一种由竖向杠杆+移动副二维驱动的链盘驱动装置及应用此装置进行驱动的自行车和滑板车的制作方法

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1.本实用新型涉及一种链盘驱动装置，具体是一种由竖向杠杆+移动副二维驱动的链盘驱动装置及应用此装置进行驱动的自行车和滑板车，属于人力驱动机构技术领域。

背景技术：

2.自行车的链盘驱动装置由脚蹬带动曲柄进行驱动，在此驱动机构中，脚蹬只能以蹬的方式来带动曲柄转动，其存在着上下死点，而且由于竖直方向的蹬力无法转化成前进的驱动力，其驱动效率不高，极限效率仅为66%左右。另外驱动时脚蹬的运动轨迹始终保持不变，使用者长时间蹬踏易感到疲劳。
3.为此，我们对常规的曲柄链盘驱动装置进行改进，将曲柄的驱动改变为竖向杠杆+移动副的二维驱动，使脚蹬可以同时实施下蹬与后摆两个方式来驱动，且幅度随意自如，更加接近人走路、奔跑时脚的运动轨迹与状态，更符合人体运动规律和人体工程力学，使用者长时间蹬踏也不易感到疲劳。而且在本装置中，下蹬和后摆的驱动力都可以转化为前进的驱动力，因此可有效提高装置的驱动效率。

技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种由竖向杠杆+移动副二维驱动的链盘驱动装置及应用此装置进行驱动的自行车和滑板车，以解决常规曲柄链盘驱动装置驱动效率不高、长时间蹬踏易产生疲劳的问题。
5.本实用新型所采用的具体技术方案如下：
6.一种由竖向杠杆+移动副二维驱动的链盘驱动装置，包括机架，机架中部靠上的位置设有主支点，主支点上铰接有竖向杠杆，竖向杠杆为曲尺形杠杆，由竖向朝下的动力臂和固定连接在动力臂后侧面并横向朝后的阻力臂组成；动力臂上部铰接在主支点上，动力臂在主支点之下的臂身上设有一组移动副，移动副由设置在动力臂臂身上的竖向滑槽和安装在滑槽内可上下滑移的移动架组成，移动架连接有伸至动力臂外侧的脚蹬，竖向杠杆上还设有与脚蹬相连接使脚蹬沿滑槽上提的上提拉簧，机架在竖向杠杆的前端设有与动力臂相连接并使竖向杠杆沿主支点前摆的前摆拉簧，动力臂上部在主支点之上还设有一段延长臂，延长臂上设有上定滑轮，阻力臂的后端设有后定滑轮；机架的后端在靠下的位置设有后轮轴，后轮轴上安装有飞轮链盘，通过飞轮链盘带动后轮轴单向转动，飞轮链盘的外圈啮合有一段开口朝前的u形半环抱链条，机架下部在链条下端头前方的位置设有与链条下端头相连接的链条拉簧，链条上端头连接拉绳的尾端，拉绳的头端向前从外侧依次绕过后定滑轮和上定滑轮后，再向下连接至脚蹬上；机架在对应后定滑轮与链条上端头之间的这段拉绳的外侧还架设有用于张紧拉绳的张紧定滑轮。
7.进一步的，所述动力臂下部的后侧在滑槽的旁边通过下支点铰接有摆杆式卡扣，卡扣设有竖向摆杆，摆杆中部铰接在下支点上，摆杆上端头与动力臂之间设有推力弹簧，使
摆杆下端头向动力臂侧自动收拢，机架在对应摆杆上端头后方的位置设有解锁挡条。
8.进一步的，为了实现省力的效果，所述链条上端头不与拉绳的尾端直接连接，而是设置成通过动滑轮进行连接，即链条上端头连接一个动滑轮，拉绳的尾端绕过动滑轮后固定连接在机架上。
9.进一步的，所述移动副的滑槽可采用滑轨进行替代，同时移动架改为夹持在滑轨上可上下滑移的移动架。
10.本链盘驱动装置采用竖向杠杆+移动副进行二维驱动，当脚蹬下踩时，向下的蹬力可以使脚蹬沿动力臂下移，脚蹬经拉绳带动后轮轴转动，形成前进的驱动力，而向后的摆力可以使竖向杠杆向后摆，竖向杠杆的阻力臂经拉绳带动后轮轴转动，也能形成前进的驱动力，因此本链盘驱动装置可以同时实施下蹬和后摆两个方式来驱动，且幅度随意自如，更接近人走路、奔跑时的运动轨迹与状态，更加符合人体运动规律和人体工程力学，使用者长时间蹬踏也不易感到疲劳，而且由于下蹬和后摆的驱动力都可以转化为前进的驱动力，可获得更高的驱动效率。因此本链盘驱动装置可作为自行车、滑板车、人力船和小型飞行器等的驱动机构，广泛应用于健身、旅游、娱乐、体育等领域。
附图说明
11.图1为本链盘驱动装置的基本结构示意图。
12.图2为本链盘驱动装置的动力臂增加摆杆式卡扣以及链条上端头改用动滑轮连接时的示意图。
13.图3为本链盘驱动装置应用在自行车上时的立体结构示意图。
14.图4为图3的前视图。
15.图5为本链盘驱动装置应用在滑板车上时的立体结构示意图。
16.图6为图5的前视图。
17.图中：1-机架，2-主支点，3-竖向杠杆，3.1-动力臂，3.2-阻力臂，4-滑槽，5-移动架，6-脚蹬，7-上提拉簧，8-前摆拉簧，9-上定滑轮，10-后定滑轮，11-后轮轴，12-飞轮链盘，13-链条，14-链条拉簧，15-拉绳，16-张紧定滑轮，17-下支点，18-摆杆，19-推力弹簧，20-解锁挡条，21-动滑轮，22-联动定滑轮，23-上拉绳。
具体实施方式
18.下面结合附图对本实用新型做进一步说明。
19.如图1所示，本链盘驱动装置包括机架1，机架1中部靠上的位置设有主支点2，主支点2上铰接有竖向杠杆3，竖向杠杆3为曲尺形杠杆，由竖向朝下的动力臂3.1和固定连接在动力臂3.1后侧面且横向朝后的阻力臂3.2组成；动力臂3.1上部铰接在主支点2上，动力臂3.1在主支点2之下的臂身上设有一组移动副，移动副由设置在动力臂3.1臂身上的竖向滑槽4和安装在滑槽4内可上下滑移的移动架5组成，移动架5连接有伸至动力臂3.1外侧的脚蹬6，竖向杠杆3上还设有与脚蹬6相连接使脚蹬6沿滑槽4上提的上提拉簧7，机架1在竖向杠杆3的前端设有与动力臂3.1相连接并使竖向杠杆3沿主支点前摆的前摆拉簧8，动力臂3.1上部在主支点2之上还设有一段延长臂，延长臂上设有上定滑轮9，阻力臂3.2的后端设有后定滑轮10；机架1的后端在靠下的位置设有后轮轴11，后轮轴11上安装有飞轮链盘12，通过
飞轮链盘12带动后轮轴11单向转动，飞轮链盘12的外圈啮合有一段开口朝前的u形半环抱链条13，机架1下部在链条13下端头前方的位置设有与链条13下端头相连接的链条拉簧14，链条13上端头连接拉绳15的尾端，拉绳15的头端向前从外侧依次绕过后定滑轮10和上定滑轮9后，再向下连接至脚蹬6上；机架1在对应后定滑轮10与链条13上端头之间的这段拉绳15的外侧还架设有用于张紧拉绳15的张紧定滑轮16。所述移动副的滑槽4可采用滑轨进行替代，同时移动架5改为夹持在滑轨上可上下滑移的移动架5。
20.本链盘驱动装置的工作过程为：
21.当脚蹬6施加向下的蹬力时，可以使脚蹬6沿动力臂3.1下移，上提拉簧7被拉伸，脚蹬6经拉绳15拉动链条13，带动飞轮链盘12正向转动，进而带动后轮轴11转动，形成前进的驱动力，此时链条拉簧14也被拉伸；松开脚蹬6向下的蹬力后，上提拉簧7收缩使脚蹬6沿滑槽4自动上提，同时链条拉簧14收缩使链条13回位，拉绳15保持拉紧，飞轮链盘12反向转动不对后轮轴11做功。
22.当脚蹬6施加向后的摆力时，可以使竖向杠杆3沿主支点2后摆，竖向杠杆3的阻力臂3.2上扬并通过后定滑轮10拉动拉绳15，也能带动飞轮链盘12正向转动，进而带动后轮轴11转动，形成前进的驱动力，此时前摆拉簧8和链条拉簧14被拉伸；松开脚蹬6向后的摆力后，前摆拉簧8收缩使竖向杠杆3自动前摆，同时链条拉簧14收缩使链条13回位，拉绳15保持拉紧，飞轮链盘12反向转动不对后轮轴11做功。
23.进一步的，如图2所示，所述动力臂3.1下部的后侧在滑槽4的旁边通过下支点17铰接有摆杆式卡扣，卡扣设有竖向摆杆18，摆杆18中部铰接在下支点17上，摆杆18上端头与动力臂3.1之间设有推力弹簧19，使摆杆18下端头向动力臂3.1侧自动收拢，机架1在对应摆杆18上端头后方的位置设有解锁挡条20。这样当脚蹬6沿动力臂3.1的滑槽4向下蹬至动力臂3.1下部时，脚蹬6撑开摆杆18下端头落位后，在推力弹簧19作用下自动收拢的摆杆18下端头会锁住脚蹬6，使脚蹬6无法沿滑槽4上提，只能施加后摆力驱动动力臂3.1沿主支点2后摆，当动力臂3.1后摆至摆杆18上端头触碰到后方的解锁挡条20时，摆杆18下端头张开，脚蹬6解除锁定。
24.如图2所示，为了实现省力的效果，所述链条13上端头不与拉绳15的尾端直接连接，而是设置成通过动滑轮21进行连接，即链条13上端头连接一个动滑轮21，拉绳15的尾端绕过动滑轮21后固定连接在机架1上。
25.如图3-4所示，将本链盘驱动装置应用于自行车之上进行驱动时，把自行车的车架作为链盘驱动装置的机架1，车架的左右两侧各安装一套对称设置的链盘驱动装置用于驱动自行车的后轮，两套链盘驱动装置共用一根后轮轴11，且车架在两套链盘驱动装置的阻力臂3.2上方居中的位置设有一个向下伸出的联动定滑轮22，联动定滑轮22的支撑座铰接在其上方的车架上，联动定滑轮22内挂有半环绕的上拉绳23，上拉绳23的两个端头分别向下连接至左右两侧链盘驱动装置的阻力臂3.2末端；通过设置联动定滑轮22和上拉绳23来调节左右两侧链盘驱动装置交替驱动，使之与两边脚蹬6的交替蹬踏运动相匹配；在所述自行车的链盘驱动装置中，竖向杠杆3的动力臂3.1竖向朝下且动力臂3.1下部朝前倾斜一定角度，阻力臂3.2水平横向朝后且固定连接在动力臂3.1后侧面靠上接近主支点的位置。
26.如图5-6所示，将本链盘驱动装置应用于滑板车之上进行驱动时，把滑板车的车架作为链盘驱动装置的机架1，车架的左侧或右侧安装一套链盘驱动装置用于驱动滑板车的
后轮；在所述滑板车的链盘驱动装置中，竖向杠杆3的动力臂3.1垂直竖向朝下，阻力臂3.2水平横向朝后且固定连接在动力臂3.1后侧面靠下接近滑槽4最下端的位置。
27.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：

1.一种由竖向杠杆+移动副二维驱动的链盘驱动装置，其特征是：所述链盘驱动装置包括机架，机架中部靠上的位置设有主支点，主支点上铰接有竖向杠杆，竖向杠杆为曲尺形杠杆，由竖向朝下的动力臂和固定连接在动力臂后侧面并横向朝后的阻力臂组成；动力臂上部铰接在主支点上，动力臂在主支点之下的臂身上设有一组移动副，移动副由设置在动力臂臂身上的竖向滑槽和安装在滑槽内可上下滑移的移动架组成，移动架连接有伸至动力臂外侧的脚蹬，竖向杠杆上还设有与脚蹬相连接使脚蹬沿滑槽上提的上提拉簧，机架在竖向杠杆的前端设有与动力臂相连接并使竖向杠杆沿主支点前摆的前摆拉簧，动力臂上部在主支点之上还设有一段延长臂，延长臂上设有上定滑轮，阻力臂的后端设有后定滑轮；机架的后端在靠下的位置设有后轮轴，后轮轴上安装有飞轮链盘，通过飞轮链盘带动后轮轴单向转动，飞轮链盘的外圈啮合有一段开口朝前的u形半环抱链条，机架下部在链条下端头前方的位置设有与链条下端头相连接的链条拉簧，链条上端头连接拉绳的尾端，拉绳的头端向前从外侧依次绕过后定滑轮和上定滑轮后，再向下连接至脚蹬上；机架在对应后定滑轮与链条上端头之间的这段拉绳的外侧还架设有用于张紧拉绳的张紧定滑轮。2.根据权利要求1所述的由竖向杠杆+移动副二维驱动的链盘驱动装置，其特征是：所述动力臂下部的后侧在滑槽的旁边通过下支点铰接有摆杆式卡扣，卡扣设有竖向摆杆，摆杆中部铰接在下支点上，摆杆上端头与动力臂之间设有推力弹簧，使摆杆下端头向动力臂侧自动收拢，机架在对应摆杆上端头后方的位置设有解锁挡条。3.根据权利要求1所述的由竖向杠杆+移动副二维驱动的链盘驱动装置，其特征是：所述链条上端头不与拉绳的尾端直接连接，而是设置成通过动滑轮进行连接，即链条上端头连接一个动滑轮，拉绳的尾端绕过动滑轮后固定连接在机架上。4.根据权利要求1所述的由竖向杠杆+移动副二维驱动的链盘驱动装置，其特征是：所述移动副的滑槽可采用滑轨进行替代，同时移动架改为夹持在滑轨上可上下滑移的移动架。5.一种应用如权利要求1-4任一项所述的链盘驱动装置进行驱动的自行车，其特征是：把自行车的车架作为链盘驱动装置的机架，车架的左右两侧各安装一套对称设置的链盘驱动装置用于驱动自行车的后轮，两套链盘驱动装置共用一根后轮轴，且车架在两套链盘驱动装置的阻力臂上方居中的位置设有一个向下伸出的联动定滑轮，联动定滑轮的支撑座铰接在其上方的车架上，联动定滑轮内挂有半环绕的上拉绳，上拉绳的两个端头分别向下连接至左右两侧链盘驱动装置的阻力臂末端；在所述自行车的链盘驱动装置中，竖向杠杆的动力臂竖向朝下且动力臂下部朝前倾斜一定角度，阻力臂水平横向朝后且固定连接在动力臂后侧面靠上接近主支点的位置。6.一种应用如权利要求1所述的链盘驱动装置进行驱动的滑板车，其特征是：把滑板车的车架作为链盘驱动装置的机架，车架的左侧或右侧安装一套链盘驱动装置用于驱动滑板车的后轮；在所述滑板车的链盘驱动装置中，竖向杠杆的动力臂垂直竖向朝下，阻力臂水平横向朝后且固定连接在动力臂后侧面靠下接近滑槽最下端的位置。

技术总结

本实用新型提供了一种由竖向杠杆+移动副二维驱动的链盘驱动装置及应用此装置进行驱动的自行车和滑板车，该装置在机架的主支点上铰接有竖向杠杆，竖向杠杆由动力臂和阻力臂组成；动力臂上设有一组移动副，移动副由竖向滑槽和安装在滑槽内可上下滑移的移动架组成，移动架连接有脚蹬，动力臂上部延长臂上设有上定滑轮，阻力臂的后端设有后定滑轮；机架的后端在靠下的位置设有通过飞轮链盘带动的后轮轴，飞轮链盘的外圈啮合有一段链条，链条连接拉绳，拉绳绕过后定滑轮和上定滑轮后连接至脚蹬上。本链盘驱动装置使用时，脚蹬下踩时向下的蹬力和向后的摆力都能形成前进的驱动力，因此更接近人走路、奔跑时的运动轨迹与状态，而且具有更高的驱动效率。具有更高的驱动效率。具有更高的驱动效率。