CN103770889A

CN103770889A - 一种脚蹬和曲柄上下往复摆动的自行车

Info

Publication number: CN103770889A
Application number: CN201410026073.8A
Authority: CN
Inventors: 吴上生; 林旺阳
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2014-01-20
Filing date: 2014-01-20
Publication date: 2014-05-07

Abstract

本发明公开了一种脚蹬和曲柄上下往复摆动的自行车，该自行车的左单向离合器和右单向离合器的内孔分别与中轴固定连接；第一齿轮和第二齿轮分别与左单向离合器和右单向离合器的外圈固定连接；左曲柄一端连接左脚蹬，另一端空套在中轴上，通过换向拨杆与第一齿轮端面固定连接；右曲柄一端连接右脚蹬，右曲柄另一端空套在中轴上且与第二齿轮端面固定连接；第一小轴上固定有第三齿轮和第四齿轮；第二小轴上固定有第五齿轮和第六齿轮；第一齿轮与第四齿轮啮合；第三齿轮和第六齿轮啮合；第五齿轮与第二齿轮啮合。本发明改变传统自行车依靠脚用力蹬以驱动车辆前行的方式，利用人体重力驱动自行车前行，驱动力大且省力。

Description

一种脚蹬和曲柄上下往复摆动的自行车

技术领域

本发明涉及一种自行车，特别是涉及一种脚蹬和曲柄上下往复摆动的自行车；可以借人体重力为主要动力驱动自行车行驶。

背景技术

当今世界各国都共同面临能源危机，日益上升的石油油价，使得越来越多的人开始设法选择其他能源来替代石油，每年的9月22日是“世界无车日”。在无车日的出行方式，比较多的人会选快捷、环保、健身的自行车，说明自行车仍然深受广大人们和消费者的信任和喜爱。自行车仍将继续担负着绿色交通、和谐交通的责任。

现在自行车存在以下问题，在农村和山区，路况比较复杂，上下坡路段多，由于自行车驱动方式，使得骑行者消耗大量的体力也得不到理想的行驶速度和效果，特别是在上坡过程中，骑行者消耗的体力更大。现在自行车采用的人力驱动机构是通过中轴连接两个脚蹬和曲柄，在人施力传动过程中，人的脚掌通过作用在脚蹬上的力来驱动曲柄旋转，而脚掌作用在脚蹬上的力随着曲柄位置的不同，其作用力的大小和方向也不同，该作用力或为沿曲柄径向作用，或为沿曲柄切向作用。尤其当曲柄转动到与地面垂直的上下两位置时，人们为了驱动车辆，除了对脚蹬施加垂直分力外，还要施加一个水平的切向分力，方能使自行车向前行进。而此时由于人所骑自行车的鞍座位置相对于曲柄的位置是不变的，要施加一个驱动自行车前行的切向分力比较困难。此时，骑行者或者躬身屈腿，或者把身体向后移动一点距离，从而使脚掌对脚蹬偏离一定角度以产生水平方向的分力，而一些鞍座位置的布置也不符合人体结构功能的需要，骑行者很容易产生疲劳。

发明内容

本发明的目的是为了克服自行车的上述缺陷，提供一种利用人体重力驱动自行车前行，驱动力大且省力的脚蹬和曲柄上下往复摆动的自行车。

本发明结合人机工程的科学理论，提供一种巧妙利用人体重力驱动自行车前行的机械装置。

本发明目的通过如下技术方案实现：

一种脚蹬和曲柄上下往复摆动的自行车，包括车轮、车身、脚蹬、刹车、链轮和链条，链轮与链条连接，链条与车轮连接；还包括左曲柄、中轴、换向拨杆、第一齿轮、左单向离合器、第二齿轮、右单向离合器、右曲柄、箱体、第一小轴、第三齿轮、第四齿轮、第五齿轮、第六齿轮和第二小轴；所述中轴上设有链轮、左单向离合器和右单向离合器，左单向离合器和右单向离合器的内孔分别与中轴固定连接；第一齿轮和第二齿轮分别与左单向离合器和右单向离合器的外圈固定连接；换向拨杆一端与左曲柄活动连接，另一端与第一齿轮连接；左曲柄一端连接左脚蹬，另一端空套在中轴上，通过换向拨杆与第一齿轮端面固定连接；右曲柄一端连接右脚蹬，右曲柄另一端空套在中轴上且与第二齿轮端面固定连接；中轴上设有箱体，箱体内间隔设有第一小轴和第二小轴；第一小轴上固定有第三齿轮和第四齿轮；第二小轴上固定有第五齿轮和第六齿轮；第一齿轮与第四齿轮啮合；第三齿轮和第六齿轮啮合；第五齿轮与第二齿轮啮合。

人体重力如此通过左右脚掌分别作用在自行车的左右脚蹬上，左右曲柄交错上下摆动，实现自行车前行目标，且与传统自行车骑行方式一致，容易被人们接受。

相对于现有技术，本发明具有如下优点：

1、改变传统自行车依靠脚用力蹬以驱动车辆前行的方式，本发明利用人体重力驱动自行车前行，驱动力大且省力。

2、本发明机械结构简单，体积小。相比传统自行车，关键零件只需要增加三对齿轮传动、两个单向离合器。

3、本发明能够方便地应用到传统自行车上，技术上容易实现。

4、与传统自行车骑行方式一致，容易被人们接受。

附图说明

图1为脚蹬和曲柄上下往复摆动的自行车的曲柄与传动机构的结构示意图。

图2为脚蹬和曲柄上下往复摆动的自行车的曲柄与传动机构的主视图；

图3为为脚蹬和曲柄上下往复摆动的自行车的曲柄与传动机构的三维示意图。

图中示出：左曲柄1、中轴2、换向拨杆3、第一齿轮4、左单向离合器5、第二齿轮6、右单向离合器7、右曲柄8、箱体9、第一小轴10、第三齿轮11、第四齿轮12、第五齿轮13、第六齿轮14、第二小轴15和链轮16。

具体实施方式

为更好的理解本发明，下面结合附图对本发明作进一步详细的说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

如图1、2、3所示，一种脚蹬和曲柄上下往复摆动的自行车，包括车轮、车身、脚蹬、刹车、链轮和链条等自行车常规部件，还包括左曲柄1、中轴2、换向拨杆3、第一齿轮4、左单向离合器5、第二齿轮6、右单向离合器7、右曲柄8、箱体9、第一小轴10、第三齿轮11、第四齿轮12、第五齿轮13、第六齿轮14、第二小轴15和链轮16；中轴2上设有链轮16、左单向离合器5和右单向离合器7，左单向离合器5和右单向离合器7的内孔分别与中轴2固定连接；链轮与链条连接，链条与车轮连接；第一齿轮4和第二齿轮6分别与左单向离合器5和右单向离合器7的外圈固定连接；换向拨杆3一端与左曲柄1活动连接，另一端与第一齿轮4连接；左曲柄1一端连接左脚蹬，另一端空套在中轴2上，通过换向拨杆3与第一齿轮4端面固定连接；右曲柄8一端连接右脚蹬，右曲柄8另一端空套在中轴2上且与第二齿轮6端面固定连接；中轴2上设有箱体9，箱体9内间隔设有第一小轴10和第二小轴15；第一小轴10上固定有第三齿轮11和第四齿轮12；第二小轴15上固定有第五齿轮13和第六齿轮14；第一齿轮4与第四齿轮12啮合；第三齿轮11和第六齿轮14啮合；第五齿轮13与第二齿轮6啮合。链轮设置在中轴2的左侧。

本发明中，第一齿轮4和第二齿轮6同轴、第三齿轮11和第四齿轮12同轴、第五齿轮13和第六齿轮14同轴；第一齿轮4和第四齿轮12对外啮合传动、第二齿轮6和第五齿轮13对外啮合传动、第三齿轮11和第六齿轮14对外啮合传动。

自行车行走时，人体重力通过左右脚掌分别作用在自行车的左右脚蹬上。设定人体重力通过左脚先作用在左脚蹬上，与左脚蹬固定连接的左曲柄1向下转动，换向拨杆3、第一齿轮4、左单向离合器5和中轴2一起转动，中轴2与链轮16为一体，从而链轮16转动，通过链条驱动车轮转动；同时，第一齿轮4带动第四齿轮12，与第四齿轮12同轴的第三齿轮11带动第六齿轮14，与第六齿轮14同轴的第五齿轮13带动第二齿轮6啮合转动，此时第二齿轮6转动方向与第一齿轮4相反，第二齿轮6与右曲柄8固定连接，右曲柄8带动右脚蹬向上转动。

再设定人体重力通过右脚作用在右脚蹬上，与右脚蹬固定连接的右曲柄8向下转动，第二齿轮6、右单向离合器7和中轴2一起转动，中轴2与链轮16为一体，从而链轮16转动，通过链条驱动车轮转动；同时，第二齿轮6带动第五齿轮13，与第五齿轮13同轴的第六齿轮14带动第三齿轮11，与第三齿轮11同轴的第四齿轮12带动第一齿轮4啮合转动，此时第一齿轮4转动方向与第二齿轮6相反，第一齿轮4通过换向拨杆3与左曲柄1固定连接，左曲柄1带动左脚蹬向上转动。

对于两轮车，骑行者左脚朝前下方踩踏，人体重力作用在左脚蹬上，左脚蹬随左曲柄绕中轴向前下转动，人体重力经左脚蹬、左曲柄1转换为力矩经过换向拨杆3传递到第一齿轮4和左单向离合器5，左单向离合器5带动中轴2转动，中轴2与链轮16固定连接，从而链轮16转动，链轮16通过链条驱动车轮转动。同时，人体重力也经左脚蹬、左曲柄1转换为力矩经过换向拨杆3传递到第一齿轮4，第一齿轮4与第四齿轮12外啮合传动、第四齿轮12与第三齿轮11同轴、第三齿轮11与第六齿轮14外啮合传动、第六齿轮14与第五齿轮13同轴、第五齿轮13与第二齿轮6外啮合转动，第二齿轮6与右曲柄固定连接，右曲柄带动右脚蹬向上转动。实现左脚蹬/左曲柄绕中轴向下转动，右脚蹬/右曲柄绕中轴向上转动。

骑行者右脚朝前下方踩踏，人体重力作用在右脚蹬上，右脚蹬随右曲柄8绕中轴2向前下转动，人体重力经右脚蹬、右曲柄8转换为力矩传递到右单向离合器7，右单向离合器7带动中轴2转动，中轴2与链轮16固定连接，从而链轮16转动，链轮16通过链条驱动车轮转动。同时，人体重力也经右脚蹬、右曲柄8转换为力矩传递到第二齿轮6，第二齿轮6与第五齿轮13外啮合传动、第五齿轮13与第四齿轮12同轴、第四齿轮12与第一齿轮4外啮合传动，第一齿轮4与左曲柄1通过换向拨杆3固定连接，左曲柄1带动左脚蹬向上转动。实现右脚蹬与右曲柄绕中轴向下转动，左脚蹬与左曲柄绕中轴向上转动。

人体重力如此通过左右脚掌分别作用在自行车的右脚蹬和左脚蹬上，左脚蹬与右脚蹬一级左曲柄与右曲柄交错上下摆动，实现自行车前行目的。

左曲柄、中轴、换向拨杆、第一齿轮、左单向离合器、第二齿轮、右单向离合器、右曲柄、箱体、第一小轴、第三齿轮、第四齿轮、第五齿轮、第六齿轮和第二小轴优选由钢材制成。

实施例2

本发明的脚蹬和曲柄上下往复摆动同样适用于三轮车，装置同实施例1，只是后车轮为两个，并带有车厢，骑行者骑行方法也同实施例1。

以上所述仅为本发明的几种较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等,均应包含本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种脚蹬和曲柄上下往复摆动的自行车，包括车轮、车身、脚蹬、刹车、链轮和链条，链轮与链条连接，链条与车轮连接；其特征在于还包括左曲柄、中轴、换向拨杆、第一齿轮、左单向离合器、第二齿轮、右单向离合器、右曲柄、箱体、第一小轴、第三齿轮、第四齿轮、第五齿轮、第六齿轮和第二小轴；所述中轴上设有链轮、左单向离合器和右单向离合器，左单向离合器和右单向离合器的内孔分别与中轴固定连接；第一齿轮和第二齿轮分别与左单向离合器和右单向离合器的外圈固定连接；换向拨杆一端与左曲柄活动连接，另一端与第一齿轮连接；左曲柄一端连接左脚蹬，另一端空套在中轴上，通过换向拨杆与第一齿轮端面固定连接；右曲柄一端连接右脚蹬，右曲柄另一端空套在中轴上且与第二齿轮端面固定连接；中轴上设有箱体，箱体内间隔设有第一小轴和第二小轴；第一小轴上固定有第三齿轮和第四齿轮；第二小轴上固定有第五齿轮和第六齿轮；第一齿轮与第四齿轮啮合；第三齿轮和第六齿轮啮合；第五齿轮与第二齿轮啮合。

2.根据权利要求1所述的脚蹬和曲柄上下往复摆动的自行车，其特征在于：所述链轮设置在中轴的左侧。

3.根据权利要求1所述的脚蹬和曲柄上下往复摆动的自行车，其特征在于：所述左曲柄、中轴、换向拨杆、第一齿轮、左单向离合器、第二齿轮、右单向离合器、右曲柄、箱体、第一小轴、第三齿轮、第四齿轮、第五齿轮、第六齿轮和第二小轴由钢材制成。