不等輪徑雙導軌簧式自行車的製作方法

2023-05-17 21:15:31 4

專利名稱：不等輪徑雙導軌簧式自行車的製作方法
技術領域：
本發明不等輪徑雙導軌簧式自行車涉及的是一種人力驅動自行車裝 置，特別是二輪、三輪人力驅動自行車裝置。
背景技術：
現有的人力驅動自行車有二輪、三輪自行車，皆依靠雙腳向下作圓 周運動使之前進，稱為普通自行車。腳蹬沿腳拐迴轉一周所走過的距離
為s=2 jt r (r為腳蹬迴轉半徑)，而所作的功則為w=Fr (F為腳所施的 力在沿腳蹬圓切線方向上的分力)。可見，人在普通自行車驅車過程中， 大部分力都沒有被利用，而只有少部分力(約1/3)作有用功。

發明內容
本發明的目的是針對上述不足之處，提供一種不等輪徑雙導軌簧式 自行車，是一種不等輪徑雙導軌簧式繩鏈傳動低座平蹬人力驅動自行車， 該車能增加有用功、減少無用功，充分利用人體各方面能量，實現高效 高速的目的。本發明與普通自行車裝置相比，第一是省力，第二可提高車速。
不等輪徑雙導軌簧式自行車是採取以下方案實現的-不等輪徑雙導軌簧式自行車由車架、車座、操縱和驅動部分組成。 車架部分包括定軌託架、軌架前撐、軌架後撐、中軸前撐、上斜梁、 下斜梁、前叉套、左彈簧套筒、右彈簧套筒、後斜撐、後軸叉、中軸套和車座套；上斜梁與下斜梁前端裝有前叉套，下斜梁下部通過軌架前撐、
軌架後撐固接有定軌託架，車架中部裝有中軸套，中軸套上部裝有車座 套，上斜梁後端與中軸套相固接，下斜梁後端與中軸前撐前端相固接， 中軸前撐後端中軸套相固接，中軸前撐下部通過簧套撐固接有左彈簧套 筒和右彈簧套筒，後軸叉與中軸套相固接，後斜撐一端與車座套相相固 接，後斜撐另一端與後軸叉相固接。
車座部分包括車座板、可調座板、減震器、靠背、調節螺母和靠背 杆。車座板後端裝有靠背杆與弧形靠背，車座板下端通過可調座板與減
震器相連接，減震器主要由2個具有凹腔形狀的板簧組成，通過螺釘相 連接，可達到乘坐舒適的目的；減震器下端裝有車座插杆，車座插杆裝 插在車座套內，以實現車座與車架上的車座套相連接，可通過車座套後 側的螺栓調整車座的上下高度；車座板與可調座板的上下面製成部分齒 狀結構，通過可調座板下端的調節螺母可實現車座板及靠背的前後調 節。
操縱部分包括車把、前剎車、後剎車、前叉和前輪等；前叉裝在車架 前部前叉套內，前叉下部裝有前輪，前輪上裝有前擋泥板。車把裝在車架 前上部前叉套內，前叉通過吊緊螺栓與車把相連接，車把轉動通過前叉， 使得前輪轉動，而改變自行車的行駛方向。
前剎車裝在前叉前端，用於剎前輪，後剎車裝在後軸上，用於剎後輪， 剎車把裝在車把左右兩側。
驅動部分包括左腳蹬、右腳蹬、左繩鏈、右繩鏈、左飛輪、右飛輪、 左彈簧、右彈簧、'左動軌、右動軌、左定軌、右定軌等。導軌由定軌和動軌兩部分組成，可為滾動或滑動直線導軌；定軌裝 在車架上，動軌裝在定軌上。左定軌、右定軌分別裝在車架前端下部左 右兩側；左動軌、右動軌上分別裝有左腳蹬、右腳蹬，左動軌、右動軌 的後端分別固接左繩鏈、右繩鏈，左繩鏈、右繩鏈分別通過左飛輪、右 飛輪與左彈簧、右彈簧相連接，.左彈簧、右彈簧分別裝在左彈簧套筒、 右彈簧套筒內，可通過調節螺母調整彈簧的鬆緊度。中軸裝在中軸套內， 中軸左側裝有左託輪，中軸右側裝有右託輪，左飛輪、左託輪、左繩鏈、 左彈簧與右飛輪、右託輪、右繩鏈、右彈簧分別實現共面，即在同一平 面內運動。
後輪軸裝在後軸叉上，後輪裝在後軸上，後輪上部裝有後擋泥板， 後軸左側裝有左飛輪與後剎車，後軸右側裝有右飛輪；通過左繩鏈、右 繩鏈分別帶動左飛輪、右飛輪，驅動後輪運動，帶動整車。
所述左繩鏈和右繩鏈是由鋼絲繩與滾子鏈條採用專用連箍相連接， 左繩鏈和右繩鏈的另一端分別與裝在左彈簧套筒、右彈簧套筒中的彈簧 相聯，構成一個封閉傳動鏈，車架左右兩側的該傳動鏈基本對稱。因繩 鏈較長，故中部裝有託輪以防繩鏈下垂，左飛輪、右飛輪和飛輪內裝有 超越離合器，與普通自行車的飛輪相同，使其只能單向迴轉。在左託輪 和右託輪上方安裝有可前後上下調節、帶靠背的低位車座。腳蹬通過導 軌、繩鏈帶動飛輪驅動後輪及前輪前進。
所述前輪與後輪採用不等輪徑設計，前輪直徑小於後輪直徑。
工作原理當左腳向前施力蹬踩左腳蹬時，腳蹬通過左導軌繩鏈驅 動左飛輪正向旋轉，通過後輪軸帶動後輪正向旋轉，使自行車向前運動，當左腳蹬至最前點時，將左彈簧套筒中的彈簧拉至最大位置，左腳後退
時，在彈簧力作用下左導軌將自動復位；當右腳向前施力蹬踩右腳蹬時， 情況相似。當雙腳輪番驅動時，變換左右腳，則可實現裝置的連續向前 運動。
本發明的主要特點有
1、 採用導軌-繩鏈-飛輪-彈簧組成的封閉鏈傳動 現有普通二輪自行車、三輪人力車的驅動是人的雙腳蹬踩腳蹬作回
轉運動使車前進的，採用雙導軌-繩鏈-飛輪-彈簧組成的封閉鏈傳動驅動 裝置，其關鍵技術在於將腳蹬的圓周運動改變為近於水平的弧線運動。 雙導軌繩鏈的傳動左右互不幹涉，即可同時驅動，又可單獨驅動或雙腳 交替驅動。
上述驅動為的傳動比與普通自行車傳動比基本相同，由於腳蹬軌跡 為一直線，效率明顯高於普通自行車，故在相同的蹬踩頻率下明顯省力。
2、 由於前、後輪採用不等輪徑設計前輪小於後輪，主要考慮如下問 題(1)動軌作直線運動距離較大，當向前移動到極限位置時，不能與 前輪及前擋泥板相碰撞，(2)同時保證前叉軸線裝配角度符合國家行業 標準，使得車把轉向靈活、行駛安全。
3、 採用低位車座加減震器、帶靠背結構
現在的自行車、三輪車座位在腳蹬的上方，駕駛者向下踏動腳蹬時， 所施加的力一般不會超過自身的重量，但當騎賽車時，需把腰彎下，用 腳向下蹬踏，就能用上更大的力氣，根據這一原理，本發明裝置的車座 裝在與腳蹬基本等高的斜平面上，讓人像半躺著一樣接近水平方向向前去蹬踩腳蹬，同時背靠弧形靠背能充分發揮人的施力優勢，這樣做就能 明顯省力，且能明顯提高行駛速度。
車座部分包括車座板、可調座板、減震器、靠背、調節螺母和靠背
杆。減震器主要由2個具有凹腔形狀的板簧組成，具有良好的減震效果， 可達到乘坐舒適的目的；可通過車座套後側的螺栓調整車座的上下高度； 通過可調座板下端的調節螺母可實現車座板及靠背的前後調節(如圖1 所示)。
4、 採用變速結構飛輪可採用內變速或塔式外變速結構，分若干擋 進行變速，實現開始驅動與爬坡時用低檔，非常省力；運動起來以後逐 步換高檔，加上高速運動狀態下的慣性作用，使所需驅動力減小。即實 現開始起動與爬坡時的低速-近似等比傳動；正常運動時的高速-大增速 比傳動。
5、 綜述本發明與現有普通二輪、三輪自行車相比，具有以下優點 1)雙導軌繩鏈傳動驅動裝置使得人力驅動裝置中的有害分力大
幅降低，有用分力大幅提高，又進一步提高駕駛者的耐力與作功效率， 提高系統的運動速度。
2)低位車座帶靠背結構使得人力驅動裝置能最大限度的發揮人 體結構的用力功能，降低人的疲勞強度，增強駕駛者的舒適性，提高駕 駛者的耐力，使其能輕鬆的驅動系統前進。
3)採用變速結構飛輪採用變速結構，分若干擋進行變速，可實現 開始起動與爬坡時的低速-近似等比傳動，使得啟動時所需驅動力明顯減 小，易於啟動。4)考慮到整體式車架，輕型塑材的選用，可靠的制動系統，起動停 車的穩定性等，可使得採用本發明人力驅動裝置製作的二輪、三輪自行 車(密閉型或敞開型)均可作為人們的代步、運輸、交通工具，亦可作 為體育、休閒健身用工具。


以下將結合附圖對本發明作進一步說明 圖1是不等輪徑雙導軌簧式自行車主視圖，主要表達車架、車座、操縱 和驅動部分在主視圖上的相互位置與連接關係，包括前輪1、前擋泥板2、
前剎車3、後剎車4、車把5、車架6、右繩鏈7、車座板8、可調座板9、 減震器IO、靠背ll、調節螺母12、靠背杆13、後軸14、後輪15、後擋 泥板16、飛輪17、支架18、右託輪19、右彈簧套筒20、右彈簧21、右 腳蹬22、右動軌23、右定軌24、前叉25、前軸26。
圖2是不等輪徑雙導軌簧式自行車拆去車座後的俯視圖，補充表達 車架、車座、操縱和驅動部分在俯視圖上的相互位置與連接關係，包括 左定軌27、左動軌28、左腳蹬29、左繩鏈30、左彈簧套筒31、左彈簧 32、左託輪33、左飛輪34。
圖3是不等輪徑雙導軌簧式自行車的車架示意圖，主要表達組成車 架的各個零部件的相互位置與連接關係，包括定軌託架6-1、軌架前撐 6-2、前叉套6-3、下斜梁6-4、軌架後撐6-5、上斜梁6-6、簧套撐6-7、 彈簧套筒6-8 、中軸前撐6-9、中軸套6-10、車座套6-11、後斜撐6-12、 後軸叉6-13。
具體實施方式
參照附圖1 3，本發明不等輪徑雙導軌簧式自行車的實施例為驅動 採用雙導軌彈簧復位式繩鏈傳動、前車輪小後車輪大的不等輪徑、車座 採用低位帶靠背結構製作的自行車。
不等輪徑雙導軌簧式自行車由車架部分、車座部分、操縱部分和驅 動部分組成。
車架6部分包括定軌託架6-1、軌架前撐6-2、軌架後撐6-5、中軸 前撐6-9、上斜梁6-6、下斜梁6-4、前叉套6-3、左彈簧套筒31、右彈 簧套筒20、後斜撐6-12、後軸叉6-13、中軸套6-10和車座套6-11;上 斜梁6-6與下斜梁6-4前端裝有前叉套6-3,下斜梁6-4下部通過軌架前 撐6-2、軌架後撐6-5固接有定軌託架6-1，車架6中部裝有中軸套6-10， 中軸套6-10上部裝有車座套6-11，上斜梁6-6後端與中軸套6-10相固 接，下斜梁6-4後端與中軸前撐6-9前端相固接，中軸前撐6-9後端中 軸套6-10相固接，中軸前撐6-9下部通過簧套撐6-7固接有彈簧套筒6-8， 彈簧套筒6-8設有左彈簧套筒31和右彈簧套筒20，後軸叉6-13與中軸 套6-10相固接，後斜撐6-12—端與車座套6-ll相相固接，後斜撐6-12 另一端與後軸叉6-13相固接。
車座部分包括車座板8、可調座板9、減震器10、靠背11、調節螺 母12和靠背杆13。車座板8後端裝有靠背杆13與弧形靠背11，車座 板8下端通過可調座板9與減震器10相連接，減震器10主要由2個具 有凹腔形狀的板簧組成，通過螺釘相連接，可達到乘坐舒適的目的；減 震器10下端裝有車座插杆，車座插杆裝插在車座套6-11內，以實現車 座與車架6上的車座套6-11相連接，可通過車座套6-11後側的螺栓調整車座的上下高度;車座板8與可調座板9的上下面製成部分齒狀結構， 通過可調座板9下端的調節螺母12可實現車座板8及靠背11的前後調 節。所述車座採用低位車座加減震器、帶靠背結構。
操縱部分包括車把13、前剎車3、後剎車4、前叉25和前輪1; 前叉3裝在車架6前部前叉套6-3內，前叉25下部裝有前輪1 ，前 輪1上裝有前擋泥板2。車把13裝在車架6前上部前叉套6-3內， 前叉25通過吊緊螺栓與車把13相連接，車把13轉動通過前叉25， 使得前輪1轉動，而改變自行車的行駛方向。
前剎車3裝在前叉25前端，用於剎前輪1，後剎車4裝在後軸 14上，用於剎後輪15，剎車把裝在車把13左右兩側。
驅動部分包括左腳蹬29、右腳蹬22、左繩鏈30、右繩鏈7、左飛輪 34、右飛輪17、右動軌23、右定軌24、左定軌27和左動軌28。
導軌由定軌和動軌兩部分組成，定軌裝在車架6上，動軌裝在定軌 上。左定軌27、右定軌24分別裝在車架6前端下部左右兩側；左動軌 28、右動軌23上分別裝有左腳蹬29、右腳蹬22，左動軌28、右動軌23 的後端分別固接左繩鏈30、右繩鏈7，左繩鏈30、右繩鏈7分別通過左 飛輪34、右飛輪17與左彈簧32、右彈簧21相連接，左彈簧32、右彈簧 分別裝在左彈簧套筒31、右彈簧套筒20內，可通過調節螺母調整彈簧的 鬆緊度。中軸裝在中軸套6-10內，中軸左側裝有左託輪33,中軸右側裝 有右託輪19，左飛輪34、左託輪33、左繩鏈30、左彈簧32與右飛輪17、 右託輪19、右繩鏈7、右彈簧21分別實現共面，即在同一平面內運動。 後輪軸14裝在後軸叉6-13上，後輪15裝在後軸14上，後輪15上部裝有後擋泥板16，後軸14左側裝有左飛輪34與後剎車，後軸14右側 裝有右飛輪17;通過左繩鏈、右繩鏈分別帶動左飛輪、右飛輪，驅動後 輪運動，帶動整車。
所述左繩鏈30和右繩鏈7是由鋼絲繩與滾子鏈條採用專用連箍相連 接，左繩鏈30和右繩鏈7的另一端分別與裝在左彈簧套筒31、右彈簧套 筒20中的彈簧相聯，構成一個封閉傳動鏈，車架6左右兩側的該傳動鏈 基本對稱。因繩鏈較長，故中部裝有託輪以防繩鏈下垂，左飛輪、右飛 輪和飛輪內裝有超越離合器，與普通自行車的飛輪相同，使其只能單向 迴轉。在左託輪33和右託輪19上方安裝有可前後上下調節、帶靠背的 低位車座。腳蹬通過導軌、繩鏈帶動飛輪驅動後輪15及前輪1前進。
所述前輪1與後輪15採用不等輪徑設計，前輪1直徑小於後輪15 直徑。
參照附圖1 3，當左腳向前施力蹬踩左腳蹬29時，左腳蹬29通過 左導軌的左動軌28在左導軌的左定軌27上滑動，帶動左彈簧32、左繩 鏈30，驅動左飛輪34，從而驅動後輪15，使車前進；當左腳蹬29到達 前極限位置時，左腳不用力，這時通過左彈簧32釋放能量，左導軌的左 動軌28復位，左繩鏈30由於左託輪33保持不下垂。右邊的傳動原理和 左邊相同，可交替進行。兩邊的傳動互不幹涉，當左導軌到達後極限位 置時，左腳再次向前施力。如此反覆實現整車連續向前運動。此為左右 腳交替向前運動的情況，當然，由於繩鏈傳動左右導軌彈簧封閉，故也 可使左右腳同時向前向後運動或左右腳各自單獨運動，這就為不同人群 包括殘疾人的使用提供了方便。
權利要求
1、一種不等輪徑雙導軌簧式自行車，其特徵在於由車架部分、車座部分、操縱和驅動部分組成；車架部分包括定軌託架、軌架前撐、軌架後撐、中軸前撐、上斜梁、下斜梁、前叉套、左彈簧套筒、右彈簧套筒、後斜撐、後軸叉、中軸套和車座套；上斜梁與下斜梁前端裝有前叉套，下斜梁下部通過軌架前撐、軌架後撐固接有定軌託架，車架中部裝有中軸套，中軸套上部裝有車座套，上斜梁後端與中軸套相固接，下斜梁後端與中軸前撐前端相固接，中軸前撐後端中軸套相固接，中軸前撐下部通過簧套撐固接有左彈簧套筒和右彈簧套筒，後軸叉與中軸套相固接，後斜撐一端與車座套相相固接，後斜撐另一端與後軸叉相固接；車座部分包括車座板、可調座板、減震器、靠背、調節螺母和靠背杆；車座板後端裝有靠背杆與弧形靠背，車座板下端通過可調座板與減震器相連接；減震器下端裝有車座插杆，車座插杆裝插在車座套內，通過車座套後側的螺栓調整車座的上下高度；操縱部分包括車把、前剎車、後剎車、前叉和前輪；前叉裝在車架前部前叉套內，前叉下部裝有前輪，前輪上裝有前擋泥板；車把裝在車架前上部前叉套內，前叉通過吊緊螺栓與車把相連接；前剎車裝在前叉前端，後剎車裝在後軸上，剎車把裝在車把左右兩側；驅動部分包括左腳蹬、右腳蹬、左繩鏈、右繩鏈、左飛輪、右飛輪、右動軌、右定軌、左定軌和左動軌；左定軌、右定軌分別裝在車架前端下部左右兩側；左動導軌、右動導軌上分別裝有左腳蹬、右腳蹬，左動導軌、右動導軌的後端分別固接左繩鏈、右繩鏈，左繩鏈、右繩鏈分別通過左飛輪、右飛輪與左彈簧、右彈簧相連接，左彈簧、右彈簧分別裝在左彈簧套筒、右彈簧套筒內，通過調節螺母調整彈簧的鬆緊度；中軸裝在中軸套內，中軸左側裝有左託輪，中軸右側裝有右託輪；後輪軸裝在後軸叉上，後輪裝在後軸上，後輪上部裝有後擋泥板，後軸左側裝有左飛輪與後剎車，後軸右側裝有右飛輪；通過左繩鏈、右繩鏈分別帶動左飛輪、右飛輪，驅動後輪運動，帶動整車。
2、 根據權利要求l所述的不等輪徑雙導軌簧式自行車，其特徵在於 所述減震器由2個具有凹腔形狀的板簧組成，通過螺釘相連接。
3、 根據權利要求l所述的不等輪徑雙導軌簧式自行車，其特徵在於 所述車座板與可調座板的上下面製成部分齒狀結構，通過可調座板下端 的調節螺母實現車座板及靠背的前後調節。
4、 根據權利要求l所述的不等輪徑雙導軌簧式自行車，其特徵在於 所述左飛輪、左託輪、左繩鏈、左彈簧與右飛輪、右託輪、右繩鏈、右 彈簧分別實現共面，即在同一平面內運動。
5、 根據權利要求l所述的不等輪徑雙導軌簧式自行車，其特徵在於 所述左繩鏈和右繩鏈是由鋼絲繩與滾子鏈條採用專用連箍相連接，左繩 鏈和右繩鏈的另一端分別與裝在左彈簧套筒、右彈簧套筒中的彈簧相聯。
6、 根據權利要求l所述的不等輪徑雙導軌簧式自行車，其特徵在於 所述左飛輪、右飛輪和飛輪內裝有超越離合器。
7、 根據權利要求l所述的不等輪徑雙導軌簧式自行車，其特徵在於所述車座採用低位車座加減震器、帶靠背結構。
8、根據權利要求l所述的不等輪徑雙導軌簧式自行車，其特徵在於 所述所述前輪與後輪採用不等輪徑設計，前輪直徑小於後輪直徑。
全文摘要
本發明不等輪徑雙導軌簧式自行車涉及的是一種人力驅動自行車裝置，特別是二輪、三輪人力驅動自行車裝置。由車架、車座、操縱和驅動部分組成；車架部分包括定軌託架、軌架前撐、軌架後撐、中軸前撐、上斜梁、下斜梁、前叉套、左彈簧套筒、右彈簧套筒、左彈簧、右彈簧、後斜撐、後軸叉、中軸套和車座套；車座部分包括車座板、可調座板、減震器、靠背、調節螺母和靠背杆；操縱部分包括車把、前-後剎車、前叉和前輪；驅動部分包括左腳蹬、右腳蹬、左繩鏈、右繩鏈、左飛輪、右飛輪、左託輪、右託輪、左定軌、右定軌和左動軌、右動軌；繩鏈兩端分別與動軌和彈簧固結，腳蹬裝在動軌上，通過左繩鏈、右繩鏈分別帶動左飛輪、右飛輪，驅動後輪使整車運動。
文檔編號B62M1/36GK101590890SQ20091003171
公開日2009年12月2日 申請日期2009年7月10日 優先權日2009年7月10日
發明者劉極峰, 楊小蘭 申請人:南京工程學院