專利名稱：自行車的驅(qū)動機構(gòu)和配有這種機構(gòu)的自行車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于使后輪驅(qū)動自行車的前輪也驅(qū)動的傳動裝置。
公知的自行車包括后驅(qū)動輪和前導(dǎo)向輪。騎車人利用腳踏板驅(qū)動后輪，腳踏板配置在曲柄臂端部，曲柄臂連接于與鏈條嚙合的腳踏齒盤，鏈條帶動后輪上的齒輪。齒盤上的齒數(shù)與齒輪上的齒數(shù)之比決定傳動系數(shù)。
根據(jù)需要，自行車公為兩大類，一種稱為“公路”自行車，另一種稱為“土路”自行車，尤其稱作“土路腳踏車”。
許多改進(jìn)措施都對這兩類自行車有所改善，而且進(jìn)行得非常認(rèn)真。這樣，尤其是自行車配有不同的變速齒輪時，鏈環(huán)，齒輪輪齒都成型彎曲以提高效率，減少摩擦，變速時能降低時耗。同樣，橢圓形腳踏齒盤、滾針軸承，雙凸輪，呈特殊幾何形狀的車把都有助于提高效率。至于構(gòu)成不同配件和車架的材料，所有解決辦法，組合方法都已試驗過或在加以試驗，以減輕自行車的重量。
然而，這些自行車有很大的缺陷，運動性能差。對于公路自行車，當(dāng)公路路面附著力不很大(鋪石路面，路面有水，瀝青路面上有泥漿)時，或者如果在坡路上因騎車人重量移至前部而騎車搖晃，減輕了后輪的負(fù)重乃至引起后輪打滑時，缺陷尤其明顯。至于土路自行車，因為騎行的路面附著力不太大，并有一些自然界的障礙物(石子，泥漿，積水，樹葉)要越過，運動性能差是明顯的。
另一個是制動系統(tǒng)的缺陷，因為兩個輪子上的制動系統(tǒng)是獨立的，而且制動系統(tǒng)的逐漸制動的分配有賴于騎車人的判斷和機敏。
本發(fā)明的目的是提出一種驅(qū)動機構(gòu)，它尤其要解決運動性能差的問題，可使前后輪的制動系統(tǒng)相互依賴，能在稍加改進(jìn)的現(xiàn)有自行車上采用，使外加重量與自行車的重量協(xié)調(diào)整一致，成本低，具有制動系統(tǒng)與自行車其它零部件相當(dāng)?shù)陌踩煽啃约昂唵涡浴?br> 為此，根據(jù)本發(fā)明的自行車驅(qū)動機構(gòu)，它配有可帶動后輪及安裝在前叉上的前輪的騎車人腳踏驅(qū)動裝置，其特征在于，它包括使前輪與驅(qū)動裝置配合的傳動裝置。
由這一特殊特性，傳動裝置包括萬向節(jié)，其中第一半軸安裝成可相對于本架轉(zhuǎn)動，第二半軸安裝成可相對于車前叉轉(zhuǎn)動。
在這一情況下，第一半軸在其端部裝有從動齒輪以及與驅(qū)動裝置相配合的傳動機構(gòu)，第二半軸在其端部裝有主動齒輪以及與從動齒輪相配合的傳動機構(gòu)，從動齒輪連接于前輪以便帶動該前輪轉(zhuǎn)動。
由具體實施例，驅(qū)動裝置包括至少有一個齒盤的一個腳踏盤，至少一個裝于后輪一側(cè)并與后輪連接在一起的齒輪，以及一個把后述齒盤與所述齒輪連接起來的傳動機構(gòu);后輪也包括一個與該輪相連的同傳動機構(gòu)相配合的主動齒輪，傳動機構(gòu)連接于萬向節(jié)第一半軸的從動齒輪。
根據(jù)本發(fā)明的一個變型實施例，驅(qū)動裝置包括一個至少有兩個齒盤的腳踏盤，一個與后輪相連的齒輪，以及一個把兩個齒盤中的第一個齒盤連接于所述齒輪的傳動機構(gòu)，第二個齒盤與連接到萬向節(jié)第一半軸的從動齒輪上的傳動機構(gòu)相配合。
在所述的變型實施例中，變速箱置于腳踏齒盤和兩個齒盤之間，包括一個由腳踏盤的第一軸驅(qū)動的第二軸，一個由傳動機構(gòu)把第二軸與第三軸相互連接，以及一個支承兩個齒盤的由第三軸驅(qū)動的第四軸。
根據(jù)不同的實施例和變型實施例，車輪中一個輪子的從動齒輪可以裝飛輪，可脫開的直接傳動瓜形離合器可置于前輪的從動齒輪和所述前輪之間，不同齒輪可加以組合，使后輪的從動齒輪的轉(zhuǎn)速略大于前輪的從動齒輪的轉(zhuǎn)速，這樣，后輪打滑時，就由前輪驅(qū)動。
本發(fā)明也是涉及裝有上述驅(qū)動機構(gòu)的自行車。
根據(jù)所述自行車的一個特性，成套傳動機構(gòu)安裝在鏈罩中。
根據(jù)另一特性，所述鏈罩取代車架，并直接支承所有配件，尤其是前輪的車叉，轉(zhuǎn)向裝置，車座，后輪和驅(qū)動機構(gòu)。
本發(fā)明在后文中根據(jù)一個具體的實施例及其變型實施例加以說明，這些實施例應(yīng)用于土路自行車，但是這種自行車可在這種公路上直接騎行。說明是對照附圖進(jìn)行的，其中

圖1是裝有本發(fā)明傳動機構(gòu)的自行車的側(cè)視圖，圖2是前輪傳動機構(gòu)轉(zhuǎn)角傳動裝置的部分剖面正視圖，圖3是前輪傳動機構(gòu)轉(zhuǎn)角傳動裝置的零件側(cè)視圖，圖4是圖3中4-4線前輪傳動機構(gòu)的剖面圖，圖5是裝有本發(fā)明傳動機構(gòu)的自行車的一個變型實施例的部分剖面?zhèn)纫晥D，
圖6是圖5變型實施例中前輪的傳動機構(gòu)轉(zhuǎn)角傳動裝置的中線縱剖面圖，圖7是通過圖6中導(dǎo)向裝置轉(zhuǎn)動軸C-C的橫剖面圖，圖8是按照圖7中8-8線通過沿萬向節(jié)轉(zhuǎn)動軸水平面的剖面圖。
圖1所示為本發(fā)明自行車驅(qū)動機構(gòu)的側(cè)視圖。所述自行車包括由騎車人腳踏驅(qū)動后輪12的驅(qū)動裝置10。前輪14安裝在導(dǎo)向前叉16上。驅(qū)動機構(gòu)也包括使前輪驅(qū)動的傳動裝置18。
本發(fā)明的自行車有眾所周知的車架20，導(dǎo)向柱22，導(dǎo)向柱的上面是車把24，車把上裝有傳動機構(gòu)的各種操縱裝置26，此外還有高度可調(diào)的車座28。
驅(qū)動裝置10包括至少具有一個齒盤32的腳踏盤30，從動齒輪系統(tǒng)34，可變換從動齒輪系統(tǒng)34的齒輪的換速叉36，以及把齒盤32連接到齒輪系統(tǒng)34上的傳動機構(gòu)38。
后輪12也包括與傳動裝置18相配合使前輪驅(qū)動的主動齒輪40。所述的傳動裝置18主要包括配置在導(dǎo)向柱22下方的萬向節(jié)42，使連接于后輪12的主動齒輪40同萬向節(jié)42相連的傳動機構(gòu)44，配置在萬向節(jié)42與連接于前輪14的從動齒輪48之間另一傳動機構(gòu)46。鏈條收緊器45導(dǎo)引車鏈44，并校正車鏈的下垂度，避免搖晃。
圖2詳細(xì)示出萬向節(jié)42。萬向節(jié)42的第一半軸50在直角形支架54支承的軸承52中轉(zhuǎn)動，直角形支架54與車架20相連接，更具體地說，是與導(dǎo)向柱22的導(dǎo)向管相連接。
與車鏈44相配合的從動齒輪58由螺栓固定在半軸50的端部，主動齒輪40連接于后輪。
萬向結(jié)42也包括在軸承62中轉(zhuǎn)動的第二半軸60，軸承62通過焊接處64連接于前叉16。
主動齒輪66由螺栓68固定在第二半軸60上，與傳動機構(gòu)46和連接于前輪的從動齒輪48相配合。
軸承52和62在所示的實施例中包括滾針軸承。第二半軸60在軸承62內(nèi)轉(zhuǎn)動，由伸出的罩70保護(hù)齒輪66。
圖3詳細(xì)示出直角形支架54，直角形支架54固定在導(dǎo)向柱22上，也固定在斜杠23上，眾所周知，斜杠23是確保車架的剛度的。其他與圖1和圖2中相同的零件采用相同的標(biāo)號。
圖4詳細(xì)示出沿圖3中4-4線的水平截面。從該圖可推斷罩70的形狀，并確認(rèn)萬向節(jié)的中心位置，萬向節(jié)的軸向設(shè)置成與導(dǎo)向柱的中心線成直角。
現(xiàn)在來敘述本發(fā)明驅(qū)動機構(gòu)的功能。
騎車人蹬腳踏盤30，驅(qū)動后輪，腳踏盤30使齒盤32轉(zhuǎn)動，帶動傳動機構(gòu)38，傳動機構(gòu)38與連接于所輪的齒輪系統(tǒng)34中齒輪之一相配合，所用的換速叉是眾所周知的。
同時，齒輪40因為連接于后輪12，所以也被驅(qū)動轉(zhuǎn)動起來。然后傳動機構(gòu)44就沿著箭頭方向被帶動，使連接于萬向節(jié)42的半軸50上的齒輪58轉(zhuǎn)動。連鏈?zhǔn)站o器45可校正車鏈的下垂度，并且在自行車行進(jìn)中避免各種晃動。
半軸50帶動第二半軸60轉(zhuǎn)動，從而使齒輪66轉(zhuǎn)動，齒輪66與傳動機構(gòu)46相配合，以使連接于前輪14的齒輪48轉(zhuǎn)動。
這樣，后輪12的轉(zhuǎn)動導(dǎo)致前輪14的轉(zhuǎn)動。
各種齒輪的尺寸保證前后輪傳動比相同，因此兩個車輪嚴(yán)格按同速轉(zhuǎn)動。在這種情況下，自行車就是兩個驅(qū)動輪連續(xù)工作。
另一方面，人們都知道飛輪系統(tǒng)的作用，飛輪一般安裝在后輪上，使騎車人不蹬腳踏板即可利用積聚的慣性讓后輪12自由轉(zhuǎn)動。飛輪配置在后輪的輪轂中，一般由一個可起落的棘爪構(gòu)成，所述的棘爪配置在作相對于與車架連接的固定軸轉(zhuǎn)動的第一部分和作相對于第一部分轉(zhuǎn)動的第二部分之間。
由本發(fā)明的一個變型實施例，也可以把飛輪安裝在前輪14上，以便在自行車行進(jìn)時，騎車人可暫停蹬腳踏盤驅(qū)動傳動機構(gòu)44和46。為了獲得這一結(jié)果，也必須把后輪的主動齒輪40和前輪的從動輪48安裝在相應(yīng)的飛輪部件上。
由另一個變型實施例，也可以考慮一種傳動機構(gòu)，使前輪的轉(zhuǎn)速小于后輪的轉(zhuǎn)速。在這種情況下，考慮到飛輪的作用，只有后輪是驅(qū)動輪，前輪的飛輪只有在后輪打滑時才使齒輪嚙合。
這樣的驅(qū)動機構(gòu)從制造自行車的同時就安裝好了，當(dāng)然也可以安裝在進(jìn)行過一些簡單改進(jìn)的現(xiàn)有自行車上，至多把原有的車叉換成新的車叉。
由本發(fā)明的一種變型驅(qū)動機構(gòu)，在下文中對照圖5至圖8加以描述。
圖5中的自行車包括形成罩113的車架120，罩113中配置所有傳動機構(gòu)，尤其是驅(qū)動裝置110，后輪112的傳動裝置和前輪114的傳動裝置118。
該自行車也包括導(dǎo)向前叉116，前叉116形成前輪傳動裝置的罩117。
車架120直接支承車把124，各種傳動機構(gòu)的操縱裝置126和車座128。
驅(qū)動裝置110包括帶有一副腳踏板的腳踏盤130，騎車人蹬腳踏板帶動第一軸133，第一軸133與第二軸135相結(jié)合，第二軸135上固定有至少一個齒輪137。傳動機構(gòu)139把該齒輪137連接于同第三軸141相連接的另一個齒輪。
所述的第三軸與第四軸143直接結(jié)合，第四軸143上固定有兩個齒盤132和140，這兩個齒盤132和140分別與傳動機構(gòu)138和144相配合，傳動機構(gòu)138與連接于后輪的從動齒134相嚙合，傳動機構(gòu)144連接于萬向節(jié)142。
這套軸四個軸以及相應(yīng)的齒輪構(gòu)成變速箱131。萬向節(jié)142以及導(dǎo)向柱122在圖6和圖7中予以詳細(xì)示出。
萬向節(jié)142包括兩個半軸150和160，這兩個半軸分別在連接于車架120和車叉116的軸承152和162中轉(zhuǎn)動。
更具體地說，傳動機構(gòu)即車鏈144與從動齒輪158連接，其中轉(zhuǎn)動軸穿過C-C方向的中心軸。該齒輪158連接于半軸150。
半軸160也支承主動齒輪166，主動輪166由傳動機構(gòu)146與連接于前輪的從動齒輪148相連接。
圖7示出形成罩的車架的形狀以及所述的變型實施例的特殊導(dǎo)向柱。
在車架端部的上構(gòu)件145和下構(gòu)件147上裝有轉(zhuǎn)動夾具，轉(zhuǎn)動夾具分別包括按照車架外形成形的限位塊149和151，其內(nèi)擰入螺栓153和155，螺栓頂端分別位于同車叉相連的滾珠軸承157和159的內(nèi)套圈上。
墊圈161，163置于軸承內(nèi)套圈和限位塊之間。
在導(dǎo)向柱的上部配置有眾所周知的安裝車把桿167的桿座165，車把桿167用楔子169加以緊固。
圖6中，相同的零件采用相同的標(biāo)號。配置在車叉116和導(dǎo)向柱122內(nèi)以便使車叉繞導(dǎo)向軸轉(zhuǎn)動的凹槽可以用防塵罩173加以封閉。
車叉116以不對稱的單支桿方式加以實現(xiàn)，以限制車重和零件數(shù)目。實際上，車叉具有的強度就其一部分而言，足以承受全部應(yīng)力。
更具體地說，所采用的材料是具有眾所周知的強度一重量比的合成材料。此外在某些需要提高強度(即剛度)的部位可以安裝加固件;對于導(dǎo)向柱滾珠軸承座，齒輪的軸承座，萬向節(jié)軸承座以及輪軸或腳踏盤的軸和變速箱的軸尤其如此。
就變速箱而言(其操縱裝置因公知而未示出)，可以用相互并聯(lián)且聯(lián)結(jié)到第二軸和第三軸上的齒輪，以類似于摩托車變速箱的方式改善傳動比的變化方式。在這種情況下，換速叉以及齒輪變換時鏈條斜向工作的缺陷即可得到克服。
至于各種傳動機構(gòu)，就是自行車領(lǐng)域公知的環(huán)鏈，但它們可以用開槽皮帶予以取代，在這種情況下，皮帶輪取代齒輪。這一改變是現(xiàn)有技術(shù)可以辦得到的。
在圖5至圖8所示的變型實施例中，可以使用飛濺潤滑法。只要很少的油就夠了。而且因為車架-罩是密封的，所以不會存在油污染的問題。這個優(yōu)點是不可忽視的，眾所周知，轉(zhuǎn)動構(gòu)件，軸承及軸的損耗在自行車上達(dá)30%的數(shù)量級。
必須配置一些通車架-罩各種構(gòu)件的孔。為了使圖面清晰，且因為這些孔是現(xiàn)有技術(shù)可以辦到的，因此這些孔在圖上未示出。
圖5至圖8中自行車變型實施例的驅(qū)動機構(gòu)110的功能基本上同先前一樣，為此，相同的構(gòu)件或功能相同的構(gòu)件在同一數(shù)字前加個“1”字予以標(biāo)出。至于不同的構(gòu)件，采用百位數(shù)序中的奇數(shù)標(biāo)示。
騎車人運用腳踏板上的轉(zhuǎn)矩，使第一軸以及變速箱的第二、第三和第四軸轉(zhuǎn)動。由它們的轉(zhuǎn)動驅(qū)動傳動機構(gòu)138和144，使前輪和后輪轉(zhuǎn)動。
就前述實施例而言，可以在該變型實施例中使兩個轉(zhuǎn)子同時成為驅(qū)力輪或前輪內(nèi)裝飛輪和直接傳動爪形離合器，只有在后輪打滑時前輪才是驅(qū)動輪。
當(dāng)兩個車輪同時是驅(qū)動輪時，制動系統(tǒng)同時起作用，而且前后輪相互作用。
同樣，可以配置機器腳踏兩用車領(lǐng)域中公知的用以驅(qū)動前輪的慣性重塊離心離合器。
所述變型實施例的另一個優(yōu)點是，由于不用通常的齒盤而增加了距地面安全高度，對于土路自行車來說，這個優(yōu)點尤其大。
實際試驗表明，所述自行車使用更為方便，運動性能得到提高，在坡路滑溜的路面上，當(dāng)騎車人的重量前傾時尤為如此。至于驅(qū)動機構(gòu)連同前輪驅(qū)動的外加重量，估計可達(dá)500克至800克。
在所述變型實施例的情況中，因為考慮到?jīng)]有什么額外重量，所以對于自行車的重量問題重視使用合成材料，尤其是采用塑料制造傳動構(gòu)件而在重量方面得到的好處。
此外，鑒于傳動機構(gòu)和軸承可以得到潤滑，及傳動機構(gòu)，鏈條式皮帶上的力可以理想地作用在軸上，總效率得到提高。
關(guān)于前輪只有在后輪打滑時才實現(xiàn)驅(qū)動這一問題，只要后輪傳動裝置(40，134)比前輪傳動裝置少一齒，即可改變傳動比。在這種情況下，后輪比前輪轉(zhuǎn)動得稍快一些。只有后輪的飛輪的齒嚙合，前輪飛輪只有在后輪打滑時才使齒嚙合。
權(quán)利要求
1.一種自行車驅(qū)動機構(gòu)，它的驅(qū)動裝置(10，110)通過有效地作用與裝在導(dǎo)向車叉(16，116)上的前輪相配合，并驅(qū)動后輪(12，112)，其特征在于該驅(qū)動機構(gòu)包括傳動裝置(19，119)，以驅(qū)動與驅(qū)動裝置相配合的前輪(14，114)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的驅(qū)動機構(gòu)，其特征在于，傳動裝置(18，118)包括萬向節(jié)(42，142)，其中，第一半軸(50，150)安裝成可相對于車架(20，120)轉(zhuǎn)動，第二半軸(60，160)安裝成可相對于車叉(16，116)轉(zhuǎn)動。
3.由權(quán)利要求2的驅(qū)動機構(gòu)，其特征在于，第一半軸(50，150)在其端部裝有從動齒輪(58，158)以及與驅(qū)動裝置(10，110)相配合的傳動機構(gòu)(44，144)，其特征還在于，第二半軸(60，160)在其端部裝有主動齒輪(66，166)以及與從動齒輪(48，148)相配合的傳動機構(gòu)(46，146)，從動齒輪(48，148)連接于前輪(14，114)以便帶動該前輪轉(zhuǎn)動。
4.由權(quán)利要求3的驅(qū)動機構(gòu)，其特征在于，驅(qū)動裝置(10)包括一個至少具有一個齒盤(32)的腳踏盤(30)，至少一個配置于后輪(12)一側(cè)并與之相連的齒輪(34)，一個使所述齒盤與所述齒輪相連接的傳動機構(gòu)(38)，其特征還在于，后輪(12)也包括與該輪相連接且與傳動機構(gòu)(44)相配合的一個主動齒輪(40)，所述傳動機構(gòu)(44)連接到萬向節(jié)(42)的第一半軸(50)的從動齒輪(58)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的驅(qū)動機構(gòu)，其特征在于，驅(qū)動裝置(110)包括一個具有至少兩個齒盤(132)的腳踏盤(130)，一個與后輪(112)連接的齒輪(132)，以及一個把兩個齒盤中的第一個齒盤連接到所述的齒輪上的傳動機構(gòu)(138)，其特征還在于，第二齒盤(132)同連接于萬向節(jié)第一半軸的從動齒輪(158)的傳動機構(gòu)(144)相配合。
6.由前述權(quán)利要求中任何一個權(quán)利要求的驅(qū)動機構(gòu)，其特征在于，一個變速箱(131)配置在腳踏齒盤和兩個齒盤之間。
7.由權(quán)利要求6的驅(qū)動機構(gòu)，其特征在于，變速箱包括一個由腳踏盤的第一軸驅(qū)動的第二軸(135)，一個傳動機構(gòu)(139)連接第二軸與第三軸(141)以及一個支承兩個齒盤(132)的由第三軸驅(qū)動的第四軸(143)。
8.由權(quán)利要求7的驅(qū)動機構(gòu)，其特征在于，第二軸(135)和第三軸(141)包括幾個齒輪，以便改變傳動比。
9.由前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求的驅(qū)動機構(gòu)，其特征在于，車輪中一個輪子的從動齒輪(34，134，47，148)至少裝有一個飛輪。
10.由權(quán)利要求9的驅(qū)動機構(gòu)，其特征在于，各種齒輪的傳動比是，后輪的從動齒輪(40，134)的轉(zhuǎn)速略大于前轉(zhuǎn)的從動齒輪(148，166)的轉(zhuǎn)速，以便所述前輪在后輪打滑時就成為驅(qū)動輪。
11.由權(quán)利要求1至8中任一權(quán)利要求的驅(qū)動機構(gòu)，其特征在于，該驅(qū)動機構(gòu)包括一個配置在前輪的從動齒輪和所述前輪之間的可分離爪形離合器。
12.裝有根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一權(quán)利要求所限定的驅(qū)動機構(gòu)的自行車。
13.由權(quán)利要求12的自行車，其特征在于全套傳動機構(gòu)配置在罩(117)中。
14.由權(quán)利要求13的自行車，其特征在于罩(117)起到車架的作用，并直接支承所有配件，尤其是前輪的車叉(116)，導(dǎo)向裝置(122)，車座(128)，后輪(112)和驅(qū)動機構(gòu)(110)。
全文摘要
自行車驅(qū)動機構(gòu)，其中前輪裝在配有驅(qū)動裝置(10)的導(dǎo)向前車叉(16)上，該驅(qū)動裝置(10)由騎車人驅(qū)動并帶動后輪(2)，其特征是，這種驅(qū)動機構(gòu)包括驅(qū)動前輪(14)的傳動裝置(18)，該傳動裝置(18)與驅(qū)動裝置相配合。裝有上述驅(qū)動機構(gòu)的自行車。
文檔編號B62M23/00GK1054942SQ9110139
公開日1991年10月2日 申請日期1991年2月14日 優(yōu)先權(quán)日1990年2月15日
發(fā)明者卞尼克·金-克利斯托夫, 查龍·金-伊文斯, 弗羅戈·菲利普, 薩瓦爾德·弗朗克, 薩瓦爾德·波德里克, 查龍·菲利普, 拉卡斯特·弗朗西斯, 拉卡斯特·安妮, 拉卡斯特·克里斯汀, 拉卡斯特·吉恩·馬萊 申請人:卞尼克·金-克利斯托夫, 查龍·金-伊文斯, 弗羅戈·菲利普, 薩瓦爾德·弗朗克, 薩瓦爾德·波德里克, 查龍·菲利普, 拉卡斯特·弗朗西斯, 拉卡斯特·安妮, 拉卡斯特·克里斯汀, 拉卡斯特·吉恩·馬萊