一种人力三轮自行车的制作方法

1.本发明涉及一种交通工具，具体为一种人力三轮自行车。


背景技术：

2.此部分的陈述仅仅提供与本公开有关的背景技术信息，并且这些陈述可能构成现有技术。在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题。
3.传统的自行车，由于采用圆周的蹬踏运动，传动效率较低，比较费力。且当踏板处于垂直位置时，存在运动止点不易操作。采用坐姿使用时，完全使用腿部力量驱动，特别是长时间使用腿部力量的情况下，易使腿部疲劳；采用站姿使用时，由于脚部随自行车踏板作圆周运动，使用人身体的动作幅度大，导致人的体力消耗大，且增加自行车控制难度。
4.针对传统自行车的问题，出现了可上下蹬踏的自行车，其通过内部机构，使自行车两侧的踏板保持往复运动。在向下踩踏一侧的踏板时，另一侧的踏板复位至高位，从而通过转移操作者的重心位置，利用操作者的自身重力和向下作用力来带动大牙盘的转动，或直接带动与后轮连接的小飞的转动。
5.如申请号cn201911129514.6的名称为“一种上下踩踏型自行车”，一踏板踩到最低点时，另一踏板通过齿轮组复位至高点，从而为下一次侧身蹬踏做好准备。但两踏板间的幅度和高差较大，在进行侧身蹬踏时，如同上高台阶一样，单次跨幅较大，仍然会比较费力。也由于单次跨幅大，不施力的一侧的踏板会升上较大的高度，从而造成操作者身体的动作幅度大，蹬踏时不太容易控制自身的平衡，尤其是两轮的自行车，容易因平衡度差而导致翻车的情况发生。
6.申请人曾设计了一种人力自行车(申请号202021120346.2专利名称“一种人力交通工具”)，通过在自行车的中梁附近设置大牙盘等传动机构和踩踏机构，从而使骑乘者仅需通过如上地台阶一样小幅蹬踏，即可驱动该自行车前行，达到省力的目的，操作也十分方便。但在实际样品制造中发现，由于大多数机构均设置在中梁附近，使得中梁非常臃肿，使用者跨站在中梁骑乘时双腿张得很开，自由操控的空间小，比较影响使用者骑乘，不利于往复的蹬踏。


技术实现要素：

7.针对上述问题，本发明的目的在于解决现有技术中的一部分问题，或至少缓解这些问题。
8.一种人力三轮自行车，包括车架、踏板机构、驱动机构、前轮和通过驱动小飞而转动的两后轮；车架通过中梁和后桥与两后轮活动连接；
9.车架的中梁，设有前支撑杆；
10.踏板机构，位于中梁的一侧，包括踏板和分别活动连接踏板两侧的前臂和后臂；所述前臂的另一端与所述前支撑杆活动连接；所述后臂设有与链条第一端固定连接的链条固定点；
11.驱动机构，包括与后臂一端连接的槽轮、后支撑杆和链条；所述后支撑杆的第一端与后臂活动连接，第二端固定连接后桥；所述后支撑杆设有与链条第二端固定连接的后臂链条连接点；
12.所述链条缠绕在所述槽轮和小飞上。
13.优选，所述槽轮、小飞、链条固定点、后臂链条连接点处于同一垂直面上。
14.进一步的，所述后臂通过后臂连杆与所述后支撑杆活动连接。
15.进一步的，所述前臂与踏板前端靠近中梁一侧活动连接；所述后臂与踏板后端远离中梁一侧活动连接。
16.所述踏板机构和驱动机构为以所述中梁对称的两套装置；所述前支撑杆设有滑块机构，包括中空的滑槽和能在滑槽内滑动的滑块；所述滑块的两端通过滑块连杆分别与左、右侧的前臂活动连接；当左右侧的前臂夹角最大时，滑块位于所述滑槽的底端。
17.进一步的，所述后臂与后支撑杆之间固定设有复位弹簧。
18.进一步的，所述后支撑杆设有压轮，用于压迫缠绕在所述小飞上的链条。
19.所述中梁由上下分开的上段梁和下段梁组成；所述上段梁一端与连接件固定连接，所述下段梁一端与后桥固定连接；所述上段梁与下段梁在折叠旋转点处活动连接；所述上段梁和下段梁，在所述折叠旋转点的两侧分别设有可拆卸连接的折叠前固定点和折叠后固定点。
20.所述前臂为细钢绳或钢丝。
21.所述踏板的前端设有高于踏板表面的踏板挡沿。
22.本发明具有如下有益效果：
23.1、采用本技术驱动机构的三轮车，使用者可以行走较低台阶方式，以小幅移动形式实现连续驱动，大大地减少体力消耗；且由于将前后臂分置于踏板的两侧，使得与后臂连接的驱动机构远离中梁，更靠近后轮，使得中梁附近的机构不多，不会臃肿，使用者跨站在中梁时双腿不用张开很大，自由操控的空间大，利有于往复的蹬踏，不会影响使用者骑乘；
24.2、自行车前进时的驱动力由两个后轮交替提供，转向时两后轮能够产生差速效果，保证自行车稳定运行，避免现有三轮自行车后轮同步转速，引起的不稳定；使用人无需专门练习控制平衡、易于普及，使用更加安全、方便；
25.3、驱动机构为独立驱动机构，可设于单侧的后轮及小飞上，即使是残疾人也能比较方便的操作；且由于前臂绕前支撑杆的活动连接点旋转，能保证踏板处于适合人保持站立平衡的状态；
26.4、前支撑杆设有滑块机构，使得左右两侧的踏板实现了彼此互相复位的功能，确保了本技术的三轮车的往复运动；并且，可以与驱动机构协同作用，用以限定踏板在待驱动位置和完全驱动位置之间移动，避免因使用者操作不当而至移动过大引起的操作失误问题的发生；
27.5、中梁设计成折叠机构形式，使该人力三轮自行车在不使用时便于拖行，达到方便携带或存放的目的。
附图说明
28.本发明的上述结构可以通过以下的附图给出的非限定性的实施例进一步说明。
29.图1为本发明的踏板机构和驱动机构的局部示意图；
30.图2为踏板处于待驱动位置时的示意图；
31.图3为踏板处于完全驱动位置时的示意图；
32.图4为设有弹簧的驱动机构，踏板处于待驱动位置时的示意图；
33.图5为设有弹簧的驱动机构，踏板处于完全驱动位置时的示意图；
34.图6为滑块机构的局部示意图；
35.图7为本发明的俯视图；
36.图8为左右侧踏板夹角最大时的示意图；
37.图9为左右侧踏板夹角最小时的示意图；
38.图10为设有压轮的人力三轮自行车的示意图；
39.图11为未折叠时人力三轮自行车的示意图；
40.图12为折叠时人力三轮自行车的示意图。
41.其中：1
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转向臂；2
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车把；3
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前轮；4
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中梁；5
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连接件；6
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后桥；7
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后轮；8
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前支撑杆；9
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前臂；10踏板；11
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后臂；12
‑
槽轮；13
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后臂连杆；14
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后支撑杆；15
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后臂旋转点；16
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链条；17
‑
后臂链条连接点；18
‑
小飞；19
‑
链条固定点；20
‑
踏板挡沿；21
‑
复位弹簧；22
‑
滑槽；23
‑
滑块；24
‑
滑块连杆；25
‑
滑块连杆前臂连接点；26
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压轮；27
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折叠旋转点；28
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折叠前固定点；29
‑
折叠后固定点；30
‑
左侧踏板；31
‑
右侧踏板。
具体实施方式
42.以下结合附图，对本发明作进一步说明，本发明的实施例只用于说明本发明而非限制本发明，在不脱离本发明技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，作出各种替换和变更，均应包括在本发明的范围内。
43.如图1或2或3所示，一种人力三轮自行车，包括车架、踏板机构、驱动机构、前轮3和通过驱动小飞18而转动的两后轮7；车架通过中梁4和后桥6与两后轮7活动连接；其特征在于：
44.车架的中梁4，设有前支撑杆8；
45.踏板机构，位于中梁4的一侧，包括踏板10和分别活动连接踏板10两侧的前臂9和后臂11；所述前臂9的另一端与所述前支撑杆8活动连接；所述后臂11设有与链条16第一端固定连接的链条固定点19；
46.驱动机构，包括与后臂11一端连接的槽轮12、后支撑杆14和链条16；所述后支撑杆14的第一端与后臂11活动连接，第二端固定连接后桥6；所述后支撑杆14设有与链条16第二端固定连接的后臂链条连接点17；
47.所述链条16缠绕在所述槽轮12和小飞18上。
48.上述三轮车有一个具有转向臂1及车把2的前轮3，通过中梁4一端的连接件5与转向臂1活动连接，中梁4另一端与后桥6中部固定连接。后桥6的两端各分别活动连接一个后轮7。驱动机构为独立驱动机构，可设于单侧的后轮7及小飞18上，如图1所示，即使是残疾人也能单腿操作。当然，也可两侧的后轮7均设有驱动机构，如图6或7所示。
49.通过固设于中梁4的前支撑杆8和固设于后桥6的后支撑杆14，整个单侧的踏板机构和驱动机构得以支撑。后支撑杆14与后臂11的活动连接点称为后臂旋转点15，通过踏板
10的前后移动，可带动后臂11和后臂11上的槽轮12绕该后臂旋转点15旋转，进而带动缠绕在槽轮12和小飞18上的链条16移动，最终通过带动小飞18的旋转而使后轮7前进。
50.如图1所示，前臂9的一端可与前支撑杆8的芯轴活动连接，另一端连接在踏板10靠近中梁4的内侧。后臂11一端通过芯轴与槽轮12连接，另一端连接踏板10的远离中梁4的外侧。由此，通过前臂9和后臂11，从而将踏板10支撑起来，使得使用者可站立在其上进行操作。当然，也可在前支撑杆8的顶端设置坐垫坐着操作。由于将前后臂分置于踏板10的两侧，使得与后臂11连接的驱动机构远离中梁4，更靠近后轮7，使得中梁4附近的机构不多，不会臃肿，使用者双腿不用张开很大，自由操控的空间大，利有于往复的蹬踏，不会影响使用者骑乘。
51.本技术的踏板10是在待驱动位置和完全驱动位置之间往复运动操作的。当踏板10处于带驱动位置时，如图2所示，此时并未对小飞做功。使用人双手握持车把2，将身体重量转移到踏板10时，如图1或3所示，重力使踏板10向后运动，处于站立姿态的使用人还可以借助车把2向踏板10施加向后的推力，带动驱动机构的后臂11以及后臂上的槽轮12绕后支撑杆14的后臂旋转点15旋转，使链条16运动并对应带动安装在后轮7上的小飞18及后轮7绕后桥6的活动连接点向前旋转，从而驱动后轮6前进。同时，由于前臂9绕前支撑杆8的活动连接点旋转，能保证踏板处于适合人保持站立平衡的状态。
52.当踏板10处于完全驱动位置后，如图1或3所示，此时若人体重量向另一只踏板10转移后，或者只需要没有承受人体重量的脚施加较小的向前的力，由于驱动机构的旋转使后臂11及槽轮12、链条16积蓄了一定的回转运动的势能，驱动机构作回转运动，可带动该踏板10及对应的前臂9和后臂11回复至未驱动位置，准备第二次的蹬踏。同时，踩踏踏板10使之向后运动后，人体重力向另一侧踏板10转移，也将自动回复到待驱动位置，保证了重力平衡，从而实现往复运动。由此，使用人可以行走较低台阶方式，以小幅移动形式实现连续驱动。
53.所述槽轮12、小飞18、链条固定点19、后臂链条连接点17处于同一垂直面上，如图1或7所示，确保链条16能处于同一垂直面，不易被槽轮壁阻碍而增加做功，有利于减小做功损耗，使移动踏板10的做功最大程度转换为对后轮6的驱动力，驱动后轮6前进。
54.槽轮12可通过向内或向外延伸的芯轴，与后臂11的另一端活动连接。优选，槽轮12位于后臂11与后轮7之间，使整个驱动机构更靠近后轮7，减少对使用者蹬踏的影响。
55.所述后臂11通过后臂连杆13与所述后支撑杆14活动连接，如图1所示。后臂连杆13一端与后臂11固定连接，另一端与后支撑杆14顶端(内侧或者外侧)活动连接。
56.如图1所示，所述前臂9与踏板10前端靠近中梁4一侧活动连接；所述后臂11与踏板10后端远离中梁4一侧活动连接。采用上述结构，驱动机构更靠近远离使用者所在的中梁4位置，从而让使用者的自由活动空间更大，使蹬踏踏板10的操作更轻松，更类似于小幅移动的台阶模式，便于使用者操作。
57.所述踏板10的前端设有高于踏板表面的踏板挡沿20，如图2所示。脚尖部位接触踏板挡沿20更便于对踏板10施加向前的力，带动踏板10、前臂9和后臂11回复至待驱动位置。
58.所述前臂9为细钢绳或钢丝，能达到有效减轻重量、提高回转效果的目的。
59.如图4或5所示，所述后臂9与后支撑杆14之间固定设有复位弹簧21。如，当驱动机构工作时(即踏板10向完全驱动位置移动时)，复位弹簧21被拉长，如图5所示；当驱动机构
工作结束后(即踏板10向待驱动位置移动时)，如图4所示，复位弹簧21带动驱动机构复位，从而实现往复运动。当然也可为压缩
‑
释放方式。
60.单侧的驱动机构除可为独立驱动机构外，两侧的驱动机构还可结合，产生联动作用，以实现往复运动。如图6或7或8或9所示，所述踏板机构和驱动机构为以所述中梁4对称的两套装置；所述前支撑杆8设有滑块机构，包括中空的滑槽22和能在滑槽22内滑动的滑块23；所述滑块23的两端通过滑块连杆24分别与左、右侧的前臂9活动连接；当左右侧的前臂9夹角最大时，滑块23位于所述滑槽22的底端。
61.前支撑杆8上固定设置中心线与两前臂9夹角中线重合的滑槽22，且两滑块连杆24长度相同，如图8所示，从而使得左侧踏板30与右侧踏板31在水平方向上始终处于相反的移动方向，且相对于滑槽22的中心线对称。初始如图6或8所示，左侧踏板30处于完全驱动位置，右侧踏板31处于待驱动位置，此时左右侧前臂9的夹角最大，滑块23位于滑槽22的底端。当向后踩踏右侧踏板31使踏板10向完全驱动位置移动时，右侧的前臂9与滑块23之间的距离变小，从而使滑块23通过右侧的滑块连杆24绕滑块连杆前臂连接点25旋转，并在滑槽22的限制下，向上移动。与此同时，向上移动的滑块23也通过左侧的滑块连杆24，带动左侧的前臂9及左侧踏板30向待驱动位置移动。当左右侧的前臂9均移动至与滑槽22的中心线重合时，如图9所示，滑块23处于最高点。此时，右侧踏板31继续向完全驱动位置移动，右侧的前臂9与滑块23之间的距离变大，右侧前臂9从而通过滑块连杆24下拉滑块23，并最终在右侧踏板31移动至完全驱动位置时使滑块23移动回滑槽22的最低点(底端)。同理，左侧的前臂9也在向下移动的滑块23的带动下，继续带动左侧踏板30移动至待驱动位置，如图7所示，实现对左侧踏板30的复位。对左侧踏板30的蹬踏同理。滑块机构使得左右两侧的踏板10实现了彼此互相复位的功能，确保了本技术的自行车的往复运动。且左右侧的前臂9的最大夹角时滑块23位于滑槽22的底端，从而也限制两侧踏板10移动到待驱动位置以外，避免使用者操作不当，导致因移动步伐过大而造成的操作失误问题发生。
62.滑块23移动的最高点，可以是刚好至滑槽22的最高点，也可尚未上升至滑槽22的最高点，避免滑槽22的槽高对左右侧前臂9的移动造成影响。优选刚好至滑槽22的最高点，还可防止踏板10移动到完全驱动位置之外，导致驱动机构的槽轮12与小飞18等部件发生碰撞而损坏，或使用者步伐过大导致操作失误。
63.所述后支撑杆14设有压轮26，用于压迫缠绕在所述小飞18上的链条16，如图10所示，从而提高驱动机构的链条26与小飞18的啮合程度，保证传动效果。
64.如图11或12所示，所述中梁4由上下分开的上段梁和下段梁组成；所述上段梁一端与连接件5固定连接，所述下段梁一端与后桥6固定连接；所述上段梁与下段梁在折叠旋转点27处活动连接；所述上段梁和下段梁，在所述折叠旋转点27的两侧分别设有可拆卸连接的折叠前固定点28和折叠后固定点29。
65.折叠前固定点28和折叠后固定点29可以彼此可拆卸连接的连接件。当三轮车使用时，上段梁和下段梁在折叠前固定点28固定连接，如图11所示，从而使本技术的三轮车能正常使用；当三轮车不使用时，将上段梁和下段梁在折叠前固定点28脱离，并绕折叠旋转点27折叠。折叠完成后，将上下段梁的折叠后固定点29固定连接，如图12所示，即完成对三轮车的收折。通过上述折叠机构，使该人力三轮自行车在不使用时便于拖行，达到方便携带或存放的目的。
66.前轮3和车把也可通过连接件5绕中梁4转向90度，从而将前轮3及转向机构旋转到靠近后桥6一端，使占用的体积更小。
67.上述没有特指的固定连接，可以是铆接、焊接、螺栓联接等连接方式，活动连接，可以是铰接等连接方式。