CN103332246B - 手驱动前轮脚控制后轮二轮自行车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种手驱动前轮脚控制后轮二轮自行车。它包括前轮、后轮、车架、前轮叉形支架和后轮叉形支架，有一个手摇驱动机构联接驱动所述前轮，一个脚踏控制机构联接控制所述后轮。本发明突破传统代步器的传动方式与控制方式，手摇式驱动操作，以同步带传动为驱动机构，脚控制转向操作，以交叉四杆机构和平行四杆机构驱动实现双脚向右转则自行车向右转，双脚向左转则自行车向左转的控制转向效果，凸显代步器的创新意义，激发人体潜能，别具特色的“前驱后控，手驱脚控”方式，特别是通过交叉四杆机构和平行四杆机构对人体的大脑和四肢的协调性的锻炼与开发有着显著的效果，操作便捷简单，安全实用可靠，适合不同年龄性别的人群。

Description

手驱动前轮脚控制后轮二轮自行车

技术领域

本发明涉及一种手驱动前轮脚控制后轮二轮自行车，操作者以端坐的姿态操作自行车，手握手柄向前360度摇动，手柄驱动同步带，将带动车前轮的向前转动，实现自行车的驱动。通过左右脚的前后移动，改变交叉四杆机构接平行四杆机构的形状，控制后轮左右转向，实现自行车的左右转向。

技术背景

自行车在我们的生活在已经司空见惯。但是随着社会的发展，人们对自行车的功用以及适用场地的求异，对人机交互操作使用方式的求新，以及对人体脑、手、脚的协调及机能的开发挖掘的求多，对于自行车的需求也不再仅限于一般交通工具功能。对更加人性化、舒适性、多元化以及新交互形式的需求，使得自行车的发明创造有了更广阔的空间。突破传统的控制方式与驱动方式的自行车是如今新型自行车发展的必然趋势。

发明内容

本发明的目的在于突破传统的自行车操作的驱动和控制方式和***稳的前进，由于在同样的转向幅度的情况下后轮转弯半径更小，因此，可以更好实现操作者对后轮转弯的控制。二轮自行车平稳安全，适合各种年龄、性别的人群、且易学易操作，是兼具代步功能与健身娱乐功能的全新代步器产品。

为实现上述目的，本发明的构思为：

操作者端坐在自行车的车座位上，双手向前360度摇动手柄，带动一定传动比的同步带，通过传动带的传动使得自行车前行。同时操作者的双脚分别踏放在左右脚踏板上，由于交叉四杆机构的左右，使得左脚向前移动，控制自行车向左转向，右脚向前移动控制自行车向右转向。可知后轮控制的转向半径比前轮转向半径大，因此，操作者可以小幅度的移动双脚来实现自行车的转向控制。

本发明在操作上简单方便、易学易操作，平稳安全，适合各种年龄、性别的人群使用，尤其是具有调节人体脑、手、脚之间的协调性作用，开发人体潜能。本发明是一款兼具代步功能和休闲娱乐健身功能的全新代步器，可用于多种场所，例如公园休闲娱乐区，可工人们作为公园代步与娱乐工具，亦可用于社区健身等等。

根据上述发明构思，本发明采用以下技术方案：

一种手驱动前轮脚控制后轮二轮自行车，包括前轮(13)、后轮(28)、车架(38)、前轮叉形支架(17)、和后轮叉形支架(27)，其特征在于:有一个手摇驱动机构连接驱动所述前轮(13)，一个脚踏控制机构连接控制所述的后轮(28)；所述手摇驱动机构的结构是：一个手摇手柄(5)固定连接一个大同步带轮(24)，该大同步带轮(24)安装在一个传动机构支撑板(18)的上端，该传动机构支撑板(18)的下端固定连接所述前轮叉形支架(17)，该前轮叉形支架(17)的叉形端固定安装所述前轮(13)的前轮轴(19)，在该前轮轴(19)上固定安装一个小同步带轮(23)，一圈同步带(25)与大同步带轮(24)和小同步带轮(23)啮合，实现手摇手柄(5)摇动，经大同步带轮(24)、同步带(25)和小同步带轮(23)而驱动前轮(13)转动；

所述脚踏控制机构是：两个脚踏板(10)分别与一个叉形四连杆机构(9)的前端铰连，该叉形四连杆机构(9)的另一端与一个平行四连杆机构(8)的一端铰连，而该平行四连杆机构(8)的另一端与后轮轴(2)的两端铰链；所述的叉形四连杆机构(9)的后平行杆中点与车架(38)转动连接，而所述的叉形四连杆机构(9)的前平行杆中点与前轮叉形支架(17)的后端转动连接；

所述的平行四连杆机构(8)以后轮轴(2)为固定杆，该平行四连杆机构(8)的两个摇杆的两端分别用铰链连接在后轮轴(2)和所述的平行四连杆机构(8)的连杆上；该连杆的中间用铰链连接在后轮连接架(29)的下端，起稳定转向装置的作用。

1)所述的手摇手柄(5)通过轴承座固定在传动机构支撑板(18)上，操作者通过左右手360度连续摇动的方式驱动大同步带轮(24)，再经过同步带(25)的传动，带动小同步带轮(23)的转动，实现自行车的前进；

2)所述的传动机构支撑板(18)与车架(38)焊接固定；前轮叉形支架(17)用螺栓螺母连接固定在传动机构支撑板(18)上；车架(38)与前轮叉形支架(17)形成三点连接固定传动机构支撑板(18)，可使传动机构支撑板(18)牢固稳定；

3)转向装置由叉形四连杆机构(9)和平行四连杆机构(8)组成；两个脚踏板(10)通过焊接固定在叉形四连杆机构(9)的前平行杆上，操作者通过用双脚的前后移动，带动两个脚踏板(10)的前后移动，使得叉形四连杆机构(9)带动平行四连杆机构(8)的两个摇杆的前后移动，从而实现后轮(28)的换向转弯；并且，左脚向前移动，后轮(28)向左转，而自行车却为右转；因此，人操作自行车的正常方式与车的转向一致；右脚向前，后轮(28)向右转，而自行车却为左转；

4)所述的后轮叉形支架(27)的叉形端通过螺纹连接垂直固定在后轮(28)的后轮轴(2)的两端，后轮连接架(29)通过轴承座与后轮叉形支架(27)连接，车架(38)与后轮连接架(29)用焊接的方法连接在一起；这样可以实现后轮(28)的换向转弯和稳固作用；

5)车座位(58)安装在车位可调节支撑架(41)上面，并通过锁止机构(43)套接；车位可调节支撑架(41)采用三角形稳固在车架(38)上；

6)自行车站脚(42)在可竖直摇下，起到支撑稳定停放状态的自行车。

1)所述的手摇手柄(5)为两端外凸中间内凹的曲线造型，适合人手握拳的形状，外层橡胶材料增加摩擦力，也使手握更加舒适；手摇手柄(5)与曲柄(20)均以间隙配合链接，使得手摇转动过程的操作可靠持续；

2)所述的脚踏板(10)上，设有数条外凸的防滑横纹，当操作者的双脚放置于踏板上实施转向操作时，可保障脚底与踏板上表面可靠接合，避免打滑，实现转向操作准备性；

3)所述的车座位(58)里面安装弹簧防震装置，与车位可调节支撑架(41)焊接连接；操作者坐在车座位(58)上坐姿符合人机工程，舒适安全。

1)所述的大同步带轮(24)固定安装在手摇手柄(5)的轴上，而小同步带轮(23)固定安装在前轮轴(19)上；

2)所述的手摇手柄(5)的轴固定在传动机构支撑板(18)上；传动机构支撑板(18)焊接固定车架(38)上，下端由螺栓螺母固定在前轮轴(19)上；

3)所述的传动机构支撑板(18)是一种梯形形状单边固定，与竖直方向倾斜15度。

1)所述的前轮叉形支架(17)的两端通过螺栓螺母水平稳固在前轮轴(19)上，所述的前轮叉形支架(17)的前端由铰链机构与叉形四连杆机构(9)的前平行杆中间连接；

2)所述的脚踏板(10)的中间部分焊接连接在叉形四连杆机构(9)的前平行杆两端，脚踏板(10)的前部分向上逐渐倾斜，以便操作者的双脚能更好的带动脚踏板(10)前后摆动，起到转弯的控制；

3)所述的叉形四连杆机构(9)两摇杆的形状相同，中间形成凹槽，分别倒置安装，以便交叉连接时，能够相互移动，不致互相干涉；

1)所述的后轮叉形支架(27)竖直的固定在后轮轴(2)上，由螺栓螺母固定，该后轮叉形支架(27)的上端通过滚动轴承与后轮连接架(29)连接形成转动副；以便后轮(28)可以实现转向控制；

2)所述的后轮连接架(29)以圆弧的形式焊接在车架(38)上，起到连接车架(38)和后轮(28)的作用；

3)所述的车架(38)横跨焊接在传动机构支撑板(18)上；车位可调节支撑架(41)以三角的形式焊接在车架(38)上，车座位(58)安装在车位可调节支撑架(41)上。

上述自行车的特点是：

1，所述的手摇手柄与传动机构联动，将手的360度旋转力变速传动到前轮，成为前轮的驱动力矩。从而操作者通过手摇的方式，实现自行车前行驱动功能。

2，所述的脚踏板焊接在交叉四杆机构的连杆两端，操作者双脚放置在脚踏板上。当自行车直行无须转向时，双脚左右平行对称放置；当须左转时，左脚向前，右脚同步向后，后轮实现左转向；需右转时，右脚水平向前，左脚同步向后，实现右转向。

3，所述的前轮叉形支架右前轮轴连接，并与交叉四杆机构的连杆用铰链连接，起到稳固转向机构装置和实现转向控制。

4，所述的后轮连接架垂直于传动机构的平行四杆机构，以便能够实现后轮的转向控制。

上述自行车还具有如下结构特征：

1，所述的手摇手柄的手柄为两端外凸中间内凹的曲线造型，适合人手握拳的形状，外层橡胶材料增加摩擦力，也使手握更加舒适。手柄与摇柄间隙配合链接，使手摇转动过程的操作可靠持续。

2，所述的踏板表面开设有数条外凸的防滑横纹，当操作者脚放置于踏板上实施转向操作时，可保障脚底与踏板上表面可靠接合，避免打滑，实现转向操作准确性。

本发明与现有技术相比较有如下的突出实质性特点和显著技术进步：

1，该发明的驱动方式是采用手摇式的，而且是对前轮进行驱动，这对于传统的双脚驱动后轮行驶的自行车有很大的不同和很新颖的创新。

2，常见的自行车是手把控制前轮转向，而本发明则是采用的是双脚通过控制两个四杆机构来实现后轮转向。交叉四杆机构和平行四杆机构作为转向装置形式大胆创新实用，机构简单，适合更多人群实用。而且后轮转外半径相对偏小，交叉四杆机构能实现左脚控制向左转向，右脚控制向右转向，易于掌握操。

3，该发明的车座位安装在靠经后轮的方向上，坐姿操作，双腿自然向前，双手舒适置前，坐姿舒适自然，较低的车架更方便与上下车，操作平稳安全可靠，体现一人为本的设计理念。

4，产品结构的创新性。该发明形式新颖，操作方式不同于传统的自行车。造型充分考虑操纵构件、驱动机构、转向操作等的结构和功能要求，趣味性、功能性、协调性有机结合。对于人体的脑、手、脚之间的生理和神经***的调节和开发，具有全新的作用和意义。新颖的创意尤其适合和满足日益增多的老年人的生活需求。

附图说明

图1是本发明的三维建模图。

图2是本发明的结构示意图。

图3是本发明的车架，车座位，以及传动机构等相关部件的结构示意图。

图4是本发明的转向机构的平行四杆，交叉四杆机构的结构示意图。

图5是本发明的驱动方式及前轮的结构示意图。

图6是本发明的后轮连接机构的结构示意图。

图7是本发明的传动机构支撑板，传动机构的结构示意图。

图8是本发明的前轮叉形支架、传动机构支撑板以及前轮轴的连接示意图。

图9是本发明的前路叉形支架连接机构的示意图。

图10是本发明的双手操作驱动装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明的优选实施例结合附图详细如下：

实施例一：

参见图1和图2，本手驱动前轮脚控制后轮二轮自行车，包括前轮(13)、后轮(28)、车架(38)、前轮叉形支架(17)、和后轮叉形支架(27)，其特征在于:有一个手摇驱动机构连接驱动所述前轮(13)，一个脚踏控制机构连接控制所述的后轮(28)。

实施例二：

参加图1和图10，本实施例与实施例一基本相同，特别之处是：所述手摇驱动机构的结构是：一个手摇手柄(5)固定连接一个大同步带轮(24)，该大同步带轮(24)安装一个传动机构支撑板(18)的上端，该传动机构支撑板(18)的下端固定连接所述前轮叉形支架(17)，前轮叉形支架(17)的叉形端固定安装所述前轮(13)的前轮轴(19)，在该前轮轴(19)上固定安装一个小同步带轮(23)，一圈同步带(25)与大同步带轮(24)和小同步带轮(23)啮合，实现手摇手柄(5)摇动，经大同步带轮(24)、同步带(25)和小同步带轮(23)而驱动前轮(13)转动。所述脚踏控制机构是：两个脚踏板(10)分别与一个叉形四连杆机构(9)的前端铰连，该叉形四连杆机构(9)的另一端与一个平行四连杆机构(8)的一端铰连，而该平行四连杆机构(8)的另一端与后轮轴(2)的两端铰链；所述的叉形四连杆机构(9)的后平行杆中点与车架(38)转动连接，而所述的叉形四连杆机构(9)的前平行杆中点与前轮叉形支架(17)的后端转动连接。

实施例三：本实施例与实施例二基本相同，特别之处如下：

参见图1，本自行车结构是承袭了前后两轮的方式，单驱动方式和转向装置完全与传统的自行车相反。而且其另外的一个创新点就是前轮是驱动轮，后轮则是换向轮。该创新不仅实现了后轮转弯半径更大的特点，而且突破了传统的自行车的结构模式。其实现了更广泛人群的使用。

参见图2，本自行车的结构包括手摇手柄(5)、大同步带轮(24)、传动机构支撑板(18)、前轮(13)、前轮轴(19)、小同步带轮(23)、同步带(25)、前轮叉形支架(17)、脚踏板(10)、叉形四连杆机构(9)、平行四连杆机构(8)、后轮轴(2)、后轮(28)、后轮叉形支架(27)、后轮连接架(29)、车位可调节支撑架(41)、车座位(58)、车架(38).

所述的手摇手柄(5)通过滚动轴承固定在传动机构支撑板(18)上，操作者通过左右手360度连续摇动的方式驱动大同步带轮(24)，再经过同步带(25)的传动，带动大轮(13)的转动，实现自行车的前进。

所述的转向装置时有一个叉形四连杆机构(9)和一个平行四连杆机构(8)所组成。两个脚踏板(10)通过焊接固定在叉形四杆机构(9)的前平行杆上，操作者通过用双脚的前后移动，带动两个脚踏板(10)的前后移动，使得叉形四连杆机构9带动平行四连杆机构(8)的两个摇杆的前后移动，从而实现后车轮(28)的换向转弯。

所述的后轮叉形支架(27)通过螺母垂直固定在后轮(28)的后轮轴(2)的两端.后轮连接架(29)通过滚动轴承与后轮叉形支架(27)链接，车架(38)与后轮连接架(29)用焊接的方法链接在一起。这样可以实现后轮(28)的换向转弯和稳固作用。

所述的车座位(58)安装在车位可调节支撑架(41)上面，车位可调节支撑架(41)采用三角形稳固在车架(38)上。

参见图3，本自行车的后轮连接架(29)与车架(38)的车干采用焊接的方式连接。传动机构支撑架(18)也焊接在车架(38)的车干上。形成一个稳固的车支架。车座位(58)由车位可调节支撑架(41)和支撑斜架(31)焊接在车架(38)上。摇杆(20)、连接杆(3)和大同步带轮(24)连接在传动机构支撑板(18)上，形成驱动装置。平行四连杆机构的连杆与后轮连接架(29)用铰链连接，起到稳定转向装置的作用。

参见图4，本自行车的转向机构如图所示。平行四连杆机构8是由后轮轴(2)，两摇杆和连杆用铰链连接成传动副；叉形四连杆机构由两交叉摇杆和前后两平行杆用铰链连接，实现交叉换向的功能。

参见图5，本自行车的驱动方式及前轮的结构示意图。大同步带轮(24)和小同步带轮(23)和同步带25组成传功机构。倾斜竖直方向15度，传动机构支撑板(18)单边连接在前轮轴(19)上，与前车轮(13)形成前轮驱动结构，另一端连接在驱动机构的连接杆(3)和手摇手柄(5)上。

参见图7，本自行车的传动机构的安装结构示意图。大同步带轮(24)和小同步带轮(23)分别用六边形轴固定在传动机构支撑板(18)上，同步带(25)与大、小同步带轮组成传动个机构。

参见图6，本自行车的后轮连接架(29)与后轮叉形支架(27)垂直90度连接成转动副，实现转向操作。后轮连接架(29)下端与平行四连杆机构8的连杆组成转动副，起到稳固转向装置的作用。

参见图8，本自行车的前轮叉形支架(17)与前轮轴(19)的两端用螺纹连接固定，以及与传动机构支撑板(18)的一端用螺纹连接固定，如此可以很好的固定前轮叉形支架。

参见图9，本自行车的前轮叉形支架(17)的末端与交叉四连杆机构9的前平行杆之间采用铰链连接，可使叉形四连杆机构9的前平行杆绕中点旋转，实现自行车的转向运动的控制。

参见图10，本自行车的双手驱动装置。操作者双手分别握住两手摇手杆(5)360度摇动，带动大同步带轮转动，经过同步带传动，可是整车实现前进远动。

Claims (6)

1.一种手驱动前轮脚控制后轮二轮自行车，包括前轮(13)、后轮(28)、车架(38)、前轮叉形支架(17)、和后轮叉形支架(27)，其特征在于:有一个手摇驱动机构连接驱动所述前轮(13)，一个脚踏控制机构连接控制所述的后轮(28)；所述手摇驱动机构的结构是：一个手摇手柄(5)固定连接一个大同步带轮(24)，该大同步带轮(24)安装在一个传动机构支撑板(18)的上端，该传动机构支撑板(18)的下端固定连接所述前轮叉形支架(17)，该前轮叉形支架(17)的叉形端固定安装所述前轮(13)的前轮轴(19)，在该前轮轴(19)上固定安装一个小同步带轮(23)，一圈同步带(25)与大同步带轮(24)和小同步带轮(23)啮合，实现手摇手柄(5)摇动，经大同步带轮(24)、同步带(25)和小同步带轮(23)而驱动前轮(13)转动；

所述脚踏控制机构是：两个脚踏板(10)分别与一个叉形四连杆机构(9)的前端铰连，该叉形四连杆机构(9)的另一端与一个平行四连杆机构(8)的一端铰连，而该平行四连杆机构(8)的另一端与后轮轴(2)的两端铰链；所述的叉形四连杆机构(9)的前平行杆中点与前轮叉形支架(17)的后端转动连接；所述的平行四连杆机构(8)以后轮轴(2)为固定杆，该平行四连杆机构(8)的两个摇杆的两端分别用铰链连接在后轮轴(2)和所述的平行四连杆机构(8)的连杆上；该连杆的中间用铰链连接在后轮连接架(29)的下端，起稳定转向装置的作用。

2.根据权利要求1所述的手驱动前轮脚控制后轮二轮自行车，其特征在于：

1)所述的手摇手柄(5)通过轴承座固定在传动机构支撑板(18)上，操作者通过左右手360度连续摇动的方式驱动大同步带轮(24)，再经过同步带(25)的传动，带动小同步带轮(23)的转动，实现自行车的前进；

2)所述的传动机构支撑板(18)与车架(38)焊接固定；前轮叉形支架(17)用螺栓螺母连接固定在传动机构支撑板(18)上；车架(38)与前轮叉形支架(17)形成三点连接固定传动机构支撑板(18)，可使传动机构支撑板(18)牢固稳定；

3)转向装置由叉形四连杆机构(9)和平行四连杆机构(8)组成；两个脚踏板(10)通过焊接固定在叉形四连杆机构(9)的前平行杆上，操作者通过用双脚的前后移动，带动两个脚踏板(10)的前后移动，使得叉形四连杆机构(9)带动平行四连杆机构(8)的两个摇杆的前后移动，从而实现后轮(28)的换向转弯；并且，左脚向前移动，后轮(28)向左转，而自行车却为右转；因此，人操作自行车的正常方式与车的转向一致；右脚向前移动，后轮(28)向右转，而自行车却为左转；

4)所述的后轮叉形支架(27)的叉形端通过螺纹连接垂直固定在后轮(28)的后轮轴(2)的两端，后轮连接架(29)通过轴承座与后轮叉形支架(27)连接，车架(38)与后轮连接架(29)用焊接的方法连接在一起；这样可以实现后轮(28)的换向转弯和稳固作用；

5)车座位(58)安装在车位可调节支撑架(41)上面，并通过锁止机构(43)套接；车位可调节支撑架(41)采用三角形稳固在车架(38)上；

6)自行车站脚(42)能竖直摇下，起到支撑稳定停放状态的自行车。

3.根据权利要求2所述的手驱动前轮脚控制后轮二轮自行车，其特征在于：

1)所述的手摇手柄(5)为两端外凸中间内凹的曲线造型，适合人手握拳的形状，外层橡胶材料增加摩擦力，也使手握更加舒适；手摇手柄(5)与曲柄(20)均以间隙配合链接，使得手摇转动过程的操作可靠持续；

2)所述的脚踏板(10)上，设有数条外凸的防滑横纹，当操作者的双脚放置于踏板上实施转向操作时，可保障脚底与踏板上表面可靠接合，避免打滑，实现转向操作准备性；

3)所述的车座位(58)里面安装弹簧防震装置，与车位可调节支撑架(41)焊接连接；操作者坐在车座位(58)上坐姿符合人机工程，舒适安全。

4.根据权利要求1所述的手驱动前轮脚控制后轮二轮自行车，其特征在于：

1)所述的大同步带轮(24)固定安装在手摇手柄(5)的轴上，而小同步带轮(23)固定安装在前轮轴(19)上；

2)所述的手摇手柄(5)的轴固定在传动机构支撑板(18)上；传动机构支撑板(18)焊接固定车架(38)上，下端由螺栓螺母固定在前轮轴(19)上；

3)所述的传动机构支撑板(18)是一种梯形形状，单边固定，与竖直方向倾斜15度。

5.根据权利要求2所述的手驱动前轮脚控制后轮二轮自行车，其特征在于：

1)所述的前轮叉形支架(17)的两端通过螺栓螺母水平稳固在前轮轴(19)上，所述的前轮叉形支架(17)的前端由铰链机构与叉形四连杆机构(9)的前平行杆中间连接；

2)所述的脚踏板(10)的中间部分焊接连接在叉形四连杆机构(9)的前平行杆两端，脚踏板(10)的前部分向上逐渐倾斜，以便操作者的双脚能更好的带动脚踏板(10)前后摆动，起到转弯的控制；

3)所述的叉形四连杆机构(9)两摇杆的形状相同，中间形成凹槽，分别倒置安装，以便交叉连接时，能够相互移动，不致互相干涉。

6.根据权利要求2所述的手驱动前轮脚控制后轮二轮自行车，其特征在于：

1)所述的后轮叉形支架(27)竖直的固定在后轮轴(2)上，由螺栓螺母固定，该后轮叉形支架(27)的上端通过滚动轴承与后轮连接架(29)连接形成转动副；以便后轮(28)实现转向控制；

2)所述的后轮连接架(29)以圆弧的形式焊接在车架(38)上，起到连接车架(38)和后轮(28)的作用；

3)所述的车架(38)横跨焊接在传动机构支撑板(18)上；车位可调节支撑架(41)以三角的形式焊接在车架(38)上，车座位(58)安装在车位可调节支撑架(41)上。