CN1259916A - 改变自行车脚蹬轴旋转方向的装置 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于改变自行车脚蹬轴旋转方向的装置,其中,脚蹬轴的向前和向后驱动力,通过间接连接可以转换而没有负载,自行车在设定的前行状态下可以向后拉。此装置包括:一链轮壳,可自由旋转地同心安装在脚蹬轴上,其上安装齿环和具有第一单向挡块的棘爪变换环;一恒星齿轮。与脚蹬轴装成一体,可随脚蹬轴旋转;托架的向后旋转可被棘爪变换环的第一单向挡块阻止;一变换齿环,与托架连接以便沿圆周弹性地旋转预定角度;一固定壳,具有第二单向挡块,能阻止托架向后旋转;和一挡块变换环,能控制固定壳的第二单向挡块。

Description

改变自行车脚蹬轴旋转方向的装置
技术领域
本发明涉及改变自行车脚蹬轴旋转方向的装置，该装置能在向前蹬或向后蹬自行车时驱动自行车前行，更具体说，涉及一种用于改变自行车脚蹬轴旋转方向的装置，其中，挡块安装在固定壳上，由骑车人用杠杆操纵，挡块控制一变换齿圈，使用于改变驱动脚蹬轴向前或向后的力矩的托架得到控制，从而脚蹬轴向前或向后的驱动力矩可通过间接联接控制托架，当操纵杠杆就位时，自行车可向后拉而没有负载。
背景技术
一种改变自行车脚蹬轴旋转方向的装置已经公开，该装置能在向前蹬或向后蹬自行车时驱动自行车前行。具体说，典型的例子由Mantzoursos等和Foster所公开。
根据Mantzoursos等的发明(1990年5月23日由EPO公开号为No.0369925所公开)，两个具有单向装置的齿轮固定在脚蹬轴上，一驱动转换齿轮安装在上述两齿轮之间，该齿轮是可分开的。
因此，当驱动转换齿轮与上述两齿轮啮合，无论脚蹬轴是向前或向后旋转，链轮向前旋转。
根据Foster的发明(美国专利No.5,435,583)，齿轮箱安装在脚蹬轴上，其中包括：两个齿轮；一离合器装配体，设置在脚蹬轴上，位于两齿轮之间；一圆锥齿轮，设置在两齿轮之间。在此，该发明的自行车，当离合器盘与右齿轮接合时，可以像普通自行车那样行进。然而，当离合器盘与左齿轮接合，向后蹬脚蹬时，旋转方向被圆锥齿轮改变，于是自行车向前行进。
上述两发明在双向脚蹬装置方面是由意义的，它借助于采用驱动转换部，在向后蹬脚蹬时使自行车前行。然而，这种双向脚蹬装置的寿命变短，这是由于一些特定部位的磨损，在这些部位，用于改变驱动方向所需的力集中。
为弥补这些缺点，在韩国专利公开号No.97-42078(PCT在1997年6月19日的公开号No.WO 97/21587)中，本发明公开了一种装置，以改变自行车驱动方向。
根据改变自行车脚蹬轴旋转方向的装置，包括：轴箱，用于支承脚蹬轴，具有一开口部；第一棘爪，沿开口部的内圆周边设置；变换环，沿其圆周边有若干孔，并具有内齿；托架，具有行星齿轮、内棘轮齿和外棘轮齿；恒星齿轮，该恒星齿轮固定在脚蹬轴上，具有与内棘轮齿啮合的第二棘爪，并与行星齿轮啮合；链轮盖，具有内齿，与行星齿轮啮合；和第一齿轮，该齿轮与变换环的内齿啮合，将变换环旋转至预定角度，从而控制第一棘爪。
在第一棘爪不与托架的外棘轮齿啮合的状态下，该装置可通过使脚蹬向前而使自行车前行，使脚蹬向后而使自行车空转，就像普通自行车那样。
此时，当脚蹬轴向前旋转，固定在脚蹬轴上的恒星齿轮向前旋转，于是恒星齿轮的第二棘爪与内棘轮齿啮合，托架旋转。托架上的行星齿轮与链轮盖的内齿啮合，于是链轮向前旋转。因此，自行车的后轮向前旋转。
另一方面，当脚蹬轴在此状态下向后旋转，第二棘爪与托架上的内棘轮齿不啮合，于是脚蹬空转。
在第一棘爪与托架外棘轮齿啮合的状态下，无论脚蹬向前或向后，该装置均能使自行车前行。
在此状态，当脚蹬轴向前旋转时，自行车后轮向前旋转，这与第一棘爪不啮合的运行情况相同。
另一方面，在这种状态下脚蹬轴向后旋转，由于托架的外棘轮齿与第一棘爪啮合，托架是固连在轴箱上的，托架的行星齿轮使链轮盖的内齿部旋转，于是自行车的后轮向前。
但在这种状态下自行车被向后拉，与链轮盖连接的链轮的向后驱动力矩使行星齿轮旋转，而行星齿轮驱动恒星齿轮向前，于是脚蹬轴向后旋转。
结果，此装置没有这样的功能，该功能能在将自行车向后拉时没有负载。
发明目的
本发明的目的在于提供一种装置，用于改变自行车脚蹬轴的旋转方向，当自行车被向后拉时，驱动链轮的链轮壳的向后驱动力，操纵托架和变换环，从而控制第一和第二单向挡块，脚蹬轴向后旋转，因此自行车可向后拉而没有负载。
对附图的简要说明
图1为根据本发明一实施例之改变自行车脚蹬轴旋转方向装置的截面图；
图2为图1所示装置主要元件的分解透视图；
图3为表示根据本发明之改变自行车脚蹬轴旋转方向装置处于接合状态时部分剖切的透视图；
图4A为沿图1中A-A线剖切部分开口的截面图，示出图1所示装置中的变换杠杆在未就位状态；
图4B为图4A的局部视图，示出变换齿环的一棘轮齿在两个方向的斜度平缓；
图5为沿图1中A-A线剖切部分开口的截面图，示出图1所示装置中的变换杠杆在已就位状态；
图6为沿图1中B-B线剖切的截面图；
图7为根据本发明另一实施例的改变自行车脚蹬轴旋转方向装置的截面图；
图8为图7所示装置主要元件的分解透视图；
图9A和图9B为沿图7中C-C线剖切的截面图，示出图7所示装置的变换杠杆在未就位状态；
图10A和图10B为沿图7中C-C线剖切的截面图，示出图7所示装置的变换杠杆在已就位状态；和
图11为沿图7中D-D线剖切的截面图。
实施本发明的最佳方式
如图1所示，恒星齿轮300借助于固定装置例如花键，固定在脚蹬轴100上。
此外，固定壳500、装有驱动链轮210的链轮壳200、装有行星齿轮410的托架400、变换齿环600和挡块变换环900均可旋转地安装在脚蹬轴100上。
固定壳500和链轮壳200通过轴承101和501可旋转地安装。
如图2所示，具有花键式锯齿的环形固定部201和202沿链轮壳200的内圆周表面制出。
环形齿轮700固定在环形固定部201的内圆周，将在后面说明的托架400的行星齿轮410，在与环形齿轮700啮合时被驱动。
此外，装有第一单向挡块810的棘爪变换环800固定在环形固定部202。
棘爪变换环800的第一单向挡块810与托架400的棘轮齿420弹性地接合，变换齿环600的外棘轮齿部610如图3所示。
行星齿轮410沿托架400的圆周边设置，可绕固定轴411旋转。
此外，托架400上的行星齿轮410在与链轮壳200的环形齿轮700和恒星齿轮300的齿部310啮合时被驱动。
此外，托架400设置在链轮壳200的棘爪变换环800与恒星齿轮300之间。
此外，棘轮齿420沿托架400的外圆周边制出，链轮壳200的棘爪变换环800的第一单向挡块810与棘轮齿420相接合如图4A、4B、5、9A和10A所示。
固定壳500的第二单向挡块551可与托架400的棘轮齿450相接合。
如图2所示，沿圆周上具有预定长度的圆凸起430以相同间距在侧边制出，圆凸起430与在变换齿环600圆周侧边以相同间距制出的圆形槽630接合。
圆凸起430和联接器凸起431在托架400圆周的同一侧边以相同间距交替制出。
此外，螺旋弹簧640设置在变换齿环600的圆形槽630内，一环形垫圈440与圆凸起430和联接器凸起431同时接合，以防止螺旋弹簧640从圆环槽630脱离。
于是，托架400和变换齿环600为弹性连接，可沿其圆周以预定转角旋转。
其次，对固定在自行车架(未示出)上的固定壳500给予说明。
固定壳500为具有一开口的圆柱形，如图1、2、3、7和8所示，链轮壳200与该开口接合。
此外，在固定壳500的圆柱部510外圆周制出花键和螺纹，圆柱部510借助于诸如圆柱螺母、垫圈和螺母等连接装置固定在自行车车架上。
此外，具有法兰形状的挡块座550，沿固定壳500的圆板部的内圆周边制成一体，如图2和8所示，在挡块座550内制出槽。
第二单向挡块551借助扭簧552弹性地安装在挡块槽550内，这样弹性力向挡块座550圆周外作用。
与变换杠杆561关联动作的杠杆齿轮560可与固定壳500圆板部的一边旋转接合，变换杠杆由外部控制，例如通过连接装置如金属线由自行车手柄控制。此外，杠杆齿轮560可使挡块变换环900旋转预定角度。
如图1、2、4和5所示，挡块变换环900安装在固定壳500的挡块座550的外圆周，一环形齿部911在挡块变换环900的外圆周制出，可与杠杆齿轮560啮合，该杠杆齿轮与变换杠杆561相连接。
在挡块变换环900的一侧，保持部912与环形齿部911制成一体，该保持部垂直于挡块变换环900的端面凸起。
挡块变换环900的保持部912可由挡块变换环900的旋转控制，以免固定壳500的第二单向挡块551与变换齿圈600的内棘轮齿部620接合。
在挡块变换环900内圆周制出的保持部912，可控制固定壳500的第二单向挡块551，以便不与变换齿环600的内棘轮齿部620接合。
如上所述，杠杆齿轮560与挡块变换环900的环形齿部911啮合，于是可转动挡块变换环900以改变其位置。
挡块变换环900位置改变的结果，挡块变换环900的保持部912可控制固定壳500的第二单向挡块551，如图4A、5、9A、9B、10A和10B所示。
即，固定壳500的第二单向挡块551可控制变换齿环600的旋转，这取决于其与变换齿环600的内棘轮齿部620相接合还是从该齿部释放。
如上所述，变换齿环600具有内棘轮齿部620和外棘轮齿部610，而具有预定长度的环形槽630以相同的间距在其侧面。
托架400的环形凸起430与变换齿环600的环形槽630接合，从而托架400借助于与变换齿环600接合可旋转预定角度，如图2、4A、4B和5所示。
此外，如上所述，固定壳500的第二单向挡块551可与变换齿环600的内棘轮齿部620相接合或从其释放。
棘爪变换环800的第一单向挡块810与变换齿环600的外棘轮齿部610接合。
具体说，变换齿环600的外棘轮齿部610具有与托架400的棘轮齿420大体相同的半径，并具有比托架400的棘轮齿420平缓的斜度。
棘爪变换环800的第一单向挡块810与变换齿环600的外棘轮齿部610和托架400的棘轮齿420是弹性接合，于是第一单向挡块810防止托架400和变换齿环600向后旋转。
可安装第一单向挡块810的挡块座801，沿棘爪变换环800的内圆周以相同的间距制成。
第一单向挡块810借助扭簧820弹性地安装在挡块座801中。
由于第一单向挡块810与棘爪变换环800的挡块座801接合，弹性地推住挡块座801，第一单向挡块810可保持与托架400的棘轮齿420和变换齿环600的外棘轮齿部610接合。
本发明的另一实施例将结合图7至图11说明如下。
如图8所示，环形齿700和棘爪变换环800可直接沿链轮壳200的内圆周制出。
棘轮齿450沿托架400的圆周制出。
如图8所示，具有预定长度的槽441在托架400的侧面按圆周等距制出，在变换齿环600的侧面，以相同间距制出的凸起650与槽441接合。
环形齿部911部分在挡块变换环900上制出，于是变换杠杆561的杠杆齿轮560，通过与环形齿部911啮合而被驱动。
此外，保持部912在挡块变换环900的内圆周以锯齿形制出。
下面，对根据本发明之变换自行车脚蹬轴旋转方向装置的操作给予说明。
当变换杠杆561未就位的状态下向前驱动脚蹬轴100时，自行车可前行。此时，在此状态下使脚蹬轴100向后驱动，自行车空转。这与普通自行车的功能相同。
就是说，当变换杠杆561未就位时，与变换杠杆561连接的杠杆齿轮560，驱动挡块变换环900的环形齿部911，于是，挡块变换环900的保持部912压住固定壳500的第二单向挡块551，如图4A、9A和9B所示。
结果，固定壳500的第二单向挡块551从变换齿环600的内棘轮齿部620释放。
如图9A和9B所示，固定壳500的第二单向挡块551从托架400内侧制成的棘轮齿450释放。
当在此状态驱动脚蹬轴100，恒星齿轮300与脚蹬轴100一起向前旋转。
于是，恒星齿轮300使托架400连同变换齿环600一起向前旋转，该变换齿环与托架400的行星齿轮410啮合。
就是说，如图4A、4B和9A所示，由于链轮壳200的棘爪变换环800的第一单向挡块810，与托架400的棘轮齿420和变换齿环600的外棘轮齿部610相接合，恒星齿轮300借助于与托架上的行星齿轮410的啮合使托架400向前旋转。
在此，托架400的向前旋转使链轮壳200的棘爪变换环800旋转，于是，驱动力矩经过与链轮壳200中的驱动链轮210连接的链条传递至后轮，从而使自行车前行。
其间，当脚蹬轴100被向后驱动时，与脚蹬轴100一体的恒星齿轮300，借助于与托架400上的行星齿轮410的啮合，将向后旋转的力传递给托架400。
在此，当沿图4A中虚线箭头所示方向和图9B中箭头所示方向旋转时，托架400的棘轮齿420和变换齿环600的外棘轮齿部610滑至与链轮壳200的棘爪变换环800的第一单向挡块810接合。
于是，托架400的行星齿轮410与链轮壳200的环形齿轮700一起进行无负载的滚动运动。
这提供了与蹬传统自行车时脚蹬空转相同的功能。
然而，当变换杠杆561就位时，无论作用在脚蹬轴100上的驱动力是向前或向后，自行车均可前行。
在变换杠杆561就位的状态下，变换环杠杆561上的杠杆齿轮560，使挡块变换环900旋转预定的角度，于是，固定壳500的第二单向挡块551与变换齿环600的内棘轮齿部620和托架400上的棘轮齿450相接合，如图5、10A和10B所示。
当脚蹬轴100在这种状态下被向前驱动，恒星齿轮300与脚蹬轴一起向前旋转。
于是，恒星齿轮300借助于与托架400上的行星齿轮410的啮合，将向前旋转力矩传递至托架400。
就是说，由于链轮壳200的棘爪变换环800的第一单向挡块810，与托架400的棘轮齿420和变换齿环600的外棘轮齿部610相接合，恒星齿轮300借助于与托架400上的行星齿轮410的啮合，使托架400旋转。
在此，托架400的向前旋转，使链轮壳200的棘爪变换环800向前旋转，于是，驱动力矩经过与链轮壳200的驱动链轮210连接的链条，传递至后轮，于是自行车前行。
如图7和10A所示，固定壳500凸起的第二单向挡块551，与变换齿环600的内棘轮齿部620相接合。然而，变换齿环600的内棘轮齿部620和托架400的棘轮齿450，可在固定壳500的第二单向挡块551上滑过。
因此，变换齿环600和托架400直接使链轮壳200向前旋转。
另一方面，当脚蹬轴100被驱动向后旋转，恒星齿轮300随脚蹬轴100一起向后旋转。
于是，恒星齿轮300借助于与托架400上的行星齿轮410的啮合，将向后驱动力矩传递至托架400和变换齿环600。
在此，变换齿环600的内棘轮齿部620与固定壳500的第二单向挡块551相接合，以阻止变换齿环600向后旋转。结果，托架400被阻止向后旋转。
如图10B所示，变换齿环600的内棘轮齿部620和托架400的棘轮齿450与固定壳500的第二单向挡块551相接合，于是，托架400被阻止向后旋转。
当托架400被阻止向后旋转时，脚蹬轴100上的恒星齿轮300使托架400上的行星齿轮410向前旋转。
由于托架400的行星齿轮410使固定壳200的环形齿轮700向前旋转，驱动力矩经过与链轮壳200的驱动链轮210连接的链条传递至后轮，于是使自行车前行。
此外，如图4A或5所示，自行车可被向后拉，这是借助于使链轮壳200的棘爪变换环800的第一单向挡块810，与托架400的棘轮齿420和变换齿环600的外棘轮齿部610相接合实现的。
当自行车在这种状态被向后拉时，向后驱动力传递至与后轮用链条连接的驱动链轮210，于是链轮壳200的棘爪变换环800向后旋转。
在此，托架400和变换齿环600连接成可旋转预定角度，托架400的棘轮齿420具有与变换齿环600的外棘轮齿部610大体相同的半径，而变换齿环600的外棘轮齿部610具有平缓的斜度。
因此，如图4B所示，具有较平缓斜度的变换齿环600的外棘轮齿部610，推动棘爪变换环800的第一单向挡块810向外(虚线箭头方向)，于是，链轮壳沿图4B中实线箭头方向越过棘轮齿部。因此，由于棘爪变换环800的旋转不传递至脚蹬轴100这一事实，自行车可被拉动而没有负载。
链轮壳200的向后旋转伴随着驱动链轮210的向后旋转。
由于链轮壳200向后旋转，链轮壳200的环形齿轮700使托架400的行星齿轮410旋转，于是，行星齿轮的旋转使恒星齿轮300向前旋转，恒星齿轮300的旋转使脚蹬轴100向前旋转。这意味着自行车可被向后拉，脚蹬轴100向后旋转。
此外，如图10A和10B所示，当驱动链轮210的链轮壳200，因向后拉自行车而向后旋转时，链轮200的棘爪变换环800的第一单向挡块810，使托架400的棘轮齿420和变换齿环600的外棘轮齿部610向后旋转。
在此，托架400的棘轮齿450和变换齿环600的内棘轮齿部620阻止固定壳500的第二单向挡块551向后旋转。然而，由于变换齿环600的内棘轮齿部620具有平缓的斜度，托架400和变换齿环600，由于与固定壳500的第二单向挡块551不相接合，可以向后旋转。
因此，由于托架400向后旋转，托架400上的行星齿轮410使恒星齿轮300向后旋转，恒星齿轮300使脚蹬轴100向后旋转。这就意味着自行车可被向后拉，脚蹬轴100向后旋转而没有负载。
在工业上的可应用性
如上所述，在根据本发明之改变自行车脚蹬轴旋转方向的装置中，变换齿环与托架连接以旋转预定角度，由外部用变换杠杆控制的固定壳的挡块，控制变换齿环，于是托架是由变换齿环间接控制而没有负载，因此减小元件间的过载以及由过载引起的损坏。
此外，当自行车被向后拉时，驱动链轮的链轮壳向后驱动托架和变换环，于是此旋转控制第一和第二单向挡块，使脚蹬轴向后旋转，从而可向后拉自行车而没有负载。

Claims (5)

1.一种用以改变自行车脚蹬轴旋转方向的装置，包括：
脚蹬轴，脚蹬轴上装有一恒星齿轮；
链轮壳，该链轮壳与脚蹬轴连接，可以自由旋转，在其内圆柱圆周具有一齿环和第一单向挡块；
托架，该托架具有行星齿轮，该行星齿轮与链轮壳的环形齿轮和脚蹬轴上的恒星齿轮啮合，用以保证链轮壳向前和向后旋转；
变换齿环，该变换齿环与托架的侧边连接，该变换齿环在其内圆周边具有一内棘轮齿部，在外圆周边具有一外棘轮齿部，该齿部在两个方向上具有平缓的斜度；
固定壳，该固定壳具有第二单向挡块，用以使变换齿环和托架向后旋转或停止向后旋转；
挡块变换环，该挡块变换环可控制固定壳的第二单向挡块。
2.如权利要求1所述的装置，其中，托架和变换齿环相连接，以沿圆周旋转预定的转角。
3.如权利要求1或2所述的装置，其中，变换齿环的外棘轮齿部具有与在托架外圆周边制成的棘轮齿大体相同的半径，
4.如权利要求1或2所述的装置，其中，变换齿环的内棘轮齿部具有与托架内圆周边大体相同的半径，并具有比托架棘轮齿更平缓的斜度。
5.如权利要求3所述的装置，其中，变换齿环的外棘轮齿部和在托架外圆周边制出的棘轮齿，弹性地支撑链轮壳的棘爪变换环的第一单向挡块。
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