部以安置槽(512)为中心，向下方作杠杆运动，其锁止部(532)插入内部套筒(520)的卡口凸起(521)与外部套筒(510)引导槽(511)的圆柱方向一侧边之间，从而可以只向一侧方向传递动力。 

另一方面，当要向相反方向传递动力时，向相反方向移动操作保护罩(550)后，在切换块(540)作用下完成左右棘齿片(530)的作用变更，动力传递方向被转换。 

然后，在如上操作了双方向单向离合器(50)，使动力向行进方向传递的状态下，例如，坐在注视行进方向一侧的2名乘客(U)用脚使曲柄踏板(40)向正向(行进方向)旋转。于是，曲柄踏板(40)的旋转力被链(42)传递给双方向单向离合器(50)的外部套筒(510)，此时，右侧棘齿片(530)的锁止部(532)被插入于内部套筒(520)的卡口凸起(521)与外部套筒(510)的引导槽(511)之间，从而，内部套筒(520)与外部套筒(510)一同旋转。 

于是，内部套筒(520)上固定的前轮(21)或后轮(22)的车轴(23)一同旋转，车轴(23)上安装的轨道轮(20)向正向旋转，轨道自行车(1)开始行驶。 

另外，在这样行驶过程中，例如，驱动曲柄踏板(40)的乘客(U)因劳累或其它理由而需要换蹬踏板时，乘客(U)相互面对面而坐，曲柄踏板(40)位于面对面而坐的乘客(U)之间，无需变更座位，便可以简要地由对面坐的另一名乘客(U)继续驱动曲柄踏板(40)。因此，可以在不过度消耗力量的情况下，轻松地移动较远距离。 

另一方面，当行驶过程中要停止或变更行驶方向时，不管是否蹬踏板，由注视行进方向的乘客(U)拉起制动手柄(73)，慢慢减速和制动。 

另外，在轨道自行车(1)完全停止后，使制动手柄(73)在完全 拉起状态下，与方向转换杆(60)一同位于位移排列槽(81)的位移部(81a)中间，保持停止状态，或是使之完全移动到位移部(81a)的相反一侧，在把双方向单向离合器(50)的动力传递方向转换到逆向(后退方向)后，解除制动手柄(73)的约束，解除轨道轮(20)的制动，与此同时，使方向转换杆(60)定位于相应状态。 

在该状态下，与前进时相反，面向后方坐的乘客(U)蹬曲柄踏板(40)，同时开始行驶，必要时，无需移动座位，便可以与对面的乘客(U)轻松地换蹬踏板并行驶。 

以上以4人乘坐的情形说明了本发明，这仅仅是一个示例而已，本发明并不限定于此，还可以构成2人乘坐的人力驱动轨道自行车。 

下面参照附图，详细说明本发明的可转换方向的单向离合器操作用安全开关装置的一个实施例，图中未标明的部分参照图5至图7及图10进行说明。 

如图11及图13所示，本发明的可转换方向的单向离合器操作用安全开关装置(100)由如下几个部分构成：方向转换杆(110)，它把轨道自行车(rail bike)等人力车(图中未标出)车轴(S)上安装的可转换方向的单向离合器(1)的动力传递方向转换为正向或逆向；制动盘(120)；液压制动钳(130)，用于约束上述制动盘(120)旋转；制动手柄(140)，用于驱动上述液压制动钳(130)；引导板(150)，用于引导和控制方向转换杆(110)与制动手柄(140)工作。 

方向转换杆(110)通过支点(112)安装于人力车底盘(F)上并可转动，其下端通过螺栓(113)连结于车轴(S)上安装的可转换方向的单向离合器(1)操作保护罩(50)外柱面上。为了便于操作，这种方向转换杆(110)最好在其上端带有手柄(111)。 

制动盘(120)被一体固定于两端安装了驱动轮(20)的车轴(S) 上，与车轴(S)一同旋转，液压制动钳(130)安装在底盘(F)上，包裹住制动盘(120)的一部分。 

制动手柄(140)以铰链(hinge)方式连接于方向转换杆(110)的上端部，向远离手柄(111)的一侧弹性偏离(elastic bias)，从而可以相对于手柄(111)接近或远离，通过拉索(141)与液压制动钳(130)连接，有选择地驱动液压制动钳(130)。 

引导板(150)安装在底盘(F)上，用于准确引导方向转换杆(110)和制动手柄(140)的操作，带有供方向转换杆(110)和制动手柄(140)插入并移动的位移排列槽(151)，引导板(150)起到控制作用，使方向转换杆(110)只有在制动手柄(140)被拉起、制动盘(120)被约束的状态下才能转动。 

位移排列槽(151)大致为U字形，包括如下两个部分：位移部(152)，它只有在制动手柄(140)被拉起的状态下才允许方向转换杆(110)左右移动；2个定位部(153)和(154)，它们从上述位移部(152)两端分别向同一方向折弯延长，在允许制动手柄(140)解除的同时，防止方向转换杆(110)移动。 

而且，位移部(152)上最好还形成用于在制动手柄(140)被拉起状态下定位的卡槽(155)。 

其中，如图16至图18所示，由驱动液压制动钳(130)的制动钢丝绳(140)及用于引导和控制方向转换杆(110)动作的引导板(150)构成。 

上述方向转换杆(110)由用于使车轴(S)安装的可转换方向的单向离合器(1)的操作保护罩(50)向轴方向滑动的第一连杆(111)和用于驱动液压制动钳(130)的第二连杆(112)构成。 

第一连杆(111)在上端带有叉形托架(113)，安装在人力车底盘(F)上，可通过支点(114)转动，其下端用螺栓(115)连结于车轴(S) 上安装的可转换方向的单向离合器(1)的操作保护罩(50)外柱上。 

第二连杆(112)的下端插入第一连杆(111)上端叉形托架(forkbracket：113)，通过支点第一连杆(111)连接，并可向与第一连杆(111)直交方向转换，在其上端部带有方便操作的手柄(117)。 

制动钢丝绳(140)连接方向转换杆(110)的第二连杆(112)与液压制动钳(130)，向液压制动钳(130)一侧弹性偏离，与第二连杆(112)的转动联动，有选择地驱动液压制动钳(130)。 

此时，为保证准确驱动，制动钢丝绳(140)最好在底盘(F)具有引导滑轮(guide pulley：141)，起到引导作用。 

引导板(150)为引导方向转换杆(110)准确操作而安装于底盘(F)上，具有供第二连杆(112)插入和移动的位移排列槽(151)，起到控制作用，使第一连杆(111)只有在第二连杆(112)被拉起、制动盘(120)被约束的状态下才能转动。 

位移排列槽(151)大致为U字形，包括如下两个部分：位移部(152)，它只有在方向转换杆(110)的第二连杆(112)被拉起的状态下才允许第一连杆(111)左右移动；2个定位部(153)和(154)，它们从上述位移部(152)两端分别向同一方向折弯延长，在允许第二连杆(112)解除约束的同时，防止第一连杆(111)移动。 

而且，位移部(152)上最好还形成用于在方向转换杆(110)的第二连杆(112)拉起状态下定位的卡槽(155)。 

下面参照图13a及图13b，说明如上构成的本发明的可转换方向的单向离合器操作用安全开关装置(100)的动作。 

图13a及图13b所示实线是制动手柄(140)被拉到方向转换杆(110)的手柄(111)一侧、在引导板(150)的位移部(152)被卡槽(155)定位的状态。此时，液压制动钳(130)被制动手柄(140)驱动，抓住制动盘(120)，车轴(S)从而完全停止。 

在该状态下，当要向正向(前进方向)传递动力时，同时抓住手柄(111)和制动手柄(140)，在进一步拉起制动手柄(140)的同时，使两者如假想线所示，在附图(图13b)中向左侧移动。 

于是，如图12中假想线所示，方向转换杆(110)以支点(112)为中心转动，使可转换方向的单向离合器(1)的操作保护罩(50)在附图中向右侧移动。 

于是，切换块(40)同时移动，其板簧(41)按压一侧棘齿片(30)的固定端(支撑端)上面，使之向上方转动，与此同时，按压另一侧棘齿片(30)的自由端上面，使之位于内部套筒(20)的卡口凸起(21)与外部套筒(10)的引导槽(11)之间。 

接着，解除曾被抓紧的制动手柄(140)的约束。于是，制动手柄(140)在其复原弹性作用下，在U形位移排列槽(151)的左侧定位部(153)处于展开状态，于是，制动盘(120)制动被解除，车轴(S)处于可旋转状态。 

此时，方向转换杆(110)由于一体构成的制动手柄(140)被卡于U形位移排列槽(151)的一侧定位部(153)，所以被定位于不能向相反方向移动的状态，于是，在车轴(S)旋转的状态，便不能转换方向。 

在这种状态下，假如使曲柄踏板(Pc)正向旋转，在链(C)的作用下，可转换方向的单向离合器(1)的外部套筒(10)向同一方向旋转，于是，卡于一侧棘齿片(30)的内部套筒(20)一同正向旋转，所以，内部套筒(20)上固定的车轴(S)一同旋转。 

另一方面，当在如上行驶过程中要变更行驶方向时，把在位移排列槽(151)左侧定位部(153)处于展开状态的制动手柄(140)拉向手柄(111)一侧。于是，液压制动钳(130)被拉索(141)驱动，抓紧制动盘(120)进行约束，于是车轴(S)停止。 

接着，在完全拉起制动手柄(140)的状态下，如虚线所示，与手柄(111)一同移动到位移排列槽(151)的右侧末端。于是，如图12中虚线所示，方向转换杆(110)向相反方向转动，使可转换方向的单向离合器(1)的操作保护罩(50)向相反一侧滑动。 

于是，切换块(40)向相反一侧移动，与前进时不同，两个棘齿片(30)的位置变更，动力传递方向转换为逆向(后退方向)。 

接着，在解除了制动手柄(140)约束后，制动手柄(140)在右侧定位部(154)处于展开状态，方向转换杆(110)不能转动，液压制动钳(130)解除制动盘(120)的约束，车轴(S)处于可旋转状态。 

在该状态下，如果使曲柄踏板(Pc)逆向旋转，车轴(S)则与前进时相反旋转。 

另一方面，在图14及图15中，显示了本发明另一实施例的主要部分。 

该实施例在前述实施例的构成中，引导板(150)的位移排列槽(151)形成方形，在制动手柄(140)的动作方向上具有位置调整用长孔(161)的间隙调节板(160)被调整螺栓(163)连结于引导板(150)的一侧上面，用于划分位移部(152)与两个定位部(153)和(154)。在这种情况下，在间隙调节板(160)的前端形成供制动手柄(140)插入、卡住的卡槽(162)。 

下面参照图18a及图18b，说明如上构成的本发明另一种可转换方向的单向离合器操作用安全开关装置(100)的动作。 

图18a及图18b中实线所示的情形，是方向转换杆(110)的第二连杆(112)被向后拉起，大致与第一连杆(111)构成一条直线，在引导板(150)的位移部(152)被卡槽(155)定位的状态。此时，液压制动钳(130)被制动钢丝绳(140)驱动，抓紧制动盘(120)，使车轴(S)完全停止。 

在该状态下，当要向正向(前进方向)传递动力时，抓住方向转换杆(110)的第二连杆(112)，进一步向后拉起，同时如假想线所示，在附图(图18b)中向左侧移动。于是，如图17中假想线所示，第一连杆(111)以支点(114)为中心逆时针方向转动，使可转换方向的单向离合器(1)的操作保护罩(50)在附图中向右侧移动。 

于是，切换块(40)同时移动，其板簧(41)按压一侧棘齿片(30)的固定端(支撑端)上面，使之向上方转换，与此同时，按压另一侧棘齿片(30)的自由端上面，使之位于内部套筒(20)的卡口凸起(21)与外部套筒(10)的引导槽(11)之间。 

接着，解除曾被抓紧的第二连杆(112)的约束。于是，第二连杆(112)在制动钢丝绳(140)复原弹性作用下，如图18b中假想线所示，以支点(116)为中心向前侧(图18的左侧)转动，在U形位移排列槽(151)的左侧定位部(153)位于倾斜状态，于是，制动盘(120)制动被解除，车轴(S)处于可旋转状态。 

此时，方向转换杆(110)的第一连杆(111)由于与之一体连接的第二连杆(112)被卡于U形位移排列槽(151)的一侧定位部(153)，所以被定位于不能向相反方向移动的状态，于是，在车轴(S)旋转的状态下，便不能转换方向。 

在这种状态下，假如使曲柄踏板(Pc)正向旋转，在链(C)的作用下，可转换方向的单向离合器(1)的外部套筒(10)向同一方向旋转，于是，卡于一侧棘齿片(30)的内部套筒(20)一同正向旋转，于是，内部套筒(20)上固定的车轴(S)一同旋转。 

另一方面，在如上行驶过程中当要变更行驶方向时，把在位移排列槽(151)左侧定位部(153)处于倾斜状态的第二连杆(112)拉向后侧(图18b的右侧)。于是，液压制动钳(130)被制动钢丝绳(140)驱动，抓住和约束制动盘(120)，车轴(S)被停止。 

接着，在完全拉起第二连杆(112)的状态下，如虚线所示，移动到位移排列槽(151)的右侧末端。于是，如图17中虚线所示，第一连杆(111)向相反方向转动的同时，使可转换方向的单向离合器(1)的操作保护罩(50)向相反一侧滑动。 

于是，切换块(40)向相反一侧移动，与前进时不同，两个棘齿片(30)的位置变更，动力传递方向转换为逆向(后退方向)。 

接着，如果解除第二连杆(112)的约束，第二连杆(112)在右侧定位部(154)处于倾斜状态，使第一连杆(111)不能转动，液压制动钳(130)解除制动盘(120)的约束，车轴(S)处于可旋转状态。 

在该状态下，如使曲柄踏板(Pc)逆向旋转，车轴(S)则与前进时相反旋转。 

另一方面，图19中显示了本发明另一实施例的主要部分。 

该实施例在前述实施例构成中，引导板(150)的位移排列槽(151)形成方形，在方向转换杆(110)第二连杆(112)的动作方向上具有位置调整用长孔(161)的间隙调节板(160)被调整螺栓(163)连结于引导板(150)的一侧上面，用于划分位移部(152)与两个定位部(153)和(154)。 

在这种情况下，在间隙调节板(160)的前端形成供第二连杆(112)插入、卡住的卡槽(162)。 

这种构成的实施例可以根据不固定的液压间隙，适当地调整间隙调节板(160)相对于引导板(150)的固定位置，在停车等使车体保持停止状态时，完全抓住制动盘(120)，安全地停止。 

Claims (10)

1.一种人力驱动轨道自行车，其特征是包括如下几个部分：

既定形态底盘；

轨道轮，前轮、后轮各一对，在底盘上前后分离安装，支撑底盘可在轨道上移动，通过车轴连接，在轨道的两条平行铁轨上一同滚动；

座位，座位有多个，安装于上述底盘上，沿轨道方向设置一定间隔，面对面放置；

可转换方向的单向离合器，至少安装于某一个车轴上，把相应车轴的旋转方向限制为正向或逆向的某一种；

曲柄踏板，曲柄踏板有多个，位于上述面对面设置的两个座位中间，安装于上述底盘上并可旋转，通过链子与上述可转换方向的单向离合器连接；

方向转换杆，用于转换上述可转换方向的单向离合器的旋转方向；

一对制动装置，分别安装于上述底盘的前后，用于根据行驶方向有选择地或同时使上述前轮和后轮的旋转减速或停止；

上述可转换方向的单向离合器包括如下部分：

外部套筒，其一端带有链轮，在柱面上带有引导槽；

内部套筒，在与上述引导槽对应的外柱面上，按一定角度间隔带有多个卡口凸起，在上述外部套筒内柱面插入轴承并结合，供上述车轴插入并固定；

一对棘齿片，它们一端分别支撑于上述引导槽的轴方向两端部并可作杠杆运动，各自由端部交替位于上述内部套筒的卡口凸起和引导槽的圆周方向两边之间，使外部套筒和内部套筒可双向转动；

切换块，它支撑于上述引导槽，并可向轴方向移动，起到弹性按压作用，使上述各棘齿片交替位于内部套筒的卡口凸起和引导槽的圆周方向边之间；

操作保护罩，它结合于上述外部套筒外侧，包裹住上述切换块，使上述切换块向轴方向移动。

2.根据权利要求1所述的人力驱动轨道自行车，其特征是：

上述制动装置由液压制动器构成，包括固定于上述车轴上的制动盘、有选择地抓住上述制动盘的液压式制动钳、通过拉索与上述制动钳连接并驱动制动钳的制动手柄；

上述制动手柄安装于上述方向转换杆上。

3.根据权利要求2所述的人力驱动轨道自行车，其特征是还带有一个引导板，引导板带有位移排列槽，位移排列槽包括如下几个部分：

位移部，只有在上述制动手柄被拉起的状态下，才允许方向转换杆的移动；

定位部，它从上述位移部两端分别向同一方向折弯延长，在允许上述制动手柄解除约束的同时，防止方向转换杆移动。

4.根据权利要求1至权利要求3中某一项所述的人力驱动轨道自行车，其特征是：

上述座位安装得相对于上述底盘可沿行驶方向移动及定位，可以调节与上述曲柄踏板的间隔。

5.根据权利要求4所述的人力驱动轨道自行车，其特征是：

在上述底盘的中间下部、在不妨碍踏板运动的区域带有箱板。

6.一种可转换方向的单向离合器操作用安全开关装置，其中，可转换方向的单向离合器包括：外部套筒，在柱面带有引导槽，通过动力传递手段与驱动轴连接；内部套筒，在与上述引导槽对应的外柱面上呈放射状地带有多个卡口凸起，与外部套筒结合并可旋转，与安装了驱动轮的被动轴固定在一起；一对棘齿片，它们支撑于上述引导槽两端部并可作杠杆运动；切换块，它在上述引导槽中沿轴方向移动，同时使各棘齿片交替位于卡口凸起与引导槽的圆周方向两边之间；操作保护罩，包裹住外部套筒并结合，用于使切换块移动。作为用于在外部操作可转换方向的单向离合器的安全开关装置，其特征是包括如下部分：

方向转换杆，其上端带有手柄，支点支撑于底盘，下端连接于上述操作保护罩；

制动盘，被固定在上述被动轴上；

液压制动钳，有选择地抓住上述制动盘进行约束，或解除约束；

制动手柄，通过拉索与上述液压制动钳连接，支点安装于上述方向转换杆上，通过相对于上述手柄接近或远离，驱动上述液压制动钳；

引导板，它带有位移排列槽，位移排列槽由两部分构成，一是位移部，只有在上述制动手柄被拉起、制动盘被液压制动钳约束的状态下才允许方向转换杆移动；二是定位部，从上述位移部两端向同一方向分别折弯延长，在允许上述制动手柄解除约束的同时，防止方向转换杆移动。

7.根据权利要求6所述的可转换方向的单向离合器操作用安全开关装置，其特征是：

在上述引导板的位移排列槽的位移部，形成供上述制动手柄在被拉起状态下插入并定位的卡槽。

8.根据权利要求6所述的可转换方向的单向离合器操作用安全开关装置，其特征是：

上述引导板的位移排列槽形成方形，在引导板一侧，连接着在上述制动手柄作动方向上带有位置调整用长孔的间隙调节板，可以在把上述位移排列槽划分成位移部与定位部的同时，调节位移部的幅度。

9.根据权利要求8所述的可转换方向的单向离合器操作用安全开关装置，其特征是：

在上述间隙调节板前端，形成供上述制动手柄在被拉起状态下插入并定位的卡槽。

10.一种可转换方向的单向离合器操作用安全开关装置，其中，可转换方向的单向离合器包括：外部套筒，在柱面带有引导槽，通过动力传递手段与驱动轴连接；内部套筒，在与上述引导槽对应的外柱面上呈放射状地带有多个卡口凸起，与外部套筒结合并可旋转，与安装了驱动轮的被动轴固定在一起；一对棘齿片，它们支撑于上述引导槽两端部并可作杠杆运动；切换块，它在上述引导槽中沿轴方向移动，同时使各棘齿片交替位于卡口凸起与引导槽的圆周方向两边之间；操作保护罩，包裹住外部套筒并结合，用于使切换块移动。作为用于在外部操作可转换方向的单向离合器的安全开关装置，其特征是包括如下部分：

方向转换杆，它由第一连杆和第二连杆组成，第一连杆上端部通过支点支撑于底盘，下端连接于上述操作保护罩，第二连杆通过支点连接于上述第一连杆的上端，可向与第一连杆直交方向动作；

制动盘，被固定于上述被动轴上；

液压制动钳，有选择地抓住上述制动盘进行约束，或解除约束；

制动钢丝绳，连接上述方向转换杆的第二连杆与上述液压制动钳，向液压制动钳一侧弹性偏离；

引导板，它带有位移排列槽，位移排列槽由两部分构成，一是位移部，只有在上述方向转换杆的第二连杆被拉起、制动盘被液压制动钳约束的状态下才允许第一连杆移动；二是定位部，从上述位移部两端向同一方向分别折弯延长，在允许上述第二连杆解除约束的同时，防止第二连杆移动。

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