专利名称：人力车双l形踏杆驱动的四杆机构的制作方法
技术领域：
本发明属于运输工具，B62M1/04类，人力车双L形踏杆驱动的四杆机构。
当前，人们普遍使用的自行车是由脚踏曲柄圆周旋转启动和运行的。这种动力发动方式使人力的有效利用率不足百分之七十，且在当曲柄与地面接近垂直时形成死角，使启动困难，传递功率降至零。为克服这个缺点，已出现了许多方案，其中以踏板摆动式和直线动力发动方式为较佳方案，如中国新型专利CN2034957U和CN2072063U，它们的共同特点是把中轴上移后采用摆动式踏杆驱动的四杆驱动结构，优点是结构简单、零件少、不需单设联动机构，不足之处是其实施均要对现行车架主体进行改造，只能用于设计制造新型号的车，安全性也较差，另外其可用的曲柄与连杆启动时的传动角普遍较小(1°～12°)虽然没有传动死点，但启动和运行用力较大，并使驱动效率下降。
本发明的目的是提供一种能使人力的有效利用率比现行车提高50％，既可适用现行车，又可用于设计制造新型车的人力车双L形踏杆驱动的四杆机构。
本发明的特征是把由人力踏动双侧曲柄旋转驱动方式改变为由人力踏动双侧摆动式L形踏杆并通过分别与L形踏杆和中轴曲柄相铰接的双侧连杆驱动中轴旋转，并使两侧的L形踏杆实现联动，同时采用了极位夹角(θ)大于启动角(γo)的曲柄连杆机构，消除了启动死点，保证了机构正常工作。
这种人力车双L形踏杆驱动四杆机构，包括中轴7，下平叉2后斜粱14、踏杆轴4、4′(或踏杆套4、4′)，及其固连组件3，曲柄5、5′，L形踏杆6、6′，连杆11、11′，链轮10、链条13、后飞轮1，其特征是L形踏杆通过固连组件3上的踏杆轴4、4′(或踏杆套4、4′)固定在下平叉2和后斜粱14上，L形踏杆的长边在上为踏杆，其外端设脚蹬8、8′，短边在下为摇杆，其外端设摇杆肖12、12′，左、右曲柄5、5′，固定在中轴两外端互为对称，其外端设固定的曲柄肖9、9′，连杆11、11′两端孔通过轴承分别与摇杆肖12、12′和曲柄肖9、9′相连接，构成两组尺寸相同并通过中轴曲柄联动的曲柄启动角不小于15°无启动死点的四杆驱动机构，并通过固定在中轴上的链轮10和链条13后飞轮1构成封闭链传动，对无链传动则原传动方式不变。
本发明采用了摆动杠杆式动力发动方式，且踏杆摆角Ψ≤60°故较大提高了力的传递有效功率，形成省力快速的特点。另外在设计四杆驱动机构的有关参数时，保证了连杆与曲柄在踏杆启动位的传动角γo＝15°～25°，使启动容易，运行平稳，以利达到最佳的驱动效果。本新型由于采用L形踏杆集踏杆和摇杆功能于一体，启动角布置范围宽，可根据实际需要进行设置，从而使利用现型车中轴及其传动部件、简化结构的目的得以实现。L型踏杆其摆动中心设在其汇交点处，并与踏杆轴4、4′(或踏杆套4、4′)成动配合连接，当与固连组件3为一体的4、4′为踏杆轴时，L形踏杆是以其上的孔与其动配合连接的。当与固连组件3为一体的4、4′为踏杆套时，L形踏杆是以其上的轴与其动配合连接的。而踏杆轴4、4′(或踏杆套4、4′)与中轴平行，可设于中、后轴间下平叉2之上部和下部，也可设于平叉上，用于人力三轮车时变化为通轴4。
本发明可以采用短曲柄、短摇杆从而使增重减小，并可利用现行车中轴组件，或稍加改制从而降低制造成本。由于不需专设踏杆的联动装置，从而实现了结构简单、构件少、易制造、成本低和功效好的目的。本发明不仅适用于现行自行车改造和新车设计制造，并可用于脚闸车和三轮脚踏车等人力车辆。
附
图1为用于现行车改造的整体结构示意图。
附图2为用于设计新车的整体结构示意图。
附图3为双L形踏杆以孔定位时的传动示意图。
附图4为双L形踏杆以轴定位时的传动示意图。
附图5为L形踏杆的工作原理及工作过程示意图。
附图6为定向恒力F作用于人力车曲柄和踏杆时的受力、求功图。
图(a)为定向恒力作用于曲柄时的受力、求功图。
图(b)为定向恒力作用于踏杆时的受力、求功图。
附图7为L形踏杆驱动的四杆机构受力图。
附图8为L形踏杆驱动的四杆机构求功示意图。
下面结合附图1和2并参考附图3、4说明其驱动和传动情况图示位置为左侧的L形踏杆6′处于下终点位，右侧的L形踏杆6处于上终点的启动位，这时位于车体左侧的连杆11′，曲柄5′均处于其运动轨迹的左极限位，且连杆11′与曲柄5′、5共线为MM，而位于车体右侧的连杆则处于其运动轨迹的右极限位，其中心线为NN，MM和NN交于右曲柄肖的中心，它们的夹角既为右曲柄5与右连杆11在启动位时的传动角γo，称为曲柄启动角，γo的大小决定了四杆机构能否正常工作，理论上γo只要大于零度既可消除启动死点，然而过小的启动角使启动困难，本发明采用了γo＝15°～25°的启动角，并尽可能取较大值，以求达到良好的启动和运行效果。这样，当踏下右L形踏杆6时，通过右连杆11拉动右曲柄5，并带动中轴7旋转，实现了四杆驱动。中轴的旋转运动通过其上的链轮10和链条13传至后飞轮1，对无链传动则原传动方式不变，从而使车体前进。同时中轴的旋转运动又通过左侧的曲柄5′的旋转和左连杆11′拉动左L形踏杆6′从下极限位向上摆动，从而实现了左、右L形踏杆的联动。当右L形踏杆下踏至下终点位时则左L形踏杆也到达了上极限的启动位，同时左右曲柄各旋转了180°，这时右连杆与曲柄5、5′共线且为MM，既左、右两侧的两组四杆机构经一次踏动后，各自交换了初始位置，反复连续踏动左右L形踏杆则自行车连续运行。
为进一步说明本发明的特征及其能达到的技术效果，下面分四个部分加以说明一、双L形踏杆驱动的四杆机构工作原理及工作过程。
图5是本发明的工作原理和工作过程示意图，有关参数如下L——踏杆长 h总——总踏程α——连杆长(α＝α′) h——有效踏程R′——摇杆半径 Δh——空程R——曲柄半径Ψ——有效踏角A——旋心距离δ——空程角γo——启动角 θ——极位夹角图中MM线 ——四杆机构的下极位线NN线 ——启动位主动连杆的中心力线OOO′线 ——四杆机构的上极位线AO′B——主动的L形踏杆，A示主动摇杆，B示主动踏杆。
A′O′B′——从动的L形踏杆，A′示从动摇杆，B′示从动踏杆。
F ——作用在主动的L形踏杆上的垂直地面的恒力。
图中虚线OO′O″ ——L形踏杆的上极限位22′、33′——主动连杆位置线(其中标为α)OO′、44′——从动连杆位置线(其中标为α′)图中实线10′1″ ——启动位的主动L形踏杆位置线50′5″ ——启动位的从动L形踏杆位置线图中点 2″——主动连杆22′位时的主动踏杆外端的对应点3″——主动连杆33′位时的主动踏杆外端的对应点4″——从动连杆44′位时，从动踏杆的外端对应点C ——上极位线OOO′与启动位主动连杆的中心力线NN交点从图可见在主动的L形踏杆外端点有定向恒力F作用，在其作用下，主动踏杆B将沿半径为L的圆弧向下摆动，主动摇杆A将同时沿半径为R′的圆弧向上摆动，而带动主动连杆α拉动主动曲柄顺时针方向旋转，完成对中轴O′的驱动。同时中轴的旋转将带动固定在中轴上并与主动曲柄互成180°的从动曲柄也按顺时针方向旋转，从动曲柄又通过从动拉杆α′拉动从动摇杆A′沿半径为R′的圆弧向下摆动，则从动踏杆将同时沿半径为L的圆弧向上摆动，由于存在着极位夹角θ造成主动的L形踏杆AO′B和从动的L形踏杆A′O′B′的摆动速度不同，主动踏杆速度慢，而从动踏杆速度快，当AO′B从启动位10′1″经过20′2″到达30′3″位时，从动的L形踏杆已经从下极限的50′5″位经过40′4″位到达上极限位OO′O″位(图中各位置未全部连线示出)，继续踏动主动的L形踏杆至其下极限的50′5″位时，从动的L形踏杆将从其上极限位下摆δ角至10′1″的启动位，到此主动和从动L形踏杆已经交换了初始位置各自完成了其下踏和上升的全过程，原来主动的L形踏杆已变为从动的L形踏杆处于下极限位，而原来从动的L形踏杆则已变为主动的L形踏杆而处于启动位了。不断对处于启动位的主动L形踏杆施力F则自行车中轴连续旋转，再通过中轴上的链轮或其它传动装置使自行车连续运行。
从图中可见启动角γo＝∠N1′M＝∠51′1而极位夹角θ＝∠O′OM＝∠OO5＝∠OOM又∵θ＝γo+∠O′C1′(三角形的外角等于二内角之和)∴θ＞γo(1-1)从此可见，曲柄连杆机构存在启动角γo的条件是其极位夹角θ＞0且θ＞γo，启动角γo的大小表示从连杆传至曲柄的力的有效利用程度，可以用e＝Rsinγ(1-2)表示，e为主动连杆力的作用线与曲柄旋心O的距离(图中未示出)从上式可见γo愈大则e值也愈大，力的有效利用率愈高，传动功率也愈大，但是γo愈大则踏杆的有效行程h和总踏程之比值则愈小，而空程Δh和空程角δ则愈大，虽然不会使动力中断，但却使驱动效率下降，所以选择合适的γo是很重要的，建议在h≥0.97h总的范围内选择γo值，这样既在不使正常踏动有明显变化或使人感到不适的条件下，尽量选择较大的启动角γo以达到启动省力和运行平稳的目的，为此建议采用γo＝15°～25°的启动角。
二、现行自行车和新型(踏杆摆动发力式)自行车的输入功和功率计算。
1、垂直于地面的定向恒力F踏动曲柄旋转作功的计算公式。在图6(α)图中的XOY坐标系中设人的脚踏力F为定向恒力，其方向始终垂直于地面(既垂直于Y轴)该力与起始位OA的夹角为α，现把力F分解为切向分力FT和法向分力FN二力中只有切向分力FT＝Fsinα对O轴产生旋转力矩作功，当曲柄在力F的作用下旋转1个微小角度dα时，力F所作的元功为dw＝Fsinαds由于ds＝R·dα故dw＝Fsinα·R·dα＝FRsinαdα其中F、R为常量当曲柄在定向恒力F作用下，从α＝α1转至α＝α2时，则力F所作的功(有用功)为W=∫α1α2FRsinαdα]]>=FR∫α1α2sinαdα]]>=-FR[cosα]α1α2······(2-1)(0≤α≤π)]]>这就是自行车曲柄在定向恒力作用下，作定轴转动时，在区间(0-π)内，其力F所作功的计算公式。
2、定向恒力F作用于现行车时所作的输入功和功率及效率。
因为曲柄旋转1周是由两只脚分别踏动该侧脚蹬180°所获得，故其旋转1周所作的功，只要把旋转180°所作的功乘2既得，按普通自行车曲柄旋转半径R＝175mm既可求出其旋转1周力F所作的功为Wo＝-2FR[cosα]πo＝4FR＝4×175F＝700F[kg·mm](2-2)现设其沿圆周为匀速踏动，其旋转1周用时间为to秒，则其输入功率为
力F沿半径为R的圆周移动1周所作的总输入功为Wo总＝F·2πR＝2π×175F＝1099F[kg·mm](2-4)则其沿圆周的踏动速度为
所以现型车作功的效率为
即现行车的效率不足2/3，也即恒定外力F的有效利用率不足2/3。
3、定向恒力F作用于新型车时所作的输入功和功率及效率。
图6(b)图中新型车采用R新型＝L＝h＝350mm设其沿圆周踏动的速度与现型车的踏动速度相等，即V新型＝Vo＝1099/to[mm/秒]则力F使左、右踏杆分别踏动60°为一个全程功W新型
＝2×350F＝700F[kg·mm](2-7)可见新型车的踏杆一个往复行程所作的功与现型车旋转1周所作的功数值相等，但二者作功所用的时间却不相同，现型车用时间to秒，而新型车为
故新型车的输入功率为
＝1050F/to[kg·mm/秒]而力F沿R＝350mm半径的圆旋转2×60°＝120°所作的总输入功为
所以新型车作功的效率为
也即新型车的定向恒力F的有效利用率为95.5％。
4、结论从以上对现行车和新型车在相同的定向恒力F的作用下，在踏速相同和踏距相同的情况下，它们的功、功率及其效率的计算结果知道现型车的输入功率为Po＝700F/to[kg·mm/秒](2-3)新型车的输入功率为P新型＝1050F/to[kg·mm/秒](2-9)设新型车的输入功率与现型车的输入功率之比为KP
同样，新型车的效率与现型车的效率之比为Kn
即新型车的；输入功率为现行车输入功率的1.5倍。
三、L形踏杆驱动的四杆机构的受力分析，输出功率及效率。
图7为L形踏杆驱动的四杆机构受力分析图，有关参数如下L——踏杆长 F——垂直地面的定向恒力α——连杆长 T——右端连杆对摇杆铰点B的拉力R′——摇杆半径 -T——左端连杆对曲柄铰点C的拉力R——曲柄半径 Q阻——曲柄的圆周阻力A——旋心距离 γ——连杆与曲柄夹角(传动角)e——连杆中心线与曲柄 β——摇杆与连杆夹角旋心O点的距离在图6中，为分析方便，已把处于受力状态下的四杆机构的连杆断开，从而把机构一分为二，左端是受定向恒力F和T力作用的L形踏杆，右端为受圆周阻力Q阻和-T力作用的中轴曲柄，左端通过连杆把动力传至右端曲柄，故左端为输出端，右端为输入端，为了求得中轴曲柄在主动力F作用下旋转180°的输入功和功率，必须求出-T力的大小，由于T和-T力二者大小相等、方向相反，故只要求出T力的大小即可。左端L形踏杆的输出功率，等于主动力F作用于L形踏杆上的输入功率P新型P新型＝1050F/to[kg·mm/秒](2-9)而L形踏杆双程踏动的时间为t新型
上式中to为现型车在主动力F作用下曲柄旋转一周所用的时间，因为双程踏动的踏角为2Ψ＝2/3π，所以L形踏杆的角速度ω杆为ω杆＝(2/3)π/(2/3)to＝π/to[弧度/秒] (3-1)∴可求得L形踏杆的平均转矩Mcp杆为
现取L形踏杆之摇杆外铰点B处的摇杆肖为隔离体，(已知摇杆肖与摇杆固连)并作出其受力图，见图7左下角的隔离体图，图中已示出摇杆肖在三个力的作用下保持平衡，F′力为圆周平均主动力，其大小为
T力为拉杆对摇杆肖的拉力，方向从B点指向C点(见图)No′B力是连杆孔对摇杆肖的支承反力，方向从O′指向B点，现如图示取XBY直角坐标系，则；∑X＝0Tsinβ-F′＝0
下面再看右端的中轴曲柄的受力情况由于T力和-T力二者大小相等，方向相反，所以作用在L形踏杆上的主动力F通过连杆作用在曲柄上的力-T，其数值也为T=334.23F·1R′sinβ[kg](3-4)]]>该力为对曲柄所施力矩M曲主为M曲主＝T·e[kg·mm](3-5)＝TRsinγ而曲柄的阻力矩M曲阻为M曲阻＝Q阻·R[kg·mm](3-6)并且M曲主＝M曲阻(3-7)为了求得中轴曲柄的输入功率P曲入可以首先求出L形踏杆一次单程踏动其摇杆摆动ψ角通过连杆上的-T拉动曲柄旋转180°时所作的功W曲半，为此可以把摇杆转角ψ细分为若干部分，分别求出连杆的各位置点上的拉力Ti和求出连杆与曲柄铰点C在曲柄半径为R的圆周上的各对应点位置，并实测各位置的ei值，既可得到曲柄上各对应点位处的瞬时主动力矩Mi
Mi＝Ti·ei[kg·mm](3-8)从而可以求出曲柄各分段的平均主力矩Mcpi。Mcpi=Mi+Mi+12[kg·mm](3-9)]]>求出了曲柄在180°内各分段的平均主力矩后，则只要测出各段的转角Φ大小即可求出各段内的输入功WiWi＝Mcpi×φi[kg·mm](3-10)其中的φi以弧度单位表示。
再把所有分段的功Wi，代数相加即得到曲柄旋转半周时的输入功W曲半W曲半＝∑Wi＝W1+……Wi-1+Wi(3-11)则曲柄的输入功率P曲入为
这就是L形踏杆在标准尺寸即R新型＝L＝h＝350mm
时四杆机构在定向恒力F作用下对中轴的标准输出功率。如果上述条件有变化时，则仍可参照以上的步骤求得其输出功率。
下面结合图8的实例，作为L形踏杆驱动的四杆机构的代表，求其输出功率如下有关尺寸和参数为踏杆长 L＝361mm 连杆长 α＝164mm有效踏距h＝350mm 摇杆半径R′＝87mm有效踏角ψ＝58°曲柄半径R＝25mm空程角 δ＝2° 旋心距离A＝109mm启动角 γo＝20°极位夹角θ图中把摇杆摆角ψ分为14个区段其中∠OO′1＝δ＝2°∠12、O′、13＝3°
∠10′2＝3°∠13、O′14＝2°其它各段的夹角均为5°。
O′——L形踏杆的旋转中心O ——曲柄的旋转中心O′11 ——踏杆启动位时摇杆、连杆、曲柄所处位置O′OO ——本机构的上极限位O′、14、14 ——本机构的下极限位OO＝11＝22＝……13、13＝14、14＝α图中L形踏杆的踏杆部分(即L＝361mm)及定向恒力F均未示出，从图可见当L形踏杆向下踏动时，其摇杆的铰点将沿半径为R′的圆弧从1→2→3……→13→14(有效摆角Ψ＝58°)通过连杆α拉动中轴曲柄的铰点沿半径为R的圆弧也从1→2→3……→13→14，从而把曲柄半径R的圆周(180°)分成13个区段1→2为第1区段，2→3为第2区段以下类推，如以φi表示区段夹角，其下标i表示区段号并实测之则φ1＝21° φ6＝12° φ10＝13°φ2＝19° φ7＝13° φ11＝12°φ3＝17° φ8＝11° φ12＝21°φ4＝14° φ9＝11° φ13＝4°φ5＝12°图中的β1、β2……β14均为各下标位时的摇杆与连杆夹角βi实测各βi值如下β1＝54° β6＝46° β11＝28°β2＝53.5°β7＝43° β12＝23°β3＝53° β8＝40° β13＝19°β4＝51° β9＝36° β14＝17°β5＝49° β10＝31°下面先求定向恒力F作用于L形踏杆的单程有效踏距为h时输入功和功率直接用公式(2-1)
单程踏动的时间t为
而踏杆踏动的角速度ω杆为
下面求摇杆铰点处于1、2、3、4……14各位置时的连杆拉力Ti(见图7)应用公式(3-4)
且F′＝3.974F，因为βi已实测出，故可应用此公式求出各位置的连杆拉力Ti如下T1＝4.91F T6＝5.52FT11＝8.46FT2＝4.94F T7＝5.83FT12＝10.17FT3＝4.98F T8＝6.18FT13＝12.2FT4＝5.11F T9＝6.76FT14＝13.6FT5＝5.27F T10＝7.72F为求连杆铰点在曲柄1、2……13、14各点位时的主动力矩，必须先测出连杆处于各位置时连杆中线与曲柄旋心O的距离ei，下面是实测结果e1＝8.7 e6＝25e11＝15e2＝15.2 e7＝24.5 e12＝11e3＝20e8＝23.5 e13＝2.8
e4＝23e9＝21.2 e14＝0e5＝25e10＝18.4从而应用公式(3-8)Mi＝Ti·ei求出曲柄半圆周上1～14各点处的主动力矩Mi结果如下M1＝41.3F M6＝132F M11＝122.7FM2＝72.66F M7＝137.94FM12＝108.13FM3＝96FM8＝132.3F M13＝33FM4＝113.62FM9＝138.44FM14＝0M5＝127.25FM10＝137.26F再应用公式(3-9)
求出(1、2……13)各段的平均主动力矩MCPi，结果如下MCP1＝58.9F MCP6＝140.42FMCP11＝119.39FMCP2＝87.35F MCP7＝144.04FMCP12＝73.04FMCP3＝108.57FMCP8＝144.27FMCP13＝17.08FMCP4＝124.64FMCP9＝142.68FMCP5＝134.88FMCP10＝134.48F这时即可应有公式(3-10)Wi＝MCPi×φi，求出曲柄在各区段的输入功Wi计算结果如下W1＝21.59FW6＝29.41FW11＝25FW2＝28.96FW7＝32.68FW12＝26.76FW3＝32.21FW8＝27.7F W13＝1.19FW4＝30.45FW9＝27.39FW5＝28.25FW10＝30.51F则曲柄旋转半周(180°)的总输入功即可由公式(3-11)W曲半＝∑Wi＝W1+……W12+W13求出为W曲半＝342.1F而L形踏杆的总输出功为W杆出＝350F
∴曲柄输入功效率
则曲柄的输入功率为
而现型车功率为Po＝700F/to(2-3)则L形踏杆作功的效率为现型车的
由以上的计算结果可见，采用本发明的L形踏杆驱动时，中轴的输入功率为现行车的1.47倍，即比现行车的功率提高将近一半。
四、L形踏杆驱动的四杆机构的技术效果。
下面试求采用L形踏杆驱动的新型车的车速比现行自行车的车速提高的百分比？已知现行车普遍采用的速比为
设现行车的输入功率无损失的传至后轮，则后轮上的主动力矩为
设转矩和角速度成正比变化，其比例系数为K则
这样就可以用试凑法求出其所能达到的最高速度，应用公式P＝M·ω先行设定一个ω′值，并按公式M′＝Kω′求出对应之M′值，然后计算M′与ω′二者之积，并与已知的功率值比较，如果不相等，则需重新设定新的ω′值，然后再按以上步骤进行，直到求出的M′与ω′二者之积等于已知的功率P值时为止，这时得到的角速度ω′即为在已定功率的条件下所能达到的最大角速度现已知新型车的功率为P新型＝1029F/to和K＝3.078F如设ω′＝19则M′＝Kω′＝3.078F×19＝58.48F∴P′＝ω′×M′＝19×58.48F＝1111.16F/to＞P新型所以需减小ω′值重新设定ω′值，如设ω′＝18时，则M′＝3.078F×18＝55.4F∴P′＝18/to×55.4F＝997.20/to＜P新型故需再设ω′值，如设ω′＝18.3/to则M′＝3.078F×18.3F＝56.33F∴P′＝18.3/to×56.33F＝1030.8F/to＞P新型故需再设ω′值，再设ω′＝18.25/to，则M′＝3.078F×18.25F＝56.17F∴P′＝18.25/to×56.17＝1025F/to＜P新型再设ω′＝18.28/to，则M′＝3.078F×18.28F＝56.27F∴P′＝18.28/to×56.27F＝1028.54F/to≈P新型可以认为ω′＝18.28/to[弧度/秒]即为新型车功率所能达到的最大角速度。
则新型车与现型车角速度之比为
即新型车的速度是现行车的1.2倍，也即采用本发明的新型车的最高速度将比现行车最高速度提高20％。(该计算结果已经试验证实)。
下面试求采用本发明的新型车(在中、后轴间速比相同时)在速度相同的条件下比现型车省力的百分比新型车的功率为P新型＝1029F/to当其无损失的传至后轮并且使后轮取得ωo后＝15.08/to的角速度时，后轮具有的主动转矩为
ωo后——现行车后轮角速度
F″——新型车的脚踏恒力＝68.24F″＞Mo后＝46.42F因为新型车和现型车的速比相同(中、后轴间)和后轮角速度相同，故新型车的后轮主动转矩只要和现型车相等即可获得与现型车相同的后轮角速度。
即设M新后＝68.24F″＝Mo后＝46.42F
其中F″为新型车的脚踏恒力，故新型车比现型车省力的百分比为由式F″＝0.68F可得-F″＝-0.68F可得F-F″＝F-0.68F＝0.32F∴F-F″＝32％F≈1/3F即省力32％，近于省力三分之一。
通过上述的分析和计算，可以看到采用本发明——“人力车双L形踏杆驱动的四杆机构”的自行车(或人力车)的驱动功率是现行自行车(或人力车)驱动功率的1.47倍(接近1.5倍)，可以在不增加脚踏力的情况下，使现行的自行车(或人力车)提速百分之二十，或省力三分之一(速比相同时)，这就是本发明的经济技术效果。
权利要求
1.本发明的特征是把由人力踏动双侧曲柄旋转驱动方式，改变为由人力踏动双侧摆动式L形踏杆，并通过分别与L形踏杆和中轴曲柄相铰接的双侧连杆驱动中轴旋转，并使两侧的L型踏杆实现联动，同时采用了极位夹角(θ)大于启动角(γo)的曲柄连杆机构消除了启动死点，保证了机构正常工作。
2.根据权利要求1所述的人力车双L形踏杆驱动的四杆机构其特征是它包括中轴(7)、下平叉(2)后斜梁(14)、踏杆轴(4、4′)或踏杆套(4、4′)及其固连组件(3)，曲柄(5、5′)L形踏杆(6、6′)，连杆(11、11′)，链轮(10)、链条(13)、后飞轮(1)，其特征是L形踏杆通过固连组件3上的踏杆轴(4、4′)或踏杆套(4、4′)固定在下平叉(2)和后斜梁(14)上，L形踏杆的长边在上为踏杆，其外端设脚蹬(8、8′)，短边在下为摇杆，其外端设摇杆肖(12、12′)，左、右曲柄(5、5′)，固定在中轴两外端互为对称，其外端设固定的曲柄肖(9、9′)，连杆(11、11′)两端孔通过轴承分别与摇杆肖(12、12′)和曲柄肖(9、9′)相连接，构成两组尺寸相同并通过中轴曲柄联动的曲柄启动角不小于15°无启动死点的四杆驱动机构，并通过固定在中轴上的链轮(10)和链条(13)、后飞轮(1)构成封闭链传动，对无链传动则原传动方式不变。
3.根据权利要求1所述的人力车双L形踏杆驱动的四杆机构，其特征是L形踏杆的摆动中心设在其汇交点处，当与固连组件(3)为一体的(4、4′)为踏杆轴时，L形踏杆是以其上的孔与其动配合连接的，当与固连组件(3)为一体的(4、4′)为踏杆套时，L形踏杆是以其上的轴与其动配合连接的，L形踏杆其摆角Ψ≤60°。
4.根据权利要求1所述的人力车双L形踏杆驱动的四杆机构，其特征是踏杆轴(4、4′)或踏杆套(4、4′)与中轴(7)平行，可设于中后轴间的下平叉(2)之上部和下部，也可设于平叉上，用于人力三轮车时变化为通轴。
5.根据权利要求1所述的人力车双L形踏杆驱动的四杆机构，其特征是连杆与曲柄在踏杆启动位的传动角，即启动角γo＝15°～25°，并尽可能取较大值。
全文摘要
一种人力车双L形踏杆驱动的四杆机构。在保留现行车传动不变的基础上,缩短曲柄中心距,在其外端孔设曲柄肖,并通过左右连杆与设在中后轴间车架上的左右L形踏杆相铰接,通过L形踏杆的反复踏动实现踏杆联动和中轴驱动。并经原传动链使车体前进。本发明结构简单、零件少、易制造,成本低不仅适用于现行自行车改造和新车制造,并可用于脚闸车和三轮脚踏车等人力车辆,使人力的有效利用率比现行车提高50%,最高速度为现行车的1.2倍,在传动比相同时省力三分之一。
文档编号B62M1/24GK1266794SQ9910168
公开日2000年9月20日 申请日期1999年3月16日 优先权日1999年3月16日
发明者金洪烈 申请人:金洪烈