CN101790479B - 用于前轮驱动脚踏车的系统与方法 - Google Patents

Abstract

本发明关于前轮驱动车辆、脚踏车或马达机动车，包含一被包围的传送带连结以透过一链条提供力量到前轮，其中该车辆的掌控由延伸出并超越框架头管的前叉方式达成，并包含其使用方法。复数个可动连结，可能为带体、链条或其他连结，提供由使用踏板或马达所产生的力量到前轮。带体较偏好为被包围在框架或前叉中，以避免干扰或伤害。链条较偏好被使用以驱动前轮。藉由前叉位于头管外部能允许头管以自框架形成连结到前叉，而没有掌控连结到前叉的干扰，以允许前轮的全面性运作。

Description

用于前轮驱动脚踏车的系统与方法

相关申请案

本申请案主张美国暂时性申请案60/943,713，标题为″FrontWheel Belt Driven Bicycle″，并于2007年6月13日提出，并入做为参考以维持其完整性。

背景

现代脚踏车可为一种让骑士旅行有效的方法，在都会、崎岖路面区兼具休闲与通勤的功能。非道路的骑乘已新增较宽的轮胎和较强的框架与时改进。较佳牵引力的需求已有见于对前轮驱动和所有轮体驱动脚踏车的改良，但两者的问题持续阻碍了市场。

在美国专利No.4,479,660案中，Pattison揭露一两轮驱动脚踏车，其为带体驱动前、后轮两者。除了其已知维持的问题，另有甚至是力量分散到两轮的问题、该带体为曝露的问题，和带体对前轮并未能允许一适当掌控全面作动的问题。

在美国专利No.6,181,855案中，Christini等人揭露一两轮驱动脚踏车，其显示提供一加大和加长框架以包围仅部份的一驱动机构，其驱动后轮以提供驱动力给前轮。Christini等人揭露一传统的前叉，透过头管装设到框架上。

在美国专利No.6,588,786案中，Efflandt揭露一前轮驱动脚踏车，其以一后轮掌控。外露链条的已知问题仍然存在，其新颖处使得必须重新学习控制来以相对轮掌控。因此，市场上所须要的是一能提供全面掌控的有效前轮驱动脚踏车。

附图说明

当下列详述配合下列图面参考，各种揭露实施例的较佳理解能被涵盖，其中：

图1A和1B为合乎本发明中实施例的说明性前轮驱动脚踏车。

图2A为一驱动机构的说明性实施例，和图2B为图2A的分解图。

图3A为一实施例的说明性图示显示力量如何提供到前轮，显示驱动带如何透过主体管环绕；和图3B为一实施例的说明性图示，显示驱动带如何环绕透过一直主体管。

图4A为一方块图，显示一头管与前叉之间连结的实施例分解图。

图4B为一掌控托架实施例的说明性图示；图5显示一前轮驱动的实施例，其包含有两带体和一链条。

图6和7为说明性实施例，其显示旋转驱动杆在驱动带体和移动带体之间的连结，如何合装入脚踏车的前轮驱动，合乎于本发明的各种实施例；和

图8为一由马达提供力量的双驱动系统的说明性实施例。

当本发明的图面中以例子方式显示的各种改变和选择性形式、特定实施例而有疑虑，将于后续详细描述。然其须了解，图面与详述并未意于限制本发明到特定的说明性实施例，但相反的，本发明能涵盖所有落入申请专利范围所界定的本发明精神与范围的改良、均等物和替换物。

详细描述

相对地，本发明中揭露各种前轮驱动车辆、脚踏车或马达机动车的实施例，包含有一环绕式驱动带连接以透过一链条提供力量到前轮，其中该脚踏车藉由一延伸出并超过框架头管的前叉所掌控，和一该脚踏车之使用方法。在各种实施例中，可动连结其可为带体、链条或其他连结，提供使用脚踏板或马达产生的力量到前轮。具有伸出头管的前叉能让头管自框架形成连结到前叉，而没有掌控连结到前叉的干扰，以允许前轮的全面性运作。

下列描述和申请专利范围全部使用的某些项目提及特定系统元件和结构。一熟悉该项技艺者会体会，可能以不同名字提及同一元件。本文件并未意及以名称区分元件而是功能。下面讨论中，项目“包含”或“包括”被用于一开放端形式，且应被解释为意指“包含但不限于”。另外，项目“偶合”意指一直接或间接的连结，因此，如果一第一装置偶合到一第二装置，该连结可能为透过一直接连结，或透过一间接连结藉由其他装置和连接。揭露的系统和方法最佳的理解如图1A和1B中所示的脚踏车实施例100A和100B内容。如图1A中所示，脚踏车100A包含有一框架102提供一结构支撑给其他的部份。框架102选择的部份包含有一头管104和一主体管128A，头管靠近一前轮110。一前叉114连结到框架102在头管104的位置。手把116被连接到前叉114如是一前轮110，如为本领域中已知。一后轮108偶合到框架102接近座椅106。一驱动机构112连同曲轴踏板120如图所显示偶合到曲轴管130。

如后面会讨论的更仔细，在各种实施例中，一带体驱动系统，部份地或全部地包围在框架102和/或在前叉114中，以驱动一链条驱动系统以提供力量到前轮110。在图1A中，一驱动带305(未显示，在图3A中显示)在主体管128A中，可透过曲轴踏板120的作动在运行中被定位。驱动带305的运行影响一传送带515的运行(未显示，在图3A中显示)。一转轴126用于传送带的扣链齿轮显示在图1A中，该转轴用于传送带的其他扣链齿轮大致上和一上链条扣链齿轮132的转轴共线。传送带515的运行透过一旋转驱动轴510影响链条540的运行，在转动该前轮110时。转链轮机构122和124显示连接到链条540以允许变更齿轮转速，或是“齿轮排档”，如技艺中已知。

和前轮110共轴的有一下链条扣链齿轮118，如技艺中已知，一般偶合到一可驱动的轮壳(未显示)。如所示，如技艺中已知，后轮108偶合到一自由轮壳(未显示)。其中一典型的脚踏车，当后轮被驱动时，该前轮为自由的。如所示，当前轮110被驱动时，该后轮108为自由的。

图1B中的脚踏车100B类似于图1B中的脚踏车100A，除了直线主体管128B。如图1A中所示，主体管128A有一弯曲部接近前轮110，直线主体管128B并没有此弯曲部。关于主体管128A和直线主体管128B的额外细节分别显示在图3A和3B中。

现在转向图2A和2B，驱动机构112的细节显示其中。在图2A实施例中显示，曲轴臂205自曲轴踏板120延伸出(显示在图1A和1B中)可被用以转动一驱动带扣链齿轮220A。该驱动带扣链齿轮220A藉由一托架215保持接触曲轴臂205。轴承235和一轴承杯240可有利地协助增加曲轴臂205转动时的磨擦，如压力盘250，以平头螺丝255定位以作为一挡墙并和踏板120和曲轴臂205一起转动。

在图2B中，其为图2A的分解图，托架215显示以螺栓210装设到曲轴臂205，其连接到驱动带扣链齿轮220A。较偏好地，让驱动带扣链齿轮220A紧贴曲轴臂205以避免转动时之间的差异。

现在转向图3A，其显示带体驱动机构和链条驱动机构的实施例，框架102大致上包围驱动带305在主体管128A和头管104内。该驱动带305环绕驱动带扣链齿轮220A、两轮体导引扣链齿轮320、一驱动带扣链齿轮220B，且超过两带体滑轮325。驱动带扣链齿轮220B的转动提供上传送带扣链齿轮525A的转动，透过旋转驱动轴510。

如此实施例中所示，传送带515环绕在上传送带扣链齿轮525A和一下传送带扣链齿轮525B之间。如技艺中已知，转链轮机构124调节链条540和下传送带扣链齿轮525B之间的转动互动，系透过共轴的上链条扣链齿轮530达成。

现在转向图3B，其显示在直线主体管128B(未显示)和头管104(未显示)中驱动带305环绕的实施例。如所示，该驱动带305环绕驱动带扣链齿轮220A、一再导向带扣链齿轮220C、驱动带扣链齿轮220B，和一带体滑轮325。

在图3A和3B中，该驱动带扣链齿轮220B绕着轴126转动。显示在图3A和3B中的带体滑轮325可有利地再导向该驱动带305围绕框架102中的可能锐边。

现在转向图4A，其显示在头管104和前叉114之间连结实施例的分解图。带有齿条416(splines)的手把116结合上掌控托架420A在头柱开口430上。该手把116使用螺丝450固定到前叉114。该轴承杯240合设超过于头管104的顶端并超过轴承235。在头管104的较低部份，一下掌控托架240B也合设超过头管104。该下掌控托架240B也包含一轴承杯240，其合设超过轴承235。如所示，由复数个螺帽418A和螺栓418B强力结合该上和下掌控托架240A和240B。螺栓418B穿过导孔425。前叉114的叶片414向下延伸低于下掌控托架420B。

注意到传送带515较偏好被包围在复数个叶片414之一中。

在图4B中，其显示掌控托架420的各种实施例。说明性的实施例包含有复数个导体460其可包围螺栓418B，并藉由每一导体460的长度自下掌控托架420B分隔开上掌控托架420A。如所示，在建置时，托架对470包含均长的导体460带有一分隔距离475。也如所示，在建置时，托架对470B包含变化长度的导体460和弯曲托架420A和420B，因此在托架420A和420B之间形成一延伸角480。对于使用变化长度的导体460，该项技艺的一技术者能配合使用变化长度的螺栓418B。现在转向图5，其说明前轮驱动系统的一实施例。

驱动带305被显示位于再导向带扣链齿轮220C和驱动带扣链齿轮220B之间。旋转驱动轴510操作性且转动性连接到驱动带扣链齿轮220B，连同一上传动带扣链齿轮525A。该旋转驱动轴510可滑动地连接520A到上传动带扣链齿轮525A以允许由转动手把116和前叉114所导致的运作。

传送带515环绕在上传动带扣链齿轮525A和下传动带扣链齿轮525B之间，该下传动带扣链齿轮525B操作性地连接到传送链条扣链齿轮530，藉由一可滑动连结520B，相似于连结520A。该可滑动连结520B允许传送链条扣链齿轮515的运作，其为由转链轮机构122和/或124所启动，当在齿轮排档变换时，如技艺中已知。链条540环绕在传送链条扣链齿轮515和前轮扣链齿轮535之间。该前轮扣链齿轮535绕着前轴545转动，且透过一可驱动轮壳(未显示)偶合到前环缘550，如技艺中已知。虽然右叶片414显示如包围传送带515。左叶片414可能也被使用。

现在转向图6和7，其说明图4和5中所示实施例的细节。轴承杯240显示超过轴承235，在图6的顶端，其中上掌控托架420A(未显示)结合前叉114连同头管104的上部分。

一万向接头605，有时提及为一卡登接头(cardan joint)，带有齿条(splines)625用以连接到下传动带扣链齿轮525B，提供旋转驱动轴510的枢设运作。齿条625在旋转驱动轴的另一端以允许滑动连结520A的传送运作，透过有一止部610的上传动带扣链齿轮525A在端部，以避免旋转驱动轴510在转动时拉出上传动带扣链齿轮525A外。

相似地，一止部620显示在一下传动带扣链齿轮525B的端部，以避免拉出可滑动连结520B的轴外。注意到驱动带扣链齿轮220B较偏好以螺丝定位，透过一带有一体性轴承(未显示)的托架。该托架可相对于旋转驱动轴510设置。

现在转向图8，其显示一图2B中的双驱动实施例。伴随驱动带扣链齿轮220A，一马达驱动带体扣链齿轮805由一马达810所驱动的带体808所转动。如机器脚踏车在技艺中已知，机器脚踏车领域的技术者会了解马达810可能装设在座位116后方的框架102上。马达810能提供所有的力量给前轮110，或一夹持装置(未显示)，如技艺中已知，能允许连同马达810一起踩踏板。在一实施例中，驱动带扣链齿轮220A为一自由轮扣链齿轮。在一较偏好的实施例中，当马达结合时，踏板120可被锁在一定位以作为脚垫。该技艺的技术者会了解在各种实施例中，踏板120可完全被马达所取代，因此马达驱动带体扣链齿轮805能驱动该驱动带305。在一实施例中，马达810装设在机器的一侧，马达810转动曲轴臂205的轴，其中踏板120和曲轴臂205显示在各图中。在其他的实施例中，马达810可被放置在框架的中心或其他如所述的位置。因此，该技艺的技术者有其因本揭露的利益可预见踏板120和曲轴臂205在驱动机构112中可被替换，藉由适当尺寸的马达，转换本发明中的前轮驱动脚踏车100成为一前轮驱动摩托车，只要框架102和马达810的尺寸对应。

Claims (9)

1.一车辆，其特征在于包含有:

一前轮和一后轮；

一前叉可操作以掌控车辆，藉由移动前轮；

一框架让前轮和后轮操作性地偶合，其中前叉连接到一框架头管；

一曲轴用以提供力量到前轮，其中该曲轴定位于前轮和后轮之间，其中一传送力量到前轮的可动连结为至少部份地包围在曲轴和前轮之间的框架中, 可动连结设置有复数个, 复数个可动连结包含有一个或更多带体和一链条，其中至少一个带体被包围在框架中；和

一掌控机构，其中前叉牢固地偶合到掌控机构，而未穿过该头管。

2.如权利要求1所述的车辆，其特征在于：该前叉连接于所述头管外且于前轮之上。

3.如权利要求2所述的车辆，其特征在于：前叉和头管之间的连结是由复数个螺帽和螺栓穿过复数个托架的孔洞。

4.如权利要求3所述的车辆，其特征在于：复数个托架的每一个为弯曲的以配合刚性头管的外表面。

5.如权利要求4所述的车辆，其特征在于：复数个螺帽和螺栓在长度上为不同。

6.如权利要求1所述的车辆，其特征在于：复数个可动连结包含有一个或更多带体和一链条，其中至少一个带体被包围在前叉中。

7.如权利要求1所述的车辆，其特征在于：复数个可动连结包含有一个或一系列的更多带体，和一个或更多个链条。

8.如权利要求1所述的车辆，其特征在于：前叉部份包围刚性头管。

9.如权利要求1所述的车辆，其特征在于：进一步包含:

一马达偶合到曲轴，其中该车辆为一马达机动车。