[实用新型]符合运动机能的人力驱动装置

说明书

本实用新型涉及一种用于人力驱动的代步工具，或用于需人力驱动的其它器械或场合的手脚并用做功的驱动装置，特别地说是一种用于自行车的手脚并用的人力驱动装置。

手脚并用的自行车国外已有人提出，如美国专利US—4,437,677；US—3,895,825和中国专利901104418等。但这些方案中的手脚操作杠杆都在上下一根长杆上，使下端的脚踏的运动曲线与上端手把的运动曲线受到本身结构的限制，无法达到手脚在水平操作的最佳位置，而且为了使一根杆的下端的脚操作杠杆有前后运动的空间而使前轮过份前伸，不仅车身过长，稳定性也受到很大影响；其它方面如手做功与方向控制难以协调，具有复杂的动力传动转换系统、方向控制系统等复杂结构，严重影响了其实用性。

本人的专利申请“符合运动机能的人力驱动装置”(专利申请号931019583，公开号CN1078698A)已在结构上有了彻底的突破：一方面手脚操作杠杆由在一条直线上只具有一个公共转动轴变为手脚操作杠杆分离且各有一个转动轴，而且脚操作杠杆分为左右两根后可安置有前叉、前轮而使整体缩短，重心前移，手脚操作杠杆的协调统一又通过一连动连杆实现；另一方面，方向的操作是使用了与手做功使车前行的力互不叠加、相干的垂直于手操作杠杆端面竖直方向的上下操作力，保证了方向操作与驱动运动互不干涉。由此，最大限度地延长了手脚操作杠杆的转动臂，使人在水平最佳运动的驱动操作姿势时，手操作杠杆上的手把及脚操作杠杆上的脚踏的运动曲线符合手脚在前后及上下范围内的运动曲线。这样，本装置在本质上克服了其它各种此类型车的缺点，使其具备了一定的实用性。但在本人申请的该装置中还在一些结构不尽合理，造成工艺性、使用性、经济性不理想：其中所提出的将往复运动转变为单向旋转运动的几种方式和结构，如弹簧储能式，它对弹簧性能的要求较高，重量也较大，而且该结构是一个方向储能、一个方向释放能量，要想在储能过程中多储存能量还需要重新调整弹簧的张紧力，不能够随意地发挥手脚用力做功的大小；又如双组棘轮式，其有传动间隙；液压式体积重量大、成本高，这些方案或多或少存在结构不合理的缺陷；该装置中提出的主架中的前梁、后梁、后叉、座位都是固定联于一体的，使得制造困难、成本高，后梁上端与座位的连接为固定联接，不能很好地适应不同身材的人骑坐，座位的结构也不能很好地使人充分用力做功，该结构也不能很好地满足本装置适于骑行的性能要求，具有不合理性；所提出的手把的结构不够简单，使制造工序较多，同时也未能很好地将变速、制动等控制手柄简洁有机地置于一体；所提出的该装置用于自行车时前叉的位置还太前，不仅前叉、车身都较长，更重要的是使得车子在骑行时的稳定性不够理想；所提出的方向控制系统没有形成一个具体、简单、合理的实施方案。

本实用新型目的在于解决和克服上述提出的问题和缺点，提供一种结构更简单、合理，工艺性更强，使用性能更优，以达到普及实用化要求的优化人力驱动装置。

为了实现上述目标，本发明对多个部位进行了改进：将往复运动转变为单向旋转运动的传动系统结构改为非常简单的一种曲柄连杆机构；将为一整体的主架结构改为前梁、后梁、后叉、座位几个分立部件，并安装了避震器，后梁上端与座位前后的位置变为可调，而且座位后方加了小靠背，可更好发挥人体用力做功潜力；手把中的手握由两简单的V型空心管构成，而且一些附加控制手柄也很好的置于一体；前叉的位置从前梁的最前端移到了前梁的中前部位；方向控制也只使用了几个导轮和操作线简单实现。

将往复运动转变为单向旋转运动的传动系统采用了非常简洁的一种曲柄连杆机构，它只包含一个连杆、一个曲柄和一个或数个助越过死点的弹簧：连杆的一端与做功传力部件摇板活联接，另一端与曲柄活联接，曲柄的另一端与链盘相接，同时在连杆与曲柄活联接处和前梁或适合部位之间装有弹簧，这种结构可使做功传力部件摇板运动产生的力经连杆和曲柄传递给链盘，使链盘产生旋转运动，而弹簧的作用可使连杆与曲柄无法保持在一条直线的状态，以越过力矩不零的状态，即越过死点，具体地说，死点在左边时，弹簧使连杆与曲柄的活连接点保持在死点的下方；死点在右边时，弹簧使连杆与曲柄的活连接点在死点的上方。这样，连续满幅运动时，连杆就能始终对曲柄产生一个逆时针力矩并带动链盘逆时针旋转而带动车轮等做功；不是满幅运动时，由于链盘顺时针运动不能做功，可很快使连杆与曲柄位置复原，开始新的做功运动。这种结构可使操作者既可全幅运动，也可小幅运动，就象普通自行车的踏满圈和踏半圈一样，给骑行者带来方便。