CN2284189Y - 自行车反向驱动装置 - Google Patents

Abstract

一种自行车反向驱动装置通过脚蹬上正反两方向转动力而使自行车在地面上向前运动。本装置有一脚蹬轴和一简单差动齿轮机构,差动齿轮机构有第一至第三锥齿轮,第一和第二锥齿轮嵌套在脚蹬轴的两端上。第一锥齿轮与主动链轮相连,由脚蹬轴的正向转动力转动,而第二锥齿轮由脚蹬轴的反向转动力转动,为了当脚蹬轴反向转动时将第二锥齿轮转动传给第一锥齿轮,第三锥齿轮可选择地与第一、第二锥齿轮相啮合。转换装置保持着第三锥齿轮并可选择地使第三锥齿轮与第一、第二锥齿轮相啮合。

Description

自行车反向驱动装置

本发明涉及一般的除了在脚蹬轴上正常转动力外还能施加反向转动力使其向前驱动的反向驱动自行车，特别的是涉及这种自行车反向驱动装置的结构改进。

众所周知的已有技术中，一个典型自行车最先地应用于休闲运动、短距离旅行等等中，其包括一个管型车架和一个车座及一个车把。在这种自行车中，前后轮可转动地被车架前后端的两个拨叉及轴、轴承座固定着。另外，大直径主动链轮的轴与两端的两个脚蹬可转动地安装在车架的固定衬套内，通过环形链条与后轮小直径棘轮链轮相连。当骑车人坐在车座上，用双手握住车把，蹬踏转动链轮，主动链轮的转动力通过链条传到棘轮链轮上。然后，转动后轮使自行车在地面上向前驱动。由于，棘轮机构设置在棘轮链轮上，棘轮链轮将主动链轮的正向转动力传给后轮，从而使得自行车向前驱动，但阻断主动链轮的反向转动力。

然而，这种自行车存在下述问题，当自行车需要向前驱动时，主动轮不得不在正向方向上连续不断转动，从而骑车人骑在自行车上时需连续不断地向前蹬踏自行车。因此，在长距离自行车旅行情况下，当骑在自行车上时，骑车人的双腿处于紧张状态，导致骑车人感到腿部费劲和阻止腿部肌肉均匀发展和减少肌肉运动效果。另外，在长时间蹬踏之后，当骑车人下了自行车和在地面上行走时，腿部肌肉由于单方向脚蹬处于紧张，很难立即适应行走，而在地面上摇晃。

为克服上述问题，产生了这样一种自行车，韩国实用新型公开号91-3786公开了一种反向自行车，它具有除了在脚蹬轮上正向转动力外还能施加反向转动力，而使其在地面上向前驱动。在上述的韩国自行车中，反向驱动机构有效地将脚蹬轴的转动力转给后轮，而不管轴的转动方向如何。因此，当骑车人在任一方向上转动脚蹬时，自行车被向前驱动。因此上述韩国自行车允许骑车人选择变换脚蹬方向，即使在长距离自行车旅行情况下，有效地解除腿部肌肉紧张和防止骑车人感到腿部费劲。因此，当骑在自行车上时，这样一种反向自行车使得腿部肌肉均匀发展，改善肌肉运动效果。

然而，上述韩国自行车存在问题是，其反向驱动机构暴露在管型车架底面的外边，因此与脚蹬不希望的干扰，上述机构也包含许多零件，复杂的自行车结构和自行车生产工艺，减少生产率；上述自行车存在着另一个问题是当意外冲击或超载时，机构的力的传输部件不能正常运转而失灵。

因此，本发明的目的是提供一种能克服上述问题的自行车反向驱动装置和一组简单的差动齿轮机构，而且制造简单容易，适合大批量生产，提高生产率，使得自行车车主节省支出。

为了完成上述发明目的，本发明提供了用于此类自行车的反向驱动装置，所述的自行车分别有管型车架、车座、车把、前后轮和将骑车人脚蹬力传给后轮的主动链轮，还包括：装入在车架衬套里可转动的脚蹬轴，在其每一端安装上脚蹬，在其中间位置上有一个凸轴；一第一锥齿轮，其外端与主动链轮成一体地相连，且完全嵌套在衬套内的脚蹬轴一端上，及置于连接第一锥齿轮内端与凸轴之间的第一轴承装置；一第二锥齿轮，完全嵌套在衬套内的脚蹬轴另一端上，及置于连接第二锥齿轮内端与凸轴之间的第二轴承装置；在衬套内的保持着每一个第一、第二锥齿轮位于脚蹬轴上，并使每一个锥齿轮相对于衬套自由转动的第三轴承装置；当脚蹬轴正向方向转动时，一第一棘轮装置经适当选择可使第一锥齿轮与脚蹬轴相接合，然后将脚蹬轴正向转动力传给第一锥齿轮；当脚蹬轴从反向转动时，一第二棘轮装置经适当选择可使第二锥齿轮与脚蹬轴接合，然后将脚蹬轴反向转动传给第二锥齿轮；一第三锥齿轮，可选择地使第一、第二锥齿轮一起啮合，为了当脚蹬轴反向转动时，将第二锥齿轮的力传给第一锥齿轮；一转换装置保持衬套内的第三锥齿轮并可选择地使第三锥齿轮与第一、第二锥齿轮一起啮合。

本发明上述的和其他目的、性能及其他优点，从下面结合相应附图详细的说明中，可更清楚地理解，其中：

图1所示是有带本发明反向驱动装置的自行车的外形图；

图2所示是按照本发明第一实施例的自行车的反向驱动装置分解透视图；

图3所示是用该装置的零件组合成的一总成，即图2所示装置的剖视图；

图4A和图4B所示是剖视图，分别示出了本发明在连接第一、第二锥齿轮和脚蹬轴之间的棘轮装置；

图5是类似于图3的视图，但示出了本发明的另一个实施例；

图6是类似于图3的视图，但示出了本发明的再一个实施例。

图1所示是具有本发明反向驱动装置自行车外形图。如图所示，自行车包括管型车架1′，其中有一个车座22和一个车把23，前、后轮21′，与21由位于车架前、后端的两个叉形件处的轴和轴承可转动地固定。该自行车还包括一个主动链轮8，其通过环形链条20与后轮21的链轮相连并将骑车人的蹬踏力传给后轮21。上述自行车结构保留了已有技术自行车中同样结构。

图2和图3所示是按照本发明第一实施例的自行车反向驱动装置的结构，如图所示，按照该实施例的装置，它包括脚蹬轴2，其装入车架1′的衬套1″内，两端装上两个脚蹬7，脚蹬轴2中间位置上有一个凸轴6和位于凸轴6两端外部嵌入脚蹬轴2内的两个弹簧偏压棘爪10和10′。

本装置还具有差动齿轮机构，它包括三个锥齿轮：第一到第三锥齿轮3、4和5。第一锥齿轮3，最初将脚蹬轴2正向转动力传给主动链轮8，并在其外端与主动链轮8连成一体，而完全嵌入衬套1′内的脚蹬轴2的一端。同时许多球9置于第一锥齿轮3的内端和凸轴6之间。轴承B置于衬套1″和第一锥齿轮3之间的间隙中，从而使第一锥齿轮3相对于衬套1″自由转动。棘轮11在第一锥齿轮3的轴孔的内表面上形成，当脚蹬2在正向方向转动时仅仅与脚蹬轴2上的一个棘爪10相啮合。棘轮装置包括棘轮11和棘爪10，使得第一锥齿轮3仅能由脚蹬正向转动力转动。螺母14和垫圈13紧固于第一锥齿轮3的埋头孔12内的外端处的脚蹬轴2上，许多球9′置于垫圈13和埋头孔12的端壁之间，因此螺母14将第一锥齿轮3保持在脚蹬轴2的固定位置上。

同时，最初将脚蹬2的反向转动力传给主动链轮8的第二锥齿轮4完全嵌套在衬套1″内脚蹬轴2的另一端上，许多球9置于第二锥齿轮4的内端和凸轴6之间。以同所述第一锥齿轮3的相同的方式，轴承B′置于衬套1″和第二锥齿轮4之间的间隙之中，从而使第二锥齿轮4相对于衬套1″自由转动。棘轮11′在第二锥齿轮4的轴孔内壁上形成，且仅当脚蹬轴2反向转动时，与脚蹬轴2上的另一个棘爪10′接合。棘轮装置包括有棘轮11′和棘爪10′，使第二锥齿轮4仅由脚蹬轴2反转力所转动。螺母14′同垫圈13′紧固在第二锥齿轮4外端的埋头孔12′内的脚蹬轴2上，许多球9′可运动地置于螺母14′和埋头孔12′的端壁之间中。从而螺母14′将第二锥齿轮4保持在脚蹬轴2的固定位置上。

第三锥齿轮5可选择地与衬套1″内的第一、第二锥齿轮3、4啮合在一起，将第二锥齿轮4的反转力传给第一锥齿轮3，再传到主动链轮8。驱动装置还包括一转换装置，其保持衬套1″内的第三锥齿轮5并可选择地将第三锥齿轮5与第一、第二锥齿轮3、4相啮合在一起。在第一实施例中，最好如图3所示，第三锥齿轮5和转换装置均设置在水平脚蹬轴2之下较低部位及两锥齿轮3、4之间的位置上。也就是说，一带有顶凸缘的柱形驱动杆16可垂直运动地插入衬套1″内的底部凸起的孔15中，且在通常情况下由螺旋弹簧S′向上施以偏压。驱动杆16的顶凸缘同轴承B″一起插入第三锥齿轮5的埋头孔内，结果第三锥齿轮5由杆16支承而相对于杆16自由转动。驱动杆16通过钢索18与车把23上的控制手柄17相连，所以操纵杆16连同手柄17操作。即，杆16同第三锥齿轮5通常由螺旋弹簧S″偏压而在孔15内抬起，从而使第三锥齿轮同两锥齿轮3、4相啮合。在这种情况下，第二锥齿轮4的转动力通过第三锥齿轮5而传给第一锥齿轮3，再传给主动链轮8，结果脚蹬轴2上的反转力传给后轮21，使自行车在地面上向前运动。然而，杆16同第三锥齿轮5通过操纵手柄17可选择地处于孔15的向下位置处。在这种情况下，第三锥齿轮5与两个锥齿轮3、4均相分离开，结果两个锥齿轮3、4不能相互连在一起转动。

图中，参照标号24表示堵住衬套1″两端的端盖，防止第一、第二锥齿轮3、4的每一个意外地从衬套1″内中脱出。参照字母S表示用于偏压每一个棘爪10、10′的弹簧。

按照第一实施例的反向驱动装置的运转过程中，骑车人坐在车座22上，握住车把23，用两个脚蹬7沿正向或相反方向上转动脚蹬轴2。上述状态下的脚蹬轴2的反转力至少通过锥齿轮3至5中之一、主动链轮8和环形链条20传给后轮21，从而使自行车在地面上向前运动。

下文中，脚蹬轴2的正向或反向转动力至后轮的动力的传递将结合图3、图4A和图4B予以说明。

本发明的反向驱动装置可以选择两种方式之一运转：正向方式或反向方式。在正向方式下，该装置将脚蹬轴2的正向转动力传给后轮21，但阻断脚蹬轴2上的反向转动力。

为了将装置运转方式变成正向方式，操纵手柄17，拉紧钢索18，消除压缩螺旋弹簧S′弹簧力，迫使杆16和第三锥齿轮5降低，从而将第三锥齿轮5与第一、第二锥齿轮3、4分离。当上述状况下的脚蹬轴2沿如图4A、4B中顺时针箭头方向正向转动时，由于脚蹬轴2的棘爪10与如图4A所示第一锥齿轮3的棘轮11相接合，脚蹬轴2的正向转动力有效地传给第一锥齿轮3，转动锥齿轮3。同时，在上述状态下的脚蹬轴2的另一个棘爪10′不能与图4B所示的第二锥齿轮4的棘轮11′相接合，因此脚蹬轴2的正向转动力不能传给第二锥齿轮4。在正向方式下，与第一锥齿轮3的外端相连在一起的主动链轮8与第一锥齿轮3一起转动，因此脚蹬轴2的正向转动力通过链条20传给后轮21，从而使自行车在地面上向前运动。然而，当正向方式下的脚蹬轴2以如图4A、4B中逆时针箭头方向反向转动下，由于棘爪10不能与第一锥齿轮3的棘轮11相接合，脚蹬轴2的转动力不能传给第一锥齿轮3。同时，上述状态的脚蹬轴2的另一个棘爪10′与第二锥齿轮4的棘轮11′相接合，因此脚蹬轴2的反向转动力传给第二锥齿轮4，并转动锥齿轮4。然而，由于第三锥齿轮5与第一、第二锥齿轮3、4，相分离而第二锥齿轮4的转动力不能传给第一锥齿轮3，结果正向方式下脚蹬轴2的反转力不能传给链轮8或后轮21。

为了将装置已有的正向方式变成反向方式，操纵手柄17，拉紧钢索18，使受弹簧偏压的杆16和第三锥齿轮5有弹性地抬起，从而将第三锥齿轮5与第一、第二锥齿轮3、4啮合。当脚蹬轴2在上述状态下以正向转动时，脚蹬轴2正向转动力有效地传给第一锥齿轮3和链轮8，再通过链条20传给后轮21，从而使自行车在地面上以正向方式中说明的相同方式向前运动。同时，当脚蹬轴2以反向方式反向转动时，脚蹬轴2的反向转动力传给第二锥齿轮4，因此以与正向方式中说明的相同方式转动齿轮4。第二锥齿轮4的转动力，由于第三锥齿轮5与第一、第二锥齿轮3、4啮合，依次传给第一锥齿轮3。因此，脚蹬轴2在反向方式的反向转动力有效地传给链轮8，再传给后轮21，从而使自行车向前运动。当处于反向方式的脚蹬轴2以上述反向方向转动时，第二锥齿轮4以反向转动，同时第一锥齿轮3以正向转动，这是由于第二锥齿轮4的转动力通过差动齿轮机构中的第三锥齿轮5传给第一锥齿轮3。因此反向方式下的驱动装置能有效地将脚蹬轴2的转动力传给后轮21，从而不管脚蹬轴2转动方向如何，均能使自行车向前运动。当第三锥齿轮5以反向方式将第二锥齿轮4的转动力传给第一锥齿轮3，由于驱动杆16的顶凸缘插入第三锥齿轮5中的埋头孔中，其间装有轴承B″，而驱动杆16不会转动。

每一个第一、第二锥齿轮3、4完全嵌套在衬套1″内的脚蹬轴2上，并设置在紧临脚蹬轴2上的凸轴6附近的位置处，许多球9置于锥齿轮3、4之一与凸轴6之间。因此每一个锥齿轮3、4在连接中避免了与凸轴6摩擦接触，结果当脚蹬轴2在任一方向上转动时，每一个锥齿轮3、4不会意外地与脚蹬轴2一起转动。此外螺母14、14′和垫圈13、13′紧固在每一个锥齿轮3、4的埋头孔12、12′内的外端处的脚蹬轴2端上，球9′置于垫圈和埋头孔内壁之间。从而螺母14、14′保持锥齿轮3、4在脚蹬轴2的固定位置上。

图5所示是按照本发明第二实施例的自行车反向驱动装置的结构。在第二实施例中，装置的差动齿轮机构保持了同第一实施例所述大致相同的外形，但衬套1″内的第三锥齿轮5设置及保持并驱动第三锥齿轮5的转换装置的结构作了如下改动。即，第三锥齿轮5和转换装置设置在水平的脚蹬轴2上部而位于第一、第二锥齿轮3、4之间的位置上。在转换装置中，柱形驱动杆27可垂直运动地拧进衬套1″内的顶导向管25中。驱动杆27在其上部有一个外螺纹28，顶端的一个手柄29及底凸缘。衬套1″内的顶导向管25在其顶端有一内螺纹26，其与杆27上的外螺纹28相螺接。驱动杆27的底凸缘同轴承B″一起插入第三锥齿轮5的埋头孔中，因此杆27保持着第三锥齿轮5且可相对于杆27转动。第二实施例的转换装置不具有手柄17、索线18、和弹簧S′，这不同于第一实施例。为了将上述装置运转方式变换到反向方式，沿一方向转动手柄29，降低杆27及第三锥齿轮5，使第三锥齿轮5与第一、第二锥齿轮3、4啮合在一起。同时已有的反向方式为将变换到正向方式，沿另一方向上转动手柄29，抬起杆27和第三锥齿轮5，使第三锥齿轮5与第一、第二锥齿轮3、4相分离。按照第二实施例装置的任一方式中的动力的传递与第一实施例相同。

应当理解本发明的转换装置可以用其他结构替换上述的结构。例如，转换装置可以构成一气动系统，系统的一端连接到与第三锥齿轮5连成一体的驱动杆上，另一端与手柄17相连。

图6所示的是按照本发明第三实施例的自行车反向驱动装置的结构。在第三实施例中，装置的差动齿轮机构保持了同第一实施例所述基本相同外形，但采用单向轴承(ratchet bearing)30、30′替换第一实施例中包括棘轮和棘爪的每一棘轮装置。单向轴承30、30′嵌套在第一、第二锥齿轮3、4每一台埋头内的脚蹬轴2上。

如上所述，本发明提供了自行车反向驱动结构，允许骑车人选择变换蹬踏方向，脚蹬轴上相反方向的转动力，均可使自行车在地面上向前运动。即使在长距离自行车旅行的情况下，它也能有效地解除腿部肌肉的紧张，防止骑车人感到腿部费劲。反向驱动装置有一简单的差动齿轮机构，而且制造简单容易，适合大批量生产，提高生产率，使得自行车车主节省支出。尽管为描述方便已公开了本发明最佳实施例，但是本领域的普通技术人员可以理解，各种的可能修改、添加、替换都没有脱离本发明所附的权利要求书的保护范围。

Claims (7)

1、一种自行车反向驱动装置，所述自行车具有一管型车架，一车座，一车把，前、后轮和将骑车人蹬踏力传给后轮的主动链轮，所述装置还包括：

一可转动装在车架衬套内的脚蹬轴，其两端装有脚蹬，中间位置上有一个凸轴；

一在外端与上述主动链轮连成一体的第一锥齿轮，并完全嵌套在上述衬套内脚蹬轴的一端上，及置于上述第一锥齿轮内端与凸轴之间的第一轴承装置；

一完全嵌套在上述衬套内的脚蹬轴另一端的第二锥齿轮，及置于上述第二锥齿轮内端与凸轴之间的第二轴承装置；

用于使每一所述的第一和第二锥齿轮在衬套内的脚蹬轴上定位并使其相对于凸轴自由转动的第三轴承装置；

一第一棘轮装置，当脚蹬轴沿正常方向转动时，适于有选择地使第一锥齿轮和脚蹬轴相接合；因此将脚蹬轴上正向转动力传给第一锥齿轮；

一第二棘轮装置，当脚蹬轴沿反向转动时，适于有选择地使第二锥齿轮和脚蹬轴相接合，因此将脚蹬轴上反向转动力传给第二锥齿轮；

一可选择地与衬套内的第一、第二锥齿轮啮合在一起的第三锥齿轮，为了当脚蹬轴反向转动时使第二锥齿轮转动力传给第一锥齿轮；以及

使衬套内保持第三锥齿轮定位且可选择地使第三锥齿轮与第一、第二锥齿轮相啮合的转换装置。

2、按照权利要求1的反向驱动装置，其特征在于所述第三轴承装置包括：

一螺母紧固在上述每一第一、第二锥齿轮外端的埋头孔内的上述脚蹬轴上，许多球置于上述螺母和上述埋头孔端壁之间，因此第一、第二锥齿轮可转动地保持在脚蹬轴固定位置上；和

设置于上述衬套和第一、第二锥齿轮之间的间隙且使每一第一、第二锥齿轮可相对衬套转动的轴承。

3、按照权利要求1的反向驱动装置，其特征在于上述每一第一、第二棘轮装置都包括：

一个设置于上述凸轴每一端外处的脚蹬上的弹簧偏压棘爪；和

在每一第一、第二锥齿轮中的脚蹬轴孔内壁上形成一个棘轮为了与上述棘爪啮合。

4、按照权利要求1的反向驱动装置，其特征在于每一第一、第二棘轮装置包括：

置于所述脚蹬轴与每一第一、第二锥轮轮外端之间的单向轴承。

5、按照权利要求1的反向驱动装置，其特征在于上述转换装置包括：

形成于上述衬套底部的一个凸起孔；

一弹簧偏压的驱动杆，它是有一个顶凸缘，适于有选择地使第三锥齿轮与第一、第二锥齿轮相啮合，上述驱动杆可垂直运动并装入衬套的上述凸起孔中，而上述顶凸缘由一轴承置于第三锥齿轮埋头孔中，从而使第三锥齿轮可转动地定位。

6、按照权利要求1的反向驱动装置，其特征在于上述转换装置包括：

一形成于上述衬套顶部的垂直导管，其顶端有一内螺纹；和

一柱形驱动杆，适有选择地使第三锥齿轮和第一、第二锥齿轮相啮合，上述驱动杆还有在其顶端的一驱动手柄和底凸缘，上述底凸缘与轴承一起装入上述第三锥齿轮的埋头孔中，以便可转动地使第三锥齿轮定位。

7、按照权利要求1的反向驱动装置，其特征在于中上述转换装置包括：

形成于上述衬套底部的一个凸起孔；

一带顶凸缘的驱动杆，适于有选择地使第三锥齿轮和第一、第二锥齿轮相啮合，上述驱动杆可垂直运动并可运动地装入衬套的上述凸起孔中，顶凸缘同轴承一起装入第三锥齿轮埋头孔中，从而可转动地使第三锥齿轮定位；

一置于由上述车把上的控制手柄；和

一气动系统，一端与上述驱动杆相连而另一端与上述手柄相连。

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