專利名稱：符合運(yùn)動(dòng)機(jī)能的人力驅(qū)動(dòng)自行車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種符合運(yùn)動(dòng)機(jī)能的人力驅(qū)動(dòng)裝置，更具體地說是一種手腳并用的自行車。
手腳并用的自行車國(guó)外已有人提出，如美國(guó)專利4,437,677等。但由它們的解決方案設(shè)計(jì)出的車子都具有復(fù)雜的動(dòng)力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，復(fù)雜的方向控制系統(tǒng)。這些不可克服的明顯的缺點(diǎn)使這些發(fā)明由于高昂的制造費(fèi)用而變得無利可圖；而且更重要的是由于這些車子手腳操作桿位置的不合理，導(dǎo)致了車身很長(zhǎng)，重心太后，從而操作方向不穩(wěn)，操作不舒適；同時(shí)在方向操作上由于使用的是與手用力做功同方向的手的推拉力，更導(dǎo)致了方向的難于控制，所以這些車不論從造價(jià)上還是本身的性能上都沒有實(shí)用價(jià)值。
本人的專利申請(qǐng)“符合運(yùn)動(dòng)機(jī)能的人力驅(qū)動(dòng)裝置”(申請(qǐng)?zhí)?3101958,3公開號(hào)CN1078698A)已在結(jié)構(gòu)上有了徹底的突破一方面手腳操作桿由在一條直線上只具有一個(gè)公共轉(zhuǎn)動(dòng)軸變?yōu)槭帜_操作桿分離且各自有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸，而手腳操作桿運(yùn)動(dòng)的協(xié)調(diào)統(tǒng)一通過了一連桿實(shí)現(xiàn)另一方面，方向的操作是使用了與手用力做功互不疊加相干的垂直于地面的豎直方向的上下操作力。這樣，在本質(zhì)上已經(jīng)克服了其它各種此類型車的缺點(diǎn)，使其具備了實(shí)用性。但在本人申請(qǐng)的該發(fā)明中提出的動(dòng)力轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，即將水平往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為使車輪前行的單向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)在經(jīng)濟(jì)上或是性能上還不是非常理想另外該發(fā)明方向操作系統(tǒng)在兩輪自行車應(yīng)用時(shí)，平衡穩(wěn)定性還應(yīng)進(jìn)一步提高。
本發(fā)明的目的就是針對(duì)本人發(fā)明的“符合運(yùn)動(dòng)機(jī)能的人力驅(qū)動(dòng)裝置”進(jìn)行優(yōu)化，主要是使動(dòng)力轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，而性能更加優(yōu)越可靠，同時(shí)也使該車的平衡、穩(wěn)定性不低于現(xiàn)有的普通自行車，從而使這種手腳并用的更符合運(yùn)動(dòng)機(jī)能的人力驅(qū)動(dòng)自行車真正實(shí)用化、普及化。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的它的動(dòng)力轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)采用了非常簡(jiǎn)潔的一種曲柄連桿機(jī)構(gòu)，它只包含一個(gè)連桿、一個(gè)曲柄和一個(gè)幫助越過死點(diǎn)的彈簧，通過這個(gè)簡(jiǎn)單機(jī)構(gòu)就可有效的將手腳操作桿產(chǎn)生的水平往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成鏈盤單向連續(xù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；該車平衡及方向穩(wěn)定性的提高是通過將前叉轉(zhuǎn)動(dòng)軸與橫梁的連接位置后移實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明的其它一些優(yōu)化及改進(jìn)將在下面的具體結(jié)構(gòu)論述中提到。


圖1是整體結(jié)構(gòu)2是驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)3是手操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)4是腳操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做詳述。
參照?qǐng)D1，圖2，本人發(fā)明的車子基本結(jié)構(gòu)可分為動(dòng)力部分、動(dòng)力轉(zhuǎn)換部分、鏈傳動(dòng)部分、方向控制部分和車輪部分。動(dòng)力部分由手操作桿(26)及其上的手把(75)手柄(27)腳操作桿(15)及其上的腳踏板(17)和腳靠(18)、搖桿(12)、連桿(16)、連板(24)、叉桿(20)及橫梁(1)和座位(30)組成；動(dòng)力轉(zhuǎn)換部分分為連桿(21)、曲柄(45)和幫助越過死點(diǎn)的彈簧(46)；鏈傳動(dòng)部分指鏈盤(42)、鏈條(50)、張緊輪(52)和棘輪(51)；方向控制部分包括手把(75)、手柄(27)、滑輪(54)(見圖3)操作線(7)、導(dǎo)向輪(25)及轉(zhuǎn)向滑輪(5)、齒輪(3，74)(見圖2)、前叉(4)及前叉轉(zhuǎn)動(dòng)軸(73)；車輪部分有前后輪(19，49)及后叉(43)。
動(dòng)力部分中，手操作桿(26)在橫梁(1)的中部或中下部與其活連接，參見圖3，橫梁(1)上安裝有軸承(59)并通過螺桿(58)將手操作桿(26)固定，這樣可使手操作桿(26)通過軸承(59)與橫梁(1)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。腳操作桿(15)在橫梁(1)的前端與其活連接，參見圖4，橫梁(1)上的軸套(64)與腳操作桿(15)固定連接的軸套(14)可相對(duì)滑動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，但軸套(14)與搖桿(12)由于經(jīng)過螺絲(13)緊固不能相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，所以腳操作桿(15)受力時(shí)，在與橫梁(1)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)時(shí)將帶著搖桿(12)同時(shí)運(yùn)動(dòng)，而搖桿(12)運(yùn)動(dòng)也將通過連桿(16)及連板(24)迫使手操作桿(26)運(yùn)動(dòng)；反之，手操作桿(26)的運(yùn)動(dòng)也將通過連板(24)、連桿(16)及搖桿(12)帶動(dòng)腳操作桿(15)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了手、腳操作桿(26、15)統(tǒng)一諧調(diào)運(yùn)動(dòng)。手腳操作桿(26、15)相對(duì)角度的調(diào)整可通過擰松螺絲(13)，改變搖桿(12)與腳操作桿(15)的角度實(shí)現(xiàn)。
動(dòng)力轉(zhuǎn)換部分，它的作用是將水平往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成單向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，故非常關(guān)鍵。參見圖2，曲柄(45)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸心與鍵盤的中心軸(53)緊密連接，所以當(dāng)曲柄(45)受到力矩不為零的力的作用時(shí)，將會(huì)帶動(dòng)軸(53)及鏈盤(42)在軸承(44)上做圓周旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。為了使曲柄(45)獲得力的作用，通過叉桿(20)連接連桿(21)再活連接曲柄(45)；為了使車前行，鏈盤(42)必須逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，所以必須使曲柄(45)獲得逆時(shí)針方向的力矩，并能越過力矩為零的狀態(tài)，即越過死點(diǎn)，也就是不能讓連桿(21)與曲柄(45)保持一條直線的狀態(tài)，為此在連桿(21)與曲柄(45)的活連接處(48)與橫梁(1)的適當(dāng)位置(47)之間安裝一彈簧(46)，當(dāng)連桿、曲柄(21，45)在左邊共線時(shí)，彈簧(46)對(duì)部位(48)產(chǎn)生一個(gè)張力，使其向下偏離一定距離；而當(dāng)連接點(diǎn)(48)在右邊(72)與連桿、曲柄(21，45)成一直線時(shí)，彈簧(46)對(duì)接點(diǎn)(48)將產(chǎn)生一個(gè)拉力，使其停留在偏上的某一個(gè)位置。這樣無論何時(shí)人坐于座位(30)，手拉手柄(27)，腳蹬腳踏板(17)或手推手柄(27)，腳后跟鉤腳靠(18)用力做功時(shí)，都能保證曲柄(45)得到一個(gè)不為零的逆時(shí)針方向的力矩；而在連續(xù)做功中，由于彈簧(46)產(chǎn)生的力的介入，所以合力矩始終不為零并是逆時(shí)針方向的，從而使鏈盤(42)始終逆時(shí)針連續(xù)旋轉(zhuǎn)。另外，當(dāng)運(yùn)動(dòng)達(dá)不到一定幅度就變某一推拉過程為拉推過程時(shí)，彈簧(46)產(chǎn)生的力矩與做功產(chǎn)生的力矩都將是順時(shí)針的，這時(shí)鏈盤(42)通過鏈條(50)帶動(dòng)棘輪(51)空轉(zhuǎn)，將有利于迅速回到起始位置重新開始某一做功周期，這就好象普通自行車的路半圈，可供操作者選擇使用。為了使手腳操作桿(26，15)的運(yùn)動(dòng)幅度更適宜不同人，可通過調(diào)節(jié)叉桿(20)旋入螺母(23)的深度(圖3中有說明)和調(diào)節(jié)連桿(21)的長(zhǎng)度進(jìn)行。
方向控制部分，也就是方向操作系統(tǒng)，參見圖3。支架(55)與手操作桿(26)通過螺栓固定或直接焊牢，而與手把(75)通過軸承(57)活連接，這樣手把(75)只能繞軸承(57)上下運(yùn)動(dòng)，或同時(shí)帶動(dòng)手操作桿(26)做前后往復(fù)運(yùn)動(dòng)。這兩個(gè)運(yùn)動(dòng)所需的力互不干擾，很容易諧調(diào)。當(dāng)手把(75)上下轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，將使滑輪(54)隨之旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。與滑輪(54)輪吻合張緊的操作線(7)從空心手操作桿(26)中穿出并通過導(dǎo)向輪(25)與滑輪(5)的輪槽緊密吻合。操作線(7)的張緊度可通過接頭處的連接螺絲進(jìn)行調(diào)整。另外，在兩滑輪(54，5)上有預(yù)緊螺絲，防止操作線(7)在輪槽內(nèi)滑動(dòng)。在圖2中，滑輪(5)與齒輪(74)被同心軸(6)固定于裝有軸承(8)的外殼(2)上，滑輪(5)與齒輪(74)之間不能相對(duì)運(yùn)動(dòng)。齒輪(3)和與前叉相接的前叉轉(zhuǎn)動(dòng)軸(73)緊固連接，同時(shí)與齒輪(74)相嚙合。這樣，滑輪(54)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，將通過操作線(7)經(jīng)過導(dǎo)向輪(25)帶動(dòng)滑輪(5)及與其連接的齒輪(74)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，而與齒輪(3)嚙合的齒輪(74)將與軸(73)及前叉(4)一同順時(shí)針旋轉(zhuǎn)；反之亦然。從而達(dá)到了操作方向的目的。當(dāng)手把(75)與手操作桿(26)同時(shí)前后運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于操作線(7)在導(dǎo)向輪(25)輪沿與軸(58)的軸心相切運(yùn)動(dòng)，而且操作線(7)是對(duì)稱經(jīng)過左右兩導(dǎo)向輪的封閉線路，所以不會(huì)對(duì)方向操作帶來任何影響。
為了使車子的平衡穩(wěn)定性更好，將前叉轉(zhuǎn)動(dòng)軸(73)與橫梁(1)的夾角選在70°左右比較合適，同時(shí)使其與橫梁(1)的連接位置選在橫梁(1)前端1/4到1/3處或在兩操作桿(26，15)與橫梁(1)連接處(58，66)的中部較為合適，這樣前叉的質(zhì)量慣性比較大，增加了操作力矩，增加了行駛穩(wěn)定性，而且結(jié)構(gòu)也更加緊湊。
該車的后叉(45)與軸套(35)處裝有避震彈簧(36)，通過調(diào)節(jié)螺桿(37)可調(diào)整彈簧(36)的行程，即調(diào)整了避震的幅度。座位(30)可在放松螺栓(34)的情況下前后移動(dòng)以調(diào)整一個(gè)最適合位置。該車手柄(27)在垂直位置都向前向內(nèi)傾斜，太大太小都會(huì)造成手感的不適。其前方部位(28)是制動(dòng)操作手柄，其上可連接閘線，用于剎車。
本發(fā)明是針對(duì)自行車論述的，但其基本結(jié)構(gòu)系統(tǒng)更容易應(yīng)用于相關(guān)的需人力驅(qū)動(dòng)的機(jī)械。
權(quán)利要求
1.一種符合運(yùn)動(dòng)機(jī)能的人力驅(qū)動(dòng)自行車，它是由動(dòng)力部分、動(dòng)力轉(zhuǎn)換部分、鏈傳動(dòng)部分、方向控制部分和車輪部分組成，其特征在于它的動(dòng)力轉(zhuǎn)換部分是由連桿(21)曲柄(45)和幫助越過死點(diǎn)的彈簧(46)組成的一種此柄連桿機(jī)構(gòu)，它的方向控制部分中的前叉轉(zhuǎn)動(dòng)軸(73)與橫梁(1)相連接的位置在橫梁(1)前端1/4到1/3處或在手腳兩操作桿(26，15)與橫梁(1)連接處(58，66)的中部。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種簡(jiǎn)單、安全、有普及意義的手腳并用型自行車。本發(fā)明的關(guān)鍵是采用了在結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)潔的曲柄連桿機(jī)構(gòu)上加裝一個(gè)克服死點(diǎn)的拉伸彈簧，本發(fā)明的關(guān)鍵是采用了在結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)潔的曲柄連桿機(jī)構(gòu)，就有效地將手腳操作桿做功產(chǎn)生的水平往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)車輪向前的單向連續(xù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；本發(fā)明的另一個(gè)關(guān)鍵是通過將前叉轉(zhuǎn)動(dòng)軸與橫梁連接處的位置后移，即從橫梁最上端移到橫梁中前部，從而提高了車子的平衡穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)B62K3/00GK1114620SQ9410819
公開日1996年1月10日 申請(qǐng)日期1994年7月6日 優(yōu)先權(quán)日1994年7月6日
發(fā)明者魏森海 申請(qǐng)人:魏森海