专利名称：直线脚踏式自行车的制作方法
技术领域：
本发明涉及自行车的驱动技术，特别是一种用车架左右两侧的脚踏齿条(或 硬链条)作直线运动，通过内部具有单向旋转结构的齿轮部件(或飞轮部件) 驱动中轴上链轮旋转带动后轮转动，同时车架左右两侧脚踏齿条(或硬链条) 作上下交替联动，驱动自行车前进的方法。
背景技术：
从1790年法国人西布拉克伯爵用木头制成了一辆结构较为完整的"木马型" 自行车后，人类用了近一百年的时间将用木材制造出的第一辆自行车发展成基 本定型的近代自行车。后来人们又花了 100多年的时间去对自行车进行不断的 改造、充实、完善和创新。
现在自行车基本采取脚踏旋转式曲柄结构。由于人腿向下的作用力不可能 始终作用在曲柄旋转的切向方向，当人腿向下的作用力方向通过脚踏作用在曲 柄上导致曲柄旋转的切向作用力方向不重合时，人腿的作用力分解为沿曲柄旋 转的圆周切线方向的切向力和沿圆周法线方向通过轴心的法向力，切向力形成 了驱动自行车前进的力矩，法向力因方向通过轴心而被白白地浪费了。
发明内容
本发明是用脚踏直线运动的齿条(或硬链条)带动内部具有单向旋转结构 的齿轮部件(或飞轮部件)旋转而取代现有自行车脚踏旋转式曲柄结构，实现 人力脚踏的作用力方向与带动中轴旋转的切向力方向始终一致，同时车架左右 两侧脚踏齿条(或硬链条)作上下交替联动。它的主要装置包括车杠左右两侧的齿条部件(或硬链条部件)、引导齿条部件(或硬链条部件)上下运动的导向 轮及底板部件、两个内部具有单向旋转结构的齿轮部件(或飞轮部件)、中轴、 带动后轮转动的棘轮、带动车架左右两侧齿条部件(或硬链条部件)上下联动 的链条及可自由转动的棘轮、车杠左右两侧的齿条部件(或硬链条部件)上下 运动最大极限位置的限位装置。
本发明通过下述技术方案实现技术目标。
一种驱动自行车前行装置的方法，该装置包括中轴的两端分别装有内部具 有单向旋转结构的齿轮部件(或飞轮部件)、车架左右两侧分别装有齿条部件(或 硬链条部件)、车架左右两侧的齿条部件(或硬链条部件)用链条及链轮连接， 其特征在于由车架两侧作直线运动的齿条部件(或硬链条部件)分别驱动内 部具有单向旋转结构的齿轮部件(或飞轮部件)作旋转运动从而带动中轴作单 向旋转，同时车架左右两侧的齿条部件(或硬链条部件)作上下交替的联动。
所述的驱动自行车前行装置的方法，其特征在于该齿条部件(或硬链条 部件)安装在内部具有单向旋转结构的齿轮部件(或飞轮部件)的前侧，并在 啮合处的切线方向进行垂直与地面的直线运动，齿条部件(或硬链条部件)的 向下运动带动齿轮部件(或飞轮部件)旋转，并且带动中轴有与传统自行车方 向一致的旋转，垂直于地面的直线运动有利于人体腿力的发力。
所述的驱动自行车前行装置的方法，其特征在于在导向底板上装有多个 可自由转动的导向繞分别实现车架两侧齿条部件(或硬链条部件)作上下运动， 导向轮外圈与齿条部件(或硬链条部件)的两侧作间隙配合，导向轮的排列实 现了齿条部件(或硬链条部件)向上^^向下的运动轨迹。
所述的驱动自存车前行装置的方法，其特征在于在车架两侧的齿条部件 (或硬链条部件)上分别固定连接有踏板。所述的驱动自行车前行装置的方法，其特征在于用一根两端分别与车架 左右两侧的齿条部件(或硬链条部件)上分别固定连接的链条部件与一固定位 置的可自由转动的棘轮搭接，实现车架两侧的齿条部件(或硬链条部件)的上 下联动，联动的目的是一侧的齿条部件(或硬链条部件)向下运动自然带动另 一侧的齿条部件(或硬链条部件)作向上运动，同时也克服了脚踏旋转式曲柄 结构中的"死点"现象(在旋转式曲柄结构的最高点或最低点脚踏所产生的切 向力为零，无可以带动曲柄旋转的力矩即为"死点")，方便了人的骑行，齿条 部件(或硬链条部件)向下运动的一侧带动中轴旋转，而向上运动的一侧带动 具有内部具有单向旋转结构的齿轮部件(或飞轮部件)外壳旋转而不能带动中 轴旋转。
所述的驱动自行车前行装置的方法，其特征在于在车架两侧的齿条部件 (或硬链条部件)上下运动的最大极限位置设有限位装置，当任何一侧向下运 动的齿条部件(或硬链条部件)到达最大极限位置时，齿条部件(或硬链条部 件)上的限位挡块与固定在底板或车架上的限位块接触使齿条部件(或硬链条 部件)不能继续向下运动，限位装置仅仅是控制不让齿条部件(或硬链条部件) 脱离最大的有效运动位置，当齿条部件(或硬链条部件)不到达最大极限位置 时另一侧齿条部件(或硬链条部件)下踏并不会影响自行车的正常运动过程。
所述的驱动自行车前行装置的方法，其特征在于在中轴上装有随中轴旋 转的棘轮或多极棘轮，由链条部件驱动自行车后轮上的飞轮或多极飞轮，带动 后轮转动。驱动中轴旋转带动自行车前行，保留了传统自行车的骑行习惯，方 便了直线脚踏式自行车的推广，驱动中轴旋转也便于在变速自行车上的推广。
本发明与现有技术相比，具有以下优点
1、用脚踏直线运动的齿条(或硬链条)带动内部具有单向旋转结构的齿轮部件(或飞轮部件)旋转而取代现有自行车脚踏旋转式曲柄结构，实现人力脚 踏的作用力方向与带动中轴旋转的切向力方向始终一致，从而克服现有自行车 脚踏旋转曲柄结构中不可避免的人力无用功浪费现象；
2、 与现有自行车相比，在同等速度下骑行省力、在同等骑行力下骑行速度
快；
3、 车架左右两侧脚踏齿条(或硬链条)作上下交替联动，与现有自行车骑 行习惯相似，且无脚踏旋转式曲柄结构的"死点"现象，骑行方便；
4、 当人使用最大骑行力时，站立骑行比传统自行车容易。
本说明书附图是根据硬链条部件和飞轮部件的结构表示，齿条部件与齿轮 部件所形成的结构与本附图相似，不另加以表示。
图1是直线脚踏驱动中轴旋转的示意图(是图3的A-A剖视图)，1是联动链 条，联动链条的作用是实现车架左右两侧的硬链条部件一件向下运动时另一件 向上运动；2是联动棘轮，联动棘轮轴心与底板固定连接，棘轮可自由转动，联 动链条与联动棘轮搭接，实现联动链条的联动作用；3是联动链条连接块，联动 链条连接块连接于联动链条的两端并与硬链条部件固定连接，还可作为硬链条 部件的限位挡块；4是硬链条部件，硬链条部件与飞轮部件配合的一侧按一定间 距装有一组固定销和可自由转动的转套，实现飞轮部件的旋转运动；5是脚踏部 件，脚踏部件与硬链条部件固定连接；6是自行车中轴；7是自行车中轴外套， 外套与车架或底板固定连接，外套与中轴之间装有轴承，保证中轴的自由旋转; 8是飞轮部件，飞轮部件内部有单向旋转结构，与自行车通用的飞轮结构相同； 9是导向轮及底板部件，底板与车架固定联接，底板位于车架的两侧；10是导向轮，两侧的底板上均装有数只可自由转动的导向轮，导向轮与硬链条部件的 两侧间隙配合，保证硬链条部件向上或向下的运动轨迹；11是限位块，限位块 与底板固定连接，当联动链条连接块下行至与限位块接触时，限位块阻止硬链
条部件继续下行；12是自行车后轮；13是自行车车架；14是棘轮，棘轮与中轴
固定连接，通过自行车链条驱动后轮转动，棘轮可为单极或多极棘轮，用于普 通自行车或变速自行车。
图2为硬链条部件驱动飞轮部件旋转的示意图，1是联动链条；10是导向 轮；9是导向轮及底板部件；4是硬链条部件；1.5是硬链条部件中的链条滚套固 定销，固定销按与飞轮相配的间距排列；16是链条滚套，链条滚套与链条滚套 固定销间隙配合；8是飞轮部件；5是脚踏部件。
图3为直线脚踏式自行车安装示意图，9是导向轮及底板部件；l是联动链 条；4是硬链条部件；5是脚踏部件；13是自行车车架；8是飞轮部件；6是自
行车中轴；14是棘轮；17是自行车链条；12是自行车后轮。
具体实施例方式
请看图l，图l是直线脚踏驱动中轴旋转的示意图，它包括联动链条l，联
动棘轮2，联动链条连接块3，硬链条部件4，脚踏部件5，自行车中轴6，自行 车中轴外套7，飞轮部件8，导向轮及底板部件9，导向轮IO，限位块ll，自行 车后轮12，自行车车架13，棘轮14。当脚下蹬车架一侧的脚踏部件5，带动硬 链条部件4沿导向轮及底板部件9和导向轮10控制的轨道下行，从而带动安装 于中轴6上的飞轮部件8旋转并带动中轴6和固定在中轴上的棘轮14在自行车 中轴外套7内旋转，通过自行车链条带动后轮12转动从而带动自行车前行，当 一侧硬链条部件4下行时，通过联动链条连接块3带动联动链条1的一端下行， 由于联动链条1搭接在联动棘轮2上，所以联动链条1的另一端上行带动车架另一侧的硬链条部件4上行，带动飞轮部件8外壳逆向旋转，由于飞轮部件8 内部的单向旋转结构而不能带动中轴6旋转，从而不影响自行车前行。任--侧 的硬链条部件4下行至极限位置时，联动链条连接块3与限位块11接触而拒绝 硬链条部件4继续下行，限位块11仅仅在硬链条部件4下行至极限位置时起作 用，硬链条部件4下行至任一位置时另一侧下蹬脚踏部件5导致另一侧硬链条 部件4下行而本侧的硬链条部件4反向上行不可能影响自行车的正常行驶。
请看图2，图2是硬链条部件驱动飞轮部件旋转的示意图，它包括联动链条 1，导向轮IO，导向轮及底板部件9，硬链条部件4，链条滚套固定销15，链条 滚套16，飞轮部件8，脚踏部件5。当脚下蹬脚踏部件5，带动硬链条部件4沿 导向轮及底板部件9和导向轮10控制的轨道下行时，硬链条部件4上链条滚套 固定销15和可在固定销上滚动的链条滚套16与飞轮8的棘齿啮合，硬链条部 件4继续下行则链条滚套16推动飞轮8转动，上面一只链条滚套16与飞轮8 的下一个棘齿继而啮合，从而实现连续不断地带动飞轮部件8旋转。
请看图3，图3为直线脚踏式自行车安装示意图，它包括导向轮及底板部件 9，联动链条l，硬链条部件4，脚踏部件5，自行车车架13，飞轮部件8，自行 车中轴6，棘轮14，自行车链条17，自行车后轮12。图3表示了直线脚踏机构 安装的部位及结构，从图3可看出本专利发明的自行车与现行的自行车骑行习 惯相似，且脚踏的方向与地面垂直，自行车行驶时带动中轴旋转的人腿的作用 力始终是100%的切向力而没有法向力的损失，与现行的脚踏旋转曲柄式结构的 自行车极大的提高了行驶效率。本专利发明的自行车不改变自行车的其它结构， 可广泛应用于普通自行车和各种变速自行车。
权利要求
1、一种驱动自行车前行装置的方法，该装置包括中轴的两端分别装有内部具有单向旋转结构的齿轮部件(或飞轮部件)、车架左右两侧分别装有齿条部件(或硬链条部件)、车架左右两侧的齿条部件(或硬链条部件)用链条及链轮连接，其特征在于由车架两侧作直线运动的齿条部件(或硬链条部件)分别驱动内部具有单向旋转结构的齿轮部件(或飞轮部件)作旋转运动从而带动中轴作单向旋转，同时车架左右两侧的齿条部件(或硬链条部件)作上下交替的联动。
2、 根据权利要求l所述的驱动自行车前行装置的方法，其特征在于该齿 条部件(或硬链条部件)安装在内部具有单向旋转结构的齿轮部件(或飞轮部 件)的前侧，并在啮合处的切线方向进行垂直与地面的直线运动。
3、 根据权利要求1或2所述的驱动自行车前行装置的方法，其特征在于 在导向底板上装有多个可自由转动的导向轮分别实现车架两侧齿条部件(或硬 链条部件)作上下运动。
4、 根据权利要求1或2或3所述的驱动自行车前行装置的方法，其特征在 于在车架两侧的齿条部件(或硬链条部件)上分别固定连接有踏板。
5、 根据权利要求1或2或3或4所述的驱动自行车前行装置的方法，其特 征在于用一根两端分别与车架左右两侧的齿条部件(或硬链条部件)上分别固定连接的链条部件与！固定位置的可自由转动的棘轮搭接，实现车架两侧的 齿条部件(或硬链条部件)的上下联动。
6、根据权利要求1或2或3或4或5所述的驱动自行车前行装置的方法，其特征在于在车架两侧的齿条部件(或硬链条部件)上下运动的最大极限位置设有限位装置。
7、根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的驱动自行车前行装置的方法，其特征在于在中轴上装有随中轴旋转的棘轮或多极棘轮，由链条部件驱 动自行车后轮上的飞轮或多极飞轮，带动后轮转动。
全文摘要
本发明涉及一种直线脚踏式自行车。本发明涉及自行车的驱动技术，特别是一种用车架左右两侧的脚踏齿条(或硬链条)作直线运动驱动中轴上链轮旋转带动后轮转动，同时车架左右两侧脚踏齿条(或硬链条)作上下交替联动，驱动自行车前进的方法。该装置包括齿条部件(或硬链条部件)、导向轮及底板部件、内部具有单向旋转结构的齿轮部件(或飞轮部件)、联动链条及棘轮、限位机构。用脚踏直线运动的齿条(或硬链条)取代现有脚踏旋转式曲柄结构，实现人力脚踏的作用力方向与带动中轴旋转的切向力方向始终一致。上述发明方法提高了人力骑行自行车的效率，具有骑行方便省力、骑行速度快，发力时站立骑行比传统自行车容易，并有可用于普通车和各种变速车的优点。
文档编号B62M1/24GK101544262SQ200910007029
公开日2009年9月30日 申请日期2009年2月1日 优先权日2009年2月1日
发明者慧 崔, 崔建华 申请人:崔建华;崔 慧