[实用新型]一种杠杆式超长驱动臂上下踩踏的驱动装置

说明书

(所属技术领域)

本实用新型发明公开了一种用人力驱动的人力车驱动装置，特别是一种杠杆式超长驱动 臂上下踩踏的驱动装置及其与之相配的车架。

(背景技术)

目前广泛使用的主流自行车是由安装于中轴部位的曲柄以及与之相配合的主动驱动链轮 通过带动一条安装于后轮轴皮上的飞轮上的链条作循环回转来实现前行的。其循环圆周回转 式蹬踏驱动结构，自从第一辆由链条传动的自行车问世以来一直沿用至今，如果不改变其结 构就不可能有实质性的改进。虽然目前在外变速方面以及后轮的内变速上有了一些改进，但 也只能做到相对速度下的省力，并不能改变自行车要快速就不省力，要省力就没速度的现状； 当然也解决不了骑行速度与骑行省力的矛盾，骑行距离与骑行耐久力的矛盾。因为回转式蹬 踏方式受人体结构的限制，两个曲柄相加的长度超过40厘米，一般的人就无法骑行了！传统 自行车的驱动曲柄长度至长只有20厘米，要想骑得快，就必须花很大的力气，况且整个回转 蹬踏用力的过程只有三分之一在作功，而且不能做到持久的用力蹬踏。这里有个简单的公式 可以说明这个问题。

车子向前进，必须借助于一定的力量。骑车人每踏蹬一下的力量，叫前进力，也叫向前 推力。以Y代表前进力，Q代表踏蹬力量，I代表曲柄长度，D代表传动比，它们之间的关 系用公式表示则为：Y＝Q×I/D。前进力(Y)与踏蹬力量(Q)，曲柄长度(I)成正比， 与传动系数(D)则成反比。例如：传动系数为94.5，曲柄长度为7英寸，踏蹬力量为25公 斤，前进力则为：Y＝Q×I/D＝25×7/94.5＝1.85公斤

人们骑着自行车向前进时，即使在无风天也会感到有风从耳边飞过，速度越快人感觉到 的风力越大，阻碍前进的效果越明显。因为人们不是在真空中骑行，而是四周始终被空气包 围着。从物理学观点来讲，人骑车行进时，人和车给前方空气以挤压力，而空气给人和车以 反作用力，即空气阻力。经过测量，风速在40公里/时的情况下，垂直于风向每平方米面积 受到的压力为11公斤。不论风速40公里/时或是以每小时40公里的速度骑行时，它们垂直 于风向的每平方米面积上所受到的空气压力都是11公斤。

人们骑车向前进时，必须突破空气阻力，这就需要力量。不同风级所产生的风速，和垂 直风向每平方米所受到的压力均不相同，只有克服这些因素，车子才能向前行驶。如：无风 骑行时受风面积为0.5平方米，自行车前进速度为每小时40公里，空气对人们的压力为5.5 公斤。因此，人们必须用大于5.5公斤的前进力才能使车子前进。当骑行者以自己全部体重 在踏蹬点上，那么所产生的前进力是多大呢(暂不计算车子磨擦部分所消耗的力量)，例如： 一骑行者体重70公斤，自行车曲柄长度7英寸，速比(传动系数)为94.5，所产生的前进力 是：Y＝Q×I/D＝70×7/94.5＝5.19公斤前进力是5.19公斤，遇到六级风的阻力是0.5平方米 为5.5公斤，骑行者使用全部力量要使车子前进的力才有5.19公斤/0.5平方米，仍小于六级 风的阻力。所以，在六级风的情况下运用94.5的速比(传动系数)的骑行者是很难骑车前进 的。

在这种情况下，要想使车子向前行驶，1、要么改变速比，使车速放慢；2、增加骑蹬力 量；3、大大增加曲柄的长度并且改变骑行方式。第一种是可行的，也是目前唯一的办法，但 是只能是以牺牲速度来换取车辆的前进。第二种是行不通的，因为骑车人的整个体重只有70 公斤，不可能再增加蹬踏力量了。第三种，是真正可行的，但必须突破传统，改变蹬踏的方 式，创造出一种新的驱动方式和车体结构，这就是本发明所要揭示的。

(发明内容)

本发明所要解决的技术问题是：使自行车骑行者在完全人力驱动的前提下，大幅度提高 其车速而不用花费太大的力气，并且具有连续高速骑行的耐久力。