CN103707989B - 一种俯卧式双驱动自行车 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种俯卧式双驱动自行车，包括车架、前轮、后轮、前驱动组件和后驱动组件，所述前轮和后轮分设于车架的前部和后部，所述后驱动组件包括用于带动后轮的后轮传动机构以及用于驱动后轮传动机构的蹬踩机构，所述蹬踩机构与车架之间装设有随蹬踩机构同步运动的膝部动态支撑机构。该俯卧式双驱动自行车采用多点动态支撑、提高了骑行舒适性和骑行效率、兼具爬行健身功能。

Description

一种俯卧式双驱动自行车
技术领域
本发明涉及一种双驱动自行车，尤其涉及一种俯卧式双驱动自行车。
背景技术
当今，自行车正在从代步的交通工具逐步向运动型、休闲娱乐型以及旅游型方面发展，并且，还有进一步向健身型自行车方面发展的趋势。
手脚并用的双驱动自行车比传统的单靠腿的力量驱动的单驱动自行车有很明显的优势，最主要的是提高了驱动效率，同时使上肢得到了锻炼。目前，这种手脚并用的双驱动自行车主要是在传统直立鞍座式自行车上使用。如公告号为CN2818318Y的中国专利文献，发明名称为“自行车前轮驱动装置”，采用曲柄链轮前轮驱动；公告号为CN102498034A的中国专利文献，发明名称为“复合驱动自行车”，采用曲柄旋转锥齿轮传动，并将动力传送到后轮；公告号为CN102180223A的中国专利文献，发明名称为“手脚双驱自行车”，采用前后摆动摇杆驱动，并将动力传送到后轮。
虽然上述这些双驱动方式提高了驱动效率，但是传统的直立鞍座式自行车本身的一些缺陷没有得到解决。传统的坐骑式自行车在空气动力学、人体解剖学、人体生物学、血液动力学和人机工程学等方面存在许多缺陷：1、由于骑车者上身直立坐在鞍座上，迎风面积大，空气阻力成为影响效率和行驶速度的主要因素；2、直立坐姿增加了人体脊柱的受压强度；3、为了减少空气阻力，骑车者不得不将上身俯卧、弯曲地趴在车把上，这种上身弯曲的姿势使腹部压力增大，并且对腰椎造成高度压迫；4、从血液动力学的观点来看，坐骑式对下肢静脉血液的回流不利；5、由于骑车者的体重大部分由臀部承受，并且与鞍座产生强烈的摩擦，使臀部感到不适且容易产生很多副作用。
为了克服传统的直立鞍座式自行车的上述缺陷，有人提出了俯卧式自行车的提案，如公告号为CN1126683C的中国专利文献，发明名称为“带有链传动及多齿轮和放在后轮外的踏板的自行车”；公告号为CN2564461Y的中国专利文献，实用新型名称为“卧骑式自行车”；公告号为US5887882A的美国专利文献，发明名称为“pronebicycle”（俯卧式自行车）；还有公告号为US6050584A的美国专利文献，发明名称为“bicycleplacingriderinsubstantiallysemi-proneridingposition”（半俯卧式自行车）。虽然上述几种提案中都将骑车者身体的姿势从直立式改变为俯卧式或半俯卧式，但是都没有很好地解决骑车者身体的支撑问题。
若将现有的俯卧式或半俯卧式骑行结构直接与双驱动骑行结构结合，必然会造成不能行成良好平衡、骑行动作不协调、骑行技巧难以掌控等诸多缺陷。为了进一步推广、普及双驱动自行车，必须对其驱动方式进行改进，提高双驱动自行车的骑行舒适性，使普通大众能够更容易掌握双驱动自行车的骑行技巧、更愿意尝试和接受双驱动自行车。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种采用多点动态支撑、提高了骑行舒适性和骑行效率、兼具爬行健身功能的俯卧式双驱动自行车。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种俯卧式双驱动自行车，包括车架、前轮、后轮、前驱动组件和后驱动组件，所述前轮和后轮分设于车架的前部和后部，所述后驱动组件包括用于带动后轮的后轮传动机构以及用于驱动后轮传动机构的蹬踩机构，所述蹬踩机构与车架之间装设有随蹬踩机构同步运动的膝部动态支撑机构。
所述后轮传动机构包括第一从动链轮、第一主动链轮和第一链条，所述第一从动链轮装设于后轮上，所述第一主动链轮设于车架的中部，所述第一链条绕设于第一从动链轮和第一主动链轮上；所述蹬踩机构包括分设于车架两侧的一对曲柄、一对脚踏板和一对踏板连杆，各曲柄一端与第一主动链轮中心固接，另一端与踏板连杆铰接，踏板连杆另一端与脚踏板铰接。
所述膝部动态支撑机构包括分设于车架两侧的一对摆杆和一对膝部支撑垫，各摆杆上端铰接于车架的后上部，下端与所述脚踏板的转轴铰接，位于第一主动链轮同侧的摆杆、踏板连杆和曲柄构成一组曲柄摇杆机构，各膝部支撑垫通过一支座悬挂装设于踏板连杆的中部。
所述膝部动态支撑机构包括分设于车架两侧的一对摆杆和一对膝部支撑垫，各摆杆下端铰接于车架的后下部，上端与所述脚踏板的转轴铰接，位于第一主动链轮同侧的摆杆、踏板连杆和曲柄构成一组曲柄摇杆机构，各膝部支撑垫通过一支座悬挂装设于踏板连杆的中部。
所述膝部动态支撑机构包括分设于车架两侧的一对导轨和一对膝部支撑垫，各导轨固定于车架上，各踏板连杆一端与曲柄铰接，另一端设有U形连接头并通过该U形连接头与脚踏板的转轴铰接，所述U形连接头滑动设置于导轨上，位于第一主动链轮同侧的导轨、踏板连杆和曲柄构成一组曲柄滑块机构，各膝部支撑垫通过一支座装设于踏板连杆的中部，所述膝部支撑垫和支座的承力支点位于踏板连杆的正上方。
所述后轮传动机构包括第一从动链轮、第一主动链轮和第一链条，所述第一从动链轮装设于后轮上，所述第一主动链轮设于车架的后上部，所述第一链条绕设于第一从动链轮和第一主动链轮上；所述蹬踩机构包括分设于车架两侧的一对曲柄和一对脚踏板，各曲柄一端与第一主动链轮中心固接，另一端与脚踏板铰接。
所述膝部动态支撑机构包括分设于车架两侧的一对摆杆、一对连杆和一对膝部支撑垫，各摆杆下端铰接于车架的中下部，各连杆一端与摆杆的上端铰接，另一端设有U形连接头，所述U形连接头与所述脚踏板的转轴铰接，位于第一主动链轮同侧的摆杆、连杆和曲柄构成一组曲柄摇杆机构，各膝部支撑垫通过一支座装设于连杆的中部，所述膝部支撑垫和支座的承力支点位于连杆的正上方。
所述前驱动组件包括双曲柄旋转机构和联动机构，所述联动机构包括传动轴和同步链传动轮系，所述传动轴上端通过第一锥齿轮副与双曲柄旋转机构的转轴连接，传动轴下端通过第二锥齿轮副与同步链传动轮系的主动轮连接，所述同步链传动轮系的从动轮与所述后轮传动机构连接。
所述双曲柄旋转机构与前轮之间装设有转向组件，所述转向组件包括转向前叉、转向连杆组和转向轴套，所述转向轴套包括套设于所述双曲柄旋转机构的转轴上的转轴套管和套设于传动轴上的传动轴套管，所述转轴套管与传动轴套管通过连接板连为一体，所述传动轴套管通过所述转向连杆组与转向前叉上端连接，所述转向前叉下端支撑于前轮的轮轴上。
所述双曲柄旋转机构与前轮之间装设有转向组件，所述转向组件包括转向前叉和转向轴套，所述转向轴套上端套设于所述双曲柄旋转机构的转轴上，转向轴套下端穿过所述传动轴与转向前叉上端连接，所述转向前叉下端支撑于前轮的轮轴上。
所述前驱动组件包括双摆杆往复摇摆机构和联动机构，所述联动机构包括传动轴和同步曲柄摇杆传动系，所述传动轴上端通过第三锥齿轮副与双摆杆往复摇摆机构的一对转轴连接，传动轴下端通过第二锥齿轮副与同步曲柄摇杆传动系的同步摇杆连接，所述同步曲柄摇杆传动系的曲柄通过圆齿轮副与所述后轮传动机构连接。
所述双摆杆往复摇摆机构与前轮之间装设有转向组件，所述转向组件包括转向前叉、转向连杆组和转向轴套，所述转向轴套包括套设于所述双摆杆往复摇摆机构的一对转轴上的转轴套管和套设于传动轴上的传动轴套管，所述转轴套管与传动轴套管通过连接板连为一体，所述传动轴套管通过所述转向连杆组与转向前叉上端连接，所述转向前叉下端支撑于前轮的轮轴上。
所述前驱动组件包括单摆杆往复摇摆机构和联动机构，所述联动机构包括传动轴套和同步曲柄摇杆传动系，所述传动轴套上端与单摆杆往复摇摆机构的摇摆手柄杆套接，传动轴套中部与车架铰接，传动轴套下端与同步曲柄摇杆传动系的同步摇杆连接，所述同步曲柄摇杆传动系的曲柄通过圆齿轮副与所述后轮传动机构连接。
所述单摆杆往复摇摆机构与前轮之间装设有转向组件，所述转向组件包括转向前叉、转向连杆组和转向轴，所述转向轴上端通过万向节与单摆杆往复摇摆机构的摇摆手柄杆伸出传动轴套下端的部分连接，转向轴下端通过所述转向连杆组与转向前叉上端连接，所述转向前叉下端支撑于前轮的轮轴上。
所述前驱动组件包括双摆杆往复摇摆机构和联动机构，所述联动机构包括传动轴套和一对同步曲柄摇杆传动系，所述传动轴套上端通过第三锥齿轮副与双摆杆往复摇摆机构的一对转轴连接，传动轴套下端通过第四锥齿轮副与一对同步曲柄摇杆传动系的同步摇杆连接，所述一对同步曲柄摇杆传动系的曲柄通过圆齿轮副与所述后轮传动机构连接。
所述双摆杆往复摇摆机构与前轮之间装设有转向组件，所述转向组件包括转向前叉和转向轴套，所述转向轴套包括套设于所述双摆杆往复摇摆机构的一对转轴上的转轴套管，所述转向前叉上端穿过传动轴套并通过连接板与转轴套管连为一体，所述转向前叉下端支撑于前轮的轮轴上。
所述转向前叉上端还装设有转向把手。
所述前驱动组件包括双曲柄旋转机构和前轮传动机构，所述前轮传动机构包括第二从动链轮、第二主动链轮和第二链条，所述第二从动链轮装设于前轮上，所述第二主动链轮设于车架的前部并与双曲柄旋转机构的转轴连接，所述第二链条绕设于第二从动链轮和第二主动链轮上。
所述双曲柄旋转机构与前轮之间装设有转向组件，所述转向组件包括转向前叉和转向轴套，所述转向轴套上端套设于所述双曲柄旋转机构的转轴上，转向轴套下端与所述转向前叉上端连接，所述转向前叉下端支撑于前轮的轮轴上。
所述车架上装设有可调节高低、俯仰角度、前后位置的胸腹弹性支撑垫。
所述第二主动链轮上设有沿旋转轴心呈180度角设置有一对曲柄定位通孔，所述双曲柄旋转机构中靠近第二主动链轮的手摇曲柄上设有曲柄定位螺孔，所述第二主动链轮上装设有穿过曲柄定位通孔与曲柄定位螺孔紧固连接的曲柄调节螺钉。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明的俯卧式双驱动自行车，设有前驱动组件和后驱动组件，后驱动组件包括用于带动后轮的后轮传动机构以及用于驱动后轮传动机构的蹬踩机构，蹬踩机构与车架之间装设有随蹬踩机构同步运动的膝部动态支撑机构，前驱动组件实现对上身的动态支撑，膝部动态支撑机构作为对下身的主要动态支撑，而蹬踩机构可作为对下身的辅助动态支撑，这种多点动态支撑方案，将骑车者身体的重量分散到多个支撑点，减轻了单个支撑点的负荷，完美的解决了俯卧姿势下人体重力的支撑问题，提高了俯卧姿势下骑行的舒适性，有利于长途骑行；同时，减轻了现有骑行姿态下人体重力产生的副作用，骑行时通过合理的调整人体重心还可以利用人体重力做功，从而提高骑行效率；这种利用前肢和双膝支撑的俯卧骑行方式与人类爬行时的运动非常相似，从而可以为骑车者提供类爬行运动的健身功能。
附图说明
图1是本发明实施例1的第一视角立体结构示意图。
图2是本发明实施例1的第二视角立体结构示意图。
图3是本发明实施例1的双曲柄旋转机构、联动机构和转向组件的立体结构示意图。
图4是本发明实施例2的第一视角立体结构示意图。
图5是本发明实施例2的第二视角立体结构示意图。
图6是本发明实施例2的双摆杆往复摇摆机构、联动机构和转向组件的立体结构示意图。
图7是本发明实施例3的第一视角立体结构示意图。
图8是本发明实施例3的第二视角立体结构示意图。
图9是本发明实施例3的单摆杆往复摇摆机构、联动机构和转向组件的立体结构示意图。
图10是本发明实施例4的第一视角立体结构示意图。
图11是本发明实施例4的第二视角立体结构示意图。
图12是本发明实施例4的双曲柄旋转机构、联动机构和转向组件的立体结构示意图。
图13是本发明实施例5的第一视角立体结构示意图。
图14是本发明实施例5的第二视角立体结构示意图。
图15是本发明实施例5的双摆杆往复摇摆机构、联动机构和转向组件的立体结构示意图。
图16是本发明实施例6的第一视角立体结构示意图。
图17是本发明实施例6的第二视角立体结构示意图。
图18是本发明实施例6的胸腹弹性支撑垫的结构示意图。
图19是本发明实施例6的双曲柄旋转机构和转向组件的立体结构示意图。
图20是本发明实施例6的双曲柄旋转机构另一种使用状态的立体结构示意图。
图中各标号表示：
1、车架；2、前轮；3、后轮；4、前驱动组件；41、双曲柄旋转机构；42、联动机构；421、传动轴；422、同步链传动轮系；423、第一锥齿轮副；424、第二锥齿轮副；425、同步曲柄摇杆传动系；426、第三锥齿轮副；427、圆齿轮副；428、传动轴套；429、第四锥齿轮副；43、双摆杆往复摇摆机构；44、单摆杆往复摇摆机构；45、前轮传动机构；451、第二从动链轮；452、第二主动链轮；453、第二链条；454、曲柄调节螺钉；5、后驱动组件；51、后轮传动机构；511、第一从动链轮；512、第一主动链轮；513、第一链条；52、蹬踩机构；521、曲柄；522、脚踏板；5221、脚套；523、踏板连杆；53、膝部动态支撑机构；531、摆杆；532、连杆；5321、U形连接头；533、膝部支撑垫；534、支座；535、导轨；6、转向组件；61、转向前叉；611、转向把手；62、转向连杆组；63、转向轴套；631、转轴套管；632、传动轴套管；633、连接板；64、转向轴；7、胸腹弹性支撑垫；71、胸腹垫板；72、弹性支撑元件；73、支撑管组件；74、夹持紧固件。
具体实施方式
实施例1：图1至图3示出了本发明的第一种俯卧式双驱动自行车实施例，该自行车包括车架1、前轮2、后轮3、前驱动组件4和后驱动组件5，前轮2和后轮3分设于车架1的前部和后部，后驱动组件5包括用于带动后轮3的后轮传动机构51以及用于驱动后轮传动机构51的蹬踩机构52，蹬踩机构52与车架1之间装设有随蹬踩机构52同步运动的膝部动态支撑机构53，前驱动组件4实现对上身的动态支撑，膝部动态支撑机构53作为对下身的主要动态支撑，而蹬踩机构52可作为对下身的辅助动态支撑，这种多点动态支撑方案，将骑车者身体的重量分散到多个支撑点，减轻了单个支撑点的负荷，完美的解决了俯卧姿势下人体重力的支撑问题，提高了俯卧姿势下骑行的舒适性，有利于长途骑行；同时，减轻了现有骑行姿态下人体重力产生的副作用，骑行时通过合理的调整人体重心还可以利用人体重力做功，从而提高骑行效率；这种利用前肢和双膝支撑的俯卧骑行方式与人类爬行时的运动非常相似，从而可以为骑车者提供类爬行运动的健身功能。
本实施例中，后轮传动机构51包括第一从动链轮511、第一主动链轮512和第一链条513，第一从动链轮511装设于后轮3上，第一主动链轮512设于车架1的中部，第一链条513绕设于第一从动链轮511和第一主动链轮512上；蹬踩机构52包括分设于车架1两侧的一对曲柄521、一对脚踏板522和一对踏板连杆523，各曲柄521一端与第一主动链轮512中心固接，各踏板连杆523一端与曲柄521铰接，另一端与脚踏板522铰接，脚踏板522上设有用于防止脚掌脱离脚踏板522的脚套5221，该脚套5221由一根脚背带、一根脚尖带和一根连接带组成，脚背带和脚尖带成90度安装，二者的两端分别固定在脚蹬轴的两端，连接带在其中部，并将脚背带和脚尖带连接起来，构成两个T型带。
本实施例中，膝部动态支撑机构53包括分设于车架1两侧的一对摆杆531和一对膝部支撑垫533，各摆杆531上端铰接于车架1的后上部，下端与脚踏板522的转轴铰接，位于第一主动链轮512同侧的摆杆531、踏板连杆523和曲柄521构成一组曲柄摇杆机构，各膝部支撑垫533通过一支座534悬挂装设于踏板连杆523的中部。
各摆杆531下端设有多个调节踏板连杆523高度的连接孔，选用不同的连接孔时，可以调节踏板连杆523的高度，从而调节膝部支撑垫533的高度；各踏板连杆523中部也设有多个用于调节长度的连接孔，选用不同的连接孔时，可以调节膝部支撑垫533和脚踏板522之间的距离，以适应不同骑车者的下肢长度；各膝部支撑垫533通过一支座534悬挂装设于摆杆531与踏板连杆523的连接处，膝部支撑垫533与支座534之间设有用于减振缓冲的弹性元件。
本实施例中，前驱动组件4包括双曲柄旋转机构41和联动机构42，联动机构42包括传动轴421和同步链传动轮系422，传动轴421上端通过第一锥齿轮副423与双曲柄旋转机构41的转轴连接，传动轴421下端通过第二锥齿轮副424与同步链传动轮系422的主动轮连接，同步链传动轮系422的从动轮与后轮传动机构51的第一主动链轮512同轴连接，将双曲柄旋转机构41输入的动力传递到第一主动链轮512，从而实现前驱动组件4与后驱动组件5的联动输出。本实施例中，双曲柄旋转机构41的左右曲柄呈180度安装在转轴两端，在其它实施例中还可根据运动形式的需要，将双曲柄旋转机构41的左右曲柄调整成0度。在其它实施例中，可通过在联动机构42中装设超越离合器可解除前驱动组件4与后驱动组件5的联动，具体安装方式有多种，均属于常规技术，在此不作详述。
本实施例中，双曲柄旋转机构41与前轮2之间装设有转向组件6，转向组件6包括转向前叉61、转向连杆组62和转向轴套63，转向轴套63包括套设于双曲柄旋转机构41的转轴上的转轴套管631和套设于传动轴421上的传动轴套管632，转轴套管631与传动轴套管632通过连接板633连为一体，传动轴套管632通过转向连杆组62与转向前叉61上端连接，该转向连杆组62为双摆杆四杆机构，其一转向摆杆与传动轴套管632连接，另一转向摆杆与转向前叉61连接，转向前叉61下端支撑于前轮2的轮轴上。骑车者推动双曲柄旋转机构41绕传动轴421转动时，双曲柄旋转机构41经转向轴套63将转动传递给转向连杆组62，转向连杆组62再将转动经转向前叉61传递到前轮2，从而控制前轮2转向。
在骑行时，骑车者下肢经双膝跪在膝部支撑垫533上，由膝部支撑垫533提供两个主要的动态支撑，双脚踩在脚踏板522上，并由脚踏板522提供两个辅助动态支撑，这样既能可靠地支撑下肢，又能灵活和有效地踩动脚踏板522作圆周运动，在骑行过程中，骑车者臀部有上下运动，膝部作椭圆轨迹运动，脚蹬作圆弧往复运动，当曲柄521转过拐点后，骑车者可以利用身体的重力使曲柄521向下转动，增加驱动效率；骑车者上肢经双手握住双曲柄旋转机构41，当驱动双曲柄旋转机构41旋转时，双曲柄旋转机构41提供动态支撑，当停止旋转双曲柄旋转机构41时，双曲柄旋转机构41提供静态支撑，在静态支撑状态下，骑车者可以方便、精准的控制转向。
实施例2：图4至图6示出了本发明的第二种俯卧式双驱动自行车实施例，本实施例与实施例1基本相同，区别仅在于：膝部动态支撑机构53包括分设于车架1两侧的一对摆杆531和一对膝部支撑垫533，各摆杆531下端铰接于车架1的后下部，上端与脚踏板522的转轴铰接，位于第一主动链轮512同侧的摆杆531、踏板连杆523和曲柄521构成一组曲柄摇杆机构，各膝部支撑垫533通过一支座534悬挂装设于踏板连杆523的中部。安装时，摆杆531下端铰接点尽可能接近地面，这样可以使整个曲柄摇杆机构的重心降低，从而使骑车者的重心降低，以保证行车的平稳性。
本实施例中，前驱动组件4包括双摆杆往复摇摆机构43和联动机构42，联动机构42包括传动轴421和同步曲柄摇杆传动系425，传动轴421上端通过第三锥齿轮副426与双摆杆往复摇摆机构43的一对转轴连接，传动轴421下端通过第二锥齿轮副424与同步曲柄摇杆传动系425的同步摇杆连接，同步曲柄摇杆传动系425的同步曲柄通过圆齿轮副427与后轮传动机构51的第一主动链轮512同轴连接，将双摆杆往复摇摆机构43输入的动力传递到第一主动链轮512，从而实现前驱动组件4与后驱动组件5的联动输出。在其它实施例中，可通过在联动机构42中装设超越离合器可解除前驱动组件4与后驱动组件5的联动，具体安装方式有多种，均属于常规技术，在此不作详述。
本实施例中，双摆杆往复摇摆机构43与前轮2之间装设有转向组件6，转向组件6包括转向前叉61、转向连杆组62和转向轴套63，转向轴套63包括套设于双摆杆往复摇摆机构43的一对转轴上的转轴套管631和套设于传动轴421上的传动轴套管632，转轴套管631与传动轴套管632通过连接板633连为一体，传动轴套管632通过转向连杆组62与转向前叉61上端连接，转向前叉61下端支撑于前轮2的轮轴上。骑车者推动双摆杆往复摇摆机构43绕传动轴421转动时，双摆杆往复摇摆机构43经转向轴套63将转动传递给转向连杆组62，转向连杆组62再将转动经转向前叉61传递到前轮2，从而控制前轮2转向。
在骑行时，骑车者下肢的支撑、运动方式与实施例1基本相同；骑车者上肢经双手握住双摆杆往复摇摆机构43，当驱动双摆杆往复摇摆机构43往复摇摆时，双摆杆往复摇摆机构43提供动态支撑，当停止往复摇摆时，双摆杆往复摇摆机构43提供静态支撑，在静态支撑状态下，骑车者可以方便、精准的控制转向。
实施例3：图7至图9示出了本发明的第三种俯卧式双驱动自行车实施例，本实施例与实施例2基本相同，区别仅在于：前驱动组件4包括单摆杆往复摇摆机构44和联动机构42，联动机构42包括传动轴套428和同步曲柄摇杆传动系425，传动轴套428上端与单摆杆往复摇摆机构44的摇摆手柄杆套接，传动轴套428中部与车架1铰接，传动轴套428下端与同步曲柄摇杆传动系425的同步摇杆连接，同步曲柄摇杆传动系425的同步曲柄通过圆齿轮副427与后轮传动机构51的第一主动链轮512同轴连接，将单摆杆往复摇摆机构44输入的动力传递到第一主动链轮512，从而实现前驱动组件4与后驱动组件5的联动输出。在其它实施例中，可通过在联动机构42中装设超越离合器可解除前驱动组件4与后驱动组件5的联动，具体安装方式有多种，均属于常规技术，在此不作详述。
本实施例中，单摆杆往复摇摆机构44与前轮2之间装设有转向组件6，转向组件6包括转向前叉61、转向连杆组62和转向轴64，转向轴64上端通过万向节与单摆杆往复摇摆机构44的摇摆手柄杆伸出传动轴套428下端的部分连接，转向轴64下端通过转向连杆组62与转向前叉61上端连接，转向前叉61下端支撑于前轮2的轮轴上。骑车者推动单摆杆往复摇摆机构44绕转向轴64转动时，单摆杆往复摇摆机构44经转向轴64将转动传递给转向连杆组62，转向连杆组62再将转动经转向前叉61传递到前轮2，从而控制前轮2转向。
本实施例中，膝部动态支撑机构53的两组曲柄摇杆机构对称布置。
在骑行时，骑车者下肢的支撑、运动方式与实施例2基本相同，区别仅在于骑车者的两下肢作同步的蹬踩运动；骑车者上肢经双手握住单摆杆往复摇摆机构44，当驱动单摆杆往复摇摆机构44往复摇摆时，单摆杆往复摇摆机构44提供动态支撑，当停止往复摇摆时，单摆杆往复摇摆机构44提供静态支撑，在静态支撑状态下，骑车者可以方便、精准的控制转向；骑车者上、下肢同步运动时，将模拟类似于用四肢奔跑的动作。
实施例4：图10至图12示出了本发明的第四种俯卧式双驱动自行车实施例，本实施例与实施例1基本相同，区别仅在于：膝部动态支撑机构53包括分设于车架1两侧的一对导轨535和一对膝部支撑垫533，各导轨535固定于车架1上，各踏板连杆523一端与曲柄521铰接，另一端设有U形连接头5321并通过该U形连接头5321与脚踏板522的转轴铰接，U形连接头5321滑动设置于导轨535上，位于第一主动链轮512同侧的导轨535、踏板连杆523和曲柄521构成一组曲柄滑块机构，各膝部支撑垫533通过一支座534装设于踏板连杆523的中部，膝部支撑垫533和支座534的承力支点位于踏板连杆523的正上方。本实施例在U形连接头5321与踏板连杆523直杆部分相接处垂直向下连接一短杆，在短杆下端装设滚轮，同时在短杆与踏板连杆523之间设有加强杆。
本实施例中，转向组件6包括转向前叉61和转向轴套63，转向轴套63上端套设于双曲柄旋转机构41的转轴上，转向轴套63下端穿过传动轴421与转向前叉61上端连接，转向前叉61下端支撑于前轮2的轮轴上。骑车者推动双曲柄旋转机构41绕传动轴421转动时，双曲柄旋转机构41经转向轴套63将转动传递给转向前叉61，转向前叉61再将转动传递到前轮2，从而控制前轮2转向。
在骑行时，骑车者下肢经双膝跪在膝部支撑垫533上，由膝部支撑垫533提供两个主要的动态支撑，双脚踩在脚踏板522上，并由脚踏板522提供两个辅助动态支撑，骑车者在骑行时臀部有上下运动，膝部作椭圆轨迹运动，脚蹬作直线往复运动；骑车者上肢经双手握住双曲柄旋转机构41，当驱动双曲柄旋转机构41旋转时，双曲柄旋转机构41提供动态支撑，当停止旋转双曲柄旋转机构41时，双曲柄旋转机构41提供静态支撑，在静态支撑状态下，骑车者可以方便、精准的控制转向。本实施例也可以采用较小的车轮，使骑车者的重心降低。
实施例5：图13至图15示出了本发明的第五种俯卧式双驱动自行车实施例，本实施例与实施例4基本相同，区别仅在于：前驱动组件4包括双摆杆往复摇摆机构43和联动机构42，联动机构42包括传动轴套428和一对同步曲柄摇杆传动系425，传动轴套428上端通过第三锥齿轮副426与双摆杆往复摇摆机构43的一对转轴连接，传动轴套428下端通过第四锥齿轮副429与一对同步曲柄摇杆传动系425的同步摇杆连接，同步曲柄摇杆传动系425的一对同步曲柄通过同步链传动轮系422与后轮传动机构51的第一主动链轮512同轴连接，将双摆杆往复摇摆机构43输入的动力传递到第一主动链轮512，从而实现前驱动组件4与后驱动组件5的联动输出。在其它实施例中，可通过在联动机构42中装设超越离合器可解除前驱动组件4与后驱动组件5的联动，具体安装方式有多种，均属于常规技术，在此不作详述。
本实施例中，双摆杆往复摇摆机构43与前轮2之间装设有转向组件6，转向组件6包括转向前叉61和转向轴套63，转向轴套63包括套设于双摆杆往复摇摆机构43的一对转轴上的转轴套管631，转向前叉61上端穿过传动轴套428并通过连接板633与转轴套管631连为一体，转向前叉61下端支撑于前轮2的轮轴上。骑车者推动双摆杆往复摇摆机构43绕传动轴421转动时，双摆杆往复摇摆机构43经转向轴套63将转动传递给转向前叉61，再由转向前叉61将转动传递到前轮2，从而控制前轮2转向。
本实施例中，转向前叉61上端还装设有转向把手611，骑车者可握住转向把手611，由转向把手611提供静态支撑，也可通过转向把手611精确控制转向。
在骑行时，骑车者下肢的支撑、运动方式与实施例4基本相同；上肢的支撑、运动方式与实施例2基本相同，区别仅在于骑车者可放开双摆杆往复摇摆机构43而握住转向把手611，让上肢得到更加充分的休息，也更便于骑车者控制转向。
实施例6：图16至图20示出了本发明的第六种俯卧式双驱动自行车实施例，本实施例与实施例1基本相同，区别仅在于：后轮传动机构51包括第一从动链轮511、第一主动链轮512和第一链条513，第一从动链轮511装设于后轮3上，第一主动链轮512设于车架1的后上部，第一链条513绕设于第一从动链轮511和第一主动链轮512上；蹬踩机构52包括分设于车架1两侧的一对曲柄521和一对脚踏板522，各曲柄521一端与第一主动链轮512中心固接，另一端与脚踏板522铰接。膝部动态支撑机构53包括分设于车架1两侧的一对摆杆531、一对连杆532和一对膝部支撑垫533，各摆杆531下端铰接于车架1的中下部，各连杆532一端与摆杆531的上端铰接，另一端设有U形连接头5321，U形连接头5321与脚踏板522的转轴铰接，位于第一主动链轮512同侧的摆杆531、连杆532和曲柄521构成一组曲柄摇杆机构，各膝部支撑垫533通过一支座534装设于连杆532的中部，膝部支撑垫533和支座534的承力支点位于连杆532的正上方。骑车者驱动后驱动组件5时，对后轮3单独提供驱动力。
本实施例中，前驱动组件4包括双曲柄旋转机构41和前轮传动机构45，前轮传动机构45包括第二从动链轮451、第二主动链轮452和第二链条453，第二从动链轮451装设于前轮2上，第二主动链轮452设于车架1的前部并与双曲柄旋转机构41的转轴连接，第二链条453绕设于第二从动链轮451和第二主动链轮452上。骑车者驱动双曲柄旋转机构41时，前驱动组件4对前轮2单独提供驱动力，前驱动组件4与后驱动组件5并未形成联动，骑车者具有更大的操作自由度。
本实施例中，双曲柄旋转机构41与前轮2之间装设有转向组件6，转向组件6包括转向前叉61和转向轴套63，转向轴套63上端套设于双曲柄旋转机构41的转轴上，转向轴套63下端与转向前叉61上端连接，转向前叉61下端支撑于前轮2的轮轴上。骑车者推动双曲柄旋转机构41绕转向前叉61上端转动时，双曲柄旋转机构41经转向轴套63将转动传递给转向前叉61，再由转向前叉61将转动传递到前轮2，从而控制前轮2转向。
本实施例中，车架1上装设有可调节高低、俯仰角度、前后位置的胸腹弹性支撑垫7，作为身体躯干的静态支撑，该胸腹弹性支撑垫7由胸腹垫板71、弹性支撑元件72、支撑管组件73和三组夹持紧固件74，胸腹垫板71为弧形曲面软垫，其下部通过弹性支撑元件72支撑在支撑管组件73上，三组夹持紧固件74用于紧固连接上述各部件以及车架1，松开对应的夹持紧固件74时可以实现胸腹弹性支撑垫7的高低调节、俯仰角度调节和前后位置调节，从而综合提高对骑车者胸腹支撑的舒适性。骑车者在骑行过程中并不需要一直使用胸腹弹性支撑垫7，只是在感觉到需要休息调整时才会使用，因此该胸腹弹性支撑垫7在本实施例中也只是用于辅助支撑，并非必须安装使用的必要部件。
本实施例中，第二主动链轮452上设有沿旋转轴心呈180度角设置有一对曲柄定位通孔，双曲柄旋转机构41中靠近第二主动链轮452的手摇曲柄上设有曲柄定位螺孔，第二主动链轮452上装设有穿过曲柄定位通孔与曲柄定位螺孔紧固连接的曲柄调节螺钉454。该结构使双曲柄旋转机构41中的一对手摇曲柄既可按180度设置（如图18所示），也可按0度设置（如图19所示），只须用曲柄调节螺钉454将一对手摇曲柄以不同角度与第二主动链轮452进行固定即可，转换操作简便；通过调整可丰富骑行姿势，提高骑行趣味性。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (21)

1.一种俯卧式双驱动自行车，包括车架（1）、前轮（2）、后轮（3）、前驱动组件（4）和后驱动组件（5），所述前轮（2）和后轮（3）分设于车架（1）的前部和后部，其特征在于：所述后驱动组件（5）包括用于带动后轮（3）的后轮传动机构（51）以及用于驱动后轮传动机构（51）的蹬踩机构（52），所述蹬踩机构（52）与车架（1）之间装设有随蹬踩机构（52）同步运动的膝部动态支撑机构（53），所述膝部动态支撑机构（53）包括一对膝部支撑垫（533）且膝部支撑垫（533）的运动轨迹为椭圆轨迹。
2.根据权利要求1所述的俯卧式双驱动自行车，其特征在于：所述后轮传动机构（51）包括第一从动链轮（511）、第一主动链轮（512）和第一链条（513），所述第一从动链轮（511）装设于后轮（3）上，所述第一主动链轮（512）设于车架（1）的中部，所述第一链条（513）绕设于第一从动链轮（511）和第一主动链轮（512）上；所述蹬踩机构（52）包括分设于车架（1）两侧的一对曲柄（521）、一对脚踏板（522）和一对踏板连杆（523），各曲柄（521）一端与第一主动链轮（512）中心固接，另一端与踏板连杆（523）铰接，踏板连杆（523）另一端与脚踏板（522）铰接。
3.根据权利要求2所述的俯卧式双驱动自行车，其特征在于：所述膝部动态支撑机构（53）还包括分设于车架（1）两侧的一对摆杆（531），各摆杆（531）上端铰接于车架（1）的后上部，下端与所述脚踏板（522）的转轴铰接，位于第一主动链轮（512）同侧的摆杆（531）、踏板连杆（523）和曲柄（521）构成一组曲柄摇杆机构，各膝部支撑垫（533）通过一支座（534）悬挂装设于踏板连杆（523）的中部。
4.根据权利要求2所述的俯卧式双驱动自行车，其特征在于：所述膝部动态支撑机构（53）还包括分设于车架（1）两侧的一对摆杆（531），各摆杆（531）下端铰接于车架（1）的后下部，上端与所述脚踏板（522）的转轴铰接，位于第一主动链轮（512）同侧的摆杆（531）、踏板连杆（523）和曲柄（521）构成一组曲柄摇杆机构，各膝部支撑垫（533）通过一支座（534）悬挂装设于踏板连杆（523）的中部。
5.根据权利要求2所述的俯卧式双驱动自行车，其特征在于：所述膝部动态支撑机构（53）还包括分设于车架（1）两侧的一对导轨（535），各导轨（535）固定于车架（1）上，各踏板连杆（523）一端与曲柄（521）铰接，另一端设有U形连接头（5321）并通过该U形连接头（5321）与脚踏板（522）的转轴铰接，所述U形连接头（5321）滑动设置于导轨（535）上，位于第一主动链轮（512）同侧的导轨（535）、踏板连杆（523）和曲柄（521）构成一组曲柄滑块机构，各膝部支撑垫（533）通过一支座（534）装设于踏板连杆（523）的中部，所述膝部支撑垫（533）和支座（534）的承力支点位于踏板连杆（523）的正上方。
6.根据权利要求1所述的俯卧式双驱动自行车，其特征在于：所述后轮传动机构（51）包括第一从动链轮（511）、第一主动链轮（512）和第一链条（513），所述第一从动链轮（511）装设于后轮（3）上，所述第一主动链轮（512）设于车架（1）的后上部，所述第一链条（513）绕设于第一从动链轮（511）和第一主动链轮（512）上；所述蹬踩机构（52）包括分设于车架（1）两侧的一对曲柄（521）和一对脚踏板（522），各曲柄（521）一端与第一主动链轮（512）中心固接，另一端与脚踏板（522）铰接。
7.根据权利要求6所述的俯卧式双驱动自行车，其特征在于：所述膝部动态支撑机构（53）还包括分设于车架（1）两侧的一对摆杆（531）和一对连杆（532），各摆杆（531）下端铰接于车架（1）的中下部，各连杆（532）一端与摆杆（531）的上端铰接，另一端设有U形连接头（5321），所述U形连接头（5321）与所述脚踏板（522）的转轴铰接，位于第一主动链轮（512）同侧的摆杆（531）、连杆（532）和曲柄（521）构成一组曲柄摇杆机构，各膝部支撑垫（533）通过一支座（534）装设于连杆（532）的中部，所述膝部支撑垫（533）和支座（534）的承力支点位于连杆（532）的正上方。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的俯卧式双驱动自行车，其特征在于：所述前驱动组件（4）包括双曲柄旋转机构（41）和联动机构（42），所述联动机构（42）包括传动轴（421）和同步链传动轮系（422），所述传动轴（421）上端通过第一锥齿轮副（423）与双曲柄旋转机构（41）的转轴连接，传动轴（421）下端通过第二锥齿轮副（424）与同步链传动轮系（422）的主动轮连接，所述同步链传动轮系（422）的从动轮与所述后轮传动机构（51）连接。
9.根据权利要求8所述的俯卧式双驱动自行车，其特征在于：所述双曲柄旋转机构（41）与前轮（2）之间装设有转向组件（6），所述转向组件（6）包括转向前叉（61）、转向连杆组（62）和转向轴套（63），所述转向轴套（63）包括套设于所述双曲柄旋转机构（41）的转轴上的转轴套管（631）和套设于传动轴（421）上的传动轴套管（632），所述转轴套管（631）与传动轴套管（632）通过连接板（633）连为一体，所述传动轴套管（632）通过所述转向连杆组（62）与转向前叉（61）上端连接，所述转向前叉（61）下端支撑于前轮（2）的轮轴上。
10.根据权利要求8所述的俯卧式双驱动自行车，其特征在于：所述双曲柄旋转机构（41）与前轮（2）之间装设有转向组件（6），所述转向组件（6）包括转向前叉（61）和转向轴套（63），所述转向轴套（63）上端套设于所述双曲柄旋转机构（41）的转轴上，转向轴套（63）下端穿过所述传动轴（421）与转向前叉（61）上端连接，所述转向前叉（61）下端支撑于前轮（2）的轮轴上。
11.根据权利要求1至7中任一项所述的俯卧式双驱动自行车，其特征在于：所述前驱动组件（4）包括双摆杆往复摇摆机构（43）和联动机构（42），所述联动机构（42）包括传动轴（421）和同步曲柄摇杆传动系（425），所述传动轴（421）上端通过第三锥齿轮副（426）与双摆杆往复摇摆机构（43）的一对转轴连接，传动轴（421）下端通过第二锥齿轮副（424）与同步曲柄摇杆传动系（425）的同步摇杆连接，所述同步曲柄摇杆传动系（425）的曲柄通过圆齿轮副（427）与所述后轮传动机构（51）连接。
12.根据权利要求11所述的俯卧式双驱动自行车，其特征在于：所述双摆杆往复摇摆机构（43）与前轮（2）之间装设有转向组件（6），所述转向组件（6）包括转向前叉（61）、转向连杆组（62）和转向轴套（63），所述转向轴套（63）包括套设于所述双摆杆往复摇摆机构（43）的一对转轴上的转轴套管（631）和套设于传动轴（421）上的传动轴套管（632），所述转轴套管（631）与传动轴套管（632）通过连接板（633）连为一体，所述传动轴套管（632）通过所述转向连杆组（62）与转向前叉（61）上端连接，所述转向前叉（61）下端支撑于前轮（2）的轮轴上。
13.根据权利要求1至7中任一项所述的俯卧式双驱动自行车，其特征在于：所述前驱动组件（4）包括单摆杆往复摇摆机构（44）和联动机构（42），所述联动机构（42）包括传动轴套（428）和同步曲柄摇杆传动系（425），所述传动轴套（428）上端与单摆杆往复摇摆机构（44）的摇摆手柄杆套接，传动轴套（428）中部与车架（1）铰接，传动轴套（428）下端与同步曲柄摇杆传动系（425）的同步摇杆连接，所述同步曲柄摇杆传动系（425）的曲柄通过圆齿轮副（427）与所述后轮传动机构（51）连接。
14.根据权利要求13所述的俯卧式双驱动自行车，其特征在于：所述单摆杆往复摇摆机构（44）与前轮（2）之间装设有转向组件（6），所述转向组件（6）包括转向前叉（61）、转向连杆组（62）和转向轴（64），所述转向轴（64）上端通过万向节与单摆杆往复摇摆机构（44）的摇摆手柄杆伸出传动轴套（428）下端的部分连接，转向轴（64）下端通过所述转向连杆组（62）与转向前叉（61）上端连接，所述转向前叉（61）下端支撑于前轮（2）的轮轴上。
15.根据权利要求1至7中任一项所述的俯卧式双驱动自行车，其特征在于：所述前驱动组件（4）包括双摆杆往复摇摆机构（43）和联动机构（42），所述联动机构（42）包括传动轴套（428）和一对同步曲柄摇杆传动系（425），所述传动轴套（428）上端通过第三锥齿轮副（426）与双摆杆往复摇摆机构（43）的一对转轴连接，传动轴套（428）下端通过第四锥齿轮副（429）与一对同步曲柄摇杆传动系（425）的同步摇杆连接，所述一对同步曲柄摇杆传动系（425）的曲柄通过圆齿轮副（427）与所述后轮传动机构（51）连接。
16.根据权利要求15所述的俯卧式双驱动自行车，其特征在于：所述双摆杆往复摇摆机构（43）与前轮（2）之间装设有转向组件（6），所述转向组件（6）包括转向前叉（61）和转向轴套（63），所述转向轴套（63）包括套设于所述双摆杆往复摇摆机构（43）的一对转轴上的转轴套管（631），所述转向前叉（61）上端穿过传动轴套（428）并通过连接板（633）与转轴套管（631）连为一体，所述转向前叉（61）下端支撑于前轮（2）的轮轴上。
17.根据权利要求16所述的俯卧式双驱动自行车，其特征在于：所述转向前叉（61）上端还装设有转向把手（611）。
18.根据权利要求1至7中任一项所述的俯卧式双驱动自行车，其特征在于：所述前驱动组件（4）包括双曲柄旋转机构（41）和前轮传动机构（45），所述前轮传动机构（45）包括第二从动链轮（451）、第二主动链轮（452）和第二链条（453），所述第二从动链轮（451）装设于前轮（2）上，所述第二主动链轮（452）设于车架（1）的前部并与双曲柄旋转机构（41）的转轴连接，所述第二链条（453）绕设于第二从动链轮（451）和第二主动链轮（452）上。
19.根据权利要求18所述的俯卧式双驱动自行车，其特征在于：所述双曲柄旋转机构（41）与前轮（2）之间装设有转向组件（6），所述转向组件（6）包括转向前叉（61）和转向轴套（63），所述转向轴套（63）上端套设于所述双曲柄旋转机构（41）的转轴上，转向轴套（63）下端与所述转向前叉（61）上端连接，所述转向前叉（61）下端支撑于前轮（2）的轮轴上。
20.根据权利要求19所述的俯卧式双驱动自行车，其特征在于：所述车架（1）上装设有可调节高低、俯仰角度、前后位置的胸腹弹性支撑垫（7）。
21.根据权利要求20所述的俯卧式双驱动自行车，其特征在于：所述第二主动链轮（452）上沿旋转轴心呈180度角设置有一对曲柄定位通孔，所述双曲柄旋转机构（41）中靠近第二主动链轮（452）的手摇曲柄上设有曲柄定位螺孔，所述第二主动链轮（452）上装设有穿过曲柄定位通孔与曲柄定位螺孔紧固连接的曲柄调节螺钉（454）。
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