CN105836025A - 用于轴传动的自行车的悬臂式后支撑件和悬架 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于轴传动的自行车的悬臂式后支撑件和悬架。一种自行车具有传动轴，传动轴将曲柄连接到后轮上的内部轮毂齿轮箱。自行车具有悬架系统和悬臂式后支撑件，后支撑件将后轮连接到车架并以相对径向距离保持轮毂远离曲柄以保持传动轴与曲柄和齿轮箱的接触。悬架系统具有设置在车架内的可线性运动的阻尼装置。摆动臂从后支撑件枢转地延伸到阻尼装置。后支撑件到车架的枢转连接、阻尼装置到车架的线性连接以及摆动臂到后支撑件和阻尼装置两者的枢转连接提供四杆滑动机构，从而为自行车上的后轮提供悬架。

Description

用于轴传动的自行车的悬臂式后支撑件和悬架

技术领域

本公开涉及自行车悬架和传动的组合，具体地，涉及这样的自行车，该自行车具有轴传动装置、将后轮连接到车架的悬臂式后支撑件或后叉以及设置在后支撑件和车架之间的悬架系统。

背景技术

自行车(也称为脚踏车或单车)是这样一种车辆，它提供了人力驱动(通常为脚踏板驱动)的装置来推进车辆。自行车通常是单辙车辆，具有连接到车架的两个车轮，其中一个车轮在另一个车轮的后面。自行车通常具有动力驱动的后轮和自由旋转的可转向的前轮。术语自行车通常是指具有两个(二)圆形布置(轮子)的车辆，但是，本专利申请中所使用的术语自行车也可被认为扩大到具有两个并排的动力驱动的车轮和/或两个并排的自由旋转的车轮的三轮车和四轮车。术语自行车还可以包括具有用于提供稳定性的附加车轮(诸如稳定器车轮、外伸支架车轮或辅助车轮)的车辆。

自行车还可包括补充的推进形式，诸如马达(有时称为电动自行车)或发动机。但是，与自行车类似但没有人力驱动的推进装置的马达或发动机驱动的车辆将被认为是摩托车，而不是自行车。本专利申请中所使用的术语自行车不包括摩托车或类似车辆。

自行车于19世纪在欧洲被引入，其全球的数量超过十亿。在许多地区，自行车是主要的交通工具。它们还提供了流行的休闲娱乐的形式，并已适于在军事和警务应用中使用、在快递服务中使用、用作儿童玩具以及在比赛中使用。

在过去的20年中，带有后悬架的自行车已变得流行。后悬架可为公路骑行者和越野骑行者两者提供更平顺的骑行。自行车的后悬架系统通常悬挂在车架上并暴露于环境。利用弹簧-阻尼器的悬架系统可能容易受到灰尘和泥土覆盖活塞杆的影响，而且可能损坏密封件。此外，外露的弹簧-阻尼器的运动可能会对宽松的衣服、鞋带等产生夹/卡点。外露的弹簧-阻尼器还可能更难以清洁并提供难看的外观。

自行车通常利用链条来提供从曲柄到驱动轮的动力传递。整个链条或其至少一部分通常暴露于环境中。类似于外露的悬架系统，外露的自行车链条如果被泥土和灰尘覆盖，则可能无法有效地工作，外露的自行车链条可能会对宽松的衣服提供夹/卡点，并且可能难以清洁。此外，自行车链条通常需要机油，机油会提供粘性表面并保持更多的灰尘和泥土，导致产生额外的问题。外露的链条还可能弄脏骑行者的裤脚，而部分地封装链条的骑行链罩产生笨重的外罩，增加重量，并且当链条接触链罩时产生噪声。

发明内容

本公开的一方面致力于一种自行车，该自行车具有设置在后叉中的传动轴和将后叉连接到车架的悬架系统。后叉具有关于曲柄枢转地连接至车架的近端。后叉具有连接到支撑车轮的轮毂的远端。该自行车具有设置在轮毂内的齿轮箱。传动轴设置在后叉中，将曲柄连接到齿轮箱。悬架系统使后叉(并因此使后轮)和车架之间的相对运动衰减。

悬架系统可具有纵向地设置在曲柄前方的弹簧和从后叉可连接地延伸到弹簧的一对摆动臂。弹簧可设置在车架内。悬架系统可包括设置在弹簧内的液压减震器。锥形曲柄齿轮可连接到曲柄，锥形传动齿轮可连接到齿轮箱，传动轴可在两端包括一对锥形轴齿轮，所述一对锥形轴齿轮与锥形曲柄齿轮和锥形传动齿轮啮合。齿轮箱可被构造为为自行车提供多个速度。

根据本发明，提供一种自行车，包括：悬臂式支撑件，将后轮枢转地连接到车架；滑块式阻尼装置，在车架内可滑动；摆动臂，枢转地连接到支撑件和阻尼装置两者，以与支撑件和阻尼装置一起提供四杆滑块机构，并为自行车上的后轮提供悬架。

本公开的另一方面致力于一种自行车，该自行车具有车架、支撑件、阻尼装置和摆动臂，它们配合而为自行车上的后轮提供作为悬架的四杆滑块机构。支撑件是将后轮枢转地连接到车架的悬臂式支撑件。阻尼装置是可在车架内滑动的滑块式阻尼装置。摆动臂枢转地连接到支撑件和阻尼装置两者以提供四杆滑块机构。

在本方面，支撑件可以是车叉，后轮可具有围绕后轴的轮毂，后轴可被车叉的相对的叉股支撑以提供后轮到自行车的可旋转连接。齿轮箱可以设置在轮毂中。齿轮箱可被构造为提供至少两个速度。

该自行车具有由车架支撑的曲柄。悬臂式支撑件可关于曲柄枢转地连接至车架。摆动臂可在曲柄后方纵向地连接到悬臂式支撑件。摆动臂可在曲柄前方纵向地连接到阻尼装置。

该自行车还可具有连接到曲柄的曲柄齿轮、连接到齿轮箱的传动齿轮和在曲柄齿轮与传动齿轮之间可连接地延伸的传动轴。曲柄齿轮可以是锥形齿轮，传动齿轮可以是锥形齿轮，传动轴可以具有与曲柄齿轮和传动齿轮可啮合地接触的一对锥形轴齿轮。然后，悬臂式支撑件可关于曲柄枢转，并提供传动齿轮相对于作为中心点的曲柄齿轮沿基本上恒定的半径运动。

滑块式阻尼装置可以包括弹簧，所述弹簧具有安装到车架的第一端和连接到摆动臂的第二端。滑块式阻尼装置可包括减震器，所述减震器具有安装到车架的第一端和连接到摆动臂的第二端。减震器可设置在弹簧内。

本公开的又一方面致力于一种自行车，所述自行车具有传动轴、可枢转的后叉和用于后叉的减震器。该自行车具有车架，车架具有设置在前管和悬架之间的下管。曲柄设置在悬架中。可转向的前叉连接到前管。可枢转的后叉关于悬架枢转地连接。减震器设置在下管内。一对摆动臂枢转地连接到后叉和减震器并在后叉和减震器之间延伸。传动轴将曲柄连接到后传动齿轮。

传动轴可以至少部分地设置在后叉中。减震器可以是被螺旋弹簧包围的液压减震器。

附图说明

图1是具有本公开要求保护的方面的自行车的透视图。

图2是悬架的局部剖视图，示出了连接到曲柄的踏板臂、连接到曲柄的后支撑件、设置在后支撑件中的传动轴和与锥形轴齿轮啮合的锥形曲柄齿轮。

图3是图1的自行车的部分下管和延伸的悬架的局部侧视图。

图4是图1的自行车的部分下管和压缩的悬架的局部侧视图。

图5是将曲柄齿轮连接到传动齿轮同时允许悬架运动的传动轴的示意图。

具体实施方式

参照附图公开了示出的实施例。然而，应当理解，所公开的实施例旨在仅为可以以各种和替代的形式实施的示例。附图不一定按比例绘制，可夸大或最小化一些特征以示出特定部件的细节。所公开的具体结构和功能细节不应该被解释为限制，而仅为用于教导本领域技术人员如何实践所公开的构思的代表性基础。

图1示出了具有车架12的自行车10。车架12限定悬架14、下管16和前管18。车架12具有连接到下管16的悬架14。车架12具有连接到下管16的前管18。车架12不具有上管。车架12还可具有用于支撑车座22的车座支撑件20。车座支撑件20可以靠近悬架14连接到下管16，车座支撑件20可以仅连接到悬架14，或者车座支撑件可连接到悬架14和下管16两者。

可转向的前叉24可用于支撑前轮26。本专利申请中所使用的术语车轮可包括轮胎、轮辋和用于支撑轮胎和轮辋的支撑结构(诸如辐条等)。立管(stem)28可将前叉24连接到一组车把30。立管28可部分地设置在前管18内，并且可具有夹在立管28和前管18的内表面之间的轴承，以允许车把30转动前叉24和前轮26。还可使用前减震器32或前悬架系统32来在车把30和前轮26之间提供衰减振动。前减震器32可串联设置或设置在前叉24和立管28之间。

图2示出了被车架12支撑的曲柄40。曲柄40部分地设置在悬架14中并被悬架14支撑。曲柄40可具有限定曲柄轴线44的曲柄主轴42，其大体上横跨自行车10延伸。曲柄40还可具有曲柄齿轮46(有时被称为链轮)。曲柄齿轮46可以是锥形曲柄齿轮46。踏板臂48连接到曲柄主轴42，并可被认为是曲柄40的一部分。踏板50可连接到踏板臂48(参见图1)。裤脚保护器或护罩52可设置在踏板臂48和曲柄40的其余部分之间以在衣服和齿轮之间提供保护，并且还使曲柄40免受灰尘和污垢的影响。

参照图1和图2两者，可以看到后支撑件60。尽管自行车10不具有链条，但是后支撑件60也可称作链条支撑件(chain stay)。后支撑件60将后轮62连接到车架12。后支撑件60关于悬架14枢转地连接。后支撑件60可经由轴承组件连接到曲柄主轴42。后支撑件60具有近端64。近端64可关于曲柄40枢转地连接到车架12。

后支撑件60还具有远端66。远端可以连接到支撑车轮62的轮毂(hub)68。由于后支撑件60不具有从远端66延伸回到车架12的任何车座支撑件，所以后支撑件60是悬臂式后支撑件60。后支撑件60可以是具有相对的右手叉股70和左手叉股72的后叉60。

轮毂68可被认为是车轮62的一部分。但是，轮毂68也可被认为是独立于车轮62的部件。轮毂68可包括后轴74。后轴74可被认为是轮毂68的一部分，并因此为车轮62的一部分，或者也可以被认为独立于轮毂68和车轮62。后支撑件60可以支撑后轴74，以提供后轮62到自行车10的可旋转的连接。后轴74可在后叉60的远端66处在叉股70、72之间跨越，以支撑轮毂68和车轮62。后轮62可绕由后轮毂68提供的后轴74旋转。

齿轮箱76可设置在后轮毂68中。齿轮箱76可被构造为为自行车10提供多个速度。齿轮箱76可被构造为为自行车10提供至少两个速度。传动齿轮78(参见图5)可围绕后轴74连接到齿轮箱76。传动齿轮78可以是锥形传动齿轮78。传动齿轮78可至少部分地设置在后支撑件60中或者被后支撑件60覆盖。

传动轴84将曲柄齿轮46连接到传动齿轮78。传动轴84可在两端具有一对锥形轴齿轮86、88。锥形轴齿轮86、88被构造为与锥形曲柄齿轮46和锥形传动齿轮78接触并啮合。传动轴84可至少部分地设置在后支撑件60内。后支撑件60绕曲柄主轴42枢转，曲柄齿轮46也被连接到曲柄主轴42，并提供传动齿轮78沿着距离曲柄齿轮46大致恒定的半径80运动(参见图5)。这允许后轮62相对于车架12运动，同时保持传动轴84与曲柄齿轮46和传动齿轮78两者接触。

图3至图5展示了连接在后支撑件60和车架12之间以使得它们之间的相对运动衰减的悬架系统100。悬架系统100具有阻尼装置102。阻尼装置102是滑块式阻尼装置102，设置在车架12内。阻尼装置102可以连接地设置在下管16内。阻尼装置102可在曲柄40前面纵向地设置在自行车10上。

阻尼装置102可经由摆动臂104连接至后支撑件60。在后支撑件60是后叉60的情况下，摆动臂104可以是一对摆动臂104，其中，每个摆动臂连接到后叉60的一个叉股70、72。摆动臂在曲柄40后方纵向地连接至后支撑件60。摆动臂104在曲柄40前方纵向地连接到阻尼装置102。摆动臂104在曲柄40的上方跨过曲柄40从后支撑件60可连接地延伸至阻尼装置102。

摆动臂104枢转地连接到后支撑件60和阻尼装置102两者。后支撑件60到车架12的枢转连接、阻尼装置102与车架12的可滑动连接以及摆动臂104与后支撑件60和阻尼装置102两者的枢转连接在自行车10上提供了四杆滑块机构并为自行车10上的后轮62提供悬架。

阻尼装置102具有弹簧106。弹簧106可以是螺旋弹簧106。阻尼装置102可以具有安装到车架12的第一端108。阻尼装置102可具有连接到摆动臂104的第二端110。第二端110也可通过连杆111连接到车架12。连杆111可相对于车架12枢转以允许阻尼装置102的滑动方面，但是可以采用其它约束结构。

弹簧106可围绕减震器112设置。减震器112可以是液压减震器112。弹簧106和减震器112可在相同位置连接到车架12和摆动臂104。销114可用于通过在车架12内所限定的孔116将阻尼装置102连接到摆动臂104(参见图1)。在后支撑件60是车叉60的情况下，销114可穿过一对相对的孔116延伸到一对摆动臂104而提供到阻尼装置102的连接。

参照图5，示出了传动齿轮78沿着半径80从上部位置150铰接式运动到下部位置152，如由箭头154所指示的。如上所指示的，传动齿轮78的定位由自行车10的结构提供，传动齿轮78沿距离曲柄40基本恒定的半径的运动由后支撑件60进行控制(参见图3和图4)，后支撑件60已从该视图中移除以展示传动轴84的运动。

上部位置150对应于压缩的阻尼装置102，因此，悬架系统100可称为处于压缩状态。下部位置152对应于延伸的阻尼装置102，因此，悬架系统100可称为是延伸的。阻尼装置102设置在下管16内，如上所限定的结构提供了阻尼装置102的基本上线性的运动，如箭头156所指示。悬架系统100的整个行程取决于阻尼装置102的线性行程。阻尼装置102可以根据车架12到车轮62的间隙而调整，以提供一系列不同的刚度和行程距离。尽管可以存在上限位置(topped-out position)和下限位置(bottomed-out position)，但是，此处示出的上部位置150和下部位置152可不代表上限位置或下限位置。在后轮62的整个铰接式运动(articulation)中，轴齿轮86、88分别与曲柄齿轮46和传动齿轮78啮合。

虽然以上描述了示例性实施例，但是并不意味着这些实施例描述了所公开的装置和方法的所有可能的形式。更确切地，说明书中使用的词语为描述性词语而非限制，并且应理解，在不脱离本公开所要求保护的精神和范围的情况下，可作出各种改变。可组合各种实施的实施例的特征以形成所公开的构思的进一步的实施例。

Claims (6)

1.一种自行车，包括：

后叉，具有关于曲柄枢转地连接到车架的近端和连接到支撑车轮的轮毂的远端；

齿轮箱，设置在所述轮毂内；

传动轴，设置在所述后叉中而将所述曲柄连接到所述齿轮箱；

悬架系统，连接到所述后叉和所述车架以使所述后叉和所述车架之间的相对运动衰减。

2.根据权利要求1所述的自行车，其中，所述悬架系统具有纵向地设置在所述曲柄前方的弹簧和从所述后叉可连接地延伸到所述弹簧的一对摆动臂。

3.根据权利要求2所述的自行车，其中，所述弹簧设置在所述车架内。

4.根据权利要求2所述的自行车，其中，所述悬架系统包括设置在所述弹簧内的液压减震器。

5.根据权利要求1所述的自行车，其中，所述曲柄连接有锥形曲柄齿轮，所述齿轮箱连接有锥形传动齿轮，所述传动轴在两端包括一对锥形轴齿轮，所述一对锥形轴齿轮与所述锥形曲柄齿轮和锥形传动齿轮啮合。

6.根据权利要求1所述的自行车，其中，所述齿轮箱被构造为为自行车提供多个速度。