技术领域

本发明涉及一种椭圆轨迹自行车， 尤其涉及一种椭圆轨迹双驱动跑步自行车。 背景技术

由于椭圆机具有对膝盖的冲击力小的特点， 虽然问世的时间比跑步机要晚， 但是发展迅速， 尤 其受体重偏重， 腰脊柱或膝关节有问题的人士偏爱。然而， 椭圆机只能在室内使用， 缺少与大自然 接触的机会和趣味性。 目前， 有人发明了椭圆轨迹跑步自行车。 如公告号为 CN101557978A 的中国专利文献， 发明 名称为 "由椭圆传动系统推进的自行车"， 公告号为 GB2494263A 的英国专利文献， 发明名称为 "Mobile Elliptical Exerciser" (移动式椭圆训练器）， 公告号为 US D526250S的美国专利文献， 发 明名称为 "Elliptical Bike" (椭圆自行车）， 都是采用曲柄链轮椭圆传动系统， 使骑行者在自行车上 进行椭圆轨迹跑步成为了可能。 但是， 上述发明有一个共同的不足之处， 就是不能像在椭圆机上那样， 双手握住摆杆与腿同步 摆动双臂。为了克服上述不足，各种手握摆杆 与腿同步摆动双臂的椭圆轨迹跑步自行车的发 明也不 断被揭示， 如公告号为 FR2961474的法国专利文献， 发明名称为 "Apparatus Propelled by Muscle Power" (由肌肉力量驱动的装置）， 公告号为 CN101242878A的中国专利文献， 发明名称为 "移动 椭圆驱动设备"， 公告号为 US7967313B 1的美国专利文献， 发明名称为 "Recreational Vehicle with Elliptical Drive" (具有椭圆传动的休闲车）。 上述专利虽然实现了双臂与双腿同步摆动， 但都是在 三轮自行车上实现的。 虽然， 三轮自行车在稳定性方面有很大的优势， 但是， 存在转弯性能差、 结构复杂和灵活性不 够等缺点。而且， 上述两类椭圆自行车都是采用最基本的固定式 脚踏板， 即脚踏板是固定不动地装 在提供椭圆轨迹的支撑连杆上，在循环运动时 ，脚踏板本身的角度变化完全对应于支撑连杆 前后两 端的角度变化， 在这种情况下， 骑行者在运动过程中的脚尖和脚跟相对角度或 施力部位， 与实际跑 步、走路时的形态不相吻合。 理想状态下的运动轨迹应该是， 当脚踏板位于轨迹的底部时（对应于 实际跑步、 走路时的脚底着地阶段）， 脚踏面应接近水平（与地面平行）， 而在轨迹的其它段（对应 于抬腿、 踩下）， 脚踏面的前段应低于后端， 并且在最高处时斜角度最大。 如果骑车者的运动轨迹 与这种理想状态的运动轨迹存在很大差异， 就有可能对骑车者脚后跟的关节或肌肉造成伤 害。 发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不 足， 提供一种整体结构简单、整车重量轻、制造 成本低、 能保证足够稳定性、 可大幅度提升转向性能和操作灵巧性的椭圆轨 迹双驱动跑步自行车。 为解决上述技术问题， 本发明采用以下技术方案： 一种椭圆轨迹双驱动跑步自行车， 包括车架、前单轮、后单轮和跑步式后驱动组 件， 所述前单 轮和后单轮分设于车架的前部和后部，所述后 驱动组件包括用于带动后单轮的后轮传动机构 以及用 于驱动后轮传动机构的蹬踩机构，所述车架的 前部装设有与后轮传动机构或蹬踩机构传动连 接的前 驱动组件。 所述前驱动组件包括双摆杆往复摇摆机构和联 动机构，所述双摆杆往复摇摆机构包括一对摆 臂 和旋转输出轴，所述旋转输出轴上端通过第一 锥齿轮副与一对摆臂连接，旋转输出轴下端与 联动机 构连接， 所述联动机构与后轮传动机构或蹬踩机构传动 连接。 所述车架的前部装设有转向机构， 所述转向机构包括转向前叉、转向连杆组、转 向轴套和转向 把手，所述转向轴套包括连接板、套设于一对 摆臂转轴上的转轴套管以及套设于旋转输出轴 上的输 出轴套管，所述转轴套管与输出轴套管通过连 接板连为一体，所述输出轴套管下端通过所述 转向连 杆组与转向前叉上端连接，所述转向前叉下端 支撑于前单轮的轮轴上，所述转向把手设于一 对摆臂 之间， 并与所述转轴套管固接。 所述车架的前部装设有转向机构，所述转向机 构包括转向前叉、转向轴套、转向轴和转向把 手， 所述转向轴套包括连接板和套设于一对摆臂转 轴上的转轴套管，所述转向轴下端穿过所述旋 转输出 轴与转向前叉上端连接，所述转向前叉下端支 撑于前单轮的轮轴上，所述转向轴上端通过连 接板与 转轴套管固接， 所述转向把手设于一对摆臂之间， 并与所述转向轴固接。 所述后轮传动机构包括从动链轮主动链轮、 链条和一对曲柄， 所述从动链轮装设于后单轮上， 所述主动链轮装设于车架上，所述第一链条绕 设于从动链轮和主动链轮上，所述一对曲柄分 设于主 动链轮两侧， 并与主动链轮的转轴固接。 所述主动链轮装设于车架的中部;所述蹬踩机� �包括分设于车架两侧的一对摆杆、一对脚踏� �、 一对踏板连杆、 一对导轨、一对曲柄连杆和一对滑轮组， 所述摆杆上端铰接于车架前上部， 摆杆下 端铰接于踏板连杆的一端， 所述导轨固设于车架后下部， 所述曲柄连杆一端与曲柄铰接， 另一端通 过滑轮组滑设于导轨上，所述踏板连杆中部与 曲柄连杆中部铰接，所述脚踏板装设于踏板连 杆后部。 所述主动链轮装设于车架的中部或后上部；所 述蹬踩机构包括分设于车架两侧的一对摆杆、 一 对脚踏板和一对踏板连杆， 所述摆杆上端铰接于车架前上部， 摆杆下端铰接于踏板连杆的一端， 所 述踏板连杆的另一端与所述曲柄铰接， 所述脚踏板装设于踏板连杆中部。 所述主动链轮装设于车架的后上部；所述蹬踩 机构包括分设于车架两侧的一对摆杆、一对脚 踏 板、一对踏板连杆、 一对导轨、 一对滑移连杆和一对滑轮组， 所述摆杆上端铰接于车架前上部， 摆 杆下端铰接于滑移连杆的一端，所述滑移连杆 的另一端与踏板连杆铰接，并通过滑轮组滑设 于导轨 上， 所述踏板连杆另一端与曲柄铰接， 所述脚踏板装设于踏板连杆中部。 所述联动机构包括联动摇杆、联动连杆、联动 曲柄和圆齿轮副， 所述联动摇杆通过第二锥齿轮 副与所述旋转输出轴下端相连， 所述联动连杆一端与联动摇杆铰接， 另一端与联动曲柄铰接， 所述 联动曲柄通过圆齿轮副与所述主动链轮连接。 所述联动机构包括联动摇杆、联动连杆、联动 曲柄和联动链传动系， 所述联动摇杆通过第二锥 齿轮副与所述旋转输出轴下端相连， 所述联动连杆一端与联动摇杆铰接， 另一端与联动曲柄铰接， 所述联动曲柄通过联动链传动系与所述主动链 轮连接。 所述联动机构包括分设于车架两侧的一对同步 带传动机构， 所述同步带传动机构包括主动带 轮、从动带轮以及绕设于主动带轮和从动带轮 上的同步带，所述一对同步带传动机构的两件 主动带 轮通过第三锥齿轮副与所述旋转输出轴下端相 连，所述一对同步带传动机构的两件从动带轮 分别与 一摆杆固接， 且与摆杆上端铰接点的转动中心轴同轴设置。 与现有技术相比， 本发明的优点在于： 本发明的椭圆轨迹双驱动跑步自行车， 以前后均为单轮的自行车为基础，实现了通过 双臂与双 腿同步摆动模拟跑步动作驱动自行车前进，大 大简化了现有三轮跑步自行车的整体结构、减 轻了整 车重量， 在能保证足够稳定性的同时， 可大幅度提升转向性能和操作灵巧性， 同时还降低了生产制 造的成本。 附图说明

图 1是本发明实施例 1的第一视角立体结构示意图。 图 2是本发明实施例 1的第二视角立体结构示意图。 图 3是本发明实施例 1的前驱动组件的立体结构示意图。 图 4是本发明实施例 1的转向机构的立体结构示意图。 图 5是本发明实施例 2的第一视角立体结构示意图。 图 6是本发明实施例 2的第二视角立体结构示意图。 图 7是本发明实施例 3的第一视角立体结构示意图。 图 8是本发明实施例 3的第二视角立体结构示意图。 图 9是本发明实施例 3的联动机构的立体结构示意图， 图 10是本发明实施例 4的第一视角立体结构示意图。 图 11是本发明实施例 4的第二视角立体结构示意图。 图 12是本发明实施例 5的第一视角立体结构示 图 13是本发明实施例 5的第二视角立体结构示 图 14是本发明实施例 6的第一视角立体结构示 图 15是本发明实施例 6的第二视角立体结构示意图。 图中各标号表示：

1、 车架； 2、 前单轮； 3、 后单轮； 4、 前驱动组件； 41、 双摆杆往复摇摆机构； 411、 一对摆 臂； 412、 旋转输出轴； 413、 第一锥齿轮副； 42、 联动机构； 420、 第三锥齿轮副； 421、 联动摇杆； 422、 联动连杆； 423、 联动曲柄； 424、 圆齿轮副； 425、 第二锥齿轮副； 426、 联动链传动系； 427、 主动带轮； 428、 从动带轮； 429、 同步带； 5、 后驱动组件； 51、 后轮传动机构； 511、 从动链轮； 512、 主动链轮； 513、 链条； 514、 曲柄； 52、 蹬踩机构； 521、 摆杆； 522、 脚踏板； 523、 踏板连 杆； 524、 导轨； 525、 曲柄连杆； 526、 滑轮组； 527、 滑移连杆； 6、 转向机构； 61、 转向前叉； 62、 转向连杆组； 63、 转向轴套； 631、 转轴套管； 632、 输出轴套管； 633、 连接板； 64、 转向把 手； 65、 转向轴。 具体实施方式

实施例 1 : 图 1至图 4示出了本发明的第一种椭圆轨迹双驱动跑步� �行车实施例， 该跑步自行 车， 包括车架 1、 前单轮 2、 后单轮 3和跑步式后驱动组件 5， 前单轮 2和后单轮 3分设于车架 1 的前部和后部， 后驱动组件 5包括用于带动后单轮 3的后轮传动机构 51以及用于驱动后轮传动机 构 51的蹬踩机构 52，车架 1的前部装设有与后轮传动机构 51或蹬踩机构 52传动连接的前驱动组 件 4。 该椭圆轨迹双驱动跑步自行车， 以前后均为单轮的自行车为基础， 实现了通过双臂与双腿同 步摆动模拟跑步动作， 并以此驱动自行车前进， 大大简化了现有三轮跑步自行车的整体结构、 减轻 了整车重量， 在能保证足够稳定性的同时， 可大幅度提升转向性能和操作灵巧性， 同时还降低了生 产制造的成本。 本实施例中， 后轮传动机构 51包括从动链轮 511主动链轮 512、链条 513和一对曲柄 514， 从 动链轮 511装设于后单轮 3上，主动链轮 512装设于车架 1的中部，第一链条 513绕设于从动链轮 511和主动链轮 512上， 一对曲柄 514分设于主动链轮 512两侧， 并与主动链轮 512的转轴固接； 蹬踩机构 52包括分设于车架 1两侧的一对摆杆 521、 一对脚踏板 522、 一对踏板连杆 523、 一对导 轨 524、 一对曲柄连杆 525和一对滑轮组 526， 摆杆 521上端铰接于车架 1前上部， 摆杆 521下端 铰接于踏板连杆 523的一端， 导轨 524固设于车架 1后下部， 曲柄连杆 525—端与曲柄 514铰接， 另一端通过滑轮组 526滑设于导轨 524上， 踏板连杆 523中部与曲柄连杆 525中部铰接， 脚踏板 522装设于踏板连杆 523后部， 该蹬踩机构 52能够保证骑行者在运动过程中的脚尖和脚跟� ��对角 度或施力部位， 与实际跑步、走路时的形态能较好吻合， 当脚踏板 522位于轨迹的底部时（对应于 实际跑步、 走路时的脚底着地阶段）， 脚踏板 522接近水平（与地面平行）， 而在轨迹的其它段（对 应于抬腿、 踩下）， 脚踏板 522的前段低于后段， 并且在最高处时斜角度最大， 大大减少了骑车者 的运动轨迹与理想运动轨迹之间的差异， 可防止骑车者脚后跟的关节或肌肉造成伤害。 本实施例中， 前驱动组件 4包括双摆杆往复摇摆机构 41和联动机构 42， 双摆杆往复摇摆机构 41包括一对摆臂 411和旋转输出轴 412， 旋转输出轴 412上端通过第一锥齿轮副 413与一对摆臂 411连接， 旋转输出轴 412下端与联动机构 42连接， 联动机构 42与后轮传动机构 51或蹬踩机构 52传动连接。骑车者手握双摆杆往复摇摆机构 41提供驱动力时， 上肢运动轨迹最接近跑步时的上 肢动作， 因此， 该机构是跑步自行车前驱动组件 4 组成部分的最佳选择。 本实施例中， 联动机构 42包括联动摇杆 421、 联动连杆 422、 联动曲柄 423和圆齿轮副 424， 联动摇杆 421通过第二锥齿 轮副 425与旋转输出轴 412下端相连，联动连杆 422—端与联动摇杆 421铰接，另一端与联动曲柄 423铰接， 联动曲柄 423通过圆齿轮副 424与主动链轮 512连接， 该联动机构 42工作时将前驱动 力传递到主动链轮 512上。 本实施例中， 车架 1的前部装设有转向机构 6， 转向机构 6包括转向前叉 61、 转向连杆组 62、 转向轴套 63和转向把手 64，转向轴套 63包括连接板 633、套设于一对摆臂 411转轴上的转轴套管 631以及套设于旋转输出轴 412上的输出轴套管 632， 转轴套管 631与输出轴套管 632通过连接板 633连为一体， 输出轴套管 632下端通过转向连杆组 62与转向前叉 61上端连接， 转向前叉 61下 端支撑于前单轮 2的轮轴上， 转向把手 64设于一对摆臂 411之间， 并与转轴套管 631固接。 转向 把手 64与摆臂 411的距离很近， 同时又能保证转向操作和前驱操作互不影响， 骑车者在骑行过程 中需要精确控制转向时， 双手放开摆臂 411后可快速、 方便的握准转向把手 64， 从而精确控制转 向， 转向操控舒适方便； 骑车者在用前驱动组件 4提供驱动力时， 双手运动自如， 不受转向机构 6 的任何影响。 实施例 2: 图 5和图 6示出了本发明的第二种椭圆轨迹双驱动跑步� �行车实施例， 本实施例与 实施例 1基本相同，区别仅在于：本实施例中，蹬踩� �构 52包括分设于车架 1两侧的一对摆杆 521、 一对脚踏板 522和一对踏板连杆 523， 摆杆 521上端铰接于车架 1前上部， 摆杆 521下端铰接于踏 板连杆 523的一端，踏板连杆 523的另一端与曲柄 514铰接，脚踏板 522装设于踏板连杆 523中部， 该蹬踩机构 52也能够保证骑行者在运动过程中的脚尖和脚� ��相对角度或施力部位， 与实际跑步、 走路时的形态基本吻合， 当脚踏板 522位于轨迹的底部时（对应于实际跑步、走路 时的脚底着地阶 段）， 脚踏板 522接近水平 （与地面平行）， 而在轨迹的其它段 （对应于抬腿、 踩下）， 脚踏板 522 的前段低于后段，并且在最高处时斜角度最大 ，大大减少了骑车者的运动轨迹与理想运动轨 迹之间 的差异， 可防止骑车者脚后跟的关节或肌肉造成伤害； 同时， 该蹬踩机构 52结构最为简单， 重量 最低， 制作成本最低。 本实施例中， 联动机构 42包括联动摇杆 421、 联动连杆 422、 联动曲柄 423和联动链传动系 426， 联动摇杆 421通过第二锥齿轮副 425与旋转输出轴 412下端相连， 联动连杆 422—端与联动 摇杆 421铰接， 另一端与联动曲柄 423铰接， 联动曲柄 423通过联动链传动系 426与主动链轮 512 连接， 该联动机构 42工作时将前驱动力传递到主动链轮 512上。 实施例 3 : 图 7至图 9示出了本发明的第三种椭圆轨迹双驱动跑步� �行车实施例， 本实施例与 实施例 1基本相同， 区别仅在于： 本实施例中， 主动链轮 512装设于车架 1的后上部； 蹬踩机构 52包括分设于车架 1两侧的一对摆杆 521、 一对脚踏板 522、 一对踏板连杆 523、 一对导轨 524、 一对滑移连杆 527和一对滑轮组 526， 摆杆 521上端铰接于车架 1前上部， 摆杆 521下端铰接于滑 移连杆 527的一端， 滑移连杆 527的另一端与踏板连杆 523铰接， 并通过滑轮组 526滑设于导轨 524上， 所述踏板连杆 523另一端与曲柄 514铰接， 脚踏板 522装设于踏板连杆 523中部， 该蹬踩 机构 52也能够保证骑行者在运动过程中的脚尖和脚� ��相对角度或施力部位， 与实际跑步、 走路时 的形态基本吻合， 当脚踏板 522位于轨迹的底部时 （对应于实际跑步、 走路时的脚底着地阶段）， 脚踏板 522接近水平（与地面平行）， 而在轨迹的其它段（对应于抬腿、 踩下）， 脚踏板 522的前段 低于后段，并且在最高处时斜角度最大，大大 减少了骑车者的运动轨迹与理想运动轨迹之间 的差异， 可防止骑车者脚后跟的关节或肌肉造成伤害。 本实施例中， 联动机构 42包括分设于车架 1两侧的一对同步带传动机构， 同步带传动机构包 括主动带轮 427、 从动带轮 428以及绕设于主动带轮 427和从动带轮 428上的同步带 429， 一对同 步带传动机构的两件主动带轮 427通过第三锥齿轮副 420与旋转输出轴 412下端相连，一对同步带 传动机构的两件从动带轮 428分别与一摆杆 521固接，且与摆杆 521上端铰接点的转动中心轴同轴 设置， 该联动机构 42工作时将前驱动力传递到摆杆 521上。 实施例 4: 图 10和图 11示出了本发明的第四种椭圆轨迹双驱动跑步� ��行车实施例， 本实施例 与实施例 2基本相同， 区别仅在于： 本实施例中， 主动链轮 512装设于车架 1的后上部； 联动机构 42包括分设于车架 1两侧的一对同步带传动机构， 同步带传动机构包括主动带轮 427、 从动带轮 428以及绕设于主动带轮 427和从动带轮 428上的同步带 429， 一对同步带传动机构的两件主动带 轮 427通过第三锥齿轮副 420与旋转输出轴 412下端相连， 一对同步带传动机构的两件从动带轮 428分别与一摆杆 521固接， 且与摆杆 521上端铰接点的转动中心轴同轴设置， 该联动机构 42工 作时将前驱动力传递到摆杆 521上。 实施例 5: 图 12和图 13示出了本发明的第五种椭圆轨迹双驱动跑步� ��行车实施例， 本实施例 与实施例 2基本相同， 区别仅在于： 本实施例中， 转向机构 6包括转向前叉 61、 转向轴套 63、 转 向轴 65和转向把手 64，转向轴套 63包括连接板 633和套设于一对摆臂 411转轴上的转轴套管 631， 转向轴 65下端穿过旋转输出轴 412与转向前叉 61上端连接， 转向前叉 61下端支撑于前单轮 2的 轮轴上，转向轴 65上端通过连接板 633与转轴套管 631固接，转向把手 64设于一对摆臂 411之间， 并与转向轴 65固接。 本实施例蹬踩机构 52与实施例 2的蹬踩机构 52也基本相同， 区别仅是本实 施例中摆杆 521上端与车架 1铰接点的位置相对靠后， 以避免转向时前单轮 2 与摆杆 521之间形 成干涉。 实施例 6: 图 14和图 15示出了本发明的第六种椭圆轨迹双驱动跑步� ��行车实施例， 本实施例 与实施例 5基本相同， 区别仅在于： 本实施例中， 联动机构 42包括分设于车架 1两侧的一对同步 带传动机构， 同步带传动机构包括主动带轮 427、 从动带轮 428以及绕设于主动带轮 427和从动带 轮 428上的同步带 429，一对同步带传动机构的两件主动带轮 427通过第三锥齿轮副 420与旋转输 出轴 412下端相连， 一对同步带传动机构的两件从动带轮 428分别与一摆杆 521固接， 且与摆杆 521上端铰接点的转动中心轴同轴设置， 该联动机构 42工作时将前驱动力传递到摆杆 521上。 与 实施例 5—样， 本实施例中摆杆 521上端与车架 1铰接点的位置相对靠后， 以避免转向时前单轮 2 与摆杆 521之间形成干涉。 虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并 非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人 员， 在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可 利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做 出许多 可能的变动和修饰， 或修改为等同变化的等效实施例。 因此， 凡是未脱离本发明技术方案的内容， 依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何 简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明 技术方 案保护的范围内。