CN103448851B - 手驱动脚控制两轮自行车 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种手驱动脚控制两轮自行车。它包括手摇手柄、车架、车座、二级链传动变速驱动机构、转向控制机构；变速驱动机构包括四个链轮、两条传动链条、四根传动轴以及一个前轮和一个后轮；操作者以坐姿操作此自行车，手摇操作手柄，通过链条传动机构驱动自行车前行；转向控制机构为四连杆传动机构，与前叉焊接在一起，操作者双脚放置在转向踏板上，双脚前后用力控制前轮转向，实现转向。本发明公开的手驱动脚控制两轮自行车，突破传统自行车的传动方式与控制方式，手摇式操作，以链传动为传动机构，脚控制转向，以平面四杆机构为转向控制机构，凸显自行车的创新意义，此自行车易学、安全、适合不同年龄性别的人群使用。

Description

手驱动脚控制两轮自行车

技术领域

本发明专利涉及一种手驱动脚控制两轮自行车，属于日常用品领域。

背景技术

自行车又叫单车或脚踏车，主要是依靠人的生物能作动力的而且是人们日常生活中使用最广泛的一种代步工具，使用简单方便，造价低廉，占据空间小，并且无污染，符合今天提倡的节能环保理念，在一定程度上减少了交通拥挤和堵塞。自法国人西夫拉克发明最初的木制自行车雏形以来，历经200多年的发展，自行车结构，功能，形状都有了长远的进步与创新，如独轮车，两轮车，三轮车，折叠的，封闭的等。手驱脚控两轮自行车是现在市场上所没有的创新款式，现在市场上的自行车绝大多数是通过脚驱动曲柄，同时手控制车把来控制方向的，这样势必会对中轴的高度有所要求，即中轴不能过低，由于人的高度一定，那么车座也就要求不能过低，结果导致现行自行车的重心比较高，不适合老年人用，人和大自然的其他生命体一样都会经历生老病死，随着年龄的老龄化，我们每个人的身体机能都在不断的下降，所以开发一种适合老年人的自行车是合理的。手驱动脚控制两轮自行车是现在市场上所没有的创新款式，本发明不仅能实现代步，健身，还能健脑预防老年痴呆等，由于它的重心比较低，也在一定程度上增加了其安全性，易学性。

发明专利内容

本发明的目的在于针对已有技术存在的不足，提供一种手驱动脚控制两轮自行车，它结构简单合理，完全依靠我们人体的生物能通过手臂驱动自行车前行运动，同时通过脚控制平行四杆机构来控制方向，外形独特、安全易学，改变了以往我们习惯的手通过控制车把改变方向、通过腿和脚来驱动的方式，在一定程度上可以开发大脑对手和脚的不同生物潜能，延缓大脑的衰老起到预防老年痴呆的目的。

为实现上述目的，本发明的构思为：

操作者坐在车的座位上，脚放置在前轮左右侧的脚踏板上，手握手摇手柄。操作者整周摇动手柄，带动同步链轮转动，通过链传动机构将手摇力转换为后轮的旋转从而实现车的前行。车座位用锁止机构安装在可调节支架上，车座可以在一定范围内上下调节高度，以适合不同身高的人群使用。操作者通过双脚的用力方向（即右脚向右前方用力的同时左脚向左后方用力便可使得自行车向左转弯，同理，左脚向左前方用力的同时右脚向右后方用力即可使得自行车向右转弯）来控制转向机构，实现前轮的转向。

本发明在操作上简单方便、易学易掌握，平稳安全，适合不同年龄和性别的人群使用，尤其是具有调节人体脑、手、脚之间的协调性作用，开发人体潜能。本发明是一款兼具代步功能与休闲娱乐健身功能的全新的自行车，可用于多种场所，例如公园休闲娱乐区，可供人们作为公园代步或娱乐工具，亦可用于社区健身或家庭购物的器械。

根据上述发明构思，本发明采用以下技术方案：

一种手驱动脚控制两轮自行车，包括前叉连接支架、一个前轮叉形支架、一个前轮、旋转机构、两块脚踏板、一个车座底架、一个后轮、可调节车座支架、后叉和车座位，其特征在于：

1）有一付手摇手柄与一个二级链传动机构通过一根传动轴1相传动连接，其结构是：所述摇动手柄机构连接驱动一个一级主链轮，一级链轮通过一条一级链条传动到一级从动链轮，一级从链轮与二级链轮同轴安装，通过一条二级链条传动一个二级从链轮，二级从链轮安装在后轮转轴上，从而带动后轮转轴转动，从而带动后轮转动；操作者可通过左右手整周连续摇动手摇手柄机构来驱动自行车前进；

2）有一个转向机构，其结构是：通过四个铰链联接四杆成一个平面四杆机构，平面四杆机构的后杆中点处与所述前叉连接支架通过一根轴杆铰接，平面四杆机构的一根前杆中部与所述前轮叉形支架下端固定连接，前轮连接支架通过所述旋转机构与前轮叉形支架的上部转动连接，平面四杆机构的左右杆为所述的两块踏板；操作者双脚放置于踏板上，当车直行无需转向时，双脚左右对称平行放置；当需左转弯时，右脚水平向前驱动，左脚同时向后驱动，通过平面四杆机构杆件的相对转动，实现前轮向左转弯；当需要右转时，左脚向前驱动，同时右脚向后驱动，实现前轮向右转向；

3）所述车座与可调节车座支架通过一个锁止机构固定，车座可上下调整高度，以适应不同身高、座高的人操作使用；可调节车座车架有向后10-15度的倾斜，符合人体操作时的姿态，使操作者更舒适。

上述手驱动脚控制两轮自行车还具有以下结构特点：

1）所述手摇手柄的手柄为两端外凸中间内凹的曲线造型，适合人手握拳的形状，外层橡胶材料增加摩擦力，也使手握的更加舒适；手柄与摇柄间隙配合连接，使手摇动转动过程的操作持续可靠；

2）所述踏板上表面设计有多条外凸的防滑横纹，主要是减少受力面积以增加摩擦，当操作者脚放置于踏板上实施转向操作时，可增加脚底与踏板上表面的可靠接合，尽量减少或避免打滑现象，从而实现转向操作的准确性；

3）所述传动机构支架与车座底架焊接连接，在安装同步链轮的时候分别焊接横杠以增加机架的整体刚度和稳定性；

4）所述二级链传动机构包括四个链轮，两根链条，链传动机构传动效率较高，适用环境更广泛；

5）所述二级链传动机构中的同步链轮安装有超越离合器机构，与链轮为一体式设计。

本发明与现有自行车相比较，具有如下显而易见的突出实质性的特点和显著技术进步：（1）本发明专利公开了一种手驱动脚控制方向的新型自行车，属于日常用品领域。该新型自行车的结构被设计为通过手摇动手柄来提供动力，传动部分本发明采用的是二级链轮链条传动，即完全通过人的生物能提供动力。（2）通过腿和脚来控制车轮前进的方向，方向控制是通过平面四杆机构来实现的，此平面四杆机构不同于一般的平行四杆机构，它的一个杆是两端带有折弯的，这样更有利于在行驶过程中的转弯，进一步改善了两平行杆角度变化大而转弯效果不明显的缺点，特别是对大角度转弯的实现，这一点是平行四杆机构所不具备的。（3）本发明与传统“手控制脚驱动”自行车截然相反，“手驱动脚控制”全新操作方式有利于锻炼人的大脑活动，开发人脑生物潜能，不同于传统的方向控制方式，从而延缓大脑的衰老，同时还具备以下特点：

1.操作简单，易学、安全，适合更多人群使用。坐姿操作，将腿部向前伸展，坐姿自然舒适，较低的车架让重心显著下降，整机操作平稳安全。座位可以根据操作者的坐高和坐姿的不同进行调节，体现以人为本和人机交互的设计理念。手部摇动的操作方式突破传统脚蹬踩驱动的方式，加速减速操作方便自如。

2.产品结构造型的创新性。由于车架较低，所以更安全可靠，老年人也可以方便安全地操作。造型充分考虑操纵构件、驱动机构、转向操作等的结构和功能要求，趣味性、功能性、协调性有机结合。

3.手驱动脚控制方式，与传统产品完全相反，对于人体的脑、手、脚之间的生理和神经系统的调节和开发，具有全新的作用和意义,在一定程度上可以预防老年痴呆症的过早发生。

附图说明

图1是手驱脚控自行车的整体结构示意图

图2是手驱脚控自行车的正视图

图3是手驱脚控自行车的俯视图

图4是手驱脚控自行车左视图

图5是手驱脚控自行车的轴测图

图6是二级链传动机构的正视图

图7是二级链传动机构中各轴位置的左视图

图8是平行四杆机构的正视图

图9是平行四杆机构的仰视图

图10是平行四杆机构的左视图

图11是平行四杆机构的轴测图。

具体实施方式

本发明的优选实施例结合附图说明如下：

实施例一：参见图1～图11，本手驱动脚控制两轮自行车，包括前叉连接支架3、一个前轮叉形支架2、一个前轮1、旋转机构17、两块脚踏板22、一个车座底架6、一个后轮10、可调节车座支架14、后叉5和车座位13：

1）有一付手摇手柄24与一个二级链传动机构通过一根传动轴27相传动连接，其结构是：所述摇动手柄机构24连接驱动一个一级主链轮7，一级链轮7通过一条一级链条11传动到一级从动链轮26，一级从链轮26与二级链轮8同轴安装，通过一条二级链条12传动一个二级从链轮9，二级从链轮9安装在后轮转轴29上，从而带动后轮转轴29转动，从而带动后轮10转动；操作者可通过左右手整周连续摇动手摇手柄机构来驱动自行车前进；

2）有一个转向机构，其结构是：通过四个铰链25联接四杆成一个平面四杆机构，平面四杆机构的后杆21中点处与所述前叉连接支架3通过一根轴杆16铰接，平面四杆机构的一根前杆20中部与所述前轮叉形支架2下端固定连接，前轮连接支架3通过所述旋转机构17与前轮叉形支架2的上部转动连接，平面四杆机构的左右杆为所述的两块踏板22；操作者双脚放置于踏板22上。当车直行无需转向时，双脚左右对称平行放置；当需左转弯时，右脚水平向前驱动，左脚同时向后驱动，通过平面四杆机构杆件的相对转动，实现前轮1向左转弯；当需要右转时，左脚向前驱动，同时右脚向后驱动，实现前轮1向右转向；

3）所述车座13与可调节车座支架14通过一个锁止机构15固定，车座13可上下调整高度，以适应不同身高、座高的人操作使用；可调节车座车架14有向后10-15度的倾斜，符合人体操作时的姿态，使操作者更舒适。

实施例二：本实施例与实施例一基本相同，特别之处如下：

所述手摇手柄机构24中的两个手柄为两端外凸中间内凹的曲线造型，适合人手握拳的形状，外层橡胶套增加摩擦力，也使手握的更加舒适；手柄外套与内转轴间隙配合连接，使手摇转动过程的操作可靠持续。

所述踏板22上表面设计有多条外凸的防滑横纹23，当操作者脚放置于踏板22上实施转向操作时，可保障脚底与踏板上表面可靠接合，避免打滑，实现转向操作准确可靠，减少不必要的伤害。

所述手摇手柄机构24的传动机构支架4与所述车座底架6焊接连接，在安装一级主链轮7、二级主链轮26与一级从链轮8的两个位置分别焊接横杠以增加机架的整体刚度强度。

所述二级链传动机构中的二级从链轮9上安装有超越离合器机构，并且与二级从链轮9为一体式结构；超越离合器机构使手向前旋转驱动自行车前行的功用，若手向后旋转，链轮空转，自行车惯性滚动或保持静止状态。

所述二级链传动机构包括一级主链轮7，一级从链轮26,二级主链轮8,二级从链轮9，一级链条链条11和二级链条12。其中第一级传动主动链轮7齿数大于第一级传动从动链轮26齿数，实现转速一级放大。第二级传动主动链轮8齿数大于第二级传动从动链轮9齿数，从而实现转速第二级放大。因此，操作者使用时，手摇一圈，后轮10可以转动多圈（具体圈数可以根据传动比计算得出），不仅节省了体力，而且增加了自行车的前行速度。

所述锁止机构15是：一个开口紧固环套于可调节车座支架上，紧固环开口的两端凸缘通过一个锁止销实现夹紧作用；当打开锁止销15时，车座可沿着可调支撑14上下移动来调节车座高度，车座调节确定后，锁紧紧固环，实现后叉5与可调支撑14的锁紧连接，起到紧固的作用。

所述超越离合器机构与链轮9为一体式设计；当操作者向前摇动手摇手柄24时，超越离合器处在锁止状态，链轮7转动，通过二级链传动机构使自行车实现变速与前行；当操作者向后摇动手摇手柄24时，超越离合器空转，则链轮静止不转，自行车惯性滚动或处于静止状态。

实施例三：参见图1、图2、图3、图4和图5，一种手驱动脚控制结构的两轮自行车，包括手摇手柄24、二级链轮链条传动机构、传动机构支架4、前叉连接架3、前轮叉形支架2、一个前轮1和一个后轮10、两块踏板22、一个转向机构，车座底架6、一级主链轮7、二级主链轮8、二级从从链轮9、一级链条11、二级链条12、轴28、联接铰链25、可调节车座支架14、后叉5、锁止机构15、车座位13、防滑纹23、手柄24、一级从链轮26、手柄轴27、链轮轴28、后轮轴29、前轮轴19。

1）所述手摇手柄与二级链传动机构通过手柄轴27、链轮轴28相连接。操作者通过左右手整周连续摇动的方式驱动自行车前进。当操作者摇动手柄(24)时，带动一级主链轮7传动，通过一级链条11传递转动力到一级从链轮26，并通过同轴一级从链轮26驱动使二级主链轮8旋转，通过二级链条12带动二级从链轮9转动，并带动后轮轴29转动，从而带动后轮10转动，最后驱动自行车前行。

2）所述转向机构参见图8、图9、图10和图11，通过前轮叉形支架2，与前轮连接架轴承连接，操作者双脚放置于踏板22上。当车直行无需转向时，双脚左右对称平行放置；当需左转弯时，右脚水平向前用力驱动，同时左脚用力向后驱动，实现前轮1向左转弯；当需要右转时，左脚用力向前驱动，同时右脚用力向后驱动，实现前轮1向右转向。

3）所述转向机构中的前转向弯形连杆20与前轮叉形支架2焊接连接，所述车座13与可调节车座支架14通过锁止机构15固定，车座13可上下调整高度，以适应不同身高、座高的人操作使用。可调节车座车架14有向后10-15度的倾斜，符合人体操作时的姿态，使操作者更舒适。

Claims (4)

1.一种手驱动脚控制两轮自行车，包括前叉连接支架（3）、一个前轮叉形支架（2）、一个前轮（1）、旋转机构（17）、两块踏板（22）、一个车座底架（6）、一个后轮（10）、可调节车座支架（14）、后叉（5）和车座位（13），其特征在于：

有一副手摇手柄机构（24）与一个二级链传动机构通过一根传动轴（27）相传动连接，其结构是：所述手摇手柄机构（24）连接驱动一个一级主链轮（7），一级主链轮（7）通过一条一级链条（11）传动到一级从动链轮（26），一级从链轮（26）与二级主链轮（8）同轴安装，通过一条二级链条（12）传动一个二级从链轮（9），二级从链轮（9）安装在后轮转轴（29）上，从而带动后轮转轴（29）转动，从而带动后轮（10）转动；操作者能通过左右手整周连续摇动手摇手柄机构来驱动自行车前进；

有一个转向机构，其结构是：通过四个铰链（25）联接四杆成一个平面四杆机构，平面四杆机构的后杆（21）中点处与所述前叉连接支架（3）通过一根轴杆（16）铰接，平面四杆机构的一根前杆（20）中部与所述前轮叉形支架（2）下端固定连接，前轮连接支架（3）通过所述旋转机构（17）与前轮叉形支架（2）的上部转动连接，平面四杆机构的左右杆为所述的两块踏板（22）；操作者双脚放置于踏板（22）上，当车直行无需转向时，双脚左右对称平行放置；当需左转弯时，右脚水平向前驱动，左脚同时向后驱动，通过平面四杆机构杆件的相对转动，实现前轮（1）向左转弯；当需要右转时，左脚向前驱动，同时右脚向后驱动，实现前轮（1）向右转向；

所述车座位（13）与可调节车座支架（14）通过一个锁止机构（15）固定，车座位（13）能上下调整高度，以适应不同身高、座高的人操作使用；可调节车座车架（14）有向后10-15度的倾斜，符合人体操作时的姿态，使操作者更舒适；

所述手摇手柄机构（24）中的两个手柄为两端外凸中间内凹的曲线造型，适合人手握拳的形状，外层橡胶套增加摩擦力，也使手握的更加舒适；手柄外套与内转轴间隙配合连接，使手摇转动过程的操作可靠持续；

所述踏板（22）上表面设计有多条外凸的防滑横纹（23），当操作者脚放置于踏板（22）上实施转向操作时，可保障脚底与踏板上表面可靠接合，避免打滑，实现转向操作准确可靠，减少不必要的伤害；

所述手摇手柄机构（24）的传动机构支架（4）与所述车座底架（6）焊接连接，在安装一级主链轮（7）、二级主链轮（8）与一级从链轮（26）的两个位置分别焊接横杠以增加机架的整体刚度强度；

所述二级链传动机构中的二级从链轮（9）上安装有超越离合器机构，并且与二级从链轮（9）为一体式结构；超越离合器机构使手向前旋转驱动自行车前行的功用，若手向后旋转，链轮空转，自行车惯性滚动或保持静止状态。

2.根据权利要求1所述的手驱动脚控制两轮自行车，其特征在于：所述二级链传动机构包括一级主链轮（7），一级从链轮（26），二级主链轮（8），二级从链轮（9），一级链条（11）和二级链条（12）；其中一级主链轮（7）齿数大于一级从链轮（26）齿数，实现转速一级放大；二级主链轮（8）齿数大于二级从链轮（9）齿数，从而实现转速第二级放大；因此，操作者使用时，手摇一圈，后轮（10）能转动多圈，具体圈数能根据传动比计算得出，不仅节省了体力，而且增加了自行车的前行速度。

3.根据权利要求1所述的手驱动脚控制两轮自行车，其特征在于：所述锁止机构（15）是：一个开口紧固环套于可调节车座支架上，紧固环开口的两端凸缘通过一个锁止销实现夹紧作用；当打开锁止机构（15）时，车座可沿着可调节车座支架（14）上下移动来调节车座高度，车座调节确定后，锁紧紧固环，实现后叉（5）与可调节车座支架（14）的锁紧连接，起到紧固的作用。

4.根据权利要求1所述的手驱动脚控制两轮自行车，其特征在于：所述超越离合器机构与二级从链轮（9）为一体式设计；当操作者向前摇动手摇手柄机构（24）时，超越离合器处在锁止状态，一级主链轮（7）转动，通过二级链传动机构使自行车实现变速与前行；当操作者向后摇动手摇手柄机构（24）时，超越离合器空转，则第一级主链轮静止不转，自行车惯性滚动或处于静止状态。