專利名稱：直線腳踏式自行車的制作方法
技術領域：
本發明涉及自行車的驅動技術，特別是一種用車架左右兩側的腳踏齒條(或 硬鏈條)作直線運動，通過內部具有單向旋轉結構的齒輪部件(或飛輪部件) 驅動中軸上鏈輪旋轉帶動后輪轉動，同時車架左右兩側腳踏齒條(或硬鏈條) 作上下交替聯動，驅動自行車前進的方法。
背景技術：
從1790年法國人西布拉克伯爵用木頭制成了一輛結構較為完整的"木馬型" 自行車后，人類用了近一百年的時間將用木材制造出的第一輛自行車發展成基 本定型的近代自行車。后來人們又花了 100多年的時間去對自行車進行不斷的 改造、充實、完善和創新。
現在自行車基本采取腳踏旋轉式曲柄結構。由于人腿向下的作用力不可能 始終作用在曲柄旋轉的切向方向，當人腿向下的作用力方向通過腳踏作用在曲 柄上導致曲柄旋轉的切向作用力方向不重合時，人腿的作用力分解為沿曲柄旋 轉的圓周切線方向的切向力和沿圓周法線方向通過軸心的法向力，切向力形成 了驅動自行車前進的力矩，法向力因方向通過軸心而被白白地浪費了。
發明內容
本發明是用腳踏直線運動的齒條(或硬鏈條)帶動內部具有單向旋轉結構 的齒輪部件(或飛輪部件)旋轉而取代現有自行車腳踏旋轉式曲柄結構，實現 人力腳踏的作用力方向與帶動中軸旋轉的切向力方向始終一致，同時車架左右 兩側腳踏齒條(或硬鏈條)作上下交替聯動。它的主要裝置包括車杠左右兩側的齒條部件(或硬鏈條部件)、引導齒條部件(或硬鏈條部件)上下運動的導向 輪及底板部件、兩個內部具有單向旋轉結構的齒輪部件(或飛輪部件)、中軸、 帶動后輪轉動的棘輪、帶動車架左右兩側齒條部件(或硬鏈條部件)上下聯動 的鏈條及可自由轉動的棘輪、車杠左右兩側的齒條部件(或硬鏈條部件)上下 運動最大極限位置的限位裝置。
本發明通過下述技術方案實現技術目標。
一種驅動自行車前行裝置的方法，該裝置包括中軸的兩端分別裝有內部具 有單向旋轉結構的齒輪部件(或飛輪部件)、車架左右兩側分別裝有齒條部件(或 硬鏈條部件)、車架左右兩側的齒條部件(或硬鏈條部件)用鏈條及鏈輪連接， 其特征在于由車架兩側作直線運動的齒條部件(或硬鏈條部件)分別驅動內 部具有單向旋轉結構的齒輪部件(或飛輪部件)作旋轉運動從而帶動中軸作單 向旋轉，同時車架左右兩側的齒條部件(或硬鏈條部件)作上下交替的聯動。
所述的驅動自行車前行裝置的方法，其特征在于該齒條部件(或硬鏈條 部件)安裝在內部具有單向旋轉結構的齒輪部件(或飛輪部件)的前側，并在 嚙合處的切線方向進行垂直與地面的直線運動，齒條部件(或硬鏈條部件)的 向下運動帶動齒輪部件(或飛輪部件)旋轉，并且帶動中軸有與傳統自行車方 向一致的旋轉，垂直于地面的直線運動有利于人體腿力的發力。
所述的驅動自行車前行裝置的方法，其特征在于在導向底板上裝有多個 可自由轉動的導向繞分別實現車架兩側齒條部件(或硬鏈條部件)作上下運動， 導向輪外圈與齒條部件(或硬鏈條部件)的兩側作間隙配合，導向輪的排列實 現了齒條部件(或硬鏈條部件)向上^^向下的運動軌跡。
所述的驅動自存車前行裝置的方法，其特征在于在車架兩側的齒條部件 (或硬鏈條部件)上分別固定連接有踏板。所述的驅動自行車前行裝置的方法，其特征在于用一根兩端分別與車架 左右兩側的齒條部件(或硬鏈條部件)上分別固定連接的鏈條部件與一固定位 置的可自由轉動的棘輪搭接，實現車架兩側的齒條部件(或硬鏈條部件)的上 下聯動，聯動的目的是一側的齒條部件(或硬鏈條部件)向下運動自然帶動另 一側的齒條部件(或硬鏈條部件)作向上運動，同時也克服了腳踏旋轉式曲柄 結構中的"死點"現象(在旋轉式曲柄結構的最高點或最低點腳踏所產生的切 向力為零，無可以帶動曲柄旋轉的力矩即為"死點")，方便了人的騎行，齒條 部件(或硬鏈條部件)向下運動的一側帶動中軸旋轉，而向上運動的一側帶動 具有內部具有單向旋轉結構的齒輪部件(或飛輪部件)外殼旋轉而不能帶動中 軸旋轉。
所述的驅動自行車前行裝置的方法，其特征在于在車架兩側的齒條部件 (或硬鏈條部件)上下運動的最大極限位置設有限位裝置，當任何一側向下運 動的齒條部件(或硬鏈條部件)到達最大極限位置時，齒條部件(或硬鏈條部 件)上的限位擋塊與固定在底板或車架上的限位塊接觸使齒條部件(或硬鏈條 部件)不能繼續向下運動，限位裝置僅僅是控制不讓齒條部件(或硬鏈條部件) 脫離最大的有效運動位置，當齒條部件(或硬鏈條部件)不到達最大極限位置 時另一側齒條部件(或硬鏈條部件)下踏并不會影響自行車的正常運動過程。
所述的驅動自行車前行裝置的方法，其特征在于在中軸上裝有隨中軸旋 轉的棘輪或多極棘輪，由鏈條部件驅動自行車后輪上的飛輪或多極飛輪，帶動 后輪轉動。驅動中軸旋轉帶動自行車前行，保留了傳統自行車的騎行習慣，方 便了直線腳踏式自行車的推廣，驅動中軸旋轉也便于在變速自行車上的推廣。
本發明與現有技術相比，具有以下優點
1、用腳踏直線運動的齒條(或硬鏈條)帶動內部具有單向旋轉結構的齒輪部件(或飛輪部件)旋轉而取代現有自行車腳踏旋轉式曲柄結構，實現人力腳 踏的作用力方向與帶動中軸旋轉的切向力方向始終一致，從而克服現有自行車 腳踏旋轉曲柄結構中不可避免的人力無用功浪費現象；
2、 與現有自行車相比，在同等速度下騎行省力、在同等騎行力下騎行速度
快；
3、 車架左右兩側腳踏齒條(或硬鏈條)作上下交替聯動，與現有自行車騎 行習慣相似，且無腳踏旋轉式曲柄結構的"死點"現象，騎行方便；
4、 當人使用最大騎行力時，站立騎行比傳統自行車容易。
本說明書附圖是根據硬鏈條部件和飛輪部件的結構表示，齒條部件與齒輪 部件所形成的結構與本附圖相似，不另加以表示。
圖1是直線腳踏驅動中軸旋轉的示意圖(是圖3的A-A剖視圖)，1是聯動鏈 條，聯動鏈條的作用是實現車架左右兩側的硬鏈條部件一件向下運動時另一件 向上運動；2是聯動棘輪，聯動棘輪軸心與底板固定連接，棘輪可自由轉動，聯 動鏈條與聯動棘輪搭接，實現聯動鏈條的聯動作用；3是聯動鏈條連接塊，聯動 鏈條連接塊連接于聯動鏈條的兩端并與硬鏈條部件固定連接，還可作為硬鏈條 部件的限位擋塊；4是硬鏈條部件，硬鏈條部件與飛輪部件配合的一側按一定間 距裝有一組固定銷和可自由轉動的轉套，實現飛輪部件的旋轉運動；5是腳踏部 件，腳踏部件與硬鏈條部件固定連接；6是自行車中軸；7是自行車中軸外套， 外套與車架或底板固定連接，外套與中軸之間裝有軸承，保證中軸的自由旋轉; 8是飛輪部件，飛輪部件內部有單向旋轉結構，與自行車通用的飛輪結構相同； 9是導向輪及底板部件，底板與車架固定聯接，底板位于車架的兩側；10是導向輪，兩側的底板上均裝有數只可自由轉動的導向輪，導向輪與硬鏈條部件的 兩側間隙配合，保證硬鏈條部件向上或向下的運動軌跡；11是限位塊，限位塊 與底板固定連接，當聯動鏈條連接塊下行至與限位塊接觸時，限位塊阻止硬鏈
條部件繼續下行；12是自行車后輪；13是自行車車架；14是棘輪，棘輪與中軸
固定連接，通過自行車鏈條驅動后輪轉動，棘輪可為單極或多極棘輪，用于普 通自行車或變速自行車。
圖2為硬鏈條部件驅動飛輪部件旋轉的示意圖，1是聯動鏈條；10是導向 輪；9是導向輪及底板部件；4是硬鏈條部件；1.5是硬鏈條部件中的鏈條滾套固 定銷，固定銷按與飛輪相配的間距排列；16是鏈條滾套，鏈條滾套與鏈條滾套 固定銷間隙配合；8是飛輪部件；5是腳踏部件。
圖3為直線腳踏式自行車安裝示意圖，9是導向輪及底板部件；l是聯動鏈 條；4是硬鏈條部件；5是腳踏部件；13是自行車車架；8是飛輪部件；6是自
行車中軸；14是棘輪；17是自行車鏈條；12是自行車后輪。
具體實施例方式
請看圖l，圖l是直線腳踏驅動中軸旋轉的示意圖，它包括聯動鏈條l，聯
動棘輪2，聯動鏈條連接塊3，硬鏈條部件4，腳踏部件5，自行車中軸6，自行 車中軸外套7，飛輪部件8，導向輪及底板部件9，導向輪IO，限位塊ll，自行 車后輪12，自行車車架13，棘輪14。當腳下蹬車架一側的腳踏部件5，帶動硬 鏈條部件4沿導向輪及底板部件9和導向輪10控制的軌道下行，從而帶動安裝 于中軸6上的飛輪部件8旋轉并帶動中軸6和固定在中軸上的棘輪14在自行車 中軸外套7內旋轉，通過自行車鏈條帶動后輪12轉動從而帶動自行車前行，當 一側硬鏈條部件4下行時，通過聯動鏈條連接塊3帶動聯動鏈條1的一端下行， 由于聯動鏈條1搭接在聯動棘輪2上，所以聯動鏈條1的另一端上行帶動車架另一側的硬鏈條部件4上行，帶動飛輪部件8外殼逆向旋轉，由于飛輪部件8 內部的單向旋轉結構而不能帶動中軸6旋轉，從而不影響自行車前行。任--側 的硬鏈條部件4下行至極限位置時，聯動鏈條連接塊3與限位塊11接觸而拒絕 硬鏈條部件4繼續下行，限位塊11僅僅在硬鏈條部件4下行至極限位置時起作 用，硬鏈條部件4下行至任一位置時另一側下蹬腳踏部件5導致另一側硬鏈條 部件4下行而本側的硬鏈條部件4反向上行不可能影響自行車的正常行駛。
請看圖2，圖2是硬鏈條部件驅動飛輪部件旋轉的示意圖，它包括聯動鏈條 1，導向輪IO，導向輪及底板部件9，硬鏈條部件4，鏈條滾套固定銷15，鏈條 滾套16，飛輪部件8，腳踏部件5。當腳下蹬腳踏部件5，帶動硬鏈條部件4沿 導向輪及底板部件9和導向輪10控制的軌道下行時，硬鏈條部件4上鏈條滾套 固定銷15和可在固定銷上滾動的鏈條滾套16與飛輪8的棘齒嚙合，硬鏈條部 件4繼續下行則鏈條滾套16推動飛輪8轉動，上面一只鏈條滾套16與飛輪8 的下一個棘齒繼而嚙合，從而實現連續不斷地帶動飛輪部件8旋轉。
請看圖3，圖3為直線腳踏式自行車安裝示意圖，它包括導向輪及底板部件 9，聯動鏈條l，硬鏈條部件4，腳踏部件5，自行車車架13，飛輪部件8，自行 車中軸6，棘輪14，自行車鏈條17，自行車后輪12。圖3表示了直線腳踏機構 安裝的部位及結構，從圖3可看出本專利發明的自行車與現行的自行車騎行習 慣相似，且腳踏的方向與地面垂直，自行車行駛時帶動中軸旋轉的人腿的作用 力始終是100%的切向力而沒有法向力的損失，與現行的腳踏旋轉曲柄式結構的 自行車極大的提高了行駛效率。本專利發明的自行車不改變自行車的其它結構， 可廣泛應用于普通自行車和各種變速自行車。
權利要求
1、一種驅動自行車前行裝置的方法，該裝置包括中軸的兩端分別裝有內部具有單向旋轉結構的齒輪部件(或飛輪部件)、車架左右兩側分別裝有齒條部件(或硬鏈條部件)、車架左右兩側的齒條部件(或硬鏈條部件)用鏈條及鏈輪連接，其特征在于由車架兩側作直線運動的齒條部件(或硬鏈條部件)分別驅動內部具有單向旋轉結構的齒輪部件(或飛輪部件)作旋轉運動從而帶動中軸作單向旋轉，同時車架左右兩側的齒條部件(或硬鏈條部件)作上下交替的聯動。
2、 根據權利要求l所述的驅動自行車前行裝置的方法，其特征在于該齒 條部件(或硬鏈條部件)安裝在內部具有單向旋轉結構的齒輪部件(或飛輪部 件)的前側，并在嚙合處的切線方向進行垂直與地面的直線運動。
3、 根據權利要求1或2所述的驅動自行車前行裝置的方法，其特征在于 在導向底板上裝有多個可自由轉動的導向輪分別實現車架兩側齒條部件(或硬 鏈條部件)作上下運動。
4、 根據權利要求1或2或3所述的驅動自行車前行裝置的方法，其特征在 于在車架兩側的齒條部件(或硬鏈條部件)上分別固定連接有踏板。
5、 根據權利要求1或2或3或4所述的驅動自行車前行裝置的方法，其特 征在于用一根兩端分別與車架左右兩側的齒條部件(或硬鏈條部件)上分別固定連接的鏈條部件與！固定位置的可自由轉動的棘輪搭接，實現車架兩側的 齒條部件(或硬鏈條部件)的上下聯動。
6、根據權利要求1或2或3或4或5所述的驅動自行車前行裝置的方法，其特征在于在車架兩側的齒條部件(或硬鏈條部件)上下運動的最大極限位置設有限位裝置。
7、根據權利要求1或2或3或4或5或6所述的驅動自行車前行裝置的方法，其特征在于在中軸上裝有隨中軸旋轉的棘輪或多極棘輪，由鏈條部件驅 動自行車后輪上的飛輪或多極飛輪，帶動后輪轉動。
全文摘要
本發明涉及一種直線腳踏式自行車。本發明涉及自行車的驅動技術，特別是一種用車架左右兩側的腳踏齒條(或硬鏈條)作直線運動驅動中軸上鏈輪旋轉帶動后輪轉動，同時車架左右兩側腳踏齒條(或硬鏈條)作上下交替聯動，驅動自行車前進的方法。該裝置包括齒條部件(或硬鏈條部件)、導向輪及底板部件、內部具有單向旋轉結構的齒輪部件(或飛輪部件)、聯動鏈條及棘輪、限位機構。用腳踏直線運動的齒條(或硬鏈條)取代現有腳踏旋轉式曲柄結構，實現人力腳踏的作用力方向與帶動中軸旋轉的切向力方向始終一致。上述發明方法提高了人力騎行自行車的效率，具有騎行方便省力、騎行速度快，發力時站立騎行比傳統自行車容易，并有可用于普通車和各種變速車的優點。
文檔編號B62M1/24GK101544262SQ200910007029
公開日2009年9月30日 申請日期2009年2月1日 優先權日2009年2月1日
發明者慧 崔, 崔建華 申請人:崔建華;崔 慧