CN108137125A - 自行车传动装置 - Google Patents

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Abstract

自行车传动装置(1)包括：连接核心(2)，其能够以可绕旋转轴线(3)旋转的方式与自行车车架相关联；齿圈(4)，其位于定位平面(11)上，围绕连接核心(2)且能够耦联到闭合环形的柔韧传动元件(5)，以使所述自行车开始沿向前运动方向(6)运动；摆动构件(10)，其位于连接核心(2)和齿圈(4)之间，且能够使定位平面(11)相对于旋转轴线(3)倾斜。

Description

自行车传动装置
技术领域
本发明涉及一种自行车传动装置。
背景技术
本文中“自行车”一词意谓专门由骑车人借助于踏板或类似装置用人力驱动的带有两个或更多个车轮的车辆。
自行车还包含带有踏板助力(pedal assistance)的两轮自行车，其配备有辅助电机，在骑车人停止蹬踩踏板的情况下，随着车辆达到预定车速或是更早地，该辅助电机的输出逐渐减小并最终停止输出。
常用于两轮自行车和自行车的传动系统一般使用与车轮相关联的齿轮机构。该齿轮机构有时包含被称为“倍增器(multiplier)”的第一组齿轮和被称为“链轮”的第二组齿轮，所述第一组齿轮以可旋转的方式安装在车架上，第二组齿轮通常与后轮相关联。
两组齿轮均由若干个不同大小的齿轮组成，一组内的齿轮堆叠起来布置，齿轮直径递减。
倍增器一般是驱动齿轮组，即，该齿轮组由牙盘带动，以使车辆运动。
倍增器借助于链条与链轮动态地相连，链条适于带动链轮本身，从而也带动两轮自行车的后轮。
这些已知的传动系统具有两个拨链器元件，其功能是将链条从一个齿轮拨到同一齿轮组中的另一齿轮，从而在作用于牙盘的推力不变的情况下，实现齿比的不同组合，进而实现不同速度。
拨链器元件是一种导引件，链条可在其中滑动；通过适当的控制，拨链器元件可借助于实际上改变链条的方向相对于车辆前后方向的倾角而将链条从一个齿轮推到另一齿轮上。
在一些情况下，齿轮机构仅在两轮自行车车轮上具有齿轮组，而倍增器仅有单个齿轮；在这些情况下，拨链器元件仅有一个且安装在链轮上。
已知类型的传动系统具有以下若干缺点：转动中的链条无论是齿比转换还是齿比不变时均发生连续倾斜，而齿轮的旋转轴线保持固定不变。
通过将齿圈和与齿圈对准的后齿轮相连，链条实际上笔直延伸，但是当链条连接到不与齿圈对准的齿轮时，链条呈大体上S形，其中链条的未啮合在前后齿轮上的链条段相对于啮合在前后齿轮上的链条段倾斜。
链条与齿轮的不完全对准会产生摩擦，因此浪费骑车人的力量，使骑行更加费力。
长此以往，频繁的倾斜还会使车辆的调校机构和各种机械零件松弛，在使用中引发问题，例如，链条不当移位、不当换档及链条错误定位造成磨损，等等。
另外，链条的倾斜在齿轮上引起摩擦，会使车辆零件变形或磨损(对齿轮和链条均是如此)。
因此，传统车辆需要频繁的维护工作，此维护有时并不便宜。
最后，在用碳纤维车架制成且用于专业竞速的两轮自行车的特殊情况下，竭尽全力的骑行者的力量会使车架扭转弯曲。
这导致牙盘的旋转轴线相对于车轮的旋转轴线倾斜，因此在比赛过程中引起故障，造成麻烦。
发明内容
本发明的主要目标是提供一种自行车传动装置，其能够促进齿比的变化，且能够减少因链条相对于固定零件倾斜而造成的摩擦，特别是链条的内摩擦以及链条与其啮合于的齿圈的齿和齿座的接触摩擦和滑动摩擦。
本发明的另一目标是提供一种自行车传动装置，其能克服现有技术的上述缺点，而且具有简单、合理、易用、高效且经济的特点。
本发明的具有权利要求1的特性的自行车传动装置实现了上述目标。
附图说明
通过阅读自行车传动装置的两个优选而非排他性实施例的说明及附图所示的其参考性而非限制性实例，本发明的其它特性和优点将更显而易见，其中：
图1和图2是根据本发明的装置的第一实施例的轴测图；
图3是根据本发明的装置的第二实施例的侧视图；
图4和图5是根据本发明的装置的两种不同工作构型的示意图。
具体实施方式
参看诸图，自行车传动装置均由标号1标示。
装置1包括连接核心2，该连接核心2能够以可绕旋转轴线3旋转的方式与自行车车架相关联，为简明起见，图中未绘出自行车车架。
具体而言，连接核心2所位于的平面在自行车移动期间应保持固定不变。
此外，装置1包括齿圈4，其位于定位平面11上，围绕连接核心2，且能够耦联到闭合环形的柔韧传动元件5，以使自行车开始沿向前运动方向6运动。
在图中所示的实施例中，装置1是具有非圆形外形的齿轮，特别适于使蹬车时施加的推力最大化。
本发明也涵盖齿圈具有不同形状(例如，圆形)的不同解决方案。
仍然参看本发明实施例，连接核心2是装置1的部分，其与牙盘系统7相关联，用于使自行车开始运动。
牙盘系统7由两个曲柄9构成，该两个曲柄9布置在连接核心2的对侧，角位置相差180度，且通过圆柱形元件8(即，“花鼓”)连接为一体。
花鼓8的轴线与旋转轴线3重合，且在骑行过程中应保持恒定不变。
通过用特殊的踏板推动曲柄9，扭力传递到花鼓8，接着传递到连接核心2，从而使齿轮旋转。为了简明起见，图中未绘出踏板。
通过这种方式，齿圈4带动柔韧传动元件5，即，“链条”。
链条5的链环实际上耦联到齿圈4的齿，由于齿圈4的旋转，链条本身也被带动。
根据本发明，装置1包括摆动构件10，其位于连接核心2和齿圈4之间。
摆动构件10能使定位平面11相对于旋转轴线3倾斜。
在维持旋转轴线3的位置固定不变的同时，装置1还使得齿圈4的定位平面11的倾角可变。
通过这种方式，当链条5啮合到与齿圈4不对准的后齿轮时，齿圈4摆动，从而使链条自身呈笔直构型而不发生显著变形，因而使摩擦最小化。
此外，当自行车使用者决定通过换档(因此，将链条从一个位置移位到另一位置)来改变齿比时，此技术特征也特别有用。
定位平面11的倾斜实际上可使齿圈4对链条的移位做出适应性变化，从而使阻力最小化。
在图中，定位平面11的法线方向12相对于旋转轴线3的关系突出表现了该倾斜。
在图中所示的实施例中，摆动构件10包括至少一个柔性体13，其能使齿圈4相对于连接核心2的位置发生变化。
具体而言，摆动构件10包括多个呈拉长薄板形状的柔性体13。
更具体而言，齿圈具有带齿的外周边14和大体上圆形的内周边15，且柔性体大体上沿内周边延伸。
柔性体13包括与连接核心2相关联的第一末端16和与齿圈4相关联的第二末端17。
参考当自行车运动时装置1的旋转方向，第一末端16在旋转中领先于第二末端17，以便可将运动从连接核心2传递到齿圈4，且避免因柔性体本身的滑移和失稳而造成的变形。
这是因为，借助于这种方式，在旋转中，连接核心2可通过对柔性体13施加拉伸应力而不是施加压缩应力来带动柔性体13。
摆动构件10还包括控制构件18，该控制构件能够将定位平面11相对于旋转轴线3的倾斜限制在第一极限位置和第二极限位置之间。
本发明还涵盖第一极限位置与第二极限位置重合，从而在这一情况下使定位平面11的倾角等于零的特殊构型。
有利地，控制构件18包括至少一个锁定元件19，所述锁定元件19安装在齿圈4上(图1和图2)或安装在连接核心2上(图3)，并且可调节为第一构型或第二构型，在所述第一构型中，锁定元件19与连接核心2接触(图1和图2)或与齿圈4接触(图3)，以防止齿圈4位移，另一方面，在所述第二构型中，锁定元件19与连接核心2间隔开(图1和图2)或与齿圈4间隔开(图3)，以允许齿圈4位移。
锁定元件19具有调节部分21，所述调节部分21能够调节齿圈4相对于连接核心2的偏差。
在图1和图2中所示的解决方案中，锁定元件19包括握把部分20，从而能够将锁定元件本身固定到齿圈4。
具体而言，锁定元件19借助于握把部分20固定到与第二末端17中的一个相对应的齿圈4和柔性体13，同时调节部分21布置在与第一末端16中的一个相对应的位置。
有利地，调节部分21包括调节螺丝，经适当调节后，所述调节螺丝抵靠柔性体13的柔性较小的部分，因而限制柔性体末端的行程。
本发明还涵盖调节部分21不具有调节螺丝，因而最大摆动是例如在各组件的组装阶段或其实现阶段加以预先确定的解决方案。
另一方面，在图3所示的解决方案中，锁定元件19包括安装在连接核心2上的半圆形段，且调节部分21由形成于半圆形段上的斜面界定。
通过旋转半圆形段，斜面21的表面靠近或远离齿圈4，并且改变齿圈4相对于连接核心2的最大偏差。
控制构件18包括至少一对锁定元件19，所述锁定元件19布置在定位平面11的对侧。
在图示的实施例中，控制构件包括两对锁定元件19，所述两对锁定元件19布置在两个不同角位置。
相对于连接核心2的旋转中心，两个锁定元件19布置在两个相邻柔性体13处。
通过这种方式，在两个柔性体13的各一个末端和旋转中心处实现三点固定，以便在改变定位平面11的倾角时自动固定可能的平面束，且防止定位平面11相对于除旋转轴线3外的其它方向的任何倾斜。
控制构件18还包括至少一个固定元件22，其将锁定元件19固定到齿圈4。
具体而言，固定元件22为螺丝类型的固定元件，且能够精确地定位和固定锁定元件19。
在图1和图2所示的第一实施例中，摆动构件10包括薄板形元件23，该薄板形元件23分为与连接核心2相关联的中心部分24和界定柔性体13的外围部分25。
在此情况下，连接核心2包括薄板形元件23的最内部且柔性较小的部分，圆形法兰26摩擦夹紧薄板形元件23。
圆形法兰26借助于螺栓27固定到薄板形元件，且连接到圆柱形元件8。
本发明还涵盖薄板形元件23与圆形法兰26之间的连接仅通过连接元件实现而不发生摩擦夹紧的解决方案。
柔性体13具有直接从连接核心2延伸的第一末端16和与齿圈4相关联的第二末端17。
具体而言，柔性体13不是分离的实体，而是直接成形于薄板形元件23上。
在图3所示的第二实施例中，连接核心2由从中心呈径向图案延伸的硬质元件构成。
柔性体13是分离的实体，其第一末端通过锁定元件19与连接核心2的各自的末端相关联，而第二末端与齿圈4相关联。
本发明的操作过程如下。
来自牙盘系统7的扭力使装置1旋转。
在旋转时，齿圈4带动柔韧传动元件5，柔韧传动元件又使自行车移动。
在运动中，链条5对齿圈4施力，这使得柔性体13弯曲，因此引起齿圈4相对于连接核心2的移位，以及定位平面11的倾斜。
借助于对调节部分21的调节，锁定元件19可决定最大倾斜。
在这种意义上，锁定元件19是能将齿圈4的移位限制在由锁定元件19确定的极限范围内的“终端止挡器”。
本发明还涵盖调节部分21已经过预设，因此无需进行调节的解决方案。
前述实施例中所述的装置1在单齿轮系统(即，具有单个前齿轮)的情况下特别有利。本发明还涵盖设有若干个齿轮，其中齿圈4可相对于各自的连接核心2倾斜的解决方案。
在实务中，已发现本发明实现了预定目标，尤其要强调地是，本发明的自行车传动装置使得便于改变齿比，且能使由链条相对于固定零件的倾斜造成的摩擦最小化。
齿圈的定位平面的倾斜实际上有助于柔韧元件或链条在齿比改变时从一个位置移位到另一个位置。
此倾斜还允许减少齿圈本身对链条施加的作用力的阻力，因而使使用者更省力。阻力的减小以及传动系统操作的改良使得能够显著减少齿圈的齿与链条的连接处的摩擦和应力。
因此，可防止齿的弯曲和/或相接触的零件的磨损，从而使所涉及的元件破损的风险减至最小，并获得与维护作业减少相关的好处。
归功于本发明装置的柔韧性，本发明装置还能防止链条脱落。
最后，由于车架可能会经受由运动员施加的强劲推进力引发的高扭力和弯曲度，齿圈的摆动使得能够解决牙盘旋转轴线相对于车轮旋转轴线倾斜的问题。
因链条保持对准，故而有助于平顺的骑行，且可防止发生会影响比赛发挥的故障。

Claims (11)

1.一种自行车传动装置(1)，包括：
至少一个连接核心(2)，其能够以可绕旋转轴线(3)旋转的方式与自行车车架相关联；及
齿圈(4)，其位于定位平面(11)上，围绕所述连接核心(2)且能够耦联到闭合环形的柔韧传动元件(5)，以使所述自行车开始沿向前运动方向(6)运动；
其特征在于：所述自行车传动装置(1)包括摆动构件(10)，所述摆动构件(10)位于所述连接核心(2)和所述齿圈(4)之间，且能够使所述定位平面(11)相对于所述旋转轴线(3)倾斜。
2.根据权利要求1所述的自行车传动装置(1)，其特征在于：所述摆动构件(10)包括至少一个柔性体(13)，以使所述齿圈(4)相对于所述连接核心(2)的位置可变化。
3.根据前述权利要求中的一或多项所述的自行车传动装置(1)，其特征在于：所述摆动构件(10)包括多个所述柔性体(13)，所述柔性体(13)呈拉长的薄板形。
4.根据前述权利要求中的一或多项所述的自行车传动装置(1)，其特征在于：所述齿圈(4)具有带齿的外周边(14)和大体上圆形的内周边(15)，所述柔性体(13)大体上沿所述内周边(15)延伸。
5.根据前述权利要求中的一或多项所述的自行车传动装置(1)，其特征在于：所述柔性体(13)包括与所述连接核心(2)相关联的第一末端(16)和与所述齿圈(4)相关联的第二末端(17)。
6.根据权利要求1到4中的一或多项所述的自行车传动装置(1)，其特征在于：所述摆动构件(10)包括薄板形元件(23)，所述薄板形元件(23)分为与所述连接核心(2)相关联的中心部分(24)和界定所述柔性体(13)的外围部分(25)，所述柔性体(13)包括与所述连接核心(2)相关联的第一末端(16)和与所述齿圈(4)相关联的第二末端(17)。
7.根据前述权利要求中的一或多项所述的自行车传动装置(1)，其特征在于：所述摆动构件(10)包括控制构件(18)，所述控制构件(18)能够将所述定位平面(11)相对于所述旋转轴线(3)的倾斜限制在第一极限位置和第二极限位置之间。
8.根据前述权利要求中的一或多项所述的自行车传动装置(1)，其特征在于：所述控制构件(18)包括至少一个锁定元件(19)，所述锁定元件(19)安装在所述齿圈(4)或所述连接核心(2)上，并且可调节为第一构型或第二构型，在所述第一构型中，所述锁定元件(19)与所述连接核心(2)或所述齿圈(4)接触，以防止所述齿圈(4)位移，在所述第二构型中，所述锁定元件(19)与所述齿圈(4)或所述连接核心(2)间隔开，以允许所述齿圈(4)位移。
9.根据前述权利要求中的一或多项所述的自行车传动装置(1)，其特征在于：所述锁定元件(19)具有至少一个调节部分(21)，所述调节部分(21)的位置与所述第一末端(16)中的至少一个相对应，且所述调节部分(21)能够调节所述齿圈(4)相对于所述连接核心(2)的偏差。
10.根据前述权利要求中的一或多项所述的自行车传动装置(1)，其特征在于：所述控制构件(18)包括至少一对所述锁定元件(19)，所述锁定元件(19)布置在所述定位平面(11)的对侧。
11.根据前述权利要求中的一或多项所述的自行车传动装置(1)，其特征在于：所述控制构件(18)包括两对所述锁定元件(19)，所述两对锁定元件(19)布置在两个不同角位置。
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