WO2015054987A1

WO2015054987A1 - 一种俯卧式自行车

Info

Publication number: WO2015054987A1
Application number: PCT/CN2014/073336
Authority: WO
Inventors: 周利莎; 饶明沪
Original assignee: 周利莎
Priority date: 2013-10-16
Filing date: 2014-03-13
Publication date: 2015-04-23
Also published as: CN103707981B; US20160244123A1; US9815519B2; CN103707981A

Abstract

一种俯卧式自行车，包括车架（1）、前轮（2）、后轮（3）、用于带动后轮（3）的传动机构（4）以及用于驱动传动机构（4）的蹬踩机构（5），所述前轮（2）和后轮（3）分设于车架（1）的前部和后部，所述车架（1）的前部设有前臂支撑机构（6），所述蹬踩机构（5）与车架（1）之间装设有随蹬踩机构（5）同步运动的膝部动态支撑机构（7）。该俯卧式自行车采用动静结合的多点支撑，提高了骑行舒适性和骑行效率并兼具爬行健身功能。

Description

一种俯卧式自行车技术领域

本发明涉及一种自行车，尤其涉及一种俯卧式自行车。

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。然而，传统的坐骑式自行车远远满足不了上述这些发展趋势的需要。

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。

为了克服传统坐骑式自行车的上述缺点，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 "prone bicycle" (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 "bicycle placing rider in substantially semi-prone riding position" (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。

在传统坐骑式姿势中，自行车的把手支撑了骑车者部分上肢重量，脚蹬支撑了骑车者部分下肢的重量，而鞍座却支撑了骑车者大部分的体重。根据公告号为 CN1126683C的中国专利文献的说明，骑车者的支撑点有：腿在脚踏板上的支撑，大腿和臀部在鞍座上的支撑，胸部和肩部在腋窝支撑件的支撑，或者肩垫和围腰胸衣的支撑，以及胳膊和前臂在把手上的支撑。我们不难看出有些支撑点是不合理的，或者不是有效的。其一，与传统直立坐骑式不同，在俯卧姿势下，骑车者的腿基本上是水平的，腿的重量不可能再由脚踏板来支撑了，如果不提供特殊设计的脚蹬，比如带脚套的脚蹬，腿在蹬踩过程中就有可能掉下来而脱离脚蹬；其二，利用鞍座来提供支撑，在俯卧姿势下也是不合理的，在传统直立坐骑式下，利用鞍座来提供支撑是唯一的选择，也是最有效的支撑，但是，在俯卧姿势下，骑车者身体基本上是水平的，鞍座就不能提供有效的支撑了，尤其不能有效地支撑臀部，充其量也只能在两腿间的下裆处提供有限的支撑而已，从人体解剖学的观点来看，无论是男性还是女性，这个部位都不适合作为支撑部位；其三，从人体解剖学的观点来看，胸部作为支撑会影响呼吸系统；其四，腋窝的支撑限制了骑车者对车把方向的控制并造成上下车的不便。在上述公告号为 CN2564461Y和 US5887882A 的专利文献中，设计者只提供了肩支撑和胸腹支撑，这两处支撑的缺陷前文已有阐述，在此不再重复；同时，由于上述两个专利文献所公开的技术方案都没有提供鞍座对臀部和腿部的支撑，也就是说，没有对下肢提供任何支撑，腿在蹬踩过程中就有掉下来而脱离脚蹬的危险。在公告号为 US6050584A的专利文献中，设计者提供的也只是肩支撑和鞍座支撑，这两处支撑也是不尽合理的，其缺陷前文已有阐述，在此不再重复。此外，上述几种技术方案都没有为骑行者提供体位变换的可能性，这对于长途骑行是非常不利的，并且上述几种技术方案都不具备健身功能。

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，提供一种采用动静结合的多点支撑、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：

一种俯卧式自行车，包括车架、前轮、后轮、用于带动后轮的传动机构以及用于驱动传动机构的蹬踩机构，所述前轮和后轮分设于车架的前部和后部，所述车架的前部设有前臂支撑机构，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。

所述传动机构包括从动链轮、主动链轮和链条，所述从动链轮装设于后轮上，所述主动链轮设于车架的后下部，所述链条绕设于从动链轮和主动链轮上；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，各摆杆上端铰接于车架的后上部，各连杆一端与摆杆的下端铰接，另一端与所述曲柄铰接，位于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悬挂装设于摆杆与连杆的连接处。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，各摆杆上端铰接于车架的中上部，各连杆一端与摆杆的下端铰接，另一端与所述曲柄铰接，位于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悬挂装设于连杆的中部。

所述膝部动态支撑机构包括分设于车架两侧的一对摆杆、一对连杆和一对膝部支撑垫，各摆杆上端铰接于车架的中上部，各连杆一端与摆杆的下端铰接，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。

所述传动机构包括从动链轮、主动链轮和链条，所述从动链轮装设于后轮上，所述主动链轮设于车架的后上部，所述链条绕设于从动链轮和主动链轮上；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。

所述膝部动态支撑机构包括分设于车架两侧的一对导轨、一对连杆和一对膝部支撑垫，各导轨固定于车架上，各连杆一端滑动设置于导轨上，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，位于主动链轮同侧的导轨、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。

所述传动机构包括从动链轮、主动链轮和链条，所述从动链轮装设于后轮上，所述主动链轮设于车架的中部，所述链条绕设于从动链轮和主动链轮上；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，各曲柄一端与主动链轮中心固接，各踏板连杆一端与曲柄铰接，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。

所述传动机构包括所述后轮的转轴；所述蹬踩机构包括分设于转轴两端的一对曲柄和一对脚踏板，各曲柄一端与主动链轮中心固接，另一端与脚踏板铰接。

所述膝部动态支撑机构包括分设于转轴两侧的一对摆杆、一对连杆和一对膝部支撑垫，各摆杆上端铰接于车架的中上部，各连杆一端与摆杆的下端铰接，另一端与所述曲柄铰接，位于转轴同侧的摆杆、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悬挂装设于摆杆与连杆的连接处。

所述前臂支撑机构包括把手和肘部支撑垫，所述把手连接于车架的前叉上部，所述肘部支撑垫设于把手的后方。

所述前臂支撑机构下方设有上肢支撑把手，所述上肢支撑把手连接于车架的前叉中部。

所述脚踏板上设有用于防止脚掌脱离脚踏板的脚套。

所述膝部支撑垫与支座之间设有用于减振缓冲的弹性元件。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的俯卧式自行车，在车架的前部设有前臂支撑机构，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，前臂支撑机构实现对上身的静态支撑，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，这种动静结合的多点支撑方案，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；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；这种利用前臂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 2的第视角立体结构示意图。

图 4是本发明实施例 2的第二视角立体结构示意图。

图 5是本发明实施例 3的第视角立体结构示意图。

图 6是本发明实施例 3的第二视角立体结构示意图。

图 7是本发明实施例 4的第视角立体结构示意图。

图 8是本发明实施例 4的第二视角立体结构示意图。

图 9是本发明实施例 5的第视角立体结构示意图。

图 10是本发明实施例 5的第二视角立体结构示意图。

图 11是本发明实施例 6的第 -视角立体结构示意图。

图 12是本发明实施例 6的第二视角立体结构示意图。

图 13是本发明实施例 7的第视角立体结构示意图。

图 14是本发明实施例 7的第二视角立体结构示意图。

图 15是本发明实施例 8的第视角立体结构示意图。

图 16是本发明实施例 8的第二视角立体结构示意图。

图 17是本发明实施例 9的第视角立体结构示意图。

图 18是本发明实施例 9的第：二视角立体结构示意图。

图 19是本发明实施例 10的第一视角立体结构示意图。

图 20是本发明实施例 10的第二视角立体结构示意图。

图 21是实施例 1中前臂支撑机构的结构示意图。

图 22是前后距离可调的前臂支撑机构的结构示意图。

图 23是实施例 1中膝部支撑垫的悬臂式安装结构示意图。

图 24是另一种膝部支撑垫的悬臂式安装结构示意图。

图 25是实施例 3中膝部支撑垫的非悬臂式安装结构示意图。

图 26是另一种膝部支撑垫的非悬臂式安装结构示意图。

图 27是一种导轨的支撑结构示意图。图 28是另一种导轨的支撑结构示意图。

在图中：

1-车架； 2-前轮； 3-后轮； 4-传动机构； 5-蹬踩机构； 6-前臂支撑机构； 7-膝部动态支撑机构； 8-上肢支撑把手； 11-前叉； 31-转轴； 41-从动链轮； 42-主动链轮； 43-链条； 51- 曲柄； 52-脚踏板； 53-踏板连杆； 61-把手； 62-肘部支撑垫； 71-摆杆； 72-连杆； 73-膝部支撑垫； 74-支座； 75-导轨； 76-弹性元件； 77-防滑垫片； 521-脚套； 721-U形连接头； 741-悬臂轴； 742-轴套； 743-弹簧夹； 744-U形支架； 745-紧固螺栓； 746-十字座； 761- 弓形弹簧； 762-螺旋弹簧。

具体实施方式

实施例 1 : 图 1和图 2示出了本发明的第一种俯卧式自行车实施例，该俯卧式自行车包括车架 1、前轮 2、后轮 3、用于带动后轮 3的传动机构 4以及用于驱动传动机构 4的蹬踩机构 5，前轮 2和后轮 3分设于车架 1的前部和后部，车架 1的前部设有前臂支撑机构 6，蹬踩机构 5与车架 1之间装设有随蹬踩机构 5同步运动的膝部动态支撑机构 7。我们通过对现有技术的分析发现，仅仅依靠静态支撑很难满意地解决俯卧姿势下骑车者身体的支撑问题，本发明以人体解剖学、仿生学和人机工程学为依据，认真研究了人类以双肘和双膝着地的俯卧爬行姿势，借鉴人类爬行时的支撑方式，提出了静态支撑和动态支撑相结合的多点支撑方案，由于骑车者上身基本静止，故上身采用前臂支撑机构 6实现静态支撑，由于骑车者下肢是运动的，故下身采用随蹬踩机构 5同步运动的膝部动态支撑机构 7作为主要动态支撑，而蹬踩机构 5可作为辅助动态支撑，这种动静结合的多点支撑方案，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；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；这种利用前臂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。

如图 21所示，本实施例的前臂支撑机构 6包括一对把手 61和一对肘部支撑垫 62，一对把手 61连接于车架 1的前叉 11上部，且呈前窄后宽设置，把手 61前端朝上翘起，肘部支撑垫 62设于把手 61 的后端，肘部支撑垫 62可以分散肘部受力，提高操作舒适性；前臂支撑机构 6下方设有上肢支撑把手 8，上肢支撑把手 8连接于车架 1的前叉 11 中部，骑车者在骑行过程中可以选用前臂支撑机构 6对上身支撑，此时主要依靠肘部受力，还可以选用上肢支撑把手 8对上身支撑，此时主要依靠手掌和腕部受力，两种支撑方式可以随时转换，便于骑车者通过变换体位来缓解疲劳，以适应长途骑行的需求。在其他实施例中，把手 61和肘部支撑垫 62可以设计成角度可调的结构，也可设计成如图 22 所示的前后距离可调的结构，以适应不同身体条件骑车者的需求；同样，上肢支撑把手 8 也可设计成高低位置可调的结构。

本实施例中，传动机构 4包括从动链轮 41、主动链轮 42和链条 43，从动链轮 41装设于后轮 3上，主动链轮 42设于车架 1的后下部，链条 43绕设于从动链轮 41和主动链轮 42上；蹬踩机构 5包括分设于车架 1两侧的一对曲柄 51和一对脚踏板 52，一对曲柄 51呈 180度布置，各曲柄 51—端与主动链轮 42中心固接，另一端与脚踏板 52铰接，脚踏板 52上设有用于防止脚掌脱离脚踏板 52的脚套 521，该脚套 521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 τ型带。膝部动态支撑机构 7包括分设于车架 1两侧的一对摆杆 71、一对连杆 72和一对膝部支撑垫 73，各摆杆 71上端铰接于车架 1的后上部，各连杆 72—端与摆杆 71的下端铰接，另一端与曲柄 51铰接，位于主动链轮 42同侧的摆杆 71、连杆 72和曲柄 51构成一组曲柄摇杆机构，各摆杆 71和各连杆 72上均设有多个用于调节长度的连接孔，选用不同的连接孔时，可以调节其长度，以适应不同骑车者的下肢长度，各膝部支撑垫 73通过一支座 74悬挂装设于摆杆 71与连杆 72的连接处，膝部支撑垫 73与支座 74之间设有用于减振缓冲的弹性元件 76。如图 23所示，本实施例的膝部支撑垫 73根据膝盖的形状进行设计，可减轻对膝部的压力和不舒适感，该支座 74由一悬臂轴 741和一" 字座 746构成，十字座 746装设于悬臂轴 741上，悬臂轴 741的一端连接于连杆 72上，弹性元件 76为设置在十字座 746 四个端头的螺旋弹簧 762。如图 24所示，在其它实施例中，支座 74也可由悬臂轴 741、轴套 742和弹簧夹 743构成，弹性元件 76由四件连接于底座套与膝部支撑垫 73之间的弓形弹簧 761构成，弹簧夹 743设在两件纵向布置的弓形弹簧 761的直线段上，弹簧夹 743通过轴套 742和螺母固定在悬臂轴 741的一端，弹簧夹 743与轴套 742之间设有防滑垫片 77，悬臂轴 741的另一端连接于连杆 72上，松开螺母可以对弹簧夹 743及所连弹性元件 76和膝部支撑垫 73的俯仰角度进行调节，还可以使弹簧夹 743在弓形弹簧 761的直线段上进行前后位置微调，以便骑车者找到最舒适的膝部支撑角度和位置，拧紧螺母可以在防滑垫片 77的辅助作用下增强紧固，防止膝部支撑垫 73任意转动。

骑车者在骑行时双膝跪在膝部支撑垫 73上，由膝部支撑垫 73提供两个主要的动态支撑，双脚踩在脚踏板 52上，并由带脚套 521的脚踏板 52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 52作圆周运动，在骑行过程中，骑车者的大腿随摆杆 71摆动，膝部随之作圆弧轨迹运动，臀部无上下运动。

实施例 2: 图 3和图 4示出了本发明的第二种俯卧式自行车实施例，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 7包括分设于车架 1 两侧的一对摆杆 71、一对连杆 72和一对膝部支撑垫 73，各摆杆 71上端铰接于车架 1的中上部，各连杆 72—端与摆杆 71的下端铰接，另一端与曲柄 51铰接，位于主动链轮 42同侧的摆杆 71、连杆 72和曲柄 51构成一组曲柄摇杆机构，各膝部支撑垫 73通过一支座 74悬挂装设于连杆 72的中部，该连杆 72的长度较长，其中部设有多个调节孔，以便调节膝部支撑垫 73 的位置来适应不同骑车者小腿的长度，摆杆 71 与连杆 72连接的一端也开设有多个调节孔，方便调节摆杆 71的长度，以适应不同骑车者大腿的长度。

由于位于连杆 72中部的某一点的运动轨迹为椭圆，因此，膝盖随膝部支撑垫 73运动的轨迹为椭圆而不是圆弧往复运动，同时臀部也有一定的上下运动，这样就更加真实的模拟了爬行动作，这种模拟爬行的骑行动作有利于脊柱和心血管的康复和锻炼，是一种很好的健身方式；并且，在蹬踩过程中，当曲柄 51 过了最高点后，可以利用作用在膝部支撑垫 73上的部分身体重力帮助驱动曲柄 51向下转动，就像在传统直立坐骑式骑行姿态下，骑行者为了增加驱动力离开鞍座利用身体重力蹬踩脚蹬一样。

实施例 3 : 图 5和图 6示出了本发明的第三种俯卧式自行车实施例，本实施例与实施例 2基本相同，区别仅在于：膝部动态支撑机构 7包括分设于车架 1两侧的一对摆杆 71、一对连杆 72和一对膝部支撑垫 73，各摆杆 71上端铰接于车架 1的中上部，各连杆 72一端设有 U形连接头 721， U形连接头 721与脚踏板 52的转轴铰接，各连杆 72另一端也设有 U形结构，并通过 U形结构与摆杆 71的下端铰接，位于主动链轮 42同侧的摆杆 71、连杆 72和曲柄 51构成一组曲柄摇杆机构，各膝部支撑垫 73通过一支座 74装设于连杆 72的中部，膝部支撑垫 73和支座 74的承力支点位于连杆 72的正上方，形成非悬臂连接。如图 25所示，该支座 74取消了悬臂结构，转而采用 U形支架 744将十字座 746连接固定于连杆 72正上方的结构，这种非悬臂连接方式使连杆 72和膝部支撑垫 73的受力情况更好，不会由于连杆 72长且悬臂连接而产生偏斜。如图 26所示，在其它实施例中，支座 74也可由紧固螺栓 745、 U形支架 744和弹簧夹 743构成，并将弹性元件 76改为由四件弓形弹簧 761组成的结构，弹簧夹 743挂设在两件纵向布置的弓形弹簧 761的直线段上， U形支架 744设于两个弹簧夹 743之间，弹簧夹 743与 U形支架 744之间垫有防滑垫片 77，紧固螺栓 745穿过弹簧夹 743、防滑垫片 77、 U形支架 744和连杆 72并通过螺母固定在连杆 72正上方，松开螺母可以对弹簧夹 743及所连弹性元件 76和膝部支撑垫 73 的俯仰角度进行调节，还可以使弹簧夹 743在弓形弹簧 761的直线段上进行前后位置微调，以便骑车者找到最舒适的膝部支撑角度和位置，拧紧螺母可以在防滑垫片 77的辅助作用下增强紧固，防止膝部支撑垫 73任意转动。

实施例 4: 图 7和图 8示出了本发明的第四种俯卧式自行车实施例，本实施例与实施例 1基本相同，区别仅在于：传动机构 4包括从动链轮 41、主动链轮 42和链条 43，从动链轮 41装设于后轮 3上，主动链轮 42设于车架 1的后上部，链条 43绕设于从动链轮 41 和主动链轮 42上；蹬踩机构 5包括分设于车架 1两侧的一对曲柄 51和一对脚踏板 52，各曲柄 51—端与主动链轮 42中心固接，另一端与脚踏板 52铰接。膝部动态支撑机构 7 包括分设于车架 1两侧的一对摆杆 71、一对连杆 72和一对膝部支撑垫 73，各摆杆 71下端铰接于车架 1的中下部，各连杆 72—端与摆杆 71的上端铰接，另一端设有 U形连接头 721， U形连接头 721与脚踏板 52的转轴铰接，位于主动链轮 42同侧的摆杆 71、连杆 72和曲柄 51构成一组曲柄摇杆机构，各膝部支撑垫 73通过一支座 74装设于连杆 72的中部，膝部支撑垫 73和支座 74的承力支点位于连杆 72的正上方。

本实施例的骑行特点是：摆杆 71与车架 1的连接点改为车架 1的中下部，同时将主动链轮 42转移到车架 1的后上部，大概处于后轮 3的 45度相位的位置，这样增大了膝部动态支撑机构 7和传动机构 4整体高度，从而可以配选较小的车轮，并在转向时防止传动机构 4与地面刮擦，同时使骑车者的重心降低，提升对自行车的操控性。

实施例 5 : 图 9和图 10示出了本发明的第五种俯卧式自行车实施例，本实施例与实施例 4基本相同，区别仅在于：膝部动态支撑机构 7包括分设于车架 1两侧的一对相互平行的导轨 75、一对连杆 72和一对膝部支撑垫 73，各导轨 75固定于车架 1上，各连杆 72 一端通过滚轮滑动设置于导轨 75上，导轨 75和连杆 72至车架 1之间的距离相等，各连杆 72另一端设有 U形连接头 721， U形连接头 721与脚踏板 52的转轴铰接，位于主动链轮 42同侧的导轨 75、连杆 72和曲柄 51构成一组曲柄滑块机构，各膝部支撑垫 73通过一支座 74装设于连杆 72的中部，膝部支撑垫 73和支座 74的承力支点位于连杆 72的正上方。本实施例中，滚轮外圈做成凹弧形曲面，与圆管截面的导轨 75相配合，导轨 75下部还装有限位滚轮，以保证传动的平稳性。如图 27所示，在其它实施例中，可以将滚轮外圈做成外凸的弧形曲面，使之与凹型截面的导轨 75相配合；还可以采用双排滚轮与截面大体成 C形且底部带凹凸形槽体的导轨 75相配合的结构。本实施例的骑行特点与实施例 4基本相同，在此不再赘述。实施例 6: 图 11和图 12示出了本发明的第六种俯卧式自行车实施例，本实施例与实施例 5基本相同，区别仅在于：一对相互平行的导轨 75位于后轮 3两侧，且导轨 75相对于地面平行设置，一对连杆 72的长度更短，连杆 72靠近导轨 75 的一端向下延伸一短杆，短杆下端装有滑设于导轨 75上的滚轮，膝部支撑垫 73安装于连杆 72靠近导轨 75的位置。

由于本实施例膝部支撑垫 73安装在连杆 72的端部，而且导轨 75与地面平行，因此，本实施例的骑行特点是：膝部基本是直线往复运动，臀部基本没有上下运动。

实施例 7: 图 13和图 14示出了本发明的第七种俯卧式自行车实施例，本实施例与实施例 1基本相同，区别仅在于：传动机构 4包括从动链轮 41、主动链轮 42和链条 43，从动链轮 41装设于后轮 3上，主动链轮 42设于车架 1的中部，链条 43绕设于从动链轮 41 和主动链轮 42上；蹬踩机构 5包括分设于车架 1两侧的一对曲柄 51、一对脚踏板 52和一对踏板连杆 53，各曲柄 51—端与主动链轮 42中心固接，各踏板连杆 53—端与曲柄 51 铰接，另一端与脚踏板 52铰接。膝部动态支撑机构 7包括分设于车架 1两侧的一对摆杆 71和一对膝部支撑垫 73，各摆杆 71下端铰接于车架 1的后下部，即位于后轮 3后下方 45度左右的位置，上端与脚踏板 52的转轴铰接，位于主动链轮 42同侧的摆杆 71、踏板连杆 53和曲柄 51构成一组曲柄摇杆机构，各膝部支撑垫 73通过一支座 74悬挂装设于踏板连杆 53的中部。安装时，摆杆 71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。

本实施例的骑行特点是：骑车者在骑行时臀部有上下运动，膝部作椭圆轨迹运动，脚蹬作圆弧往复运动，当曲柄 51转过拐点后，骑车者可以利用身体的重力使曲柄 51向下转动，增加了驱动效率。

实施例 8: 图 15和图 16示出了本发明的第八种俯卧式自行车实施例，本实施例与实施例 7基本相同，区别仅在于：膝部动态支撑机构 7包括分设于车架 1两侧的一对摆杆 71和一对膝部支撑垫 73，各摆杆 71上端铰接于车架 1的后上部，下端与脚踏板 52的转轴铰接，位于主动链轮 42同侧的摆杆 71、踏板连杆 53和曲柄 51构成一组曲柄摇杆机构，各膝部支撑垫 73通过一支座 74悬挂装设于踏板连杆 53的中部。

本实施例的骑行特点与实施例 7基本相同，相比之下本实施例可以选用更小的车轮，使骑车者的重心更低一些。

实施例 9: 图 17和图 18示出了本发明的第九种俯卧式自行车实施例，本实施例与实施例 7基本相同，区别仅在于：膝部动态支撑机构 7包括分设于车架 1两侧的一对相互平行的导轨 75和一对膝部支撑垫 73，各导轨 75固定于车架 1上，同侧的导轨 75和踏板连杆 53与车架 1的间距相等，各踏板连杆 53—端与曲柄 51铰接，另一端设有 U形连接头 721并通过该 U形连接头 721与脚踏板 52的转轴铰接， U形连接头 721滑动设置于导轨 75上，位于主动链轮 42同侧的导轨 75、踏板连杆 53和曲柄 51构成一组曲柄滑块机构，各膝部支撑垫 73通过一支座 74装设于踏板连杆 53的中部，膝部支撑垫 73和支座 74的承力支点位于踏板连杆 53的正上方。本实施例在 U形连接头 721与踏板连杆 53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 53之间设有加强杆。

本实施例的骑行特点是：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。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 10:

图 19和图 20示出了本发明的第十种俯卧式自行车实施例，本实施例与实施例 1基本相同，区别仅在于：传动机构 4包括后轮 3的转轴 31，蹬踩机构 5包括分设于转轴 31两端的一对曲柄 51和一对脚踏板 52，各曲柄 51—端与主动链轮 42中心固接，另一端与脚踏板 52铰接，膝部动态支撑机构 7包括分设于转轴 31两侧的一对摆杆 71、一对连杆 72 和一对膝部支撑垫 73，各摆杆 71上端铰接于车架 1的中上部，各连杆 72—端与摆杆 71 的下端铰接，另一端与曲柄 51铰接，位于转轴 31同侧的摆杆 71、连杆 72和曲柄 51构成一组曲柄摇杆机构，各膝部支撑垫 73通过一支座 74悬挂装设于摆杆 71与连杆 72的连接处。

本实施例的骑行特点是：取消了链轮传动机构，可以减小前轮 2与后轮 3的轴距。在其它实施例中，膝部动态支撑机构 7也可根据需要采用类似于实施例 2至 7中所采用的结构。

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

权利要求

1.一种俯卧式自行车，包括车架（1)、前轮（2)、后轮（3)、用于带动后轮（3) 的传动机构（4) 以及用于驱动传动机构（4) 的蹬踩机构（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：所述车架（1) 的前部设有前臂支撑机构（6)，所述蹬踩机构（5) 与车架（1) 之间装设有随蹬踩机构（5) 同步运动的膝部动态支撑机构（7)。

2.根据权利要求 1所述的俯卧式自行车，其特征在于：所述传动机构（4) 包括从动链轮（41)、主动链轮（42) 和链条（43)，所述从动链轮（41) 装设于后轮（3) 上，所述主动链轮（42) 设于车架（1) 的后下部，所述链条（43) 绕设于从动链轮（41) 和主动链轮（42) 上；所述蹬踩机构（5) 包括分设于车架（1) 两侧的一对曲柄（51) 和一对脚踏板（52)，各曲柄（51) —端与主动链轮（42) 中心固接，另一端与脚踏板（52) 铰接。

3.根据权利要求 2所述的俯卧式自行车，其特征在于：所述膝部动态支撑机构（7) 包括分设于车架（1) 两侧的一对摆杆（71)、一对连杆（72) 和一对膝部支撑垫（73)，各摆杆（71) 上端铰接于车架（1) 的后上部，各连杆（72) —端与摆杆（71) 的下端铰接，另一端与所述曲柄（51) 铰接，位于主动链轮（42) 同侧的摆杆（71)、连杆（72) 和曲柄（51) 构成一组曲柄摇杆机构，各膝部支撑垫（73) 通过一支座（74) 悬挂装设于摆杆（71) 与连杆（72) 的连接处。

4.根据权利要求 2所述的俯卧式自行车，其特征在于：所述膝部动态支撑机构（7) 包括分设于车架（1) 两侧的一对摆杆（71)、一对连杆（72) 和一对膝部支撑垫（73)，各摆杆（71) 上端铰接于车架（1) 的中上部，各连杆（72) —端与摆杆（71) 的下端铰接，另一端与所述曲柄（51) 铰接，位于主动链轮（42) 同侧的摆杆（71)、连杆（72) 和曲柄（51) 构成一组曲柄摇杆机构，各膝部支撑垫（73) 通过一支座（74) 悬挂装设于连杆（72) 的中部。

5.根据权利要求 2所述的俯卧式自行车，其特征在于：所述膝部动态支撑机构（7) 包括分设于车架（1) 两侧的一对摆杆（71)、一对连杆（72) 和一对膝部支撑垫（73)，各摆杆（71) 上端铰接于车架（1) 的中上部，各连杆（72) —端与摆杆（71) 的下端铰接，另一端设有 U形连接头（721)，所述 U形连接头（721) 与所述脚踏板（52) 的转轴铰接，位于主动链轮（42) 同侧的摆杆（71)、连杆（72) 和曲柄（51) 构成一组曲柄摇杆机构，各膝部支撑垫（73) 通过一支座（74) 装设于连杆（72) 的中部，所述膝部支撑垫（73) 和支座（74) 的承力支点位于连杆（72) 的正上方。

6.根据权利要求 1所述的俯卧式自行车，其特征在于：所述传动机构（4) 包括从动链轮（41)、主动链轮（42) 和链条（43)，所述从动链轮（41) 装设于后轮（3) 上，所述主动链轮（42) 设于车架（1) 的后上部，所述链条（43) 绕设于从动链轮（41) 和主动链轮（42) 上；所述蹬踩机构（5) 包括分设于车架（1) 两侧的一对曲柄（51) 和一对脚踏板（52)，各曲柄（51) —端与主动链轮（42) 中心固接，另一端与脚踏板（52) 铰接。

7.根据权利要求 6所述的俯卧式自行车，其特征在于：所述膝部动态支撑机构（7) 包括分设于车架（1) 两侧的一对摆杆（71)、一对连杆（72) 和一对膝部支撑垫（73)，各摆杆（71) 下端铰接于车架（1) 的中下部，各连杆（72) —端与摆杆（71) 的上端铰接，另一端设有 U形连接头（721)，所述 U形连接头（721) 与所述脚踏板（52) 的转轴铰接，位于主动链轮（42) 同侧的摆杆（71)、连杆（72) 和曲柄（51) 构成一组曲柄摇杆机构，各膝部支撑垫（73) 通过一支座（74) 装设于连杆（72) 的中部，所述膝部支撑垫（73) 和支座（74) 的承力支点位于连杆（72) 的正上方。

8.根据权利要求 6所述的俯卧式自行车，其特征在于：所述膝部动态支撑机构（7) 包括分设于车架（1) 两侧的一对导轨（75)、一对连杆（72) 和一对膝部支撑垫（73)，各导轨（75) 固定于车架（1) 上，各连杆（72) —端滑动设置于导轨（75) 上，另一端设有 U形连接头（721)，所述 U形连接头（721) 与所述脚踏板（52) 的转轴铰接，位于主动链轮（42) 同侧的导轨（75)、连杆（72) 和曲柄（51) 构成一组曲柄滑块机构，各膝部支撑垫（73) 通过一支座（74) 装设于连杆（72) 的中部，所述膝部支撑垫（73) 和支座（74) 的承力支点位于连杆（72) 的正上方。

9.根据权利要求 1所述的俯卧式自行车，其特征在于：所述传动机构（4) 包括从动链轮（41)、主动链轮（42) 和链条（43)，所述从动链轮（41) 装设于后轮（3) 上，所述主动链轮（42) 设于车架（1) 的中部，所述链条（43) 绕设于从动链轮（41) 和主动链轮（42) 上；所述蹬踩机构（5) 包括分设于车架（1) 两侧的一对曲柄（51)、一对脚踏板（52) 和一对踏板连杆（53)，各曲柄（51) —端与主动链轮（42) 中心固接，各踏板连杆（53) —端与曲柄（51) 铰接，另一端与脚踏板（52) 铰接。

10.根据权利要求 9所述的俯卧式自行车，其特征在于：所述膝部动态支撑机构（7) 包括分设于车架（1) 两侧的一对摆杆（71) 和一对膝部支撑垫（73)，各摆杆（71) 下端铰接于车架（1) 的后下部，上端与所述脚踏板（52) 的转轴铰接，位于主动链轮

(42) 同侧的摆杆（71)、踏板连杆（53) 和曲柄（51) 构成一组曲柄摇杆机构，各膝部支撑垫（73) 通过一支座（74) 悬挂装设于踏板连杆（53) 的中部。

11.根据权利要求 9所述的俯卧式自行车，其特征在于：所述膝部动态支撑机构（7) 包括分设于车架（1) 两侧的一对摆杆（71) 和一对膝部支撑垫（73)，各摆杆（71) 上端铰接于车架（1) 的后上部，下端与所述脚踏板（52) 的转轴铰接，位于主动链轮 (42) 同侧的摆杆（71)、踏板连杆（53) 和曲柄（51) 构成一组曲柄摇杆机构，各膝部支撑垫（73) 通过一支座（74) 悬挂装设于踏板连杆（53) 的中部。

12.根据权利要求 9所述的俯卧式自行车，其特征在于：所述膝部动态支撑机构（7) 包括分设于车架（1) 两侧的一对导轨（75) 和一对膝部支撑垫（73)，各导轨（75) 固定于车架（1) 上，各踏板连杆（53) —端与曲柄（51) 铰接，另一端设有 U形连接头 (721) 并通过该 U形连接头（721) 与脚踏板（52) 的转轴铰接，所述 U形连接头 (721) 滑动设置于导轨（75) 上，位于主动链轮（42) 同侧的导轨（75)、踏板连杆 (53) 和曲柄（51) 构成一组曲柄滑块机构，各膝部支撑垫（73) 通过一支座（74) 装设于踏板连杆（53) 的中部，所述膝部支撑垫（73) 和支座（74) 的承力支点位于踏板连杆（53) 的正上方。

13.根据权利要求 1所述的俯卧式自行车，其特征在于：所述传动机构（4) 包括所述后轮（3) 的转轴（31); 所述蹬踩机构（5) 包括分设于转轴（31) 两端的一对曲柄

(51) 和一对脚踏板（52)，各曲柄（51) —端与主动链轮（42) 中心固接，另一端与脚踏板（52) 铰接。

14.根据权利要求 13所述的俯卧式自行车，其特征在于：所述膝部动态支撑机构 (7) 包括分设于转轴（31) 两侧的一对摆杆（71)、一对连杆（72) 和一对膝部支撑垫 (73)，各摆杆（71) 上端铰接于车架（1) 的中上部，各连杆（72) —端与摆杆（71) 的下端铰接，另一端与所述曲柄（51) 铰接，位于转轴（31) 同侧的摆杆（71)、连杆 (72) 和曲柄（51) 构成一组曲柄摇杆机构，各膝部支撑垫（73) 通过一支座（74) 悬挂装设于摆杆（71) 与连杆（72) 的连接处。

15.根据权利要求 1至 14中任一项所述的俯卧式自行车，其特征在于：所述前臂支撑机构（6) 包括把手（61) 和肘部支撑垫（62)，所述把手（61) 连接于车架（1) 的前叉

(11) 上部，所述肘部支撑垫（62) 设于把手（61) 的后方。

16.根据权利要求 1至 14中任一项所述的俯卧式自行车，其特征在于：所述前臂支撑机构（6) 下方设有上肢支撑把手（8)，所述上肢支撑把手（8) 连接于车架（1) 的前叉 (11) 中部。

17.根据权利要求 2至 14中任一项所述的俯卧式自行车，其特征在于：所述脚踏板

(52) 上设有用于防止脚掌脱离脚踏板（52) 的脚套（521)。

18.根据权利要求 3或 4或 5或 7或 8或 10或 11或 12或 14所述的俯卧式自行车，其特征在于：所述膝部支撑垫（73) 与支座 (74) 之间设有用于减振缓冲的弹性元件 (76)。