CN101410290A - 配备有链条套件/曲柄臂系统并由骑行者通过其脚的往复替换垂直运动推动的自行车 - Google Patents

配备有链条套件/曲柄臂系统并由骑行者通过其脚的往复替换垂直运动推动的自行车 Download PDF

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    • B62M1/30—Rider propulsion of wheeled vehicles with reciprocating levers, e.g. foot levers characterised by the use of intermediate gears

Abstract

本发明涉及组装配备有踏板曲柄系统的自行车的设备，从而通过将骑行者的脚的运动简化为上下往复运动而改进由骑行者产生的动能的机构。其包括如下部分：围绕轴(2)的轴线(Ex)枢转的左右曲柄套件(1D、1G)以及链条套件，链条套件包括齿条(3)并通过将运转力转换经过后部变换器(7)而推动环形齿轮(4)和环形齿轮套件和链条(5、6)，且向前移动后轮及其轮毂，该轮毂接收结合在车轮(9)的轮毂中的箱(8)或外部带有单向自由飞轮(8)系统的轮毂的运转的推动力，并通过同时保持车轮扣件(25)的旋转销(Ax)而固定在后叉(12)上。被组装经过后叉(11)的框架，上部管子外形(14)以及保持制动系统(10)的加强叉(12)加强沿着水平轴线Fx而放置的管子，并移动环形齿轮的旋转销的固定系统，以及自由飞轮单向传输辊子(13，13BIS)。上部管子外形包括在Cx上的设备3、－4、－5，以及带有抗旋转制动齿轮(15)的差速器箱。

Description

配备有链条套件/曲柄臂系统并由骑行者通过其脚的往复替换垂直运动推动的自行车
技术领域
本发明涉及一种配备有踏板曲柄系统的新型两轮车辆，该踏板曲柄系统由骑行者的脚推动，并将平移的往复的垂直交替运动转换为单向的旋转运动。
背景技术
由骑行者推动的传统的两轮车辆，即通常所说的自行车，对于普通大众的使用是缺乏效率的，具体地，是因为它们在较高速度时是不“可推动的”，且在陡峭的斜坡上踏动踏板上山时是不舒适的。
发明内容
这种新式的自行车允许一个人使用与在传统自行车上所使用的同样的力实现更好的性能。
这种两轮车辆配备有踏板系统，该踏板系统允许一个人凭借链条套件的踏板曲柄(pedal crank)和齿条(rack)所增加的长度来传输更大的力矩。
具体实施方式
通过将自行车(图1、2、3、4、5、6)的一个踏板垂直向下推动而由骑行者的脚所产生的力的传输，依靠固定到这些踏板曲柄套件(1D为右踏板曲柄套件，1G为左踏板曲柄套件)上的齿条(3)来实现，并且操作固定到链环(5)的旋转轴线上的小齿轮(4)，依靠将链条(6)连接到后车轮的齿轮箱(cog cassette)(8)而使得后车轮(25)前进。
为了确保踏板曲柄套件(1D、1G)能够作往复的垂直交替运动，并确保踏板总是可到达用于由骑行者的脚推进的顶部，而无需骑行者被迫推回踏板，从而付出两个控制肌肉的努力，本发明提供了带有多个圆锥或非圆锥小齿轮(15)的差速器箱(differential case)设备。例如，在左踏板升起时，迫使其差速小齿轮向后转动，差速小齿轮接收器通过其自身的已成为传感器的差速小齿轮使得右踏板下降，接着连续地如此反复。为了在其中未带差速器箱装置的踏板曲柄臂连接杆(arms-connecting-rod)的方案中推动自行车，骑行者必须以踩压位于最接近顶部的踏板(在图8、9、10和11中，该踏板为左踏板)的顺序而开始。
踏板曲柄臂(1D、1G)的长度增加得越多，允许一个人应付更陡峭的斜坡的进展就越大。
根据由骑行者推动的这种两轮车辆的具体实施例：
-齿条(3)能够由连接杆的曲柄(图8、9、10、11)的系统所替换，从而将平移的往复的垂直运动转换为旋转运动。
该系统包括绕位于踏板曲柄臂(18)上的轴线(Dx)而枢转的中间连接杆，以及与围绕链环(5)的中心轴线(Cx)的环形齿轮一起转动的第二连接杆(17)。凭借轮毂盒中的单向的自由飞轮(freewheel)系统，自由地位于轴线(Bx)上的链环关节(articulate)(18)的中间枢转连接杆和连接杆，能够转动而不会引起任何向后的推进力。根据图1和图2，这种可能的技术传输方案允许一个人往复地推回踏板，该踏板已位于底部，并且在环形齿轮向前转动后位于顶部，而无需安装带有多个圆锥或非圆锥小齿轮的差速器箱系统。
为了在速度选择上为使用者提供更大余量，在由骑行者在其肌肉用力的过程中所推动的带有齿条/曲柄/踏板(图1、2、3、4)或者连接杆/曲柄/踏板的这种车辆上设计了最大的便利，传输环形齿轮能够以多个直径(5)安装，并能够带有多种数目的轮齿，从而通过使用变速器组件获得多个速度。
对于由连接杆/曲柄/踏板推动的技术方案，接收连接杆(19)能够配备有可调节的延长设备，以允许后者长度的增大或减小，并允许替换用来改变速度的链环的不同直径。通过增大或减小该连接杆的长度，改变了旋转轴线之间的距离，并且能够改变力的动量。通过增大链环连接杆的长度，凭借力的动量，转换为推动力的能量也增加了。通过减小该距离，在较高速度时的推动力可以通过移动踏板而快速减小。
连接杆/踏板曲柄臂(1D、1G)的垂直运动的长度由机构的这两部分(17、19)的旋转轴线之间的距离所限定，也由连接杆/踏板曲柄臂的中心轴线(Ex)和环形齿轮的旋转中心轴线(Cx)之间的距离所限定。
该自行车的框架由两个分离部分组成：
-前面部分，带有转向组件和前叉(fork)(可能是伸缩的)，整个以框架形成组件，该框架能够作为单独的单元(21、22、23)；
-第二部分，包括后叉(11)、包括水平轴线(Cx)的后框架(14)的顶部管子、确保踏板的垂直运动的往复的差速器箱设备(15)以及加强叉(12)，该加强叉吸收来自后框架的顶部管子的较高应力，并将力分散到后车轮的固定中心。
整个单独单元的前框架(21、22、23)和后框架能够在中间轴线(Fx)处被连接。通过包括组装有被称为“裂口(split heads)”的技术组装方法的减震器系统，后者能够水平地枢转。主体后框架的枢转首部(pivot head)(20)的尺寸便于将单独单元的框架的首部插入其中。为此目的，或者主体首部是单独的单元且第二首部能够被拆除，或者主体首部能够被拆除为两部分且第二首部是单独的单元。这些方案允许使用带有给定主体部分的不同框架的组件。例如，可以改变主体框架或者单独单元的前框架，从而获得另外(多组件)类型的自行车。
水平管子包括两个独立的传输轮毂系统，两者被连接到链环并用来将环形齿轮向前推动(13或13BIS)。该机构的原理被应用在两个方向上：当两个齿条中的一个凭借嵌入踏板曲柄套件的中心旋转-枢转轴线(Ex)的小齿轮(15)的差速器箱设备而升起时，另一个踏板曲柄套件通过来自自行车使用者的力对其加载，并推动链环向前。升起的齿条使得单向的自由飞轮传输套件(13或13BIS)在相反方向转动，并因而通过在另一个方向转动而在推动中不起作用。在链环处，当对应的链条使得单向自由飞轮系统向后转动时，单向自由飞轮系统以同样方式运行。在图1、图2、图3和图4中，右踏板处于上方位置。通过下降，右齿条的踏板推动链环的小齿轮，以及后车轮的整个链条和传输轮毂。同时，左踏板升起，并使得单向自由飞轮系统在相反方向转动。
为了防止齿条曲柄从环形齿轮的小齿轮(4)松开，且为了限制踏板曲柄臂的轨迹，抗旋转(anti-rotation)制动设备已被包含到小齿轮(15)的差速器箱设备内。制动发生自带有在小齿轮上特别被定位的轮齿的踏板曲柄臂的倾斜的确定的限制。
对于一个具体实施例，为了去除小齿轮的差速器箱装置，踏板曲柄臂能够带有如下的连接杆/曲柄系统：环形齿轮(19)的连接杆被固定到链环(5)，并且依靠围绕关节单元(16)的轴线枢转的中间连接杆(17)而围绕轴线Bx(关节的连接)(18)被推动。
连接杆/曲柄踏板-曲柄套件方案在链环处未配备单向自由飞轮传输。后者能够绕其轴线向前后自由转动。仅将单向自由飞轮传输包含到仅允许向前推动的齿轮箱(8)内。
通过被包含到框架首部(20)内的减震器系统或者被固定到框架部分上的外侧减震器系统，支撑推动系统的整个后框架绕轴线Fx枢转。前框架组装为包括单独单元(21)和旋转轴线Gx，或者带有减震器的前叉(22)和转动以确定自行车的运动方向的前轮(24)。

Claims (5)

1、一种用于自行车的传输系统，带有前框架(21)，其特征在于，其包括：
-后叉(11)，其依靠框架首部而接合围绕至前框架(21)上的轴线Fx；
-后框架顶部管子(14)，其固定到框架首部(20)上；
-加强叉(12)，其在后轮的固定中心和后框架顶部管子(14)之间延伸；
-链环(5)，其安装为围绕在后框架顶部管子(14)上的轴线Cx旋转；
-踏板曲柄臂(1D、1G)，其接合到轴(2)的端部；
-链条(6)，用来在链环(5)和安装在后轮(25)上的齿轮箱(8)之间传输动力；
-接合装置(3、4、5、13或者13BIS、15、17、19)，其设计为依靠链条(6)而将踏板曲柄臂(1D、1G)的交替运动转换为传输到后轮(25)的链环(5)的旋转运动。
2、如权利要求1所述的传输系统，其特征在于，所述接合装置包括：
-两个齿条(3)，其分别固定在踏板曲柄臂(1D、1G)上并与两个小齿轮(4)紧密配合，依靠能够被置于环形齿轮(13BIS)的小齿轮(4)中的两个自由飞轮系统(13)，两个小齿轮(4)通过链环(5)而被连接在围绕轴线Cx的旋转中，
-差速系统(15)，其设置在后框架顶部管子(14)处，以确保踏板曲柄臂(1D、1G)的垂直运动的往复。
3、如权利要求1所述的传输系统，其特征在于，所述接合装置由以下形成：
-两个第一连接杆(17)，其依靠关节单元(16)而分别连接在围绕轴线(Dx)的踏板曲柄臂(1D、1G)上，
-两个第二连接杆(19)，其连接在相对于围绕轴线(Bx)的第一连接杆(17)的一个端部，其第二端部驱动旋转中的链环(5)。
4、一种传输系统，其特征在于，框架首部(20)能够容纳减震器设备。
5、如权利要求1所述的传输系统，其特征在于，齿条和小齿轮推动系统能够通过由固定到踏板曲柄臂上的链条替换齿条(3)而生成。
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