專利名稱：主要用于自行車和類似的被驅(qū)動車輛的交替驅(qū)動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種交替驅(qū)動裝置，主要用于自行車和類似的被驅(qū)動車輛，其中所述車輛包括車架和可樞轉(zhuǎn)地連接到車架的被驅(qū)動輪，所述驅(qū)動裝置包括一對設(shè)計相同、驅(qū)動方向相反且安裝在車架的相應(yīng)兩側(cè)的驅(qū)動單元，各個所述驅(qū)動單元包括相應(yīng)的擺臂，所述擺臂繞安裝在車架上的共同的擺動軸樞轉(zhuǎn)以繞擺動軸進行交替的擺動運動，各個擺臂具有相應(yīng)的驅(qū)動臂，所述驅(qū)動臂具有限定驅(qū)動路徑的邊緣，所述單元包括安裝在所述車架上并在所述車架上樞轉(zhuǎn)以進行繞驅(qū)動軸線的圓形運動的共同的驅(qū)動軸，各個驅(qū)動單元包括相應(yīng)的螺栓和驅(qū)動輪，所述螺栓具有與所述驅(qū)動軸線基本平行的軸線，并且連接到所述共同的驅(qū)動軸以及與所述共同的驅(qū)動軸一起繞所述驅(qū)動軸線沿相應(yīng)的圓形路徑轉(zhuǎn)動，所述驅(qū)動輪連接到所述螺栓并在所述螺栓上樞轉(zhuǎn)，所述驅(qū)動輪被壓向所述驅(qū)動路徑中相關(guān)的一條驅(qū)動路徑，使得在所述驅(qū)動輪轉(zhuǎn)動期間它們的表面沿所述相關(guān)的驅(qū)動路徑先按第一方向、然后按返回的第二方向滾動，由此使所述擺臂進行交替的擺動運動，所述驅(qū)動輪彼此機械地連接并且在每個位置它們都繞所述驅(qū)動軸相對于彼此在角度上偏移180°，相應(yīng)的柔性繩連接到所述擺臂中相關(guān)的一個擺臂，并且相應(yīng)的被偏壓的(受偏向力的，biased)繞繩筒以這樣的方式繞所述被驅(qū)動輪的軸安裝和連接到所述被驅(qū)動輪，即允許扭矩從所述繞繩筒僅沿單一的但相互不同的轉(zhuǎn)動方向傳遞到所述輪，其中所述繩連接到所述相關(guān)的繞繩筒和以相應(yīng)的預(yù)定圈數(shù)卷繞在所述相關(guān)的繞繩筒上，使得在驅(qū)動操作期間所述圈數(shù)以相互交替的方式改變。術(shù)語“交替驅(qū)動裝置”表示這樣一種驅(qū)動系統(tǒng)，其中提供驅(qū)動力的驅(qū)動源的輸出元件繞圓形路徑轉(zhuǎn)動，并且該圓形運動首先轉(zhuǎn)換成交替的擺動運動，然后擺動元件被用于驅(qū)動安裝在車輛的車架上的車輛被驅(qū)動輪。交替驅(qū)動裝置的操作條件是包括一對相同但相對 (相反)著定位的驅(qū)動單元，并且驅(qū)動單元的驅(qū)動曲線應(yīng)當(dāng)具有一定的交迭，使得在任何時候都至少有一個單元處于驅(qū)動位置。
背景技術(shù)：
在美國專利US 5，833，257中記載了一種為自行車應(yīng)用而開發(fā)的交替驅(qū)動裝置， 該專利詳細公開了這種驅(qū)動裝置的特性。該專利示出了幾種實施方式，從實用的角度來說， 其中圖11所示的桿聯(lián)動機構(gòu)或圖16所示的凸輪驅(qū)動裝置似乎可以實現(xiàn)。凸輪驅(qū)動裝置的明顯優(yōu)點在于，通過對凸輪盤形狀的適當(dāng)設(shè)計，驅(qū)動特性可在寬范圍內(nèi)變動，但是在所示的實施方式中，凸輪盤具有大的尺寸和重量，并且凸輪盤的存在大大限制了用于牽引目的的擺動元件的應(yīng)用。該凸輪驅(qū)動裝置實施方式的優(yōu)詵和已研發(fā)出的實施例可從主頁www, skyex. com/ stringbike上獲知，其中示出了一輛曾在1999年在拉斯維加斯的國際自行車博覽會 INTERBIKE和1998年在Friedrichshafen(德國)的EUR0BIKE博覽會上展出過的自行車的圖片。在該實施例中，驅(qū)動擺臂被設(shè)計為雙臂杠桿，并且凸輪盤的外緣被壓靠在固定于雙臂杠桿下端的滾珠軸承的外圈上。傳動比(變速比)的改變由沿杠桿的另一個臂被引導(dǎo)的繩輪的滑動運動來提供。這種設(shè)計的缺陷是由凸輪盤對雙臂杠桿的軸施加的壓力很高，這有可能扭曲車架，并且必須提供特別設(shè)計的堅固軸承來抵抗這種高載荷。另一個缺陷是擺臂的前后運動由單個繩輪傳遞到自行車后輪上的繞繩筒，并且當(dāng)在擺動運動期間繩輪上的圈數(shù)改變時，作用在擺臂上的力具有不僅處在其運動平面內(nèi)而且沿著橫向的分量，所述橫向分量有可能使擺臂彎曲，并且其軸承必須被設(shè)計成承受這種不希望的扭矩。由塑料材料制成的繩無法抵抗高的彎曲載荷，并且根據(jù)壽命測試其在每工作600-800千米之后便會斷裂。還有一個缺陷是需要單獨的繩偏壓組件使擺臂返回到其在每個擺動循環(huán)中的初始位置，并且該組件在車架和繞繩筒上需要很大的空間，且它的存在增加了制造成本。根據(jù)所引用的公開文獻的圖11，驅(qū)動臂由相互成鈍角的兩個部件組成，并且在所述部件的連接軸上設(shè)有滾珠軸承，該軸承沿著被設(shè)計為連桿的擺臂的內(nèi)部線性凹槽滾動， 其中在擺臂的任一運動方向上，滾珠軸承沿線性凹槽的相對的各個壁滾動。聯(lián)接件的對稱線穿過擺動運動的中心?；谠O(shè)計上的限制，不可能調(diào)節(jié)或改變驅(qū)動特性，并且可由這種典型的聯(lián)動驅(qū)動裝置獲得的驅(qū)動特性明顯不同于由利用圓形齒輪的鏈傳動自行車的驅(qū)動特性提供的驅(qū)動感覺。這種設(shè)計的另一個問題在于難以改變傳動比，因為在可供繩輪沿著移動的線性擺臂上沒有足夠的地方，從而其自由運動不會被車架、尤其是后叉的存在所限制。盡管有上述問題，但是與交替驅(qū)動裝置相關(guān)的優(yōu)點也很明顯，并且它們在所引用的網(wǎng)站上公開的表中被概述，即利用這種驅(qū)動系統(tǒng)，傳動比可隨時改變，該系統(tǒng)對污染、磨損和潮氣不敏感，由于它在驅(qū)動系統(tǒng)中僅使用滾動元件，所以它具有高的效率。另一個優(yōu)點是沒有使用鏈條以及沒有與鏈條的存在有關(guān)的限制，包括難以拆卸被驅(qū)動的后輪。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是保持交替驅(qū)動裝置的上述優(yōu)點，同時消除或大大減少它的缺陷， 包括所產(chǎn)生的驅(qū)動曲線非常接近于由鏈傳動自行車提供的驅(qū)動曲線，并且大大降低作用在擺臂的軸上及由此作用在車架上的扭曲荷載。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，應(yīng)當(dāng)提供這樣一種驅(qū)動系統(tǒng)，其中繩可承受作用在其上的、因在繞繩筒上反復(fù)卷起和退繞以及因拉力波動所產(chǎn)生的彎曲載荷，而沒有撕裂或斷裂的危險。根據(jù)另一個方面，本發(fā)明的目的還在于提供在自行車的載荷狀態(tài)和無載荷狀態(tài)下對傳動比的輕松而簡便的調(diào)節(jié)。這些和其它目的已通過在所附的權(quán)利要求中要求保護的交替驅(qū)動裝置的設(shè)計得以實現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的交替驅(qū)動裝置可主要用于自行車，但它也可優(yōu)選地用于三輪車和特殊的自行車。容易改變傳動比的可能性實現(xiàn)了在由較小功率的電動機或常規(guī)發(fā)動機驅(qū)動的較小車輛中的應(yīng)用。特別是在電動機的情況下，高的起動轉(zhuǎn)矩的要求難以滿足，因為針對給定功率設(shè)計的電動機具有小的起動轉(zhuǎn)矩，而額定功率僅可在較高的電機轉(zhuǎn)速下獲得。在這些情況下，使用根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動裝置可代表理想的解決方案。如果轉(zhuǎn)動不是由靠人力移動的驅(qū)動臂提供的，則只需提供驅(qū)動輪繞驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)動。


現(xiàn)在將結(jié)合優(yōu)選的實施方式描述根據(jù)本發(fā)明的交替驅(qū)動裝置，其中將參照附圖。 在附圖中圖1用透視圖示出帶有驅(qū)動裝置的自行車；圖2從不同的視角示出圖1的自行車的透視圖；圖3示出擺臂的透視圖，其中自行車的某些元件未示出；圖4是剖視簡圖，示出了驅(qū)動輪和驅(qū)動臂的連接；圖5是一不同實施方式的類似于圖4的簡圖；圖6是擺臂的一個實施方式的側(cè)視圖；圖7是簡化透視圖，示出繩分支的路徑；圖8是簡圖，示出了擺臂的設(shè)計、繩輪的定位和用于改變傳動比的組件；圖9是簡圖，示出控制傳動比改變的鮑頓絲的路徑；圖10示出了運動學(xué)簡圖，示出在不同的驅(qū)動路徑和不同的擺動運動位置的驅(qū)動
裝置；圖11示出最佳的驅(qū)動路徑及其特性；圖12的曲線圖示出在三種不同的驅(qū)動路徑形狀下作為驅(qū)動臂的角位置的函數(shù)的驅(qū)動臂的角速度；圖13示出角位移相對于左右驅(qū)動單元的傳動比的曲線圖，但未示出它們的相互作用；圖14示出類似于圖13的曲線圖，還示出了兩側(cè)的相互作用和各繩分支中的繩力；圖15示出擺臂的另一個實施方式，示出了擺臂的某些特性角度；圖16示出擺臂的側(cè)視圖，還示出了控制用鮑頓絲的路徑；圖17示出一組件的剖視詳圖，利用該組件可針對不同側(cè)調(diào)節(jié)不同的傳動比；以及圖18示出用于將驅(qū)動繩連接到車架的搖桿的三幅簡圖。
具體實施例方式圖1和2示出從不同的視角得到的一自行車的細節(jié)的透視圖，該自行車帶有根據(jù)本發(fā)明的使用擺臂的驅(qū)動裝置。除了所用的驅(qū)動系統(tǒng)之外，自行車還裝備有常規(guī)的零件或單元，包括用管狀元件制成的剛性車架1，剛性車架1具有相應(yīng)的前輪和后輪保持叉，并且在后叉的端部區(qū)域設(shè)有相應(yīng)的凹槽或窩，用以安裝后輪2的軸3的端部。前叉和前輪在圖中未示出，因為前輪不被驅(qū)動。車架1具有車架桿，車架桿從下方大致以V形分別朝車把和車座延伸和分岔，并且這些桿在它們的下端相互連接，且在該連接區(qū)域內(nèi)設(shè)有下部中空連接元件，與常規(guī)自行車的類似連接區(qū)域相比，該連接元件具有不同的設(shè)計。區(qū)別在于，在本設(shè)計中，不僅設(shè)有這樣的單個套筒，該套筒具有垂直于車架平面的軸線，適于可樞轉(zhuǎn)地保持使布置在自行車左右兩側(cè)的相應(yīng)驅(qū)動臂5、6相連的驅(qū)動軸4，而且連接元件具有更靠下方且朝向后的方向偏移的第二套筒，它的任務(wù)是保持和可樞轉(zhuǎn)地支撐也布置在自行車相應(yīng)兩側(cè)的相應(yīng)擺臂10、 10 ’，所述擺臂可繞該軸彼此獨立地轉(zhuǎn)動。在橫向上，驅(qū)動軸4被引導(dǎo)穿入和沿側(cè)向伸出為它提供樞轉(zhuǎn)支撐的第一套筒，并且各軸端剛性地連接到以不同于常規(guī)踏板臂的方式設(shè)計的相應(yīng)驅(qū)動臂5和6。驅(qū)動臂5和6 具有相同的形狀，但它們的位置相對于彼此轉(zhuǎn)過180°。每個驅(qū)動臂5、6包括各自的成對柄 7、8和7’、8’，每個柄與柄對中的另一個柄形成一鈍角，并且相應(yīng)的柄通過相應(yīng)的橫向螺栓 9、9’(在圖2中示出了螺栓9)彼此剛性互連。柄7和8形成介于約100和120°之間、優(yōu)選為110°的角度。屬于在自行車左側(cè)的驅(qū)動臂6的內(nèi)柄7相對于在自行車右側(cè)的驅(qū)動臂5 的內(nèi)柄7’偏移180°，而外柄8平行于另一側(cè)的外柄8’延伸，但它們的方向相反，這樣左右兩側(cè)的驅(qū)動臂5和6如在常規(guī)自行車中慣常的那樣始終處在相反/相對的位置(圖1)。為了在表示上一致，自行車左、右兩側(cè)的對應(yīng)元件如此區(qū)分，即右側(cè)元件的附圖標(biāo)記帶有(’) 號。內(nèi)柄和外柄7、8的中心軸線不處在同一個平面內(nèi)，而是這些平面在橫向上間隔開。間距由螺栓9的長度限定。相應(yīng)的驅(qū)動輪15 (和另一側(cè)的15’ )被固定和軸接(journal)在螺栓9、9’上，它們的任務(wù)是將騎車者施加在驅(qū)動臂5和6上的力(扭矩)傳遞到相應(yīng)的擺臂 10、10，。圖3將兩個擺臂10、10’，使擺臂10、10’互連的擺動軸11，移動擺臂10、10’的兩個驅(qū)動輪15、15，，以及與擺臂10、10，可滑動地接合的繩輪和^a，、26b，示出為獨立單元，就像自行車的其它零件不可見那樣。擺臂10、10’通過擺動軸11相互連接(擺動軸11被引導(dǎo)成在上述的第二或輔助套筒內(nèi)作交替的轉(zhuǎn)動運動)，使得相應(yīng)的軸承12、12’ 布置在擺動軸11的兩個端部區(qū)域，并且軸承12、12’具有裝配在相應(yīng)孔內(nèi)的外圈，所述孔在擺臂10、10’的內(nèi)部部分中制成。軸承12、12’的外部由相應(yīng)的防塵帽13、13’蓋住。自行車左右兩側(cè)的驅(qū)動臂5和6形成單個剛性單元，而擺臂10和10’僅僅相互連接，但它們可以繞擺動軸11相對于彼此自由轉(zhuǎn)動。擺臂10、10’是大致成三角形并且具有大的中央開口的元件，并且它們的主結(jié)構(gòu)部分包括呈弓形的內(nèi)頭部14、14’且限定有以緊配合接納軸承12、12’的相應(yīng)外圈的孔。兩個岔臂從頭部14朝向外的方向延伸，并彼此形成銳角，其中前臂(更靠近前輪的)具有充當(dāng)驅(qū)動臂16，16’的功能，而后臂(更靠近后輪的)充當(dāng)牽引臂17，17’。驅(qū)動臂16、16’限定各自的相同的驅(qū)動路徑18、18’，而牽引臂17、17’限定各自的相同的牽引路徑19、19’。驅(qū)動臂16,16'的和牽引臂17,17'的離頭部14,14'最遠的端部區(qū)域由確保剛性和承載能力的相應(yīng)連接臂20、20’連接。連接臂20、20’可用如所示的最簡單的方式制造，即由單個板制成，但考慮到載荷僅僅施加在擺動運動的前部這一事實，連接臂20，20’也可以可樞轉(zhuǎn)地聯(lián)接到鄰臂。擺臂10、10’可由單個板材制成，但是為了提供足夠的剛度并確保經(jīng)濟地使用原材料，優(yōu)選地，每個臂都用一對間隔開的形狀相同的金屬板片制成，這些金屬板片可優(yōu)選地為不銹鋼板，其中這些板片相連而形成單個單元。板片之間的間距或距離可用于容納特定的結(jié)構(gòu)元件。圖6示出了這樣一種優(yōu)選的擺臂件21的設(shè)計。與圖3所示的實施方式相比的差別在于，在該實施方式中，驅(qū)動臂16、牽引臂17和連接臂20全都具有格柵結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)以輕的重量提供良好的承載能力。圖6示出在頭部14內(nèi)制成的用于接納軸承12的外圈的孔22。擺臂件21以孔22的中心為轉(zhuǎn)動中心23，繞其轉(zhuǎn)動和擺動。在圖6中示出了多個較小的孔M，它們與穿過它們的螺栓一起將擺臂件21與其后面的另一個間隔開的擺臂件21b (該第二個擺臂件在圖6中不可見，但在圖5和16中可見) 連接起來。擺臂件21和21a以及21’和21b’之間的間距可優(yōu)選地在1. 5到3mm之間，并且這些部件可用2到2. 5mm的硬化不銹鋼板制造。
為了理解擺臂10、10’的運動，應(yīng)當(dāng)將圖1和2與圖3比較，并且應(yīng)注意到，驅(qū)動輪 15，15’轉(zhuǎn)動并固定在連接驅(qū)動臂5的柄7、8的螺栓9、9’上，且這些驅(qū)動輪15、15’與驅(qū)動臂16、16’的驅(qū)動路徑18、18’接合并沿著驅(qū)動路徑18、18’滾動。圖4和5是垂直于擺臂 10的驅(qū)動臂16的平面截取的剖視圖，示出了驅(qū)動輪15與驅(qū)動臂16的接合。圖4示出擺臂 10由單個較厚的板片制成的實施方式。在那種情況下，擺臂10的驅(qū)動臂16的面向驅(qū)動輪的邊緣限定了凹槽25。圖5與圖6的實施方式對應(yīng)，其中擺臂10包括一對間隔開且相連的擺臂件21和21b。在該實施方式中，擺臂件之間的空間構(gòu)成凹槽25，其無需以一單獨的操作步驟來加工。在圖4和5中可以看到，驅(qū)動輪15的邊緣輪廓包括從該邊緣伸出并配合在凹槽25內(nèi)的鼻突36。鼻突36的存在為驅(qū)動輪15在垂直于圖面的方向上提供了穩(wěn)定的定位和引導(dǎo)。當(dāng)驅(qū)動臂5、6轉(zhuǎn)動時，驅(qū)動輪15將繞驅(qū)動軸4的中心線沿圓形路徑移動，而這種圓形運動將決定擺臂10繞轉(zhuǎn)動中心23的擺動運動，如將在下面解釋的那樣。在描述這種受引導(dǎo)的運動之前，再來參照圖3，其示出了恰在牽引臂17、17’的前面(即朝向自行車前輪的方向)存在各對繩輪^a、26b和^a’、26b’，所述繩輪具有與相應(yīng)的牽引路徑19、 19’接合的軸。這些繩輪具有各自的連接軸35、35’(這些軸35、35’在圖3中被蓋住而不可見，但在圖8和16中可見)，所述連接軸具有相應(yīng)的轉(zhuǎn)動軸線27、27’。在它們的往復(fù)擺動期間，擺臂10、10’通過卷繞在這些繩輪^a、b和^a、b’上的繩將驅(qū)動力傳遞到后輪2。圖7示出自行車的后輪2的驅(qū)動裝置的從左側(cè)的繩輪^a、26b開始的簡圖。由于在自行車兩側(cè)都可等同地找到根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動裝置，所以圖7的簡圖也適用于另一側(cè)的驅(qū)動裝置，但左右兩側(cè)的即時位置始終是相對的。繞后輪2的軸3布置有繞繩筒61，這也在圖2中示出。繩觀的兩個端部29a和^b附連在繞繩筒61上。繩38僅承受牽拉載荷。 在繞繩筒61的內(nèi)部布置有螺旋彈簧33，其將繩觀始終保持在偏壓位置，并確保擺動系統(tǒng)的返回運動。在自行車的另一側(cè)可找到具有繞繩筒61’的類似組件。在繩的端部2如和^^ 有預(yù)定的圈數(shù)卷繞在筒61上而形成相應(yīng)的繞組。當(dāng)自行車被驅(qū)動時，所述圈數(shù)改變，因為繩是循環(huán)地卷起和退繞的。最高的圈數(shù)約為4或5。兩個相鄰繞組的方向是相對的，因此繞繩筒61的任何角位移都與繩分支^aJSb的離開相應(yīng)繞組的相同量的位移有關(guān)。繩位移的橫向分量相對于兩個繞組的中央平面對稱，這意味著由兩個繩分支^aJSb的力得到的合力的作用線將始終落在中央平面內(nèi)，是在繩輪26a和26b之間處于中間位置的平面。兩個繩分支28a和28b被引導(dǎo)繞過相關(guān)的繩輪^a J6b，然后朝向后的方向繼續(xù)它們的路徑而在平衡輪30處結(jié)合到一起。平衡輪30具有帶豎立軸的軸承，該豎立軸由附連在后叉的中央?yún)^(qū)域的樞轉(zhuǎn)支撐件31保持。支撐件31的樞轉(zhuǎn)夾持確保平衡輪30的平面總是處在繩的始終沿切向離開繩輪26a、b的平面內(nèi)，這樣只有這種切向拉力可作用于平衡輪30。樞轉(zhuǎn)支撐件30也可設(shè)計成如圖18a、b和c所示可供快速且舒適地脫開驅(qū)動繩。在這種設(shè)計中， 突耳71被焊接在自行車后叉的中部，保持一軸72，并且搖臂73繞軸72樞轉(zhuǎn)而保持固定軸 75。平衡輪30樞轉(zhuǎn)，并且由固定軸75以小的游隙固定。在平衡輪30的凸緣設(shè)置有凹部 77。搖臂73包括朝平衡輪30的凸緣突出的突出部76。驅(qū)動繩觀圍繞平衡輪30，并且在自行車的驅(qū)動操作期間，繩觀最多只具有小的位移。通常，凹部77如圖18b所示面朝向后的方向，并且突出部76防止驅(qū)動繩觀(在處于松弛狀態(tài)時)偶然地或在繩觀被拉緊時脫離平衡輪30。圖18c示出相對于圖18b所示的位置轉(zhuǎn)過了半圈的平衡輪30，該位置可用于有意地脫開繩28。在突出部76和凹部77的邊緣之間形成的間距大于繩28的直徑，并且繩28可如此脫開和移除，即繩觀首先克服螺旋彈簧33 (位于繞繩筒61中)的偏壓力被拉緊并從繩輪^^丄脫開，然后通過在突出部76和凹部77之間形成的該間距移出，最后從繞繩筒61上退繞。由于在橫向上兩個繩輪26a和b對稱布置在擺臂10的牽引臂17的兩側(cè)，所以作用于各繩分支28a和b上的力將始終對稱地作用在牽引臂17上，因此只會產(chǎn)生處在牽引臂 17平面內(nèi)(即處在豎直面內(nèi))的力，并且由此不會出現(xiàn)橫向的力或扭矩。這種對稱性由繩分支在繞繩筒61上的相反的卷繞方向提供，由此離開或返回到繞組的繩分支的橫向分量始終關(guān)于擺臂10的平面對稱。樞轉(zhuǎn)支撐件31的位置應(yīng)當(dāng)如此選擇，使得平衡輪31的軸線落在擺臂10的中央平面內(nèi)。圖7所示的繩路徑不僅可確保使得載荷始終作用在擺臂的中央平面內(nèi)的對稱性， 而且可確保載荷在繩分支之間的均勻分布。當(dāng)擺臂10繞轉(zhuǎn)動中心23前后往復(fù)運動時，繩觀將如圖7中的雙箭頭32所示在由繞繩筒61的切面和兩個繩輪26a和b的切面限定的互切面內(nèi)往復(fù)運動。在所示的系統(tǒng)中可確信，兩個繩輪26a和b的共用軸沿繩觀的方向發(fā)生的任何總體位移會使繞繩筒61的周界實現(xiàn)該總體位移的兩倍。當(dāng)擺臂10的牽引路徑19對兩個輪筒26a和b的共用軸施加力F時，在各單個繩分支28a和28b上只會出現(xiàn)F/4的力。繩 28可優(yōu)選地用例如廣泛用在航海用途中的、由高密度材料如聚酰胺纖維制成的多絲紡成的塑料材料來實現(xiàn)，其中繩的直徑應(yīng)當(dāng)在約2和3. 5mm之間，優(yōu)選地在2. 5和3mm之間，這具有高強度和低膨脹，并且可反復(fù)地和大幅地彎曲。由于繩分支的力減小到合力的四分之一， 因此所需的繩直徑也可以減小。繩的彎曲特性、更具體地為彎曲半徑和循環(huán)次數(shù)隨著直徑減小而改善，因此使用半徑較小的繩提高了彎曲特性。繩輪26a和b的直徑應(yīng)當(dāng)選擇成適應(yīng)繩在給定載荷下的彎曲半徑，并且在典型的情況下，當(dāng)選擇4mm的繩直徑時，30-40mm的輪直徑就足夠了。繞繩筒61的直徑受繩的彎曲直徑的影響(其產(chǎn)生較低的直徑限制)，但它也取決于要實現(xiàn)的傳動比以及其它一些考慮因素。已經(jīng)利用所述的尺寸和直徑數(shù)據(jù)對產(chǎn)生正常載荷的試驗組進行了耐久性試驗，盡管由于在每個擺動周期內(nèi)繩都在繞繩筒上卷起和退繞一次而使繩受到很大的彎曲載荷，但是在試驗運行15. OOOkm之后，繩觀仍未受損并且仍可承載。平衡輪30的任務(wù)是確保各繩分支上的載荷相等。特別地，當(dāng)出現(xiàn)驟加載荷時，由于繩的彈性，承受較高拉力的分支會承受較高的載荷，但是由于力的差異，平衡輪30可稍微繞轉(zhuǎn)，這就平衡了兩個繩分支之間的載荷。顯然，當(dāng)在驅(qū)動軸轉(zhuǎn)動期間驅(qū)動輪15、15’沿各自的圓形路徑轉(zhuǎn)動時，驅(qū)動臂16、 16’可僅由作用在驅(qū)動路徑18、18’上的前向力驅(qū)迫，因此當(dāng)驅(qū)動輪15、15’向后移動時，應(yīng)當(dāng)采取特殊的措施使擺臂10、10’的擺動方向反轉(zhuǎn)，并使得驅(qū)動臂16、16’可跟隨驅(qū)動輪15， 15’的向后運動。盡管有多種方式可提供這種向后運動，但在典型的實施方式中，這種運動由在圖7中僅示意性地示出的螺旋彈簧33提供，它布置在繞繩筒61的中空內(nèi)部中并且在繞繩筒61朝向前的方向轉(zhuǎn)動時被卷起并得到偏壓，且能量被儲存在其中，該偏壓力對牽引路徑19施加在約20到50牛頓之間的向后的拉力或偏壓力，并且當(dāng)不干涉擺臂10、10’時， 該偏壓力使擺臂10、10’向后移動。螺旋彈簧33的適當(dāng)設(shè)計確保繩觀即使在無載荷狀態(tài)下也被充分偏壓，但是當(dāng)擺臂10或10’處于其最向前位置時偏壓力又不過高。螺旋彈簧33 的周期性的卷緊和卷松不會帶來真正的能量損失，因為儲存在其中的能量大部分在卷松階段被利用。但是，這種繩偏壓具有有趣的結(jié)果，即系統(tǒng)在無載荷下時力求呈最低能量狀態(tài)。 不同于常規(guī)自行車——其中踏板會儲存在騎車者離開自行車時將踏板所留的位置，在我們的情況下，在離開自行車之后，偏壓力總是使踏板移動到左側(cè)或右側(cè)上的相同位置，這取決于在離開時是左踏板還是右踏板處于較低的位置。利用對系統(tǒng)參數(shù)的適當(dāng)設(shè)計可實現(xiàn)，當(dāng)在騎車者希望騎上的那一側(cè)踏板處于前方高位時，該初始踏板位置呈騎上自行車的最佳角度(約8或9點鐘位置)。關(guān)于到目前為止所描述的驅(qū)動裝置，再次簡要參照圖3，其示出繩輪^5a、b和 26a\b'處在牽引路徑19、19’的中部。傳動比的改變可通過沿牽引路徑19、19’上下滑動繩輪來實現(xiàn)。如果考慮這種滑動運動，則在圖7的驅(qū)動簡圖中，這種運動由繩輪^5a、b的轉(zhuǎn)動軸線27沿牽引路徑的位移表示。該路徑在圖7中由雙箭頭34直觀表示，雙箭頭34表示因傳動比改變而發(fā)生的位移。同時，在擺動運動期間，同一轉(zhuǎn)動軸線27也會沿彎曲箭頭34a 往復(fù)運動。該往復(fù)運動的方向在不同的傳動比值下不會保持相同。但是，本驅(qū)動系統(tǒng)不會被這種情況顯著影響，因為平衡輪30的軸線可始終順循這一角運動，這是由于該軸線可隨支撐件31樞轉(zhuǎn)而改變其傾角。應(yīng)當(dāng)指出，牽引臂17的擺動運動可用多種其它方式傳遞到后輪上的繞繩筒，例如在選擇足夠強固的繩而非將繩分為四個分支時，兩個分支也可以起到作用。在這種情況下， 單個繩輪必須置于擺臂的平面內(nèi)，并且應(yīng)當(dāng)防止在繩在繞繩筒上卷起和退繞期間有不希望的關(guān)鍵橫向分量作用在擺臂上。類似地，可使用數(shù)種其它方式保持繩被偏壓和回拉，但是， 所示的設(shè)計具有所述的優(yōu)點(例如，作用在各繩分支上的載荷降低，分支上的力平衡，使用較細的繩增加柔性，及最終繩的合力始終處在擺臂10的中央平面內(nèi))?，F(xiàn)在參照圖8，其(除其它設(shè)計之外)尤其示出可改變傳動比的方式。該圖以剖視圖示出由兩塊板構(gòu)成的擺臂10，該剖視圖是沿所述板之間的間隙的中間面截取的剖視圖， 并且為了更好地識別，還示出了主要部件的附圖標(biāo)記。為了調(diào)節(jié)所需的傳動比(檔位)，重要的是要理解繩輪26a和b的位置沿著在牽引臂17的前緣限定的牽引路徑19如何改變。 圖8示出繩輪^b，并且在剖面中可以看到連接繩輪26b與另一個繩輪^b的軸35，該另一個繩輪26b位于圖面上方，因此看不見它。繩輪26a和b可繞軸35自由轉(zhuǎn)動，該轉(zhuǎn)動可由圖16的剖視圖中所示的滾珠軸承52和52b實現(xiàn)。在圖8所示的實施方式中，牽引路徑19 的表面由一系列離散的弧形凹槽37形成，這些凹槽的任務(wù)是通過在軸35和相配凹槽的一部分之間產(chǎn)生裝配接合而暫時固定軸35的位置。在牽引臂17的靠近連接臂20的上端部布置有繩輪38，繩輪38具有充分小的寬度以便置于兩個擺臂件21a和21b之間的狹窄間隙內(nèi)(見圖16)，并且它的軸固定在構(gòu)造于擺臂件中的相對的各個孔內(nèi)。在圖8所示的實施方式中，在牽引臂17的下部內(nèi)設(shè)置有相應(yīng)的導(dǎo)槽，用以容納相應(yīng)的鮑頓絲39和40。鮑頓絲39的外皮被深深地固定在牽引路徑19的下端下方的相關(guān)溝槽內(nèi)，內(nèi)絲被引導(dǎo)和固定到軸35上。另一根鮑頓絲40的外皮也固定在另一個溝槽內(nèi)，并且其內(nèi)絲沿兩個擺臂件21a、 21b之間的間隙伸出，其繞繩輪38被引導(dǎo)，然后其路徑繼續(xù)向下，直到其被固定的軸35。當(dāng)絲39被拉動且另一根絲40被允許順循該拉動運動時，沿牽引路徑方向所示的拉力會作用在軸35上，該力會迫使軸35與兩個相連的繩輪26a和26b —起沿向內(nèi)的方向、即朝著轉(zhuǎn)動中心23移動。在相反的情況下，當(dāng)絲40被拉動且另一根絲39被允許跟著動時，相反的力將作用在軸35上，軸35也沿著牽引路徑19的方向并力爭使軸35朝繩輪38向外移動。
但是，只有當(dāng)擺臂10與其牽引臂17 —起朝向后的方向擺動時，即當(dāng)軸35和牽引路徑19中的相關(guān)凹槽37之間的接合力較低(因為它僅由繩38的偏壓力提供)時，繩輪^^ 和26b才能沿牽引路徑19移動。在這種情況下，作用在牽引路徑19的方向上的力足以使軸35從相應(yīng)的凹槽37中移出和向前移一步，并卡在所述一系列凹槽中的下一個凹槽內(nèi)，當(dāng)拉力保持時，它繼續(xù)以逐步滑動的方式移動，只要絲被保持拉伸。如果絲39和40通過圖16 所示的軸承53附連到軸35上，則有利于軸35的自由和輕松滾動。凹槽37的廓形(尤其是它們的上升的上部)被倒圓，并且凹槽37的高度(或深度)如此選擇，使得僅確保在擺動期間，盡管有不斷變化的力作用在其上，但軸35仍可保持其沿牽引路徑19的位置，其中力的強度在大的范圍內(nèi)波動，并且這些力的方向也變化，但是在較小的范圍內(nèi)變化。只有軸 35僅被源于繩的偏壓張力的較小的力壓在當(dāng)時的凹槽內(nèi)時，沿牽引路徑19(牽引路徑19也用作檔位變換路徑)的位移才有可能。這種狀態(tài)在幾種場合下可實現(xiàn)。這些狀態(tài)的第一種是擺臂向后擺動，驅(qū)動軸4每轉(zhuǎn)一整圈，這在自行車的兩側(cè)都發(fā)生一次。當(dāng)自行車停止(不動)或騎車者不轉(zhuǎn)動驅(qū)動軸(踏板)時，出現(xiàn)另一種該狀態(tài)。當(dāng)騎車者用力驅(qū)動自行車時， 當(dāng)時正工作的擺臂的牽引臂17朝向前的方向轉(zhuǎn)動，該向前位移的力將軸35推到相應(yīng)的凹槽37，在這種狀態(tài)下，可由絲39或40施加的滑力不足以脫開凹槽37和被壓在其中的軸35 之間的配合連接。根據(jù)本發(fā)明的設(shè)計使得傳動比(檔位)能夠改變，以免自行車僅能以很大的力被驅(qū)動。這將參照圖9來解釋。如所述，兩根鮑頓絲39、40被引導(dǎo)到自行車左側(cè)的擺臂10。 在圖2的透視圖中可以看到，車架1具有幾乎豎直的后桿，該桿保持著從該桿朝向后的方向水平伸出的下支撐件41和上支撐件42，并且它們隔開預(yù)定的距離。下支撐件41保持分別被引向左、后擺臂10、10，的鮑頓絲39、39，和40、40，的上端。上支撐件42只接納另兩根鮑頓絲43和44的下端。絲43、44的另一端被引導(dǎo)和聯(lián)接到布置在自行車車把上的手柄變速機構(gòu)上，這在本說明書中不加說明。當(dāng)變速機構(gòu)沿第一方向轉(zhuǎn)動時，拉力作用在鮑頓絲43 上，并且另一根絲44被釋放相同的程度，當(dāng)轉(zhuǎn)動運動的方向改變時，絲43和44的角色將互換。圖9僅示出這兩種可能位移中的一種時的情形，此時相對于初始的穩(wěn)定位置，有拉力施加到附連于上支撐件42的絲43上(簡圖A——初始的，簡圖B和C——受拉狀態(tài))。當(dāng)在拉力的作用下繩輪26a 已沿牽引路徑19移位時，絲43被留在新位置(簡圖D)。絲43 連接到雙臂搖桿45的中部，所述兩個臂的端部分別連接到來自自行車左側(cè)的擺臂10的絲 39的上端和來自自行車右側(cè)的擺臂10’的絲39’的上端。在圖9中未示出變速機構(gòu)的另一根鮑頓絲44通過另一個相同的搖桿聯(lián)接到絲40和40’的相應(yīng)端部。在操作中，所有這些鮑頓絲都處于預(yù)定的偏壓狀態(tài)。圖9的簡圖A示出初始位置，此時在左側(cè)和右側(cè)，兩根軸35和35’與它們的牽引路徑19、19’各自相應(yīng)的凹槽37、37’接合。我們假定騎車者在斜坡上騎著上坡，并且希望增大傳動比，即他想要用給定的踏板轉(zhuǎn)動讓被驅(qū)動輪產(chǎn)生更小的角位移。通過沿適當(dāng)?shù)姆较蜣D(zhuǎn)動把手上的變速機構(gòu)，絲43將被拉動，并且這會將搖桿45的中心點沿向上的方向拉。然后左擺臂10處于受力狀態(tài)，因為它在自行車驅(qū)動的作用下向前移動，并且在該受力的向前運動中，軸35被壓在相應(yīng)的凹槽37內(nèi)。盡管有拉力施加在絲39上，但軸35和凹槽37之間的這種壓力不允許軸35沿牽引路徑移動，并且在左側(cè)不會有位移。在左擺臂10向前移動并拉緊繩的同時，當(dāng)右側(cè)的另一個擺臂10’的擺動運動的方向反向時，該擺臂10’將在繩分支38’的偏壓作用下被拉回。該偏壓力的大小比滿載荷下的拉力小幾個數(shù)量級，因此作用在搖桿45上的朝上的拉力現(xiàn)在可使右桿臂朝向上的方向移動，即被引導(dǎo)到右擺臂10’的絲39’將向上移動。右側(cè)的該絲39’的拉力可使右軸35’從其相應(yīng)的凹槽37’滑出，并且其會使該軸沿牽引路徑19’向下移動一或兩步，由此搖桿45將呈圖9的簡圖B所示的不對稱位置。絲43仍處于偏壓力下。當(dāng)自行車被向前驅(qū)動時，擺臂10和10’的角色和運動方向不久將再次改變，當(dāng)右側(cè)的軸35’與相應(yīng)的新凹槽37’接合時，驅(qū)動力會暫時固定更靠近轉(zhuǎn)動中心23的該新位置。然后左側(cè)的另一個擺臂10開始向后移動，并且軸35可脫離相關(guān)的凹槽37并朝向下的方向滑動，并且位置將如圖9的簡圖C所示，且左軸會變得更靠近轉(zhuǎn)動中心。當(dāng)騎車者已滿意當(dāng)時的傳動比且不再轉(zhuǎn)動和偏壓絲43時，便達到簡圖D所示的最終(休止)位置。騎車者不會真的感覺到傳動比的改變已用不連續(xù)的步驟達到，因為當(dāng)載荷傳遞到給定的新側(cè)時，相應(yīng)軸的位置已經(jīng)改變，并且當(dāng)載荷轉(zhuǎn)移到另一側(cè)時，該另一側(cè)也處于新位置。當(dāng)向另一個方向轉(zhuǎn)動手柄變速器時，正好發(fā)生相反的情形，軸35、35’會滑動離開轉(zhuǎn)動中心，即朝向上的方向滑動。按照所述的方式，即使在加載的狀態(tài)下，例如當(dāng)自行車被驅(qū)動著上坡時，也可實施變速，這是因為在交替的無載荷側(cè)可進行軸的滑動。類似地， 當(dāng)自行車靜止或無載荷時也可實施變速，且在無載荷狀態(tài)下，變速也不需要踏板轉(zhuǎn)動。到目前為止尚未詳細說明絲39、40在擺臂10中被實際引導(dǎo)的方式，但是顯然絲應(yīng)當(dāng)以最小或稍微的方向改變到達擺臂10，不應(yīng)當(dāng)發(fā)生突然斷裂，在圖16中示出正確的絲布置?，F(xiàn)在參照圖16，其示出鮑頓絲39在搖桿45和擺臂10之間被引導(dǎo)的優(yōu)選方式。為了使鮑頓絲39不會因擺臂10的持續(xù)的交替擺動運動而斷裂或承受不希望的彎曲載荷，優(yōu)選地如所示的那樣從內(nèi)側(cè)以半徑較大的弧形路徑將絲39引導(dǎo)到擺臂10。從這方面來說，擺臂10優(yōu)選地包括一對如先前所述的間隔開的擺臂件21a、21b，因為絲39 (以及該圖中未示出的另一根絲40)可在限定于所述擺臂件之間的間隙中被引導(dǎo)。為了接納鮑頓絲39、40，可如圖8所示在擺臂中設(shè)置適當(dāng)?shù)臏喜刍蜓ǖ溃渲幸桓z直接聯(lián)接到軸35，而另一根絲通過繩輪38聯(lián)接到軸35。與圖8的設(shè)計相比，更優(yōu)選如圖16所示從大致垂直于擺臂的方向引導(dǎo)所述絲，這允許U形的絲引導(dǎo)，其中U形的兩個臂可相對于彼此成角度地傾斜。關(guān)于圖 9，已說明了交替變速需要兩根絲39、40有一定的偏壓。在許多情況下，這種彈性偏壓是長的鮑頓絲的自然特性，但這種特性可通過在下支撐件41和它們在擺臂10內(nèi)的接納插入溝槽之間在較短的部段內(nèi)為鮑頓絲形成特殊的有縱向彈性的外皮、使得外皮的機械張力可被調(diào)節(jié)或彈性加載來增強。為此目的，鮑頓絲39具有用卷簧制成的外皮M。如何改變和調(diào)節(jié)傳動比的更多細節(jié)將在本說明書的不同部分加以討論。從操作根據(jù)本發(fā)明的帶有擺臂的交替驅(qū)動裝置的觀點來看，驅(qū)動臂5、6的轉(zhuǎn)動如何和根據(jù)什么樣的特性曲線引起后輪2的轉(zhuǎn)動具有突出意義。從圖1可以看到，在驅(qū)動運動期間，驅(qū)動臂5、6沿著繞驅(qū)動軸4作為轉(zhuǎn)動軸線所限定的圓形路徑轉(zhuǎn)動，并且在左右兩側(cè)，各驅(qū)動輪15和15’也繞同一軸線轉(zhuǎn)動。這些轉(zhuǎn)動的驅(qū)動輪15、15’沿擺臂10、10’的驅(qū)動臂16、16’的后緣滾動，并且這些邊緣形成相應(yīng)的驅(qū)動路徑18、18’，并且由于這種強制運動，擺臂10、10’跟著繞轉(zhuǎn)動中心23往復(fù)擺動。圖IOa至IOg的運動學(xué)簡圖示出這種擺動運動的特殊和特征位置。圖10的簡圖僅示出在該運動的運動學(xué)中起作用的那些元件，因此驅(qū)動路徑18被示出，并且中心落在驅(qū)動軸4的軸線上的驅(qū)動輪15和擺動運動的轉(zhuǎn)動中心23也被示意性地示出。自行車左側(cè)的驅(qū)動路徑18用實線繪出，而相對的右側(cè)的驅(qū)動路徑18’用虛線示出。 在這些簡圖的上部，雙點劃線示出用實線繪制的驅(qū)動路徑18的即時運動方向，并且該路徑 18連接到擺臂10。在所述簡圖中，相應(yīng)的圓形路徑用點劃線示出，它是驅(qū)動輪15的中心點的運動路徑。轉(zhuǎn)動方向在這里是逆時針的。如果用從左側(cè)的投影顯示，則相同的轉(zhuǎn)動方向適用于右側(cè)的驅(qū)動路徑。簡圖IOa和IOb涉及現(xiàn)有技術(shù)的方案，其中驅(qū)動路徑18是直線形的，并且它的延長線與擺動運動的轉(zhuǎn)動中心23相交。在簡圖IOa中，驅(qū)動輪15處在其擺動運動的最靠后位置(在簡圖中為最靠右)，并且此前運動已從左到右進行，但在所示的位置之后，運動方向反轉(zhuǎn)，并且驅(qū)動輪15使驅(qū)動路徑18沿逆時針方向運動，這是向前的運動。同時，自行車另一側(cè)的驅(qū)動路徑18’仍沿相同(向前)的方向移動，并且還未到達使其擺動運動的方向反轉(zhuǎn)的極限位置。雖然兩個驅(qū)動輪15和15’的角速度相同，但這種情況對于驅(qū)動路徑18 和18’的擺動運動的角速度來說不成立。由于驅(qū)動路徑18處在其擺動運動的極限位置，所以其角速度正好為零，并且其運動方向剛好反轉(zhuǎn)。此后出現(xiàn)角加速度，并且角速度增大。在另一側(cè)，驅(qū)動路徑18’的角速度仍然是正的，但它緩慢地減速。至于在自行車后輪2的后軸處存在相應(yīng)的繞繩筒，它們聯(lián)接到相應(yīng)的自由輪，在這兩個自由輪中，始終有一個具有較高的向前角速度的自由輪被鎖住(即處于驅(qū)動狀態(tài))， 因為后軸不能同時具有兩個速度。由此可理解，在圖IOa所示的狀態(tài)下，用虛線繪制的右側(cè)驅(qū)動路徑18’具有較高的向前角速度，因此右側(cè)的系統(tǒng)是驅(qū)動的，而左側(cè)的系統(tǒng)尚不能驅(qū)動。此后，用虛線繪制的右側(cè)驅(qū)動路徑18’的擺動運動的角速度減小，而左側(cè)的角速度增大。該系統(tǒng)不久將會到達減速和加速側(cè)的即時角速度變得相等的時點，之后角色會改變，驅(qū)動任務(wù)將轉(zhuǎn)移到左側(cè)的系統(tǒng)。簡圖IOb示出左側(cè)驅(qū)動路徑18已到達另一極限擺動位置的姿態(tài)，此時它的角速度為零，之后它將向后(即從左到右，即往后)轉(zhuǎn)動。在該位置，用虛線示出的右側(cè)驅(qū)動路徑 18’仍向前移動，并且它的角速度正好如簡圖IOa所示的同一方向那樣高，但那時它是減速運動，而現(xiàn)在它是加速。比較簡圖IOa和IOb可以看到，當(dāng)在一側(cè)到達了驅(qū)動路徑的極限位置時，另一側(cè)已經(jīng)向前運動了，這樣兩側(cè)上的擺動運動的驅(qū)動部分相互交迭，因此驅(qū)動是連續(xù)的。一側(cè)的驅(qū)動臂的減速運動會正好在另一側(cè)加速時進行，從這時起必須遵循，在減速/ 加速區(qū)段內(nèi)始終有一個使擺動運動的角速度相等的點。在這些點或區(qū)段內(nèi)，驅(qū)動將平滑地即不引人發(fā)覺地從一側(cè)轉(zhuǎn)移到另一側(cè)。下面將解釋當(dāng)還考慮到繩在載荷作用下的柔性膨脹時這種理論上平滑的轉(zhuǎn)移需要在相互改變的曲線的交匯區(qū)段具有輕微的陡然跳動，以便能進行實際平滑的過渡。簡圖IOc和IOd示出類似的位置，但在這些情況下，驅(qū)動路徑18和18，的形狀已改變。這種改變導(dǎo)致在簡圖IOc所示的路徑中，在擺動運動的最靠后位置，向驅(qū)動路徑繪制的切線不再與轉(zhuǎn)動中心23相交，而是偏離該中心預(yù)定距離。在擺動運動期間該切點落在不同的位置，簡圖IOc示出該切點沿其移動的圓形路徑46。在擺動運動期間，切線和轉(zhuǎn)動中心23之間的距離始終相同。另一個不同之處在于，驅(qū)動路徑18和18’呈弧形，弧形段從簡圖IOc所示的極限位置向上凸，并且該段具有輕微的彎曲。所述運動狀態(tài)基本上對應(yīng)于關(guān)于圖IOa和IOb所述的那些狀態(tài)，但特性曲線的形狀顯著不同。如果弧形路徑段用這種直線段代替，則所述狀態(tài)也會不同于圖IOa和b的狀態(tài)，其中所述直線段是圓46的切線，其與驅(qū)動路徑的極限位置相交。在簡圖IOc和d中也可看到，擺動運動的兩個極限位置之間的角度差已變大，即在繞驅(qū)動軸4轉(zhuǎn)一整圈期間，驅(qū)動路徑獲得更寬的角度范圍，如果所有其它尺寸保持不變，這會導(dǎo)致驅(qū)動軸4和后輪2之間的傳動比更大。驅(qū)動路徑的弧形形狀結(jié)合角度偏移定位是將要更詳細描述的其它顯著優(yōu)點的根源。在簡圖IOe和IOf中，驅(qū)動路徑18和18’的形狀與前面所述的弧形設(shè)計相比進一步更改。在與簡圖IOe所示的最靠右擺動位置對應(yīng)的接觸點上方，驅(qū)動路徑具有與關(guān)于簡圖IOc和d所述的近似相同的弧形形狀。更改在于，在接觸點下方(即在轉(zhuǎn)動中心23的方向上)，彎曲的性質(zhì)反轉(zhuǎn)，這意味著凸曲線轉(zhuǎn)而變凹，并且該曲線在所示的接觸點處具有折拐。只要能與驅(qū)動輪15或15’接觸，驅(qū)動路徑18或18’朝向內(nèi)的方向就具有意義和道理。 這樣，驅(qū)動路徑18和18’的內(nèi)端處在使轉(zhuǎn)動中心和沿驅(qū)動輪15、15’的接觸點繪制的圓之間的距離最小的位置處。這種短的凹弧形段在擺臂的向后擺動運動期間有意義，它的存在導(dǎo)致角速度的改變較小且不那么急劇，并且當(dāng)載荷被到來的擺臂吸收時它在擺動運動的第一工作區(qū)段具有重要的作用。為了提供更詳細的理解，參照圖11，其示出具有上述折拐的驅(qū)動路徑18和18’的特性。該圖示出處于擺動運動的兩個極限位置的左側(cè)驅(qū)動路徑18。在左側(cè)的這些位置處， 右側(cè)驅(qū)動路徑18’和右驅(qū)動輪15’已用虛線示出。當(dāng)驅(qū)動軸4在這兩個極限位置之間轉(zhuǎn)動時，它的整個角度范圍為Alpha，并且在該轉(zhuǎn)動過程中，驅(qū)動路徑18從最靠后位置向前、即沿逆時針方向擺動(轉(zhuǎn)動)。當(dāng)驅(qū)動軸4具有該整個角度范圍Alpha時，驅(qū)動路徑18和與它一起的擺臂僅具有角度范圍Beta。當(dāng)左側(cè)驅(qū)動路徑18處于其最靠后位置時，在右側(cè)的驅(qū)動路徑18’在其最靠前位置后方的角距離為Deltal，這樣在獲得該角位移Deltal期間，兩側(cè)的驅(qū)動路徑18和18’都向前、即朝驅(qū)動方向移動。當(dāng)左側(cè)驅(qū)動路徑18處于其最靠前的極限位置時，在右側(cè)的驅(qū)動輪15’已從其最靠后位置(朝向前的方向)離開了角度Delta2。 角度Deltal (和看到另一側(cè)的狀態(tài)時的角度Delta2)表示左右兩側(cè)的驅(qū)動作用都在向前的方向上出現(xiàn)的角度范圍，但在一側(cè)角運動減速，而在另一側(cè)它加速，并且存在兩側(cè)的角速度相等或基本相等的窄角度范圍。這種相同性提供了驅(qū)動任務(wù)從一側(cè)到另一側(cè)和從另一側(cè)到一側(cè)的平滑過渡。應(yīng)當(dāng)指出，從操作根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動系統(tǒng)的觀點來看，驅(qū)動軸4是用腳通過兩個驅(qū)動臂來轉(zhuǎn)動還是用馬達來保持轉(zhuǎn)動沒有什么不同，因此驅(qū)動源是來自人力還是來自發(fā)動機并不重要。如圖10的三個不同的簡圖所示的驅(qū)動路徑18的形狀和定位對自行車的驅(qū)動特性具有根本的影響。圖12中的曲線a、b和c示出驅(qū)動路徑18的角速度與擺臂10的角位置的關(guān)系。在所述曲線中，正的角速度值對應(yīng)于逆時針方向的角位移，它表示從后往前的運動，而負(fù)的角速度與擺臂10返回時的相反的反向角運動有關(guān)。曲線a源自形狀和位置如簡圖IOa和IOb所示的直線形驅(qū)動路徑18，其中繪制到路徑18的線與轉(zhuǎn)動中心23相交。曲線b對應(yīng)于簡圖IOc和IOd所示的弧形驅(qū)動路徑18，最后，曲線c對應(yīng)于簡圖IOe和IOf所示的驅(qū)動路徑，它呈帶折拐的“S”形。對于曲線a，擺動運動的角速度在驅(qū)動軸轉(zhuǎn)動期間顯著改變，這會引起騎車者的這種驅(qū)動感覺(可能不舒服)，這感覺明顯不同于在驅(qū)動裝備有常規(guī)鏈條的自行車時所習(xí)慣的感覺，因為在由圓形鏈輪驅(qū)動的常規(guī)自行車中，被驅(qū)動的后輪的角速度在驅(qū)動軸(踏板軸)的所有角位置都是相同的。整個正的范圍僅對應(yīng)于擺臂位置的60°的角度范圍，且由該窄的角度范圍，可用于驅(qū)動的部分為約10°以下。角速度在 0. 38和0. 22之間的該窄范圍內(nèi)波動。圖12的曲線b示出與曲線a相比明顯更平衡的情形，在驅(qū)動范圍內(nèi)，曲線基本上是水平的，并且在兩個極限角位置處改變。正的擺動范圍的寬度約為70°，明顯寬于先前的。該曲線的負(fù)的部分示出非常高的負(fù)的角速度，即當(dāng)擺臂返回到最靠后位置時其加速到較高的速度。圖12的曲線c對應(yīng)于帶折拐的S形驅(qū)動路徑。其正的部分比曲線b更均勻和更平，其范圍只是一樣寬，但是，在返回部分可出現(xiàn)明顯的不同，因為返回期間的最大角速度比先前的小約40%。返回路徑中更小的速度及相關(guān)的更小的負(fù)加速度大大降低了力的需求，即通過施加更小的彈性力便可實現(xiàn)擺臂10的返回。圖12的曲線清楚地示出了驅(qū)動路徑18的形狀對曲線的影響，但它們未示出實際的傳動比是如何根據(jù)驅(qū)動軸的角位置而改變的，因為后輪始終由角速度比相對的另一側(cè)高的一側(cè)驅(qū)動。在圖12的曲線c中，示出了兩個特殊的點d和e，其中點d落在驅(qū)動部分內(nèi)，這表示驅(qū)動任務(wù)由另一側(cè)的驅(qū)動系統(tǒng)接管時的位置。在點d處曲線上有折斷，這是有意產(chǎn)生的，因為當(dāng)還考慮驅(qū)動繩的柔性膨脹的影響時這可以是驅(qū)動任務(wù)從一側(cè)到另一側(cè)平滑接替的狀態(tài)。由于在驅(qū)動軸轉(zhuǎn)動一整圈的過程中驅(qū)動輪15沿驅(qū)動路徑滾動兩次，一次沿第一方向，一次沿另一方向，所以在返回路徑內(nèi)會有對應(yīng)于點d的一點，它是點e。這里可經(jīng)歷角速度的小跳躍，但該跳躍的大小不會被感覺到。圖13的曲線a和b示出在驅(qū)動路徑18對應(yīng)于簡圖IOe和IOf所示的線圖并且具有折拐和雙弧形的情況下由根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動裝置實現(xiàn)的、作為驅(qū)動軸4角位置的函數(shù)的傳動比。圖13的曲線a與左側(cè)擺臂相關(guān)，而曲線b與右側(cè)擺臂相關(guān)。術(shù)語“傳動比”是后輪2的角速度與驅(qū)動軸4的角速度的比率。只有當(dāng)給定側(cè)實際驅(qū)動后輪時，傳動比的該定義才有意義，并且除此之外的其它值(例如在返回路徑內(nèi))是在驅(qū)動任務(wù)中不起作用的比例，并且它們可被解釋為后繞繩筒的角速度(暫時對驅(qū)動任務(wù)沒有貢獻)與驅(qū)動軸4的角速度的比率。在圖13的曲線中，沒有考慮各側(cè)驅(qū)動同一個輪，并且各側(cè)的傳動比彼此獨立地繪制在同一坐標(biāo)系內(nèi)而不考慮另一側(cè)的影響。有意思的是，這些繪制在同一坐標(biāo)系中的獨立曲線在150°和330°的驅(qū)動軸位置附近彼此相交。靠近相交點時，在相交點之前已驅(qū)動的那一側(cè)的傳動比略微減小，而另一側(cè)的傳動比快速增大，兩條曲線非常陡地彼此相交， 并且增大側(cè)的速度非常高。圖14與圖13的不同之處在于，這里已經(jīng)考慮了實際的交叉影響，其中左側(cè)影響右側(cè)，并且右側(cè)影響左側(cè)，即其中后輪始終由角速度更高的那一側(cè)驅(qū)動。還考慮了當(dāng)拉力增大時，繩的長度會有稍微的柔性增加。在同一坐標(biāo)系內(nèi)，還示出了各側(cè)上的繩力!^和冊。 力&用較粗的線繪出，而力冊用較細的線繪出。在150°附近的驅(qū)動軸位置，沿正的方向加速的那一側(cè)將被偏壓，并且會柔性地伸展，但在另一側(cè)，張力會慢慢降低，并且當(dāng)所有力都加載到對應(yīng)于曲線a的另一側(cè)上時會突然消失。在圖13中可見的微小跳躍是為了使該力從一側(cè)平滑過渡到另一側(cè)所需要的，因為該微小“跳躍”平衡了由繩的柔性膨脹引起的延遲。所述曲線是關(guān)于兩側(cè)對稱的，即在330°附近的范圍內(nèi)以相同的方式但沿另一個方向進行轉(zhuǎn)移。當(dāng)考慮到繩的柔性膨脹時，圖14的曲線a和b示出沒有任何突然跳躍的平滑轉(zhuǎn)移。實際的驅(qū)動任務(wù)始終由兩條曲線中靠上的那一條進行。該驅(qū)動曲線非常接近于在鏈傳動自行車中所習(xí)慣的那樣，并且在傳動比稍微減小的角度范圍內(nèi)，騎車者感覺好像驅(qū)動“更輕松” 一樣。利用初始條件的適當(dāng)設(shè)計，可使該“更輕松”的范圍處于踏板的在它們位于最高和最低的空載位置時的角位置。在圖13和14中，還考慮了擺臂的牽引臂17的位移和繩輪26a和^b的平均位置對傳動比的影響。在更詳細地描述這些影響之前，再次參照圖8，其中示出了本發(fā)明的另一個特征， 根據(jù)它騎車者可有意地更改驅(qū)動特性。在圖14所示的平衡的驅(qū)動曲線中，已假定擺臂18 和18’的擺動運動的軸線23處在擺動軸11的中心。圖8所示的實施方式使得擺動運動的軸線能定位成離開驅(qū)動軸11的軸線。為此，在擺臂10的中下部制成的中心孔內(nèi)裝配有軸承47，該軸承具有內(nèi)圈，凸輪盤48插入在該內(nèi)圈中。凸輪盤48包括一孔，該孔的軸線偏離內(nèi)圈的中心，并且該孔被拉到擺動軸11上并繞擺動軸11樞轉(zhuǎn)。銷49在偏離凸輪盤孔的位置固定在凸輪盤上，該銷接納用于調(diào)節(jié)驅(qū)動曲線的鮑頓絲50的端部。鮑頓絲50可調(diào)節(jié)凸輪盤48在擺動軸11上的角位置，由此實際的轉(zhuǎn)動(擺動運動)中心的位置被改變，這對驅(qū)動曲線有影響。對驅(qū)動曲線的調(diào)節(jié)是根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動裝置的特性，這在任何常規(guī)的自行車驅(qū)動裝置中都是尚未知的或不可能的，因此關(guān)于其影響尚無任何經(jīng)驗積累。可假定，在單調(diào)無聊的驅(qū)動行為期間，如果存在調(diào)節(jié)驅(qū)動曲線的可能性，則會更有趣或者不那么無聊，此外，不同的人關(guān)于它們最喜歡的驅(qū)動曲線可能有不同的偏好。對于許多騎車者來說，可能更喜歡踏板能更輕松和更快地通過最上和最下的空載位置(例如在騎著上坡時)，并且如果這種影響的程度可以調(diào)節(jié)的話，則他們會滿意。通過調(diào)節(jié)驅(qū)動曲線，可以影響腿腳肌肉有多快會變得疲勞。圖8所示的實施方式僅僅是如何調(diào)節(jié)驅(qū)動曲線的多種方式中的一種，因為還有其它數(shù)種調(diào)節(jié)方式可使真正的轉(zhuǎn)動中心實際上偏離擺動軸11的軸線。現(xiàn)在參照圖15，與圖6和8類似，圖15又示出了擺臂10，但現(xiàn)在強調(diào)的是在調(diào)節(jié)傳動比期間如何能保持驅(qū)動曲線不變的方式。該圖僅示出了為理解該特性所需的元件。擺臂10的驅(qū)動臂16的內(nèi)緣構(gòu)成S形的驅(qū)動路徑18。驅(qū)動輪15示出為處在驅(qū)動路徑18的兩個極限位置，并且點劃線示出由驅(qū)動輪15的中心形成的路徑51。擺臂10的轉(zhuǎn)動中心23與驅(qū)動輪15的中心處于其兩個極限位置處的相應(yīng)線段連接，其中這些線段形成在約15°和 20°之間的角度ALFA。在交替的擺動運動期間，擺臂10的每個點都繞轉(zhuǎn)動中心23擺動， 并且所有這些點具有相等的角位移。但是，這種情況對驅(qū)動輪15不適用，因為在驅(qū)動運動期間它沿驅(qū)動路徑18滾動，而在此運動期間它的中心的角位置將不同于擺臂10的角位置， 并且在兩個極限位置處相對的角度差異將為ALFA。該差異使得在驅(qū)動側(cè)能補償驅(qū)動曲線。 擺臂10的三角形的內(nèi)開口為驅(qū)動輪15的運動提供空間，也為繩輪38沿牽引路徑19的行進提供空間。在圖15中可看到使繩輪38互連的軸35處于其路徑的兩個極限位置。在所示的實施方式中，牽引路徑19是周期性地凹入的直線，它定位成偏離轉(zhuǎn)動中心23預(yù)定的距離，并且與形成角度ALFA的后線段相比，它向后傾斜約40°到50°。構(gòu)成牽引路徑19的延長部的直線或落在驅(qū)動輪15的中心——當(dāng)驅(qū)動輪15處在其最低位置時，或它們之間僅有微小的距離，并且無論如何該線離驅(qū)動輪15的中心都比離轉(zhuǎn)動中心23要近得多。圖15 還示出轉(zhuǎn)動中心23和處于兩個極限位置的軸35的中心之間的連線，并且這些線一起形成角度BETA。當(dāng)在擺臂10的坐標(biāo)系內(nèi)示出時，理論上這是在改變傳動比期間繩輪的軸35的角位置的變化范圍。整個角度誤差實際上較小，因為繩觀在繩輪38的每個即時位置都指向繞繩筒的切線，并且當(dāng)繩輪38沿牽引路徑19行進時該方向是變化的。對于構(gòu)成角度BETA 的各線段，在最靠內(nèi)位置處(對應(yīng)于最小的檔位)繩觀形成角度GAMMAl，而在最靠外位置處(對應(yīng)于最高的檔位)繩28形成角度GAMMA2。角度GAMMAl和GAMMA2在任何位置都彼此不同，而差異程度大致相同。牽引路徑19的所示的定位和設(shè)計減小了角度誤差，并且類似的誤差減小系統(tǒng)用在經(jīng)典的唱片播放器的拾取臂的定位和引導(dǎo)中，以便唱針在最外和最內(nèi)道都能與導(dǎo)槽相切地移動，并且它的播放方向?qū)⒋怪庇趯?dǎo)槽。對于圖15所示的牽引路徑19的設(shè)計，先前說明的驅(qū)動曲線僅在較大的傳動比范圍的情況下才成立，而在較小的傳動比下，驅(qū)動曲線會稍微變形，但變形程度很小，以至于大多數(shù)騎車者甚至都注意不到在改變傳動比的情況下曲線也改變了。如圖15所示，當(dāng)在擺臂10的坐標(biāo)系內(nèi)研究時，在繩力的作用下，不僅作用在繩輪 26a和^b的軸35上的力的大小，而且它的方向，在擺動運動期間都有改變。到目前為止， 在無載荷的軸19沿牽引路徑19移動時已示出和解釋了影響傳動比改變的情形。顯然，如果固定軸35位置的凹槽37的深度較小，則軸35沿牽引路徑所需的移位更容易實現(xiàn)。在圖8 和15所示的實施方式中，凹槽37的形狀和之間的間距都相同。凹槽37存在的基本任務(wù)是在擺動運動的向前工作區(qū)段將軸35保持在給定位置，并防止沿路徑方向作用的力的分量可將軸脫開和使它沿牽引路徑移動。如果凹槽37的深度增大，則定位的穩(wěn)定性增大。艮口， 凹槽深度的這種增大阻礙軸因橫向力而輕松地脫離凹槽。這種設(shè)計在這樣的情況下將是最佳的，即如果在軸35的所有可能位置，凹槽37的廓形和深度使得處在路徑方向上的繩力分量始終恰好不足以將軸35從其相應(yīng)的凹槽37中移出，而在擺臂10的無加載的返回運動期間或在其它無載荷狀態(tài)下，有意的調(diào)節(jié)力可克服繩偏壓力的保持作用，并且軸35可滑出當(dāng)時的凹槽并沿該路徑移動而與下一個凹槽接合。在牽引路徑的不同位置，作用在軸35上的力的方向不同；因此限定凹槽37的形狀和深度的條件(即，在加載時保持位置而在無載荷狀態(tài)下可移動)會沿該路徑變化，并且需要使用具有不同形狀和深度的凹槽37。對于這些條件，在圖6所示的牽引路徑19中應(yīng)當(dāng)優(yōu)選地使用深度和間距不同的凹槽，而非使用圖8和15所示的具有均勻的深度乃至間距的凹槽37。離轉(zhuǎn)動中心23最遠的凹槽37m具有最小的深度和寬度，因為在擺動運動期間這里的繩力接近于與牽引路徑19所在的線垂直，并且處在路徑方向上的繩力分量非常小。在圖6中，在擺臂10的中央開口內(nèi)示出了細節(jié)圖6b，它用放大視圖示出軸35和牽引路徑19的相應(yīng)區(qū)段。在這里可以看到比較淺且稍微不對稱的凹槽。圖6c像圖6b那樣也是放大視圖，它示出了使繩輪26a和26b移動的另一種優(yōu)選方式。在這里繩輪的軸35沒有直接與牽引路徑19的凹槽37接合，而是被引導(dǎo)穿過在滑動件陽內(nèi)限定的孔并在該孔中樞轉(zhuǎn)。在本情形下，牽引路徑19包括不對稱的齒作為凹槽，其中與圖8和15所示的類似，齒的形狀和間距沿整個路徑19相同。這些齒的廓形類似于鋸的齒，并且它們的深度小于圖8和15所示的凹槽?；瑒蛹?5上的齒和沿著牽引路徑19的齒具有基本相同但互補的廓形。當(dāng)滑動件55被置于牽引路徑19上時，沿較長的接合段出現(xiàn)暫時的接合，即不像在前面的設(shè)計中那樣僅僅軸35與單個凹槽37接合。齒需要均勻的廓形和間距，因為同一滑動件陽沿整個牽引路徑19移動，并且滑動件與多個凹槽接合。
在自行車的兩側(cè)都有相應(yīng)的驅(qū)動系統(tǒng)這一事實可提供多種可能性，這些對于常規(guī)的鏈傳動自行車來說甚至是不可想象的。這種可能性例如是騎乘者可調(diào)節(jié)驅(qū)動曲線，這結(jié)合圖8進行了說明。另一個根本區(qū)別來自于如下事實，即在驅(qū)動操作期間，幾乎沒有扭矩會作用在自行車的車架上，因為驅(qū)動臂在驅(qū)動輪15的平面內(nèi)傳遞力(驅(qū)動輪15裝配在連接兩個驅(qū)動臂的螺栓9上)，并且該力在后輪2的平面內(nèi)傳遞到后輪2，即力的作用面沒有任何橫向偏移。車架免受扭轉(zhuǎn)荷載這一事實產(chǎn)生輕松得多的驅(qū)動感覺。又一個可能性來自于左右設(shè)計對稱，并且存在對左右兩側(cè)的驅(qū)動系統(tǒng)的不同傳動比進行調(diào)節(jié)的可能性。如果騎車者希望特別注意或當(dāng)心他的其中一只腳或一條腿，則可能需要這種不對稱性。在兩側(cè)產(chǎn)生不同的傳動比是不常見的，但大約至多10%至20%的差異便可能已為需要特別注意的腿提供了充分的放松。此外，產(chǎn)生輕微的不對稱性可能終結(jié)單調(diào)而煩人的驅(qū)動性質(zhì)，并且可緩解腿的早期疲勞。另一個優(yōu)點來自于不需要不對稱地設(shè)計自行車的一側(cè)這一事實，而在常規(guī)的自行車中是需要的，因為在常規(guī)的自行車中驅(qū)動裝置僅位于一側(cè)。如果輻條以對稱的方式布置，則后輪的承載能力會更好。如前所述，由于對稱的設(shè)計，扭矩不會作用在車架上，這不需要像在鏈傳動自行車中那樣由騎車者的肌肉力量來補償。在圖17中并且參照圖9，示出了這樣的實施方式，其可相對于另一側(cè)的傳動比調(diào)節(jié)一側(cè)的傳動比。關(guān)于左側(cè)的鮑頓絲39和右側(cè)的鮑頓絲39’會引入變化，但與該調(diào)節(jié)一起， 應(yīng)當(dāng)以相同的方式調(diào)節(jié)絲40和40’的比率。調(diào)節(jié)組件可安裝在下支撐件41上。絲39和 39’的外皮現(xiàn)在被引導(dǎo)穿過在下支撐件41中制成的相應(yīng)孔，并且外皮在它們的端部區(qū)域具有相應(yīng)的螺紋。帶螺紋的外皮端部由帶齒的螺母56、57圍繞，而螺母56與沿帶齒的弓形杠桿58的半圓形主體布置的齒嚙合。弓形杠桿58具有中央固定孔，它被拉到螺栓59上，螺栓59允許杠桿樞轉(zhuǎn)。螺栓59安裝在下支撐件41上。弓形杠桿58的相對的杠桿端連接到另一根鮑頓絲60，該鮑頓絲將它拉到與圖面垂直的平面內(nèi)并由此控制左右側(cè)之間的不對稱程度。鮑頓絲60可使弓形杠桿58繞螺栓59朝兩個方向轉(zhuǎn)動。在圖17所示的初始位置， 絲39和39’在兩側(cè)提供相同的傳動比。如果從該初始位置起，弓形杠桿58上的齒形弧向任一方向轉(zhuǎn)動離開，便會導(dǎo)致螺母56朝另一個(相反的)方向轉(zhuǎn)動。螺母56的齒與螺母 57的齒嚙合，并且導(dǎo)致它朝另一個方向(現(xiàn)在是第一方向)轉(zhuǎn)動。螺母56和57的軸向位置是固定的，但這種相反的轉(zhuǎn)動使得帶螺紋的外皮沿與下支撐件41的平面垂直的兩個相反方向(在圖中分別為向上和向下)軸向移動。由于該軸向移動，左右兩側(cè)的鮑頓絲39和 39’將相對于它們的初始位置沿相反的方向移動。由于該移位，左右兩側(cè)的傳動比變得不同。對傳動比的調(diào)節(jié)使得關(guān)照一條腿成為可能，但它的代價是會同樣增大另一側(cè)的載荷。當(dāng)一條肢體在過渡時期被照料時人的許多生理狀況或狀態(tài)是已知的，但它仍能承受較輕微的載荷。調(diào)節(jié)左右腿之間的載荷是用鏈傳動自行車不容易解決的任務(wù)。由根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動系統(tǒng)提供的可能性、例如對調(diào)節(jié)驅(qū)動感覺的驅(qū)動曲線的調(diào)節(jié)、還有為左右腿進行傳動比調(diào)節(jié)的可能性開啟了迄今為止前所未有的方式，并且這種調(diào)節(jié)可能性的價值只有在積累了大量經(jīng)驗之后才會變得明顯。
權(quán)利要求
1.交替驅(qū)動裝置，主要用于自行車和類似的被驅(qū)動車輛，其中所述車輛包括車架(1) 和可樞轉(zhuǎn)地連接到車架(1)的被驅(qū)動輪0)，所述驅(qū)動裝置包括一對設(shè)計相同、驅(qū)動方向相反且安裝在車架(1)的相應(yīng)兩側(cè)的驅(qū)動單元，所述驅(qū)動單元各自包括相應(yīng)的擺臂(10， 10’)，所述擺臂繞安裝在車架(1)上的共同的擺動軸(11)樞轉(zhuǎn)以繞擺動軸(11)進行交替的擺動運動，各個擺臂(10，10’)具有相應(yīng)的驅(qū)動臂(16，16’)，所述驅(qū)動臂具有限定驅(qū)動路徑(18，18’ )的邊緣，所述單元包括安裝在所述車架(1)上并在所述車架(1)上樞轉(zhuǎn)以進行繞驅(qū)動軸線的圓形運動的共同的驅(qū)動軸G)，各個所述驅(qū)動單元包括相應(yīng)的螺栓(9，9’ ) 和驅(qū)動輪(15，15’)，所述螺栓具有與所述驅(qū)動軸線基本平行的軸線，并且連接到所述共同的驅(qū)動軸以及與所述共同的驅(qū)動軸(4) 一起繞所述驅(qū)動軸線沿相應(yīng)的圓形路徑轉(zhuǎn)動， 所述驅(qū)動輪連接到所述螺栓(9，9’)并在所述螺栓上樞轉(zhuǎn)，所述驅(qū)動輪(15，15’)向所述驅(qū)動路徑(18，18’)中相關(guān)的一條驅(qū)動路徑被偏壓，使得沿所述相關(guān)的驅(qū)動路徑(18，18’)先按第一方向、然后按返回的第二方向滾動的所述驅(qū)動輪(15，15’ )的轉(zhuǎn)動使所述擺臂(10， 10’ )進行交替的擺動運動，所述驅(qū)動輪(15，15’ )彼此機械地連接并且在每個位置它們都繞所述驅(qū)動軸(4)相對于彼此在角度上偏移180°，相應(yīng)的柔性繩08二8’)連接到所述擺臂(10，10’)中相關(guān)的一個擺臂，并且相應(yīng)的被偏壓的繞繩筒(61，61’)以這樣的方式繞所述被驅(qū)動輪O)的軸安裝和連接到所述被驅(qū)動輪O)，即允許扭矩從所述繞繩筒(61，61’ ) 僅沿單一的但相互不同的轉(zhuǎn)動方向傳遞到所述輪O)，其中所述繩08二8’)連接到所述相關(guān)的繞繩筒(61，61’ )和以相應(yīng)的預(yù)定圈數(shù)卷繞在所述相關(guān)的繞繩筒上，使得在驅(qū)動操作期間所述圈數(shù)以相互交替的方式改變，所述交替驅(qū)動裝置的特征在于，每個擺臂(10，10’ ) 還包括頭部(14，14’)，所述頭部圍繞所述擺動軸(11)并與所述驅(qū)動臂(16，16’)的內(nèi)端連接；牽引臂(17，17’)，所述牽引臂以其內(nèi)端與所述頭部(14，14’ )連接而使得所述驅(qū)動臂(16，16’)與所述牽引臂(17，17’)形成一角度；和連接臂(20，20’)，所述連接臂使所述驅(qū)動臂(16，16，)的外端和所述牽引臂(17，17’ )的外端相互連接，其中所述驅(qū)動臂(16， 16，)、牽引臂(17，17，)和連接臂(20，20，) 一起限定出大致為三角形的開口，所述驅(qū)動輪 (15,15')的軸定位在所述開口內(nèi)，所述牽引臂(17，17’ )在其面朝所述開口的邊緣限定出牽引路徑(19，19’)，所述牽引路徑基本上確定即時的傳動比，并且每個驅(qū)動單元包括至少一個繩輪(沈，26’)，以便所述繩08，觀’)卷繞在所述繩輪06，沈’)上，所述繩輪包括沿所述牽引路徑(19，19’ )被引導(dǎo)的軸(35，35’)。
2.如權(quán)利要求1所述的交替驅(qū)動裝置，其特征在于，所述驅(qū)動路徑(18，18’)被設(shè)計和定位成，使得在其從所述擺動軸(11)起測得的最遠點和其上的一較近點之間限定出第一路徑段，在所述擺臂(10，10’ )在其擺動運動期間處于其極限位置之一的情況下在所述較近點處所述驅(qū)動輪(15，15’)與所述驅(qū)動路徑(18，18’)接觸，一直線段可與所述第一路徑段相配且在擺動運動期間該直線段從所述擺動軸(11)的所述軸線偏移第一預(yù)定距離，并且所述牽引路徑(19，19’ )以這樣的方式定位成，使得另一個直線段可與所述牽引路徑(19，19’ )相配，在所述擺動運動期間該另一個直線段也從所述擺動軸(11)的同一軸線 (23)偏移第二預(yù)定距離。
3.如權(quán)利要求2所述的交替驅(qū)動裝置，其特征在于，所述驅(qū)動路徑(18，18’)的所述第一路徑段略微呈弧形并且是凸的。
4.如權(quán)利要求3所述的交替驅(qū)動裝置，其特征在于，所述牽引路徑(18，18’)在所述第一路徑段的內(nèi)端的區(qū)域內(nèi)具有折拐點，并且朝向內(nèi)的方向以略微呈凹弧形的第二路徑段續(xù)接。
5.如權(quán)利要求1所述的交替驅(qū)動裝置，其特征在于，在所述擺臂(10，10’)已到達其極限位置之一后，所述驅(qū)動單元中即時起作用的一個驅(qū)動單元產(chǎn)生角速度減小的擺動運動， 該角速度與由已沿同一方向起作用的另一個即時未工作的驅(qū)動單元產(chǎn)生的角速度相比具有更高的絕對角速度值，但是該即時未工作的驅(qū)動單元的角速度以比另一側(cè)的減速斜度高的斜度增大，并且在由所述兩個驅(qū)動單元提供的角速度接近相等的期間，加速側(cè)的增大斜度略微高于另一側(cè)的減速斜度，并且斜度上的該略微差異考慮了所述繩08二8’)的柔性膨脹，且在所述兩個驅(qū)動單元之間產(chǎn)生驅(qū)動任務(wù)的平滑過渡。
6.如權(quán)利要求1所述的交替驅(qū)動裝置，其特征在于，在每個所述驅(qū)動單元中，所述擺臂 (10,10')包括一對相同的擺臂件Ola，21b)，所述一對擺臂件彼此相連，以使得在它們之間設(shè)有預(yù)定的間隔。
7.如權(quán)利要求6所述的交替驅(qū)動裝置，其特征在于，所述驅(qū)動輪(15，15’)的中央平面處于在所述擺臂件(21a，21b)之間限定的中央平面內(nèi)，并且所述驅(qū)動輪(15，15’ )在其與所述驅(qū)動路徑(18，18’ )接觸并沿所述驅(qū)動路徑滾動的兩個滾動面之間具有鼻突(36)，且所述鼻突(36)伸入到所述擺臂件(21a，21b)之間的所述間隔內(nèi)以確保對所述驅(qū)動輪(15， 15，)的引導(dǎo)。
8.如權(quán)利要求1所述的交替驅(qū)動裝置，其特征在于，所述驅(qū)動軸的所述圓形運動通過相應(yīng)的驅(qū)動臂(5，6)提供，所述驅(qū)動臂(5，6)布置在車架(1)的相應(yīng)兩側(cè)且剛性連接到所述驅(qū)動軸G)，并且每個驅(qū)動臂包括一對柄(7，8;7’，8’)，其中更靠近驅(qū)動軸的柄 (7,7')彼此形成180°的角度，并且它們的外端通過所述螺栓(9，9’ )剛性地連接到第二柄(8，8’)，其中所述柄(7，8和7’，8’ )彼此間形成鈍角。
9.如權(quán)利要求1所述的交替驅(qū)動裝置，其特征在于，所述驅(qū)動單元各自包括相應(yīng)的成對的繩輪06a，26b，26a，，^b')，所述繩輪在相應(yīng)的端部區(qū)域安裝在所述軸(35，35，)上和在所述軸上樞轉(zhuǎn)，并且所述軸(35，35’ )在兩側(cè)延伸穿過所述三角形開口且被偏壓到所述牽引路徑(19，19，)上和沿所述牽引路徑被引導(dǎo)，其中所述繩輪(26a，26b，26a，，26b，)對稱地布置在所述牽引臂(17，17’)的相應(yīng)兩側(cè)，并且所述繩(28,28')的各分支(28a, 28b)繞轉(zhuǎn)過所述繩輪06a，26b，26a，J6b，)，其中所述三角形開口大到足以允許所述繩輪Q6a， 26b,26a',26b')沿所述牽引路徑(19，19’ )的全長進行被引導(dǎo)的運動，而不與也在同一開口內(nèi)行進的所述驅(qū)動輪(15，15’ )沖突。
10.如權(quán)利要求9所述的交替驅(qū)動裝置，其特征在于，所述繩分支08a，28b*^a’， 28b‘)的端部固定在所述繞繩筒(61，61’)中相關(guān)的一個繞繩筒上，并且從所述繩分支端部開始，所述繩分支繞所述相關(guān)的繞繩筒(61，61’ )以彼此相反的繞組轉(zhuǎn)動，然后被引向所述繩輪Q6a，26b ；26a’，^b’)，并且在離開所述繩輪之后所述繩分支被結(jié)合并被引導(dǎo)繞過附裝在所述車架(1)上的平衡輪(30)。
11.如權(quán)利要求10所述的交替驅(qū)動裝置，其特征在于，所述繩分支08a，28b*^a’， 28b‘)相對于相關(guān)擺臂(10，10’ )的中央平面被對稱地引導(dǎo)，并且所述平衡輪(30)的軸可樞轉(zhuǎn)地連接到車架(1)，以使得由離開平衡輪(30)之后的繩分支(28a，28b)限定的平面是為所述繩輪06a，^b)繪制的切面。
12.如權(quán)利要求9所述的交替驅(qū)動裝置，其特征在于，在所述牽引臂(17，17’)的邊緣限定有一系列離散的凹槽(37)，并且每個凹槽可暫時與所述軸(35)接合并在擺動運動期間保持其位置。
13.如權(quán)利要求9所述的交替驅(qū)動裝置，其特征在于，包括第一鮑頓絲(39，39’)，其具有在從所述牽引路徑(19，19’ )的內(nèi)端向內(nèi)且接近該內(nèi)端的位置固定在所述擺臂(10， 10’ )上的外皮；第二鮑頓絲(40)，其具有與固定所述第一鮑頓絲(39)的所述外皮的位置接近地也固定在所述擺臂(10，10’)上的外皮；和換向繩輪(38)，其繞從所述牽引路徑(19， 19’ )的遠端稍微向外地聯(lián)接在所述擺臂(10，10’ )上的軸樞轉(zhuǎn)，其中所述第一和第二鮑頓絲(39，40)都連接到所述繩輪Q6a，26b)的所述軸(35，35’)，所述兩根鮑頓絲之一在連接到所述軸(3 之前被引導(dǎo)繞過所述繩輪(38)。
14.如權(quán)利要求13所述的交替驅(qū)動裝置，其特征在于，所述鮑頓絲(39，40)通過一軸承聯(lián)接到所述軸(35，35’)，使得所述軸(35，35’)在被移動時可沿所述牽引路徑(19，19’) 自由滾動。
15.如權(quán)利要求6和13所述的交替驅(qū)動裝置，其特征在于，所述鮑頓絲(39，40)和所述換向繩輪(38)布置在所述擺臂件Ola，21b)之間的所述間隔內(nèi)。
16.如權(quán)利要求13所述的交替驅(qū)動裝置，其特征在于，所述車架(1)包括上和下支撐件Gl，41)，它們附裝在車架后桿的隔開的相應(yīng)位置處；變速機構(gòu)，該變速機構(gòu)帶有可由所述機構(gòu)拉緊和放松的鮑頓絲G3，44)；一對搖桿(45，45’)，每個搖桿具有一中央連接點和兩個桿端連接點，所述鮑頓絲(43，44)的外皮固定在所述上支撐件0 上；所述鮑頓絲 (43,44)各自連接到所述搖桿(45，45’ )中相應(yīng)一個搖桿的中央連接點，在每個驅(qū)動單元中，執(zhí)行相同功能的鮑頓絲(39,39'和40，40’ )連接到所述搖桿(45,45')中相應(yīng)一個搖桿的桿端點，而執(zhí)行相反功能的鮑頓絲連接到所述搖桿(45，45’ )中另一個搖桿的桿端，并且所述驅(qū)動單元中所述鮑頓絲(39，40，39’，40’ )的外皮連接到所述下支撐件01)。
17.如權(quán)利要求12所述的交替驅(qū)動裝置，其特征在于，沿著所述牽引路徑(19，19’)的所述凹槽(37)具有各自的不對稱的廓形，并且該不對稱性對應(yīng)于在擺臂(10，10’ )處于其兩個極限位置時作用在特定凹槽上的繩力的方向。
18.如權(quán)利要求1所述的交替驅(qū)動裝置，其特征在于，在所述擺臂(10，10’)的所述頭部(14，14’ )內(nèi)包括相應(yīng)的調(diào)節(jié)機構(gòu)，所述調(diào)節(jié)機構(gòu)類似地調(diào)節(jié)擺動運動的轉(zhuǎn)動中心相對于所述擺動軸(11)的中心的位置以由此同時改變所述驅(qū)動單元的驅(qū)動特性。
19.如權(quán)利要求10所述的交替驅(qū)動裝置，其特征在于，包括用于使車架(1)兩側(cè)上的所述軸(35，35’ )的相對位置偏移的調(diào)節(jié)單元以在兩側(cè)提供不同的傳動比。
全文摘要
主要用于自行車和類似的被驅(qū)動車輛的交替驅(qū)動裝置，其中被驅(qū)動的踏板的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換成擺臂的往復(fù)的擺動運動，并且擺臂具有相應(yīng)的驅(qū)動臂(16，16′)，驅(qū)動臂聯(lián)接到頭部(14，14′)，頭部圍繞踏板的擺動軸(11)，牽引臂(17，17′)從頭部伸出并與驅(qū)動臂形成一角度，驅(qū)動臂和牽引臂(16，17)的遠端由連接臂(20，20′)相互連接。在這些臂之間形成大致三角形的開口，并且驅(qū)動輪(15，15′)的軸定位在該開口內(nèi)，牽引臂限定有牽引路徑(19，19′)，使車輛的被驅(qū)動輪轉(zhuǎn)動的柔性拉繩(28)被引導(dǎo)繞過至少一個具有軸(35)的繩輪(26)，軸(35)沿牽引路徑被引導(dǎo)，用以調(diào)節(jié)傳動比。
文檔編號B62M1/36GK102361789SQ201080012788
公開日2012年2月22日 申請日期2010年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月21日
發(fā)明者M·蘭托斯, R·科爾黑布 申請人:繩帶驅(qū)動技術(shù)有限公司