CN105253231A - 模块化自行车 - Google Patents

Abstract

一种电动自行车中心模块包括实质上直的第一中心模块连接表面，其可释放地可连接到实质上直的前模块连接表面。实质上直的第二中心模块连接表面可释放地可连接到实质上直的后模块连接表面。当第一中心模块连接表面连接到前模块连接表面并且第二中心模块连接表面连接到后模块连接表面时，中心模块是自行车车架的一部分。

Description

模块化自行车

相关申请

本申请要求2014年7月17日提交的题目为“模块化自行车(ModularBicycle)”的第62/025,526号美国临时申请的优先权，该临时申请的内容通过引用以它们的整体结合于此。

背景技术

目前的便携式和/或可收起的自行车总体上苦于看上去或使用起来不像典型的自行车的不足。折叠自行车总体上具有容许自行车折叠或折合的几何形状，当与设计用于固定或非折叠配置的自行车车架相比时，这限制了设计自行车车架的方式。例如，车轮可以是非常小，车架可以并非是全尺寸等。而且，这样的自行车通常配置为不包括电动马达。相应地，存在对改善的便携式、可收起和/或电动的自行车的需求。

附图说明

图1是示例性模块化自行车的侧视图；

图2是图1中的自行车的模块的侧视图；

图3是图1中的自行车的分解侧视图；

图4是图1中的自行车的示例性中心模块的分解视图；

图5是图1中的自行车的示例性中心模块的俯视图；

图6是示例性模块化自行车的一部分的分解透视图，该部分包括可选的连接和固定机构；

图7是图6中的示例性模块化自行车的一部分的另一分解透视图；

图8是图6中的示例性模块化自行车的中心模块的透视图；

图9是图6中的示例性模块化自行车的中心模块的透视图；

图10是图1中的自行车的示例性传动总成的俯视图；

图11是图1中的自行车的一部分的透视图，该部分包括速释锁定机构；

图12是图1中的自行车的中心模块的侧视图，该中心模块具有处于电池替换模式的座椅；

图13是图1中的自行车的中心模块的侧视图，该中心模块具有处于电池替换模式的座椅；

图14是图1中的自行车在可牵引配置的侧视图；

图15是图1中的自行车在可牵引配置的俯视透视图；

图16是图1中的自行车在可牵引配置的一部分的俯视透视图；

图17是图1中的自行车在收起配置的透视图；

图18是图1中的自行车在收起配置的侧视图；

图19是示例性双人自行车的分解透视图；

图20是图19中的示例性双人自行车的透视图；

图21是示例性三轮车的分解透视图；

图22是图21中的示例性三轮车的透视图；

图23是四轮车的分解透视图；

图24是图23中的示例性四轮车的透视图；

图25是示例性卧式自行车的分解透视图；

图26是图25中的示例性卧式自行车的透视图。

具体实施方式

此处公开的是一种模块化自行车，其可以容易地组装、拆卸以及重新组装。该自行车与可折叠或包含固定几何形状车架设计的自行车相比具有许多优势。这些优势包括能够提供自行车的几何形状，该几何形状——例如对于自行车和/或各种组件的尺寸和形状而言——在包含折叠机构时无需做出让步。同时，目前公开的自行车提供了先前只有折叠自行车才具有的优势。而且，该自行车不同于折叠自行车或具有固定几何形状的车架的传统自行车，该自行车容许容易地拆卸和重新组装新的配置。

首先参照图1-3，模块化自行车10包括中心模块12、前模块14以及后模块16，模块14、16有优势地可拆卸并且相对于中心模块12可互换。模块12——有时也称作自行车10的“中心”或“脊”——包括传动总成77。传动总成77包括用于驱动自行车12前行的一个或多个人工(例如脚踏提供动力)和/或电动机构，其示例将在下面将说明。

模块14和16包括各自的连接部件15、17，部件15、17实质上——至少其大部分——是直的并且平行于总体上直的例如中心模块12的平面和表面51、53(见图5)，由此便于模块14和/或16与中心模块12容易的安装和移除。有利地，因此前模块14和/或后模块16可以快速和容易地连接到中心模块12和从中心模块12分离。相应地，自行车10无论是否由人利用脚踏牵引或轮子转动还是存放在行李箱内，自行车10都是便于运输的。而且，模块14、16是可互换的，意味着中心模块12可用于不同风格的自行车，例如公路或比赛自行车、城市自行车、山地自行车等。例如，这样不同类型的自行车可以具有不同的车架几何形状、不同的车轮尺寸、不同的轮胎直径、不同的悬架类型等。

而且，中心模块12设计用于容纳电池42和中置传动马达46(例如见图4)。如下面进一步说明的，中心模块12设计用于电池42的容易安装和/或替换，以及电池42与模块14、16内的电气元件的连接。

前模块14包括以传统方式安装在前车轮18上的前车胎19。而且，车轮18以传统方式连接到前模块14的车叉22，例如利用速释机构等已知的容许自行车车轮与车叉22快速接合和分离的机构。类似地，后模块16包括在其上安装有车胎21的后车轮20，车轮20以一般传统方式连接到车架16。而且，前模块14总体上包括固定有车把25的车把立杆24。车把立杆24和/或车把25可以包括容纳车灯总成、智能手机、导航系统等的电插座或电源插座。如下面进一步所述，这样的电插座的电源可以由电池42通过前模块14内的电线来供电。

中心模块12包括安装于座椅立杆28上的座椅26，座椅立杆28保持在开口62(见图5)中。座椅26可以处于骑行模式，即，基本水平的，如图1-3所示，例如骑自行车10的传统方式，或可以处于电池替换模式(见图8-9)，即翻转到实质上垂直的位置，以便容易安装和/或替换电池。有利地，因此电池42可以容易地移除以便再充电或在自行车10停放在公共位置时防止失窃。例如，座椅26可以用螺栓固定或以其他方式固定到座椅立杆28的顶端或顶端附近的轴上，并且座椅26可以绕轴旋转从而使其由骑行模式过渡到电池替换模式。相应地，如图8所示，在骑行模式，座椅26具有实质上水平的顶面，而在图12中所示的电池替换模式中，座椅26具有实质上垂直的顶面。

中心模块12还容纳包括一个或多个前链轮35的前链轮组34。链轮35以传统方式呈锯齿状，用于容纳自行车链条36，并且链轮35总体上设置用于为自行车10提供传统的齿轮系统。而且，一个或多个链轮35安装于带有踏板曲柄臂32的公共轴86上(见图10)，踏板曲柄臂相应地容纳踏板30。链条36连接到后链轮37，链轮组38包括一个或多个链轮37。链轮37以传统方式呈锯齿状，用于容纳自行车链条36，并且总体上连同变速器39一起设置用于为自行车10提供传统的齿轮系统。

现在特别参照图4和5，中心模块12包括侧板54、56，侧板与顶盖48以及前壳板58一起形成了电池舱64。电池42设有用于在电池舱64内的安装的尺寸和形状，即，电池42的长度和宽度以及一般还有高度使电池42可以容易地插入电池舱64以及从中移除，而且还紧贴地安装于其中。而且，板54、56和58为电池开口44提供了容许使用例如链条或电缆锁的固定机构的通道，从而防止电池42失窃或被摆弄。开口44也提供了电池在电池舱64内安装和移除期间运送电池42的把手以及抓握电池42的表面。当电池42安装到电池舱64内时，电池42实现与中置传动马达46的电接触，该中置传动马达46包括在中置传动马达壳40内。中置传动马达壳40可以设有脊(spine)、通风孔等从而促进中置传动马达46的冷却。

中心模块12可以进一步包括电池连接器，例如汇流条50、52。连接器50、52总体上分别固定到由面板54、56所形成的前连接表面51和后连接表面53。如已知的，汇流条等可用于导电。相应地，汇流条50、52可以连接到电连接件，电连接件相应地连接到电池42的正极和负极接线柱。汇流条50可以相应地连接到一个或多个电连接件，例如设置于模块14的空心内部的电线，并且引导至各种电动元件，例如前照灯或其他车灯、智能手机的放置处等。类似地，汇流条52可以连接到设置于模块14的空心内部用于为尾灯、其他车灯和/或其他电气元件供电的一个或多个电连接件。

如图5所示，模块14和16的部件15和17的T型延伸部70、72配置为分别可滑动地安装到中心模块12的各自的T型槽中。相应地，实质上直的部分——例如延伸部70和72的平面的连接表面71、73——可以接触实质上平面的汇流条50、52和/或连接表面51、53。如上所述，表面51、53以及表面71、73可以是例如平面的实质上直的，并且总体上是全部实质上彼此平行。

相应地，模块14可以通过T型延伸部70滑入前T型槽66而相对于模块12进行安装，借以使表面71和51和/或汇流条50将接触。同样，模块16可以通过T型延伸部72滑入后T型槽68而相对于模块12进行安装，借以使表面73和53和/或汇流条52接触。通过颠倒上述程序，模块14、16可以相对于中心模块12拆卸。而且，模块14、16的安装和/或移除可以包括利用在下面针对附图11说明的锁定和/或速释机构91。

图10提供了传动总成77的俯视图。马达46为驱动轴78的转动提供动力，驱动轴78可以接合从而通过单向离合器80使齿轮主体82转动。离合器80也可以作为轴承，并且有时称作离合器/轴承80。实质上是圆柱形的离合器主体82的一端可以是截头-锥形(frusto-conical)并且带有齿等，以便形成斜齿轮端84。齿轮端84与通过例如焊接和/或机械地紧固等附接到实质上圆柱形的轴盖90的斜齿轮88接合。轴盖90通过单向离合器/轴承89与曲轴86接合。踏板30的曲柄臂32固定地附接到轴86。

当离合器89与曲轴86接合时，脚踏自行车10所产生的扭矩引起车轮74的转动，进而引起链轮35转动，连接到后链轮组38的后链轮37的链条36在链轮35上可驱动地接合。也就是，当离合器89与曲轴86接合时，自行车10的骑车者的脚踏引起自行车10向前移动和/或辅助还由马达46驱动的自行车10的向前移动。

如图10所示，驱动轴78、齿轮主体82、离合器80、斜齿轮88以及轴盖90的至少一部分可以包括在侧板54、56之间，例如在中心模块12中的电池42的下方。例如，舱64可以具有地板隔板(未示出)，或者搁置电池42的底部的一些其他的元件，从而为传动总成77的上述部分提供空间。

除了斜齿轮88之外，马达-驱动盘74可以例如通过焊接等附接到轴盖90，以便轴盖90的转动引起盘74的转动。两个或更多个连接销76将盘74连接到链轮组34，例如连接到最里面的链轮35。当启动马达46引起驱动轴78转动以及离合器80接合时，与斜齿轮88接合的斜齿轮端84引起或辅助(即如果离合器89接合)盘74以及由此链轮35的驱动转动。

图11显示了总体上替代上述机构116的锁定和释放机构91，其包括绕轴A可转动地固定的压力锁定部件92，压力锁定部件92通过例如螺栓、包括在锁94内的圆柱等插入模块14、16的部件15、17中的一个中的锁定开口95内。根据锁94是否分离或接合——即解锁或锁定——而容许或阻止锁定部件92的转动。

锁定部件92包括操作杆调整部(levertab)98以及压力锁部分99，压力锁部分99包括总体上曲线形凸出的接合面96。压力锁部分99可以设定形状以便当锁定部件92位于接合或锁定位置时，接合面96与中心模块12的表面51或53接合或接触，但当锁定部件92不在接合或锁定位置时，接合面96不与中心模块12的表面51或53接合或接触。注意到接合面96可以与汇流条50、52中的一个接合，为了清晰的示出，这在附图11中被省略。

如图11所示，附接到后模块16的部件17的压力锁定部件92处于解锁或分离的状态。当锁定部件92处于分离的状态时，在锁定部件92的接合表面96不与表面53接合并且不会阻止延伸部72滑入槽68中的情况下，部件17的T型延伸部72可以插入T型槽68中。可选地，虽然图中未示出，但当模块16、12连接时，即T型延伸部72已经插入T型槽68中时，锁定部件92可以是分离状态，在这种情况下，模块16可以从中心模块12分离，即模块16可以向上滑动，以便T型延伸部72从T型槽68移除。

进一步如图11所示，附接到前模块14的部件15的压力锁定部件92处于锁定或接合状态。当锁定部件92处于接合状态并且部件15的T型延伸部70位于T型槽66内时，由此前模块14连接到中心模块12，接触表面96与模块12的表面51接合。因此，在锁定部件92的接合状态，表面51和96之间的摩擦阻止模块14从模块12中移除，即，阻止模块14相对于模块12沿槽66向上滑动。

图6、图7、图8和图9示出了自行车10’的可选的连接和固定机构，自行车10’包括前模块、中心模块和后模块12’、14’、16’，类似于此处所述的自行车10，但是变化了关于此处所述的元件。前模块和后模块14’、16’可以设有沿平面71、73设置的固定调整部104。固定调整部104为了插入调整部容纳开口106中而设定尺寸。每一个开口106由曲面凸缘——也称作固定边缘——108之间的位置以及由位于各自的平面51、53的各个侧上的引导壁107所限定。边缘108位于各自平面51、53的各自侧上并且由此向内弯曲从而固定地与调整部104接合。调整部104总体上为T型，并且配置为因此滑入由边缘108所形成的槽110内，从而固定调整部104。

继续参照图6、图7和图8中的示例，前模块和后模块14’、16’中的每一个都包括具有锁定机构116的枢转固定部件114，锁定机构是例如钥匙机构、螺纹螺栓等的附接到锁定机构并且可固定到锁定插座118，锁定插座118设置在中心模块12’上用于容纳和固定锁定机构116。例如T型的锁定延伸部122从枢转固定部件114的底端延伸。

在图6、图7和图8的示例中，模块14’、16’与中心模块12’的附接可以通过首先将锁定延伸部122插入到平面51或53最上方的槽110中而实现。锁定延伸部122随后可以移动到槽110中最上方的位置，由此模块14’、16’的调整部104安置于各开口106内。就此，例如如图6和图8所示，枢转部件114处于松弛的或未固定的位置，总体上与平面71或73呈一角度。沿图6中箭头所示的方向转动部件114，即朝向中心模块12’，在这种情况下锁定延伸部122在槽110中的位置迫使模块14’、16’的平面71、73与中心模块12’的平面51、53配合并且沿平面51、53向下滑动。

当枢转部件114与平面71、73实质上对齐时，例如销钉124的接合机构分别与位于后车架支撑部上表面和马达壳体40的上表面上的插孔120接合。而且，锁定机构116变成与锁定插孔118接合，例如可以旋转螺栓或钥匙从而实现机构116在插孔118内的固定接合。而且，调整部104将滑入槽110从而被边缘108固定，在这种情况下，模块14’、16’固定到中心模块12’。可以理解的是，颠倒刚刚说明的程序容许模块14’、16’从中心模块12’分离。相应地，在图6-9的示例中，如上述示例，自行车10’的不同模块14’、16’可以容易地调换和交换。

而且，注意到可以设置电连接口112，从而容许例如插头等的电连接器用于将模块12’与模块14’、16’中的一个或两个连接。可以设置连接口112，从而容许连接件作为对例如汇流条50、52的连接器的替换或容许除其之外的连接件。

图14是自行车10在可牵引配置的侧视图。图15是自行车10在可牵引配置的俯视图。图16是自行车10在可牵引配置的一部分的透视图。在这些图中可以看出，前模块14可以与中心模块12分离，并且之后连接到模块16以使自行车10处于可牵引配置。

例如，车轮18、20可以通过连接机构100连接。连接机构100容许车轮18、20联合地滚动，同时彼此固定。连接机构100可以是多种已知装置中的任何一种。例如，已知与应用于气动工具上的器具一起利用的快速分离联轴节。相应地，连接机构100可以包括这样的联轴节的公配件和母配件。公配件可以安装于车轮18、20中的一个的轮轴上，并且母配件可以安装于车轮18、20中的另一个的轮轴上。为了将自行车10置于可牵引状态，一旦模块14从模块12分离，作为将自行车10置于可牵引配置的一个步骤，模块14就可以利用连接机构100连接到模块16。同样，模块14从模块16分离可以包括例如利用速释功能将连接机构100分离。

第二连接机构102将模块14附接到中心模块12，例如车把25和/或车把立杆24可以固定到座椅立杆28。连接机构102可以包括一个或多个已知的组件，例如磁体、夹子，例如C型夹等。

相应地，可以固定自行车10的两组独立的组件，第一组组件包括前模块14，第二组组件包括位于后模块16中的中心模块12，以便模块可以与车轮18、20一起转动，即，阻止自行车10的第一和第二组组件相对于车轮18、20独立地转动。相应地，用户可以抓住自行车10的一部分从而牵引自行车10，例如抓住图13中所示的前模块14的一部分。可选地或另外地，可以为自行车10设置牵引杆或其他机构，从而使其由例如摩托车、汽车等的其他车辆牵引。

图17和18示出了在收起配置的自行车10。虽然在这些附图中不可见，但是应该理解的是，例如上述的机构100的连接机构可用于将车轮18、20彼此固定，除了收起配置之外，连接机构可以容许车轮18、22彼此自由地转动，以便自行车10的组件可以更紧凑地设置。在收起配置中，模块12总体上将保持为如图14所示的连接到后模块16，但也可以分离。同样，座椅26、车把25和/或车把立杆24也可以分离，或者至少降低为提供车辆10的组件的更紧凑的设置。

图19是示例性双人自行车126的分解透视图，以及图20是双人自行车126的透视图。自行车126可以包括类似于上述的自行车10、10’的组件，包括前模块14或14’，后模块16或16’以及一个或多个中心模块12、12’。此外双人自行车126可以包括一个桥式模块128(或多个桥式模块，在图中为了清楚的说明而未示出)。桥式模块128可以包括用于连接和固定上述中心模块12、12’的元件。相应地，通过简单地在自行车10所用的模块14、14’、16、16’中增加中心模块12、12’以及桥式模块128，自行车10、10’可以变成双人自行车126。而且，可以增加一个或多个另外的桥式模块128以及中心模块12、12’从而提供容纳三个或更多骑车者的自行车126。

图21是示例性三轮车130的分解透视图，以及图22是三轮车130的透视图。三轮车130包括如上所述的中心模块12以及前模块14。而且，三轮车130包括具有两个车轮20a和20b的后模块131。因此，以例如上述方式，后模块131可以容易地与中心模块12连接和分离。

图23是四轮车132的分解视图。图24是图23的示例性四轮车132的透视图。除了后模块131，四轮车132包括具有双前车轮18a和18b的前模块133。以例如上述方式，前模块133可以容易地与中心模块12连接和分离。

图25是示例性卧式自行车140的分解透视图。图26是示例性卧式自行车140的透视图。如图所示，卧式自行车140利用具有前部或底部模块142以及后部或顶部模块144的中心模块12。虽然中心模块12以与上述实施例中其的取向呈大致九十度的其纵轴取向，但是中心模块12与模块142、144的连接可以与上述中心模块12的连接是相同或类似。

自行车10(包括自行车10’、三轮车130、四轮车132)的组件——包括模块12、14和16的零件——可以由例如碳纤维材料、铝等已知的材料制成，例如车胎19-21、座椅26、车把25等的自行车10的某些零件可以是传统的以及甚至是现成的零件。

如这里所使用的，修饰形容词的副词“实质上”表示由于实施材料、加工、制造等的缺陷，形状、结构、尺寸等可以偏离确切描述的几何形状、距离、尺寸等。

在附图中，相同的附图标记表示相同的元件。而且，这些元件中的一些或全部都可以改变。相应地，应理解的是上面的描述的目的是说明而不是限制。在阅读上面的描述时，除了提供的示例外许多实施例和应用对本领域技术人员而言都是显而易见的。本发明的范围应参照所附权利要求以及与权利要求所享有的权利等效的全部范围而确定，而不是参照上面的说明而确定。可以预先考虑和预期的是这里所讨论的领域将出现未来的发展，并且所公开的系统和方法将可以结合到这样的未来的实施例中。总之，应理解的是，本发明能够进行修正和变化并且仅由下述权利要求所限定。

在权利要求中所使用的所有术语旨在给予其被本领域的技术人员理解为最常用的意思，除非在这里做出了明确的相反的指示。特别是单数冠词——如“一”、“该”、“所述”等——的使用应该理解为叙述一个或多个所示元件，除非权利要求陈述了明确相反的限制。

Claims (20)

1.一种装置，所述装置包含电动自行车中心模块，其中所述中心模块包括：

实质上直的第一中心模块连接表面，所述第一中心模块连接表面可释放地可连接到实质上直的前模块连接表面；以及

实质上直的第二中心模块连接表面，所述第二中心模块连接表面可释放地可连接到实质上直的后模块连接表面；以及

进一步地，其中当所述第一中心模块连接表面连接到所述前模块连接表面并且所述第二中心模块连接表面连接到所述后模块连接表面时，所述中心模块是自行车车架的一部分。

2.根据权利要求1所述的装置，进一步包含前模块和后模块，所述前模块包括第一中心模块连接表面并且所述后模块包括第二中心模块连接表面。

3.根据权利要求2所述的装置，进一步包含具有实质上直的第二前模块连接表面的第二前模块，由此所述前模块和所述第二前模块可以互换用于与所述中心模块的连接。

4.根据权利要求2所述的装置，进一步包含具有实质上直的第二后模块连接表面的第二后模块，由此所述后模块和所述第二后模块可以互换用于与所述中心模块的连接。

5.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一中心模块连接表面可滑动地可连接到所述前模块连接表面，以及所述第二中心模块连接表面可滑动地可连接到所述后模块连接表面。

6.根据权利要求1所述的装置，其中所述中心模块包括连接到驱动轴的电动马达。

7.根据权利要求6所述的装置，其中所述驱动轴通过至少一个第一单向离合器连接到第一齿轮，并且踏板曲柄臂通过至少一个第二单向离合器连接到第二齿轮。

8.根据权利要求1所述的装置，其中至少一个所述连接表面包括电连接件。

9.根据权利要求1所述的装置，其中前模块包括至少一个第一车轮以及后模块包括至少一个第二车轮。

10.根据权利要求9所述的装置，进一步包含用于连接所述第一车轮和所述第二车轮的速释连接器。

11.根据权利要求2所述的装置，其中所述前模块包括用于将所述前模块相对于所述中心模块固定和释放的速释和锁定机构。

12.根据权利要求2所述的装置，其中所述后模块包括用于将所述后模块相对于所述中心模块固定和释放的速释和锁定机构。

13.根据权利要求1所述的装置，其中所述中心模块包括可移除的电池。

14.根据权利要求13所述的装置，其中所述电池包括容纳固定机构的开口。

15.根据权利要求13所述的装置，其中所述中心模块包括配置为在轴上旋转从而移除和插入电池的座椅。

16.根据权利要求2所述的装置，进一步包含连接所述前模块和所述后模块的连接器，由此所述装置配置为可牵引模式。

17.一种组装自行车的方法，所述自行车包括中心模块，所述方法包含：

将实质上直的第一中心模块连接表面可释放地连接到前模块的实质上直的连接表面；以及

将实质上直的第二中心模块连接表面可释放地连接到后模块的实质上直的连接表面；

其中当所述第一中心模块连接表面连接到所述前模块连接表面并且所述第二中心模块连接表面连接到所述后模块连接表面时，所述中心模块是自行车车架的一部分。

18.根据权利要求17所述的方法，所述方法进一步包含：

将所述前模块从所述中心模块中分离；以及

将所述前模块的车轮连接到所述后模块的车轮；

其中可以牵引所述自行车。

19.根据权利要求18所述的方法，所述方法进一步包含将所述前模块的车把总成连接到所述后模块的座椅总成。

20.根据权利要求17所述的方法，进一步包含：

使所述前模块和所述后模块中的每一个都从所述中心模块分离，其中可以收起所述自行车。