專利名稱：車輛交變驅(qū)動機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種車輛交變驅(qū)動機(jī)構(gòu)，它包括一對反向設(shè)置且沿繞可在車架上樞軸轉(zhuǎn)動的踏板兩軸的圓形路徑轉(zhuǎn)動的踏板件。在下面的說明書中“自行車”不僅指常規(guī)具有兩車輪的自行車，還可指所有可由騎車者驅(qū)動的車輛，其中車輪由所運(yùn)送的人通過踏板件或轉(zhuǎn)動手柄經(jīng)一機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)而得以驅(qū)動。這種車輛可為例如三輪手搖車。
在最常用的踏板驅(qū)動的自行車中，由踏板件使轉(zhuǎn)動一和一鏈嚙合的鏈輪，該鏈又和在通常為后輪的被驅(qū)動輪的軸上安裝的另一鏈輪相嚙合。該被驅(qū)動鏈輪通過飛輪機(jī)構(gòu)和被驅(qū)動軸相連。踏板件和被驅(qū)動輪之間的傳動比在多個實(shí)施例中可通過一個轉(zhuǎn)換器在離散步驟中進(jìn)行改變。該轉(zhuǎn)換器的功能是基于這種可能性，即鏈可和多個不同的鏈輪相連。在這種系統(tǒng)中只有當(dāng)鏈在真正運(yùn)動時即自行在被驅(qū)動時才可進(jìn)行傳動轉(zhuǎn)換，雖然有時會要求當(dāng)自行車靜止時進(jìn)行傳動變換。
“交變驅(qū)動機(jī)構(gòu)”指的是一不同于常規(guī)鏈驅(qū)動的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，其中一對在反向往復(fù)運(yùn)動的拉件的拉力作用在被驅(qū)動輪上。這種交變驅(qū)動機(jī)構(gòu)已如在EP 0210 336 A2中進(jìn)行了描述，其中騎車者踏在上下移動的踏板上。在后輪輪轂的兩側(cè)分別設(shè)有含有鏈輪的飛輪，鏈的各端與每個踏板件的中心部分相連。鏈的兩個分支通過一個轉(zhuǎn)向桿和飛輪的鏈輪相連，且分支一起設(shè)在一個公共滾子上。通過沿踏板件滑動鏈接點(diǎn)的高度可調(diào)節(jié)被驅(qū)動輪和踏板件之間的傳動比。
在這種驅(qū)動機(jī)構(gòu)中騎車者的運(yùn)動，其載荷和其腳運(yùn)動的特性曲線和由常規(guī)沿圓形路徑運(yùn)動的踏板件驅(qū)動的自行車所產(chǎn)生的通用的特性不同。在騎自行車領(lǐng)域傳統(tǒng)思路影響很強(qiáng)大，因而只有騎車者腳的運(yùn)動、作用在腳上的力和自行車的運(yùn)動都類似于傳統(tǒng)自行車時，它才可被大部分人所接受。
這樣一種新的結(jié)構(gòu)方案例如為帶有大都在山地自行車上使用的“生物步(bio-pace)”特性的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，它是一個鏈傳動機(jī)構(gòu)但驅(qū)動鏈輪具有菱形且被倒圓的形狀。
本發(fā)明的目的在于提供一個車輛的交變驅(qū)動機(jī)構(gòu)，它可提供一種騎傳統(tǒng)自行車的感覺。本發(fā)明自行車不需要使用鏈條，且即使在自行車靜止時也可連續(xù)改變傳動比，并且可減少由于踏板件的圓周運(yùn)動而產(chǎn)生的死角區(qū)域的范圍。
為實(shí)現(xiàn)上述目的提供了一車輛的交變驅(qū)動機(jī)構(gòu)，其中一對踏板件可沿一圓形路徑繞一可在車架內(nèi)樞軸轉(zhuǎn)動的踏板軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動。按本發(fā)明的踏板件包括一對繞一連在車架上的副軸可在一預(yù)定角范圍進(jìn)行轉(zhuǎn)動的擺桿，在擺桿和踏板件之間沒有相應(yīng)的傳動件用以將踏板件的圓周運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€相應(yīng)于半個擺動周期具有相位差的交變擺動運(yùn)動，其中車輛被驅(qū)動輪軸的兩側(cè)分別設(shè)有帶相反鎖止方向的飛輪機(jī)構(gòu)，飛輪機(jī)構(gòu)通過相互獨(dú)立的拉件與各個擺桿相連。
在第一個用作將圓周運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)閿[動的實(shí)施例中，擺桿分別通過在兩端鉸接的拉桿和踏板件上預(yù)定部分相連。
若在踏板軸和踏板件之間設(shè)有一對相互剛性相連且形成一角度的桿(曲柄)時可獲得優(yōu)選的幾何條件，相連的拉桿的一端與該兩桿的連接部位相連。
在另一種將圓周運(yùn)動轉(zhuǎn)變成一擺動運(yùn)動的方法中，在踏板軸和踏板之間設(shè)有一對彼此通過一短銷剛性相連且組成一角度的桿，在擺桿上分別具有拉長形的開口并且連接踏板兩桿的短銷直接或通過一個軸承安裝在該開口中。這種結(jié)構(gòu)為一種鉸鏈連桿傳動裝置。
在將圓周運(yùn)動轉(zhuǎn)變成一擺動運(yùn)動的第三實(shí)施例中，踏板件各包括一偏心盤且踏板軸穿過該盤，每個偏心盤上形成有相應(yīng)的形成一閉合曲線的槽，所述的槽指向相連的擺桿方向，它們具有相同的形狀和相對于踏板軸軸心鏡像對稱，并且偏心地包住踏板軸，擺桿分別通過設(shè)在槽中的引導(dǎo)件與相連的槽連接。
在該實(shí)施例中，優(yōu)選方案為引導(dǎo)件分別為松動地安裝在相連的槽中的軸承，并且該軸承與相連擺桿的中心部分相連。
槽的形狀決定了驅(qū)動特性，若這種形狀相應(yīng)于帶有一圓形或倒圓的菱形鏈輪的傳統(tǒng)的鏈驅(qū)動機(jī)構(gòu)的特性時將是優(yōu)選的方案。
在每個上述實(shí)施例中若擺桿上與拉件的連接點(diǎn)的位置可在兩個極限端部位置進(jìn)行調(diào)整則可實(shí)現(xiàn)傳動比的連續(xù)變化。
為了調(diào)整這兩個連接點(diǎn)，優(yōu)選方案為提供一個使用調(diào)整拉索的調(diào)整機(jī)構(gòu)，其中拉索與一個設(shè)置在自行車架便利位置上的傳動轉(zhuǎn)換器相連。
通過只施加拉力的各個拉索可以將擺桿的交變運(yùn)動傳遞到兩后飛輪上。
這種情況下飛輪機(jī)構(gòu)分別包含有作用在飛輪自由方向的偏壓裝置，這些裝置用于在相連的擺桿未承載期間內(nèi)拉緊卷起拉索。
飛輪機(jī)構(gòu)最好分別包含繞線轉(zhuǎn)筒，該轉(zhuǎn)筒內(nèi)部含有偏壓裝置所需要的彈簧，拉索的端部繞在繞線轉(zhuǎn)筒的外表面上。
擺桿和飛輪機(jī)構(gòu)之間的連接可設(shè)計(jì)為這樣即每個擺桿上鉸接有剛性拉桿，在拉桿回復(fù)運(yùn)動時位于后輪后軸前部和后部的拉桿各個部分分別和繞在相連的飛輪機(jī)構(gòu)上的拉索相連。
該實(shí)施例中，優(yōu)選形式應(yīng)這樣飛輪機(jī)構(gòu)外側(cè)設(shè)成繞線轉(zhuǎn)筒，位于后軸前面的拉桿部分通過各自的偏壓件和各個拉索的第一端相連，所述拉索的另一端和繞線轉(zhuǎn)筒相連，而在后軸后面的拉索部分則分別通過拉索偏壓機(jī)構(gòu)與另一端則和繞線轉(zhuǎn)筒相連的偏壓拉索的第一端相連。
按本發(fā)明也可不使用擺桿，但這種結(jié)構(gòu)在改變傳動比方面有困難。在這樣一個實(shí)施例中踏板件包括偏心盤并且踏板軸穿過該盤，偏心盤上形成了帶閉合圍道的槽，所述的槽偏心地圍繞著踏板軸并且它們相對于踏板軸心鏡面對稱設(shè)置。在槽中設(shè)有各自的引導(dǎo)件，在自行車被驅(qū)動輪的兩側(cè)分別設(shè)有飛輪機(jī)構(gòu)，它們具有相反的鎖止方向，飛輪機(jī)構(gòu)通過相互獨(dú)立的拉件與引導(dǎo)件相連。
按本發(fā)明的交變驅(qū)動機(jī)構(gòu)具有一個簡單的構(gòu)造，雖然看起來和普通自行車的傳統(tǒng)驅(qū)動機(jī)構(gòu)不同，但由于踏板件分別沿著圓形路徑移動，這種自行車也提供了一個同樣令人愉快的驅(qū)動感覺，并且在自行車靜止和運(yùn)動時都可改變驅(qū)動機(jī)構(gòu)的傳動比。
以下借助附圖對本發(fā)明交變自行車驅(qū)動機(jī)構(gòu)進(jìn)行詳述，附圖中


圖1是一個裝有本發(fā)明驅(qū)動機(jī)構(gòu)的自行車側(cè)視圖；圖2示出圖1一放大比例的局部；圖3示出了側(cè)面的踏板件結(jié)構(gòu)；圖4為從前面看的踏板件結(jié)構(gòu)，且為局部剖視圖；圖5示出了含有兩個擺桿和副軸部件的俯視細(xì)圖，其中一半為剖視圖；圖6示出了圖5放大的細(xì)節(jié)剖視圖；圖7為被驅(qū)動輪軸的半剖視圖；圖8為示出轉(zhuǎn)筒59內(nèi)部的局部剖視圖；圖9示出了拉件移動的變化和踏板軸的偏移角之間的關(guān)系曲線；圖10為常規(guī)驅(qū)動機(jī)構(gòu)和按本發(fā)明驅(qū)動機(jī)構(gòu)時踏板力的變化和其角偏移之間的關(guān)系曲線；圖11示出了用于移動擺桿的機(jī)構(gòu)的另一實(shí)施例；圖12示出了用于驅(qū)動后輪的機(jī)構(gòu)的又一實(shí)施例側(cè)視圖；圖13示出了按圖12實(shí)施例的頂視圖；圖14為類似于圖9的位移一角度偏移關(guān)系曲線；圖15示出了本發(fā)明第三實(shí)施例的正視圖；圖16示出了該第三實(shí)施例的側(cè)視圖；圖17為不使用擺桿的驅(qū)動機(jī)構(gòu)示意圖，其中傳動比是恒量；圖18示出了一具有和圓形鏈輪驅(qū)動機(jī)構(gòu)類似特性曲線的槽的形狀；圖19示出了具有“生物步(bio pace)”特性曲線的槽的形狀。
圖1中所示的自行車除了其傳動系統(tǒng)的構(gòu)造外，其它都是傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，即它具有一剛性車架10一可自由運(yùn)轉(zhuǎn)的前輪11、一個被驅(qū)動的后輪12，一個帶有轉(zhuǎn)動連接且與車架10相連的前叉13，一個與前叉相連的把手14和一車座15。前輪11以常規(guī)方式安裝在前叉13的下端部。
傳動系統(tǒng)由一個設(shè)置在車架10兩側(cè)，相對于踏板軸16鏡對稱分布的踏板驅(qū)動。按本發(fā)明方案中(與常規(guī)踏板結(jié)構(gòu)不同)踏板曲柄不是直的而由兩個通過一連接剛性相連的桿組成，且形成一肘狀踏板曲柄。踏板件繞軸16的圓周運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)槔瓧U的往復(fù)直線交變運(yùn)動。為了較好地表示圖2中只示出了落在附圖平面中的該機(jī)構(gòu)的局部。圖3和圖4放大細(xì)圖中示出了踏板件和拉桿的連接。
由圖2可看出，踏板件軸16處在構(gòu)成車架部件且相互呈V形相交的車架桿17，18的接合區(qū)域處，而踏板21通過桿19，20與軸16剛性相連。內(nèi)桿19借助一個在圖3中以虛線簡略示出的楔形銷與踏板件軸16相連，在桿19另一端的一孔中壓配合進(jìn)一平行于踏板件軸16的連接銷22第一端。桿l9和20交成一直角或近似直角的角。一個在拉桿23一端形成的孔包住連接桿19和20的連接銷22中央部位。在拉桿23和該連接銷22之間有徑向間隙，因而拉桿23可繞銷22自由旋轉(zhuǎn)。桿20的外端和踏板21以傳統(tǒng)方式通過一球軸承連接。
在踏板件軸16和后輪軸之間車架10具有一后叉24，如圖2所示在后叉24和車架10的連接區(qū)設(shè)置一個副軸25，在其兩端分別可擺動地固定有一個擺桿26，27。在圖2中只可見擺桿26。拉桿23的后端通過一個支承與擺桿26的上段相連。
踏板21轉(zhuǎn)動時，拉桿23強(qiáng)制擺桿26在一給定的角區(qū)域中進(jìn)行交變的圓周運(yùn)動。到副軸25距離最好可調(diào)的凸耳28設(shè)在該擺桿26的后側(cè)，在該凸耳28上固定有一與后輪12輪轂相連的拉桿，例如一拉索的一端。在后輪12輪轂兩側(cè)分別設(shè)有彈簧偏壓的飛輪，該拉件的后端與飛輪相連，拉桿的拉力通過在飛輪上施加一個在鎖緊方向的扭距而來驅(qū)動后輪。
圖5和圖6舉例示出了一個由副軸25和擺桿26和27所組成的實(shí)施例結(jié)構(gòu)。
在管狀擺桿26，27的下端焊接有垂直于擺桿的套筒30、31。套筒30、31分別通過球軸承與副軸25端部相連，圖5中只示出了球軸承32。擺桿27內(nèi)具有一軸33，它在兩端由球軸承34和35分別得以支承。在軸33上設(shè)置一螺紋段36，用于與螺紋螺母37的連接。在擺桿27上的后輪方向形成一軸向延伸的槽38，凸耳28(圖6)與螺母37相連，并且從槽38中突起。當(dāng)軸33旋轉(zhuǎn)時，螺母37不能跟轉(zhuǎn)，但是其高度位置可根據(jù)軸不同的轉(zhuǎn)向而上下改變，這樣就可調(diào)整與凸耳28嚙合的拉件的高唐。
軸33的下部連有一空心柱體39，它可在軸向自由滑動但不能相對于軸33轉(zhuǎn)動。在柱體39上繞有幾圈拉索40，拉索40的移動導(dǎo)致了軸33的轉(zhuǎn)動。部分拉索40伸進(jìn)另一擺桿26內(nèi)部并繞在一第二根類似軸上。拉索40兩端通過合適的滾子沿車架10延伸直到把手14(圖1)，最后固定在一個轉(zhuǎn)換器41上。若移動該轉(zhuǎn)換器41，拉索40兩端將會在相對方向移動，使軸和相連的機(jī)構(gòu)進(jìn)行轉(zhuǎn)動，由此可改變螺母的高度和驅(qū)動傳動比。
通過由踏板21產(chǎn)生移動的拉桿23來驅(qū)動擺桿26，27，因?yàn)樵跀[桿26，27的上端分別設(shè)有套環(huán)42，43，它(們)通過螺栓44，45可繞拉桿23的后端轉(zhuǎn)動。
上述的驅(qū)動機(jī)構(gòu)可確保踏板件的轉(zhuǎn)動引起擺桿26，27以相反的相位繞副軸25轉(zhuǎn)動。拉桿23在其兩端可繞鉸接點(diǎn)轉(zhuǎn)動并且可只在桿的方向?qū)[桿26，27施壓。通過拉件29的中間連接，反向擺動的擺桿26，27使后輪12得以轉(zhuǎn)動。踏板件圓周運(yùn)動時拉件29的運(yùn)動長度與凸耳28和副軸25之間的距離有關(guān)，該距離可借助轉(zhuǎn)換器41在兩個極值之間進(jìn)行調(diào)整。
在圖7和圖8中示出了位于后輪12中的驅(qū)動機(jī)構(gòu)的構(gòu)件。圖7所示的構(gòu)件對稱設(shè)在后輪12的軸兩側(cè)。圖7中左邊部分是正視圖，右部則為半剖視圖。后輪12的軸50的兩端分別通過一墊片由螺母52、51緊固在車架10的后叉管上。在軸50兩側(cè)，緊貼后叉管內(nèi)側(cè)分別設(shè)有一靜止的軸套53。該軸套的內(nèi)側(cè)由一螺母54加以緊固。夾在螺母52，54之間的軸套53上支承有一飛輪機(jī)構(gòu)55，它和另一側(cè)的飛輪機(jī)構(gòu)56完全相同，但是其鎖止的方向卻相反，即當(dāng)后輪12向前移動時它們都鎖止。該飛輪機(jī)構(gòu)55包括一個套在軸套53上的定距環(huán)57，一個支承套筒58，一帶有用于引導(dǎo)拉索外殼60的轉(zhuǎn)筒59和一拉索鎖緊件61，最后還包括一個連接轉(zhuǎn)筒59和內(nèi)軸套63且可在一第一方向自由轉(zhuǎn)動和在另一方向鎖止的飛輪件62。
內(nèi)軸套63為常規(guī)結(jié)構(gòu)且設(shè)有一對輪圈(rim)64，65用以固定后輪12的輻條。該內(nèi)軸套63通過球軸承連接，圖7中示出了右手側(cè)的球軸承66。
在與連接在固定軸套53和轉(zhuǎn)筒59外壁(圖8)之間的飛輪機(jī)構(gòu)55相連的轉(zhuǎn)筒59中設(shè)有一偏壓螺旋彈簧67，用以使轉(zhuǎn)筒59在相對于軸套53自由轉(zhuǎn)動的方向進(jìn)行轉(zhuǎn)動。拉件29由繞在轉(zhuǎn)筒59外壁上一端由拉索鎖緊件固定且另一端與擺桿26上的凸耳28嚙合相連的拉索構(gòu)成。當(dāng)凸耳28在其最外面位置時，凸耳28兩極端位置之間的距離將最大，此時拉索以至少相當(dāng)于該距離的長度卷繞在轉(zhuǎn)筒59的外殼體60上。彈簧67用于卷起在轉(zhuǎn)筒59的外殼體60上的拉索。
自行車踏板件轉(zhuǎn)動時，兩擺桿26，27如前所述將會在其極端位置交替向前和向后擺動。不斷偏壓的拉件29提供了在擺桿26，27和飛輪機(jī)構(gòu)55，56之間的連接。在圖2所示位置，以箭頭68所示的力作用在踏板31上。桿(曲柄)19，20如箭頭69所示以順時針方向繞踏板軸16轉(zhuǎn)動。此時拉桿23向前運(yùn)動并且擺桿26在箭頭70的方向繞副軸25轉(zhuǎn)動。拉件29向前移動(箭頭71方向)并給飛輪機(jī)構(gòu)55在鎖止方向加載，這樣，后輪12在拉力作用下在箭頭72方向向前轉(zhuǎn)動。同時在另一側(cè)的擺桿27向回運(yùn)動以及相連的拉件(拉索)則由飛輪機(jī)構(gòu)56內(nèi)的彈簧卷繞在轉(zhuǎn)筒上，在后輪12向前轉(zhuǎn)動時，自由輪機(jī)構(gòu)56允許轉(zhuǎn)筒在彈簧作用下在反向于后輪轉(zhuǎn)動的方向旋轉(zhuǎn)。在彈簧作用下轉(zhuǎn)筒的旋轉(zhuǎn)路徑長度即使在擺動件的最大距離時也足卷起拉索。當(dāng)踏板件21轉(zhuǎn)過死點(diǎn)時，擺桿26，27的擺動則反向，飛輪機(jī)構(gòu)56則被鎖止并且起先鎖止的飛輪機(jī)構(gòu)57則被松開，其偏壓力卷起此時在反向移動的拉件29。
可通過調(diào)整凸耳28的高度來改變拉件29的全運(yùn)動范圍，由此可改變踏板驅(qū)動機(jī)構(gòu)的傳動比。與常規(guī)自行車相比本發(fā)明裝置可在任何時候連續(xù)改變傳動比(即使在車輪不轉(zhuǎn)時也可實(shí)現(xiàn))。
圖9示出了拉件29的移動和踏板軸16角度變化的關(guān)系。圖中示出兩拉件的曲線圖(該兩拉件總是在相反的方向移動)。在每一時刻只有一個以最高速向前運(yùn)動的拉件被加載。該曲線圖中粗線示出了拉件移動的有效部分，單獨(dú)部分的交叉點(diǎn)則相應(yīng)于拉件有效部分的反向點(diǎn)。
圖10示出了在恒定載荷下驅(qū)動的自行車踏板力F和踏板軸16角位置的關(guān)系圖，“踏板力F”指的是作用在踏板件21上且在車架10的向車架桿18方向上的力的分量。該分量基本上在車座15的中心和踏板軸16的中心的連線方向。圖10中曲線A涉及按本發(fā)明的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，曲線B則涉及一常規(guī)(鏈傳動)的自行車。在按本發(fā)明的驅(qū)動機(jī)構(gòu)中，力均勻地作用在一個比常規(guī)驅(qū)動機(jī)構(gòu)大的角范圍內(nèi)，因而屬于死點(diǎn)區(qū)的角范圍較小。在一較大角范圍內(nèi)均勻的力將會使騎車者更不容易疲勞，從而按本發(fā)明自行車驅(qū)動機(jī)構(gòu)使用時將會更輕巧和不使人產(chǎn)生疲勞感。
圖11中示出了按本發(fā)明又一變型驅(qū)動機(jī)構(gòu)實(shí)施例。該實(shí)施例中副軸25a在踏板軸16a之下并且略微靠后。取代在前實(shí)施例中所使用的直線管狀擺桿26，27，在圖11中所示出的擺桿26a，27a上分別設(shè)置具有長形平行側(cè)壁的開口80。踏板件還包括兩個最好形成直角的剛性連接的桿19a，20a。桿19a和20a通過一個垂直于圖軸的短銷相連，該銷外包繞一軸承81，該軸承81的外圈較松動地安裝在內(nèi)開口80中。
當(dāng)踏板21a，21b轉(zhuǎn)動時，軸承81的內(nèi)圈將強(qiáng)制該連接桿19a，20a的短銷沿一圓形路徑移動。由于軸承81在內(nèi)開口80內(nèi)部沿桿方向的自由移動，使擺桿26a，27a可產(chǎn)生擺動。軸承81的設(shè)置可將該鉸接驅(qū)動機(jī)構(gòu)的摩擦損失減到最小。
沒有必要設(shè)置如圖2所示的拉桿23來移動擺桿26a，27a，因?yàn)樵谔ぐ灞鄣膹澢糠值妮S承81被開口80引導(dǎo)并且將踏板的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)變?yōu)橐粩[動運(yùn)動。
另外，圖11中所示的實(shí)施例后輪的驅(qū)動機(jī)構(gòu)也和圖2和圖7中的不同。多個連接件例如圖11中的連接件28a分別與含有一短的鉸接軸的擺桿26a和27a相連。該連接件28a通過一個機(jī)構(gòu)(圖中未示出)與傳動控制桿相連，且連接件28a和副軸25a之間的距離可在一預(yù)定范圍內(nèi)連續(xù)變化。傳動控制機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)未在圖中示出，但是，這種使連接件28a沿?cái)[桿26a，27a移動的控制機(jī)構(gòu)是本領(lǐng)域技術(shù)人員按常規(guī)可想象出來的。
連接件28a上的鉸鏈與一個后拉桿82(另一側(cè)為83)相連。圖12和圖13中詳細(xì)示出了由后拉桿82、83所構(gòu)成的驅(qū)動機(jī)構(gòu)。在后輪12軸的兩側(cè)分別設(shè)有繞線轉(zhuǎn)筒，圖13中只示出了繞線轉(zhuǎn)筒84，該繞線轉(zhuǎn)筒通過位于其內(nèi)部且相互相反指向的飛輪機(jī)構(gòu)與后輪12相連。后拉桿82的后部85具有一類似于小提琴弧形的形狀，即它在兩端夾持住拉索并且具有一拉索偏壓機(jī)構(gòu)。在拉桿后部85前端裝有一夾線器86(Wirecatch)用來夾持由傳遞到后輪12上的拉力加載的拉索87，繞線轉(zhuǎn)筒84上繞有好幾圈拉索77，拉索77的另一端在夾持器處88與繞線轉(zhuǎn)筒84相連。拉桿后部85的后端通過一個拉索偏壓機(jī)構(gòu)89與偏壓拉索90的一端相連。類似地，繞線轉(zhuǎn)筒84上也繞有多圈偏壓拉索90并且該偏壓拉索的另一端通過夾持器91與繞線轉(zhuǎn)筒84相連。
擺桿26a的擺動導(dǎo)致了拉桿82的向前和向后的回復(fù)運(yùn)動。在圖12和13中示出了元件最后面的位置，其時后拉桿82沿箭頭92向前移動，受載的拉索87通過夾線器86被向前拉并且此運(yùn)動使得繞線轉(zhuǎn)筒84在箭頭93方向轉(zhuǎn)動。當(dāng)轉(zhuǎn)筒84在箭頭93方向轉(zhuǎn)動時其內(nèi)部的飛輪機(jī)構(gòu)即被鎖止住，由此作用在承載拉索87上的拉力使得后輪12向前轉(zhuǎn)動。繞線轉(zhuǎn)筒84轉(zhuǎn)動時偏壓拉索90纏繞在拉索轉(zhuǎn)筒84上，同時承載拉索從轉(zhuǎn)筒上退卷展開。這種運(yùn)動一直持續(xù)到擺桿26到達(dá)其向前運(yùn)動的端部位置。此時，后拉桿82處在向前運(yùn)動的極限位置而在自行車另一側(cè)的拉桿83在處于向后運(yùn)動的一極限位置。改變運(yùn)動方向時，另一側(cè)的后拉桿83將被向前推動且與其相連的飛輪機(jī)構(gòu)將被鎖止因而可給后輪12施以一扭矩。后拉桿82則通過拉索偏壓機(jī)構(gòu)89向后拉偏壓拉索90，但是該偏壓力比在另一方向上的拉力小得多，因?yàn)榇藭r在繞線轉(zhuǎn)筒84中的正輪機(jī)構(gòu)在可自由(無負(fù)荷)轉(zhuǎn)動狀態(tài)。早先繞上的偏壓拉索90這時從繞線轉(zhuǎn)筒84上退卷展開，而拉索87則被卷起，所有元件又會移到如圖12中所示的后極限位置。偏壓拉索最好比(承載)拉索87細(xì)其尺寸用于一個較小的負(fù)載。
這種驅(qū)動機(jī)構(gòu)從多個方面看比圖7和8所示的驅(qū)動機(jī)構(gòu)優(yōu)越。在相應(yīng)各個擺動周期不必偏壓拉緊任何彈簧以獲得在下一個未承載周期卷起拉索所要求的偏壓力。這樣就可省去偏壓彈簧所需的無用功。另一個優(yōu)點(diǎn)在于后輪12輪轂上的簡化了許多的結(jié)構(gòu)。
通過圖12和13所述的拉桿82和83而產(chǎn)生的后輪12的運(yùn)動也能被用于如圖1到6所示的實(shí)施例情況中。
圖14的曲線圖中示出了在使用按圖11到13的驅(qū)動機(jī)構(gòu)的情況下后拉桿82的偏移和踏板軸16a的角度偏移之間的關(guān)系。該曲線與圖9中所示出的曲線相類似，但是它較為平緩、即驅(qū)動條件更為優(yōu)化。
圖15到19所示為按本發(fā)明交變驅(qū)動機(jī)構(gòu)的又一實(shí)施例。在踏板軸16的兩側(cè)分別連有一踏板件21a，21b，每個踏板件都含有一線性桿100或101和一個形成其內(nèi)端部的偏心盤102或103。偏心盤102和103不是圓形的，它們分別具有一個在圖16、圖18和圖19中所示的按其中的一槽形而形成的形狀。
從圖16中可見，在踏板軸16后面和下部設(shè)有一副軸25b并且各個的擺桿26b，27b可繞該副軸25b樞軸旋轉(zhuǎn)。在各個擺桿26b，27b接近副軸25b的三分之一長處從擺桿上突出有向偏心盤102，103方向的銷軸，并且在該銷軸上裝有軸承104，105。圖16中軸承被盤103蓋住，因而用虛線表示。在偏心盤102，103的內(nèi)表面分別設(shè)有封閉槽106，107，槽寬相應(yīng)于軸承104，105的外徑。軸承104，105松動地安裝在相連的槽106，107中，該槽106，107的主要目的是分別為軸承104，105提供一個引導(dǎo)道。
在圖15的局部剖視處可看到槽107的橫截面圖，圖16示出了槽106主要部分的前視圖。槽106和107形狀相同，但是它們相對于踏板軸16的軸心鏡像對稱設(shè)置。
當(dāng)踏板21a和21b轉(zhuǎn)動時，兩個偏心盤102，103一起轉(zhuǎn)動。槽106和107引導(dǎo)和移動安裝在其中的軸承104，105。在槽106，107中所引導(dǎo)的軸承104和105的作用下擺桿26b，27b強(qiáng)制進(jìn)行一個繞副軸25b的擺動。由于使用軸承作為引導(dǎo)件，將會使摩擦損失減少并且兩個擺桿26b，27b就好象在兩個前述實(shí)施例中進(jìn)行移動。
圖15和16中未示出安置于擺桿26b，27b上驅(qū)動后輪12的拉件，但是，可用任何前述實(shí)施例形式的拉件來達(dá)到該目的。當(dāng)該拉件在擺桿上的位置被調(diào)整時，驅(qū)動機(jī)構(gòu)的傳動比也同樣可被改變，實(shí)際的傳動比可例如通過在一個擺動周期中后輪的角位移來加以確定。圖16中連接擺桿26b，27b的端部和后輪12的后軸50的虛線表示了相應(yīng)于最高傳遞比時的位置，而另外兩條虛線則相應(yīng)于最小傳遞比時的位置，其中由虛線示意表示的拉件與擺桿26b，27b最低可能的位置相連。
驅(qū)動特性取決于形成一閉合曲線的槽106，107的形狀和踏板軸在該閉合曲線中的偏心位置，該特性可通過計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)來進(jìn)行計(jì)算。在使用圖18所示的槽形狀時，驅(qū)動特性則相當(dāng)于使用一個圓形鏈輪的傳統(tǒng)鏈驅(qū)動自行車。若槽的形狀相應(yīng)于圖19中以標(biāo)號109所示的那種形狀，其特性則相應(yīng)于具有倒圓的菱形鏈輪的山地自行車所優(yōu)選具有的“生物步(bio-pace)”特性?！膀?qū)動特性”是指踏板軸角位移和后輪角位移之間的作用關(guān)系。在圖1至8中所示的第一實(shí)施例的驅(qū)動特性示于圖9中。在此曲線中實(shí)際作用部分總是由上部曲線組成，因?yàn)橥瑫r總是有兩個擺桿位移但其中只有上部那個承載，因而對于兩個疊加的曲線總是考慮上部那個曲線。若使用圖18中所示的槽形108，則可得到一個與圖9中部曲線不同的特征曲線，它為一條平行于水平軸的直線。這就意味著在任何角位置一個單位的踏板角位移將導(dǎo)致一后輪的一均勻恒定角位移。若自行車兩側(cè)的各驅(qū)動曲線精確地疊加在一起，即所述左擺桿在一方向的速度達(dá)到右擺桿的速度并且之后右擺桿仍在同一方向運(yùn)動一段時間之后才改變方向時，可得到一個完全的線性驅(qū)動曲線。在圖19所示的槽形狀109中驅(qū)動曲線不是線性的，而由多個輕微彎曲的部分組成。
按本發(fā)明的交變驅(qū)動機(jī)構(gòu)的每個前述實(shí)施例包括兩個驅(qū)動相應(yīng)的后輪中的兩個飛輪的的擺桿。擺桿為單臂桿并且可通過改變驅(qū)動機(jī)構(gòu)連接點(diǎn)和擺桿轉(zhuǎn)動中心之間的距離來連續(xù)調(diào)整傳動比。在大部分商業(yè)上可得到的自行車中，傳動比是不能調(diào)整的，這種自行車由于其價格便宜因而受人歡迎，在具有該交變驅(qū)動機(jī)構(gòu)的自行車中也能得到不可調(diào)整的傳動比，只要將拉件連接到擺桿上一預(yù)定高度的一點(diǎn)。在圖15和16所示的實(shí)施例中，可不使用擺桿。若裝在偏心盤102，103中的軸承104，105不安裝在擺桿上而設(shè)在如圖17所示類似于其前述實(shí)施例的后拉桿的拉桿82a的前端，并且該后拉桿82a在一軸套110中滑動，當(dāng)偏心盤轉(zhuǎn)動對拉桿82則前后往復(fù)運(yùn)動，這樣其運(yùn)動就由軸套110引導(dǎo)。軸套110夾緊在自行車架的后叉上。這就是不使用擺桿操作驅(qū)動機(jī)構(gòu)的一個舉例。但是，在該實(shí)施例中不能合適地調(diào)整傳動比。
與其它形式的交變驅(qū)動機(jī)構(gòu)相比按本發(fā)明的驅(qū)動機(jī)構(gòu)的重要優(yōu)點(diǎn)在于驅(qū)動特性和在一些實(shí)施例中的傳動比可被改變。
在按本發(fā)明交變驅(qū)動機(jī)構(gòu)的三個上述實(shí)施例中由騎者所驅(qū)動的踏板21繞踏板軸16的圓周運(yùn)動被轉(zhuǎn)變?yōu)閿[桿26，27的交變擺動。在第一實(shí)施例中由在兩端可樞軸(鉸接)轉(zhuǎn)動的拉桿23來實(shí)現(xiàn)這種運(yùn)動轉(zhuǎn)變。在第二實(shí)施例中擺桿做成引導(dǎo)件，由擺桿移動在踏板曲柄(臂)彎曲部位的兩部分的連接區(qū)域的軸承，在第三實(shí)施例中形成在偏心盤中形狀閉合的槽引導(dǎo)與擺桿相連的軸承。
在第三實(shí)施例中可非常容易地改變由踏板和后輪轉(zhuǎn)動所形成的特性曲線，通過改變槽的形狀和/或轉(zhuǎn)動中心的位置足以達(dá)到該目的。
雖然按本發(fā)明的驅(qū)動機(jī)構(gòu)是結(jié)合自行車進(jìn)行描述的，很顯然，這種驅(qū)動機(jī)構(gòu)可用于將任意一軸的圓周運(yùn)動以合適的傳動比和驅(qū)動特征轉(zhuǎn)變成與其相隔一定距離的軸的圓周運(yùn)動。因而，本發(fā)明不僅限用于自行車。
權(quán)利要求
1.車輛交變驅(qū)動機(jī)構(gòu)，包括兩個反向設(shè)置可沿繞固定在車架上的踏板軸的圓形路徑運(yùn)動的踏板，其特征在于所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)具有兩個可繞固定在車架(10)上的副軸在一預(yù)定角區(qū)域轉(zhuǎn)動的擺桿(26，27；26a，27a；26b，27b)，在擺桿(26，27；26a，27a；26b，27b)和踏板(21)之間存在一個相互具有半個周期相位差的圓周運(yùn)動轉(zhuǎn)變成的擺動運(yùn)動，在車輛被驅(qū)動輪(12)的軸(50)的兩側(cè)分別設(shè)有一個飛輪機(jī)構(gòu)(56，57)，其鎖止方向相反，并且所述飛輪機(jī)構(gòu)(56，57)通過相互獨(dú)立的拉件(29；82，83)與單個擺桿(26，27；26a，27a；26b，27b)相連。
2.按權(quán)利要求1所述的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，其特征在于，隨動連接裝置由將擺桿(26，27)和踏板件(21)的各段相連、并且兩端都鉸接拉緊的拉桿(23)組成。
3.按權(quán)利要求2所述的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，其特征在于，在踏板軸(16，16a)和踏板(21)之間設(shè)有兩個相互剛性連接，且形成一角度的桿(19，20)并且所述拉桿(23)的一端與兩桿(19，20)上的連接點(diǎn)相連。
4.按權(quán)利要求1所述的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，其特征在于，在踏板軸(16，16a)和踏板(21)之間設(shè)有兩個通過一銷軸剛性相連且相互之間形成一個角度的桿(19a，20a)，擺桿(26a，27a)在其縱向具有一個長形內(nèi)開口(80)，并且連接踏板件(21)所述桿(19a，20a)的銷軸直接或通過一個軸承(81)在所述內(nèi)開口(80)中被引導(dǎo)。
5.按權(quán)利要求1所述的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，其特征在于，踏板件(21a，21b)包括偏心盤(102，103)并且踏板軸(16)穿過所述偏心盤，在所述偏心盤上具有偏心包住該踏板軸的、閉合且關(guān)于踏板軸心(16)對稱設(shè)置的套合對準(zhǔn)的槽(106，107)，并且在所述的槽(106，107)中配合嵌入有引導(dǎo)件。
6.按權(quán)利要求5所述的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，其特征在于，松動地配合在所述槽(106，107)中形成引導(dǎo)件的軸承(104，105)被固定在擺桿(26b，27b)的中間部位。
7.按權(quán)利要求5或6所述的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述的圍道表面具有一形狀，由此形成的驅(qū)動特性相應(yīng)于在由帶倒圓的菱形鏈輪驅(qū)動的后軸(50)和踏板軸(16)之間的傳統(tǒng)鏈驅(qū)動效果的驅(qū)動特性。
8.按權(quán)利要求5或6所述的交變驅(qū)動機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述的擺桿(26，27；26a，27a；26b，27b)分別包含用于所述拉件(29；82，83)的連接點(diǎn)，其中所述連接點(diǎn)和副軸(25；25a，25b)之間的距離可在兩個極值之間進(jìn)行調(diào)整。
9.按權(quán)利要求1至8之一所述的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，其特征在于，在擺桿(26，27；26a，27a；26b，27b)上設(shè)有拉件(29；82，83)的固定點(diǎn)，所述固定點(diǎn)到副軸(25，25a，25b)的距離可在兩個極值之間進(jìn)行調(diào)整。
10.按權(quán)利要求9所述的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，其特征在于，為了調(diào)整所述固定在設(shè)有一含有拉索(40)的調(diào)整裝置，所述拉索(40)與固定在車架上的一轉(zhuǎn)換器相連。
11.按權(quán)利要求1至10之一所述的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)具有只施加拉力的拉件(29；87，90)。
12.按權(quán)利要求11所述的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述飛輪機(jī)構(gòu)(56，57)具有一個在其自由行程方向拉緊的結(jié)構(gòu)。
13.按權(quán)利要求12所述的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述飛輪機(jī)構(gòu)(56，57)含有一轉(zhuǎn)筒(59)，在其內(nèi)部設(shè)有一個屬于拉緊結(jié)構(gòu)的彈簧(67)，拉件(29)的端部卷繞在轉(zhuǎn)筒引導(dǎo)拉索的外表面(60)上。
14.按權(quán)利要求1至10之一所述的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，其特征在于，擺桿(26，27；26a，27a；26b，27b)通過一個鉸接連接與剛性后拉桿(82，83)相連，在交變運(yùn)動期間處于后輪(12)的軸(50)的前或后部的拉桿(82，83)上的各個點(diǎn)，與穿過所述飛輪機(jī)構(gòu)的拉索(87，90)相連。
15.按權(quán)利要求14所述的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述飛輪機(jī)構(gòu)的外殼體表面作為繞線轉(zhuǎn)筒(84)，拉索(87)的一端通過一個拉索張緊結(jié)構(gòu)(86)固定在后軸前部一點(diǎn)上，拉索的另一端與繞線轉(zhuǎn)筒(84)相連，在后軸后面的緊固點(diǎn)設(shè)置一個拉索張緊機(jī)構(gòu)(89)，它與一拉索(90)的一端相連，所述拉索(90)的另一端則固定在繞線轉(zhuǎn)筒(84)上。
16.特別用于自行車的交變驅(qū)動機(jī)構(gòu)，包括兩個反向設(shè)置可繞固定在車架上的踏板軸的圓形路徑運(yùn)動的踏板，其特征在于踏板件(21a，21b)包含偏心盤(102，103)，并且踏板軸(16)穿過所述偏心盤，在所述偏心盤上具有偏心圍住該踏板軸的閉合且相對于踏板軸(16)的中心對稱設(shè)置的套合對準(zhǔn)的槽(106，107)，在被驅(qū)動輪(12)軸(50)的兩側(cè)設(shè)有飛輪機(jī)構(gòu)(56，57)，所述飛輪機(jī)構(gòu)相互獨(dú)立地分別通過拉件(82，83)與引導(dǎo)件相連。
全文摘要
車輛交變驅(qū)動機(jī)構(gòu)，包括一對反向設(shè)置且沿繞可在車架上樞軸轉(zhuǎn)動的踏板軸轉(zhuǎn)動的圓形路徑移動的踏板件；一對可繞連在車架上的副軸樞軸轉(zhuǎn)動的擺桿并且擺桿可在一預(yù)定的角范圍內(nèi)擺動；設(shè)在擺桿和踏板件之間的傳動裝置用來在半個擺動周期中地將圓周運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€第一相位差交變擺動；其中在車輛被驅(qū)動軸兩側(cè)分別設(shè)有相應(yīng)的帶相反鎖止方向的飛輪機(jī)構(gòu)，該所述飛輪機(jī)構(gòu)分別通過相互獨(dú)立的拉件與各個擺桿相連。使施有驅(qū)動力矩并且在副軸(25；25a，25b)和傳動件與擺桿(26，27；26a，27a；26b，27b)的連接點(diǎn)之間的擺桿(26，27；26a，27a；26b，27b)的各段設(shè)在所述的相對于水平方向更接近垂直方向的角區(qū)域的中間，這樣在所述的擺動時所述的拉件(29，82，83)實(shí)際上基本水平地移動，所述拉件(29，82，83)為柔性地并且只施有拉力，其中所述的飛輪機(jī)構(gòu)(56，57)包括各自的繞線轉(zhuǎn)筒(59)，和其中所述的拉件(29；82，83)各段繞在相連的一個所述的轉(zhuǎn)筒(59)上以將所述的拉力傳遞到其上。
文檔編號B62M1/36GK1143934SQ9519212
公開日1997年2月26日 申請日期1995年3月17日 優(yōu)先權(quán)日1994年3月17日
發(fā)明者加伯爾·拉茨, 阿蒂拉·卡布爾狄, 羅伯特·科爾黑布, 歐利維爾·馮豪澤 申請人:加伯爾·拉茨, 米哈伊·隆托什, 羅伯特·科爾黑布, 歐利維爾·馮豪澤