[发明专利]双驱动仿生高速自行车

说明书

本发明属于交通工具，是在本人原发明项目“高速自行轿车”（发明专利申请号89109215.3，于1991年6月26日公开;实用新型申请号90200313.5，于1991年9月25日授予专利权）原理基础上改进完善而设计出的一种新型高速自行车。

在人类科技发展史上，自行车堪称为一项伟大的发明。据有关资料表明：在人类所拥有的一切交通工具中，自行车是最为节省能源的一种。若以人公里为单位来进行核算，机动轿车所需能量约为自行车的43.5倍;公共汽车为自行车的11.2倍;即使是步行，所需能量也已达自行车的5.15倍之多。正是由于自行车所特有的并且无与伦比的方便实用、省能源、无污染、占地面积小以及造价低廉等等诸方面的优势，方使其不但能够风行世界成为人类所拥有过的数量最大的一种交通工具，并且能够时经一个半世纪之余而历久不衰。即使在现代化工业高度发展的今天，以及在今后相当长的时期内，由人力来驱动的交通工具仍将会起到它无可替代的重要作用。

汽车的发明和使用，有力地促进了人类交通运输事业的迅速发展。汽车给人类带来了极大的便利，但同时也不可避免地带来了一系列不可忽视的问题：诸如能源（这里主要指燃料油类）的大量消耗，空气的严重污染，以及事故频繁噪音污染等等，越来越严重地干扰着人类的正常生活。近年来，随着汽车工业和整个现代化工业的进一步发展，此类危害愈演愈烈，因而也就越来越引起人们的普遍关注与担忧。在这样的情况下，如何在尽可能广的范围内充分利用自行车这种低能耗无污染的交通工具来取代机动车辆，业已成为世界性的议题与迫切需求，人们已经越来越深刻地认识到：在此领域内的研究与探索工作，亟待深入，势在必行！

自本世纪七十年代起，世界上一些西方发达国家如美、德等国就纷纷以立法、政府拨款建自行车专行道甚至以国家领导人身体力行以身作则等等各种方式来提倡和鼓励国民尽可能多地使用自行车。然而遗憾的是，虽然自行车具备着人所共知的多种优越性，但同时却也还存在着诸如行驶速度慢，体力消耗大等等方面的不足。其中尤其是行驶速度慢这一突出问题的存在，使自行车无法满足现代化生活高节奏的需求，从而使得人们希望在日常生活中尽可能使用自行车来取代机动车辆的良好愿望和迫切需求一直难以实现。

其实，在节省体力的前提下大幅度地提高自行车的车速并不是不可能的。认真地观察和分析一下即可发现：在当前全世界范围内所使用和流行的各种各样的自行车中，虽然其造型、色彩各异，但它们的基本结构特别是驱动、传动结构却都是大同小异甚至是基本一致的。而它们所共有的时速慢、费体力以及机械利益不高等等各方面的不足，其最主要最根本的原因实为设计欠妥所致。纵观自行车发展史，若从1791年法国人西布拉克设计的“木马轮”算起，自行车已有二百多年的历史。这二百多年来，自行车虽然也在不断更新完善，但其变化频率以及结构变化等远不如轿车发展那样日新月异。现流行于世界的自行车车型，其主要结构和形式与1874年英国人罗松所设计的自行车大同小异。亦即是说，迄今为止的一百余年来自行车的结构造型等再没有过突破性的进展与变化。致使一些人甚至认为现在的自行车不论从结构或造型均已基本定型，并已趋向完美，不可能或很难再有较大的突破或是创新了。

然而事实并非如此，稍加分析即可得出这样的结论：即目前自行车所存在的种种缺陷与不足之处，并非没有，而是比比皆是，其中有些还是些亟待改进的关键性问题。大致归纳一下即为：

1、力学结构及骑行方式均不合理，不科学：

目前自行车驱动系统主要是由脚蹬、曲柄、大链轮，链条和小链轮（飞轮）等部件所组成。驱动方式则为驾驶者用脚踏动脚蹬带动曲柄以大链轮轴心为中心沿360度封闭运动轨迹做圆周运动，由此使大链轮旋转并通过传动链条带动小链轮（飞轮）转动从而使主驱动车轮向前转动，自行车即向前进。从力学角度来分析，曲柄和大链轮分别起到了杠杆原理中的动力臂和重力臂的作用。动力臂越长，驱动就越省力，这是一个极为普通的常识。但由于人腿的跨幅所限，使得曲柄长度无法再延长，与大链轮半径之比只能局限于目前的1.74∶1至2∶1之间，因而无法再充分利用杠杆原理来进一步省力。而从驱动过程中脚踏脚蹬所做的360度圆周轨迹来看，其中每只脚能起到驱动作用的运动轨迹还不到1/2，其余运动轨迹则为脚的复位运动，相对于驱动自行车前进来讲纯系无用功，因而在骑车时驾驶者须双脚做轮番踏动方能保证自行车的正常持续运动）。也就是说正是由于力学结构设计的不合理不科学以及因此导致的骑行方式要大量消耗无用功等等原因，致使当前自行车的机械利益和工作效率无法得到进一步和大幅度地提高。

2、不符合人的运动生理特点：