本發(fā)明屬于自行車技術領域，涉及一種上下往復踩踏式自行車。

背景技術：

現(xiàn)有自行車的基本結構是在自行車車架下部的中軸的兩端固定安裝有腳蹬臂及腳蹬，通過騎行者雙腳的圓周循環(huán)踩踏腳蹬帶動中軸上的鏈輪轉動，并通過鏈條帶動后部車輪上的鏈輪轉動來推動自行車向前行進，具有結構簡單等優(yōu)點，給人們的出行帶來了極大的方便。

但也存在較大缺點，由于兩腳蹬臂之間需要180°設置，在騎行時，需要自行車要先有一定的速度后，兩只腳蹬才能越過上止點及下止點形成圓周運動，完成相對平穩(wěn)的踩踏力輸出，且只有越過上止點之后向前踩動踏板約100°的角度范圍內時才能有踩踏力輸出，且因大部分踩踏力的角度不易調整至接近鏈輪外圓切線方向來形成更大的踩踏轉動力矩，只有約50°的角度范圍能產(chǎn)生較大踩踏轉動力矩，其余的260°角度轉動基本是做無用功，且因其腳蹬力在每一圈的做功角度較小且必須轉動一周才能做功一次，從而造成了踩踏力嚴重浪費，且受人體雙腿運動距離和腳蹬最小離地間隙的限制，其腳蹬臂的設計長度只能限制在一定范圍內，無法形成更大的轉動力矩，最終造成騎行者在騎行時體能消耗大、上坡時費力、操作沉重。

技術實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有自行車的上述缺點，本發(fā)明提供一種上下往復踩踏式自行車，利用對左、右腳蹬交替往復踩踏可產(chǎn)生連續(xù)的踩踏力輸出，可容易的通過調整踩踏角度及控制腳蹬臂往復交替擺動的角度來取得更大的踩踏力輸出，取代了現(xiàn)有自行車踩踏力傳遞效率低的腳蹬圓周運動，具有踩踏力利用率高，可大幅度降低體能消耗，且踩踏無死角，騎行方便，結構簡單，外觀改動微小，易于騎行者接受等優(yōu)點。

本發(fā)明為了實現(xiàn)上述的發(fā)明目的而提供的一種上下往復踩踏式自行車，所述的一種上下往復踩踏式自行車，包括自行車架，在自行車車架中軸的鋼管內設有左中軸與右中軸，其中左中軸與左中軸套筒剛性連接，在左中軸穿過固定在車架中軸鋼管上的左端蓋的一端固定安裝有腳蹬臂，另一端固定安裝有傘齒輪，在左中軸套筒上設有平行于軸向橫截面的弧形通槽，設有可轉動的中間傘齒輪的中間傘齒輪軸穿過弧形通槽固定在車架中軸的鋼管上，在右中軸外與右中軸同軸設有鏈輪軸套，其穿過固定在車架中軸鋼管上的右端蓋的一端固定安裝有鏈輪，另一端與左中軸套筒之間設有棘輪，在右中軸的一端固定安裝有腳蹬臂，另一端固定安裝有傘齒輪，且在右中軸與鏈輪軸套之間設有棘輪，左中軸傘齒輪與右中軸傘齒輪通過與中間傘齒輪嚙合可互為逆向轉動。

根據(jù)本發(fā)明所提供的一種上下往復踩踏式自行車，為了生產(chǎn)，組裝，安裝更加方便，在自行車車架中軸的鋼管內設有內套，在內套內設有左中軸與右中軸，其中左中軸與左中軸套筒剛性連接，左中軸穿過固定在車架中軸鋼管上的左端蓋的一端固定安裝有腳蹬臂，另一端固定安裝有傘齒輪，在左中軸套筒上設有平行于軸向橫截面的弧形通槽，設有可轉動的中間傘齒輪的中間傘齒輪軸穿過弧形通槽固定在內套上，內套通過螺絲固定在車架中軸的鋼管上，在右中軸外與右中軸同軸設有鏈輪軸套，其穿過固定在車架中軸鋼管上的右端蓋的一端固定安裝有鏈輪，另一端與左中軸套筒之間設有棘輪，在右中軸的一端固定安裝有腳蹬臂，另一端固定安裝有傘齒輪，且在右中軸與鏈輪軸套之間設有棘輪，左中軸傘齒輪與右中軸傘齒輪通過與中間傘齒輪嚙合可互為逆向轉動。

根據(jù)本發(fā)明所提供的一種上下往復踩踏式自行車，為了使左、右腳踩踏力能連續(xù)交互輸出，左中軸套筒上的棘輪在左中軸逆時針方向轉動即向下踩踏腳蹬時鎖死，右中軸上的棘輪在右中軸逆時針時針方向轉動即向下踩踏腳蹬時鎖死。

根據(jù)本發(fā)明所提供的一種上下往復踩踏式自行車，為了初始騎行方便，及避免腳蹬臂在擺動至最大角度時中間傘齒輪軸與左中軸套筒上的弧形通槽的兩端面發(fā)生硬性碰撞，在左端蓋上設有凸起，在左中軸套筒上設有與凸起配合的凹槽，在凸起與左邊凹槽端面之間的凹槽里設有復位彈簧，在凸起右邊的凹槽里的端面處設有防碰撞彈簧，同時當凸起的位置設定以后，針對凸起的左右凹槽的弧長設定為：凸起開始轉動至壓縮彈簧后轉過的角度小于同期弧形通槽可以轉過中間傘齒輪軸的角度，保證中間傘齒輪軸與弧形通槽的端面保持一定距離，避免硬性碰撞。

根據(jù)本發(fā)明所提供的一種上下往復踩踏式自行車，為了保證左端蓋上凸起的準確安裝角度，左端蓋通過螺絲固定在車架中軸上。

根據(jù)本發(fā)明所提供的一種上下往復踩踏式自行車，為了零件機構長時間穩(wěn)定正常運轉，在左中軸套筒的軸向前部及后部均設有軸承，在鏈輪軸套的前部及后部均設有軸承，在右中軸的前部及后部均設有軸承。

需要說明的是：由于本發(fā)明提供的一種上下往復踩踏式自行車，利用對左、右腳蹬交替往復踩踏即可產(chǎn)生連續(xù)的踩踏力輸出，且可容易的通過調整踩踏角度及控制腳蹬臂往復交替擺動的角度來取得不同的踩踏力輸出，這就意味著通過踩踏角度及控制腳蹬臂往復交替擺動的角度可方便實現(xiàn)變力矩輸出踩踏力，

其運行原理如下：由于左中軸套筒與左中軸及腳蹬臂剛性連接，左端蓋固定在車架中軸鋼管上，在剛開始騎行時，在左腳向下踩踏左腳蹬時，左中軸套筒通過壓縮彈簧逆時針轉動一定角度，使得腳蹬處在最低點，保持了現(xiàn)有自行車的騎行方式，使得騎行者容易接受，在騎行者上車后因彈簧的復位，迫使腳蹬臂恢復到設定角度，方便正常騎行同時也避免了左腳蹬臂在向下擺動至最大角度時中間傘齒輪軸與左中軸套筒上的弧形通槽的端面發(fā)生硬性碰撞，且由于在凸起右邊的凹槽里的端面處也設有防碰撞彈簧，當腳蹬臂即將轉至最大角度時，凸起首先接觸并壓縮防碰撞彈簧，從而避免了右腳蹬臂在向下擺動至最大角度時中間傘齒輪軸與左中軸套筒上的弧形通槽的端面發(fā)生硬性碰撞，同時當凸起的位置設定以后，針對凸起的左右凹槽的弧長設定為：凸起開始轉動至壓縮彈簧后轉過的角度小于同期弧形通槽可以轉過中間傘齒輪軸的角度，保證中間傘齒輪軸與弧形通槽的端面保持一定距離，避免硬性碰撞。

在左腳向下踩踏左腳蹬時與之通過腳蹬臂剛性連接的左中軸逆時針轉動，由于左中軸傘齒輪與右中軸傘齒輪通過與中間傘齒輪嚙合可互為逆向轉動，使得右中軸順時針轉動帶動與之通過腳蹬臂剛性連接的右腳蹬向上移動，（此時右中軸上的棘輪處于順時針開放狀態(tài)），在左中軸逆時針轉動的同時，與左中軸剛性連接的左中軸套筒通過棘輪（此時棘輪處于逆時針鎖死狀態(tài)）帶動鏈輪軸套及固定安裝在鏈輪軸套上的鏈輪一同轉動，鏈輪通過鏈條帶動自行車后輪鏈輪轉動，推動自行車前行，當左腳蹬向下踩踏至一定角度后，轉換至踩踏右腳蹬向下踩踏，在右腳向下踩踏右腳蹬時與之通過腳蹬臂剛性連接的右中軸逆時針轉動，由于右中軸傘齒輪與左中軸傘齒輪通過與中間傘齒輪嚙合可互為逆向轉動，使得左中軸順時針轉動帶動與之通過腳蹬臂剛性連接的左腳蹬向上移動（此時左中軸套筒上的棘輪處于順時針開放狀態(tài)），在右中軸逆時針轉動的同時，右中軸通過棘輪（此時棘輪處于逆時針鎖死狀態(tài)）帶動鏈輪軸套及固定安裝在鏈輪軸套上的鏈輪一同轉動，鏈輪通過鏈條帶動自行車后輪鏈輪轉動，推動自行車前行，如此往復完成連續(xù)的踩踏力輸出。

需要說明的是：以上所述左、右中軸轉動方向均以左中軸向右中軸方向視角來確定左、右中軸是順時針方向轉動或逆時針方向轉動。

具體騎行表現(xiàn)為：在上坡等前行阻力較大時，可通過調整踩踏角度及控制腳蹬臂減小往復交替擺動的角度，使踩踏力的方向在運動中的各個角度更加接近鏈輪外圓切線方向，從而獲得更大的踩踏力輸出，并可增加踩踏頻率來保持車速。在一般平路騎行時，可通過控制腳蹬臂增大往復交替擺動的角度，在減小踩踏頻率的同時一樣能保持更高的車速，且通過調整踩踏角度及使踩踏力的方向在運動中的各個角度盡量接近鏈輪外圓切線方向，使得騎行更加省力。

本發(fā)明的一種上下往復踩踏式自行車的優(yōu)點在于：結構簡單，取代了現(xiàn)有自行車踩踏力傳遞效率低的腳蹬圓周運動，具有踩踏力利用率高，可大幅度降低體能消耗，踩踏無死角，騎行方便，外觀改動微小，易于騎行者接受等優(yōu)點。

附圖說明

通過下面結合附圖對實施例的進一步描述來詳細闡述本發(fā)明的構思及應用。

圖1是本發(fā)明一種上下往復踩踏式自行車實施方式的整體示意圖

圖2是沿圖1的A-A線剖開的示意性的剖視圖

圖3是沿圖2的B-B線剖開的示意性的剖視圖

圖4是沿圖2的C-C線剖開的示意性的剖視圖

圖5是沿圖2的D-D線剖開的示意性的剖視圖

圖6是沿圖2的E-E線剖開的示意性的剖視圖

圖7是圖1的A1局部放大圖

具體實施方式：

現(xiàn)在，將詳細描述根據(jù)本發(fā)明的實施方式，其示例在附圖中被示出。以下，將參照附圖描述實施例，以解釋本發(fā)明的總體構思。

如圖1至圖4所示，

所述的一種上下往復踩踏式自行車，包括自行車架100，鏈輪15，腳蹬臂101，為了生產(chǎn)，組裝，安裝更加方便，在自行車車架100中軸的鋼管4內設有內套5，在內套5內設有左中軸25與右中軸13，其中左中軸25與左中軸套筒18剛性連接，在左中軸25穿過固定在車架100中軸鋼管4上的左端蓋23的一端固定安裝有腳蹬臂101，另一端固定安裝有傘齒輪22，在左中軸套筒18上設有平行于軸向橫截面的弧形通槽29，設有可轉動的中間傘齒輪21的中間傘齒輪軸20穿過弧形通槽29固定在內套5上，內套5通過螺絲30固定在車架100中軸的鋼管4上，在右中軸13外與右中軸13同軸設有鏈輪軸套9，其穿過固定在車架100中軸鋼管4上的右端蓋10的一端固定安裝有鏈輪15，另一端與左中軸套筒18之間設有棘輪6，在右中軸13的一端固定安裝有腳蹬臂，另一端固定安裝有傘齒輪19，且在右中軸13與鏈輪軸套9之間設有棘輪14，左中軸傘齒輪22與右中軸傘齒輪19通過與中間傘齒輪21嚙合可互為逆向轉動。

需要說明的是：由于在自行車車架100中軸的鋼管4內加設了內套5，使得相應的機械零件可以組裝在內套5的內部，形成一個整體部件后再進行下一步的自行車整車裝配，在大幅度的提高生產(chǎn)效率的同時，給產(chǎn)品的售后服務也提供了方便。

另外：所述的“左中軸套筒18與左中軸25剛性連接”的形式只是為了將方案表述的更清楚，其也可表現(xiàn)為左中軸套筒與左中軸加工成一體。

如圖2所示，為了零件機構長時間穩(wěn)定正常運轉，在左中軸套筒18的軸向前部及后部均設有軸承3、7，在鏈輪軸套9的前部及后部均設有軸承16、8，在右中軸的前部及后部均設有軸承12、17。

如圖2所示，為了使左、右腳踩踏力能連續(xù)交互輸出，左中軸套筒18上的棘輪6在左中軸25逆時針方向轉動即向下踩踏腳蹬時鎖死，右中軸13上的棘輪14在右中軸13逆時針時針方向轉動即向下踩踏腳蹬時鎖死。

需要說明的是，在此所述的棘輪也可用單向軸承等單向傳動裝置來替代。

如圖1至圖4所示，

為了更加適合現(xiàn)有騎行方式，在左端蓋23上設有凸起1，在左中軸套筒18上設有與凸起1配合的凹槽2，在凸起1與左邊凹槽端面之間的凹槽里設有復位彈簧26，在凸起1右邊的凹槽2里的端面處設有防碰撞彈簧28，設定腳蹬臂與中線的夾角為R，由于左中軸套筒18與左中軸25及腳蹬臂101剛性連接，左端蓋23固定在車架100中軸鋼管4上，使得在剛開始騎行時，在左腳向下踩踏左腳蹬時，左中軸套筒18通過壓縮彈簧26逆時針轉動一定角度R，使得腳蹬臂101處在最低點，減小腳蹬臂101受力的同時，保持了現(xiàn)有自行車的騎行方式，使得騎行者容易接受，在騎行者上車后因彈簧26的復位，迫使腳蹬臂101恢復到設定角度，方便正常騎行的同時也避免了左腳蹬臂101在向下擺動至最大角度時中間傘齒輪軸20與左中軸套筒18上的弧形通槽29的端面發(fā)生硬性碰撞，且由于在凸起1右邊的凹槽2里的端面處也設有防碰撞彈簧28，當腳蹬臂即將轉至最大角度時，凸起1首先接觸并壓縮防碰撞彈簧28，從而避免了右腳蹬臂在向下擺動至最大角度時中間傘齒輪軸20與左中軸套筒18上的弧形通槽29的端面發(fā)生硬性碰撞，同時當凸起的位置設定以后，針對凸起的左右凹槽的弧長設定為：凸起開始轉動至壓縮彈簧后轉過的角度小于同期弧形通槽可以轉過中間傘齒輪軸的角度，保證中間傘齒輪軸20與弧形通槽29的端面保持一定距離，避免硬性碰撞。

需要說明的是：弧形通槽29與圓心的夾角R2（中間傘齒輪軸20轉過左右弧形通槽29的角度之和）及腳蹬臂101相對于左中軸套筒18的固定安裝角度決定腳蹬臂101的最大擺動角度，從而決定每一次對腳蹬的踩踏來帶動鏈輪轉過的角度即做功角度，如腳蹬臂101擺動角度過大則不利于踩踏力的角度調整，但在相同的速度下會減少踩踏頻率，如腳蹬臂101擺動角度過小雖然有利于踩踏力的角度調整，但為了保持速度必須增加踩踏頻率，本實施例只是對其運行原理及結構進行闡述，并不影響其單獨針對專用領域，如日常用車、山地車、競賽車等的設計及應用 。

另外：由于本發(fā)明提供的一種上下往復踩踏式自行車，利用對左、右腳蹬交替往復踩踏即可產(chǎn)生連續(xù)的踩踏力輸出，且可容易的通過調整踩踏角度及控制腳蹬臂101往復交替擺動的角度來取得不同的踩踏力輸出，這就意味著通過踩踏角度及控制腳蹬臂101往復交替擺動的角度可方便實現(xiàn)變力矩輸出踩踏力。

運行原理如下：由于左中軸套筒18與左中軸25及腳蹬臂101剛性連接，左端蓋23固定在車架100中軸鋼管4上，在剛開始騎行時，在左腳向下踩踏左腳蹬時，左中軸套筒18通過壓縮彈簧26逆時針轉動一定角度R，使得腳蹬處在最低點，保持了現(xiàn)有自行車的騎行方式，使得騎行者容易接受，在騎行者上車后因彈簧26的復位，迫使腳蹬臂101恢復到設定角度，方便正常騎行的同時也避免了左腳蹬臂101在向下擺動至最大角度時中間傘齒輪軸20與左中軸套筒18上的弧形通槽29的端面發(fā)生硬性碰撞，且由于在凸起1右邊的凹槽2里的端面處也設有防碰撞彈簧28，當腳蹬臂即將轉至最大角度時，凸起1首先接觸并壓縮防碰撞彈簧28，從而避免了右腳蹬臂在向下擺動至最大角度時中間傘齒輪軸20與左中軸套筒18上的弧形通槽29的端面發(fā)生硬性碰撞。

在左腳向下踩踏左腳蹬時與之通過腳蹬臂101剛性連接的左中軸25逆時針轉動，由于左中軸傘齒輪22與右中軸傘齒輪19通過與中間傘齒輪21嚙合可互為逆向轉動，使得右中軸13順時針轉動帶動與之通過腳蹬臂101剛性連接的右腳蹬向上移動，（此時右中軸13上的棘輪14處于順時針開放狀態(tài)），在左中軸25逆時針轉動的同時，與左中軸25剛性連接的左中軸套筒18通過棘輪6（此時棘輪6處于逆時針鎖死狀態(tài)）帶動鏈輪軸套9及固定安裝在鏈輪軸套9上的鏈輪15一同轉動，鏈輪15通過鏈條帶動自行車后輪鏈輪轉動，推動自行車前行，當左腳蹬向下踩踏至一定角度后，轉換至踩踏右腳蹬向下踩踏，在右腳向下踩踏右腳蹬時與之通過腳蹬臂101剛性連接的右中軸13逆時針轉動，由于右中軸傘齒輪19與左中軸傘齒輪22通過與中間傘齒輪21嚙合可互為逆向轉動，使得左中軸25順時針轉動帶動與之通過腳蹬臂101剛性連接的左腳蹬向上移動（此時左中軸套筒上的棘輪處于順時針開放狀態(tài)），在右中軸13逆時針轉動的同時，右中軸13通過棘輪14（此時棘輪14處于逆時針鎖死狀態(tài)）帶動鏈輪軸套9及固定安裝在鏈輪軸套9上的鏈輪15一同轉動，鏈輪15通過鏈條帶動自行車后輪鏈輪轉動，推動自行車前行，如此往復完成連續(xù)的踩踏力輸出。

需要說明的是：以上所述左、右中軸轉動方向均以左中軸向右中軸方向視角來確定左、右中軸是順時針方向轉動或逆時針方向轉動。

具體騎行表現(xiàn)為：在上坡等前行阻力較大時，可通過調整踩踏角度及控制腳蹬臂101減小往復交替擺動的角度，使踩踏力的方向在運動中的各個角度更加接近鏈輪15外圓切線方向，從而獲得更大的踩踏力輸出，并可增加踩踏頻率來保持車速。在一般平路騎行時，可通過控制腳蹬臂101增大往復交替擺動的角度，在減小踩踏頻率的同時一樣能保持更高的車速，且可通過調整踩踏角度及使踩踏力的方向在運動中的各個角度盡量接近鏈輪15外圓切線方向，使得騎行更加省力。

本發(fā)明的一種上下往復踩踏式自行車的優(yōu)點在于：結構簡單，取代了現(xiàn)有自行車踩踏力傳遞效率低的腳蹬圓周運動，具有踩踏力利用率高，可大幅度降低體能消耗，踩踏無死角，騎行方便，外觀改動微小，易于騎行者接受等優(yōu)點。