專利名稱：上下腳踏式自行車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自行車，尤其是涉及一種可以上下腳踏的自行車。
背景技術(shù)：
目前市場上通常使用的自行車的構(gòu)造，其特點是，腳踏板的腳踏方式是旋轉(zhuǎn)式，這種腳踏方式的自行車有兩個不足，腳踏板的位置不合理和受力的效率差，參見圖1、圖2和圖3。由實際體驗知，當一腳踏板受到大小相同、方向垂直于地面的力時，由于腳踏板的位置不同，因而腳踏時所用的力氣大小也不同，在圖1中示出了取經(jīng)過鞍座中心點Z點且垂直于地面的直線為Z線，當腳踏板離Z線距離遠時，踏起來費勁，近時省力?，F(xiàn)有的自行車，當腳踏板轉(zhuǎn)動時，腳踏板離Z線距離變化范圍大，踏起來費勁。當腳踏板受到一垂直于地面的力F時，由力學(xué)知識可知，其對旋轉(zhuǎn)中心的切向分力為f＝|F|×cosθ，對旋轉(zhuǎn)中心的力距為M＝f×L。其中θ為曲柄與水平線的夾角，在水平線之上為正角，在水平線之下為負角，L為曲柄長度，cosθ可看作力的效率，θ越小，效率越大；當腳踏板采用旋轉(zhuǎn)腳踏時，力的效率η的范圍是，0≤η≤1，因而力的效率差。以上兩個方面始終存在矛盾，當腳踏板位于a、b和g、i之間時，腳踏板離Z線距離近時，位置合理，但力的效益差，η≈0，存在兩個腳踏不動的“死區(qū)”；當腳踏板位于c、e之間時，力的效率接近于最大值“1”，但離Z線距離遠，位置不合理。
實用新型專利01207793.3，名稱為《踏板式自行車》，該專利公開了一種采用上下腳踏方式行駛的自行車，但由于其曲柄、腳踏板的位置與現(xiàn)有自行車相同，所以仍然存在腳踏板位置不合理的問題，踏起來仍然費力。另外現(xiàn)有的自行車只能坐著踏，而不能站著踏，隨意性差。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的自行車存在的受力效果差、腳踏板位置不合理引起的踏起來費力的問題，本發(fā)明的主要目的是，提供一種踏起來省力、舒適的自行車；本發(fā)明另一目的是提供一種既能坐著踏，也能站著踏，且同樣具有省力效果的自行車。
為解決上述技術(shù)問題，即一方面要求力的效率高，另一方面要求踏起來舒適的自行車，本發(fā)明的基本構(gòu)思是，腳踏板采用水平上下腳踏方式，曲柄的轉(zhuǎn)動被限制在一定范圍內(nèi)，通過改變中接頭的位置，即把中接頭后移，使腳踏板到Z線的距離縮短，就可達到省力的目的，同時降低中接頭的高度，緩和腳踏板在最高位置時腳腕的彎曲程度，使踏起來自然輕松。
本發(fā)明技術(shù)方案之一是這樣實現(xiàn)的上下腳踏式自行車，由鞍座12、車輪13、曲柄14、腳踏板15、車架4和離合器6構(gòu)成，鞍座12安裝在車架4的上面，車輪13分別安裝在車架4的前、后兩側(cè)，腳踏板15通過曲柄14與車架4聯(lián)接，所述車架4由前三角形和后三角形兩部分構(gòu)成，其中前三角形依次由上管412、前管411、下管413、中接頭415和立管414組成，后三角形依次由立管414、中接頭415、兩根平叉421和兩根立叉422構(gòu)成；中接頭415垂直對稱于車架4的平面；在中接頭415內(nèi)安裝有中軸418，其特征在于中軸418的兩端各安裝有離合器6，兩曲柄14的一端分別套在兩離合器6上；曲柄14上設(shè)有曲柄回復(fù)機構(gòu)7；取經(jīng)過鞍座中心點Z點并垂直于地面的直線為Z線，中接頭415距Z線的距離為D1，在Z線之前D1為正，在Z線之后D1為負，中接頭415距地面高度為H1，鞍座中心點Z點距地面的高度為H2，當H2＝5.2L時，D1與H1的范圍為-0.3L≤D1≤0.5L1.3L≤H1≤1.8L以上叁式中，L為曲柄長度；所述的車架4上設(shè)有底管423和至少一根的下立管416，底管423垂直對稱于車架4的平面，下立管416垂直接在中接頭415與底管423之間，且下立管416的對稱線與立管414的軸線是同一條直線，下管413的底端接在底管423中間，兩根平叉421均連在底管423上變成兩根斜叉421′；在中接頭415與下管413之間可以設(shè)有中下管417。
所述曲柄14上設(shè)有曲柄正角限位機構(gòu)8，對左右曲柄的轉(zhuǎn)動角度θ的限制范圍為θ≤80°。
所述曲柄回復(fù)機構(gòu)7可以由平面蝸卷彈簧77、底座78和蓋子79構(gòu)成，所述曲柄14與底座78固接，底座78安裝在離合器6的外圓周上，平面蝸卷彈簧77的一端安裝在底座78的內(nèi)凸臺上，其另一端經(jīng)夾頭固定在車架4上，并用蓋子79封閉。
所述曲柄回復(fù)機構(gòu)7也可以由蝸卷彈簧式曲柄回復(fù)器70和固定管71構(gòu)成，固定管71安裝在車輪13的后輪前、兩根斜叉421′的下部，其固定管71的兩端安裝有蝸卷彈簧式曲柄回復(fù)器70，蝸卷彈簧式曲柄回復(fù)器70的結(jié)構(gòu)由蝸卷彈簧盒72、平面蝸卷彈簧73和連接管74構(gòu)成，平面蝸卷彈簧73與曲柄14在同一平面上，其一端被固定在蝸卷彈簧盒72內(nèi)，另一端被引出，繞在曲柄14上，并固定在離合器6的一端外側(cè)；蝸卷彈簧盒72套接在連接管74的一端；所述的蝸卷彈簧盒72的盒蓋上可以設(shè)有棘爪機構(gòu)75，在連接管74的另一端還可以設(shè)有彈力調(diào)節(jié)旋鈕76；棘爪機構(gòu)75由棘爪軸螺絲751、棘爪752、棘爪彈簧753和棘爪架754構(gòu)成，棘爪752和棘爪彈簧753置于棘爪架754內(nèi)，并用棘爪軸螺絲751固定；彈力調(diào)節(jié)旋鈕76由棘輪761、螺管762、蓋子763構(gòu)成，棘輪761壓入蓋子763內(nèi)，蓋子763固定在螺管762的下端。
所述的正角限位機構(gòu)8可以由固定在曲柄14上的擋板85、立管414上的固定板83和彈簧84所組成，彈簧84的一端固定在固定板83上，另一端被擋板85壓住。
所述的正角限位機構(gòu)8也可以由蝸卷彈簧式曲柄回復(fù)器70入口處的彈簧81和平面蝸卷彈簧73引出端對應(yīng)位置上所固定的一個擋板82所組成，所述的彈簧81至少由一個構(gòu)成。
所述的底管423兩端設(shè)有曲柄負角限位機構(gòu)9，對左右曲柄的轉(zhuǎn)動角度θ的限制范圍為θ≤-80°。
所述的曲柄負角限位機構(gòu)9可以由負角限位器93構(gòu)成，所述的負角限位器93包括頂管橡皮頭931、頂管932、固定板933、動作筒934、頂管防脫螺絲935、柄管936和彈簧937；動作筒934與頂管932均為扇形結(jié)構(gòu)，其扇形的圓心與半徑與曲柄14的運動相一致；動作筒934為前端開口，其內(nèi)部后端設(shè)有彈簧937，動作筒934的上、下面設(shè)有對應(yīng)的螺帽938和螺絲孔，與之相配合的頂管932從動作筒934的前端插入，頂管932的上、下面設(shè)有對應(yīng)的細長槽，頂管橡皮頭931套在頂管932的前端；頂管防脫螺絲935依次經(jīng)動作筒934的螺帽938和螺絲孔、頂管932的細長槽，固定板933與柄管936固接起來，動作筒934的內(nèi)側(cè)固定在固定板933上，柄管936插入底管423內(nèi)，經(jīng)螺絲固定。
所述的曲柄負角限位機構(gòu)9可以由彈簧式負角限位器91及其轉(zhuǎn)動機構(gòu)92構(gòu)成；轉(zhuǎn)動機構(gòu)92安裝在底管423內(nèi)部的兩端，經(jīng)螺絲固定；所述的彈簧式負角限位器91包括頂管頭橡膠套911、頂管912、彈簧913、壓簧器動作筒914、頂管防脫螺釘915和壓簧器座916；所述的壓簧器座916為橫的“T”型空心結(jié)構(gòu)，橫向及豎向均設(shè)有內(nèi)螺紋，豎向設(shè)為主體，橫向設(shè)為柄管921；所述的壓簧器動作筒914與頂管912均為空心柱體結(jié)構(gòu)，內(nèi)側(cè)靠近下部的位置均設(shè)有帶內(nèi)螺紋的凸臺通孔，其中頂管912的頭部設(shè)有凸臺；壓簧器動作筒914通過螺紋，旋插入壓簧器座916的主體內(nèi)；彈簧913、壓簧器動作筒914依次套在頂管912上，且彈簧913被頂在凸臺與壓簧器動作筒914之間，所述的頂管頭橡膠套911套在頂管912的頭部凸臺上，所述的頂管防脫螺釘915的頭部及尾部均設(shè)有一段螺紋，通過其螺紋，旋插入壓簧器動作筒914及頂管912的凸臺通孔內(nèi)；所述的轉(zhuǎn)動機構(gòu)92包括柄管921、柄管固定螺帽922、轉(zhuǎn)動板923、蝸卷彈簧924和襯管925構(gòu)成；轉(zhuǎn)動板923的一側(cè)中部設(shè)有凸臺，另一側(cè)設(shè)有與柄管921配合的外螺紋，柄管固定螺帽922與柄管921通過外螺紋，依次套在轉(zhuǎn)動板923上，轉(zhuǎn)動板923的另一側(cè)的凸臺與蝸卷彈簧924的凹口配合連接，一起裝在襯管925內(nèi)，襯管925安裝在底管423內(nèi)，配合連接。
所述的曲柄負角限位機構(gòu)9可以由負角限位器94構(gòu)成，所述負角限位器94包括橡皮套941、固定管942、固定板943、空心管945和柄管944；所述固定板943的左側(cè)前面設(shè)有空心管945，橡皮套941套在固定管942上，并被固定管942的凸臺頂住，固定管942套在空心管的外面，用螺絲固定，固定板933的右側(cè)后面固接有柄管944，柄管944經(jīng)螺絲固定在底管423內(nèi)。
所述的鞍座12可以為可翻轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)包括鞍座架121、鞍管122、支撐桿123和立管夾124；其連接關(guān)系是，鞍座架121的后端與鞍管122鉸接，所述的鞍管122插入立管414內(nèi)，鞍座架121的兩側(cè)設(shè)有支撐桿123的滑動槽，兩支撐桿123的一端連接在立管夾124上，立管夾124固定在立管414上，兩支撐桿123的另一端置于鞍座架121兩側(cè)的滑動槽內(nèi)；其所配合的車架4的上管的后半段為下凹形，且接在立管414的中間，或者下管與上管相連后，接在前管的中間，上管的后端接在立管中間。
所述的離合器6可以為彈簧片式緩沖離合器，其結(jié)構(gòu)包括，裝有“千斤”的螺紋管61、棘輪62和內(nèi)齒輪63；螺紋管61為空心柱體結(jié)構(gòu)、其內(nèi)部設(shè)有內(nèi)螺紋、外部的中間設(shè)有凸臺，凸臺的兩邊設(shè)有外螺紋，螺紋管61通過內(nèi)螺紋連接在中軸418的兩端，棘輪62套在螺紋管61的凸臺上，所述的棘輪62的內(nèi)孔設(shè)有與螺紋管61凸臺上的“千斤”配合的棘輪齒，內(nèi)齒輪63與棘輪62配合，，并套在棘輪62上，在棘輪62和內(nèi)齒輪63的齒與齒之間設(shè)有彈簧片65；內(nèi)齒輪63兩側(cè)設(shè)有槽，槽上布滿滾珠64；螺紋管61的兩端外螺紋上連接有蓋板66，封閉住滾珠64，曲柄14套在內(nèi)齒輪63的外圓周上，蓋板66的螺紋上均布有開口槽，螺紋管61的外側(cè)一端均布有開口槽，經(jīng)螺絲把墊片67固定在中軸418上，且墊片67的凸臺部分卡在螺紋管61和蓋板66的開口槽內(nèi)。
所述的離合器6的結(jié)構(gòu)包括，裝有“千斤”的螺紋管61和棘輪68；螺紋管61為空心柱體結(jié)構(gòu)、其內(nèi)部設(shè)有內(nèi)螺紋、外部的中間設(shè)有凸臺，凸臺的兩邊設(shè)有外螺紋，螺紋管61通過內(nèi)螺紋連接在中軸418的兩端，棘輪68套在螺紋管61的凸臺上，所述的棘輪68的內(nèi)孔設(shè)有與螺紋管61的凸臺上的“千斤”配合的棘輪齒；棘輪68兩側(cè)設(shè)有槽，槽上布滿滾珠64；螺紋管61的兩端外螺紋上連接有蓋板66，封閉住滾珠64，曲柄14套在棘輪68的外圓周上，蓋板66的螺紋上均布有開口槽，螺紋管61的外側(cè)一端均布有開口槽，經(jīng)螺絲把墊片67固定在中軸418上，且墊片67的凸臺部分卡在螺紋管61和蓋板66的開口槽內(nèi)。
本發(fā)明的技術(shù)方案之二上下腳踏式自行車，由鞍座12、車輪13、曲柄14、腳踏板15、車架4和離合器6構(gòu)成，鞍座12安裝在車架4的上面，車輪13分別安裝在車架4的前、后兩側(cè)，腳踏板15通過曲柄14與車架4聯(lián)接，所述車架4由前三角形和后三角形兩部分構(gòu)成，其中前三角形依次由上管412、前管411、下管413、中接頭415和立管414組成，后三角形依次由立管414、中接頭415、兩根平叉421和兩根立叉422構(gòu)成；中接頭415垂直對稱于車架4的平面；在中接頭415內(nèi)安裝有中軸418，其特征在于中軸418的兩端各安裝有離合器6，兩曲柄14的一端分別套在兩離合器6上；曲柄14上設(shè)有曲柄回復(fù)機構(gòu)7；取經(jīng)過鞍座中心點Z點并垂直于地面的直線為Z線，中接頭415距Z線的距離為D1，在Z線之前D1為正，在Z線之后D1為負，中接頭415距地面高度為H1，鞍座中心點Z點距地面的高度為H2，當H2＝5.2L時，D1與H1的范圍為-0.3L≤D1≤0.5L1.3L≤H1≤1.8L以上叁式中，L為曲柄長度。
所述曲柄回復(fù)機構(gòu)7由平面蝸卷彈簧77、底座78和蓋子79構(gòu)成，所述曲柄14與底座78固接，底座78安裝在離合器6的外圓周上，平面蝸卷彈簧77的一端安裝在底座78的內(nèi)凸臺上，其另一端經(jīng)支架31固定在車架4上，并用蓋子79封閉。
所述的立管414上設(shè)有限制曲柄14向上運動的正角限位機構(gòu)8，對左右曲柄的轉(zhuǎn)動角度θ的限制范圍為θ≤80°。
所述的正角限位機構(gòu)8由固定在曲柄14上的擋板85、立管414上的固定板83和彈簧84所組成，彈簧84的一端被擋板85壓住。
所述的離合器6的結(jié)構(gòu)包括，裝有“千斤”的螺紋管61和棘輪68；螺紋管61為空心柱體結(jié)構(gòu)、其內(nèi)部設(shè)有內(nèi)螺紋、外部的中間設(shè)有凸臺，凸臺的兩邊設(shè)有外螺紋，螺紋管61通過內(nèi)螺紋連接在中軸418的兩端，棘輪68套在螺紋管61的凸臺上，所述的棘輪68的內(nèi)孔設(shè)有與螺紋管61的凸臺上的“千斤”配合的棘輪齒；棘輪68兩側(cè)設(shè)有槽，槽上布滿滾珠64；螺紋管61的兩端外螺紋上連接有蓋板66，封閉住滾珠64，曲柄14套在棘輪68的外圓周上，蓋板66的螺紋上均布有開口槽，螺紋管61的外側(cè)一端均布有開口槽，經(jīng)螺絲把墊片67固定在中軸418上，且墊片67的凸臺部分卡在螺紋管61和蓋板66的開口槽內(nèi)。
本發(fā)明技術(shù)方案之三，上下腳踏式自行車，由鞍座12、車輪13、曲柄14、腳踏板15、車架4和離合器6構(gòu)成，鞍座12安裝在車架4的上面，車輪13分別安裝在車架4的前、后兩側(cè)，腳踏板15通過曲柄14與車架4聯(lián)接，所述車架4由前三角形和后三角形兩部分構(gòu)成，其中前三角形依次由上管412、前管411、下管413、中接頭415和立管414組成，后三角形依次由立管414、中接頭415、兩根平叉421和兩根立叉422構(gòu)成；中接頭415垂直對稱于車架4的平面；在中接頭415內(nèi)安裝有中軸418，其特征在于中軸418的兩端各安裝有離合器6，所述的兩曲柄14分別套在兩離合器6上；所述的曲柄14由圓盤141和直柄142兩部分構(gòu)成，圓盤141套在離合器6上，在圓盤141的內(nèi)側(cè)設(shè)有曲柄齒輪143，在兩曲柄齒輪143之間通過交替齒輪145嚙合，交替齒輪145的軸線垂直于中接頭415，并經(jīng)過中接頭415的中點，交替齒輪145安裝軸承架144上，所述軸承架144設(shè)有前支撐腳191和后支撐腳192，前支撐腳191與后支撐腳192分別通過固定夾夾在兩根平叉421和下管413上；取經(jīng)過鞍座中心點Z點并垂直于地面的直線為Z線，中接頭415距Z線的距離為D1，在Z線之前D1為正，在Z線之后D1為負，中接頭415距地面高度為H1，鞍座中心點Z點距地面的高度為H2，當H2＝5.2L時，D1與H1的范圍為一0.3L≤D1≤0.5L1.3L≤H1≤1.8L以上叁式中，L為曲柄長度。
所述的離合器6的結(jié)構(gòu)包括，裝有“千斤”的螺紋管61和棘輪68；螺紋管61為空心柱體結(jié)構(gòu)、其內(nèi)部設(shè)有內(nèi)螺紋、外部的中間設(shè)有凸臺，凸臺的兩邊設(shè)有外螺紋，螺紋管61通過內(nèi)螺紋連接在中軸418的兩端，棘輪68套在螺紋管61的凸臺上，所述的棘輪68的內(nèi)孔設(shè)有與螺紋管61的凸臺上的“千斤”配合的棘輪齒；棘輪68兩側(cè)設(shè)有槽，槽上布滿滾珠64；螺紋管61的兩端外螺紋上連接有蓋板66，封閉住滾珠64，曲柄14套在棘輪68的外圓周上，蓋板66的螺紋上均布有開口槽，螺紋管61的外側(cè)一端均布有開口槽，經(jīng)螺絲把墊片67固定在中軸418上，且墊片67的凸臺部分卡在螺紋管61和蓋板66的開口槽內(nèi)。
所述車輪13的后軸427上可以設(shè)有小鏈輪161。
所述車輪13上的后軸軸承162安裝在后軸軸殼163內(nèi)。
本發(fā)明的優(yōu)點在于腳踏板位置合理，適合人體用力的特點，在整個腳踏范圍內(nèi)，不存在腳踏不動的“死區(qū)”，力的效率的范圍由原來的0≤η≤1，提高至0.5≤η≤1；腳踏板與Z線的距離，比原來向后縮短了，縮短的距離占總距離至少達到25％，一般可達到45％，即省力一般可達45％左右，因而踏起來省力，輕松、自然；并且既可坐著踏，也能站著踏，坐著踏與站著踏之間轉(zhuǎn)換方便，且在自行車行駛時，也能方便轉(zhuǎn)換；當站著踏時，其行駛速度要比現(xiàn)有技術(shù)的自行車坐著踏，明顯快得多。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)的自行車的結(jié)構(gòu)示意圖和Z線位置圖；
圖2a及圖2b為鞍座中心點Z點的位置決定圖；圖3a為現(xiàn)有技術(shù)的自行車腳踏板的受力分析圖；圖3b為現(xiàn)有技術(shù)的自行車腳踏板的安裝位置和受力的效率綜合分析圖；圖4a為本發(fā)明實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4b為本發(fā)明曲柄安裝位置結(jié)構(gòu)示意圖；圖5a和b為圖4中的自行車車架示意圖；圖5c-i為從圖5a和b衍生出來的七種靈活接法的車架結(jié)構(gòu)示意圖；圖5j-l為下立管、底管與曲柄負角限位機構(gòu)安裝的位置結(jié)構(gòu)示意圖；圖6a為圖4中的彈簧片式緩沖離合器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6b為本發(fā)明的圖6a的剖視圖；圖6c為本發(fā)明圖6a中裝有墊片的離合器結(jié)構(gòu)示意圖；圖6d為本發(fā)明圖6c中墊片的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6e為本發(fā)明圖6a中蓋板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6f為本發(fā)明圖6a中螺紋管的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6g為本發(fā)明圖6a中棘輪與內(nèi)齒輪連接的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6h-l為本發(fā)明圖6a中兩種彈簧片的結(jié)構(gòu)及安裝示意圖；圖7a為本發(fā)明圖4中的曲柄回復(fù)機構(gòu)7的底座結(jié)構(gòu)示意圖；圖7b為本發(fā)明圖7a中平面蝸卷彈簧一端的結(jié)構(gòu)圖；圖7c為本發(fā)明圖4中曲柄回復(fù)機構(gòu)7的外形圖；圖7d為本發(fā)明圖7c的安裝位置圖；圖7e為本發(fā)明圖7c的A-A剖視圖；圖7f為本發(fā)明圖7a中曲柄回復(fù)機構(gòu)7的蓋子內(nèi)側(cè)結(jié)構(gòu)示意圖；圖8a為本發(fā)明圖4中的正角限位機構(gòu)8的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8b為本發(fā)明圖8a的安裝位置結(jié)構(gòu)俯視圖；圖8c為本發(fā)明圖8b中的右曲柄擋板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8d為本發(fā)明圖8b中的左曲柄擋板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9a為本發(fā)明實施例2中的離合器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9b為本發(fā)明圖9a裝有墊片的離合器結(jié)構(gòu)示意圖；圖9c為本發(fā)明圖9a中螺紋管與棘輪的連接結(jié)構(gòu)示意圖；圖10a為本發(fā)明實施例3中的曲柄回復(fù)器的安裝位置圖；圖10b為本發(fā)明圖10a中的曲柄回復(fù)器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖10c、d為本發(fā)明曲柄回復(fù)器70的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖；圖10e為本發(fā)明曲柄回復(fù)器(不含棘爪機構(gòu)和彈力調(diào)節(jié)旋鈕)側(cè)面圖；圖11a為本發(fā)明圖10b曲柄回復(fù)器中的棘爪機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；圖11b為本發(fā)明圖10b曲柄回復(fù)器中的棘爪機構(gòu)棘爪架結(jié)構(gòu)示意圖；圖11c為本發(fā)明圖11a的俯視圖；圖12a為本發(fā)明圖10b曲柄回復(fù)器中的彈力調(diào)節(jié)旋鈕結(jié)構(gòu)示意圖；
圖12b為本發(fā)明圖12a的剖視圖；圖13為本發(fā)明曲柄回復(fù)器蝸卷彈簧的結(jié)構(gòu)示意圖；圖14a為本發(fā)明實施例4中的正角限位機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖14b為本發(fā)明圖14a的運動狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖；圖14c為本發(fā)明圖14a中彈簧安裝的結(jié)構(gòu)示意圖；圖14d為本發(fā)明圖14c的俯視圖；圖15為本發(fā)明實施例5的結(jié)構(gòu)示意圖；圖16a為本發(fā)明實施例1中的曲柄負角限位機構(gòu)的結(jié)構(gòu)之一示意圖；圖16b為圖16a的上部的剖視圖；圖16c為本發(fā)明圖16a的運動狀態(tài)圖；圖17a為本發(fā)明實施例1的曲柄負角限位機構(gòu)的結(jié)構(gòu)之二示意圖；圖17b為本發(fā)明圖17a的安裝在底管的結(jié)構(gòu)示意圖；圖17c為本發(fā)明17a的外形結(jié)構(gòu)示意圖；圖18為本發(fā)明實施例1中的曲柄負角限位機構(gòu)的結(jié)構(gòu)之三示意圖；圖19為本發(fā)明實施例7的結(jié)構(gòu)示意圖；圖20a為本發(fā)明圖19中的翻轉(zhuǎn)式鞍座結(jié)構(gòu)示意圖；圖20b為本發(fā)明鞍座支撐桿與第一種立管夾連接部分示意圖；圖20c-e為本發(fā)明翻轉(zhuǎn)式鞍座翻轉(zhuǎn)過程的結(jié)構(gòu)示意圖；圖20f-h為本發(fā)明圖20b中立管夾的分解結(jié)構(gòu)示意圖；圖20i-q為本發(fā)明圖20a中第二種立管夾安裝結(jié)構(gòu)示意圖；圖20r-t為本發(fā)明鞍座架支撐桿結(jié)構(gòu)圖；圖20u-w為本發(fā)明圖20a中鞍座和鞍座架結(jié)構(gòu)圖；圖21為本發(fā)明圖19中的腳踏板結(jié)構(gòu)示意圖；圖22為本發(fā)明實施例8的結(jié)構(gòu)示意圖；圖23為本發(fā)明實施例9的結(jié)構(gòu)示意圖；圖24a為本發(fā)明圖23中的圓盤曲柄結(jié)構(gòu)示意圖；圖24b為本發(fā)明圖23a的剖視圖；圖24c為本發(fā)明圓盤式曲柄及曲柄齒輪和交替齒輪的安裝結(jié)構(gòu)示意圖；圖24d為本發(fā)明兩圓盤式曲柄內(nèi)交替齒輪及其軸承、軸承架的結(jié)構(gòu)及安裝位置圖；圖24e為本發(fā)明圖24d中的交替齒輪下軸承架固定座結(jié)構(gòu)圖；圖24f為本發(fā)明圖24a中中接頭、下管及平叉的俯視圖；圖25a為圖23中后軸小鏈輪四分之一圖；圖25b為圖23中的后軸結(jié)構(gòu)圖；圖25c為圖23中后軸結(jié)構(gòu)軸截面圖。
具體實施例方式首先對本發(fā)明的各部件功能做如下說明離合器6的功能是，當踏下腳踏板15時，曲柄14經(jīng)離合器6帶動中軸418轉(zhuǎn)動，當松開腳踏板15時，曲柄14向上運動時，離合器6不能帶動中軸418轉(zhuǎn)動。其結(jié)構(gòu)有兩種，結(jié)構(gòu)之一為帶緩沖的離合器，結(jié)構(gòu)之二為不帶緩沖的離合器。
曲柄回復(fù)機構(gòu)7的功能是，當腳踏板15到達最底端時，經(jīng)曲柄回復(fù)機構(gòu)7的作用，使曲柄14作向上回復(fù)運動。其結(jié)構(gòu)有兩種，分別為如圖7c所示的結(jié)構(gòu)之一和如圖10c所示的結(jié)構(gòu)之二的平面蝸卷式彈簧曲柄回復(fù)器。
曲柄正角限位機構(gòu)8的功能是，當曲柄14回復(fù)到上方一定角度時，在曲柄正角限位機構(gòu)8的作用下，使其向上轉(zhuǎn)動的角度受到限制，阻止曲柄14繼續(xù)向上轉(zhuǎn)動，其結(jié)構(gòu)有兩種，分別為結(jié)構(gòu)一之和結(jié)構(gòu)之二。
曲柄負角限位機構(gòu)9的功能是，當曲柄14到達下方一定角度時，在曲柄負角限位機構(gòu)9的作用下，使其向下轉(zhuǎn)動的角度受到限制，阻止曲柄14繼續(xù)向下轉(zhuǎn)動，其結(jié)構(gòu)有三種，分別為結(jié)構(gòu)之一為曲柄負角限位器93，結(jié)構(gòu)之二為曲柄負角限位器91和結(jié)構(gòu)之三為曲柄負角限位器94。
腳踏板15采用在中軸前方上下腳踏，Z線為經(jīng)過鞍座12的中心點Z點并垂直于地面的直線，D1為中接頭415距Z線的距離，在Z線之前D1為正，在Z線之后D1為負，中接頭415距地面高度為H1，鞍座中心點Z點距地面的高度為H2，當H2＝5.2L時，D1與H1的范圍為-0.3L≤D1≤0.5L1.3L≤H1≤1.8L(以上叁式中，L為曲柄長度)其中Z點的高度H2＝5.2L，是為固定鞍座的位置，在此前提下，確定中接頭415的位置，才有實際意義。
下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案進行具體描述。
實施例1以28英寸自行車為例，結(jié)構(gòu)包括鞍座12、車輪13、曲柄14、腳踏板15、車架4、離合器6、后泥板426和后軸427，鞍座12安裝在車架4的上面，車輪13分別安裝在車架4的前、后兩側(cè)，腳踏板15通過曲柄14與車架4聯(lián)接，所述車架4由前三角形和后三角形兩部分構(gòu)成，參見圖5a至5i，其中前三角形依次由上管412、前管411、下管413、中接頭415和立管414組成，后三角形依次由立管414、中接頭415、兩根平叉421和兩根立叉422構(gòu)成；中接頭415垂直對稱于車架4的平面；在中接頭415內(nèi)安裝有中軸418，參見圖1。所述的車架4上設(shè)有底管423和下立管416，底管423垂直對稱于車架4的平面，下立管416垂直接在中接頭415與底管423之間，且下立管416的對稱線與立管414的軸線是同一條直線，下管413的底端接在底管423中間，兩根平叉421均連在底管423上變成兩根斜叉421′。兩根斜叉421′之間靠近車輪處設(shè)有斜叉小管424，兩根立叉422之間設(shè)有立叉小管425；可以起到加固車架4的作用。
中軸418的兩端各安裝有離合器6，兩曲柄14的一端分別套在兩離合器6上；曲柄14上設(shè)有曲柄回復(fù)機構(gòu)7；作用是使曲柄14復(fù)位。曲柄14上還設(shè)有曲柄正角限位機構(gòu)8，作用是對左右曲柄的轉(zhuǎn)動角度θ在向上的轉(zhuǎn)動范圍進行限制；參見圖4。
車架中的立管414上半段可以是直管，也可以是彎管；當為彎管時，立管414下半段的軸線與下立管416的對稱線為同一條直線；兩根斜叉421′的前端可以是彎的，參見圖4a，也可以是直的；參見圖5。下立管416為一根時，參見圖5a，下立管416的軸線與立管414的軸線在同一直線上，見圖5j中的直線N；下立管416為二根時，參見圖5b，兩根下立管416的對稱線與立管414的軸線是同一直線，即為圖5j-i中的直線N；c-i是各種彎曲管的車架，可以選擇圖5中的任何一種的車架，都是對現(xiàn)有自行車車架的改進。在中接頭415與下管413之間可以設(shè)有中下管417，當然也可以沒有中下管417。當接有中下管417時，其中接在下管413的一端的位置可靈活決定，參見圖5j和圖5k，中下管417垂直于下管413或中下管417與下管413形成任一銳角。上管412和下管413可以是直管，也可以是各種彎曲管，此為現(xiàn)有技術(shù)，這里不做描述。
本實施例中的離合器6采用彈簧片式緩沖離合器，其結(jié)構(gòu)(參見圖6)包括，裝有“千斤”的螺紋管61、棘輪62和內(nèi)齒輪63；螺紋管61為空心柱體結(jié)構(gòu)、參見圖6e，其內(nèi)部設(shè)有內(nèi)螺紋、外部的中間設(shè)有凸臺，凸臺的兩邊設(shè)有外螺紋，螺紋管61通過內(nèi)螺紋擰在中軸418的兩端，棘輪62套在螺紋管61的凸臺上，所述的棘輪62的內(nèi)孔設(shè)有與螺紋管61凸臺上的“千斤”配合的棘輪齒，內(nèi)齒輪63與棘輪62配合，套在棘輪62上，在棘輪62和內(nèi)齒輪63的齒與齒之間設(shè)有彈簧片65；內(nèi)齒輪63兩側(cè)設(shè)有槽，槽上布滿滾珠64；螺紋管61的兩端外螺紋上連接有蓋板66，封閉住滾珠64，曲柄14套在內(nèi)齒輪63的外圓周上，蓋板66的螺紋上均布有開口槽，螺紋管61的外側(cè)一端均布有開口槽，經(jīng)螺絲把墊片67固定在中軸418上，且墊片67的凸臺部分卡在螺紋管61和蓋板66的開口槽內(nèi)，墊片67、螺紋管61和蓋板66的開口槽的作用是防止在使用過程中滾珠64散落。
腳踏板15采用在中軸418前方上下腳踏，當向下腳踏腳踏板15時，曲柄14向下轉(zhuǎn)動，離合器6與中軸418處于擰緊狀態(tài)，當內(nèi)齒輪63轉(zhuǎn)動時，通過內(nèi)齒輪63上的齒、彈簧片65和棘輪62上的外齒，帶動棘輪62轉(zhuǎn)動，其內(nèi)側(cè)的棘輪齒也順時針轉(zhuǎn)動，再通過“千斤”，帶動中軸418轉(zhuǎn)動，彈簧片65從中起到緩沖作用；當腳向上離開腳踏板15時，曲柄14向上轉(zhuǎn)動，棘輪62的內(nèi)側(cè)棘輪齒不能作用在中軸418上，從而不帶動中軸418轉(zhuǎn)動。
本實施例的曲柄回復(fù)機構(gòu)7采用結(jié)構(gòu)之一，由平面蝸卷彈簧77、底座78和蓋子79構(gòu)成，參見圖7；所述曲柄14與底座78固接，底座78安裝在離合器6的外圓周上，平面蝸卷彈簧77的一端安裝在底座78的內(nèi)凸臺上，其另一端經(jīng)夾頭固定在車架4上，并用蓋子79封閉。由于圖7a的曲柄回復(fù)器，其內(nèi)部安裝的是圖9中的不帶緩沖功能的離合器，所以若要安裝圖6的緩沖離合器，只需把圖7a的曲柄回復(fù)器內(nèi)圈中棘輪齒去掉，再套在圖6a的外圓上就可以了。另外，圖7a中平面蝸卷彈簧77的引出端，在本實施例中，不采用圖7b的方式固定，而是直接固定在負角限位機構(gòu)9上；或者固定在夾頭上，夾頭固定在斜叉421′上，參見圖19。當腳踏腳踏板15向下運動時，曲柄14向下轉(zhuǎn)動，平面蝸卷彈簧77被旋緊，產(chǎn)生收縮力，當腳踏板15到達最底位置后，腳開始提起，曲柄14在平面蝸卷彈簧77收縮力的作用下，反向轉(zhuǎn)動，使腳踏板15向上運動。
本實施例的正角限位機構(gòu)8由固定在曲柄14上的擋板85、立管414上的固定板83和彈簧84所組成，參見圖8；目的是對左、右曲柄向上轉(zhuǎn)動角度θ進行限制。彈簧84的一端固定在固定板83上，另一端被擋板85壓住。當曲柄14在曲柄回復(fù)器7的作用下向上轉(zhuǎn)動時，擋板85跟著向上運動，直到壓到彈簧84，當彈簧84的反力與曲柄回復(fù)器7中的平面蝸卷彈簧77的收縮力相等時，停止運動，曲柄14被限制在一個正角值上。圖中曲柄14位于60度上，因而該曲柄正角限位機構(gòu)8對曲柄14轉(zhuǎn)動的角度θ的限制范圍為θ≤60°。因為車架的右側(cè)安裝有鏈罩419，正角限位機構(gòu)8安裝在車架左右兩側(cè)的位置略有不同，在右側(cè)，彈簧84在鏈罩419的內(nèi)側(cè)，其曲柄上的擋板85繞過鏈罩419。由于各種車型的鏈罩419大小、形狀略有不同，也可使固定在固定板83上的彈簧84位于鏈罩419的上方，即彈簧84與鏈罩419位于同一平面上，而固定在曲柄14上的擋板85也繞在鏈罩419外面，不繞過鏈罩419。
本發(fā)明還可在底管423的兩端安裝曲柄負角限位機構(gòu)9，目的是對左、右曲柄向下的轉(zhuǎn)動角度θ的范圍進行限制使左、右曲柄轉(zhuǎn)動角度θ≥-80°。以使曲柄14向下運動時不要達到垂直位置，達到省力和方便腳踏的目的。當然負角限位機構(gòu)可省略。所述負角限位機構(gòu)結(jié)構(gòu)有三種，下面分別加以描述結(jié)構(gòu)一曲柄負角限位機構(gòu)9的結(jié)構(gòu)之一由負角限位器93構(gòu)成，參見圖16；其結(jié)構(gòu)包括頂管橡皮頭931、頂管932、固定板933、動作筒934、頂管防脫螺絲935、柄管936、彈簧937和螺帽938；動作筒934與頂管932均為扇形結(jié)構(gòu)，其扇形的圓心與半徑與曲柄14的運動相一致；動作筒934為前端開口，其內(nèi)部后端設(shè)有彈簧937，彈簧937上下一排有若干個，動作筒934的上、下面中間處固定有螺帽938，設(shè)有對應(yīng)的螺絲孔，與之相配合的頂管932從動作筒934的前端插入，頂管932的上、下面設(shè)有對應(yīng)的細長槽，頂管橡皮頭931插入頂管932的前端；頂管防脫螺絲935依次經(jīng)螺帽938、動作筒934的螺絲孔、頂管932的細長槽后穿出，固定板933與柄管936固接起來，動作筒934的內(nèi)側(cè)固定在固定板933上，柄管936插入底管423內(nèi)，經(jīng)螺絲固定。
當曲柄14離開頂管932時，頂管932在彈簧937的作用下，向左運動，圖16b中箭頭方向表示頂管932運動方向，此時槽的右端與頂管防脫螺絲935相接觸，即頂管防脫螺絲935擋住了頂管932的運動，使它不致于脫落。當頂管932在曲柄14的作用下運動時，柄管不會轉(zhuǎn)動，不需安裝轉(zhuǎn)動機構(gòu)。動作筒934的內(nèi)側(cè)與固定板933之間，可以通過螺絲連接，且固定位置可以左右移動，使曲柄負角限位機構(gòu)對曲柄負角方向的轉(zhuǎn)動，可在小范圍內(nèi)變動。
結(jié)構(gòu)二曲柄負角限位機構(gòu)9結(jié)構(gòu)之二由彈簧式負角限位器91及其轉(zhuǎn)動機構(gòu)92構(gòu)成；參見圖17，轉(zhuǎn)動機構(gòu)92安裝在底管423內(nèi)部的兩端，經(jīng)螺絲固定；所述的彈簧式負角限位器91包括頂管頭橡膠套911、頂管912、彈簧913、壓簧器動作筒914、頂管防脫螺釘915和壓簧器座916；所述的壓簧器座916為橫的“T”型空心結(jié)構(gòu)，橫向及豎向均設(shè)有內(nèi)螺紋，豎向設(shè)為主體，橫向設(shè)為柄管921；所述的壓簧器動作筒914與頂管912均為空心柱體結(jié)構(gòu)，內(nèi)側(cè)靠近下部的位置均設(shè)有帶內(nèi)螺紋的凸臺通孔，其中頂管912的頭部設(shè)有凸臺；壓簧器動作筒914通過螺紋，旋插入壓簧器座916的主體內(nèi)；彈簧913、壓簧器動作筒914依次套在頂管912上，且彈簧913被頂在頂管912的凸臺與壓簧器動作筒914之間，所述的頂管頭橡膠套911套在頂管912的頭部凸臺上，所述的頂管防脫螺釘915的頭部及尾部均設(shè)有一段螺紋，通過其螺紋，旋插入壓簧器動作筒914及頂管912的凸臺通孔內(nèi)；所述的轉(zhuǎn)動機構(gòu)92包括柄管921、柄管固定螺帽922、轉(zhuǎn)動板923、蝸卷彈簧924和襯管925構(gòu)成；轉(zhuǎn)動板923的一側(cè)中部設(shè)有凸臺，另一側(cè)設(shè)有與柄管921配合的外螺紋，柄管固定螺帽922與柄管921通過外螺紋，依次套在轉(zhuǎn)動板923上，轉(zhuǎn)動板923的另一側(cè)的凸臺與蝸卷彈簧924的凹口配合連接，一起裝在襯管925內(nèi)，襯管925安裝在底管423內(nèi)，配合連接。
這種結(jié)構(gòu)通過調(diào)節(jié)頂管912在壓簧器動作筒914內(nèi)的位置可以方便的調(diào)節(jié)曲柄負角轉(zhuǎn)動所需要的角度。
位于中軸418左側(cè)的曲柄14轉(zhuǎn)動到最下面時，被左側(cè)的彈簧式負角限位器91頂住，經(jīng)彈簧913緩沖，最終停止向下轉(zhuǎn)動。當把頂管912壓到底，頂管912底部與壓簧器動作筒914底部相接觸時，彈簧913應(yīng)還未被全部壓縮；曲柄負角限位器91的中心線應(yīng)位于曲柄14的轉(zhuǎn)動平面上，這樣，曲柄14就能壓在頂管912頭部。當腳踏板15往下踏時，應(yīng)使頂管912的頭部正好平貼在曲柄14邊沿上，曲柄14繼續(xù)向下轉(zhuǎn)動，負角限位器的彈簧逐漸被壓縮，同時負角限位器也跟著逆時針轉(zhuǎn)動，從而帶動其轉(zhuǎn)動板923、蝸卷彈簧924的中心圓柱體一起逆時針轉(zhuǎn)動。蝸卷彈簧924處于逐漸卷緊狀態(tài)，直到把頂管912壓到底，曲柄14被緩沖限位而停止向下轉(zhuǎn)動。當腳踏板15踏到最下面，腳開始上提，在蝸卷彈簧924作用下，其中間的圓柱體開始順時針轉(zhuǎn)動，從而帶動負角限位器組件一起順時針轉(zhuǎn)動，腳踏板15再往下踏，曲柄14碰到頂管912頭部后，重復(fù)前面的過程。
結(jié)構(gòu)三曲柄負角限位機構(gòu)9結(jié)構(gòu)之三由負角限位器94構(gòu)成，參見圖18；所述負角限位器94包括橡皮套941、固定管942、固定板943、柄管944和空心管945；所述固定板943的左側(cè)前面固定有空心管945，橡皮套941套在固定管942上，并被固定管942的凸臺頂住，固定管942套在空心管945的外面，用螺絲固定，固定板933的右側(cè)后面固接有柄管944，柄管944經(jīng)螺絲固定在底管423內(nèi)。
當腳踏板15向下踏時，曲柄14壓在固定管942前端的橡皮套941上，由于橡皮套941的彈性，對曲柄14向下運動起到緩沖阻礙作用，使其慢慢停下來。
當安裝負角限位機構(gòu)9時，負角限位機構(gòu)與車架4中的下立管416與底管423的關(guān)系如下1)若下立管416過長，負角限位器位于曲柄14轉(zhuǎn)動范圍之外，負角限位器將頂不到曲柄14，無法對曲柄轉(zhuǎn)動范圍進行控制，參見圖5j。此時應(yīng)縮短下立管416的長度使底管423由a點沿下立管416上升到b點，b點應(yīng)位于鏈罩419的下面，從而使負角限位器能頂?shù)角?4。圖5k為移動后的圖。
2)底管423的長度應(yīng)當使得曲柄14能壓到曲柄負角限位機構(gòu)9的頂管頭部；參見圖51。
在使用時，上述三種負角限位機構(gòu)9可以任選一種。腳踏腳踏板15時，帶動曲柄14向下轉(zhuǎn)動，中軸418在離合器6的作用下轉(zhuǎn)動，當曲柄14到達一定位置時，在負角限位機構(gòu)9的作用下，阻止曲柄14進一步向下轉(zhuǎn)動，并在曲柄回復(fù)器7的作用下，使曲柄14向上返回，在正角限位機構(gòu)8的作用下，使其在向上轉(zhuǎn)動時被限定在一定范圍內(nèi)，阻止其繼續(xù)向上轉(zhuǎn)動。然后重復(fù)前面的過程，形成循環(huán)往復(fù)的上下運動。
中接頭415的位置，對達到省力的目的，起到?jīng)Q定性的作用，現(xiàn)對其作用敘述如下當腳踏腳踏板時，假設(shè)方向垂直于地面，那么腳踏板也以同樣大小的力作用在人的腳上，方向也垂直于地面，該力對人的臀部產(chǎn)生力矩，其力臂為腳踏板到臀部的距離。由于人是坐在鞍座上的，所以該力臂可認為是腳踏板到Z線的距離。當腳踏板受到同樣大小的力時，力臂大的，對人臀部力矩也大，人體為平衡其力矩所用的力氣也大。力臂小，對人臀部力矩也小，人體用的力氣也小。即腳踏板距Z線遠時，踏起來費勁，離Z線近時踏起來省力。
現(xiàn)起28英寸(710毫米)自行車為例，其中接頭415距Z線的距離為1L(L為曲柄長度，以下相同)，當曲柄位于前方水平位置時，腳踏板距Z線的距離為1L+1L＝2L。本發(fā)明的中接頭位置范圍為-0.3L≤D1≤0.5L1.3L≤H1≤1.8L，以前端點D1＝0.5L作比較，由于本發(fā)明采用在中接頭前方上下腳踏，所以當曲柄也位于水平位置時，腳踏板距Z線的距離為0.5L+1L＝1.5L。當上述兩位置的腳踏板受到相同大小的力時，其力矩之比就是力臂之比，即為1.5L/2L＝1.5/2＝0.75＝75％。
由于人的力氣的大小沒有度量的方法，但由前述，所用力氣與力矩的大小存在一定的對應(yīng)關(guān)系，故也可認為，當中接頭415在D1＝0.5L位置且曲柄位于水平位置時，所用的力氣是現(xiàn)有自行車的75％，或者說省力為25％。
若要省力的效果再大一點，可取D1＝0.2L。當曲柄位于水平位置時，腳踏板距Z線的距離為0.2L+1L＝1.2L，與現(xiàn)有自行車的力矩之比為1.2L/2L＝0.6＝60％。
假如兩者曲柄的轉(zhuǎn)動角度θ的范圍都為-60°≤θ≤60°，則在范圍的兩端點處的力矩之比為(0.2L+1L*cos60°)/(1L+1L*cos60°)＝(0.2L+0.5L)/(1L+0.5L)＝0.7L/1.5/＝0.47＝47％當曲柄在-60°≤θ≤60°范圍內(nèi)上下腳踏時，兩者力矩之比的范圍為47％-60％，所以兩者所用的力氣之比的范圍也為47％-60％，省力的范圍為40％-53％。由此可看出本發(fā)明上下腳踏式自行車的有益效果。
當中接頭415位于D1＝0.2L，若曲柄位于θ≥60°時，人的腳腕處彎曲嚴重，這時踏起來不自然，不但達不到省力的目的，可能反而感到費勁，故應(yīng)輔以下降中接頭的高度，以緩和腳腕處彎曲程度，可取中接頭高度H1＝1.6L。因此中接頭的位置D1＝0.2LH1＝1.6L可為最佳方案。
以上關(guān)于中接頭的位置的選擇和省力情況的分析，適用于本發(fā)明的上下腳踏式自行車的所有實施例。
實施例2本實施例的整體結(jié)構(gòu)與實施例1相比，只是離合器6采用非緩沖離合器，結(jié)構(gòu)為裝有“千斤”的螺紋管61和棘輪68；螺紋管61為空心柱體結(jié)構(gòu)、其內(nèi)部設(shè)有內(nèi)螺紋、外部的中間設(shè)有凸臺，凸臺的兩邊設(shè)有外螺紋，螺紋管61通過其上的內(nèi)螺紋擰在中軸418的兩端，棘輪68套在螺紋管61的凸臺上，所述的棘輪68的內(nèi)孔設(shè)有與螺紋管61凸臺上的“千斤”配合的棘輪齒；棘輪68兩側(cè)設(shè)有槽，槽上布滿滾珠64；螺紋管61的兩端外螺紋上連接有蓋板66，封閉住滾珠64，曲柄14套在棘輪62的外圓周上，蓋板66的螺紋上均布有開口槽，螺紋管61的外側(cè)一端均布有開口槽，經(jīng)螺絲把墊片67固定在中軸418上，且墊片67的凸臺部分卡在螺紋管61和蓋板66的開口槽內(nèi)；參見圖9。此種結(jié)構(gòu)簡單，成本低。
實施例3本實施例的整體結(jié)構(gòu)與實施例1相比，只是曲柄回復(fù)機構(gòu)7采用結(jié)構(gòu)之二，參見圖15。結(jié)構(gòu)包括蝸卷彈簧式曲柄回復(fù)器70和固定管71，固定管71安裝在車輪13的后輪前、兩根斜叉421′的下部，其固定管71的兩端安裝有蝸卷彈簧式曲柄回復(fù)器70，蝸卷彈簧式曲柄回復(fù)器70的結(jié)構(gòu)包括蝸卷彈簧盒72、平面蝸卷彈簧73和連接管74，平面蝸卷彈簧73與曲柄14在同一平面上，其一端被固定在蝸卷彈簧盒72內(nèi)，另一端被引出；平面蝸卷彈簧73繞在曲柄14上，并固定在曲柄14安裝有離合器6的一端外側(cè)；蝸卷彈簧盒72的內(nèi)孔套接在連接管74的一端，參見圖10。當腳踏腳踏板15向下運動時，曲柄14轉(zhuǎn)動，平面蝸卷彈簧73被拉出，于是產(chǎn)生收縮力，當腳踏板15到達最低位置后，腳開始提起，曲柄14在平面蝸卷彈簧73收縮力的作用下，反向轉(zhuǎn)動，腳踏板15向上運動，直到原來的位置，以后就重復(fù)前面的過程。
由此可看出，當腳踏腳踏板15時，不但要對自行車向前運動用力，而且還要額外分出一部分力，給平面蝸卷彈簧73用來產(chǎn)生收縮力。因此，希望這部分力小一點，使力的效率高一點。但同時平面蝸卷彈簧收縮力小，腳踏板回復(fù)時間長，不利于快速行駛。因而力的效率與自行車的速度之間存在著矛盾。最好是，當要快速行駛時，平面蝸卷彈簧的收縮力大一些，使曲柄回復(fù)的時間短一點，這時不計力的效率；而當慢速行駛時，希望蝸卷彈簧收縮力小一些，踏起來輕松一些。
可以在上述的蝸卷彈簧盒72的盒蓋上固定有棘爪機構(gòu)75，連接管74的另一端連接有彈力調(diào)節(jié)旋鈕76，參見圖10a-d。彈力調(diào)節(jié)旋鈕76由棘輪761、螺管762、蓋子763構(gòu)成，參見圖12；棘輪761壓入蓋子763內(nèi)，并被鉚接在螺管762的的下端。棘爪機構(gòu)75由棘爪軸螺絲751、棘爪752、棘爪彈簧753和棘爪架754構(gòu)成，參見圖11；棘爪752和棘爪彈簧753置于棘爪架754內(nèi)，并用棘爪軸螺絲751固定。調(diào)節(jié)時，可順時針轉(zhuǎn)動彈力調(diào)節(jié)旋鈕76，蝸卷彈簧被卷緊，其收縮力增大；當需減小收縮力時，可按壓彈力調(diào)節(jié)旋鈕76外面的棘爪752中的擋片，使棘爪與棘輪相離，彈力調(diào)節(jié)旋鈕76會逆時針轉(zhuǎn)動，控制其轉(zhuǎn)動圈數(shù)，使收縮力降低到相應(yīng)的程度。
當腳踏腳踏板15向下運動時，曲柄14轉(zhuǎn)動，平面蝸卷彈簧73被拉出，于是產(chǎn)生收縮力，當腳踏板15到達最低位置后，腳開始提起，曲柄14在平面蝸卷彈簧73收縮力的作用下，反向轉(zhuǎn)動，腳踏板15向上運動，直到原來的位置，以后就重復(fù)前面的過程。其中棘爪與棘輪之間的單向作用，只能朝一個方向轉(zhuǎn)動；平面蝸卷彈簧73用來產(chǎn)生收縮力。調(diào)整彈力調(diào)節(jié)旋鈕76，能使蝸卷彈簧卷緊或放松，使收縮力增大或減小，其程度可任意調(diào)節(jié)。
圖10b為帶有彈力調(diào)節(jié)旋鈕的曲柄回復(fù)器，圖10e為不帶彈力調(diào)節(jié)旋鈕的曲柄回復(fù)器，其蝸卷彈簧收縮力不能調(diào)節(jié)。兩種回復(fù)器可任選一種。
實施例4本實施例的結(jié)構(gòu)與實施例3相比，只是正角限位機構(gòu)8由蝸卷彈簧式曲柄回復(fù)器70入口處的彈簧81和平面蝸卷彈簧73引出端對應(yīng)位置上所固定的一個擋板82所組成，其中彈簧81至少由一個構(gòu)成。參見圖14。當曲柄14向上轉(zhuǎn)動時，擋板82向下運動直到壓到彈簧81，當彈簧81的反力與平面蝸卷彈簧73的收縮力相等時，停止運動，曲柄14被限制在一個正角值上。
實施例5本實施例的結(jié)構(gòu)與實施例2相比，只是曲柄回復(fù)機構(gòu)7采用結(jié)構(gòu)之二的結(jié)構(gòu)，即實施例3中的曲柄回復(fù)機構(gòu)。裝有此曲柄回復(fù)器的自行車也可以完成上下腳踏的目的。參見圖15。
實施例6本實施例的結(jié)構(gòu)與實施例5相比，只是正角限位機構(gòu)8采用實施例4中的正角限位機構(gòu)。裝有此正角限位機構(gòu)的自行車也可以完成上下腳踏的目的。
實施例7本實施例的結(jié)構(gòu)與實施例1至實施例6相比，其鞍座12為可翻轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)，鞍座翻轉(zhuǎn)起來后，可方便實現(xiàn)站立腳踏的目的，參見圖20。所述的鞍座包括鞍座架121、鞍管122、支撐桿123和立管夾124；其連接關(guān)系是，鞍座架121的后端與鞍管122鉸接，所述的鞍管122插入立管414內(nèi)，鞍座架121的兩側(cè)設(shè)有支撐桿123的滑動槽，兩支撐桿123的一端連接在立管夾124上，立管夾124固定在立管414上，兩支撐桿123的另一端置于鞍座架121兩側(cè)的滑動槽內(nèi)；其所配合的車架4的上管的后半段為下凹形，且接在立管414的中間，或者下管與上管相連后，接在前管的中間，上管的后端接在立管中間。
支撐桿123可以在鞍座架121兩側(cè)的滑動槽內(nèi)滑動，當鞍座翻起，支撐桿123滑動到另一端時弧形槽內(nèi)卡住，鞍座便被穩(wěn)定地支撐在該位置上。
立管夾124有兩種結(jié)構(gòu)，第一種參見圖20b，為后視圖，可稱為分檔固定式立管夾。在圖20中，圖20f為導(dǎo)軌612，圖20g為支撐桿座611，圖20h為固定螺絲613，其螺帽614。安裝過程是，把導(dǎo)軌612的圓弧形一側(cè)固接在立管414適當位置的正后方，參見圖20a，把兩支撐桿123有螺紋的一端分別擰入支撐桿座611兩側(cè)中間的螺帽孔內(nèi)，兩支撐桿123的結(jié)構(gòu)，參見圖20r，其下端為螺絲結(jié)構(gòu)，參見圖20t，上端為半圓柱體，兩半圓柱體側(cè)面有螺絲孔。當把兩支撐桿上端靠攏時，兩半圓柱體拼成一個圓柱體，參見圖20s。兩半圓柱體的側(cè)面近似為平面，該平面垂直于圖20r中兩支撐桿所確定的平面。圖20s中的線段AB，為兩側(cè)平面的邊線。把兩支撐桿上端分別插入鞍座架121兩側(cè)的滑動槽內(nèi)，把兩支撐桿123上端合攏，并擰上螺絲，兩支撐桿被連結(jié)起來了，參見圖20s。在圖20u中，鞍座架內(nèi)滑動槽兩端點處，分別固接有管子的一半，目的是增大與支撐桿的接觸面。鞍座架后端與鞍管122鉸接。把鞍管122插入立管414內(nèi)，然后把支撐桿座611凹槽的一面插入導(dǎo)軌612的導(dǎo)軌一側(cè)，上下移動支撐桿座611于導(dǎo)軌612上的適當位置，在圖20g的固定座上下兩個孔內(nèi)插入圖20h的螺絲613，并擰上螺帽614，立管夾124和鞍座架121就安裝好了。再在鞍座架121上安裝鞍座12。圖20v為鞍座12和鞍座架121的后視圖，圖20w為鞍座架俯視圖。
立管架124的第二種結(jié)構(gòu)的側(cè)面圖為圖20i，圖20i的俯視圖為圖20p，可稱為管夾式。其結(jié)構(gòu)包括圖20j的卡板621，圖20k的橡皮塊622，圖20l的夾板625。圖20m為一塊鐵皮，上下各有三個孔，將其彎曲成圖20n的形狀，圖20n為俯視圖，圖20n上部圓形，就是圖20i的左半部，圖20n圓形的下部，就是圖20i的右半部。圖20n為鐵皮管夾624。圖20o為螺帽626的側(cè)面圖，其為圓柱體，中間有一圈槽。
安裝過程是，先把圖20n的鐵皮管夾624的圓形部分套在立管414上，見圖20p。在鐵皮管夾624與立管414之間襯一塊石棉紙623或類似帶軟性的襯墊，其大小與形狀同圖20m的鐵皮相似。把兩塊圖201的夾板625，分別貼在鐵皮管夾624的外側(cè)。把圖20o的螺帽626插在圖20i的中間一孔內(nèi)。把圖20j的卡板621缺口的一側(cè)，由圖20p的下方向上插入，并置于正中間位置，即把圖20j向左移動，插入圖20i的右面，使該卡板的缺口卡入圖20o螺帽626中間一圈槽內(nèi)。把兩塊圖20k的橡皮622分別插在鐵皮管夾624與石棉紙623之間。在圖20i中上下兩個孔插入固定螺絲627，擰上螺帽。把兩支撐桿123分別擰入螺帽626的兩端。調(diào)整好該立管夾124在立管414上的位置，把固定螺絲627擰緊，該立管夾就安裝好了。
把兩支撐桿的另一端分別插入鞍座架121兩側(cè)的活動槽內(nèi)，并像圖20s那樣用螺絲把兩支撐桿連結(jié)起來。后面安裝鞍座12的過程，與前述相同。
在圖20中，圖20q為圖20i中沿虛線的截面圖，也是圖20p中沿虛線的截面圖，其各截面的排列順序與圖20p中各截面的排列順序相同。
另外安裝有曲柄負角限位機構(gòu)9的上述實施例中均可選擇安裝翻轉(zhuǎn)式鞍座12。當站立腳踏時，人的重心完全在兩腳踏板上，現(xiàn)有的自行車腳踏板的尺寸明顯顯得小，容易造成站立不穩(wěn)。因而其腳踏板15可以選擇大腳踏板，參見圖21；長度為16-24cm，寬9.5-11cm，高2-3.5cm，腳踏板轉(zhuǎn)軸151距腳踏板前端為8-12.5cm，距腳踏板后端為8-11.5cm的結(jié)構(gòu)，在腳踏板15上可安裝橡皮墊，也可安裝勒條；其前端或后端設(shè)有平衡片152；平衡片起到平衡腳踏板重心的作用。
實施例8本實施例的實施方案，其結(jié)構(gòu)與實施例2相比，只是車架4采用現(xiàn)有的自行車車架結(jié)構(gòu)，沒有負角限位機構(gòu)9，余者結(jié)構(gòu)均可與實施例2相同，參見圖22。
實施例9本實施例的實施方案，參見圖23，其結(jié)構(gòu)包括鞍座12、車輪13、曲柄14、腳踏板15、車架4和離合器6構(gòu)成，鞍座12安裝在車架4的上面，車輪13分別安裝在車架4的前、后兩側(cè)，腳踏板15通過曲柄14與車架4聯(lián)接，所述車架4由前三角形和后三角形兩部分構(gòu)成，其中前三角形依次由上管412、前11、下管413、中接頭415和立管414組成，后三角形依次由立管414、中接頭415、兩根平叉421和兩根立叉422構(gòu)成；中接頭415垂直對稱于車架4的平面；在中接頭415內(nèi)安裝有中軸418，中軸418的兩端各安裝有離合器6，所述的兩曲柄14分別套在兩離合器6上；所述的曲柄14由圓盤141和直柄142兩部分構(gòu)成，圓盤141套在離合器6上，在圓盤141的內(nèi)側(cè)設(shè)有曲柄齒輪143，在兩曲柄齒輪143之間通過交替齒輪145嚙合，交替齒輪145的軸線垂直于中接頭415，并經(jīng)過中接頭415的中點，交替齒輪145安裝軸承架144上，所述軸承架144設(shè)有前支撐腳191和后支撐腳192，前支撐腳191與后支撐腳192分別通過固定夾夾在兩根平叉421和下管413上；傳統(tǒng)技術(shù)中車輪13上的后軸軸承162是設(shè)于飛輪180之內(nèi)，本發(fā)明所述的后軸軸承162可以安裝在后軸軸殼163內(nèi)，如圖25c所示。車輪13的后軸427上可以設(shè)有小鏈輪161。由于在中軸兩端已安裝了離合器，所以后軸427上安裝小鏈輪，不會影響正常腳踏。由于小鏈輪的直徑可以比原來位置上飛輪的直徑小，所以當傳動比不變時，中軸上的鏈輪直徑可以減小。
圖24e為圖24d中軸承架144的固定座190，其固定在中接頭415、下管413的下面，軸承架144擰在圖中固定座190的下面。圖中箭頭處，為中接頭415的位置。
圖25b為車輪的后軸結(jié)構(gòu)。圖中小鏈輪161就是圖25a的小鏈輪。把該小鏈輪161換成飛輪180，就是現(xiàn)行自行車后軸427的結(jié)構(gòu)。圖中位于A、B兩點之間的部分，就是后軸軸殼163。兩后軸軸承162在后軸軸殼163的外側(cè)。
圖25c中位于A、B兩點之間的部分，就是后軸軸殼163，兩后軸軸承162在后軸軸殼163內(nèi)。圖中左端為后軸軸殼163的端蓋168，右端無端蓋。圖中飛輪180為現(xiàn)行自行車后軸427上的飛輪。
在同一輛自行車中，若要把其圖25b的后軸結(jié)構(gòu)，改成圖25c的后軸結(jié)構(gòu)，則兩圖中A、B兩點之間的實際距離應(yīng)保持相等。
本實施例中的離合器6的結(jié)構(gòu)采用結(jié)構(gòu)之二，即不帶緩沖的離合器，參見圖9。
其工作原理是，腳踏板采用在中軸前方上下腳踏，當左腳向下踏左側(cè)的腳踏板15時，通過左側(cè)的曲柄14帶動左側(cè)的離合器6及中軸418轉(zhuǎn)動，同時左側(cè)曲柄14內(nèi)的曲柄齒輪143通過交叉齒輪145，帶動右側(cè)曲柄14內(nèi)的曲柄齒輪143轉(zhuǎn)動，使右側(cè)的曲柄14向上運動，由于右側(cè)的離合器6的單向作用，棘輪68內(nèi)側(cè)的棘輪齒不能通過“千斤”帶動中軸418轉(zhuǎn)動。當右側(cè)的曲柄14轉(zhuǎn)到上部適當位置后，再右腳向下踏右側(cè)的腳踏板15，帶動右側(cè)的離合器6及中軸418轉(zhuǎn)動，同時帶動左側(cè)的腳踏板15向上轉(zhuǎn)動，其過程與前相反。所以其兩腳踏板15總是同時交替上下運動，且不需要曲柄回復(fù)機構(gòu)7。由于本實施例不帶有曲柄正角限位機構(gòu)8和負角限位機構(gòu)9，故曲柄14轉(zhuǎn)動的范圍，靠上下腳踏時掌握。
權(quán)利要求
1.上下腳踏式自行車，由鞍座(12)、車輪(13)、曲柄(14)、腳踏板(15)、車架(4)和離合器(6)構(gòu)成，鞍座(12)安裝在車架(4)的上面，車輪(13)分別安裝在車架(4)的前、后兩側(cè)，腳踏板(15)通過曲柄(14)與車架(4)聯(lián)接，所述車架(4)由前三角形和后三角形兩部分構(gòu)成，其中前三角形依次由上管(412)、前管(411)、下管(413)、中接頭(415)和立管(414)組成，后三角形依次由立管(414)、中接頭(415)、兩根平叉(421)和兩根立叉(422)構(gòu)成；中接頭(415)垂直對稱于車架(4)的平面；在中接頭(415)內(nèi)安裝有中軸(418)，其特征在于a中軸(418)的兩端各安裝有離合器(6)，兩曲柄(14)的一端分別套在兩離合器(6)上；b曲柄(14)上設(shè)有曲柄回復(fù)機構(gòu)(7)；c.取經(jīng)過鞍座中心點Z點并垂直于地面的直線為Z線，中接頭(415)距Z線的距離為D1，在Z線之前D1為正，在Z線之后D1為負，中接頭(415)距地面高度為H1，鞍座中心點Z點距地面的高度為H2，當H2＝5.2L時，D1與H1的范圍為-0.3L≤D1≤0.5L 1.3L≤H1≤1.8L以上叁式中，L為曲柄長度；d所述的車架(4)上設(shè)有底管(423)和至少一根的下立管(416)，底管(423)垂直對稱于車架(4)的平面，下立管(416)垂直接在中接頭(415)與底管(423)之間，且下立管(416)的對稱線與立管(414)的軸線是同一條直線，下管(413)的底端接在底管(423)中間，兩根平叉(421)均連在底管(423)上變成兩根斜叉(421′)；在中接頭(415)與下管(413)之間可以設(shè)有中下管(417)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的上下腳踏式自行車，其特征在于曲柄(14)上設(shè)有曲柄正角限位機構(gòu)(8)，對左右曲柄的轉(zhuǎn)動角度θ的限制范圍為θ≤80°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的上下腳踏式自行車，其特征在于所述曲柄回復(fù)機構(gòu)(7)可以由平面蝸卷彈簧(77)、底座(78)和蓋子(79)構(gòu)成，所述曲柄(14)與底座(78)固接，底座(78)安裝在離合器(6)的外圓周上，平面蝸卷彈簧(77)的一端安裝在底座(78)的內(nèi)凸臺上，其另一端經(jīng)夾頭固定在車架(4)上，并用蓋子(79)封閉。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的上下腳踏式自行車，其特征在于所述曲柄回復(fù)機構(gòu)(7)也可以由蝸卷彈簧式曲柄回復(fù)器(70)和固定管(71)構(gòu)成，固定管(71)安裝在車輪(13)的后輪前、兩根斜叉(421′)的下部，其固定管(71)的兩端安裝有蝸卷彈簧式曲柄回復(fù)器(70)，蝸卷彈簧式曲柄回復(fù)器(70)的結(jié)構(gòu)由蝸卷彈簧盒(72)、平面蝸卷彈簧(73)和連接管(74)構(gòu)成，平面蝸卷彈簧(73)與曲柄(14)在同一平面上，其一端被固定在蝸卷彈簧盒(72)內(nèi)，另一端被引出，繞在曲柄(14)上，并固定在離合器(6)的一端外側(cè)；蝸卷彈簧盒(72)套接在連接管(74)的一端；所述的蝸卷彈簧盒(72)的盒蓋上可以設(shè)有棘爪機構(gòu)(75)，在連接管(74)的另一端還可以設(shè)有彈力調(diào)節(jié)旋鈕(76)；棘爪機構(gòu)(75)由棘爪軸螺絲(751)、棘爪(752)、棘爪彈簧(753)和棘爪架(754)構(gòu)成，棘爪(752)和棘爪彈簧(753)置于棘爪架(754)內(nèi)，并用棘爪軸螺絲(751)固定；彈力調(diào)節(jié)旋鈕(76)由棘輪(761)、螺管(762)、蓋子(763)構(gòu)成，棘輪(761)壓入蓋子(763)內(nèi)，蓋子(763)固定在螺管(762)的下端。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的上下腳踏式自行車，其特征在于所述的正角限位機構(gòu)(8)可以由固定在曲柄(14)上的擋板(85)、立管(414)上的固定板(83)和彈簧(84)所組成，彈簧(84)的一端固定在固定板(83)上，另一端被擋板(85)壓住。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的上下腳踏式自行車，其特征在于所述的正角限位機構(gòu)(8)也可以由蝸卷彈簧式曲柄回復(fù)器(70)入口處的彈簧(81)和平面蝸卷彈簧(73)引出端對應(yīng)位置上所固定的一個擋板(82)所組成，所述的彈簧(81)至少由一個構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的上下腳踏式自行車，其特征在于所述的底管(423)兩端設(shè)有曲柄負角限位機構(gòu)(9)，對左右曲柄的轉(zhuǎn)動角度θ的限制范圍為θ≤-80°。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的上下腳踏式自行車，其特征在于所述的曲柄負角限位機構(gòu)(9)由負角限位器(93)構(gòu)成，所述的負角限位器(93)包括頂管橡皮頭(931)、頂管(932)、固定板(933)、動作筒(934)、頂管防脫螺絲(935)、柄管(936)和彈簧(937)；動作筒(934)與頂管(932)均為扇形結(jié)構(gòu)，其扇形的圓心與半徑與曲柄(14)的運動相一致；動作筒(934)為前端開口，其內(nèi)部后端設(shè)有彈簧(937)，動作筒(934)的上、下面設(shè)有對應(yīng)的螺帽(938)和螺絲孔，與之相配合的頂管(932)從動作筒(934)的前端插入，頂管(932)的上、下面設(shè)有對應(yīng)的細長槽，頂管橡皮頭(931)套在頂管(932)的前端；頂管防脫螺絲(935)依次經(jīng)動作筒(934)的螺帽(938)和螺絲孔、頂管(932)的細長槽，固定板(933)與柄管(936)固接起來，動作筒(934)的內(nèi)側(cè)固定在固定板(933)上，柄管(936)插入底管(423)內(nèi)，經(jīng)螺絲固定。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的上下腳踏式自行車，其特征在于所述的曲柄負角限位機構(gòu)(9)可以由彈簧式負角限位器(91)及其轉(zhuǎn)動機構(gòu)(92)構(gòu)成；轉(zhuǎn)動機構(gòu)(92)安裝在底管(423)內(nèi)部的兩端，經(jīng)螺絲固定；所述的彈簧式負角限位器(91)包括頂管頭橡膠套(911)、頂管(912)、彈簧(913)、壓簧器動作筒(914)、頂管防脫螺釘(915)和壓簧器座(916)；所述的壓簧器座(916)為橫的“T”型空心結(jié)構(gòu)，橫向及豎向均設(shè)有內(nèi)螺紋，豎向設(shè)為主體，橫向設(shè)為柄管(921)；所述的壓簧器動作筒(914)與頂管(912)均為空心柱體結(jié)構(gòu)，內(nèi)側(cè)靠近下部的位置均設(shè)有帶內(nèi)螺紋的凸臺通孔，其中頂管(912)的頭部設(shè)有凸臺；壓簧器動作筒(914)通過螺紋，旋插入壓簧器座(916)的主體內(nèi)；彈簧(913)、壓簧器動作筒(914)依次套在頂管(912)上，且彈簧(913)被頂在凸臺與壓簧器動作筒(914)之間，所述的頂管頭橡膠套(911)套在頂管(912)的頭部凸臺上，所述的頂管防脫螺釘(915)的頭部及尾部均設(shè)有一段螺紋，通過其螺紋，旋插入壓簧器動作筒(914)及頂管(912)的凸臺通孔內(nèi)；所述的轉(zhuǎn)動機構(gòu)(92)包括柄管(921)、柄管固定螺帽(922)、轉(zhuǎn)動板(923)、蝸卷彈簧(924)和襯管(925)構(gòu)成；轉(zhuǎn)動板(923)的一側(cè)中部設(shè)有凸臺，另一側(cè)設(shè)有與柄管(921)配合的外螺紋，柄管固定螺帽(922)與柄管(921)通過外螺紋，依次套在轉(zhuǎn)動板(923)上，轉(zhuǎn)動板(923)的另一側(cè)的凸臺與蝸卷彈簧(924)的凹口配合連接，一起裝在襯管(925)內(nèi)，襯管(925)安裝在底管(423)內(nèi)，配合連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的上下腳踏式自行車，其特征在于所述的曲柄負角限位機構(gòu)(9)可以由負角限位器(94)構(gòu)成，所述負角限位器(94)包括橡皮套(941)、固定管(942)、固定板(943)、空心管(945)和柄管(944)；所述固定板(943)的左側(cè)前面設(shè)有空心管(945)，橡皮套(941)套在固定管(942)上，并被固定管(942)的凸臺頂住，固定管(942)套在空心管的外面，用螺絲固定，固定板(933)的右側(cè)后面固接有柄管(944)，柄管(944)經(jīng)螺絲固定在底管(423)內(nèi)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的上下腳踏式自行車，其特征在于所述的鞍座(12)可以為可翻轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)包括鞍座架(121)、鞍管(122)、支撐桿(123)和立管夾(124)；其連接關(guān)系是，鞍座架(121)的后端與鞍管(122)鉸接，所述的鞍管(122)插入立管(414)內(nèi)，鞍座架(121)的兩側(cè)設(shè)有支撐桿(123)的滑動槽，兩支撐桿(123)的一端連接在立管夾(124)上，立管夾(124)固定在立管(414)上，兩支撐桿(123)的另一端置于鞍座架(121)兩側(cè)的滑動槽內(nèi)；其所配合的車架(4)的上管的后半段為下凹形，且接在立管(414)的中間，或者下管與上管相連后，接在前管的中間，上管的后端接在立管中間。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的上下腳踏式離合器，其特征在于所述的離合器(6)可以為彈簧片式緩沖離合器，其結(jié)構(gòu)包括，裝有“千斤”的螺紋管(61)、棘輪(62)和內(nèi)齒輪(63)；螺紋管(61)為空心柱體結(jié)構(gòu)、其內(nèi)部設(shè)有內(nèi)螺紋、外部的中間設(shè)有凸臺，凸臺的兩邊設(shè)有外螺紋，螺紋管(61)通過內(nèi)螺紋連接在中軸(418)的兩端，棘輪(62)套在螺紋管(61)的凸臺上，所述的棘輪(62)的內(nèi)孔設(shè)有與螺紋管(61)凸臺上的“千斤”配合的棘輪齒，內(nèi)齒輪(63)與棘輪(62)配合，并套在棘輪(62)上，在棘輪(62)和內(nèi)齒輪(63)的齒與齒之間設(shè)有彈簧片(65)；內(nèi)齒輪(63)兩側(cè)設(shè)有槽，槽上布滿滾珠(64)；螺紋管(61)的兩端外螺紋上連接有蓋板(66)，封閉住滾珠(64)，曲柄(14)套在內(nèi)齒輪(63)的外圓周上，蓋板(66)的螺紋上均布有開口槽，螺紋管(61)的外側(cè)一端均布有開口槽，經(jīng)螺絲把墊片(67)固定在中軸(418)上，且墊片(67)的凸臺部分卡在螺紋管(61)和蓋板(66)的開口槽內(nèi)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的上下腳踏式自行車，其特征在于所述的離合器(6)的結(jié)構(gòu)包括，裝有“千斤”的螺紋管(61)和棘輪(68)；螺紋管(61)為空心柱體結(jié)構(gòu)、其內(nèi)部設(shè)有內(nèi)螺紋、外部的中間設(shè)有凸臺，凸臺的兩邊設(shè)有外螺紋，螺紋管(61)通過內(nèi)螺紋連接在中軸(418)的兩端，棘輪(68)套在螺紋管(61)的凸臺上，所述的棘輪(68)的內(nèi)孔設(shè)有與螺紋管(61)的凸臺上的“千斤”配合的棘輪齒；棘輪(68)兩側(cè)設(shè)有槽，槽上布滿滾珠(64)；螺紋管(61)的兩端外螺紋上連接有蓋板(66)，封閉住滾珠(64)，曲柄(14)套在棘輪(68)的外圓周上，蓋板(66)的螺紋上均布有開口槽，螺紋管(61)的外側(cè)一端均布有開口槽，經(jīng)螺絲把墊片(67)固定在中軸(418)上，且墊片(67)的凸臺部分卡在螺紋管(61)和蓋板(66)的開口槽內(nèi)。
14.上下腳踏式自行車，由鞍座(12)、車輪(13)、曲柄(14)、腳踏板(15)、車架(4)和離合器(6)構(gòu)成，鞍座(12)安裝在車架(4)的上面，車輪(13)分別安裝在車架(4)的前、后兩側(cè)，腳踏板(15)通過曲柄(14)與車架(4)聯(lián)接，所述車架(4)由前三角形和后三角形兩部分構(gòu)成，其中前三角形依次由上管(412)、前管(411)、下管(413)、中接頭(415)和立管(414)組成，后三角形依次由立管(414)、中接頭(415)、兩根平叉(421)和兩根立叉(422)構(gòu)成；中接頭(415)垂直對稱于車架(4)的平面；在中接頭(415)內(nèi)安裝有中軸(418)，其特征在于a.中軸(418)的兩端各安裝有離合器(6)，兩曲柄(14)的一端分別套在兩離合器(6)上；b曲柄(14)上設(shè)有曲柄回復(fù)機構(gòu)(7)；c.取經(jīng)過鞍座中心點Z點并垂直于地面的直線為Z線，中接頭(415)距Z線的距離為D1，在Z線之前D1為正，在Z線之后D1為負，中接頭(415)距地面高度為H1，鞍座中心點Z點距地面的高度為H2，當H2＝5.2L時，D1與H1的范圍為-0.3L≤D1≤0.5L 1.3L≤H1≤1.8L以上叁式中，L為曲柄長度。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的上下腳踏式自行車，其特征在于所述曲柄回復(fù)機構(gòu)(7)由平面蝸卷彈簧(77)、底座(78)和蓋子(79)構(gòu)成，所述曲柄(14)與底座(78)固接，底座(78)安裝在離合器(6)的外圓周上，平面蝸卷彈簧(77)的一端安裝在底座(78)的內(nèi)凸臺上，其另一端經(jīng)支架(31)固定在車架(4)上，并用蓋子(79)封閉。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的上下腳踏式自行車，其特征在于所述的立管(414)上設(shè)有限制曲柄(14)向上運動的正角限位機構(gòu)(8)，對左右曲柄的轉(zhuǎn)動角度θ的限制范圍為θ≤80°。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的上下腳踏式自行車，其特征在于所述正角限位機構(gòu)(8)由固定在曲柄(14)上的擋板(85)、立管(414)上的固定板(83)和彈簧(84)所組成，彈簧(84)的一端被擋板(85)壓住。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的上下腳踏式自行車，其特征在于所述的離合器(6)的結(jié)構(gòu)包括，裝有“千斤”的螺紋管(61)和棘輪(68)；螺紋管(61)為空心柱體結(jié)構(gòu)、其內(nèi)部設(shè)有內(nèi)螺紋、外部的中間設(shè)有凸臺，凸臺的兩邊設(shè)有外螺紋，螺紋管(61)通過內(nèi)螺紋連接在中軸(418)的兩端，棘輪(68)套在螺紋管(61)的凸臺上，所述的棘輪(68)的內(nèi)孔設(shè)有與螺紋管(61)的凸臺上的“千斤”配合的棘輪齒；棘輪(68)兩側(cè)設(shè)有槽，槽上布滿滾珠(64)；螺紋管(61)的兩端外螺紋上連接有蓋板(66)，封閉住滾珠(64)，曲柄(14)套在棘輪(68)的外圓周上，蓋板(66)的螺紋上均布有開口槽，螺紋管(61)的外側(cè)一端均布有開口槽，經(jīng)螺絲把墊片(67)固定在中軸(418)上，且墊片(67)的凸臺部分卡在螺紋管(61)和蓋板(66)的開口槽內(nèi)。
19.上下腳踏式自行車，由鞍座(12)、車輪(13)、曲柄(14)、腳踏板(15)、車架(4)和離合器(6)構(gòu)成，鞍座(12)安裝在車架(4)的上面，車輪(13)分別安裝在車架(4)的前、后兩側(cè)，腳踏板(15)通過曲柄(14)與車架(4)聯(lián)接，所述車架(4)由前三角形和后三角形兩部分構(gòu)成，其中前三角形依次由上管(412)、前管(411)、下管(413)、中接頭(415)和立管(414)組成，后三角形依次由立管(414)、中接頭(415)、兩根平叉(421)和兩根立叉(422)構(gòu)成；中接頭(415)垂直對稱于車架(4)的平面；在中接頭(415)內(nèi)安裝有中軸(418)，其特征在于a.中軸(418)的兩端各安裝有離合器(6)，所述的兩曲柄(14)分別套在兩離合器(6)上；所述的曲柄(14)由圓盤(141)和直柄(142)兩部分構(gòu)成，圓盤(141)套在離合器(6)上，在圓盤(141)的內(nèi)側(cè)設(shè)有曲柄齒輪(143)，在兩曲柄齒輪(143)之間通過交替齒輪(145)嚙合，交替齒輪(145)的軸線垂直于中接頭(415)，并經(jīng)過中接頭(415)的中點，交替齒輪(145)安裝軸承架(144)上，所述軸承架(144)設(shè)有前支撐腳(191)和后支撐腳(192)，前支撐腳(191)與后支撐腳(192)分別通過固定夾夾在兩根平叉(421)和下管(413)上；b.取經(jīng)過鞍座中心點Z點并垂直于地面的直線為Z線，中接頭(415)距Z線的距離為D1，在Z線之前D1為正，在Z線之后D1為負，中接頭(415)距地面高度為H1，鞍座中心點Z點距地面的高度為H2，當H2＝5.2L時，D1與H1的范圍為-0.3L≤D1≤0.5L 1.3L≤H1≤1.8L以上叁式中，L為曲柄長度。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的上下腳踏式自行車，其特征在于所述的離合器(6)的結(jié)構(gòu)包括，裝有“千斤”的螺紋管(61)和棘輪(68)；螺紋管(61)為空心柱體結(jié)構(gòu)、其內(nèi)部設(shè)有內(nèi)螺紋、外部的中間設(shè)有凸臺，凸臺的兩邊設(shè)有外螺紋，螺紋管(61)通過內(nèi)螺紋連接在中軸(418)的兩端，棘輪(68)套在螺紋管(61)的凸臺上，所述的棘輪(68)的內(nèi)孔設(shè)有與螺紋管(61)的凸臺上的“千斤”配合的棘輪齒；棘輪(68)兩側(cè)設(shè)有槽，槽上布滿滾珠(64)；螺紋管(61)的兩端外螺紋上連接有蓋板(66)，封閉住滾珠(64)，曲柄(14)套在棘輪(68)的外圓周上，蓋板(66)的螺紋上均布有開口槽，螺紋管(61)的外側(cè)一端均布有開口槽，經(jīng)螺絲把墊片(67)固定在中軸(418)上，且墊片(67)的凸臺部分卡在螺紋管(61)和蓋板(66)的開口槽內(nèi)。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的上下腳踏式自行車，其特征在于所述車輪(13)的后軸上可以設(shè)有小鏈輪(161)。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的上下腳踏式自行車，其特征在于所述車輪(13)上的后軸軸承(162)安裝在后軸軸殼(163)內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種自行車，尤其是涉及一種可以上下腳踏的自行車。本發(fā)明的目的旨在提供一種踏起來省力，并且既能坐著踏，也能站著踏的自行車。其技術(shù)要點是，上下腳踏式自行車，由鞍座、車輪、曲柄、腳踏板、車架構(gòu)成，曲柄上設(shè)有曲柄回復(fù)機構(gòu)、曲柄正、負角限位機構(gòu)、中軸離合器和可翻轉(zhuǎn)的鞍座；在車架的中接頭下面設(shè)有下立管和底管，連接到中接頭的下管和兩根平叉，改成連接到底管上；為達到省力的目的，中接頭向后移動，移動的距離占總距離一般可達45％，故省力一般可達45％左右；腳踏板采用在中軸前方上下腳踏。本發(fā)明的自行車，腳踏板的位置更趨合理，適合人體用力的特點，同時也提高了力的效率，使踏起來輕松、自然、省力。
文檔編號B62M1/24GK1579868SQ200410059660
公開日2005年2月16日 申請日期2004年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月13日
發(fā)明者錢貴林 申請人:錢貴林