CN1211248C - 一种前后用步双驱动自行车 - Google Patents

Abstract

一种可同时采用人体的双臂，腰肌及双腿力量做功驱动的自行车。乘骑时，双臂及腰部在控制自行车的转向及平衡的同时可用力做功，并且双臂及腰部可与驱动后轮的双腿之间形成上、下、前、后反向交叉用力做功的同步驱动方式，相应的本自行车在整体结构上满足这种可提供较强大动力的前后同步的驱动方式的要求，由于这种驱动方式，本自行车可比现今通用的自行车具有更高的乘骑速度和逆风、逆坡等运行能力，以及健身、旅游和娱乐价值。

Description

一种前后同步双驱动自行车

一种前后双驱动自行车，它可以同时采用人体双臂、腰肌及双腿力量做功驱车前进，其可为双轮自行车，亦可为多轮自行车。

现在通用的自行车，无论是二轮普通自行车，还是赛车，还是多轮自行车，均采用双腿做功，后轮驱动的体能发挥与驱动传递方式，这种人本做功的驱动方式，并不能最好地发挥出人体的能量，限制了人体工作的最佳效率。从而也限制了当今自行车的速度，逆风、逆坡、载重及较长距离行驶等方面的能力。

本发明的目的是要通过改进人体的驱车方式及其相应的自行车的结构，使人体能够发挥出最大和最佳功率，从而较大地提高自行车这种人体能车的速度及运载能力，为现代社会提供一种更能适应其要求的新式体能车。

本发明所要改进的驱车方式是在发挥人体双腿做功驱车的同时，进一步全面地发挥出人体的双臂及腰部肌肉的能量。

本发明所述自行车的基本结构方式及其人体操作过程为：在采用双腿做功驱动后车轮前进的结构及方式的同时，采用双臂及腰肌驱动前车轮的结构及方式。将驱动前车轮的前驱动轴、前主驱动轮及前驱动臂等结构设于前车轮上顶端的转向臂把处，前驱动轴臂可同时做为自行车的转向臂把，人体的双臂及腰部在控制自行车的转向及平衡的同时做功，通过驱动轴臂及主、从驱动轮等结构的传递，将旋转扭矩及能量传递给前车轮，使其与由双腿做功驱动后车轮的扭矩一起推车前进。

下面以二轮自行车为例结合附图对本发明所述自行车的结构及操作过程做进一步的说明。

其中附图1、2为反映本自行车基本结构情况及基本驱动方式的主视图和附视图，附图3、4、5、6均为局部结构简图。

如图1、2所示，为了能够在有效地控制自行车的转向及平衡的同时，使人体的腰部与双腿的动作相协调，并且最大和最好地发挥出人体的能量，本发明所述自行车可采取的基本的主要的驱车方式为：双臂及双手分别控制并驱动两个相平行的前驱动臂[7][8]上的驱动把手[11](12)，双脚蹬踏和带动二个相平行的后驱动臂(9)(10)上的可勾起做功式脚蹬子[13][14]，当被双手驱动旋转做功的两个相平行的前驱动臂及驱动把手处于如图1、a所示的下端的可被向后拉回做功的工作位置时，二个相平行的后驱动臂及其脚蹬子相应地可恰处于附图1、b所示的上端的可被双脚用力向前向下蹬进踏下的工作位置；当双手驱动驱动把手及两个前驱动臂旋转至附图1、c所示的可被双手用力向前推进做功的上端的工作位置时，双脚带动的二个可勾起做功式脚蹬子(13)(14)又恰可处于附图1、d所示的下端的可被向后向上勾回带起做功的工作位置，这样人体的双手、双臂与双腿、双脚分别连同自行车的前后驱动臂一起恰可形成一种同步的、且上下前后相交叉地反向用力做功的驱车方式。这种上、下、前后相交叉地反向用力的驱车方式，可充分而最好地发挥人体的能量，使自行车始终拥有较大的驱动动力，从而明显地提高整个自行车的乘骑速度及逆风、逆坡等行驶能力。

为满足上述驱车方式的要求，本发明所述自行车的前后驱动轴及与其相应的驱动臂之间可采用如下的结构方式：

在前后驱动轴的二端可均设有其工作原理如飞轮的只驱动向多角度传递扭矩，非驱动向相对空滑的单传机构，即在前驱动轴[1]上设只从左侧向右侧传递扭矩的左前单传机构[3]，和只从右侧向左侧传递扭矩的右前单传机构[4]，在后驱动轴[2]上设只从左侧向右侧传递驱动扭矩的左后单传机构[5]和只从右侧向左侧传递驱动扭矩的右后单传机构[6]。

通过上述驱动向可多角度传递扭矩，非驱动向可相对空滑的单传机构的调节，可以使前、后驱动臂在工作时分别均以近相平行的工作位置驱车前进，即采用前述的可最好地发挥人体能量及效率的反向交叉用力的前后同步的回肢驱动方式。同时通过这种单传机构的调节，还可以使两个前驱动臂之间，二个后驱动臂之间以任意合适的夹角位置做功驱车前进，还可以使二个前驱动臂中的一个及二个后驱动臂中的一个完全静止不动，而另一个驱车前进。

根据需要也可以考虑在自行车的前后驱动轴上的同一侧分别只设一个前述的单传机构，这样也可以满足上述驱动方式的要求。当在后驱动轴上只设一个前述的单传机构时，还可以以这个单传机构的结构为基础并使其具有使二个后驱动臂可分别以0°和180°的相对位置关系锁止的能力，另外，根据需要本自行车的后轴上亦可不设单传机构，而只设可随时通过其变调而使两个后驱动臂只处于0°和180°的相对位置关系的变调锁止机构。

当以一个前驱动臂做功驱动前轮，而另一个前驱动臂处于适佳位置不动只在手臂的作用下控制平衡及转向时，通过调节使二个后驱动臂处于180°的相对位置关系驱车前进，这样就可以实现一种更容易操作实施的前一后二的三肢驱动方式。

根据需要还可以使二个前驱动臂均具有向内侧折转90°而与前驱动轴相平行相重叠的折转结构能力，当不需要使用二个前驱动臂驱动，并使它们均向内侧折转而与前驱动轴相重叠相接合，而只在手臂的持握之下控制车子的平衡及转向时，若只使二个后驱动臂以180°的夹角位置关系驱车前进，则这里所述的自行车即可近同于现今通用的只以双腿驱动后轮的横把自行车。当然，在只以后轮驱动时，也可以使二个前驱动臂在不折叠的情况下在手臂作用下控制平衡及转向，这样本自行车也可相当于现今通用的自行车。

为更好地发挥双腿肌肉的力量，并使每一个后驱动臂均可以和前驱动臂一起协调做功，本发明所述自行车上采用一种可实现双腿、双脚不但可以进行蹬进、踏下做功，同时还可以进行勾回、勾起做功的可进行全周360°做功驱车前进的可勾起全周做功式脚蹬子，简称“可勾起式脚蹬子”。这种可勾起式脚蹬子的基本情况结合附图4做以如下说明：

如附图4中所示，套在脚蹬子轴[28]上的的活动套管[29]，活动套管二端可设滚珠结构使其可在脚蹬子轴上自由转动，与活动套管[29]直接相连接的上脚蹬子板[30]，通过活动套管内侧可调长短距离的连接结构[31]而与活动套管及上脚蹬子板相连接的下脚蹬子板[32]。上脚蹬子板、活动套管及下脚蹬子板的外侧趟开。无连接结构，乘骑时，双脚处于上脚蹬子板和下脚蹬子板之间或蹬进踏下下脚蹬子板及整个脚蹬子做功或勾起，勾回上脚蹬子及整个脚蹬子做功，这样就可以周期性地或蹬进踏下，或勾回抬起进行全周做功驱车前进。同时根据需要双脚可随时从上下脚蹬子板外侧趟开的地方撤出或放入。通过对连接结构[31]的长短的调节，可以使其更适宜双脚用力做功的需要。

依靠前述的单传机构和可勾起做功式脚蹬子的作用，本自行车还可以实现只以同侧的一个前驱动臂和一个后驱动臂驱车前进的前一后一的双肢驱动方式和以一个前驱动臂与二个以任意夹角位置关系工作的后驱动臂一起做功驱车前进的驱车方式以及只以二个前驱动臂驱车前进等特殊的驱车方式。

在一些情况下，为尽可能地简化自行车的结构，本发明所述的自行车还可以采用二个相平行的前驱动臂与前驱动轴之间，二个相平行的后驱动臂与后驱动轴之间完全固死连接的简化结构方式。从而使其仍具有可实施前后同步的四肢反向交叉用力驱动的这一基本的和有力的驱车方式。

在前驱动部分结构的设置上可以考虑采用如图1、2所示的无前驱动轴套管和无独立设置的转向臂把的结构形式，也可以采用如图5所示的有套在前驱动轴上面的与前驱动轴座相连接，但始终不随前驱动轴一起转动的前驱动轴套管(33)并可以以其做为固定的转向臂把和可在其上面设置手闸(34)的结构方式，还可以采用如附图6所示的专设独立的固定的转向臂把(35)及可在其上面设置手闸(36)的结构方式。

在前驱动部分采用链条传递驱动扭矩的时候，可考虑在无驱动牙轮的一侧设置前驱动轴套管，在前驱动部分采用齿轮和轴传递驱动扭矩的结构时，可以考虑在前驱动轴的二侧均设置可做为固定持握臂把，并易在其上设置手闸的前驱动轴套管结构。

为确保本自行车在运行时前后车轮可处于同步驱动状态以及使前后驱动臂也处于驱动运行的角速度完全相同的可同步驱动的状态，本发明所述自行车在前后车轮的驱动传递比，车轮的大小等方面的设计上应符合上述的这种驱动臂及前后车轮均需同步驱动的要求。

本发明所述自行车的其它更具体的结构方式及工作过程结合附图，做以如下说明：

1、可变调力臂长短的驱动臂，本发明所述自行车的前后驱动臂，特别是二个前驱动臂可采用其长短可伸缩变化的结构方式，这样不但可以适应不同人体情况的需要，亦可以通过其改变整个自行车的驱动传递比，以适应不同的乘骑情况的要求。特别地在二个前驱动臂上可以进一步采用一种可容易地随时变调其长短的结构形式，使其可适应在乘骑过程中可随时增加牵引力或增加车速的需要。

2、本发明所述自行车可以采用从前驱动把手起设置手闸系统的制动方式，这里以无前驱动轴套管的前驱动结构方式的自行车为例，结合附图对其进行说明。

如附图3所示，乘骑时手握驱动把手做功及控制车子的平衡和转向，当前驱动臂、驱动把手处于任何工作位置需要制动自行车时，都可以以手指压下连接在驱动把手套管(16)上的制动手柄(17)再由制动手柄(17)将其位移传递给设于固定的驱动把手心轴(18)之上的制动滑块(19)使其产生轴向位移，这种位移再通过制动套管钢丝(20)等结构传递给设于驱动轴(1)上的制动滑块(21)使其同样产生轴向移动，最后制动滑块(21)的轴向移动通过制动柄杆(22)及与制动柄杆(22)相连接的制动钢丝(23)传递在前后车闸之上。在这些结构中，制动手柄(17)与制动滑块(19)制动连杆(22)与制动滑轮(21)之间均采用一种可相互顶压传递位移又可以彼此相脱离或非顶压接触的活连接结构，工作时，制动滑块(19)随驱动把手心轴一起做绕驱动轴(1)的圆周运动，连接在把手套管(16)之上的制动手柄(17)与把手套管(16)不但随把手心轴(18)一起绕驱动轴(1)做圆周运动，而且二者一起均在手的持握控制之下绕把手心轴(18)转动，非制动时，制动手柄(17)与制动滑块(19)相脱离，制动时，制动手柄(17)顶推制动滑块(19)使其产生轴向移动，制动滑块(21)与驱动轴(1)一起转动，制动柄杆(22)不动，非制动时制动柄杆(22)与制动滑块(21)相脱离，制动时，由制动钢丝(20)拉动而产生轴向位移的制动滑块(21)推压制动柄杆(22)使其转动并由其拉动制动钢丝(23)而使前车轮或后车轮制动。两个制动滑块与制动手柄(17)制动柄杆(22)相接触的部分均采用在制动时其任意外圆角度位置均可与制动手柄或制动柄杆相接触相顶压以传递位移的圆轮结构，在驱动把手心轴(18)和前驱动轴(1)之上可分别设置制动回位弹簧(26)及(27)。

3、低位设置的具有较高减震性能的车座，由于本发明所述的自行车在运行时，操作者可同时以前臂与双腿一起上下，前后交叉用力做功，这种倾向于前后用力的做功方式可使操作者的重心及车座位置较通用的只由双腿驱动的自行车低很多，这样更有利于自行车在乘骑过程中的平衡及稳定，同时由于更倾向于前后方向的用力做功及采用可勾起式脚蹬子，本发明所述的自行车可采用比只由双腿驱动的自行车具有更高、更好弹变及减震性能的车座，从而在自行车上实现一种更好的弹性车座减震方式。

4、为进一步提高本发明所述自行车的适应性，可在其前后车轮上同时设置变速机构，并使它们的增速传递比较现今通用的变速车的高。

5、流线形风挡及保护和装饰结构，为减小自行车在较高速运行时的风阻，本发明所述的自行车在其前轮的驱动轴，驱动臂把等附近处，可设置流线形的前风挡，并使其在结构形式上同时满足人体免受前驱动牙轮等结构的伤害和使自行车在整体造形上更美观的需要，这种流线形前风挡及保护和装饰结构的基本设置方式可如附图1、2、3中所示的那样，将其固定于前驱动轴座和前转向叉等处，使其可随前轮及前轮驱动部分一起转动，流线形风挡应将前驱动牙轮等结构罩起，在流线形风挡的后侧应顺设非趟开或非完全趟开的保护罩(37)以防止人体受到前驱动牙轮等结构的伤害，在流线形风挡的二端均设有与前驱动轴非接触的前驱动轴伸出孔(38)。

本发明所述自行车根据需要也可以不设置流线形风档结构，而只设置使人体免受前驱动部分伤害的保护及装饰性结构，如图5所示的前驱动牙轮保护罩(39)。

当本发明所述自行车为多轮自行车形式时，其驱动方式及为满足驱动方式而设置的基本结构亦可与二轮自行车的形式基本相同，即设置前驱动部分，双手在控制车子平衡及转向的同时，通过前驱动部分驱动前车轮，双脚同时驱动后车轮，可实行前后同步的反向交叉用力的四肢驱动的驱动方式等……。

Claims (6)

1.一种前后同步双驱动自行车，它包含：左右手前驱动摇臂<7>、<8>；左右手驱动把手<11>、<12>；左右脚驱动臂<9>、<10>；左右脚蹬子<13>、<14>；前后车轮及其轴皮上的前后驱动飞轮；前后驱动链轮、车架及鞍座等。设在右手驱动臂<8>之上的手驱动链轮通过链条等结构可将驱动力传给前车轮上的驱动飞轮及前车轮，右脚驱动臂<10>之上的脚驱动链轮通过链条等结构可将驱动力传给后车轮上的驱动飞轮及后车轮，本发明的特征在于左右手驱动摇臂<7>、<8>可处于相平行的位置工作关系状态，左右脚驱动臂<9>、<10>亦可处于相平行的工作关系状态，且每当相平行的左右手驱动摇臂<7>、<8>同处于向上提拉的a位置时，相平行的左右脚驱动臂<9>、<10>恰可处于向下蹬踏的b位置；每当相平行的左右手驱动摇臂<7>、<8>同处于向下推压的c位置时，相平行的左右脚驱动臂<9>、<10>恰可处于向上勾带的d位置，手驱动360°一周的同时，脚亦驱动360°，左右脚蹬子<13>、<14>可同时进行蹬、踏、勾带等的360°全周做功驱动。

2.根据权利要求1所述的自行车，其特征是在自行车的后驱动轴<2>等位置上可设只从左侧向右侧传递驱动扭矩的左后单传机构<5>及只从右侧向左侧传递驱动扭矩的右后单传机构<6>，单传机构<5>、<6>的工作原理可如自行车飞轮那样，即只驱动向单向多角度传递扭矩，非驱动向则相对空滑，通过单传机构<5>、<6>的调节，可使左、右脚驱动臂<9>、<10>随时处于0°或180°等所需要的夹角位置关系。

3.根据权利要求1、2所述的自行车，其特征是根据需要整个后驱动轴<2>等位置上亦可只设一个单传机构<5>或<6>。

4.根据权利要求1、2所述的自行车，其特征是根据需要在前驱动轴<1>等位置上亦可设单向传递驱动扭矩的左、右前单传机构<3>或<4>。

5.根据权利要求1所述的自行车，其特征是在自行车的前后驱动轴<1>、<2>等之上亦可不设权利要求2、3、4中所述的单传机构，而设通过变调可使两个手驱动臂<7>、<8>之间，两个脚驱动臂<9>、<10>之间分别处于0°或180°的相对位置关系进行工作的其它形式的变调锁止机构。

6.根据权利要求1所述的自行车，其特征是可360°做功的脚蹬子的结构包括：可套接在脚驱动臂外端侧脚蹬子心轴<28>上的活动套管<29>，与活动套管<29>直接相连接的上脚蹬子板<30>，通过活动套管内侧可调长短距离的连接结构<31>而与活动套管<29>及上脚蹬子板<30>相连接的下脚蹬子板<32>，上脚蹬子板<30>、活动套管<29>与下脚蹬子板<32>的外侧间趟开，无连接结构。

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