CN105492312B - 具有弹簧减振的动力装置摇臂的两轮车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于两轮车、尤其是用于自行车的车架组件，该车架组件包括主车架(21)，该主车架具有用于与前轮接纳部(23)连接的控制管(22)和用于与鞍座(25)连接的鞍座联接部(24)；并且该车架组件包括可摆动地与主车架(21)连接的动力装置摇臂(30)，其中，所述动力装置摇臂(30)包括用于待被驱动的后轮(11)的车轮悬架(31)以及包括配置于动力装置摇臂(30)的具有踏板曲柄(32)的踏板曲柄驱动装置，用于借助于驾驶员的肌肉力量来驱动后轮(11)。所述动力装置摇臂(30)借助于多活节组件(40)可摆动地与主车架(21)连接。此外，本发明涉及一种两轮车、尤其是自行车或电动自行车，其中，所述两轮车包括对应的车架组件。

Description

具有弹簧减振的动力装置摇臂的两轮车
技术领域
本发明涉及一种用于两轮车的车架组件以及一种装备有对应的车架组件的两轮车。
背景技术
EP 1582450 B1公开了一种用于电动马达辅助自行车、即所谓的“助踩式电动自行车(PEDELEC)”的自行车驱动单元，该自行车驱动单元弹性地铰接在自行车的自行车车架上。所述自行车驱动单元包括踏板曲柄和用于将借助于驾驶员的肌肉力量产生的转矩从踏板曲柄传递到自行车的后轮上的自行车链条。踏板曲柄的运动由被马达操纵的驱动机构来辅助。
整个车架组件包括在自行车驱动单元和车架之间的、具有确定的摆动轴的摆动活节连接件，该摆动活节连接件由摆动轴承构成，使得自行车驱动单元可连同中轴(Tretlager)一起相对于车架摆动。在驱动单元绕着刚性构造的摆动轴摆动运动时，与该摆动轴间隔开地设置的踏板曲柄在自行车驱动组件的弹入或弹出过程中这样一起偏摆，使得在鞍座和踏板曲柄中轴之间的间距发生变化。因为该间距应匹配于驾驶员的腿长，所以该变化的间距导致驾驶员的腿的张开角改变或在不利情况下甚至导致脚不能与脚蹬接触。
这导致被感觉为干扰的舒适性受损并且在极端情况下甚至引起附加的事故危险。
发明内容
因此，本发明的任务在于，提供一种用于两轮车的弹性的车架组件，该车架组件能实现两轮车的在任何时候都舒适且安全的运行。
该任务利用一种按本发明的用于两轮车的车架组件和按本发明的两轮车来解决。
据此，建议一种用于两轮车、尤其是用于自行车的车架组件，该车架组件包括：
－主车架，其具有用于与前轮接纳部连接的控制管和用于与鞍座连接的鞍座联接部；以及
－可摆动地与主车架连接的动力装置摇臂(Triebsatzschwinge)，其中，所述动力装置摇臂包括用于待被驱动的后轮的车轮悬架以及配置于动力装置摇臂的具有踏板曲柄的踏板曲柄驱动装置，用于借助于驾驶员的肌肉力量来驱动后轮。动力装置摇臂借助于多活节组件可摆动地与主车架连接。
车架组件因而可设置用于两轮车、例如自行车。主车架作为整个车架组件的部分这样构造，使得能经由控制管使前轮接纳部、即例如单臂的或双臂的前轮叉可转向地与主车架连接。鞍座借助于鞍座联接部同样可与主车架连接。鞍座联接部例如可以设置为在车架与鞍座之间的直接或间接的连接部或者包括鞍座管，鞍座可经由该鞍座管借助于嵌入其中的单独的鞍支撑件优选高度可调地与主车架连接。
所述动力装置摇臂为了驱动后轮而具有完整的踏板曲柄驱动装置(包括踏板曲柄)并且将该踏板曲柄驱动装置结合成一个共同的功能集成的驱动单元，该驱动单元作为模块化的整体构件与单独构造的主车架可摆动地连接。
动力装置摇臂构造为模块化的整体构件的该方案提供如下可能性：踏板曲柄和支撑后轮的后轮毂以始终保持不变的间距相互设置，该间距即使在动力装置摇臂弹入或弹出运动时也不变化。通过该方式可能的是，传递装置、例如链传动装置或带传动装置设有保持不变的长度和恒定的张力。因此可省却单独的张紧装置，在其它情况下、例如当踏板曲柄配置于主车架并且在该情况下踏板曲柄相对于后轮毂的间距基于摆动运动而变化时，该张紧装置是必要的。
借助于所建议的车架组件还可以防止在其它情况下在弹入或弹出时产生的脚蹬撞击，该脚蹬撞击同样由于后轮或摆臂的摆动运动而产生并且可能令驾驶员感到不舒服。
将动力装置摇臂构造为模块化的整体构件还能实现独立的预装配以及与车架组件其余部分的设计或两轮车其余部分不相关的布局。由此，所述动力装置摇臂也可用于不同设计的车架组件和车架尺寸。
根据本发明，动力装置摇臂经由多活节组件可运动地与主车架连接。这意味着，多活节组件用作在两个元件之间的连接元件并且一方面以活节铰接在主车架上且另一方面以活节铰接在动力装置摇臂上。换言之，多活节组件经由其至少一个活节与主车架可转动地连接并且经由其至少一个另外的活节与动力装置摇臂可转动地连接，使得能够提供动力装置摇臂相对于主车架的所述的可摆动运动性。
附加地，所建议的使用多活节组件来将动力装置摇臂与主车架连接能实现特别有利的具有特殊自由度的可摆动运动性。
例如多活节组件可以构造成，使得动力装置摇臂可绕着虚拟摆动轴相对于主车架偏摆。这意味着，多活节组件的各单个部件虽然绕着其确定的、具有可转动地支承的“真实”摆动轴的转动活节转动，但动力装置摇臂在其整体上绕着一个合成的“虚拟的”或者说有效的摆动轴摆动，该摆动轴并非由一个真实的(即作为真实构件存在的)轴来定义，而是仅由多活节的各单个部件的相应各个摆动运动得到。
优选地，多活节组件对此可以包括多个摆动轴，其中，所述摆动轴与虚拟摆动轴平行地间隔开地设置。由此在虚拟摆动轴和多活节组件的转动活节的真实摆动轴之间不存在同轴性。
尤其是可以这样构造多活节组件，使得虚拟摆动轴与踏板曲柄驱动装置的踏板曲柄的中轴轴线基本同轴地设置。这引起，一方面在动力装置摇臂在确定的初始位置和确定的最大偏摆的末端位置之间相对于主车架偏摆时，虚拟摆动轴相对于主车架的相对位置基本上保持位置固定。同时，所述位置固定的摆动轴优选也同轴于中轴轴线，使得尽管动力装置摇臂发生摆动运动，该摆动轴也(相对于主车架)保持位置固定。对于使用者而言，中轴的踏板曲柄转动点似乎类似于无后轮摆臂的传统自行车是固定的。
“位置固定”应理解为虚拟摆动轴相对于主车架的位置不改变，无论动力装置摇臂正处于何摆动位置。
“基本同轴”应理解为除了完全同轴设置的情况之外还包括中轴轴线相对于虚拟摆动轴的与摆动运动的按照数量的范围相比可忽略不计的相对运动(或者对应的偏移)的情况。
例如可以这样构造多活节组件，使得动力装置摇臂绕着虚拟摆动轴的偏摆引起中轴轴线相对于主车架的相对位置沿着车架组件纵向方向x的最大偏移Δx最大为Δx＝+/-20mm、优选最大Δx＝+/-10mm、特别优选Δx＝+/-5mm，和/或沿着车架组件竖直方向z的最大偏移Δz最大为Δz＝+/-20mm、优选Δz＝+/-10mm、特别优选最大Δz＝+/-4mm。
这能实现：使用者在脚踏踏板曲柄时不能感觉到所出现的中轴相对于主车架的并且因而相对于使用者的与相对摆动运动的范围相比较小的偏移。此外，如果所述偏移减小到优选的值或者特别优选的值，则附加地使用者即使在不进行踏蹬运动时也不会感觉到所述偏移，从而可以一方面显著提高舒适性，但另一方面也显著提高了使用者安全性。
根据一种实施方式，多活节组件构造为四活节组件。四活节组件允许在对应的运动学设计的情况下以简单且紧凑的方式实现所述的可摆动运动性。当然，也可设置具有多于四个活节的运动学机构来提供类似的摆动运动。
例如四活节组件可以包括两个摆动元件，其中，这两个摆动元件中的每个摆动元件分别以第一区段绕着相应的第一摆动轴可摆动地与主车架连接并且分别以与相应的第一区段间隔开设置的第二区段绕着相应的第二摆动轴可摆动地与动力装置摇臂连接。因此，每个摆动元件一方面可转动地铰接到主车架上并且另一方面可转动地铰接到动力装置摇臂上，使得每个摆动元件相对于主车架以及相对于动力装置摇臂可摆动。
换言之，动力装置摇臂可借助于两个摆动元件这样与主车架可转动地连接，使得无须在动力装置摇臂和主车架之间设置这两个构件所共有的共同的“真实”摆动轴。
此外，车架组件还包括用于减弱动力装置摇臂相对于主车架的摆动运动的弹簧减振装置。
根据一种实施方式，所述弹簧减振装置可以以第一端部与动力装置摇臂耦合并且以相反的第二端部间接地或直接地支撑在主车架上。
优选地，对此，弹簧减振装置的第一端部借助于保持装置与动力装置摇臂耦合，该保持装置可调节到多个确定的位置中以便确定地改变弹簧减振装置的长度。通过该方式可调节和改变弹簧减振装置的长度并且因而调节和改变其弹簧特性和/或减振特性。
例如还可能的是，弹簧减振装置的第二端部与所述摆动元件之一连接并且经由该摆动元件支撑在主车架上。
根据另一种实施方式，主车架包括用于将多活节组件与主车架连接的叉状接纳部，其中，弹簧减振装置设置在多活节组件和主车架之间的叉状接纳部中。所述叉状接纳部例如包括两个各自具有两个叉臂的叉，其中在每个叉上相应的摆动元件的相应的第一区段可转动地支承在两个叉臂之间。替选地，如在图4中所示，两个叉的设置在同一侧的相应的叉臂可在两轮车每侧上彼此连接成一个共同的叉臂。
附加地，弹簧减振装置可以设置在叉状接纳部和摆动元件之间，从而在该情况下得到一个特别紧凑且节省空间的整体单元。
主车架可以具有不同形状并且例如包括一个或多个型材元件。尤其是至少一个型材区段可以具有圆形的、椭圆形的、矩形的或多边形的横截面。作为材料不仅可使用合适的金属，也可使用塑料、尤其是含有合适的用于增强的纤维材料的纤维增强塑料以及所有其它的适用于两轮车的材料。作为纤维材料优选可使用玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维和/或其它合适的增强纤维。
根据另一种实施方式，动力装置摇臂具有至少包围踏板曲柄驱动装置的、用于将动力装置摇臂相对于周围环境封装的壳体。动力装置摇臂和集成在其中的踏板曲柄驱动装置部件因而可以被保护免受外部因素、如湿气和污物的影响，从而显著简化了清洗和维护。
根据一种优选的实施方式，动力装置摇臂包括用于驱动后轮的辅助马达，其中，辅助马达的摆动轴与踏板曲柄驱动装置的踏板曲柄的中轴轴线同轴设置。辅助马达例如可以构造为电动马达并且构造用于单独驱动两轮车和/或在蹬踏时辅助使用者进行驱动。
此外，辅助马达的壳体的至少一部分可与车轮悬架一体式构造。由此可能的是，辅助马达的壳体或其一部分可与车轮悬架材料统一地制造成一个共同的一体式构件。这例如可借助已知的并且适合于此的金属铸造工艺或注塑工艺实现。
如已述的，踏板曲柄驱动装置可具有用于将转矩从踏板曲柄和/或辅助马达传递到两轮车的后轮上的传递装置、尤其是自行车链条和/或齿带。该传递装置可以选择性地同样集成到动力装置摇臂的壳体中。
此外，提供一种两轮车、尤其是自行车或电动自行车，其中，所述两轮车包括根据说明书所述的车架组件。电动自行车可理解为任何具有电驱动马达的自行车、即不仅包括具有用于单独驱动车轮的电动马达的所谓的“直接驱动式电动自行车”而且包括所谓的“助踩式电动自行车”，在该助踩式电动自行车中电动马达通过使用者蹬踏被激活并且以该方式辅助其运动。
附图说明
下面参考附图借助实施例详细说明本发明。在附图中：
图1示出根据说明书所述的两轮车的示意性侧视图；
图2示出图1中的两轮车的车架组件连同在第一摆动位置中的后轮摆臂的细节图；
图3示出在第二摆动位置中的图2中的后轮摆臂；和
图4示出用于图1中的两轮车的弹簧减振装置的细节图。
具体实施方式
图1示出根据说明书所述的两轮车10的示意性侧视图，其中，所述两轮车10尤其是可构造为自行车或电动自行车(直接驱动式电动自行车或助踩式电动自行车)。两轮车10具有车架组件20，该车架组件其中包括主车架21。主车架21可以具有不同的形状并且在图1中仅示意性示出。主车架21尤其是可以包括一个或多个具有任意横截面的型材元件、优选一个或多个管状型材(未示出)。
在主车架21的朝行驶方向x指向的前端部上设有控制管22，该控制管设置用于与前轮接纳部23、例如具有两个叉臂的前轮叉连接或与具有仅一个叉臂的车轮接纳部连接。此外，在主车架21上设有鞍座联接部24，用于与鞍座25或与支撑鞍座25的鞍支撑件26连接。
两轮车10还具有可摆动地与主车架21连接的动力装置摇臂30。该动力装置摇臂定义了一个紧凑且功能集成的驱动单元并且对此包括用于待被驱动的后轮11的车轮悬架31以及配置于动力装置摇臂30的具有踏板曲柄32的踏板曲柄驱动装置，用于借助于驾驶员的肌肉力量来驱动后轮11。附加地，动力装置摇臂30在所示的实施方式中借助于四活节组件40可摆动地与主车架21连接。
在图2中示出图1中的两轮车10的车架组件20连同在第一摆动位置中的动力装置摇臂30以及四活节组件40的细节图。
四活节组件40构造成，使得动力装置摇臂30可绕着虚拟摆动轴V相对于主车架21偏摆。
对此，四活节组件40包括四个摆动轴41a-d，其中，所述摆动轴41a-d与虚拟摆动轴V平行地间隔开地设置，使得虚拟摆动轴V不与四活节40的四个摆动轴41a-d之一同轴重合，而是与之具有间距。
该方案允许这样构造四活节组件40，使得虚拟摆动轴V与踏板曲柄驱动装置的踏板曲柄32的中轴轴线T基本同轴地设置。
这意味着，四活节组件40构造成，使得在图3中所示的动力装置摇臂30绕着虚拟摆动轴V的偏摆(摆动运动S)引起中轴轴线相对于主车架的相对位置沿着车架组件20纵向方向x的最大偏移Δx最大为Δx＝+/-20mm、优选最大Δx＝+/-10mm、特别优选Δx＝+/-5mm，和/或沿着车架组件竖直方向z的最大偏移Δz最大为Δz＝+/-20mm、优选Δz＝+/-10mm、特别优选最大Δz＝+/-4mm。
根据图2，四活节组件40包括两个摆动元件42、43，这两个摆动元件分别以第一区段42a、43a绕着相应的第一摆动轴41a、41c可摆动地与主车架21连接并且分别以与相应的第一区段42a、43a间隔开地设置的第二区段42b、43b绕着相应的第二摆动轴41b、41d可摆动地与动力装置摇臂30连接。如同样在图3中示出的，在摆动运动S(所示为弹入运动，弹出运动朝向相反方向定向)的情况下引起摆动元件相对于主车架21的与摆动方向S的转动方向相反的摆动运动，使得虚拟摆动轴V或者中轴轴线T仅移动相应的所述的最大偏移并且因而相对于主车架21基本保持“位置固定”。
附加地，动力装置摇臂30可以包括用于驱动后轮的辅助马达33，其中，辅助马达33的马达轴R与踏板曲柄驱动装置的踏板曲柄32的中轴轴线T同轴设置。在图2中仅示出辅助马达33的壳体33a。可选地，为了提供尽可能紧凑且模块化的结构，辅助马达33的壳体33a的至少一部分可以与车轮悬架31一体式构造。
为清楚起见，未示出用于将转矩从踏板曲柄32或者辅助马达33传递到两轮车10的后轮11上的传递装置。但显然相应地设有对应的传递装置、例如自行车链条和/或齿带。
同样未示出动力装置摇臂30的一种可选的实施方式：该动力装置摇臂具有至少包围踏板曲柄驱动装置的、用于将动力装置摇臂相对于周围环境封装的壳体。
在图4中示出用于图1中的两轮车10的弹簧减振装置50的细节图，车架组件20还包括该弹簧减振装置，用于减弱动力装置摇臂30相对于主车架21的摆动运动。
弹簧减振装置50以第一端部51可摆动地与刚性地或至少无相对转动地与动力装置摇臂30连接的保持装置52耦合以及以弹簧减振装置50的相反的第二端部53与摆动元件之一42连接并且经由该摆动元件间接地支撑在主车架21上。对此，对应的摆动元件42包括附加的连接区段42c(参见图2)。
可选的，保持装置52能可调整地连接在多个不同位置I、II处，以便调节弹簧减振装置的长度。当然，也可以设有多于这两个所示的位置I、II以进行调节。
附加地，主车架21包括双臂的叉状接纳部25，用于将四活节组件40与主车架21连接或者说联接，其中，弹簧减振装置50以基本上水平的定向设置在四活节组件40和主车架21之间的叉状接纳部25中。叉状接纳部25的两个叉臂25a、25b沿着所示的观察方向平行于图纸平面前后设置，其中，弹簧减振装置50设置在两个叉臂25a、25b之间，从而得到特别紧凑且节省空间的总体布置形式。为了更清晰地用图示出弹簧减振装置50，在图4中仅示出两个叉臂中的后叉臂25b。相反，由图1可见这样的视图，在该视图中示出了前叉臂25a并且相应地遮挡了位于该前叉臂后面的弹簧减振装置50。

Claims (19)

1.用于两轮车的车架组件，该车架组件包括：
－主车架(21)，该主车架具有用于与前轮接纳部(23)连接的控制管(22)和用于与鞍座(25)连接的鞍座联接部(24)；以及
－可摆动地与主车架(21)连接的动力装置摇臂(30)，
其中，所述动力装置摇臂(30)包括用于待被驱动的后轮(11)的车轮悬架(31)以及包括配置于动力装置摇臂(30)的具有踏板曲柄(32)的踏板曲柄驱动装置，用于借助于驾驶员的肌肉力量来驱动后轮(11)，
所述动力装置摇臂(30)借助于多活节组件(40)可摆动地与主车架(21)连接，所述多活节组件(40)构造成，使得动力装置摇臂(30)能绕着虚拟摆动轴(V)相对于主车架(21)偏摆，虚拟摆动轴(V)与踏板曲柄驱动装置的踏板曲柄(32)的中轴轴线(T)基本同轴地设置，所述多活节组件(40)构造为四活节组件，所述四活节组件包括两个摆动元件(42、43)，其中，这两个摆动元件(42、43)中的每个摆动元件分别以第一区段(42a、43a)绕着相应的第一摆动轴(41a、41c)可摆动地与主车架(21)连接并且分别以与相应的第一区段(42a、43a)间隔开地设置的第二区段(42b、43b)绕着相应的第二摆动轴(41b、41d)可摆动地与动力装置摇臂(30)连接，
其特征在于，
所述动力装置摇臂(30)的摆动运动(S)引起两个摆动元件(42、43)相对于主车架(21)的与动力装置摇臂(30)的摆动方向(S)的转动方向相反的摆动运动。
2.根据权利要求1所述的车架组件，其特征在于，所述两轮车是自行车。
3.根据权利要求1所述的车架组件，其特征在于，所述多活节组件(40)包括多个摆动轴(41a-d)，其中，所述摆动轴(41a-d)与虚拟摆动轴(V)平行地间隔开地设置。
4.根据权利要求1至3之一所述的车架组件，其特征在于，所述多活节组件(40)构造成，使得动力装置摇臂(30)绕着虚拟摆动轴(V)的偏摆引起中轴轴线(T)相对于主车架(21)的相对位置沿着车架组件纵向方向x的最大偏移Δx为Δx＝+/-20mm，和/或沿着车架组件(20)竖直方向z的最大偏移Δz为Δz＝+/-20mm。
5.根据权利要求1至3之一所述的车架组件，其特征在于，所述多活节组件(40)构造成，使得动力装置摇臂(30)绕着虚拟摆动轴(V)的偏摆引起中轴轴线(T)相对于主车架(21)的相对位置沿着车架组件纵向方向x的最大偏移Δx最大为Δx＝+/-10mm，和/或沿着车架组件(20)竖直方向z的最大偏移Δz为Δz＝+/-10mm。
6.根据权利要求1至3之一所述的车架组件，其特征在于，所述多活节组件(40)构造成，使得动力装置摇臂(30)绕着虚拟摆动轴(V)的偏摆引起中轴轴线(T)相对于主车架(21)的相对位置沿着车架组件纵向方向x的最大偏移Δx为Δx＝+/-5mm，和/或沿着车架组件(20)竖直方向z的最大偏移Δz为Δz＝+/-4mm。
7.根据权利要求1至3之一所述的车架组件，其特征在于，所述车架组件(20)还包括用于减弱动力装置摇臂(30)相对于主车架(21)的摆动运动的弹簧减振装置(50)。
8.根据权利要求7所述的车架组件，其特征在于，所述弹簧减振装置(50)以第一端部(51)与动力装置摇臂(30)耦合并且以相反的第二端部(53)间接地或直接地支撑在主车架(21)上。
9.根据权利要求8所述的车架组件，其特征在于，所述弹簧减振装置(50)的第一端部(51)借助于保持装置(52)与动力装置摇臂(30)耦合，该保持装置能调节到多个确定的位置(I、II)中以便确定地改变弹簧减振装置(50)的长度。
10.根据权利要求8或9所述的车架组件，其特征在于，所述弹簧减振装置(50)的第二端部(53)与所述摆动元件之一(42)连接并且经由这个摆动元件支撑在主车架(21)上。
11.根据权利要求7所述的车架组件，其特征在于，所述主车架(21)包括用于将多活节组件(40)与主车架(21)连接的叉状接纳部(25)，其中，弹簧减振装置(50)设置在多活节组件(40)和主车架(21)之间的叉状接纳部(25)中。
12.根据权利要求1至3之一所述的车架组件，其特征在于，所述动力装置摇臂(30)具有至少包围踏板曲柄驱动装置的、用于将动力装置摇臂相对于周围环境封装的壳体。
13.根据权利要求1至3之一所述的车架组件，其特征在于，所述动力装置摇臂(30)包括用于驱动后轮(11)的辅助马达(33)，所述辅助马达(33)的马达轴(R)与踏板曲柄驱动装置的踏板曲柄(32)的中轴轴线(T)同轴设置。
14.根据权利要求13所述的车架组件，其特征在于，所述辅助马达(33)的壳体(33a)的至少一部分与车轮悬架(31)一体式构造。
15.根据权利要求1至3之一所述的车架组件，其特征在于，所述踏板曲柄驱动装置具有用于将转矩从踏板曲柄和/或辅助马达(33)传递到两轮车(10)的后轮(11)上的传递装置。
16.根据权利要求15所述的车架组件，其特征在于，所述传递装置是自行车链条和/或齿带。
17.两轮车，其特征在于，所述两轮车(10)包括根据权利要求1至16之一所述的车架组件。
18.根据权利要求17所述的两轮车，其特征在于，所述两轮车(10)是自行车。
19.根据权利要求17所述的两轮车，其特征在于，所述两轮车(10)是电动自行车。
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