TWI469894B

TWI469894B - 用於提高自行車行駛速度的加速系統

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Publication number: TWI469894B
Application number: TW98137415A
Authority: TW
Original assignee: Fxgear Co Ltd
Priority date: 2009-07-28
Filing date: 2009-11-04
Publication date: 2015-01-21
Also published as: TW201103814A

Description

用於提高自行車行駛速度的加速系統

本發明一般涉及自行車，並且更具體地，涉及一種提高自行車行駛速度的加速系統，通過簡單地將其安裝到位於自行車的主動輪一側、與花鼓軸同軸佈置的固定軸上，能夠使一輛普通自行車，更具體地，一輛小型自行車以遠比目前所知更有效的方式簡單加速，而無需在自行車的車架上安裝額外的部件。蹬踩踏板的過程中，通過與主動輪的花鼓軸的聯合作用，這種用於自行車的新型加速系統可以將主動輪的旋轉力提高至少兩倍。

總的來說，隨著人類發展的歷史，自行車已經被作為交通工具使用了很長一段時間。直到目前，自行車在全世界範圍內被廣泛應用於運動、表演、旅遊或戶外娛樂活動等目的。

典型地，一輛自行車包括：具有位於前部的前輪和位於其後部的後輪(下文中稱為“主動輪”)的車架、一對固定在軸兩側的其上軸向安裝有曲柄的踏板，以及經由鏈條將踏板旋轉產生的動力傳送給主動輪的動力傳輸裝置。該動力傳輸裝置包括：安裝於所述踏板的主動鏈輪、具有閂的用於向所述主動輪傳送動力的從動鏈輪，以及連接所述主動鏈輪和所述從動鏈輪的鏈條。

目前，已經提出了多種提高自行車行駛速度的嘗試。例如，已經提出了一種通過在踏板和主動輪的主動鏈輪一側安裝多級傳輸鏈元件來簡單改變鏈結鏈條的位置的傳輸系統。

第1圖為示出了普通自行車中前鏈輪和後主動輪之間的動力傳輸的示意圖。如第1圖中所示，傳統自行車通過向前旋轉踏板產生的旋轉力向前行駛，這種旋轉力通過在安裝於踏板的軸的前鏈輪(S1)和安裝於主動輪10的後鏈輪(S2)之間延伸的鏈條(C)進行傳輸。

同時，已經為簡便運輸及便於保管的目的發展出了諸如折疊自行車的小型自行車。結合了諸如小型車輪和輕便主體車架等特殊設計特徵的折疊自行車使得自行車可以被折疊到壓縮狀態，由此便於運輸或儲存。

儘管如此，這種傳統的小型自行車存在難於提高行駛速度的缺陷。由於這種小型自行車安裝的是小型車輪，使用者必須用盡全力向下踩壓踏板以快速旋轉主動輪。因此，不太可能持續提高自行車的行駛速度。這種缺陷導致這種折疊自行車的使用存在局限性。

儘管使用者可以通過蹬騎安裝有相對較大的車輪的普通自行車來獲得比安裝有相對較小的車輪的小型自行車更快的行駛速度，但其要求使用者使用比使用小型自行車大得多的力量。

為了解決上述缺陷，已經提出了多種用於自行車的驅動系統。其中一種途徑是，2006年6月8日由Si-Cheol KIM提出的韓國實用新型20-418803公開了一種包括行星齒輪系統的自行車驅動齒輪。

該實用新型提出了一種用於諸如嬰兒或小孩使用的三輪車、單輪腳踏車、普通自行車等一些沒有使用任何用於在踏板和主動輪之間傳輸動力的行星齒輪系統的自行車的改良的內部結構。即，該實用新型使用了包括環形齒輪、行星齒輪和恒星齒輪的行星齒輪系統來提高自行車的行駛速度。

如同相關技術領域所熟知的，行星齒輪與恒星齒輪相嚙合並且繞其旋轉。當所述行星齒輪與環形齒輪嚙合並且同時沿所述環形齒輪的內圓周表面旋轉時，所述行星齒輪在其軸上自轉。所述行星齒輪系統是一種為了通過使得恒星齒輪高速旋轉來快速旋轉旋轉體的傳輸裝置。

在使用了如上所述的行星齒輪系統的上述韓國實用新型中，所述行星齒輪安裝在踏板上，使得使用者可以直接向下踩壓踏板來旋轉主動輪。然後，獨立齒輪可以與踏板的旋轉數目成比例地轉動，由此，通過齒輪間的相互作用增加車輪的旋轉數。

由於所述行星齒輪系統安裝在如上所述的諸如嬰兒或小孩使用的三輪車、單輪腳踏車、普通自行車等自行車上兩端固定有踏板的旋轉軸上，其使用實際上受到自行車的設計的局限。傳統行星齒輪系統的另一個缺陷在於，由於其主要動力是由踏板產生的，其並不能從實質上提高自行車的行駛速度。

還已知提供有另外一種包括安裝於前鏈輪(S1)的行星齒輪系統的自行車。即，恒星齒輪安裝在兩端固定有一對踏板的旋轉軸上，並且三個行星齒輪安裝在使用固定盤固定有環形齒輪的箱體內。當使用者蹬踩踏板向前行駛時，旋轉軸開始旋轉，由此依次帶動鏈輪(S1)和恒星齒輪旋轉。所述行星齒輪與所述環形齒輪相嚙合並沿所述環形齒輪平穩運動，並且由此通過鏈條將傳動力傳輸給主動輪。

儘管如此，這種類型的自行車的發展是為了減重訓練或便於攀爬上坡路的目的，而不是提高自行車的行駛速度。即，為了增強身體機能，使用者可以採用這種類型的使用了減少齒輪結構的自行車，該結構採用不同尺寸的齒輪/鏈輪/滑輪一起工作。當然，當使用者使用相對較小的力向下踩踏這類自行車的踏板，有可能騎著這種自行車很容易地攀上向上的坡路。儘管如此，這類自行車仍然存在缺陷，其行星齒輪系統不適於提高自行車的行駛速度。

考慮到傳統自行車的上述缺陷或不便之處，本發明的一個目的是提供一種用於提高自行車行駛速度的加速系統，通過簡單地將其安裝到位於自行車的主動輪一側、與花鼓軸同軸佈置的固定軸上，能夠使一輛普通自行車，更具體地，一輛小型自行車以遠比目前所知更有效的方式簡單加速，而無需在自行車的車架上安裝額外的部件。

為了實現這一目的，本發明提供一種用於提高自行車行駛速度的加速系統，這類自行車的主動輪安裝於在自行車車架的部件之間延伸的花鼓軸上，其中，所述主動輪的一側安裝有鏈輪，並且所述鏈輪和安裝於自行車的一個踏板上的主動鏈輪通過在兩者之間延伸的鏈條可操作式連接。改進之處包括：

花鼓襯套，具有沿其一側的外圓周表面整體形成的恒星齒輪，所述花鼓襯套與形成於所述花鼓軸兩端的兩個外螺紋中的任意一個相嚙合，其中，所述花鼓襯套的外圓周表面上可以安裝多個滾動軸承。

滾珠導套，具有形成於其外圓周表面的外螺紋，所述滾珠導套與所述花鼓襯套的外表面可操作地嚙合，使得所述滾動軸承可以定位於所述滾珠導套的徑向內表面和所述花鼓襯套的徑向外表面之間。

齒輪蓋，與所述滾珠導套的外螺紋相嚙合，所述齒輪蓋具有形成於其外圓周表面的一側的用於引導旋轉向一個方向進行的閂以及可以被安裝到所述齒輪蓋的外圓周表面上的用於支撐所述閂的C型閂彈簧，所述齒輪蓋包括借助於多個軸承旋轉地支撐多個將與所述恒星齒輪嚙合的行星齒輪的多個固定軸，其中，所述固定軸形成於所述齒輪蓋的一側。

齒輪箱，具有形成於其一側的內圓周表面的多個環形齒輪以及形成於所述齒輪箱的中央開口的內圓周表面的多個齒輪型嚙合部，其中，所述齒輪蓋的行星齒輪可以與所述齒輪箱的環形齒輪可操作地嚙合，並且所述花鼓軸可以穿過所述齒輪箱的中央開口，使得所述齒輪箱可以在所述嚙合部件的作用下支撐在所述花鼓軸上。

鎖，具有形成於其內圓周表面的內螺紋，所述鎖的一側的外圓周表面形成有多個嚙合突起，並且所述鎖的另一側形成有插入導向部，其中，所述內螺紋可以與設置到所述花鼓軸上的嚙合部相嚙合，其中，所述嚙合突起可以與所述齒輪箱的所述嚙合部相嚙合，並且其中，所述插入導向部可以與襯環一起被插入到所述花鼓襯套內。

中空圓柱傳輸體，具有形成於其內表面、用於接納所述齒輪箱的週邊表面的內部臺階部件，以及形成於所述傳輸體一側的內圓周表面的內螺紋，所述傳輸體包括多個分別具有不同直徑的鏈輪。

傳輸蓋，具有形成於其一側的、可以與所述傳輸體的內螺紋相嚙合的外螺紋，以及形成於其內圓周表面的齒輪閂部，其中，所述齒輪蓋的所述閂可以與所述齒輪閂部相接觸，以使其可以沿一個方向旋轉。

如上所述，使用了根據本發明的用於提高自行車行駛速度的加速系統的自行車中，由於主動鏈輪旋轉速度的提高，有可能通過使用僅踩踏踏板一圈所需的力量將自行車的行駛速度提高至少兩倍。因此，其允許以遠比目前所知更有效的方式便利地使用自行車，而不會感覺到在蹬騎現有技術自行車時產生的厭倦和疲勞。

B‧‧‧標記

108‧‧‧齒輪箱

C‧‧‧鏈條

S1‧‧‧鏈輪

S2‧‧‧鏈輪

S3‧‧‧鏈輪

S4‧‧‧鏈輪

S5‧‧‧鏈輪

2‧‧‧嚙合部

10‧‧‧主動輪

12‧‧‧花鼓軸

12a‧‧‧外螺紋

100‧‧‧加速系統

101‧‧‧恒星齒輪

102‧‧‧花鼓襯套

103‧‧‧行星齒輪

104‧‧‧固定軸

105‧‧‧軸承

106‧‧‧齒輪蓋

107‧‧‧環形齒輪

108a‧‧‧嚙合部

109‧‧‧鎖

109a‧‧‧嚙合突起

109b‧‧‧內螺紋

109c‧‧‧導向部

110‧‧‧傳輸蓋

110a‧‧‧外螺紋

110b‧‧‧齒輪閂部

111‧‧‧傳輸體

111a‧‧‧內部臺階部

111c‧‧‧內螺紋

112‧‧‧滾動軸承

113‧‧‧滾珠導套

113a‧‧‧外螺紋

114‧‧‧閂

115‧‧‧C型閂彈簧

116‧‧‧襯環

將結合附圖對本發明的一個優選實施例進行詳細說明，使本發明的上述目的和其他特徵及優勢更加明顯，其中第1圖為示出了普通自行車中前鏈輪和後主動輪之間的動力傳輸的示意圖；第2圖為示出了在後主動輪的花鼓軸上安裝有根據本發明一個優選實施例的用於提高行駛速度的加速系統的自行車中前鏈輪和後主動輪之間的動力傳輸的示意圖；第3圖為根據本發明的一個優選實施例的用於提高自行車行駛速度的加速系統的分解透視圖；第4圖為示出了安裝在花鼓軸上的加速系統的組裝狀態的縱向剖視圖；第5圖為第4圖所示的加速系統的一個重要部分的局部放大圖；第6a圖和第6b圖示出了根據本發明一個優選實施例的用於提高行駛速度的加速系統的一個重要部分的操作狀態。

下面，將結合附圖第2圖-第6b圖對根據本發明的用於提高自行車行駛速度的加速系統的一個優選實施例的結構和功能進行進一步詳細說明。

在開始對根據本發明的一個優選實施例進行進一步詳細說明之前，應該注意到，為了清楚和理解的目的，附圖中具有相同功能的相同部件在不同視圖中採用相同的編號表示。

參見第2圖至第5圖，本發明涉及一種用於提高自行車行駛速度的加速系統100，自行車的主動輪10安裝在花鼓軸12上，花鼓軸12在車架1的部件之間延伸，其中，所述主動輪10的一側安裝有第二鏈輪(S2)並且該第二鏈輪(S2)與第一鏈輪(S1)可操作地連接，該第一鏈輪(S1)通過在踏板之間延伸的鏈條C安裝到所述踏板上。

所述加速系統100主要包括：花鼓襯套102、滾珠導套113、齒輪蓋106、齒輪箱108、鎖109、傳輸體111以及傳輸蓋110。

所述花鼓襯套102包括沿其一側的外圓周表面整體形成的恒星齒輪101。所述花鼓襯套102與形成於所述花鼓軸12兩端的兩個外螺紋12a中的任意一個相嚙合，其中，所述花鼓襯套102的外圓周表面上可以安裝有多個滾動軸承112。

所述滾珠導套113包括形成於其外圓周表面的外螺紋113a。所述滾珠導套113與所述花鼓襯套102的外表面可操作地嚙合，使得所述滾動軸承112可以定位於所述滾珠導套113的徑向內表面和所述花鼓襯套102的徑向外表面之間。

所述齒輪蓋106與所述滾珠導套113的外螺紋113a相嚙合。所述齒輪蓋106具有形成於其外圓周表面一側的、用於引導旋轉向一個方向進行的閂114，以及可以被安裝到所述齒輪蓋106的外圓周表面上的用於支撐所述閂114的C型閂彈簧115。所述齒輪蓋106包括借助多個軸承105旋轉地支撐多個將與所述恒星齒輪101嚙合的行星齒輪103的多個固定軸104。所述固定軸104形成於所述齒輪蓋106的一側。

所述齒輪箱108具有形成於其一側的內圓周表面的多個環形齒輪107，以及形成於所述齒輪箱108的中央開口的內圓周表面的多個齒輪型嚙合部108a。所述齒輪蓋106的行星齒輪103可以與所述齒輪箱108的環形齒輪107可操作地嚙合。所述花鼓軸12可以穿過所述齒輪箱108的中央開口，使得所述齒輪箱108可以在所述嚙合部108a的作用下支撐在所述花鼓軸12上。

所述鎖109具有形成於其內圓周表面的內螺紋109b，形成於其一側的外圓周表面的多個嚙合突起109a，以及形成於其另一側的插入導向部109c。所述內螺紋109b可以與安裝到所述花鼓軸12上的嚙合部2相嚙合。所述嚙合突起109a可以與所述齒輪箱108的所述嚙合部108a相嚙合。所述插入導向部109c可以與襯環116一起被插入到所述花鼓襯套102內。

所述中空圓柱傳輸體111具有形成於其內表面、用於接納所述齒輪箱108的週邊表面的內部臺階部111a，以及形成於所述傳輸體111一側的內圓周表面的內螺紋111c。所述傳輸體111包括多個分別具有不同直徑的鏈輪(S2-S5)。

所述傳輸蓋110具有形成於其一側的外螺紋110a以及形成於其內圓周表面的齒輪閂部110b，所述外螺紋110a可以與所述傳輸體111的內螺紋111c相嚙合。所述齒輪蓋106的所述閂114可以與所述齒輪閂部110b相接觸，使其可以向一個方向沿所述齒輪閂部110b旋轉。

第3圖中，標記B(上文中未提及)表示可以設置於所述鎖109和所述齒輪箱108之間，以及/或所述齒輪箱108和所述傳輸體111之間的軸承。

已經詳細描述了根據本發明的一個優選實施例的用於提高自行車行駛速度的加速系統100，所述加速系統100的工作過程可理解如下。

當使用者踩踏自行車踏板向前行駛時，由踏板的操作產生的傳動力經由在安裝於所述軸的前鏈輪(S1)和安裝於所述主動輪10的後鏈輪(S2)之間延伸的鏈條(C)被傳輸給後主動輪10。這時，所述前鏈輪(S1)和所述後鏈輪(S2)之間的齒輪速比為1：3。這種齒輪速比的差別是由所述大鏈輪(S1)和所述小鏈輪(S2)之間的直徑的差別造成的。即，所述齒輪速比與所述齒輪直徑比成反比。

所述前鏈輪(S1)經由鏈條(C)與安裝到所述主動輪10的所述後鏈輪(S2-S5)可操作地連接。因此，每當所述踏板轉動一周，所述主動輪10轉動3周。

根據本發明的加速系統100獨立安裝於所述主動輪10的花鼓軸12上，使得其可以被簡單安裝於自行車的車架上，而無需使用任何連接部件。

經過下面的具體描述，應該意識到本發明的核心思想在於主動輪以這樣的方式行駛的執行：每當所述第一鏈輪(S1)轉動一周時，所述主動輪轉動六周，由此使得所述主動輪10的轉動速度至少提高了兩倍。

如相關技術領域所熟知的，齒輪比是指兩個相互嚙合的齒輪之間，或者兩個通過普通滾子鏈相連接的鏈輪齒之間的齒數關係，或者兩個通過傳動帶相連接的滑輪組的圓周之間的關係。

根據本發明，與增加恒星齒輪101的齒數相比，通過增加行星齒輪103的齒數，可以增加所述恒星齒輪的旋轉數。當行星齒輪103的齒數增加時，將與所述行星齒輪103相嚙合的環形齒輪107的齒數遠比行星齒輪103增加的齒數多得多。因此，與所述齒輪箱108的環形齒輪107可操作式嚙合的恒星齒輪101的旋轉數也增加。由於所述恒星齒輪101直接安裝到所述花鼓軸12上，所述主動輪 10的轉速可能以這樣的方式提高：每當所述第一鏈輪(S1)轉動一周，所述主動輪10轉動三或四周。

可以通過鏈條(C)由所述第二鏈輪(S2)轉動來實現主動輪10的提速。因此，可以通過完成踏板旋轉一周所使用的均勻力來提高自行車的前進速度。

當所述主動輪10旋轉時，所述傳輸體111借助所述鏈輪(S2-S5)和與所述傳輸體111相嚙合的傳輸蓋110一起旋轉。這時，在設置於所述齒輪蓋106的外圓周表面的閂114的作用下，形成於所述傳輸蓋110的內圓周表面的齒輪閂部110b向一個方向轉動。然後，通過形成於所述齒輪蓋106的內圓周表面的內螺紋與所述滾珠導套113的外螺紋113a之間的相互嚙合，所述齒輪蓋106和所述滾珠導套113一起旋轉。這時，可滑動式設置到所述滾珠導套113的外圓周表面上的所述滾動軸承112可以減少安裝到所述花鼓軸12上的所述花鼓襯套102的所述恒星齒輪101在旋轉過程中產生的旋轉摩擦。

第6a圖和第6b圖示出了根據本發明一種優選的實施例的提高自行車行駛速度的加速系統的重要部件的工作狀態。

如第6a圖和第6b圖所示，所述行星齒輪103通過所述軸承105可操作式安裝到所述齒輪蓋106的固定軸104上，並且其可以在所述軸承105的幫助下沿其軸平穩地自轉。與此同時，所述行星齒輪103與所述恒星齒輪101相嚙合並且繞其旋轉。同樣，當所述行星齒輪103與所述齒輪箱108的所述環形齒輪107相嚙合並且沿所述環形齒輪107的內圓周表面旋轉時，所述行星齒輪103繞其軸自轉。所述行星齒輪103工作時產生的旋轉力可以被傳輸到所述主動輪10的與所述恒星齒輪101同軸連接的所述花鼓軸12，由此提高所述花鼓軸12和所述恒星齒輪101 的旋轉速度。這樣，其上安裝有主動輪10的花鼓軸12可以以比傳統速度更快的旋轉速度勻速旋轉。因此，在使用上述加速系統的本發明中，每當踏板旋轉一周，本發明自行車的主動輪10的前進速度可以較傳統自行車提高大概至少兩倍。

如上所述，通過簡單地將用於提高自行車行駛速度的加速系統安裝到同軸安裝在自行車的花鼓軸上的主動鏈輪的一側，能夠使一輛普通自行車，更具體地，一輛小型自行車以遠比目前所知更有效的方式簡單加速，其中，踏板上安裝有第一鏈輪(S1)並且主動輪10上安裝有第二鏈輪(S2)。因此，其允許在曲軸臂週期的踏板動力部分過程中建立更有效的踏板行程率。

由於所述主動輪10的旋轉速度的提高，有可能僅使用完成旋轉踏板一周所需的力將自行車的行駛速度提高至少兩倍。因此，其允許以遠比目前所知更有效的方式便利地使用自行車，而不會感覺到在蹬騎現有技術自行車時產生的厭倦和疲勞。

儘管已經結合一個優選實施方式描述了本發明，本領域的普通技術人員應該理解到，在不脫離本發明的範圍的情況下，還可以做出各種變化以及可用等同物替代組成部分。此外，在不脫離本發明的基本範圍的情況下，還可以做出調整某一特定條件或材料的變型。因此，本發明並不限於作為實施該發明的最好方式而公開的特定的實施例，而是包括包含在所附權利要求範圍內的所有實施例。