专利名称：滑轮偶合自行车的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种自行车，特别是一种采用滑轮偶合传动机构的自行车。
现行的自行车，采用轮比链动机构，在双脚蹬踏脚轮使轮盘转动一周的过程中，只有在前半周，且局限在偏下方的60°-90°的区间内作功，其余均为空程，功效图象呈正弦曲线，虚实相间，作用力不连续恒定，影响加速度产生，力效得不到充分发挥；以及在托空盈尺区间，作踏臂为150毫米的圆周运动的同时，又要保持人体重心平衡稳定，必须全神贯注地保持肢体器官的高度协调与配合，尤其是对初学者，需要去探索和揣摩，才能把握住精巧微妙的操作要领，技术难度大。
本实用新型的目的是提供一种采用滑轮偶合传动机构的自行车，它根据力学原理，经过滑轮偶合装置提供一个恒定的力，持续作用于自行车的驱动轴，从而引发加速度，保证自行车快捷、轻便和平稳的运动。
本实用新型的目的是这样实现的把圆转脚踏输出动力不连续恒定而妨碍产生加速度及限制运作空间的大链轮和传统链条撤换，改为左右扇弧起伏交错蹬踏，增长踏臂，牵动左右并列吞吐互补的偶合滑轮组，并以旋臂封顶扬头，换向链轮卧底镇尾，浑然一体，通过其包容涵蓄特性，循命定功效，释放输出较小的力，经过恒定而持续的作用，牵引被动链轮，产生加速度，使这种滑轮偶合结构的自行车轻便自如。其具体技术方案为主体三角架框由AB、BC、CA三个边框构成并固接为一体，AB和AC分别为双边并装配于后轮两侧，其夹角A处设有轴孔并连接有后轮轴，夹角B处设有轴孔并连接有中枢轴，夹角C处活动连接有车座；传动机构由被动链轮、换向轮、滑轮定臂、滑轮动臂、旋臂、踏臂、定滑轮和动滑轮偶合滑轮组及缠绕在定、动偶合滑轮间的链条构成，偶合滑轮组聚结在三角架框下半个框里，其中被动链轮为一对，分列后轮两侧套装在后轮轴上；滑轮定臂为一对，其根端分别套接在后轮轴上，并位于两被动链轮的外侧，另端牢固于同侧BC框上，滑轮定臂上连接有数对定滑轮；滑轮动臂为一对，根端与滑轮定臂钳式扣接并同轴连接于后轮轴上，滑轮动臂上连接有数对动滑轮；一对主踏臂和一对付踏臂联体横向活动连接于中枢轴上，主踏臂在付踏臂的外侧，且主踏臂长于付踏臂，主踏臂上连接有双面脚蹬，并可反向旋转175°，进行前后蹬踏，付踏臂上设有梭槽，滑轮动臂与付踏臂叠置，中心线共面，滑轮动臂在上，付踏臂支托于下；一对旋臂的一端分两侧活动连接于支座上端部的横轴上，旋臂的另一端异向与一对付踏臂上的梭槽轴接，支座活动连接于三角架框顶角B处的中枢轴上；左右两侧的定滑轮和动滑轮与被动链轮、链条的中心线OX共面，构成两个对称相互平行的传动面，并列于中心线OX两侧；支座的下端呈槽状并向旋臂的后向延伸，槽壁上固定有转轴，槽心由转轴活动连接有换向链轮，换向轮上绕有链条，由设在支座下端的转轴支承的换向轮与链条构成的传动面位于滑轮动臂下面。链条始点固定在某一侧滑轮动臂或定臂的拴线柱上，依次绕过数组该侧滑轮定臂上的定滑轮、滑轮动臂上的动滑轮和被动轮后，再经换向轮绕转换向后，依次绕过另侧被动轮、滑轮动臂上的动滑轮和滑轮定臂上的定滑轮，最终固定在另一侧的拴线柱上，若链条始点设于滑轮动臂上，则构成的偶合级数为三轮三线、五轮五线或七轮七线；若链条始点设于滑轮定臂上，则构成的偶合级数为四轮四线、六轮六线或八轮八线。
本实用新型的优点是1、节省力气、脚踏方便由于改圆转为弧踏，使得踏臂直接增长一倍以上，提高固有动力的力效使蹬踏省力，并把原来360°的行程改为50°，大大地简化了运作难度，摆脱了原来的盈尺拘谨，获得了舒展宽松的动作空间，同时把人体自身的重量，这个本来人们动作的负担，转移为着力点脚趾上的动力源，而明显减轻肢体关节，特别是脚胫、脚掌趾的伸曲强度和操作的难度。
2、结构轻巧、美观实用由于偶合滑轮把原来轮比链动的单线娈独撑，分解为多链段分担，为应力设计提供了有利的新起点，保证了传动体系以及整机结构的精巧和轻便，同时也为设计三轮车、四轮车、人力电机两用车等不同型号、品类的新车型创造了条件，人们可以充分分享其轻巧美观的韵味，尽情领略其声细驰驱的逸兴。
3、可变换骑车姿势除坐姿左右并排踩踏外，还可调整主踏臂向后转175°，与另侧搭档，使左右主踏臂状如“Z”形，便可以跨姿作前后弓箭式蹬踏。
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
图1是滑轮偶合自行车主视图。
图2是滑轮偶合自行车俯视图。
图3是轮比链动自行车功力示意图。
图4是滑轮偶合自行车功力示意图。
图5是丝绳传动局部示意图。
图中标号说明如下1、3、5、定滑轮2、4、动滑轮6、被动链轮7、换向轮 8、滑轮定臂 9、滑轮动臂10、悬臂 11、付踏臂 12、主踏臂13、三脚架框 14、链条15、支座16、后轮轴 17、中枢轴 18、拴线柱在
图1、图2中，三角架框(13)由AB、BC、CA三个边框构成并固接为一体，AB和AC分别为双边并装配于后轮两侧，其夹角A处设有轴孔并连接有后轮轴(16)，夹角B处设有轴孔并连接有中枢轴(17)，夹角C处活动连接有车座，三角架框为等边形，长550mm，AB和AC边框距120mm，A为后轮轴心，B为中枢轴轴轴心，B位于A水平线下，垂足高100mm，C为顶梁，支撑座包；后轮直径为800mm，前轮直径为600mm，两轮轮心距离为1200mm，偶合滑轮组聚结在三脚架框(13)的下半个框里，并组成以01、02、03、04和05为轴心的五五制式滑轮组。凡属偶合零部件，在其标号后加注m、n以示左右并列对称于主体中心线OX，文中长度单位均为mm。
一对被动链轮(6)，直径为70，其中(6m)为右被动链轮，(6n)为左被动链轮，分别活动连接在后轮轮轴(16)的两侧；一对滑轮定臂(8m)和(8n)的根端分别套接在后轮轴(16)上，并位于被动链轮(6m)和(6n)的外侧；另一端牢固在同侧BC框的D点即在主视图上，过A点作直线AO3长300与AB交角38°，O5为AO3中点；再过O3作平行于AB的平行线，与BC交于D点。于是AO3D便是滑轮定臂(8)。再在O3D上取O3长150，于是等距离相间的O5、O3、O1是滑轮定臂(8)上三个定滑轮的定位轴心。一对滑轮动臂(9m)和(9n)的一端与所述滑轮定臂(8)钳式扣接并同轴连接于后轮轴(16)上，并被限定在A点水平线上下摆动，且弧度均为9°，合计张角为18°。其下限与AB边保持1°交角，下限在AB上，于主视图上设定右滑轮动臂AmVmTm直线全长850，其中AmVm为600，VmTm为250，位于上限；左滑轮动臂AnVnTn直线全长也为850，其中AnVn为600，VnTn为250，位于下限。连接TmTn测得其长为276，作为滑轮动臂(9)与付踏臂(11)的共摆等值弦。并在过A与B的两水平线间的TmTn线5段(即100)上取P点为等值弦的共轭点，该点距B平行线34，离A平行线66，然后连接AP，作过P且垂直于AP的直线，上段PTm’与下段PTn’均等于TmTn之半，即136；然后连接TmTn’，则AtmTn’为右滑轮动臂(9m)；连接VnTn’，则AvnTn’为左滑轮动臂(9n)。测得滑轮动臂的AVT’弯曲折角为166°AT’臂长为852，滑轮动臂(9)上两个两个动滑轮(4)、(2)与拴线桩(18)距A点距离分另为250、325、375。
主视图上连接BP，作过P且垂直于BP的直线，上段PKm与下段PKn也等于TmTn之半，即136，然后连接BKm，便是付踏臂(11)的上限，BKn便是付踏臂的下限。测得付踏臂长为320，张角为50°，与滑轮动臂(9)的张角为18°相当，称之为相当张角。而后对上限，把TmKm连接，与VnTn夹角6°，居VnTn右下；把下限TnKn连接，与VnTn夹角25°，居VnTn左上，然后把上下限拼合，凑成KmTKn为倒立“人”字型，T为顶点，KmT=KnT=18便是定位在滑轮动臂端头的“人”字滑槽，也是付踏臂端头的协调共摆的d轴的运行轨迹。“人”字滑槽长为44，即所述滑轮动臂与付踏臂叠置，中心线共面，滑轮动臂在上，付踏臂支托于下。d轴的两端支托定位在付踏臂顶端K点横穿此槽，并可作全程往复滑动。
悬臂(10)控制两臂逆向运作在主视图上所示付踏臂(11)张角50°的平分线BP上在距B点为180的I点作垂线，上与上限BKm交于G；下与下限BKn交于H。连接GH，便是一字展开的悬臂，即GI为右悬臂(10m)，HI为左悬臂(10n)，各长84，和长GH为168。再以I为圆心，以84为半径作圆，便是悬臂的左右臂的运行轨迹，即在俯视图上左右悬臂异向直立在I点射影的横轴两端，状如“Z”型，此横轴经支座(15)上端的支托活动连接于中枢轴(17)上，使左右悬臂的圆运轨迹与同侧滑轮动臂和付踏臂的扇形摆弧共面协调吻合，并通过悬臂顶端侧立并垂直于此面的短柱，与付臂侧面“一”字细长的梭槽相嵌套，短柱可在此槽内全程往返滑动。此梭槽的中点，仍距B为180。长度是两倍悬臂，再加短柱直径之和。设短柱直径为14，则槽长为180，而左右主踏臂(12)与付踏臂(11)连体横向并立，主踏臂在付踏臂外侧，主踏臂长350，比付踏臂长些，蒂结的根端仍以中枢轴(17)活动连接。
除座踏外，还可立姿跨踏，即拔出主踏臂(12)根部横套上的定位销，使与原蒂座脱开，向后转175°，即从180°扣除P对B点的俯角5°，以保持对异侧主臂的平衡对称，横套上的定位销恰好与异侧主踏臂根部伸过来的横轴插孔对准而弹出，使与异侧蒂座搭档连体，左右主臂状如“Z”形，以供前后弓箭作跨式蹬踏驱车行进。
由于左右两侧动滑轮(9)、定滑轮(8)与被动链轮(6)，包括链条(14)的轮向中心线共面，形成两个对称相互平行的传动面，并列对称于中心线OX两侧，唯独换向链轮(7)及其传动链的传动面横卧垫底，发生90°的转向，且当动臂从上限摆到下限作18°的撕拉时，绕在动滑轮上的5段链条，平均每段被挣长68，则吞入，即收入链条长340，而被动链轮周长为220，则传比为1．4，即可传动被动链轮转1．4圈。换向轮(7)及其链条(14)横卧在AB边框下面，即在主视图上作一平行于AB，且切被动链轮(6m)于M，(6n)于N的平面S上，连接NM，作其中垂线OE，O为垂足，取OE其长参考后轮半径400与AB长550之和的平均值，取460，再以E为圆心，OM之半40为半径作圆，此圆便是换向轮(7)的节圆，圆心E便是其轮轴轴心。再过M作同侧对此节圆的切线，切于M’；另侧过N’，则得MM’、NN’，均平行且等于OE，均长460便是换向链轮与左右被动链轮的公切线，从而实现传动面的直交过渡。支座(15)的下端呈槽状并向旋臂的后向延伸，槽壁上固定有转轴，槽心由转轴活动连接有换向轮(7)，换向轮上连接有链条(14)，链条的走向，始点固定在右滑轮动臂拴线柱(18m)上，朝上绕过定臂滑轮(1m)上端，调头朝下，从里侧绕过动臂滑轮(2m)的下端，再掉头朝上，从里侧绕过定臂滑轮(3m)的上端，调头朝下，从里侧绕过动臂滑轮(4m)的下端，掉头朝上，斜切定臂滑轮(5m)，过顶点直切右被动链轮(6m)，过顶掉头直奔并直切换向轮(7)，转向绕过拐点，掉头直奔并直切左被动链轮(6n)下端，转向掉头沿上述路线，逆向回溯到左动臂的拴线柱(18n)，系之。链条的总长，应以一侧滑轮动臂处于上限，另侧滑轮动臂为下限时，挣紧，测定命值，设滑轮直径45，换向轮直径80计全长约为3604，其中两侧滑轮可收容线Lm、Ln各长为1502，内含滑轮自贮额定值1162，和吞吐定值340，中间换向段为600。中间段的链条磙柱与左右链条的磙柱相互垂直，所述公切线MM’与NN’专供中段配合换向轮拉锯运作的区段，相直交链条均可通行。而链条传动面的改变，是通过节距相等的两个相扣连环，但两环外侧碾直，充当磙柱，接入中段链条端；另侧也充当磙柱，接在外段，使中外链条转动面产生转向，构成直交。
采用丝绳传动，即可避免上述矛盾，而且可使传动系统更加灵巧化，如可用钢丝丝绳代替链条，所有链轮均改为单槽槽轮，原定布局和走向不变，只是被动轮(6)与换向兼中转轮(7)为双槽，且命定直径均为80；并将原一线串通的链条肢解为两组，四段，其关系式为并参见图5Lm=Ln=L+L0----------------1Fm=fn=0E+L0---------------2式中L为额定线长，L0为吞吐定值，0E为公切线长，即以吞吐定值L0作搭接传递环扣，实现既定偶合互补的运作。现仍以右动臂(9m)处于上限，左动臂(9n)处于下限，予以定值定位即当右动臂处于上限时，切于右被动轮(6m)的内侧槽的切点(18’m)使是右侧线段Lm的终点，也是右终点拴线柱的定位位置；另端循原定走向达于右滑轮定臂的起点(18m)拴线柱，系之。全长为额定线长L(1162)与吐定值L0(340)之和，计1502。再以右被动轮的外侧槽底部与换向轮上槽右侧公切线的切点M为基准，把等于吞吐定值L0的线段，按顺时针缠绕外侧槽1．4圈，即340的脚点fm，便是右换向中转线段fm在右被动轮上的起点，也是拴线柱的定位位置；此线段的另端即终点，循公切线切于换向轮(7)的下槽右侧的切点fm’便是此段终点拴线柱的定位位置，并系之。其值为吞吐定值L0与公切线460之和，长为800。而左侧的线段fn，是以换向轮的上槽左侧的切点N作基准，把等于吞吐定值L0的线段按顺时针循上槽缠绕1．4圈，即340的脚点fm’便是起点，也是其拴线柱的定位位置；另端循左公切线，切于左侧被动轮的外侧底部切点fn便是终点，拴线柱的定位位置，并系之，其长也是吞吐定值L0，与公切线之和，即800。Ln线段是以左被动轮的内侧槽的上部切点F作基准，把等于吞吐定值L0的线段，按逆时针循内侧槽缠绕1．4圈，即340的脚点作始点(18n’)为拴线柱定位位置；另端按原定走向，达于左滑轮动臂上的拴线柱(18n’)，并系之，其值也是额定线长L与吞吐定值L0之和为1502，当右滑轮动臂(9m)处于下限，左滑轮动臂(9n)处于上限时，则引发吞吐定值L0对前后槽与上下槽间的盈亏交错，连环相扣，实现既定吞吐互补的协作运动。
滑轮偶合自行车，一般可分为高中低三档次，即以功率特征区分，低档为三轮三线；中档为五轮五线；高档为七轮七线。所谓“轮”，是指滑轮组定动滑轮的数量，“线”，指缠绕定动滑轮间链条或线索的根数，简称为三三制式，五五制式，七七制式，也可以2为级差配成偶数四四制式，六六制式，八八制式，各档可以三个级别中挑选相应张角。高档的张角12°、14°、16°；中档的张角16°、18°、20°；低档的张角18°、20°、22°。低档适用于老弱幼的用车，中档可供不同体况，如身材高矮，体力强弱不同者任选，本实例便是五轮五线，张角为18°，可简称为五五制式。
实际操作使用，首先必须预先推车，在动态中如
图1所示，脚踏上翘的右主踏臂(12m)，使右滑轮动臂(9m)以A为支点下摆撕拉，绕在动定臂上五个动定滑轮。1m、2m、3m、4m、5m上的五段链条被挣长，不断吞入链条，而牵动右被动链轮(6m)顺时针旋转，并带动后轮。与此同时，由于左脚松开，原已收满吞足的链条，一面受与主踏臂(12m)联体的右付踏臂(11m)下摆经旋臂(10)牵动左付踏臂(11n)同步逆向上摆，使左滑轮动臂(9n)也上摆，从而解除对链条挣紧力，并予回送；另面则因右被动链轮牵动换向链轮(7)，传动左被动链轮(6n)逆时针旋转--只时便与后轮脱档空转--而释放吐出链条，直到排尽而摆到上限，此时右滑轮动臂(9m)则收满吞足达于下限。随即松开右脚，踩踏翘起的左主踏臂(12n)，重复上述程序。如此周而复始，反反复复运作，左右踩踏力源，紧相接力，通过被动链轮源源释放输出，驱车长行。
除坐姿左右并排踩踏外，还可调动主踏臂向后转175°与另侧搭档，使左右主臂状如“Z”形，便可作跨式前后弓箭式蹬踏。
自行车素以便捷适用著称，一经问世，倍受青睐，不到半个世纪，风靡全球，普及到家家户户，突破安步当车的禁锢，开创踏轮驱驰的纪元，更因环保盛世，又推崇为无害、节能、责任义务代步工具，且是人们保健所需，更注定了发展前景。
显而易见，改圆转为弧踏，赢得踏臂直接增长一倍(或更多一些)，提高固有动力的力效(或省力)。并把原来360°的行程改为50°，大大地简化了运作难度，摆脱原来盈尺拘谨，获得舒展宽松，同时凭借人体自身的重量--这个本来是人们行动的负担--成侧转挪移倾注到着力点脚趾上的动力源，而明显减轻肢体关节，特别是脚胫、脚掌趾的伸曲强度，和操作的难度。更为突出的，改圆转为弧踏的力效质量的提高，即这50°正是原来360°中前半圆周里偏下方的60°-90°的实际作功的区段里提炼出来的最佳区段的最佳值，且予增值。如偶合滑轮自行车的力效示意图4所示，以左右踏一次为一个循环，即两个扇弧100°计，则一个整周360°，便是3．6个循环，即相当于轮比链动的3．6倍。
由于偶合滑轮把原来轮比链动的单线独撑，分解为多链段分担。如三三制式则只分担三分之一，五五制式为五分之一，七七制式则只分担七分之一。也可把起点固定在定臂上，则可形成以2为级差的偶数系列四四制式，六六制式，八八制式，于是给设计应力提供了有利的新起点筹码，为传动体系乃至于整机结构更精巧，轻便微型化的持续给以有力支持和保证，包括满足或三轮车、四轮车、人力电机两用车不同型号、品类创造了新的条件。
权利要求1.一种滑轮偶合自行车，包括有三角架框、前后轮、传动机构、车把、车座、脚踏板，其特征在于主体三角架框由AB、BC、CA三个边框构成并固接为一体，其中AB边和AC边分别为双边并装配于后轮两侧，其夹角A处设有轴孔并连接有后轮轴，夹角B处亦设有轴孔并连接有中枢轴，夹角C处活动连接有车座；传动机构由被动链轮、换向轮、滑轮定臂、滑轮动臂、旋臂、踏臂、定滑轮和动滑轮偶合滑轮组及缠绕在定、动偶合滑轮间的链条构成，偶合滑轮组聚结在三角架框下半框里，其中被动链轮为一对，分列后轮两侧套装在后轮轴上；滑轮定臂为一对，其根端分别套接在后轮轴上，并位于两被动链轮的外侧，另端牢固于同侧BC框上，滑轮定臂上连接有数对定滑轮；滑轮动臂为一对，根端与滑轮定臂钳式扣接并同轴连接于后轮轴上，滑轮动臂上连接有数对动滑轮；一对主踏臂和一对付踏臂联体横向活动连接于中枢轴上，主踏臂在付踏臂的外侧，且主踏臂长于付踏臂，主踏臂上连接有双面脚蹬，付踏臂上设有梭槽，滑轮动臂与付踏臂叠置，中心线共面，滑轮动臂在上，付踏臂支托于下；一对旋臂的一端分两侧活动连接于支座上端部的横轴上，旋臂的另一端异向与一对付踏臂上的梭槽轴接，支座活动连接于三角架框顶角B处的中枢轴上；左右两侧的定滑轮和动滑轮与被动链轮、链条的中心线OX共面，构成两个对称相互平行的传动面，并列于中心线OX两侧；支座的下端呈槽状并向旋臂的后向延伸，槽壁上固定有转轴，槽心由转轴活动连接有换向轮，换向轮上绕有链条，由设在支座下端的转轴支承的换向轮与链条构成的传动面位于滑轮动臂下面。
2.根据权利要求1所述的滑轮偶合自行车，其特征在于所述的主踏臂，可向前伸展，也可反向伸展。
3.根据权利要求1所述的滑轮偶合自行车，其特征在于所述的一对滑轮动臂与一对滑轮定臂以后轮轴为顶点的张角可以是12°、14°、16°、18°、20°、22°。
4.根据权利要求1所述的滑轮偶合自行车，其特征在于所述的链条也可以是钢丝绳索。
5.根据权利要求1所述的滑轮偶合自行车，其特征在于所述链条始点固定在某一侧滑轮动臂或定臂的拴线柱上，依次绕过数组该侧滑轮定臂上的定滑轮、滑轮动臂上的动滑轮和被动轮后，再经换向轮绕转换向后，依次绕过另侧被动轮、滑轮动臂上的动滑轮和滑轮定臂上的定滑轮，最终固定在另一侧的拴线柱上，若链条始点设于滑轮动臂上，则构成的偶合级数为三轮三线、五轮五线或七轮七线；若链条始点设于滑轮定臂上，则构成的偶合级数为四轮四线、六轮六线或八轮八线。
专利摘要一种滑轮偶合自行车,根据力学原理,把圆转脚踏、输出动力不连续的链轮传动机构撤换,改为由三脚架框,被动链轮、换向轮、滑轮定臂、滑轮动臂、中枢悬臂、踏臂和缠绕在定、动滑轮间的链条构成新型车体和传动机构,增长踏臂,采用左、右扇弧形交错蹬踏方式,可用较小的力,经过恒定而持续的作用,牵引被动链轮,产生较大的加速度,使这种滑轮偶合结构的自行车结构轻巧、蹬踏省力、身体自如。
文档编号B62M1/24GK2418089SQ00231799
公开日2001年2月7日 申请日期2000年3月30日 优先权日2000年3月30日
发明者杨开铭, 杨开济 申请人:杨开铭