一种新型省力杠杆传动自行车的制作方法

本实用新型涉及一种自行车，尤其涉及一种新型省力杠杆传动自行车。

背景技术：

十一届三中全会以来，我国自行车生产随着轻工业生产的发展而日益发展，促进了自行车的科学研究，无论高校科研机构、公司企业或者个人，都对自行车的改进和发展作出了巨大的贡献。目前广泛使用的自行车是靠作用于脚蹬子上的蹬力驱动的，在驱动中轴上固定一个链轮盘，通过链轮盘、链条带动后齿盘旋转，实现后车轮驱动自行车前进。这种传动方式踩踏一次需要环形一个大圈，才能完成一个踩踏周期。随着脚蹬子旋转角度的变化，传动力矩也在变化，在环形大圈过程中，环形距离70％都是在做无用功，白白消耗人的体力和时间。因此一直以来，人们都致力于通过改造自行车驱动机械结构来提高能量利用率，制造省力、骑行舒适的自行车。但是基于目前的文献看来，省力自行车要么是结构过于复杂，制造成本太高，要么省力效果不明显，达不到骑行舒适度的要求。

杠杆自行车采用杠杆机构驱动自行车，摈弃了链条、链轮，进而减掉了中轴、链盒等与之相关的构件；因其杠杆长度是原蹬腿长度的3～5倍，省力效果十分显著。但是现有的杠杆自行车均面临一个重大的问题：行车踏杆长，动力臂较长、省力，但是踏杆摆动幅度很大，到达明显省力程度时踏杆末端很容易和地面触碰，且每蹬一次踏杆，飞轮转过的角度很小，因此自行车前进速度很低，无法投入使用。现有技术中的这一技术缺陷也是被申请人大量实验所证实的。

技术实现要素：

基于上述技术问题，本实用新型提供了一种新型省力杠杆传动自行车，通过杠杆机构的设计，解决了现有技术中踏杆摆动幅度大、飞轮转过的角度小的技术问题，在省力的同时，踏杆上下幅度适中，满足自行车实际使用中的需要。

为实现上述目的，本实用新型具体的技术方案是：一种新型省力杠杆传动自行车，包括车龙头、前支架、前叉、前车轮、前斜杠、后斜杠、横杠、后叉、后车轮和动力传动系统，所述车龙头通过所述前支架和前叉固定连接，所述前叉末端安装有所述前车轮；所述前斜杠一端固定连接套筒，另一端和所述横杠固定连接，所述套筒套装在所述前支架上，防止前支架沿套筒的轴向滑动，所述前支架能够在套筒内转动；所述后斜杠一端连接自行车座椅，另一端固定连接在所述横杠上；所述横杠一端和所述前斜杠固定连接，另一端向自行车后端延伸和所述后叉固定连接；所述后叉一端和所述横杠连接，另一端分开成叉状，固定连接所述后车轮两侧；所述动力传动系统包括主杠杆、固定板、脚蹬、曲柄、飞轮、前齿盘、后齿盘、链条和减小主杠杆摆动幅度的机构，所述主杠杆、固定板、脚蹬和减小主杠杆摆动幅度的机构分别设有两组，且分别位于自行车的两侧，所述主杠杆一端连接所述脚蹬，另一端和所述减小主杠杆摆动幅度的机构通过连杆轴相连，所述主杠杆通过第一杠杆支点轴固定在所述固定板上，所述主杠杆和所述第一杠杆支点轴构成省力杠杆，主杠杆的脚蹬连接端到第一杠杆支点轴为杠杆动力臂，主杠杆另一侧为杠杆阻力臂；所述减小主杠杆摆动幅度的机构用于减小主杠杆的摆动幅度，并将所述主杠杆阻力臂上的力传到所述曲柄上带动曲柄转动，所述飞轮和前齿盘固定设置在所述曲柄上，且飞轮和前齿盘的转动轴线和所述曲柄的转动轴线重合，所述前齿盘和所述后齿盘通过链条连接，用于将前齿盘的转矩传输到后齿盘上，进而带动后车轮转动。

进一步地，所述减小主杠杆摆动幅度的机构包括第一杠杆、第二杠杆、第三杠杆、第四杠杆和第五杠杆，其中所述第一杠杆斜向上延伸，一端和所述主杠杆通过连杆轴相连，另一端和所述第二杠杆通过连杆轴相连；所述第二杠杆通过第二杠杆支点轴固定在所述固定板上，第二杠杆一端和所述第一杠杆通过连杆轴连接形成杠杆动力臂，另一端和所述第三杠杆通过连杆轴连接形成杠杆阻力臂；所述第三杠杆斜向下延伸，一端和所述第二杠杆通过连杆轴连接，另一端通过连杆轴连接在所述第四杠杆上；所述第四杠杆一端通过第三杠杆支点轴固定连接在所述固定板上，另一端通过连杆轴连接所述第五杠杆；所述第五杠杆一端通过连杆轴连接第四杠杆，另一端连接在所述曲柄上。

进一步地，所述曲柄设有主杆、转轴架杆和动力杆，所述主杆位于曲柄的中部，主杆两侧装有飞轮和前齿盘，所述动力杆有两个，分别和所述飞轮面的偏心位置、前齿盘的偏心位置固定连接，两个动力杆分别和位于自行车两侧的第五杠杆连接，所述第五杠杆能够围绕所述动力杆转动，所述两个动力杆的轴线位于曲柄中轴线的两侧，当骑行时，两动力杆的转角相位相差180°，所述转轴架杆有两个，分别设于曲柄的两侧最外侧，所述转轴架杆架设在自行车后叉的叉枝上，和曲柄的中轴线重合，使得所述曲柄能够其中轴线转动。

进一步地，所述主杠杆长为110～140cm，所述第一杠杆长为15～25cm，所述第二杠杆长为20～30cm，所述第三杠杆长为6～13cm，所述第四杠杆长为20～30cm。

进一步地，所述主杠杆的动力臂长度：阻力臂长度的比值为12～15:1，所述第二杠杆的动力臂长度：阻力臂长度的比值为1～2:1，所述第四杠杆的动力臂长度：阻力臂长度的比值为2.3～3.5:10。

进一步地，为减少自行车整体长度，所述后车轮的外缘延伸到所述飞轮和前齿盘之间的空隙处。

进一步地，所述前车轮的直径小于所述后车轮，前车轮：后车轮的直径之比为：2:1～10:7。

进一步地，所述主杠杆弯有避让部，用于避免主杠杆在摆动过程中和所述后叉相碰，且能够提高脚蹬的高度，避免骑行过程中脚蹬和地面触碰，所述避让部位于主杠杆和后叉接近的位置，为U型结构，U型结构的凹口朝下。

进一步地，所述后斜杠和横杠处安装有物品盒，用于存放物品；所述套筒上安装有自行车篮。

进一步地，所述前叉上安装有减震弹簧，所述座椅通过伸缩杆和后斜杠连接，所述后斜杠为中空管体结构，所述伸缩杆能够在后斜杠内滑动，实现所述座椅的高度调节，所述后斜杠上设有固定螺栓，用于固定所述伸缩杆。

从以上技术方案可以看出，本实用新型的优点是：

1.本实用新型通过杠杆传动驱动自行车前进，现有技术中的杠杆传动自行车要么力臂不够，省力效果不明显，要么行车踏杆长，动力臂较长、省力，但是踏杆摆动幅度很大，踏杆末端很容易和地面触碰。本实用新型通过设计减小主杠杆摆动幅度的机构很好的解决了上述问题，使得自行车保持长动力臂的基础上，避免了脚蹬和地面接触。

2.本实用新型通过设计带飞轮的曲柄，利用飞轮的惯性和甩力，达到进一步省力的效果。同时，优化了曲柄的结构，解决了现有设计中每蹬一次踏杆，飞轮转过的角度很小的问题，使得骑行起来相当省力，骑行速度可达到每小时30～40公里而不费力，且爬坡骑行也十分轻松。

3.通过大量的尝试实验，本实用新型对所述减小主杠杆摆动幅度的机构内的各杠杆尺寸进行了研究，找到了使用效果最佳时各杠杆的长度值，优化了结构尺寸。

4.本实用新型结构设计简单合理，相比于现有的自行车或者电动车效果显著，不用充电，可实现长距离骑行，节约能源又环保。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型所述曲柄的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，并结合实施例对本实用新型做进一步的说明。在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内侧”、“外侧”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅为方便描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置必须具有特定的方位、以特定的方位构成和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

如图1所示，一种新型省力杠杆传动自行车，包括车龙头1、前支架2、前叉34、前车轮3、前斜杠4、后斜杠5、横杠6、后叉7、后车轮11和动力传动系统。车龙头1通过前支架2和前叉34固定连接，前叉34末端安装有前车轮3。前斜杠4一端固定连接套筒35，另一端和横杠6固定连接，套筒35套装在前支架2上，防止前支架2沿套筒35的轴向滑动。前支架2能够在套筒35内转动。后斜杠5一端连接自行车座椅36，另一端固定连接在横杠6上。横杠6一端和前斜杠4固定连接，另一端向自行车后端延伸和后叉7固定连接。后叉7一端和横杠6连接，另一端分开成叉状，固定连接后车轮11两侧。所述动力传动系统包括主杠杆10、固定板13、脚蹬9、曲柄、飞轮12、前齿盘22、后齿盘21、链条20和减小主杠杆摆动幅度的机构。主杠杆10、固定板13、脚蹬9和减小主杠杆摆动幅度的机构分别设有两组，且分别位于自行车的两侧(图1中为了避免线条太多难以审阅，只画出了其中一侧的结构示意图)。主杠杆10一端连接脚蹬9，另一端和所述减小主杠杆摆动幅度的机构通过连杆轴相连，主杠杆10通过第一杠杆支点轴37固定在固定板13上，主杠杆10和第一杠杆支点轴37构成省力杠杆，主杠杆10的脚蹬9连接端到第一杠杆支点轴37为杠杆动力臂，主杠杆10另一侧为杠杆阻力臂。另外，主杠杆10弯有避让部19，用于避免主杠杆10在摆动过程中和所述后叉7相碰，且能够提高脚蹬9的高度，避免骑行过程中脚蹬9和地面触碰，避让部19位于主杠杆10和后叉7接近的位置，为U型结构，U型结构的凹口朝下。减小主杠杆摆动幅度的机构用于减小主杠杆的摆动幅度，并将所述主杠杆10阻力臂上的力传到曲柄上带动曲柄转动。所述减小主杠杆摆动幅度的机构包括第一杠杆14、第二杠杆15、第三杠杆16、第四杠杆17和第五杠杆18。其中第一杠杆14斜向上延伸，一端和主杠杆10通过连杆轴相连，另一端和第二杠杆15通过连杆轴相连。第二杠杆15通过第二杠杆支点轴38固定在固定板13上，第二杠杆15一端和第一杠杆14通过连杆轴连接形成杠杆动力臂，另一端和第三杠杆16通过连杆轴连接形成杠杆阻力臂。第三杠杆16斜向下延伸，一端和第二杠杆15通过连杆轴连接，另一端通过连杆轴连接在第四杠杆17上。第四杠杆17一端通过第三杠杆支点轴39固定连接在固定板13上，另一端通过连杆轴连接第五杠杆18。第五杠杆18一端通过连杆轴连接第四杠杆17，另一端连接在所述曲柄上。如图2所示，曲柄设有主杆28、转轴架杆23和动力杆27。主杆28位于曲柄的中部，主杆28两侧装有飞轮12和前齿盘22，所述动力杆27有两个，分别和所述飞轮12面的偏心位置、前齿盘22的偏心位置固定连接，两个动力杆27分别和位于自行车两侧的第五杠杆18连接，第五杠杆18能够围绕动力杆27转动，两个动力杆27的轴线位于曲柄中轴线的两侧。当骑行时，两动力杆27的转角相位相差180°，转轴架杆23有两个，分别设于曲柄的两侧最外侧，转轴架杆23架设在自行车后叉7的叉枝上，和曲柄的中轴线重合，使得曲柄能够其中轴线转动。飞轮12和前齿盘22固定设置在曲柄上，且飞轮12和前齿盘22的转动轴线和曲柄的转动轴线重合，前齿盘22和后齿盘21通过链条20连接，用于将前齿盘22的转矩传输到后齿盘21上，进而带动后车轮11转动。

优化所述减小主杠杆摆动幅度的机构中各主要杠杆的尺寸，使得当使用者右脚塌下脚蹬到最低位置时，曲柄右侧的动力杆也到达最低位置，曲柄左侧的动力杆上升到最高位置，进而位于自行车左侧的脚蹬到达最高位置。相应地，当使用者将左侧的脚蹬踩到最低位置时，右侧的脚蹬踩回到最高位置处，完成一个循环。为实现这一效果，尺寸设计如下：主杠杆10长为123cm，第一杠杆14长为20cm，第二杠杆15长为26cm，第三杠杆16长为10cm，第四杠杆17长为26cm；主杠杆10的动力臂长度：阻力臂长度的比值为115cm:8cm，第二杠杆15的动力臂的长度：阻力臂长度的比值为15cm:11cm，第四杠杆17的动力臂的长度：阻力臂长度的比值为7cm:26cm。

为减少自行车整体的尺寸，优化了自行车的细节结构，后车轮的外缘延伸到飞轮12和前齿盘(22)之间的空隙中。前车轮3的直径小于后车轮11，前车轮(3)：后车轮(11)的直径之比为：58cm：36cm。

另外，为了便于使用，使得自行车的使用性和舒适程度更好。在后斜杠5和横杠6处安装有物品盒30，用于存放物品；套筒35上安装有自行车篮33；前叉34上安装有减震弹簧32，座椅36通过伸缩杆和后斜杠5连接，后斜杠5为中空管体结构，伸缩杆能够在后斜杠5内滑动，实现所述座椅36的高度调节，后斜杠5上设有固定螺栓8，用于固定所述伸缩杆。前斜杠4上设有挡风板31，自行车还设有后座位25，如图1所示。

使用时，骑行者踩下右脚蹬，主杠杆摆动，由于杠杆作用，带动第一杠杆向上运动。第一杠杆将主杠杆阻力臂上的力传送到第二杠杆上形成第二杠杆的动力矩，再通过第二杠杆的杠杆作用将力传送到第三杠杆，进而第三杠杆将力传送到第四杠杆，形成第四杠杆的动力矩。第四杠杆通过杠杆作用将力矩传送到第五杠杆上，进而带动曲轴转动，实现后轮的转动，推动自行车前进。

以上对本实用新型所提供的技术方案进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。