CN105270561A - 无链自行车及其轮叉、车架 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无链自行车及其轮叉、车架。轮叉包括：沿与车轮的轮辋中线面平行的方向延伸的轮叉主体；在轮叉主体的一端沿垂直于轮辋中线面的方向延伸出的、用于连接至车架的车架连接部；以及在轮叉主体的另一端朝与车架连接部的延伸方向相同的方向延伸出的轮轴安装部；其中，在轮轴安装部，沿垂直于轮辋中线面的方向开有用于装配轮轴组件的轮轴安装孔。

Description

无链自行车及其轮叉、车架

技术领域

本发明涉及无链自行车及其轮叉、车架，尤其涉及圆锥齿轮-传动杆传动方式的无链自行车及其轮叉、车架。

背景技术

我国是自行车生产和使用的大国。长期以来，自行车一直都作为人们在同城内短距离出行的主要代步工具。传统的有链自行车是依靠安装在中轴上的轮盘通过链条带动安装在自行车后轴上的飞轮，再通过飞轮带动自行车后轮转动而进行传动的，虽然结构简单，但却容易脱链、掉链；并且因为传动部分不易密封，所以经常卡夹裙裤，润滑链条的机油也会弄脏衣裤，同时由于传动机构的密封性较差，所以暴露在外的传动部件容易磨损和锈蚀，使自行车的寿命相应地缩短。设置有链盒的该种传动装置虽然可以从一定程度上克服上述缺点，但脱链、掉链的问题依然难以解决，同时设置有链盒的该种传动装置在自行车脱链、掉链的情况下的安装和维护更是困难。

为此，利用圆锥齿轮(伞齿轮)-传动杆机构作为动力传动机构的无链自行车因具有无脱链、断链问题，不会卡夹衣物、渗出油污、经久耐用等特点，正受到消费者的青睐，成为理想的新一代交通、健身的代步工具。

然而，现有技术的无链自行车至少存在以下有待改善的问题。

首先，车架组件过多，各部分之间通常是通过焊接或螺栓接合在一起的，结构过于复杂，制造工艺上对焊接的要求也较高，导致材料成本和工艺成本都较高。

另外，由于各车轴的零部件过多，在自行车的装配和拆卸维修方面都非常繁琐，导致制造成本提高。

此外，由于传动杆相对于中线呈一定角度地与中轴、后轴各自的圆锥齿轮相啮合，即，相啮合的圆锥齿轮的轴交角并非呈90度(正交)，故无法采用机械传动中最常用的轴交角90度的圆锥齿轮标准件，而是需要根据具体的轴交角另行设计圆锥齿轮的各项参数，按照这些参数特殊加工出具体适用的圆锥齿轮，而且在安装过程中需要严格按照该设计的轴交角进行装配等，这将导致设计成本、加工成本、组装成本、维修成本等一系列成本的提高。

发明内容

本发明是鉴于以上问题而研发的，旨在提供一种主体结构简单、零部件少、便于制造、组装及维修的圆锥齿轮-传动杆传动方式的两轮车及其各组件、零部件。

本发明的一个方案是一种车轮用的轮叉，包括：沿与车轮的轮辋中线面平行的方向延伸的轮叉主体；在所述轮叉主体的一端沿垂直于轮辋中线面的方向延伸出的、用于连接至车架的车架连接部；以及在所述轮叉主体的另一端朝与所述车架连接部的延伸方向相同的方向延伸出的轮轴安装部。在所述轮轴安装部，沿垂直于所述轮辋中线面的方向开有用于装配轮轴组件的轮轴安装孔。

可以在所述车架连接部设有用于与车架连接的连接孔。由此，能在将本轮叉连接于车架时，容易定位连接方向，并有助于连接强度的提高。

所述轮叉主体、所述车架连接部及所述轮轴安装部可以是被一体成型的。可以是轮叉整体的宽度都大于所述轮轴安装孔的直径。所述轮叉主体可以形成有用于加强其宽度方向的强度的多个加强筋。由此，能加强轮叉的强度，可以作为非驱动轮的单叉来使用。

所述轮叉主体的延伸方向可以与所述车架连接部向车架连接的方向呈一定的夹角。由此，能使轮叉安装车轮后，车轮处于更舒适的位置及高度。

可以在所述轮轴安装部的内侧设有至少两处用于安装支承轮轴的轴承的部位。由此，能够对轮轴进行两点支承。

本发明另一方案是一种两轮车或三轮车的非驱动轮组件，包括：前面任一项所述的轮叉；以及被安装于所述轮轴安装部中的轮轴组件。所述轮轴组件包括：轮轴；支承所述轮轴的第一轴承和第二轴承，其内圈分别套接在所述轮轴上，外圈被固定在所述轮叉的所述轮轴安装部内；以及套接在所述轮轴上、用于沿轮轴的轴向分隔开所述第一轴承和所述第二轴承的轴肩。其中，所述第二轴承在轮轴上的安装位置靠近轮轴中心。根据该方案，由于固定在轮轴安装部内的第二轴承在轮轴上的安装位置靠近轮轴中心，故轮叉的轮轴安装部能够更好地支承轮轴，特别是在轮轴的另一端安装偏心轮的情况下，能使轮毂重心靠近该第二轴承，从而能减轻轮轴和轴承的承力要求(强度)。

本发明的另一方案是一种两轮车或三轮车，其使用了如前所述的任一轮叉。

此外，将以上构成要素的任意组合、本发明的表现形式在部件、制造方法、系统等间变换后的实施方式，作为本发明的方案也是有效的。

附图说明

为了更好地理解本发明的目的、特征、优点和功能，可以参考附图中所示的优选实施例。附图中相同的附图标记指代相同的部件。本领域技术人员应该理解，附图旨在示意性地阐明各个本发明的实施例，图中各个部件并非按比例绘制。

图1是表示现有技术的无链自行车的基本结构的示意图，(A)表示无链自行车整体构造及其各零部件，(B)表示其圆锥齿轮-传动杆传动机构与自行车中轴及后轴的示意性的配置关系。

图2是示意性地表示本发明实施方式的无链自行车的主要构造的立体图。

图3是示意性地表示本发明实施方式的无链自行车的主要构造的图，(A)是无链自行车的主视图，(B)是无链自行车的后视图，(C)是无链自行车的左视图，(D)是无链自行车的右视图。

图4是表示集成底架的整体形态构造的图，(A)是集成底架的立体图，(B)是集成底架的俯视图，(C)是集成底架的主视图，(D)是集成底架的左视图。

图5是表示集成底架的底架主体的构造的示意图，(A)是底架主体的主视图，(B)是底架主体的俯视图，(C)是底架主体的左视图。

图6是表示集成底架的底架侧盖的构造的示意图，(A)是底架侧盖的立体图，(B)是底架侧盖的后视图，(C)是底架侧盖的俯视图，(D)是底架侧盖的左视图。

图7是用于说明传动轴在集成底架内的安装方式的拆下底架侧盖后的示意图。

图8是用于说明本发明实施方式的中轴组件的构成的示意图，(A)是中轴组件的各部件的示意性剖视图，(B)是反映中轴组件与传动杆的配合关系的立体图。

图9是表示本发明实施方式的后轴组件的构成的示意图，(A)是朝自行车前方看时、以后轴的轴线所在的竖直剖面进行切剖的剖视图，(B)是表示后轴组件上的圆锥齿轮与传动杆的后轴侧的圆锥齿轮的配合关系的立体图。

图10是表示本实施方式的法兰盘的构造的图，(A)是法兰盘的主视图，(B)是法兰盘的俯视图，(C)是法兰盘的左视图。

图11是用于说明本发明实施方式的前叉的构造的示意图，(A)是前叉的主视图，(B)是前叉的左视图，(C)是前叉的立体图。

图12是表示前叉的安装状态的图。

图13是用于说明前轴组件的构成的剖视图。

图14是表示本发明实施方式的车轮的轮毂的结构的图，(A)是轮毂的主视图，(B)是(A)中的A-A'方向剖视图，(C)是反映后轮安装后，其轮辋中心面与后轴组件的关系的图，(D)是反映前轮安装后，其轮辋中心面与前轴组件的关系的图。

图15是用于说明本发明实施方式的传动系统的传动方式的图。

具体实施方式

下面将参考附图详细描述本发明实施方式的无链自行车的构造及其零部件，在以下的说明中，如无特别说明，则所谓“自行车”或“无链自行车”将特指圆锥齿轮-传动杆传动机构的无链自行车。此外，在附图的说明中，对基本相同的结构或零部件标注相同的标号，有时会适当省略一部分重复的说明、以及本领域技术人员所公知的部件或结构。另外，尽管结合特定实施例对本发明进行描述，但应理解的是，该描述并不旨在将本发明限制于所描述的实施例。相反，该描述旨在覆盖可包括在由所附权利要求书限定的本发明的精神和范围内的替换、改进和等同方案。本领域的技术人员应该理解，实现本发明并不要求所有的这些部件，并且可以在不偏离本发明的精神和范围下对这些部件的类型和布置做出任何改变。

首先，为便于对比，先简要介绍现有技术的无链自行车的基本构造及其传动机构。

[现有技术]

图1是表示现有技术的无链自行车的基本结构的示意图。其中，图1的(A)表示无链自行车整体构造及其各零部件，图1的(B)表示其圆锥齿轮-传动杆传动机构与自行车中轴及后轴的示意性的配置关系。

如图1的(A)所示，自行车1主要由车架2、中轴12、后轴20、前轴22、车把14、车座15、前轮13、后轮21、曲柄及脚踏17构成，其中车架2包括车架上管5、前叉3、头管4、车架下管6、五通7、座管8、后上叉9、后下叉11。在一侧的后下叉11内装入两头带圆锥齿轮的传动杆，其两头的圆锥齿轮分别与中轴12和后轴20上安装的圆锥齿轮啮合，将来自中轴的动力传动至后轴，驱动车轮旋转。

如图1的(B)所示，传统的无链自行车为保证车轮的稳定性及承力的平衡性，是在自行车中线面(即自行车竖直放置时，穿过车把中心和车座中心的直线所在的铅直面，在图中用单点划线表示)的两侧分别具有一根后下叉11a、11b的，两根后下叉11a、11b的一端分别大致对称地连接至后轴的两端，另一端分别大致对称地连接至收容中轴12的五通7，从而呈“人”字形地跨装在后轮21的两侧。

其中，在中线一侧(图中下方侧)的后下叉11a内装配有两头带圆锥齿轮的传动杆10，传动杆10由中轴侧的圆锥齿轮10a、杆10b、后轴侧的圆锥齿轮10c构成，其圆锥齿轮10a与安装在中轴12的一端侧(与传动杆10处于中线的同侧)的圆锥齿轮18啮合，随圆锥齿轮18的旋转而旋转；圆锥齿轮10c与安装在后轴20的一端侧(与传动杆10处于中线的同侧)的圆锥齿轮19啮合，当圆锥齿轮10c旋转时，带动圆锥齿轮19旋转，从而驱动车轮21转动。

此外，为保持中轴12与后轴20的旋转方向的一致性，中轴12上的圆锥齿轮18与后轴20上的圆锥齿轮的安装朝向是相反的，为了给后轮21让出空间，同时与两后下叉11a、11b的“人”字形结构相配合，是使安装于中轴12的圆锥齿轮18的前锥面朝向中线侧，使安装于后轴20的圆锥齿轮19的前锥面朝向中线相反侧的。由此，传动杆10相对于中线呈一定角度地与中轴12、后轴20各自的圆锥齿轮相啮合，传动驱动力。

然而，现有技术的无链自行车至少存在以下有待改善的问题。首先，如上所述车架包括车架上管、前叉、头管、车架下管、五通、座管、后上叉、后下叉等，各部分之间通常是通过焊接或螺栓接合在一起的，结构过于复杂，制造工艺上对焊接的要求也较高，导致材料成本和工艺成本都较高。另外，由于零部件过多，在自行车的装配和拆卸维修方面都非常繁琐，导致制造成本提高。

此外，由于传动杆相对于中线呈一定角度地与中轴、后轴各自的圆锥齿轮相啮合，即，相啮合的圆锥齿轮的轴交角并非呈90度(正交)，故无法采用机械传动中最常用的轴交角90度的圆锥齿轮标准件，而是需要根据具体的轴交角另行设计圆锥齿轮的各项参数，按照这些参数特殊加工出具体适用的圆锥齿轮，而且在安装过程中需要严格按照该设计的轴交角进行装配等，这将导致设计成本、加工成本、组装成本、维修成本等一系列成本的提高。

[本实施方式]

针对上述现有技术的无链自行车存在的问题，本发明提供一种零部件少、结构简单、便于加工制造且便于拆卸维修的全新设计理念的无链自行车。需要说明的是，本说明书中所涉及的本发明各项技术特征及其效果仅为例示性的列举，并非要求本发明的自行车同时具备所有这些特征和效果，根据需要，可以只具有其中的一项或几项。

(方向的定义)

在以下的说明中，以图2所示的自行车状态、即自行车竖直立于地面的状态为基准，将车头所朝的方向定义为“前方”、车尾所朝的方向定义为“后方”、向车头前方看时的车辆左方定义为“左方”、向车头前方看时的车辆右方定义为“右方”、竖直向上的方向定义为“上方”、竖直向下的方向定义为“下方”、俯视自行车时穿过车把中心和车座中心的直线所在的铅直面定义为自行车中线面，以此说明自行车各部分所处的方向及位置。

(自行车整体结构)

图2和图3是示意性地表示本发明实施方式的无链自行车的主要构造的图。其中，图3的(A)是无链自行车的主视图，(B)是无链自行车的后视图，(C)是无链自行车的左视图，(D)是无链自行车的右视图。

如图2、图3所示，本发明实施方式的无链自行车主要包括车架100、前轴组件200、中轴组件300、后轴组件400、车轮500、以及省略了图示的车把、车座、曲柄及脚踏。车架100包括前叉110、头管120、车架下管130、集成底架140、座管150。前叉110可绕头管120的轴向转动地连接至头管120的一端；头管120的另一端用于安装车把(未图示)；头管120在中部与车架下管130的一端相对固定连接；车架下管130的另一端相对固定地连接至集成底架140的车架下管连接部；座管150的一端相对固定地连接至集成底架140的座管连接部；座管150的另一端用于安装车座(未图示)。此外，集成底架140为兼具五通、后下叉及后轴安装部功能的集成构件，且其后下叉部仅存在于后轮的单侧，即为单叉结构。同样的，前叉110也为单叉结构，即仅在前轮的单侧存在。下面将针对构成本发明特征的各部件一一进行详细说明。

(集成底架)

图4、图5、图6是用于说明本发明实施方式的集成底架140的构造的示意图。图4是表示集成底架140整体形态构造的图，其中(A)是集成底架140的立体图，(B)是集成底架140的俯视图，(C)是集成底架140的主视图，(D)是集成底架140的左视图。图5是表示集成底架140的底架主体140a的构造的示意图，其中(A)是底架主体140a的主视图，(B)是底架主体140a的俯视图，(C)是底架主体140a的左视图。图6是表示集成底架140的底架侧盖140b的构造的示意图，其中(A)是底架侧盖140b的立体图，(B)是底架侧盖140b的后视图，(C)是底架侧盖140b的俯视图，(D)是底架侧盖140b的左视图。另外，图7是用于说明传动轴在集成底架140内的安装方式的拆下底架侧盖140b后的示意图。

如图4所示，集成底架140由底架主体140a和底架侧盖140b沿垂直于自行车中线面(图4的(B)中的单点划线所示)的方向扣合而成，是兼具五通、后下叉及后轴安装部的功能的集成构件。集成底架140整体呈大致“L”字状，其短边部分构成五通部，与五通部相连续的长边的部分构成后下叉部，处于后下叉部的后端的部分构成后轴安装部，五通部与后下叉部在相连续的一端(在本实施方式中是五通部的中轴孔的左端部)是以大致90度的交角一体成型的。

如图4的(B)和(C)所示，在集成底架140的后下叉部的靠中轴端，有沿与自行车中线面垂直的方向(即自行车左右方向)贯穿五通部的用于安装中轴组件的中轴孔141。在五通部的与中线面相交的部位，有分别向自行车前上方突出的车架下管安装部142和向自行车后上方突出的座管安装部143。在本实施方式中，车架下管安装部142和座管安装部143分别为阶梯圆管状，即，圆管的与五通连续的一端为大径部，另一端为小径部，大径部与小径部呈阶梯状过渡。车架下管安装部142的小径部的外径与车架下管130的内径相配合，使得二者能够以嵌套的方式插接在一起。同样地，座管安装部143的小径部的外径与座管150的内径相配合，使得二者能够以嵌套的方式插接在一起。在此所谓“相配合”，是指二者的直接大致相同，可以是小径部的外径等于或略小于车架下管或座管的内径，使得二者容易插接在一起，也可以是小径部略大于车架下管或座管的内径，使得二者过盈配合，更加提高接合的强度。通过使集成底架140的五通部与车架下管130、座管150相插接，若在此状态下再进行焊接或铆接等，则能够显著提高彼此接合的强度。

在本实施方式中是使集成底架140的五通部的车架下管安装部142和座管安装部143分别具有小径部，来插入车架下管130和座管150的，在变形例中当然也可以使得车架下管130和/或座管150为小径部，内套地插入底架140的五通部的车架下管安装部和/或座管安装部中，能达到同样的技术效果。车架下管安装部142和座管安装部143不限于以上所述的阶梯圆管，还可以是阶梯筒状体或柱状体等，只要是能以嵌套的方式与车架下管130和座管150插接的形状即可。

另外，在本实施方式中，车架下管安装部142和座管安装部143是分别向自行车前上方和自行车后上方突出的，使得安装直管状的车架下管及座管后，能够使车把和车座最终处于便于用户骑行的位置。但车架下管安装部142和座管安装部143从五通部基体突出的方向显然不限于此，可以朝向中线面内的任意方向，并通过车架下管及座管的弯曲形状来最终达到车把和车座处于便于用户骑行的位置的目的。

此外，如图4的(B)和(D)、图5的(B)和(C)所示，在集成底架140的五通部的中轴孔141的右端部，即相对于自行车中线面、与后下叉部所在侧相反一侧的端部，具有从五通部基体朝该侧(本实施方式中是自行车右侧)更加突出的突起部144，以使得其中能够收纳轴承、轴承盖、油封等部件(将在后文详细说明)。换言之，五通部的非与后下叉部相连续的一端突出于自行车中线面。

如图4的(B)所示，集成底架140具有从五通部的中轴孔处延伸至后轴安装部的后下叉部。在本实施方式中，后下叉部的上下方向的宽度是大于五通部的中轴孔的直径和后轴孔的直径的，从而能够加强后下叉部的强度。但在能够确保后下叉部的强度的情况下，也可以适当缩窄后下叉部的宽度。

另外，后下叉部在其靠中线面侧是与五通部的座管安装部143的根部的后端侧平滑过渡连续的，由此，五通部与后下叉部将在中轴孔的最外轮廓的最靠前方处至座管安装部的根部的最靠后方处的自行车前后方向上较宽的范围内一体地平滑过渡连续，从而能够进一步提高集成底架140的承重能力。另外，如图5的(A)及图5的(B)和(C)所示，在构成该后下叉部的底架主体140a和底架侧盖140b各自的内部，还分别一体地形成有多个加强筋，从而能更加提高后下叉部的强度。

另外，如图5的(A)及图6的(B)和(C)所示，在底架主体140a、底架侧盖140b的后下叉部的两端，分别具有用于安装可旋转地支承传动杆的轴承安装部148a、148b。由此，在如图7所示那样将后述的传动杆的杆部的两端部套装轴承后架设于此，并将底架侧盖140b利用螺栓等可拆卸方式扣合于底架主体140a固定后，能够将传动杆整体封装在集成底架140内部，使其不受到外部环境的影响。同时，由于底架侧盖140b遍及中轴孔至后轴孔的范围，且底架侧盖140b相对于底架主体140a是可拆卸的，故如图7所示，在拆下底架侧盖140b后，中轴组件的圆锥齿轮、传动杆整体、后轴组件的圆锥齿轮等传动系统主体将完全暴露在外，便于安装、维修或调整安装位置等。

另外，如图5的(B)所示，集成底架140的底架主体140a的后轴安装部被形成为朝自行车中线面侧突出(在本实施方式中是朝自行车右方突出)的壳体146。换言之，后轴安装部被形成为与后叉部相比更朝自行车中线面侧突出的壳体，在该壳体的中心部开有用于安装后轴组件的后轴孔。

另外，如图6的(A)和(C)所示，集成底架140的底架侧盖140b的后轴安装部被形成为朝自行车中线面侧的相反侧突出(在本实施方式中是朝自行车左方突出)的壳体145。如图4的(A)和(B)所示，在将底架主体140a与底架侧盖140b组装在一起后，后轴安装部成为相比于后下叉部在自行车左右方向上更宽的壳体，使得能够在其中收容后述的后轴组件。关于此，将在后文详细说明。

另外，图5的(B)中所示的底架主体140a的后下叉部分的台型突起150是用于安装后述的罗拉刹车器404的连接柄的构件，可以是通过焊接等任意方式固定在底架主体140a上的单独构件，也可以是在底架主体140a上一体成型出的构件。

如上所述本发明实施方式的集成底架140的底架主体140a是将五通部、单后下叉部及后轴安装部一体成型的构件，可以采用铸铁、精钢、铝合金等高强度金属材料铸造而成，也可以采用强化塑料、碳纤维等坚固、轻质的非金属材料注射或模具成型而成。当然，在能够确保连接强度的情况下，也可以仅五通部与单后下叉部间、或单后下叉部与后轴安装部间被一体成型。

该集成底架不仅能适用于本实施方式的自行车，还能适用于电动自行车、摩托车等两轮车的底架(五通和后下叉等)。

(中轴组件)

图8是用于说明本发明实施方式的中轴组件300的构成的示意图，其中(A)是中轴组件300的各部件的示意性剖视图，(B)是反映中轴组件300与传动杆600的配合关系的立体图。

如图8的(A)所示，中轴组件300包括中轴301，以及按从传动杆600所在侧的一端至另一端的顺序(在本实施方式中是从左至右的顺序)沿中轴301的轴向排布的油封307、圆锥齿轮302、轴承304、轴肩306、轴承305、油封308、以及轴承盖303。

其中，油封307位于中轴的连接曲柄用的花键部内侧，被固定于底架侧盖140b的中轴孔内的相应部位，用于阻挡后述的中轴侧传动腔内被注入的润滑油不会外泄，同时阻挡外部的灰尘等污物进入中轴侧传动腔。

圆锥齿轮302为被设计成轴交角90度用的标准圆锥齿轮，被以前锥面朝向油封307侧的方式配置在与油封307在中轴上隔开一定距离的位置，该距离被设计使得当圆锥齿轮302与传动杆600的圆锥齿轮602相啮合时，油封307不会干扰到圆锥齿轮602的旋转。

轴承304紧邻圆锥齿轮302而设，其内圈与中轴过渡配合，外圈与集成底架140的五通部的中轴孔内的相应部位紧配合相对固定。

由此，由油封307、集成底架140的底架侧盖140b、传动杆600的轴承603、中轴301上的轴承304、以及集成底架140的底架主体140a的五通部所围成的密闭空间构成中轴侧传动腔，中轴301上安装的圆锥齿轮302与传动杆600的中轴侧的圆锥齿轮602在该中轴侧传动腔内啮合传动。

轴承盖303位于中轴301的另一端的花键部内侧，其外周部通过螺纹连接等方式固定连接在集成底架140的底架主体140a的五通部内腔中。该轴承盖303的内部为沿中轴的轴向从右至左内径逐渐扩大的三级阶梯孔状，在中径部与小径部的阶梯处内套有油封308，主要用于阻挡外部灰尘污物等进入五通部腔体中。

另外，轴承305被配置在比轴承盖303和油封308更靠自行车中线面侧的位置，同轴承304一样，内圈与中轴301过渡配合，外圈与集成底架140的底架主体140a的中轴孔内的相应部位紧配合相对固定。同时，其外圈抵接于轴承盖303的大径部侧边。

另外，在轴承304与轴承305之间，设有轴肩306，该轴肩306是与中轴301一体成型的大径部，其两端的阶梯部分分别抵接于两轴承304、305各自的内圈侧边位置，将两轴承隔离开预定的距离，使得能在轴向上两点支承中轴301。另外，轴肩306的轴向长度被设计使得轴承304与轴承305分别处于自行车中线面的两侧。由此，能使中轴的受力点的分布更加均衡(分散在自行车中线面两侧)，从而能缓解中轴所被要求的强度。

由此，中轴组件300的各部件的位置相对固定。另外，轴肩306也可以不是与中轴301一体成型的大径部，而是独立的套接于中轴301的筒状部件。

(后轴组件)

图9是表示本发明实施方式的后轴组件400的构成的示意图，其中(A)是朝自行车前方看时、以后轴的轴线所在的竖直剖面进行切剖的剖视图；(B)是表示后轴组件400上的圆锥齿轮408与传动杆600的后轴侧的圆锥齿轮605的配合关系的立体图，其中省略了刹车器404和车轮500的图示。

如图9的(A)所示，后轴组件400包括后轴401，以及按从传动杆600所在侧的一端至另一端的顺序(在本实施方式中是从左至右的顺序)沿后轴401的轴向排布的轴承409、圆锥齿轮408、轴肩407、轴承406、隔套405、法兰盘700、以及定位螺母402。

轴承409被配置在后轴401的传动杆600所在侧的端部，内圈与后轴401过渡配合，外圈与集成底架140的底架侧盖140b的后轴安装部内的相应部位紧配合相对固定。

圆锥齿轮408为被设计成轴交角90度用的标准圆锥齿轮，被以前锥面背对轴承409的方式与轴承409相邻地固定在后轴401上。

轴肩407被设在后轴401上的与圆锥齿轮408隔开一定距离的位置，是在后轴401上一体成型的大径部。如图9的(B)所示，该距离被设计使得当传动杆600的后轴侧的圆锥齿轮605与后轴组件400的圆锥齿轮408相啮合时，该轴肩407以及其相邻设置的轴承406不会干扰到圆锥齿轮605的旋转。

如前所述，轴承406与轴肩407相邻地配置，内圈与后轴401过渡配合，外圈与集成底架140的底架主体140a的后轴安装部内的相应部位紧配合相对固定。该轴承406的内圈的一侧边抵接于轴肩407，内圈的另一侧边抵接于套接在后轴401上的隔套405，从而在后轴401的轴向上被定位。由此，轴承406与轴承409被分隔开一定的距离，使得能够在轴向上两点支承后轴401。此外，优选设计轴肩407的位置，使得轴承406处于靠近自行车中线面的位置，由此，能使后轴401的主要承力点与轴承406的位置相一致或接近，能缓解后轴401及其轴承的强度要求。

法兰盘700与隔套405的另一侧边相抵接地固定在后轴401上，在本实施方式中，法兰盘700与后轴401是通过平键联接的方式相互固定的。具体来说，作为一个例子，可以是后轴401上设有沿轴向延伸的键槽403，同时在法兰盘700的内圈设有一个大致同样宽度的键槽704(参见图10的(A))，在将前述的轴承406、隔套405、以及根据需要的刹车器404从后轴401的安装车轮的那一端套入并定位后，在后轴401的键槽403内塞入平键，然后将法兰盘700的内圈的键槽704对准平键地套到后轴401上。由此，可实现法兰盘700与后轴401的平键联接。但法兰盘700与后轴401的相对固定的方式不限于此，只要具有足够的相对固定强度，也可以是花键联接或过盈配合联接等。

定位螺母402螺固在后轴401的车轮安装侧的端部，沿轴向与法兰盘700相抵接。由此，法兰盘700被定位螺母402和隔套405从后轴401的轴向上的两侧夹住，从而在轴向上被定位。

在本实施方式中，法兰盘700通过平键联接与后轴401保持周向上的相对固定，通过定位螺母402与隔套405的夹固与后轴401保持周向上的相对固定，从而其整体与后轴401相对固定，随后轴401的旋转而旋转，进而通过其法兰部与车轮500的螺栓联接来带动车轮500一并旋转。但在法兰盘700以过盈配合等方式固定于后轴401上时，则也可以无需定位螺母402的定位。

另外，在本实施方式中，采用了罗拉刹车方式，法兰盘700还兼具罗拉刹车器的内圈牙盘的功能。图10中示意性地例示了一种适用于本实施方式的法兰盘700的构造，(A)是主视图，(B)是俯视图，(C)是左视图。如图10所示，法兰盘700的外周设有法兰面701，其上设有用于安装车轮的安装孔702，与后述的车轮500通过螺栓连接相互固定。在法兰盘700的中心部，设有突出于法兰面701的牙盘703，该压盘703被作为罗拉刹车方式的内圈牙盘而插入到罗拉刹车器404内(参见图9的(A))。关于罗拉刹车方式及该压盘的具体工作原理，已是公知技术，故在此省略其详细的说明。另外，在法兰盘700的中心通孔，设有用于与后轴401平键联接的键槽704。另外，罗拉刹车器404通过连接柄固定于集成底架140。

在本实施方式中采用了罗拉刹车方式，但也可以采用盘式、鼓式、抱式等其它中心制动方式。通过上述前轴组件的排布关系，能使刹车器更靠近车轮中线面(参见图14的(C))、即轮毂中心面，使制动性能更佳。

(传动系统)

图15是用于说明本发明实施方式的传动系统的传动方式的图。如图15所示，传动杆600在两端分别具有被设计成轴交角90度的圆锥齿轮602和605，分别与中轴组件300及后轴组件400中的同样被设计成轴交角90度的圆锥齿轮302和圆锥齿轮408以90度轴交角相啮合，将来自中轴301的旋转动力传动至后轴，驱动后轮旋转。

在此需要说明的是，传动杆600的靠后轴侧的圆锥齿轮602为带飞轮功能的圆锥齿轮，只能向单方向传递动力。即，当来自中轴组件300的驱动力传递至圆锥齿轮602时，圆锥齿轮602随杆601的转动而转动，进而带动后轴组件400的圆锥齿轮408转动，将驱动力传递至后轴，使后轮向前方旋转；但当后轮向后方旋转时，后轴组件400的圆锥齿轮408逆向旋转，进而带动传动杆600的圆锥齿轮602逆向旋转，但由于飞轮的作用，此时杆601并不随圆锥齿轮602一起旋转，即圆锥齿轮602空转，从而能够防止后轮的旋转传递至中轴。关于飞轮功能的实现，例如可通过在轴承内圈装配棘爪棘轮结构等现有技术来实现，在此不再赘述。

在本发明实施方式中，如前所述中轴组件300中的圆锥齿轮302的前锥面(齿轮面)是朝向传动杆600所在侧的，而后轴组件400中的圆锥齿轮408的前锥面(齿轮面)的朝向与圆锥齿轮302相反，是朝向自行车中线面侧的。传动杆600被架设在圆锥齿轮302和408各自的前锥面之间。由此，能使得低速传动齿轮、即中轴组件300中的圆锥齿轮302更靠近中轴的中心，使左右曲柄(脚踏)的力量分散性更加均衡，中轴301转动时的力矩更优化。另外，使得高速传动齿轮、即后轴组件400中的圆锥齿轮408更远离后轴401的中心，从而与后轴401的另一个主要受力点、即安装在后轴401的另一端的车轮500相对于后轴中心的对称性更高，从而能使后轴401的受力更加分散。同时，还加大了支承后轴401的两轴承的间距，能缓解单叉方式情况下对车轴的强度的要求。

(前叉)

图11和图12是用于说明本发明实施方式的前叉110的构造的示意图，其中图11的(A)是前叉110的主视图，图11的(B)是前叉110的左视图，图11的(C)是前叉110的立体图。图12是表示前叉110的一端与头管120连接、另一端装配有后述的前轴组件的状态的图。

如图3的(C)所示，本发明实施方式的前叉110为单叉方式，即仅在前轮的一侧设有该前叉。图11的(B)所示，前叉110整体呈“コ”字状，即，由沿与自行车中线面平行的方向延伸的前叉主体111、在前叉主体111的一端沿垂直于自行车中线面的方向延伸出的头管连接部112、在前叉主体111的另一端朝与头管连接部112的延伸方向相同的方向延伸出的前轴安装部113这三部分一体成型而成。

在头管连接部112设有用于与头管120连接的连接孔114，头管120插接于该连接孔114内并通过焊接或铆接等方式与前叉110相对固定。当然，也可以不设置该连接孔114，直接通过焊接或铆接等方式将前叉110在该头管连接部112固定于头管120。

在前轴安装部113，沿垂直于自行车中线面的方向开有前轴安装孔115，用于装配后述的前轴组件等。

如图11的(A)所示，前叉110整体的宽度都大于前轴安装孔115的直径，从而能够保证前叉110的强度。当然，在能保证足够的强度的情况下，也可以使前叉主体111部分的宽度变窄。另外，为加强前叉110的强度，如图12所示，在前叉110的至少前叉主体111的部分内侧设有加强筋。

另外，如图11的(A)所示，前叉110的头管连接部112部分相对于前叉主体111的延伸方向略向一侧偏，使得在与头管120相连接后，前叉主体111相对于头管120的延伸方向略向上方翘起。换言之，前叉主体111的延伸方向与头管120的延伸方向呈一定的夹角。该夹角被设计使得在安装前轮后，前后轮的高度相一致。

另外，由于本发明实施方式的前叉为单叉方式，即仅在车轮的一侧设有该前叉110，故通过使前轴安装部113朝车轮侧伸出一定的距离，能确保在该前轴安装部内装配后述的前轴组件200时的轴向空间，特别是能确保用于在轴向上两点支承前轴201的两个轴承203、205有足够的分隔距离，使得能够平衡性更好地支承前轴201，从而相应地能缓解前轴201及其轴承的强度要求。关于此，还将在后文详细说明。

另外，如图11的(B)和图12所示，在前叉主体111的内侧还设有用于连接本实施方式中所采用的罗拉刹车方式的罗拉刹车器207的连接柄的台型突起116。当然，在不采用罗拉刹车器的情况下，也可以不设置该台型突起116。

以上以自行车用的前叉为例说明了本发明的轮叉的构造，但本发明的轮叉不仅适用于两轮的自行车，还能适用于电动自行车、摩托车、三轮自行车、三轮摩托车等，即，只要是非驱动轮的轮叉，都可以适用本发明的轮叉。另外，在本实施方式中说明了轮叉为单轮叉，但当然也可以在车轮的另一侧设置用于支承车轮的支承臂。

(前轴组件)

图13是用于说明前轴组件200的构成的剖视图，是朝自行车后方看时、以前轴的轴线所在的竖直剖面进行切剖的剖视图。如图13所示，前轴组件200包括前轴201，以及按从前叉110所在侧的一端至另一端的顺序(在本实施方式中是从右至左的顺序)沿前轴201的轴向排布的卡簧202、轴承203、轴肩204、轴承205、隔套206、法兰盘700、以及定位螺母208。

轴承203被设置在前轴201的前叉110所在侧的端部，其内圈与前轴201过渡配合，外圈与前叉110的前轴安装孔115内的相应部位紧配合相对固定(参照图14的(D))。

卡簧202被安装在前轴201的轴承203所在的端部的外侧，使轴承203在轴向上定位。

轴肩204紧邻轴承203而设，在本实施方式中是与前轴201一体成型的大径部，其一端的侧边与轴承203的内圈的侧边相抵接。由此，轴承203被卡簧202和轴肩204夹在中间，从而在前轴201上被轴向定位。

轴承205紧邻轴肩204的另一端的侧边而设，其内圈与前轴201过渡配合并侧方抵接于轴肩204，外圈与前叉110的前轴安装孔115内的相应部位紧配合相对固定(参见图14的(C))。由此，轴承203和轴承205在前轴201的轴向上被轴肩204分隔开，从而在轴向上两点支承前轴201。

轴套206紧邻轴承205而设，其侧边抵接于轴承205的内圈侧边，从而与轴肩204将轴承205夹在中间，使轴承205在轴向上定位。

法兰盘700紧邻轴套206而设，在轴向上与轴套206的侧边相抵接。在本实施方式中，法兰盘700与前轴201是通过平键联接的方式相互固定的。具体来说，作为一个例子，可以是前轴201上设有沿轴向延伸的键槽209，同时在法兰盘700的内圈设有一个大致同样宽度的键槽704(参见图10的(A))，在安装法兰盘700时，先在前轴201的键槽209内塞入平键，然后将法兰盘700的内圈的键槽704对准平键地套到前轴201上。由此，可实现法兰盘700与前轴201的平键联接。但法兰盘700与前轴201的相对固定的方式不限于此，只要具有足够的相对固定强度，也可以是花键联接或过盈配合联接等。

定位螺母208螺固在前轴201的车轮安装侧的端部，沿轴向与法兰盘700相抵接。由此，法兰盘700被定位螺母208和隔套206从前轴201的轴向上的两侧夹住，从而在轴向上被定位。

在本实施方式中，法兰盘700通过平键联接与前轴201保持周向上的相对固定，通过定位螺母208与隔套206的夹固而与前轴201保持周向上的相对固定，从而其整体与前轴201相对固定，随前轴201的旋转而旋转，进而通过其法兰部与车轮500的螺栓联接来带动车轮500一并旋转。但在法兰盘700以过盈配合等方式固定于前轴201上时，也可以无需定位螺母208的定位。

在本实施方式中，采用了罗拉刹车方式，法兰盘700如前所述还兼具罗拉刹车器的内圈牙盘的功能。其具体结构与前述的后轴组件400中所采用的法兰盘700相同，在此不再赘述。另外，罗拉刹车器207通过连接柄固定于前叉110的前叉主体111。

在本实施方式中采用了罗拉刹车方式，但也可以采用盘式、鼓式、抱式等其它中心制动方式。通过上述前轴组件的排布关系，能使刹车器更靠近车轮中线面、即轮毂中心面(参见图14的(D))，使制动性能更佳。

(轮毂)

图14是表示本发明实施方式的车轮500的轮毂的结构的图，(A)是轮毂的主视图，(B)是(A)中的轮毂的A-A'方向(直径)剖视图，(C)是反映后轮安装后，其轮辋中心面与后轴组件的关系的图，(D)是反映前轮安装后，其轮辋中心面与前轴组件的关系的图。

如图14所示，本发明实施方式的车轮500的轮毂由用于安装轮胎的轮辋501，位于轮毂的中心部位、用于将该轮毂安装到车轴(前述的前轴201和后轴401)上的轮盘(安装盘)503，以及连接在轮辋501和轮盘503之间、用于支承轮辋501的轮辐502构成。轮辐502可以是作为单独的部件通过焊接等方式固定连接在轮辋501和轮盘503之间的，也可以是与轮辋501、轮盘503一体成型的。

沿轮盘503的外周部设有多个螺栓孔504，其位置分别与前述的法兰盘700的多个安装孔702相对应，通过将轮盘503与前述的前轴201和后轴401的法兰盘700用螺栓固定，车轮500就被安装在前轴201和后轴401的车轮安装端了。在本实施方式的轮盘503的与车轴相对的位置，设有与安装在车轴一端的定位螺母的外形相匹配的定位孔505，使得能将该定位孔505外套于车轴端部的定位螺母。由此，能使安装车轮500时的定位变得容易，并能适当缓解法兰盘700与轮盘503的螺栓孔504的紧固强度的要求。在本实施方式中定位孔505是盲孔，当然也可以是贯通孔。

如图14的(B)所示，本发明实施方式的轮毂是偏心轮，轮辐502的延伸方向相对于车轴方向是呈一定角度α倾斜的，α小于90度，即轮辐并非沿垂直于轮轴的方向延伸。由此，使得轮辋中心面(即轮毂中心)与轮盘503的安装面之间存在正值的偏距d，从而使轮辋中心面与自行车中心面重合。

通过设计轮辐502的倾斜角度α，能够调整偏距d的大小，使得轮辋中心面尽可能靠近车轴中心的位置，从而可以减轻车轴和轴承的负荷，能够延长车轴和轴承的使用寿命，或降低对车轴和轴承的强度的要求。

如图14的(C)所示，在安装后轮后，与未采用本发明的偏心轮时相比，车轮的轮辋中心面(图中单点划线所示)落在更靠近后轴401中心的位置，特别是与后轴401的主要支承点、即轴承406的安装位置较为接近，故能大大缓解后轴401及其轴承的强度要求。

同样地，如图14的(D)所示，在安装前轮后，与未采用本发明的偏心轮时相比，车轮的轮辋中心面(图中单点划线所示)落在更靠近前轴201中心的位置，特别是与前轴401的主要支承点之一、即靠近自行车中线面的轴承205的安装位置较为接近，故能大大缓解前轴201及其轴承的强度要求。

另外，优选所述偏距d被设定使得在所述隔套(405、206)的外围处安装所述中心制动方式的制动器(罗拉刹车器等)时，该制动器处于轮辋中心面或其附近，此时，能使制动器的制动性能更佳。

以上说明了将本发明的集成底架、前叉、传动系统、中轴组件、后轴组件、前轴组件、轮毂适用于以曲柄旋转产生中轴的驱动力的自行车的实施例，但这些部件的结构及其连接关系也可以适用于以电机或发动机产生中轴的驱动力的电动自行车、摩托车等两轮车。

以上参照上述各实施方式说明了本发明，但本发明并非限定于上述的各实施方式，将各实施方式的构成适当组合或置换后的方案，也包含在本发明范围内。另外，还可以基于本领域技术人员的知识适当重组各实施方式中的组合和处理顺序，或者对各实施方式施加各种设计变更等变形，被施加了这样的变形的实施方式也可能包含在本发明的范围内。

本发明虽然已详细描述了各种概念，但本领域技术人员可以理解，对于那些概念的各种修改和替代在本发明公开的整体教导的精神下是可以实现的。本领域技术人员运用普通技术就能够在无需过度试验的情况下实现在权利要求书中所阐明的本发明。可以理解的是，所公开的特定概念仅仅是说明性的，并不意在限制本发明的范围，本发明的范围由所附权利要求书及其等同方案的全部范围来决定。

Claims (10)

1.一种车轮用的轮叉，其特征在于，包括：

沿与车轮的轮辋中线面平行的方向延伸的轮叉主体，

在所述轮叉主体的一端沿垂直于轮辋中线面的方向延伸出的、用于连接至车架的车架连接部，以及

在所述轮叉主体的另一端朝与所述车架连接部的延伸方向相同的方向延伸出的轮轴安装部；

其中，在所述轮轴安装部，沿垂直于所述轮辋中线面的方向开有用于装配轮轴组件的轮轴安装孔。

2.如权利要求1所述的轮叉，其特征在于，

在所述车架连接部设有用于与车架连接的连接孔。

3.如权利要求1或2所述的轮叉，其特征在于，

轮叉整体的宽度都大于所述轮轴安装孔的直径。

4.如权利要求1所述的轮叉，其特征在于，

所述轮叉主体的延伸方向与所述车架连接部向车架连接的方向呈一定的夹角。

5.如权利要求1所述的轮叉，其特征在于，

在所述轮轴安装部的内侧设有至少两处用于安装支承轮轴的轴承的部位。

6.如权利要求1所述的轮叉，其特征在于，

所述轮叉主体、所述车架连接部及所述轮轴安装部是被一体成型的。

7.如权利要求1所述的轮叉，其特征在于，

所述轮叉主体形成有用于加强其宽度方向的强度的多个加强筋。

8.一种两轮车或三轮车的非驱动轮组件，其特征在于，包括：

权利要求1至7的任一项所述的轮叉，

被安装于所述轮轴安装部中的轮轴组件；

所述轮轴组件包括：

轮轴，

支承所述轮轴的第一轴承和第二轴承，其内圈分别套接在所述轮轴上，外圈被固定在所述轮叉的所述轮轴安装部内，以及

套接在所述轮轴上、用于沿轮轴的轴向分隔开所述第一轴承和所述第二轴承的轴肩；

其中，所述第二轴承在轮轴上的安装位置靠近轮轴中心。

9.一种两轮车或三轮车用的车架，其特征在于，包括：

用于安装车把的头管，以及

在所述车架连接部连接于所述头管的权利要求1至7的任一项所述的轮叉。

10.一种两轮车或三轮车，其特征在于，

使用了如权利要求1至7的任一项所述的轮叉。