重力与弹力驱动的蹦极自行车的制作方法

本发明涉及一种人力驱动的代步与健身工具，具体是一种利用重力与弹力驱动的蹦极自行车。

背景技术：

自行车自十八世纪末最初发明並逐渐完善以来已经200多年了，给人类早期的出行带来极大的方便，但是也渐渐暴露出许多问题，如踏板作园周运动要求骑车人沿园周切线方向用力才最省力，但该力方向時時都在变化，骑车人根本做不到最佳。另外脚踏最高点与最低点高差近32cm，使得膝盖曲度过大，以至于在最高点附近无法最大用力。步行时人舒适行走脚抬起的高度大约在5cm左右，跑步时人脚抬起的高度在15cm左右，一级台阶的高度也大约在16cm左右，没有人苯到高抬腿32cm走路、跑步，楼梯的一级高度更不会达到32cm之高，这是人类千万年进化得到的最佳经验数据，在设计人用机械时应遵从这些经验数据。再者骑车人是坐着骑车的，人体这近80kg的重力未被有效利用，而踏下后的回弹力也被忽视，多年来为自行车的改进，人们进行过不懈的努力，也取得不计胜数的成果，但是上述问题至今仍然存在，没有多大改变。

专利cn202703820将脚踏的转动改为上下踏动，但乘骑者仍然坐着踩踏，人的重力完全被浪费了，执行机构过于复杂，不利于乘骑。专利cn201530313999由于设计及结构的缺陷，只有约1/2的重力被利用，更谈不上利用反弹力，而且蹬踏像是倒退行走，不适合人类行走的习惯。

技术实现要素：

为了解决上述问题，经过长时间的研究及实践，发明了重力与弹力驱动的蹦极自行车。

利用弹力做功的典型发明是弓箭，拉满的弓在松开手时，箭在弹力的作用下飞出近百米远，可射穿1.5mm的鋼板。类似的发明在近代也有很多，例如弹弓、蹦极、蹦床等等，此原理运用到自行车也完全是可行的，人站在自行车上轻松蹦跳就能驱动自行车前行，以蹦极、蹦床为例，人从高处自由落下，动能转化为拉伸皮筋的势能，到达极限位时，皮筋回弹，将势能转化为将人向上抛起的动能，抛起的高度几近落下处的高度，如此往复多次，要保持每次回弹高度不变，蹦跳者除了重力与弹力以外只需额外稍微施力以克服阻力的影响。

本发明的重力与弹力驱动的蹦极自行车与蹦极或蹦床原理极为相似，只不过是将克服阻力设计为推动自行车前行的驱动力，人弹起后从高处下落时，因重力加速度，在脚接触自行车踏板瞬间，施加到踏板上的重力可以达到人自身重量的几倍，下落一段距离一部分能量用于做功驱动自行车前行，其余绝大部分能量储存在弹力装置上，当人向上弹起时，这部分能量以回弹力的方式释放出来，帮助人只需以很小的力就能弹起相当的高度，如此反复，就可以比现有的自行车省力至少1/2以上，轻松驱车前行。

本发明的目的是提供一种省力、健身的自行车，充分利用人体自身重力与弹力装置的回弹力作为驱动力，从而实现节能、环保、无碳排放的最佳几十公里的出行工具。

本发明的目的是这样实现的：本发明提供的重力与弹力驱动的蹦极自行车，其特征是：在自行车左右两边踏板分别装置有至少一个弹力装置，弹力装置主要由具有高弹性的硬性或软性材料制成，散布固定在自行车架适合安置的地方(若踏板是由高弹性材料制成，则踏板本身就构成一个弹力装置)，在中轴或后轮轴左右两边分别装置有一个或两个棘轮或单向轴承或飞轮，将原自行车的脚踏作圆周运动改为左右两块踏板上下弹动，利用右左两块踏板或单独或轮流或同时受到重力+人向下施力以及弹力+人向上施力产生下压及上跳的下上弹动行程(弹动行程最大不超过30cm，最佳为20cm以内)，经过动能(人体上跳与下跳、弹力装置缩进与弹起)与势能(人体位置高与低、弹力装置压缩与伸长、或者踏板向上弯曲与向下弯曲)相互转換及执行机构(主要由踏板、弹力装置、回位装置、连杆、飞轮、棘轮或单向轴承构成)驱动飞轮或棘轮或单向轴承单向受力带动内圈转动，反方向打滑(转动最大范围不超过120°，最佳为100°以内)，通过链轮或不通过链轮带动自行车飞轮从而带动后轮向前滾动，轻微弹动1-2cm也能驱车前行。

能量转换及执行机构由踏板、弹力装置、弹力装置支撑板或杆、回位弹簧、连杆、飞轮，棘轮或单向轴承，滑动轴承，链条，链轮构成，左右两个踏板后端分别与后轮轴或后轮下支撑架轴承连接、中后部与回位弹簧连接，中前部底面与连杆通过轴承滑动连接，连杆的另一端固定在飞轮或棘轮或单向轴承外圈上，内圈与链轮连接，并装置在中轴上，踏板前端在不影响骑行的情况下尽量延长，自由伸展，以加长力臂，利用脚在踏板的不同位置弹动，达到省力、变速的目的，可取代传统的变速机构。左右两边的弹力装置每边最少一个，最多不超过4个，一般为2到3个(若踏板由高弹性材料制成，踏板本身构成一个弹力装置)，视骑车人体重及力量而定，散布固定在自行车架适合安置的地方，弹力装置主要由具有高弹性的材料制成，可以是金属、橡胶、聚氨酯、玻璃钢、塑料、纤维、气体等制成的螺旋状、圆筒状、条状、板状、体状、圆弧状、球状弹簧，也可以是蹦极弹力绳或乳胶弹力管或橡皮筋等软性高弹力材料制成的条或带或绳，可以是单一种材料制成，也可以是多种材料复合或混合制成。

附图说明：

图1是重力与弹力驱动的蹦极自行车实施例1的右视图

图2是图1的a-a剖视图

图3是重力与弹力驱动的蹦极自行车实施例2的右视图

图4是图3的a-a剖视图

图5是重力与弹力驱动的蹦极自行车实施例3的右视图

图6是图5的a-a剖视图

图7是重力与弹力驱动的蹦极自行车实施例4的右视图

图8是图7的a-a剖视图

图9是重力与弹力驱动的蹦极自行车实施例5的右视图

图10是图9的a-a剖视图

图11是重力与弹力驱动的蹦极自行车实施例6的右视图

图12是图11的a-a剖视图

图13是重力与弹力驱动的蹦极自行车实施例7的右视图

图14是图13的a-a剖视图

图中：1复位弹簧，2飞轮，3后轮轴，4后轮下支撑架，5弹力装置支撑板或杆，6弹力装置，7链条，8链轮，9棘轮或单向轴承，10连杆，11滑动轴承，12右踏板，13支撑架，14左踏板，15后轮，16中轴，17换向链轮，18链轮轴，19后限位块，20前限位杆，21抱箍，22挡块，23滑轮，24钢丝绳，25后轮上支撑架，26后横杆，27前横杆

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明

如图1-14所示，一种重力与弹力驱动的蹦极自行车，其特征是：在自行车左右两边踏板分别装置有至少一个弹力装置6，弹力装置6主要由具有高弹性的硬性或软性材料制成，散布固定在自行车架适合安置的地方(若踏板是由高弹性材料制成，则踏板本身就构成一个弹力装置)，在中轴16或后轮轴3左右两边分别装置有一个或两个棘轮或单向轴承9或飞轮2，将原自行车的脚踏作圆周运动改为左右两块踏板14、12上下弹动，利用右左两块踏板12、14或单独或轮流或同时受到重力+人向下施力以及弹力+人向上施力产生下压及上跳的下上弹动行程(弹动行程最大不超过30cm，最佳为20cm以内)，经过动能(人体上跳与下跳、弹力装置6缩进与弹起)与势能(人体位置高与低、弹力装置6压缩与伸长、或者踏板12、14向上弯曲与向下弯曲)相互转換及执行机构(主要由踏板12、14、弹力装置6、回位装置1、连杆10、飞轮2、棘轮或单向轴承9构成)驱动飞轮2或棘轮或单向轴承9单向受力带动内圈转动，反方向打滑(转动最大范围不超过120°，最佳为100°以内)，通过链轮8或不通过链轮8带动自行车飞轮2从而带动后轮15向前滾动，轻微弹动1-2cm也能驱车前行。为实现这个功能，执行机构可以有多种设计及实施方案，本发明提供了7种基本的实施方案，分别适用于不同的应用，与这7种实现方案不同的其他设计和实施方案，只要是完成上述功能的，则均涵盖在本专利权利要求之內。

实施例1：如图1，2所示，此例简单适用，充满骑行乐趣。图1中，左踏板处于回位状态，右踏板处于踏下状态(图1-图14踏板都处于这种状态)，踏板由高弹性材料制成，踏板本身构成一个弹力装置，能量转换及执行机构由踏板12、14、回位弹簧1、连杆10、飞轮2，棘轮或单向轴承9，滑动轴承11，链条7，链轮8，后限位块19，前限位杆20构成，左右两个踏板14、12后端分别与后轮轴3或后轮下支撑架4轴承连接、中后部与回位弹簧1连接，中前部底面与连杆10通过滑动轴承11连接，连杆10的另一端固定在棘轮或单向轴承9的外圈上，内圈与链轮8连接，并装置在中轴16上，左右踏板14、12上下弹动，前后限位20、19，踏板上下弯曲，棘轮或单向轴承9单向受力带动内圈转动，反方向打滑，链轮8只能单方向转动，经链条7带动飞轮2转动，驱动后轮15单方向向前滚动。

本例中脚与踏板並不连接，人弹起后从高处下落时，因重力加速度，在脚接触踏板瞬间，施加到踏板上的重力可以达到人自身重量的几倍，下落一段距离一部分能量用于做功驱动自行车前行，其余绝大部分能量储存在弹力装置(踏板12、14弯曲)上，当人向上弹起时，这部分能量以回弹力(踏板12、14伸直)的方式释放出来，邦助人只需以很小的力就能弹起相当的高度，如此反复，就可以比现有的自行车省力至少1/2以上，轻松驱车前行。

实施例2：如图3，4所示，此例踏板两端连接的弹力装置是蹦极弹力绳或乳胶弹力管或橡皮筋等软性高弹力材料制成的条或带或绳，图3中，左踏板处于回位状态，右踏板处于踏下状态。能量转换及执行机构由踏板12、14、连杆10、飞轮2，棘轮或单向轴承9，链条7，链轮8，后轮上支撑架25，前横杆27，后横杆26构成，左右踏板14、12两端分别与弹力装置6相连接，在这里弹力装置6是蹦极弹力绳或乳胶弹力管或橡皮筋等软性高弹力材料制成的条或带或绳，弹力装置6的另一端分别固定在车架合适的地方，本例踏板前端的蹦极弹力绳或乳胶弹力管或橡皮筋6固定在前三角架的前横杆27上，踏板后端的蹦极弹力绳或乳胶弹力管或橡皮筋6固定在后轮上支撑架25上的后横杆26上，或直接固定在后轮上支撑架25上端货架下方，踏板中部下面与连杆10轴承连接，连杆10另一端固定在棘轮或单向轴承9的外圈，内圈与链轮8连接，并装置在中轴16上，左右踏板14、12上下弹动，棘轮或单向轴承9单向受力带动内圈转动，反方向打滑，链轮8只能单方向转动，经链条7带动飞轮2转动，驱动后轮15单方向向前滚动。

本例中脚与踏板並不连接，人弹起后从高处下落时，因重力加速度，在脚接触踏板瞬间，施加到踏板上的重力可以达到人自身重量的几倍，下落一段距离一部分能量用于做功驱动自行车前行，其余绝大部分能量储存在弹力装置(蹦极弹力绳6拉长)上，当人向上弹起时，这部分能量以回弹力(蹦极弹力绳6缩短)的方式释放出来，邦助人只需以很小的力就能弹起相当的高度，如此反复，就可以比现有的自行车省力至少1/2以上，轻松驱车前行。

实施例3：如图5，6所示，此例充分利用现有自行车的零部件，适用于对现有自行车的改装。能量转换及执行机构由踏板12、14、弹力装置6、连杆10、飞轮2，棘轮或单向轴承9，链条7，链轮8，抱箍21，滑轮23，钢丝绳24构成，弹力装置是弹簧或空气弹簧或蹦极弹力绳或乳胶弹力管或橡皮筋，横置在踏板后方，水平向上倾斜约5°-10°左右，替代后轮下支撑架4或直接固定在后轮下支撑架4上，弹力装置6同时也是回位装置，左右两个踏板14、12分别与连杆10轴承连接，连杆10的另一端与滑轮23固定在棘轮或单向轴承9的外圈上，内圈与链轮8连接，并装置在中轴16上，当右踏板12向下踏动，滑轮23顺时针转动，经钢丝绳24向外拉动弹力装置6芯杆，弹力装置6拉伸蓄能，当松开右踏板12，蓄能释放，弹力装置6芯杆向内缩回，经钢丝绳24拉动滑轮23反时针转动，右踏板12复位，左踏板是右踏板的镜像，左右踏板14、12上下弹动，棘轮或单向轴承9单向受力带动内圈转动，反方向打滑，链轮8只能单方向转动，经链条7带动飞轮2转动，驱动后轮15单方向向前滚动。

本例中脚与踏板並不连接，人弹起后从高处下落时，因重力加速度，在脚接触踏板瞬间，施加到踏板上的重力可以达到人自身重量的几倍，下落一段距离一部分能量用于做功驱动自行车前行，其余绝大部分能量储存在弹力装置(弹簧或蹦极弹力绳6拉长)上，当人向上弹起时，这部分能量以回弹力(弹簧或蹦极弹力绳6缩短)的方式释放出来，邦助人只需以很小的力就能弹起相当的高度，如此反复，就可以比现有的自行车省力至少1/2以上，轻松驱车前行。

实施例4：如图7，8所示，此例充分利用现有自行车的零部件，适用于对现有自行车的改装。能量转换及执行机构由踏板12、14、弹力装置6、连杆10、飞轮2，棘轮或单向轴承9，链条7，链轮8，抱箍21，挡块22构成，弹力装置6横置在踏板后方，水平向下倾斜约5 °-10°左右，替代后轮下支撑架4或经抱箍21固定在后轮下支撑架4上，弹力装置6同时也是回位装置，左右两个踏板14、12分别与连杆10轴承连接，连杆10的另一端与挡块22成锐角(60°-80°)固定在棘轮或单向轴承9的外圈上，内圈与链轮8连接，并装置在中轴16上，当右踏板12向下踏动，挡块22顺时针转动，向内顶动弹力装置6芯杆，弹力装置6压缩蓄能，当松开右踏板12，蓄能释放，弹力装置6芯杆向外伸出，顶动挡块22反时针转动，右踏板12复位，左踏板是右踏板的镜像，左右踏板14、12上下弹动，棘轮或单向轴承9单向受力带动内圈转动，反方向打滑，，链轮8只能单方向转动，经链条7带动飞轮2转动，驱动后轮15单方向向前滚动。

本例中脚与踏板並不连接，人弹起后从高处下落时，因重力加速度，在脚接触踏板瞬间，施加到踏板上的重力可以达到人自身重量的几倍，下落一段距离一部分能量用于做功驱动自行车前行，其余绝大部分能量储存在弹力装置6(弹簧缩短)上，当人向上弹起时，这部分能量以回弹力(弹簧伸长)的方式释放出来，邦助人只需以很小的力就能弹起相当的高度，如此反复，就可以比现有的自行车省力至少1/2以上，轻松驱车前行。

实施例5：如图9，10所示，此例适用于一般人代步及健身。能量转换及执行机构由踏板12、14、弹力装置6、弹力装置支撑板或杆5、回位弹簧1、连杆10、飞轮2，棘轮或单向轴承9，滑动轴承11，链条7，链轮8构成，左右两个踏板14、12后端分别与后轮轴3或后轮下支撑架4轴承连接、中后部与回位弹簧1连接，中前部底面与连杆10通过滑动轴承11连接，连杆10的另一端固定在棘轮或单向轴承9的外圈上，内圈与链轮8连接，并装置在中轴16上，左右踏板14、12上下弹动，棘轮或单向轴承9单向受力带动内圈转动，反方向打滑，链轮8只能单方向转动，经链条7带动飞轮2转动，驱动后轮15单方向向前滚动。

本例中脚与踏板並不连接，人弹起后从高处下落时，因重力加速度，在脚接触踏板瞬间，施加到踏板上的重力可以达到人自身重量的几倍，下落一段距离一部分能量用于做功驱动自行车前行，其余绝大部分能量储存在弹力装置6(弹簧缩短)上，当人向上弹起时，这部分能量以回弹力(弹簧伸长)的方式释放出来，邦助人只需以很小的力就能弹起相当的高度，如此反复，就可以比现有的自行车省力至少1/2以上，轻松驱车前行。

实施例6：如图11，12所示，此例适用于竞赛、长距离骑行。脚的前1/3穿入固定在踏板上的鞋套上，使踏板与脚一起同步上下弹动，能量转换及执行机构由踏板12、14、弹力装置6、弹力装置支撑板或杆5、回位弹簧1、连杆10、飞轮2，棘轮或单向轴承9，滑动轴承11，链条7，链轮8，换向链轮17构成，左右两个踏板14、12后端分别与后轮轴3或后轮下支撑架4轴承连接、中后部与回位弹簧1连接，中前部底面与连杆10通过滑动轴承11连接，连杆10的另一端与链轮8一起固定在轴承的外圈上，内圈与链轮轴18连接，并与换向链轮17一起整体装置在后轮下支撑杆4上或代替后轮下支撑杆4，后轮轴3花鼓两边各装有两只飞轮2或棘轮或单向轴承9，右踏板12或左踏板14向下踏动，链轮8顺时针转动，经链条7带动一只飞轮2或棘轮或单向轴承9顺时针转动，链条经换向链轮17带动另一只飞轮2或棘轮或单向轴承9反时针转动，右踏板12或左踏板14向上踏动，链轮8反时针转动，经链条7带动一只飞轮2或棘轮或单向轴承9反时针转动，链条经换向链轮17带动另一只飞轮2或 棘轮或单向轴承9顺时针转动，驱动后轮15向前滚动，无论踏板向下还是向上，是左还是右，是同时还是依次还是单独，都可驱动后轮15单方向向前滚动。

本例中脚的前1/3穿入固定在踏板上的鞋套上，使踏板与脚一起同步上下弹动，人弹起后从高处下落时，因重力加速度，施加到踏板上的重力可以比人自身重量大出许多，下落一段距离一部分能量用于做功驱动自行车前行，其余能量储存在弹力装置(弹簧6缩短)上，当人向上弹起时，能量的这部分能量以回弹力(弹簧6伸长)的方式释放出来，一部分用于驱动自行车前行，一部分将人向上抛起，人只需以很小的力就能弹起相当的高度，如此反复，就可以比现有的自行车省力至少1/2以上，轻松驱车前行。

实施例7：如图13，14所示，此例适用于儿童、体弱者骑行。能量转换及执行机构由踏板12、14、弹力装置6、弹力装置支撑板或杆5、回位弹簧1、飞轮2，棘轮或单向轴承9构成，在后轮轴3花鼓两边各装有一只飞轮2或棘轮或单向轴承9，左右两个踏板14、12后端分别与飞轮2或棘轮或单向轴承9连接、中后部与回位弹簧1连接，左右踏板14、12上下踏动，带动飞轮2或棘轮或单向轴承9单向受力带动内圈转动，反方向打滑，驱动后轮15单方向向前滚动。

本例中脚与踏板並不连接，人弹起后从高处下落时，因重力加速度，在脚接触踏板瞬间，施加到踏板上的重力可以达到人自身重量的几倍，下落一段距离一部分能量用于做功驱动自行车前行，其余绝大部分能量储存在弹力装置6(弹簧缩短)上，当人向上弹起时，这部分能量以回弹力(弹簧伸长)的方式释放出来，邦助人只需以很小的力就能弹起相当的高度，如此反复，就可以比现有的自行车省力至少1/2以上，轻松驱车前行。

踏板14、12前端在不影响骑行的情况下尽量延长，自由伸展，以加长力臂，利用脚在踏板的不同位置弹动，达到省力、变速的目的，可取代传统的变速机构。

左右两边的弹力装置6每边最少一个，最多不超过4个，一般为2到3个(若踏板由高弹性材料制成，踏板本身构成一个弹力装置)，视骑车人体重及力量而定，散布固定在自行车架适合安置的地方，弹力装置6主要由具有高弹性的材料制成，可以是金属、橡胶、聚氨酯、玻璃钢、塑料、纤维、气体等制成的螺旋状、圆筒状、条状、板状、体状、圆弧状、球状弹簧，也可以是蹦极弹力绳或乳胶弹力管或橡皮筋等软性高弹力材料制成的条或带或绳，可以是单一种材料制成，也可以是多种材料复合或混合制成，以实现最大弹力，最大柔韧性、最佳舒适度、最小噪音。

以上所述的技术方案及装置同样适用于人力三轮车、人力四轮车，仅在非本质的细节有一些差异，不再一一详述。