CN107310680A - 一种人助电力、人电双动力协同互动健身三轮车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种人助电力、人电双动力协同互动健身三轮车，本发明设计为正三轮车，前轮为转动轮，左右两边设有脚蹬，用脚蹬控制方向。双手在骑行时可做健身运动。并将力量传给车轮，协助电动轮前进。左边为人力驱动轮。驱动力靠两个手把的前后运动，利用杠杆原理，带动半圆弧形链轨链条前后反复运动，通过飞轮(单向轮)单向做工。半轴另一端与车轮紧固，使车轮与半轴同步转动，与电动轮共同驱动车辆前进。健身或骑行时，人坐在主车架上面的带轮座椅上，手把前后搬动，左右分合；双腿双脚前蹬后收，身随座椅前后移动；头颈上体后仰前俯往复运动达到良好的健身目的。

Description

一种人助电力、人电双动力协同互动健身三轮车

技术领域

本发明涉及一种人助电力、人电双动力协同互动健身三轮车。

背景技术

于此最接近的相关器具有：三轮车、电动车、健身器三种。

1)、三轮车。市面上现有的三轮车种类繁多，但驱动方式只有柴汽油机动、蓄电池电动和人力脚踏驱动三种类型。作为交通工具，其作用只有两个：一是载人代步，二是载货运输。

人力三轮车骑行时，虽有一定健身功能，但只有腿脚用力，身体其他部位并不能协调锻炼。很少有人专门利用人力三轮车作健身用。由于速度与效率惧差，今天社会上已经没有专门利用人力三轮车载人代步出行的，载货运输也极少见，将被时代淘汰。

至今无人电双动力混合，能用人力给电动车助力，集健身骑行、载人代步、少量运货于一身的任何三轮车。

2)、电动车：蓄电池电力驱动的自行车，种类更多。

绝大多数都配备有人力脚踏链条驱动系统，但极少有恩是用。根本原因是其结构设计不合理，人力脚踏与电动轮转速不匹配，速度相差太悬殊，无法实现人电双动。任凭人力脚蹬的再快，也无法跟上电动轮转速。以时速24千米电动车为例，电动轮直径16时，每分钟400米，电动轮转318周。飞轮16齿，人力脚踏链轮32齿，是飞轮齿数的二倍。人力脚踏速度正常情况下，一般每分钟40周作用，飞轮转80周，行驶100米。电动轮转速是人力脚踏转速的4倍。绝对不成比例，根本没有实用价值。

如不开点击，单纯用人力脚踏骑行，每小时只有6千米左右，和步行没区别。所以不能实用(正常骑车行路不可能像运动员比赛那样拼命蹬)。如电池线呀，电车自动停止供电或故障，宁愿下车推车走，也不远用脚踏骑行。

所有电动车(包括三轮)前叉前轮的设计，都向前倾斜一定角度。由于重力原因，前轮不能在高位直立，总是自动向低位偏移倾斜。车身重力随前轮转向方向左右倾斜，主车架不能保持直立、平衡、稳定。

健身器：社会上所有健身器都是固定不动的。没有移动型健身器。公共健身场所常因人多器械有限而排队等候。要想坚持锻炼身体，每天必须抽出一定时间投入很多精力去专门健身场所做运动。发明人快运动健身。2004年起，不分寒暑，每天早上6-8点准时去体育场锻炼。做完各种器械，再打篮球。两个小时下来，满身汗湿衣服。骑车回家被风一吹，十分难受。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种既能骑车行路，又能运动健身的人助电力、人电双动力协同互动健身三轮车。

借由上述方案，本发明至少具有以下优点：

1、实现人助电力、人电双动力协同互动(分动、联动)。解决了普通电动车人力脚踏系统与电动轮转速相差悬殊、不能实用的问题。

1)、因由半圆弧形链轨半径的科学设置，使人力驱动速度与电动轮转速完美匹配。从车辆起步到全速行驶，1-24千米时速范围内，均可实现人助电力、人电双动。

如不开点击或电池欠压故障时，单纯用人力驱动，起步轻便，行驶速度每小时最高可达16千米。

2)、人助电力，省电节能环保，符合未来社会发展方向。真正做到绿色出行。多年来骑行实践证明，电池使用寿命毕一般电动车延长两倍以上。

3)电助人力，做到轻松行路健身。骑行中既不像人力三轮车那样过于繁重劳累，用力大小完全可由自己量力而行。又可根据道路交通状况，随时掌握行驶速度。大大增强使用价值。

健身器与交通工具完美结合，边骑车边健身。

1)、健身时行路，行路时健身。既是交通工具，又是健身器材。统一时间做两件事情，骑车时手脚并用手把后拉前推，扩胸收腹，身体前后运动，前俯后仰，两手前后左右上下运动，使头颈肩臂腰胸胯腿膝手足等全身关节和肌肉共同得到锻炼，特别适合中小城市和农村交通压力小的广大地区使用。

2)、一车多用。不用骑行时，支起立柱套管式站架，使人力轮架空离地，专做健身器用。能充分利用一切空闲时间，少则几分钟，都可随时随地进行身体锻炼。免去每天占用大量时间往返公共健身场所及排队等候的麻烦。特别在接送学生时，除了两接两送四个往返的路上骑行，等候学生放学时间也可原地做健身运动。每天累计近两个小时，全部利用来健身。

拖曳式悬挂技术，转向轮中心滞后，使本车性能优良。

1)、整车可360度原地转动。转弯半径小鱼1.5米，操作灵活简单，小孙子幼儿园大班就会骑行。

2)、主车架车身在执行或任何转向角度都可以保持平衡。骑行安全平稳舒适。转向轮始终保持在高位直立，保证车声平直不倾斜。纠正了一般传统前叉及车身重心自动向前轮低位偏移倾斜的弊端。

3)、平叉使转向轮中心滞后，与转向方向处在相反方位，可自动消除转向时产生的离心力。其功效与转向角度成正比，骑行比较安全。

4)、转向轮中心滞后有自动回正功能。一般路面直行，无须刻意人为控制方向，转向脚蹬只起支撑身体作用，骑行轻松自如，转完后可自动回正。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本发明主车架结构示意图；

图2是本发明前叉前轮(转向)结构示意图；

图3是本发明链条链轨传动结构示意图；

图4是本发明链轨、手把结构示意图；

图5是本发明半轴套管车架结构示意图；

图6是本发明横梁斜撑结构示意图；

图7是本发明电动平叉、轴管、横梁、电动轮轴示意图；

图8是本发明前主车架前段立管结构示意图；

图9是图8的A视图；

图10是B型手把的结构示意图；

1、主车架及轨道；2、立撑；3、横撑；4、主车架前段立管；5、人力驱动轮；6、飞轮；7、过桥轮；8、横梁；9、链轨，虚线为驱动链条；10、链轨柱管；11、减震器；12、前叉；13、前平叉；14、张力弹簧；15、前轮(转向轮)；16、电动轮平叉17、轴管；18、带轮座椅；19、人力轮平叉；20、半轴；21、电动轮轴；22、手把；23、拉力弹簧。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1至9所示，本发明人助电力、人电双动力协同互动健身三轮车最佳实施例，包括：

主车架1，用40X40X3 L角铁焊接成长方形，上面轨道工带轮前后移动。前部成三角形，顶端焊接主车架前段立管4安装前叉。中部内侧向下焊5mm厚钢板中间钻直径孔安装链轨轴。后端外侧用35X35X2 L型角铁向下成90度焊接立撑2，立撑中下部分别向两边平行焊接外径为25的圆管作横撑3，横撑端部向后焊接套管3分别与后车架电动轮架和人力轮架连接。主车架长方形轨道上部用30X30X1.5的L型角铁反向焊接，给座椅限位。后端留下8cm拆装座椅空间。带轮座椅18用1.5厚钢板作椅面，下焊角铁与轮轴，安装四个小轮，小轮直径尽量小，严格控制重心高度。本发明采用儿童轮滑鞋小轮直径40mm，座椅上面包裹人造革和海绵。

后车架右边为电动轮架。电动轮平叉16前端用螺栓与主车架右横梁撑套管连接。平叉向上与横梁8成三角形支架。平叉后端固定电动轮轴21内侧平叉与立撑结合部与轴套管17倒U型连接，方便拆装电动轮轴。

后车架左边为人力驱动轮架。人力轮平叉19前端与主车架左横撑套管连接。平叉向上与横梁成三角形支撑。由于拆卸人力轮的需要，平叉安装车闸的左边及立撑，需分别从前部和上部断开，重新用螺栓照原位置连接固定，可拆卸。

人力轮平叉平叉19右边叉与轴管17焊接。轴管中部向前延伸焊接中间过桥轮架，留出安装飞轮6的空间，向右与电动轮架倒U型连接。轴管17与横梁8通过立撑斜撑把电动轮架和人力轮架连接成整体组成后车架。

轴管用内径40mm钢管两端焊接轴承套。横梁用内径25mm钢管，斜撑用外径20mm钢管焊接。半轴20听过轴承安装在轴管17中，中间安装飞轮6，左端与人力驱动轮5紧固。轴承各用一个303与304，左右两边及前轮均设挡泥板。中间过桥轮架从轴管中部向前，在飞轮与链轨中间安装过桥轮7。横梁中部用两个减震器与主车架后端外侧连接定位。支撑主车架达设计高度。减震器11用电动车成品。

手把、链轨、链条驱动系统。手把用内径25mm镀锌管加工焊接。中部以下管壁较厚，上部略薄。手把前端形状有A型手把、B型手把两种。A型手把22直接向内焊接横把安装调速手柄和刹车把手。但横向手把向内，无法安装调速手柄，必须对调速手柄进行加工改造。即把调速手柄封口端切去，反向安装。本发明前几款车即如此。如定型量产，可考虑与调速手柄生产厂家协商定制专用型。如作成横向手把向外，虽然工艺简单，但两手把总体位置太宽，超过车身，也不宜握持，不能实用。B型手把22b前端曲线设计，方便安装调速手柄和刹车把手，制作较费工。

手把中部向上翘，方便并适合握持。下端向内倾斜，下端焊接横向套管，通过螺栓销与链轨柱管动配合，并用拉力弹簧23余柱管上部连接起定位作用。两手把间距有限位板限定在60cm，可在身体两旁前后运动自如。横向管套和螺栓销配合，手柄可向两旁粉盒。增加活动范围和运动量。电器控制线和刹车线从手把管中间穿过。

链轨9用60X5钢板(如太薄强度差，正常行驶可以用，易被人误倒车损坏)加工成半径38-39cm的半圆弧形。长度96cm以内。因过桥轮设置高度略有出入，原则是链轨前端达限位处后，后端仍在过桥轮上方，给链条留两节余地。链轨柱管10用内径40mm的光管垂直焊接在链轨9中心。柱管上端焊接轴承套，用203轴承两个(可用电动车中轴及轴承)中轴两端螺杆穿过主车架连接板用螺母固定。用垫片或套管调整链轨在车架中的左右位置，使链轨以中轴为圆心，沿车架纵轴方向前后往复作弧形运动，运动幅度有车架决定。

经过多次实验证实，链轨半径(即柱管有效长度)决定人力驱动的转速和电动轮协同双动转速匹配效果。半径过大，起步和低速骑行泰国沉重，转速反而太慢，起步无力。半径过小，则全速行进时赶不上电动轮转速，起不到人工助力作用。因此要严格控制。链轨柱管中部焊接两块连接板，与手把下端横套管动配合。链轨前端固定链条，向前行驶时，带动链条飞轮做工，输出动力。链轨后端用调整螺栓24和拉力弹簧23与链条另一端连接，使链条始终保持最佳张紧度。向后行程时带动飞轮空转。车轮在惯性作用下继续匀速前进。链条用市售摩托车链条，以增加强度和耐用性。

车轮半轴飞轮。本发明首车为解决人力驱动轮与电动轮转速匹配问题，将人力轮直径设计成毕电动轮直径大20cm。前轮和电动轮用元18时电动车轮，人离去从动轮用家中原有的26时废旧人力三轮车轮。后两轮直径相差悬殊也是为了节约成本废物利用，制成后骑行实验效果较好。此种方法绝无先例。后期所有改进型，仍沿用此法。但为了观感效果，电动轮和前轮改用16时电动车轮，人力轮用18时电动车前轮，人力轮仍比电动轮直径大5cm，同样也为节约成本废物利用。如定型量产，两后轮直径同样大也可。人电转速匹配问题，已由半圆弧形链轨半径科学设置解决。

另外经过多次试验确定，人力轮设在左边比较好，半轴加工简单，飞轮用摩托车带内螺母飞轮成本低一半，强度相同，刹车效果好。如设在右边，车架焊接简单，但不能用带内螺母飞轮。因螺纹方向与受力方向相反，飞轮自松，必须用带内螺母飞轮，成本高椅背，且半轴也要焊接花键齿配套，还需在外端用左旋螺母与车轮固定，车闸也要加工改造，与半轴配合(半轴直径大，车闸孔径小)，制造比较麻烦。

车轮共三个，用16时电动车前轮两个(一个做人力轮)电动轮一个，飞轮用摩托车成品。半轴用直径22mm圆钢安设计图车制。

前叉前轮(转向轮)拖曳式悬挂技术及脚蹬。

前叉12用普通电动车前叉改造，上部与主车架前段立管4配合，下端不直接与前轮轴连接，增加前平叉13，将前叉中下部双叉切断，用M10螺栓与前平叉成90度配合，平叉后端上边用张力弹簧14余前叉连成直角三角形，下边固定前轮轴。前轮中心与前叉铅垂线滞后16-18cm，形成拖曳式悬挂结构。平叉用同型电动车平叉加工改制。前轮15为转向轮转向轮，左右两边设有脚蹬，用普通电动车中轴及脚蹬，与前叉紧固，其宽度正适合双脚操作。

立柱套管式站架用内径25mm钢管焊接在人力轮内侧作套管。立柱用管外径25mm钢管插入套管中，可上下伸拉。上端俺设计钻两个直径10mm孔，用插销定位。向下拉出立柱插上插销，可使人力轮架空离地。上拉立柱插上插销，人力轮正常行驶。插销与车锁结合，支撑插销式车锁。

四块蓄电池分别放置在主车架立撑与横撑结合部。其它电器、线路及控制和刹车部分与电动车相同。

本发明人助电力、人电双动力协同互动健身三轮车，为正三轮车，工作原理：前轮为转动轮，左右两边设有脚蹬，用脚蹬控制方向。双手在骑行时可做健身运动。并将力量传给车轮，协助电动轮前进。

后两轮右边为电动轮，用蓄电池电力驱动。四块电池分量足分开放置，并将位置降低。

左边为人力驱动轮。驱动力靠两个手把的前后运动，利用杠杆原理，带动半圆弧形链轨链条前后反复运动，通过飞轮(单向轮)单向做工，带动半轴单向旋转。半轴另一端与车轮紧固，使车轮与半轴同步转动，与电动轮共同驱动车辆前进。

人力轮与电动轮转速同步匹配问题，由半圆弧形链轨半径(即链轨柱管有效长度)科学设置解决。此项技术目前所有三轮车、电动车额均未有。

健身运动的方式：健身或骑行时，人坐在车架上面的带轮座椅上，手把前后搬动，左右分合；双腿双脚前蹬后收，身随座椅前后移动；头颈上体后仰前俯往复运动达到良好的健身目的。这些运动特征，是所有健身器共同具备的动作特征，本发明只是综合应用。

人力驱动轮设左边，分成主车架和后车架。主车架前段安装前叉前轮。上部轨道工带轮座椅前后移动，中间向下连接人力驱动系统。后端两旁分别向下设立撑、横撑河套管，与后车架配合，设减震器与后车架横梁连接定位。后车架右边为电动轮架，左边为人力驱动轮架，前部分别与主车架横撑套管配合，通过横梁与轴管把左右两边连接成整体。轴管中间向前延伸，设中间过桥轮架，安装半轴、飞轮和过桥轮、接收链条输出功率。从而使健身器材与电动车完美结合。这种设计所有三轮车和电动车从来没有过。

前叉前轮(转向轮)拖曳式悬挂技术

前叉用普通电动车前叉改制，其下部不直接与前轮轴连接，而是截去双叉下半部，增加平叉和压力弹簧，使前叉、平叉和压力弹簧三者成直角三角形。平叉后端连接前轮轴。前轮中心与前叉铅垂线滞后一定距离。形成拖曳式悬挂结构。

前叉前轮可360度自由转动，并且在任何角度均可使前轮在高位直立，前叉始终垂直于地面，保证车架车身水平位置不倾斜。此项技术结构为首创，所有三轮车、电动车均为有过。

本发明人助电力、人电双动力协同互动健身三轮车：(1)电池分两组分开放置，位置降低，保持车身左右两边重力平衡，骑行安全。

(2)前轮后架均设减震器，减震效果明显优于普通电动车，骑行舒适。减震器前倾角度超大，可将反弹力变成车辆前进动力，节能。

(3)驱动链条末端用调整螺栓和拉力弹簧与链轨连接，使链条始终保持最佳张紧度，骑行轻快不掉链子。

(4)后车架可临时载人，少量载物，设储物箱，接送学生购物方便。

(5)立柱套管式站架及插销式车锁，可防止很多好奇的人误操作倒车损坏车辆。因飞轮为单向轮，倒车时链条链轨跟着半轴倒转。自行车脚蹬可360度倒转不会损坏，本车链条前后往复运动弧度108度，超过限度强行倒车，必然损坏车辆。几年来很多次被好奇的人损坏过，因此发明此项设计。

(6)链轨与飞轮中间加过桥轮，保证链条前进后退正反行程不干涉，并防止掉链子。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种人助电力、人电双动力协同互动健身三轮车，其特征在于，包括：

主车架：所述主车架用角铁焊接成长方形，主车架上面轨道工带轮前后移动；主车架前部成三角形，顶端焊接主车架前段立管安装前叉，中部内侧向下焊5mm厚钢板中间钻直径的孔安装链轨轴；后端外侧用角铁向下成90度焊接立撑，立撑中下部分别向两边平行焊接外径为25的圆管作横撑，横撑端部向后焊接套管分别与后车架电动轮架和人力轮架连接；

后车架右边为电动轮架，平叉前端用螺栓与主车架右横梁撑套管连接；平叉向上与横梁成三角形支架；平叉后端固定电动轮轴，内侧平叉与立撑结合部与轴套管倒U型连接；

后车架左边为人力驱动轮架，平叉前端与主车架左横撑套管连接；平叉向上与横梁成三角形支撑；平叉安装车闸的左边及立撑；

平叉右边叉与轴管焊接，轴管中部向前延伸焊接中间过桥轮架，留出安装飞轮的空间，向右与电动轮架倒U型连接；轴管与横梁通过立撑斜撑把电动轮架和人力轮架连接成整体组成后车架；

轴管用内径40mm钢管两端焊接轴承套，横梁用内径25mm钢管，斜撑用外径20mm钢管焊接，半轴穿过轴承安装在轴管中，中间安装飞轮，左端与人力驱动轮紧固；中间过桥轮架从轴管中部向前，在飞轮与链轨中间安装过桥轮，横梁中部用两个减震器与主车架后端外侧连接定位；

手把、链轨、链条驱动系统：手把用内径25mm镀锌管加工焊接；链轨用钢板加工成半径38-39cm的半圆弧形，长度96cm以内，链轨柱管用内径40mm的光管垂直焊接在链轨中心，柱管上端焊接轴承套，用203轴承两个，中轴两端螺杆穿过主车架连接板用螺母固定，用垫片或套管调整链轨在主车架中的左右位置，使链轨以中轴为圆心，沿主车架纵轴方向前后往复作弧形运动；链轨柱 管中部焊接两块连接板，与手把下端横套管动配合；链轨前端固定链条，向前行驶时，带动链条飞轮做工，输出动力；链轨后端用调整螺栓和拉力弹簧与链条另一端连接，使链条始终保持最佳张紧度；向后行程时带动飞轮空转。车轮在惯性作用下继续匀速前进；

三个车轮：前轮为转向轮，后面两个轮，一个为人力轮，一个为电动轮；

前叉前轮拖曳式悬挂结构及脚蹬：前叉用普通电动车前叉改造，上部与主车架前段立管配合，下端不直接与前轮轴连接，增加前平叉，将前叉中下部双叉切断，用M10螺栓与前平叉成90度配合，平叉后端上边用张力弹簧余前叉连成直角三角形，下边固定前轮轴；前轮中心与前叉铅垂线滞后16-18cm，形成拖曳式悬挂结构；平叉用电动车平叉加工改制，前轮为转向轮转向轮，左右两边设有脚蹬，用普通电动车中轴及脚蹬，与前叉紧固；

立柱套管式站架用内径25mm钢管焊接在人力轮内侧作套管，立柱用管外径25mm钢管插入套管中，可上下伸拉；上端设计钻两个直径10mm孔，用插销定位；向下拉出立柱插上插销，可使人力轮架空离地；上拉立柱插上插销，人力轮正常行驶。插销与车锁结合，支撑插销式车锁。

2.根据权利要求1所述的人助电力、人电双动力协同互动健身三轮车，其特征在于，车轮半轴飞轮，人力轮直径设计成比电动轮直径大20cm；前轮和电动轮用18时电动车轮，或电动轮和前轮用16时电动车轮，人力轮用18时电动车前轮，人力轮仍比电动轮直径大5cm；或两后轮直径同样大。

3.根据权利要求1所述的人助电力、人电双动力协同互动健身三轮车，其特征在于，所述带轮座椅包括1.5厚钢板椅面、所述椅面下焊角铁与轮轴，所述轮轴上安装四个小轮，所述小轮直径为40mm，所述椅面上包裹人造革和海绵。

4.根据权利要求1所述的人助电力、人电双动力协同互动健身三轮车，其 特征在于，前轮、后架均设减震器。

5.根据权利要求1所述的人助电力、人电双动力协同互动健身三轮车，其特征在于，轴承各用一个303与304，左右两边及前轮均设挡泥板。

6.根据权利要求1所述的人助电力、人电双动力协同互动健身三轮车，其特征在于，手把用内径25mm镀锌管加工焊接，中部以下管壁较厚，上部略薄；手把前端形状有A型手把、B型手把两种，A型手把直接向内焊接横把安装调速手柄和刹车把手，但横向手把向内，无法安装调速手柄，必须对调速手柄进行加工改造。即把调速手柄封口端切去，反向安装；

B型手把前端曲线设计，手把中部向上翘，下端向内倾斜，下端焊接横向套管，通过螺栓销与链轨柱管动配合，并用拉力弹簧余柱管上部连接起定位作用；两手把间距有限位板限定在60cm，横向管套和螺栓销配合，电器控制线和刹车线从手把管中间穿过。

7.根据权利要求1所述的人助电力、人电双动力协同互动健身三轮车，其特征在于，所述的三轮车包括四块蓄电池，所述蓄电池分别放置在主车架立撑与横撑结合部，横梁中部用两个减震器与主车架后端外侧连接定位。

8.根据权利要求7所述的人助电力、人电双动力协同互动健身三轮车，其特征在于，所述四块蓄电池分两组分开放置。