CN104015862B - 一种链条往复传动式踏板自行车 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种链条往复传动式踏板自行车，至少包括车架、前叉、前轮、后轮以及车把，所述的车架呈L型结构，车架的尾部固定有一朝上的门字型支架，支架的顶部和底部均水平安装有转动轴，其中后轮固定安装在下转动轴上；所述车架上设有踏板传动机构，所述踏板传动机构至少飞轮、滑轮、传动带、踏板、传动杆以及弹簧，其中滑轮安装于上转动轴上，飞轮安装于下转动轴上，传动带安装在飞轮与滑轮之间，所述的踏板安装在车架上，踏板的前端与车架的前部铰接，踏板的后端与传动杆的一端铰接或固定连接，传动杆的另一端铰接在传动带上。本发明提供的踏板自行车解决了现有技术中扭力转换效率低、驱动力小、可靠性低和寿命短等不足之处。

Description

一种链条往复传动式踏板自行车

技术领域

本发明提供了一种采用新型传动方式的自行车，尤其涉及一种链条往复传动式踏板自行车，属于自行车技术领域。

背景技术

目前，公知的自行车传动部分包括脚蹬、中轴、牙盘、曲柄、链条、飞轮、后轴、后轮等部件。由人力踩踏自行车的脚蹬，脚蹬带动曲柄和牙盘做圆周运动，牙盘通过链条拉动飞轮，飞轮带动后轮旋转推动自行车前进。

现有的自行车传动装置存在以下不足：其一是扭力转换效率不高。现有自行车在骑行时，当曲柄呈水平状态时，人踩脚蹬的力量能使牙盘输出最大扭力；当曲柄越过水平状态后，用同等力量踩踏脚蹬，牙盘输出的扭力小于曲柄呈水平时的最大值；当曲柄呈垂直状态，人踩脚蹬的力量方向与中轴圆心重叠，此时用力踩脚蹬，牙盘却无扭力输出，因此，现有传动装置不能将垂直方向的踩踏力最大限度的转换成旋转扭力。其二是驱动力不足。现有自行车采用坐姿骑行，自行车座椅承载了人体的主要重量，自行车的驱动力主要靠人大腿肌肉收缩产生动力，只有人大腿用力踩脚蹬时，牙盘才输出扭力驱动自行车，在人大腿不用力时，牙盘也无扭力输出，人体的重力势能并未产生相应的驱动扭力，所以驱动自行车的扭力不够大。

目前市场中也存在一些采用踩踏方式提供驱动力的自行车，但是都存在有一些不足之处。如200520124631.0专利中提出了翘板式自行车，可以借助人体重力做功，但该方案中采用脚踩板的中部与车架铰接，即支点位于杠杆的中部，因此使得脚踩板摇摆摆幅较小，而人力用力的主要靠小腿用力及踝关节转动来实现，使输出的驱动力有限。其次该方案采用刚性绳缠绕飞轮方式传动，存在可靠性较差、寿命短等不足，影响了该自行车的实用性。

200510042245.1专利中提出了双连杆双飞轮方案，通过人体踩动脚踏板，通过连杆带动链条、飞轮产生扭力，但该方案依然存在以下不足，且该方案中采用的长条形链条，其一端连接在连杆上，另一端固定在飞轮的一个牙齿上，链条绕在飞轮上，因此飞轮的旋转角度不能超过360度，飞轮的直径和周长决定了链条往复的最大行程。当飞轮直径小时，链条的往复行程小，限制了脚踏板的摆幅，不利于提高输出功率；而采用大直径飞轮时，飞轮的变速比会减小，不利于提升自行车的速度。由于该方案采用的链条并非闭合的环形链条，链条绷紧主要靠弹簧拉力实现，当选用拉力大的弹簧时，链条的紧绷效果好，但增加了阻力，输出驱动力会减少；当选用拉力小的弹簧时，链条就容易松脱，因此，该传动装置在增大驱动力提高输出功率及可靠性等方面仍不理想。

201310105447.0专利中提出了一种驱动机构和便携式自行车，采用驱动杆件的齿条与齿轮咬合，由驱动杆的齿条驱动齿轮，并通过单向轴承带动第一轮盘、环形链条、第二轮盘，最终将驱动力传送至车轮。该传动装置较复杂，使用了齿条、齿轮传动，制造、安装精度及车架刚度要求较高，成本较高，也不利于增加的驱动杆长度和摆幅来提高传动装置的输出功率。

发明内容

本发明提供了一种链条往复传动式踏板自行车，解决了现有技术中扭力转换效率低、驱动力小、可靠性低和寿命短等不足之处。

实现本发明上述目的所采用的技术方案为：

一种链条往复传动式踏板自行车，至少包括车架、前叉、前轮、后轮以及车把，所述的车架呈L型结构，车架的尾部固定有一朝上的门字型支架，支架的顶部和底部均水平安装有转动轴，分别为上转动轴和下转动轴，其中后轮固定安装在下转动轴上，随着下转动轴的转动而旋转；所述车架上设有2n(n≥1)套踏板传动机构，所述踏板传动机构对半分布在车架的左右两侧，所述踏板传动机构至少包括飞轮、滑轮、传动带、踏板、传动杆以及弹簧，其中滑轮安装于上转动轴上，飞轮安装于下转动轴上，传动带呈环形，且安装在飞轮与滑轮之间，所述的踏板安装在车架上，踏板的前端与车架的前部铰接，踏板的后端与传动杆的一端铰接或固定连接，传动杆的另一端铰接在传动带上，所述的弹簧安装固定在当踏板与车架之间，用脚踩下踏板时，踏板的尾端带动传动杆向下运动并拉伸弹簧，传动杆从而带动传动带向下运动，进而驱动飞轮和下转动轴旋转，下转动轴带动后轮前行；当脚抬起时，踏板的尾端在弹簧的拉力作用下向上运动，从而带动传动杆及传动带恢复至起始位置。

所述的踏板底面上设有挂钩孔，车架的的中部设有一相同的挂钩孔，弹簧的首尾两端分别连接在两挂钩孔上。

所述的飞轮与滑轮之间环形的传动带，采用链条传动或皮带传动。

所述的车架上固定安装有限位装置，限位装置由上限位块和下限位块组成，其中下限位块位于踏板的下方，上限位块位于踏板的上方。

所述的上限位块安装于门字型支架上，且位于踏板的后端的上方；所述的下限位块为减震弹簧。

本发明提供的链条往复传动式踏板自行车，由于采用了踏板传动机构，该机构能将人体踩踏踏板的力量高效率的转化成为驱动自行车前行的扭力，还能充分利用人体的重力势能做功，在人的大腿肌肉未明显用力时，也能将人体的重力势能继续转换成扭力推动自行车前行，而且链条往复的行程长度可以自由设计，允许脚踏板有很大的摆幅，可完全适应人踩踏脚踏板的最大步幅，使自行车能获得的驱动力和输出功率最大化。此外，由于人在长条形脚踏板上不同位置踩踏时，所需的力量和步幅不同，因此，脚踏板在一定范围内实现了无极变速功能，以适应不同的路况，有利于提高自行车的行驶的速度和距离。

本装置采用环形链条的往复运动的传动方式，当用脚踩下踏板时，踏板的尾端带动传动杆向下运动并拉伸弹簧，传动杆从而带动传动带向下运动，进而驱动飞轮和下转动轴旋转，下转动轴带动后轮前行；当脚抬起时，踏板的尾端在弹簧的拉力作用下向上运动，从而带动传动杆及传动带恢复至起始位置。在这个过程中，传动带都紧绷在滑轮与飞轮之间，再辅以其他稳固措施，使传动带运动可靠不易脱落。而回复弹簧与杠杆的连接点设计在接近支点的位置，弹簧的弹性形变幅度小，上述设计使本传动装置具有简单可靠寿命长的优点。

附图说明

图1为本发明实施例1提供的链条往复传动式踏板自行车的整体结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为本发明实施例2提供的链条往复传动式踏板自行车的整体结构示意图；

图4为图3的俯视图；

图5为本发明实施例3提供的链条往复传动式踏板自行车的整体结构示意图；

图6踏板传动机构的结构示意图；

图中：1-车架，2-前叉，3-前轮，4-后轮，5-车把，6-支架，7-上转动轴，8-下转动轴，9-飞轮，10-滑轮，11-传动带，12-踏板，13-传动杆，14-弹簧，15-挂钩孔，16-下限位块，17-上限位块。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做详细具体的说明，但是本发明的保护范围并不局限于以下实施例。

实施例1

本实施例提供的链条往复传动式踏板自行车的结构如图1和图2所示，包括车架1、前叉2、前轮3、后轮4以及车把5，其中前轮3和后轮4只设有一个，所述的车架1呈L型结构，车架1的尾部固定有一朝上的门字型支架6，支架6的顶部和底部均水平安装有转动轴，分别为上转动轴7和下转动轴8，其中后轮4固定安装在下转动轴8的中部，随着下转动轴8的转动而旋转；所述车架1上设有两套踏板传动机构，所述踏板传动机构对半分布在车架的左右两侧。

所述踏板传动机构的结构如图6所示，至少包括飞轮9、滑轮10、传动带11、踏板12、传动杆13以及弹簧14，其中滑轮10安装于上转动轴7上，飞轮9安装于下转动轴8上，传动带11呈环形，且安装在飞轮9与滑轮10之间，所述的传动带11为链条或皮带。所述的踏板12安装在车架1上，踏板12的前端与车架的前部铰接，踏板12的后端与传动杆13的一端铰接或固定连接，传动杆13的另一端铰接在传动带11上，所述的踏板12底面上设有挂钩孔15，车架的的中部设有一相同的挂钩孔15，弹簧14的首尾两端分别连接在两挂钩孔15上。所述的车架上固定安装有限位装置，限位装置由上限位块17和下限位块16组成，其中下限位块16位于踏板的下方，上限位块17位于踏板的上方。所述的上限位块17安装于门字型支架上，且位于踏板的后端的上方；所述的下限位块16为减震弹簧。上限位块和下限位块能够使踏板运动到接近限位极限位置时，减小冲击力和噪音，让脚踏板动作更柔和，使人体感到舒适。

在使用时，单人双脚站在两踏板上，当用脚踩下踏板时，踏板的尾端带动传动杆向下运动并拉伸弹簧，传动杆从而带动传动带向下运动，进而驱动飞轮和下转动轴旋转，下转动轴带动后轮前行；当脚抬起时，踏板的尾端在弹簧的拉力作用下向上运动，从而带动传动杆及传动带恢复至起始位置。按照此步骤左右双脚交替踩下抬起，驱动自行车向前运动。

实施例2

本实施例提供的链条往复传动式踏板自行车的结构如图3和图4所示，包括车架1、前叉2、前轮3、后轮4以及车把5，其中前轮3设有一个，后轮4设有两个，所述的车架1呈L型结构，车架1的尾部固定有一朝上的门字型支架6，支架6的顶部和底部均水平安装有转动轴，分别为上转动轴7和下转动轴8，其中两后轮4分别固定安装在下转动轴8的两端，随着下转动轴8的转动而旋转；所述车架1上设有两套踏板传动机构，所述踏板传动机构对半分布在车架的左右两侧。

本实施例中踏板传动机构的结构与使用方法均与实施例1相同。

实施例3

本实施例提供的链条往复传动式踏板自行车的结构如图5所示，包括车架1、前叉2、前轮3、后轮4以及车把5，其中前轮和后轮4均设有两个，所述的车架1呈L型结构，车架1的尾部固定有一朝上的门字型支架6，支架6的顶部和底部均水平安装有转动轴，分别为上转动轴7和下转动轴8，其中两后轮4分别固定安装在下转动轴8的两端，随着下转动轴8的转动而旋转；所述车架1上设有四套踏板传动机构，所述踏板传动机构对半分布在车架的左右两侧。

本实施例中踏板传动机构的结构均与实施例1相同。

本实施例在使用时，可由双人同时使用，每人双脚站在两踏板上，两人一起站在四个踏板上，当用脚踩下踏板时，踏板的尾端带动传动杆向下运动并拉伸弹簧，传动杆从而带动传动带向下运动，进而驱动飞轮和下转动轴旋转，下转动轴带动后轮前行；当脚抬起时，踏板的尾端在弹簧的拉力作用下向上运动，从而带动传动杆及传动带恢复至起始位置。按照此步骤左右双脚交替踩下抬起，驱动自行车向前运动。

Claims (4)

1.一种链条往复传动式踏板自行车，至少包括车架、前叉、前轮、后轮以及车把，其特征在于：所述的车架呈L型结构，车架的尾部固定有一朝上的门字型支架，支架的顶部和底部均水平安装有转动轴，分别为上转动轴和下转动轴，其中后轮固定安装在下转动轴上，随着下转动轴的转动而旋转；所述车架上设有2n(n≥1)套踏板传动机构，所述踏板传动机构对半分布在车架的左右两侧，所述踏板传动机构至少包括飞轮、滑轮、传动带、踏板、传动杆以及弹簧，其中滑轮安装于上转动轴上，飞轮安装于下转动轴上，传动带呈环形，且安装在飞轮与滑轮之间，所述的踏板安装在车架上，踏板的前端与车架的前部铰接，踏板的后端与传动杆的一端铰接或固定连接，传动杆的另一端铰接在传动带上，所述的弹簧安装固定在踏板与车架之间，用脚踩下踏板时，踏板的尾端带动传动杆向下运动并拉伸弹簧，传动杆从而带动传动带向下运动，进而驱动飞轮和下转动轴旋转，下转动轴带动后轮前行；当脚抬起时，踏板的尾端在弹簧的拉力作用下向上运动，从而带动传动杆及传动带恢复至起始位置；所述的踏板底面上设有挂钩孔，车架的中部设有一相同的挂钩孔，弹簧的首尾两端分别连接在两挂钩孔上。

2.根据权利要求1所述的链条往复传动式踏板自行车，其特征在于：所述的飞轮与滑轮之间环形的传动带，采用链条传动或皮带传动。

3.根据权利要求1所述的链条往复传动式踏板自行车，其特征在于：所述的车架上固定安装有限位装置，限位装置由上限位块和下限位块组成，其中下限位块位于踏板的下方，上限位块位于踏板的上方。

4.根据权利要求3所述的链条往复传动式踏板自行车，其特征在于：所述的上限位块安装于门字型支架上，且位于踏板的后端的上方；所述的下限位块为减震弹簧。