专利名称：一种2轮驱动自行车的制作方法
技术领域：
本发明涉及自行车的驱动技术，特别是一种2轮驱动的自行车。
背景技术：
传统自行车采用踏板链轮系统驱动后轮，人脚向下蹬踏板，踏板作圆周运动， 曲柄带动链轮，链轮通过链条带动后论转动，驱动自行车前进。
现在分析踏板链轮驱动系统的效率问题。请看图l，图l是踏板受力分析示 意图，图中A是踏板，B是曲柄，C是链轮，踏板A作圆周运动时半径与垂线之 间夹角为^角。踏板A作圆周运动时，踏板A受到来自人腿的向下作用力F，尸 被分解为沿圆周切线方向的切向《和沿圆周法线方向指向轴心的法向力&。切 向力A形成了驱动自行车前进的力矩，法向力巧因方向指向轴心无法形成力矩 而被浪费了。当从0到;r区间人腿力做功，切向力i^驱动自行车前进，从;r到2;r 区间是回程人腿力不做功。在O到;r区间自行车依靠人左右腿交替发力做功，其 切向力巧驱动车轮前进。
当0角在从0变化到;r时求《的平均值巧
从图1可知A =孤"^
巧=^ [-C副 ;r 〔
、尸
o乂
q-(-1-1)]
从上式可知传统的踏板链轮驱动的自行车中，来自人腿的作用力,平均只有
63. 7%形成驱动轮式装置前进的力矩，36. 3%被浪费了。
传统自行车的前轮只用于控制自行车的方向，前轮对自行车的前进没有贡 献。骑车人手臂控制前轮时必须承担上半身体重，时间长了手臂肌肉僵化疲劳， 感觉很累，手臂化了很多力气但是做的是无用功。
发明内容
本发明的目的是提供一种2轮驱动的自行车，主要解决上述现有技术中所 存在的缺陷。骑车人手臂在控制自行车前进方向时，不必费力于上半身支撑，而 用于驱动前轮，手臂或腿部用力能最大限度地转化为驱动自行车前进的力矩。
为实现上述发明目的，本发明是这样实现的
一种2轮驱动躺式自行车，其特征在于自行车前管上方有支架。 一种2轮驱动躺式自行车，其特征在于它包括通过前轮齿条与前轮棘轮啮 合，用直线运动的前轮齿条直接驱动前轮棘轮进而驱动的前轮；还包括通过后轮 齿条与后轮棘轮啮合，用弧线运动的后轮齿条直接驱动后轮棘轮进而驱动的后 轮。所述的棘轮，即俗称"飞轮"的自行车零件，由于是众所周知的自行车零件， 这里不再描述其原理或内部结构。
所述的2轮驱动躺式自行车，其特征在于前轮齿条驱动装置有左右2套，分别固定在前轮叉的左右侧；它由手把，前轮齿条外壳，弹簧，与手把连接的推 杆，与推杆连接的前轮齿条和前轮棘轮组成；该前轮齿条设置在齿条外壳中，前 轮齿条外壳上部外侧向下开有一条纵向口子，该前轮齿条与位于其一侧的前轮棘 轮啮合。
所述的2轮驱动自行车，其特征在于该前轮齿条位于前轮齿条外壳下半部， 前轮齿条外壳上半部外侧有长条口，前轮齿条外壳下端是开口的，前轮齿条通过 开口与前轮棘轮啮合。
所述的2轮驱动自行车，其特征在于前轮齿条驱动系统的手把通过推杆和 前轮齿条的上端连在一起，推杆周围有弹簧。
所述的2轮驱动自行车，其特征在于后轮齿条驱动装置有左右2套，分别 固定在后轮叉的左右侧；它包括曲柄轴、后轮棘轮、后轮齿条外壳、后轮齿条、 一端活动连接曲柄轴另一端连接踏板的曲柄；该后轮齿条外壳是弧形的，套设在 后轮齿条外壳的后轮齿条也是弧型的，后轮齿条可以灵活地在后轮齿条外壳内运 动；后轮齿条外壳下部侧面开有弧线口，后轮齿条通过该弧线口与曲柄连接；该 后轮齿条还与位于其一侧的后轮棘轮啮合。
所述的2轮驱动自行车，其特征在于曲柄轴内部有弹簧，弹簧使曲柄回到 起始位置
所述的2轮驱动自行车，其特征在于后轮齿条依靠弹簧弹力，能与踏板扣 在一起的鞋子，钢丝牵拉复位。
藉由上述发明方法和结构在采用齿条驱动方法的2轮驱动自行车中，车头 前管上的支架支持骑车人的上半身，手握前轮齿条驱动装置手把，控制自行车前 进方向。向下推动手把，弹簧被压縮，连杆推动前轮齿条向下运动，直接驱动前
6轮棘轮和前轮转动。人脚向下蹬踏板，曲柄拉动后轮齿条向下弧线运动，后轮齿 条直接驱动后轮棘轮和后轮。驱动的机械效率高于传统的踏板链轮驱动的自行 车。因此，2轮驱动自行车骑行省力，前进速度快，娱乐性增强，健身效果也更 好。
图1是传统自行车踏板受力分析示意图。
图2是本发明2轮驱动自行车正视图。
图3是本发明2轮驱动自行车俯视图。
图4是本发明2轮驱动自行车前轮齿条驱动系统正视图。
图5是本发明2轮驱动自行车后轮齿条驱动系统正视图。
具体实施例方式
本发明提供了一种新型的2轮驱动自行车，2轮驱动自行车前轮和后轮都采 用齿条驱动装置，车头有支架用于支撑骑车人肩部，承担上半身体重。骑车人手 臂可用于推动前轮的齿条驱动装置，驱动前轮转动。
2轮驱动自行车的结构正视示意图见图2。图中1是支架，2是前轮齿条驱 动装置，3是前轮叉，4前轮，5是前轮棘轮，6是车座，7是车架，8是后轮齿 条驱动装置，9是后轮，IO是后轮棘轮，ll是曲柄轴，12是曲柄，13是踏板。
2轮驱动自行车的结构俯视示意图见图3。图中1是支架，2是前轮齿条驱 动装置，3是前轮叉，4前轮，ll是曲柄轴，9是后轮，12是曲柄，6是车座， 13是踏板，7是车架。支架l位于传统自行车车头前管上方，与车身保持垂直，不会随前轮叉转动。 支架l外包柔软材料，用于支撑骑车人肩、胸部，2轮驱动自行车骑车人上半身 被支架1支撑，手臂不再费力于支撑人体，手臂在控制自行车前进方向的同时， 还可以用于驱动前轮4以获得更快的前进速度。
2轮驱动自行车前轮齿条驱动装置2有左右2套，分别固定在前轮叉3的左 右侧。图4表示了右侧前轮齿条驱动装置2的结构，14是前轮齿条驱动装置2 的手把，15是前轮齿条外壳，16是弹簧，17是推杆，18是前轮齿条，5是前轮 棘轮。前轮齿条外壳15上部外侧向下开有一条纵向口子，以便手把14可以向下 运动。前轮齿条18可以灵活地在齿条外壳15内运动。手把14与推杆17上端连 接，推杆17下端连接前轮齿条18。平时手把14受到弹簧16的弹力位于齿条外 壳15上端，当要驱动前轮时，握住手把14向下发力，手把14带动推杆17推动 前轮齿条18向下运动，前轮齿条18直接驱动前轮棘轮5和前轮4转动。前轮齿 条18依靠手臂收縮复位，弹簧16的弹力帮助复位。驱动前轮4时，骑车人通过 手把14随时控制着自行车前进的方向。
2轮驱动自行车的后轮齿条驱动装置8有左右2套，分别固定在后轮叉的左 右侧。右侧齿条驱动装置8结构见图5， ll是曲柄轴，IO是后轮棘轮，19是后 轮齿条外壳，20是后轮齿条，12是曲柄，13是踏板。后轮齿条外壳19是弧形 的，后轮齿条20也是弧型的，后轮齿条20可以灵活地在后轮齿条外壳19内运 动。后轮齿条外壳19下部侧面开有弧线口，以便曲柄12向下运动。后轮齿条 20的下端固定在曲柄12中部，踏板13固定在曲柄12右端。骑车人腿部用力， 脚睬踏板13，踏板13带动曲柄12进行以曲柄轴11为圆心的转动，曲柄12拉 动后轮齿条20进行以曲柄轴11为圆心的向下弧形运动，后轮齿条20直接驱动后轮棘轮10和后轮9转动。
后轮齿条20运动到后轮齿条外壳19下端不能向下运动，后轮齿条外壳19 对曲柄12和踏板13有限位作用。
曲柄轴11内部有弹簧，弹簧使曲柄11回到起始位置，同时带动后轮齿条 20复位。骑车人还可以用能与踏板13扣在一起的鞋子，当脚向上运动就使后轮 齿条20复位。另外，还可用横跨滑轮(滑轮固定在车架上)的钢丝将左右踏板 连接起来，左脚向下踩左踏板，钢丝会带动右踏板向上运动使后轮齿条20复位。
2轮驱动自行车釆用的前轮齿条驱动装置2中，前轮齿条18沿前轮棘轮5 切线方向向下运动，驱动前轮4转动前进，臂力可以100%形成驱动前轮转动的 力矩。
2轮驱动自行车采用的后轮齿条驱动装置8中，后轮齿条20沿后轮棘轮10
切线方向向下运动，驱动后轮9转动前进。曲柄12进行以曲柄轴11为圆心的转
动，转动的角度是^，如果^等于30度(;r/6)从理论可以计算出
<formula>formula see original document page 9</formula>2轮驱动自行车骑车人95. 5%的腿力可以形成驱动后轮转动的力矩。
2轮驱动自行车，骑车人上半身体重由车头支架承担。传统自行车，骑车人 的手臂要费力支撑上半身。2轮驱动自行车与传统自行车相比，骑车人体力避免 了无谓的消耗。2论驱动自行车，前轮、后轮由齿条驱动装置驱动，骑车人的臂力和腿力能
最大限度地转化为驱动自行车前进的力矩。传统自行车骑车人的臂力用于支撑上
半身不驱动自行车，腿力63.7%转化为驱动自行车前进的力矩。在消耗相同体力 情况下，2轮驱动自行车速度快于传统自行车；在以相同速度前进情况下，骑2 轮驱动自行车比骑传统自行车省力。
2轮驱动自行车前轮和后轮都是主动轮，传统自行车前轮是被动轮，后轮是 主动轮，2轮驱动自行车比传统自行车上坡能力强。
2轮驱动自行车，骑车人以俯卧姿势"躺"于自行车上，手臂控制方向兼驱 动前轮，腿驱动后轮，既分工又合作，符合人体工学。
2轮驱动自行车，骑车人四肢发力驱动自行车前进时，可以产生许多种动作 姿势的组合。传统自行车只能有单一动作姿势。
2轮驱动自行车，骑车人手臂象腿部一样有节奏地伸展收缩，人的臂部、胸 部、背部、腰部、腿部肌肉群可得到均衡锻炼。2轮驱动自行车比传统自行车有 更好的休闲、娱乐、健身效果。
权利要求
1、一种2轮驱动躺式自行车，其特征在于它包括通过前轮齿条与前轮棘轮啮合，用直线运动的前轮齿条直接驱动前轮棘轮进而驱动的前轮；还包括通过后轮齿条与后轮棘轮啮合，用弧线运动的后轮齿条直接驱动后轮棘轮进而驱动的后轮。
2、 根据权利要求1所述的2轮驱动躺式自行车，其特征在于前轮齿条驱动装置有左右2套，分别固定在前轮叉的左右侧；它由手把，前轮齿条外壳，弹簧，与手把连接的推杆，与推杆连接的前轮齿条和前轮棘轮组成；该前轮齿条设置在齿条外壳中，前轮齿条外壳上部外侧向下开有一条纵向口子，该前轮齿条与 位于其一侧的前轮棘轮啮合。
3、 根据权利要求2所述的2轮驱动自行车，其特征在于该前轮齿条位于 前轮齿条外壳下半部，前轮齿条外壳上半部外侧有长条口，前轮齿条外壳下端是 开口的，前轮齿条通过开口与前轮棘轮啮合。
4、 根据权利要求2所述的2轮驱动自行车，其特征在于前轮齿条驱动系 统的手把通过推杆和前轮齿条的上端连在一起，推杆周围有弹簧。
5、 根据权利要求2所述的2轮驱动自行车，其特征在于该前轮齿条驱动 系统的手把转动时，前轮同步转动。
6、 根据权利要求2所述的2轮驱动自行车，其特征在于自行车前管上方有支架。
7、 根据权利要求1或2或3或4所述的2轮驱动自行车，其特征在于后轮齿条驱动装置有左右2套，分别固定在后轮叉的左右侧；它包括曲柄轴、后轮棘轮、后轮齿条外壳、后轮齿条、 一端活动连接曲柄轴另一端连接踏板的曲柄；该后轮齿条外壳是弧形的，套设在后轮齿条外壳的后轮齿条也是弧型的，后轮齿 条可以灵活地在后轮齿条外壳内运动；后轮齿条外壳下部侧面开有弧线口，后轮 齿条通过该弧线口与曲柄连接；该后轮齿条还与位于其一侧的后轮棘轮啮合。
8、 根据权利要求5所述的2轮驱动自行车，其特征在于曲柄轴内部有弹 簧，弹簧使曲柄回到起始位置.
9、 根据权利要求5所述的2轮驱动自行车，其特征在于后轮齿条依靠弹 簧弹力；能与踏板扣在一起的鞋子；钢丝牵拉复位。
全文摘要
本发明涉及自行车的驱动技术，特别是一种2轮驱动的自行车。它包括通过前轮齿条与前轮棘轮啮合，用直线运动的前轮齿条直接驱动前轮棘轮进而驱动的前轮；还包括通过后轮齿条与后轮棘轮啮合，用弧线运动的后轮齿条直接驱动后轮棘轮进而驱动的后轮。本发明的驱动的机械效率高于传统的踏板链轮驱动的自行车，它骑行省力，前进速度快，娱乐性增强，健身效果也更好。
文档编号B62M1/12GK101450698SQ20081020474
公开日2009年6月10日 申请日期2008年12月17日 优先权日2008年12月17日
发明者健 金, 金起农 申请人:上海高智机器人新技术合作公司;金起农