自行車驅動機構的制作方法
【專利摘要】一種自行車驅動機構，包括固定架、動力輸入機構、換向機構、變速機構和動力輸出機構。往復踩踏動力輸入機構產生往復旋轉動力，換向機構將往復旋轉動力轉換成單向旋轉動力，經變速機構增速后，通過動力輸出機構連接自行車車輪，從而驅動自行車前進。本發明自行車驅動機構的踏板設于左右兩側，騎乘人員通過改變身體的左右重心，往復踩踏左右踏板來驅動自行車前進。本發明自行車驅動機構結構緊湊，傳動效率高，增速比大，方便站立騎乘驅動小車輪自行車，可整體上減小自行車重量和體積，非常適合應用于便攜式折疊自行車。
【專利說明】自行車驅動機構
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及自行車的驅動機構，特別是涉及可以站立騎乘的自行車往復式增速驅動機構。
【背景技術】
[0002]傳統自行車都是通過踩踏曲柄轉動鏈輪從而驅動自行車前進的，其缺點是驅動機構龐大，增速比有限，并且必須依靠車座才能安全舒適地騎行，這些都限制了自行車的小型化和輕便化。
[0003]新出現的一種新型自行車往復驅動機構，沒有鏈條，驅動機構安裝在自行車花鼓內，結構緊湊，但應用該驅動機構的自行車仍然需要依靠坐墊才能安全舒適地騎行。受空間限制，驅動機構的零部件強度和使用壽命是很大的問題。另外該驅動機構增速比有限，也不適合將該驅動機構應用在小輪徑的自行車上，對自行車的小型化和輕便化非常有限。
[0004]還有一些類似滑板車的小型輕便自行車，可以站立騎行，重量也不太大，但該種自行車的驅動方式不符合人體自然習慣，只能作為一種娛樂用具而無法真正起到交通工具的作用。

【發明內容】

[0005]本發明的目的是提供一種自行車驅動機構，該自行車驅動機構結構緊湊，傳動效率高，增速比大，方便站立騎乘驅動小車輪自行車，可整體上減小自行車重量和體積，非常適合應用于便攜式折疊自行車。
[0006]為了達到上述目的，本發明的自行車驅動機構，包括固定架、動力輸入機構、換向機構、變速機構和動力輸出機構，其特征是:各機構安裝在固定架上，固定架與自行車車架連接；動力輸入機構主要由四連桿機構、動力輸入軸和兩踏板組成，動力輸入軸垂直安裝在四連桿機構中的一根水平連桿的中間部位，動力輸入軸還與固定架通過鉸鏈連接，四連桿機構的另一水平連桿的中間部位與固定架鉸鏈連接，兩踏板分別設在四連桿機構的兩側豎直連桿上；換向機構主要由第一單向旋轉機構、第二單向旋轉機構、第一軸、第二軸、第一錐齒輪、第二錐齒輪和第三錐齒輪組成，第一軸是往復旋轉動力輸入端，第二軸是單向旋轉動力輸出端，第一單向旋轉機構和第二單向旋轉機構反向安裝在第一軸上，第一錐齒輪安裝在第一單向旋轉機構上，第二錐齒輪安裝在第二單向旋轉機構上，第三錐齒輪安裝在第二軸上，第一軸與第二軸互相垂直，第一錐齒輪和第二錐齒輪同軸相向并都與第三錐齒輪嚙合；變速機構是一系列相互嚙合的增速齒輪；動力輸出機構主要由帶輪和帶組成，帶輪通過帶連接自行車車輪；動力輸入機構、換向機構、變速機構、動力輸出機構之間的連接關系是動力輸入機構連接換向機構，換向機構連接變速機構，變速機構連接動力輸出機構。
[0007]所述的四連桿機構是平行四邊型四連桿機構，安裝在兩側豎直桿上的踏板可以在水平桿轉動過程中保持水平狀態。
[0008]所述的兩踏板與四連桿機構的豎直連桿通過鉸鏈連接，可以方便地將踏板折疊，減少寬度，方便存放和運輸。
[0009]所述的動力輸入機構還可以是主要由動力輸入軸、水平桿和兩踏板組成，動力輸入軸垂直安裝在水平桿的中間部位，兩踏板分別設在水平桿的兩端。該動力輸入機構比四連桿機構式的更簡潔、輕巧，適合水平桿往復轉動角度不太大的情形。
[0010]所述的換向機構還可以是第二軸是往復旋轉動力輸入端，第一軸是單向旋轉動力輸出端，第一單向旋轉機構和第二單向旋轉機構同向安裝在第一軸上，第一錐齒輪安裝在第一單向旋轉機構上，第二錐齒輪安裝在第二單向旋轉機構上，第三錐齒輪安裝在第二軸上，第一軸與第二軸互相垂直，第一錐齒輪和第二錐齒輪同軸相向并都與第三錐齒輪嚙合。
[0011]所述的動力輸出機構還可以是鏈輪和鏈條，鏈輪通過鏈條連接自行車車輪。
[0012]所述的動力輸出機構還可以是一系列相互嚙合的齒輪。
[0013]所述的動力輸入機構、換向機構、變速機構、動力輸出機構之間的連接關系還可以是動力輸入機構連接變速機構，變速機構連接換向機構，換向機構連接動力輸出機構。
[0014]所述的動力輸入機構、換向機構、變速機構、動力輸出機構之間的連接關系還可以是動力輸入機構連接變速機構，變速機構連接換向機構，換向機構連接變速機構，變速機構連接動力輸出機構。
[0015]本發明的踏板設于驅動機構的左右兩側，即相當于是自行車的左右兩側，騎乘人員通過改變身體的左右重心，往復踩踏左右踏板，便可輕松驅動自行車前進。這種自行車驅動方式更適合站立騎乘，可以省去車座，減輕自行車重量，有利于自行車折疊。同時，站立騎乘對人體能起到更好的鍛煉效果，不會有長時間騎乘傳統自行車那樣對人體下身部位的不適。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本發明第一實施例的立體示意圖。
[0017]圖2是本發明第一實施例的前視圖。
[0018]圖3是本發明第一實施例的右視圖。
[0019]圖4是本發明第一實施例的內部結構立體示意圖。
[0020]圖5是本發明第一實施例的內部結構左視圖。
[0021]圖6是本發明第一實施例的換向機構分解示意圖。
[0022]圖7是本發明第一實施例的左側踏板被踩下后的示意圖。
[0023]圖8是本發明第一實施例的兩側踏板向上折疊90度的示意圖。
[0024]圖9是本發明第一實施例安裝于自行車的俯視圖。
[0025]圖10是本發明第一實施例安裝于自行車的右視圖。
[0026]圖11是本發明第二實施例的立體示意圖。
[0027]圖12是本發明第二實施例的前視圖。
[0028]圖13是本發明第二實施例的內部結構立體示意圖。
[0029]圖14是本發明第二實施例的內部結構左視圖。
[0030]圖15是本發明第二實施例的內部結構分解示意圖。
【具體實施方式】[0031]本發明第一實施例包括:固定架100、上方水平連桿101、下方水平連桿102、左側豎直連桿103、右側豎直連桿104、左側踏板105、右側踏板106、軸107、軸108、第一單向旋轉機構109、第二單向旋轉機構110、第一錐齒輪111、第二錐齒輪112、第三錐齒輪113、錐齒輪114、錐齒輪115、軸116、帶輪117、帶118。
[0032]動力輸入機構主要由四連桿機構、動力輸入軸和兩踏板組成。上方水平連桿101、下方水平連桿102、左側豎直連桿103和右側豎直連桿104共同組成了四連桿機構。上方水平連桿101與下方水平連桿102長度相等，左側豎直連桿103與右側豎直連桿104長度相等。兩踏板分別是左側踏板105和右側踏板106。左側踏板105與左側豎直連桿103通過鉸鏈連接，左側踏板105可以旋轉向上折疊。同樣，右側踏板106與右側豎直連桿104通過鉸鏈連接，右側踏板106可以旋轉向上折疊。下方水平連桿102的中間部位與固定架100鉸鏈連接，上方水平連桿101的中間部位與軸107固定鏈接，軸107垂直于四連桿機構所在的平面，軸107的兩端與固定架100通過鉸鏈連接。當往復踏動左側踏板105和右側踏板106時，上方水平連桿101繞軸107往復旋轉，下方水平連桿102繞其中心往復旋轉，四連桿機構的平行四邊形原理使左側豎直桿103和右側豎直桿104保持豎直狀態，從而左側踏板105與右側踏板106在往復踏動過程中保持水平狀態。軸107便是所述動力輸入機構的動力輸入軸，將往復旋轉動力傳輸給換向機構。
[0033]換向機構主要由第一單向旋轉機構109、第二單向旋轉機構110、第一軸、第二軸、第一錐齒輪111、第二錐齒輪112和第三錐齒輪組成113。軸107同時也是所述換向機構的第一軸，軸108便是所述換向機構的第二軸，軸107是往復旋轉動力輸入端，軸108是單向旋轉動力輸出端，第一單向旋轉機構109和第二單向旋轉機構110反向安裝在軸107上，第一錐齒輪111安裝在第一單向旋轉機構109上，第二錐齒輪112安裝在第二單向旋轉機構110上，第三錐齒輪113安裝在軸108上，軸107與軸108互相垂直，第一錐齒輪111和第二錐齒輪112同軸相向并都與第三錐齒輪113嚙合。軸107往復旋轉運動時，第一錐齒輪111和第二錐齒輪112向相反的方向單向旋轉運動，從而交替地驅動第三錐齒輪113做單向旋轉運動，最后通過軸108將單向旋轉動力傳輸給變速機構。
[0034]變速機構是一系列相互嚙合的增速齒輪，主要由錐齒輪114和錐齒輪115組成。錐齒輪114安裝在軸108上，錐齒輪115安裝在軸116上，錐齒輪114的直徑大于錐齒輪115，因此，軸116的轉速比軸108要快，從而起到了增加轉速的目的，最后，軸116將單向旋轉動力傳輸給動力輸出機構。另外，換向機構中的第一錐齒輪111和第二錐齒輪112的直徑都比第三錐齒輪113的要大，也能起到增速的效果。
[0035]動力輸出機構主要由帶輪117和帶118組成，帶輪117通過帶118連接自行車車輪，從而將其動力傳輸給自行車車輪，驅動自行車前進。采用帶輪117和帶118可以方便靈活地連接不同尺寸的自行車車輪，增加張緊機構后還可以連接帶有減震裝置的自行車車輪。
[0036]本發明的第一實施例，動力輸入機構、換向機構、變速機構、動力輸出機構之間的連接關系是動力輸入機構連接換向機構，換向機構連接變速機構，變速機構連接動力輸出機構。換向機構除了將往復旋轉動力轉換為單向旋轉動力外，還具備了增速功能，變速機構只簡單地用了一對增速錐齒輪，整體結構非常緊湊。動力輸入機構的水平桿往復轉動角度不太大的情形下還可以采用主要由動力輸入軸、水平桿和兩踏板組成的動力輸入機構，使整體結構更緊湊、能量轉換效率更高。單向旋轉機構可以選用單向軸承或超越離合器。如果需要更大的增速比，還可以在動力輸入機構和換向機構間增加變速機構，如在動力輸入軸和第一軸間增加行星增速機構，此時機構間連接關系便是動力輸入機構連接變速機構，變速機構連接換向機構，換向機構連接變速機構，變速機構連接動力輸出機構。動力輸出機構還可以采用鏈輪和鏈條，或者還可以是一系列相互嚙合的齒輪。如果需要實現多級變速功能，變速機構可以是帶有多級變速功能的增速變速機構，或者是動力輸出機構上采用傳統變速自行車的多級鏈輪變速機構。
[0037]下面結合第二實施例的附圖，對本發明做更進一步說明。
[0038]本發明第二實施例包括:固定架200、水平桿201、左側踏板205、右側踏板206、軸207、軸208、第一單向旋轉機構209、第二單向旋轉機構210、第一錐齒輪211、第二錐齒輪212、第三錐齒輪213、軸214、軸215、齒輪216、齒輪217、齒輪218、齒輪219、錐齒輪220、錐齒輪221、軸222、錐齒輪223。
[0039]動力輸入機構主要由動力輸入軸、水平桿201和兩踏板組成。兩踏板就是左側踏板205和右側踏板206，分別與水平桿201的左右兩端鉸鏈連接，可以向上折疊。軸214垂直安裝在水平桿201的中間部位。軸214的與固定架200通過鉸鏈連接。當往復踏動左側踏板205和右側踏板206時，軸214往復旋轉運動。軸214便是所述動力輸入機構的動力輸入軸，將往復旋轉動力傳輸給變速機構。該動力輸入機構結構簡單、能量轉換效率高，非常適用于水平桿往復轉動角度不太大的情形。
[0040]變速機構是一系列相互嚙合的增速齒輪組，主要包括軸215、齒輪216、齒輪217、齒輪218和齒輪219。齒輪216安裝在軸214上，齒輪217和齒輪218安裝在軸215上，齒輪219安裝在軸208上。齒輪216的直徑大于齒輪117，齒輪217直徑小于齒輪218，齒輪218直徑大于齒輪219，因此，軸208的轉速比軸214要快，從而起到了增加轉速的目的，最后，軸208將增速后的往復旋轉動力傳輸給換向機構。另外，還可以根據需要設置更多增速齒輪來提高總體增速比。
[0041]換向機構主要由第一單向旋轉機構209、第二單向旋轉機構210、第一軸、第二軸、第一錐齒輪211、第二錐齒輪212和第三錐齒輪組成213。軸207便是所述換向機構的第一軸，軸208便是所述換向機構的第二軸，軸208是往復旋轉動力輸入端，軸207是單向旋轉動力輸出端，第一單向旋轉機構209和第二單向旋轉機構210同向安裝在軸207上，第一錐齒輪211安裝在第一單向旋轉機構209上，第二錐齒輪212安裝在第二單向旋轉機構210上，第三錐齒輪213安裝在軸208上，軸207與軸208互相垂直，第一錐齒輪211和第二錐齒輪212同軸相向并都與第三錐齒輪213嚙合。軸208往復旋轉運動時，第三錐齒輪將往復旋轉動力傳輸給第一錐齒輪211和第二錐齒輪212，通過第一單向旋轉機構和第二單向旋轉機構交替地驅動軸207做單向旋轉運動，最后，軸207將單向旋轉動力傳輸給動力輸出機構。
[0042]動力輸出機構主要由錐齒輪220、錐齒輪221、軸222和錐齒輪223組成。錐齒輪221和錐齒輪223分別安裝在軸222的兩端，錐齒輪220與錐齒輪221嚙合，錐齒輪223與自行車車輪上的錐齒輪嚙合，從而將動力傳輸給自行車車輪，驅動自行車前進。
[0043]本發明的第二實施例，動力輸入機構、換向機構、變速機構、動力輸出機構之間的連接關系是動力輸入機構連接變速機構，變速機構連接換向機構，換向機構連接動力輸出機構。該實施例由于換向機構和動力輸入機構之間有變速機構，單向旋轉機構的承載能力要求有所降低，可以選用更輕巧的單向旋轉機構。動力輸入機構還可以采用與第一實施例相同的四連桿機構方式，以適應需要水平桿大角度往復旋轉的情形。變速機構還可以采用更輕巧的行星齒輪機構。換向機構還可以采用第一軸是往復旋轉動力輸入端，第二軸是單向旋轉動力輸出端，第一單向旋轉機構和第二單向旋轉機構反向安裝在第一軸上，第一錐齒輪安裝在第一單向旋轉機構上，第二錐齒輪安裝在第二單向旋轉機構上，第三錐齒輪安裝在第二軸上，第一軸與第二軸互相垂直，第一錐齒輪和第二錐齒輪同軸相向并都與第三錐齒輪嚙合。單向旋轉機構可以選用單向軸承或超越離合器。動力輸出機構還可以是帶輪和帶，或者還可以是鏈輪和鏈條。如果需要實現多級變速功能，變速機構可以是帶有多級變速功能的增速變速機構，或者是動力輸出機構上采用傳統變速自行車的多級鏈輪變速機構。
【權利要求】
1.一種自行車驅動機構，包括固定架、動力輸入機構、換向機構、變速機構和動力輸出機構，其特征是:各機構安裝在固定架上，固定架與自行車車架連接；動力輸入機構主要由四連桿機構、動力輸入軸和兩踏板組成，動力輸入軸垂直安裝在四連桿機構中的一根水平連桿的中間部位，動力輸入軸還與固定架通過鉸鏈連接，四連桿機構的另一水平連桿的中間部位與固定架鉸鏈連接，兩踏板分別設在四連桿機構的兩側豎直連桿上；換向機構主要由第一單向旋轉機構、第二單向旋轉機構、第一軸、第二軸、第一錐齒輪、第二錐齒輪和第三錐齒輪組成，第一軸是往復旋轉動力輸入端，第二軸是單向旋轉動力輸出端，第一單向旋轉機構和第二單向旋轉機構反向安裝在第一軸上，第一錐齒輪安裝在第一單向旋轉機構上，第二錐齒輪安裝在第二單向旋轉機構上，第三錐齒輪安裝在第二軸上，第一軸與第二軸互相垂直，第一錐齒輪和第二錐齒輪同軸相向并都與第三錐齒輪嚙合；變速機構是一系列相互嚙合的增速齒輪；動力輸出機構主要由帶輪和帶組成，帶輪通過帶連接自行車車輪；動力輸入機構、換向機構、變速機構、動力輸出機構之間的連接關系是動力輸入機構連接換向機構，換向機構連接變速機構，變速機構連接動力輸出機構。
2.根據權利要求1所述的自行車驅動機構，其特征是:所述的四連桿機構是平行四邊型四連桿機構。
3.根據權利要求1所述的自行車驅動機構，其特征是:兩踏板與四連桿機構的豎直連桿通過鉸鏈連接。
4.根據權利要求1所述的自行車驅動機構，其特征是:所述的動力輸入機構還可以是主要由動力輸入軸、水平桿和兩踏板組成，動力輸入軸垂直安裝在水平桿的中間部位，兩踏板分別設在水平桿的兩端。
5.根據權利要求1所述的自行車驅動機構，其特征是:所述的換向機構還可以是第二軸是往復旋轉動力輸入端，第一軸是單向旋轉動力輸出端，第一單向旋轉機構和第二單向旋轉機構同向安裝在第一軸上，第一錐齒輪安裝在第一單向旋轉機構上，第二錐齒輪安裝在第二單向旋轉機構上，第三錐齒輪安裝在第二軸上，第一軸與第二軸互相垂直，第一錐齒輪和第二錐齒輪同軸相向并都與第三錐齒輪嚙合。
6.根據權利要求1所述的自行車驅動機構，其特征是:動力輸出機構還可以是鏈輪和鏈條，鏈輪通過鏈條連接自行車車輪。
7.根據權利要求1所述的自行車驅動機構，其特征是:動力輸出機構還可以是一系列相互嚙合的齒輪。
8.根據權利要求1所述的自行車驅動機構，其特征是:動力輸入機構、換向機構、變速機構、動力輸出機構之間的連接關系還可以是動力輸入機構連接變速機構，變速機構連接換向機構，換向機構連接動力輸出機構。
9.根據權利要求1所述的自行車驅動機構，其特征是:動力輸入機構、換向機構、變速機構、動力輸出機構之間的連接關系還可以是動力輸入機構連接變速機構，變速機構連接換向機構，換向機構連接變速機構，變速機構連接動力輸出機構。
【文檔編號】B62M3/08GK103587633SQ201210292344
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2012年8月16日 優先權日:2012年8月16日
【發明者】陸健 申請人:陸健