專利名稱：齒輪傳動的前輪驅(qū)動式自行車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種沒有鏈條的，僅由齒輪傳動的前輪驅(qū)動式自行車。
前軸安裝曲拐——腳踏驅(qū)動拐的自行車曾在歷史上出現(xiàn)過，這種車的前輪軸同時兼做曲拐的拐軸并相互固定在一起，轉(zhuǎn)動時前輪、前軸與曲拐同步，這種自行車的驅(qū)動效率——曲拐被人蹬動一周所對應(yīng)的車行距離與車輪直徑成正比，所以為了實(shí)用，保持較合適的驅(qū)動效率，車前輪總是做得很大，如此便影響到車座相應(yīng)很高，最終導(dǎo)至這種車被后來出現(xiàn)的鏈條式后輪驅(qū)動型自行車所淘汰。
目前人們普遍使用的就是這種由鏈條傳動的后輪驅(qū)動式自行車，這種車的曲拐軸獨(dú)立于前后兩個輪軸，處于自行車的中部，驅(qū)動效率在每蹬動一周車行4.5～5.5米之間，驅(qū)動比(車勻速行駛時腳踏板上受到的驅(qū)動力與車受到的阻力之比)在4.5∶1～5.5∶1之間，這樣的驅(qū)動效率和驅(qū)動比既保證了適中的車速，又使騎車人不會感到太費(fèi)力。在自行車的驅(qū)動比保持不變時，驅(qū)動效率與曲拐臂的長度成正比，而曲拐臂的最大長度受到人體結(jié)構(gòu)的限制，所以一般都選在16～17cm之間，短則驅(qū)動效率低，長則蹬動時別扭。正因?yàn)榍毡鄄灰丝s短，為了適應(yīng)這種情況及前后兩個車輪的位置，導(dǎo)至普通自行車的座高無法降得太低，一般都在90cm左右。如此高的車座，使人不便于坐在座上用雙腿同時支撐路面，影響到自行車的安全性。另外這種鏈條式后輪驅(qū)動自行車的長度要受前后輪及曲拐臂三個因素的限制。
本發(fā)明的目的是通過自行車傳動系統(tǒng)的改進(jìn)，在自行車驅(qū)動效率和驅(qū)動比與普通自行車相當(dāng)?shù)那疤嵯陆档妥孕熊嚨母叨?座高)、長度，為人們提供一種結(jié)構(gòu)簡單、騎用靈活、安全、搬攜方便的自行車。
本自行車采用前輪驅(qū)動方式，除雙輪自行車必須具備的前后車輪、前叉、車把、架、座之外，獨(dú)特之處在于它有一個齒輪傳動的前輪驅(qū)動系統(tǒng)，該驅(qū)動系統(tǒng)包括曲拐、前軸、齒輪組及軸皮，齒輪組包括第一齒輪、第二齒輪及第三齒輪，三個傳動齒輪中的一個實(shí)際是自行車飛輪的一種變形，因此具有飛輪功能，叫做齒飛輪。齒飛輪包括主動輪，從動輪及內(nèi)部的千斤塊、彈簧、減摩滾珠。主動輪內(nèi)壁有鋸齒形凸起，主動輪的某一方向轉(zhuǎn)動，會因鋸齒形凸起鉤住千斤塊而帶動從動輪，對于與此相反的轉(zhuǎn)動，鋸齒形凸起不會鉤住千斤塊，所以從動輪不會隨主動輪轉(zhuǎn)動。因此該齒飛輪的作用是使曲拐正向轉(zhuǎn)動時能有效地將轉(zhuǎn)動和力傳遞給車輪，而車輪的轉(zhuǎn)動卻不會反過來通過齒輪組帶動曲拐。軸皮是車輪的中央部分，它與車輪可以是一體化的，也可以是通過輪條與外輪相連的，軸皮套在前軸上，且它們之間裝有軸承——減摩部件。曲拐就是自行車的腳路驅(qū)動拐，它一端帶有腳路板，另一端固定在前軸端部，兩個曲拐以前軸為中心，對稱安裝。自行車前叉既是前軸的支架，又是第二齒輪的軸架，第二齒輪也叫從動齒輪，它的軸是前又單側(cè)臂上的凸起部分，因?yàn)樗c前軸不同心，無法穿過車輪，因此第二齒輪即從動齒輪的軸僅以前叉單側(cè)臂為穩(wěn)定支架，前叉的兩臂與前軸通過軸承安裝在一起，軸承用以減摩。前軸不僅是車輪及曲拐的軸心，第一齒輪及第三齒輪也以其為中心，第一齒輪也叫主動齒輪，它與前軸相固定，或與曲拐固定在前軸上的部分直接相連，第三齒輪與前輪的軸皮相固定也可以與軸皮做成一體，第一齒輪與第二齒輪相嚙合，第二齒輪可直接或間接(通過另外的齒輪)與第三齒輪嚙合傳動，傳動系統(tǒng)的傳動次序?yàn)榍帐苋肆︱?qū)動轉(zhuǎn)動時帶動第一齒輪，經(jīng)第二齒輪和第三齒輪的傳動，帶動前輪轉(zhuǎn)動。
本自行車的驅(qū)動比可通過齒輪組的適當(dāng)選擇來保持在4.5∶1～5.5∶1之間。驅(qū)動比固定以后，根據(jù)曲拐臂長度正比于驅(qū)動效率的原理，選擇最大曲拐臂長17.5cm(由人體結(jié)構(gòu)決定)，腳踏板距地面距離選為10cm，這樣車前輪半徑最小為27.5cm。本自行車的長度決定于兩個車輪的大小，后輪在這里僅僅起到支撐輪的作用，因此可以設(shè)計得更小。前后輪的縮小，導(dǎo)至車座在適應(yīng)腳路板的位置后，高度比普通自行車可降低10～20cm。
由于本自行車采用齒輪傳動的前輪驅(qū)動方式，保持了與普通自行車相當(dāng)?shù)尿?qū)動比和驅(qū)動效率，而且縮小了前后輪徑、降低了座高，縮短了車長，簡化了整車結(jié)構(gòu)，因此其靈活性、安全性、可搬攜性都優(yōu)于鏈條式后輪驅(qū)動自行車。
下面結(jié)合實(shí)例和附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明

圖1齒輪傳動的前輪驅(qū)動式自行車整車結(jié)構(gòu)。
圖2傳動部分立體剖視圖。
圖3傳動部分平面剖視圖。
圖4齒飛輪部分結(jié)構(gòu)原理圖。
圖5自行車與人體的關(guān)系圖。
圖6拆疊方案圖。
如圖1所描述的齒輪傳動的前輪驅(qū)動式自行車由前輪a、后輪b、前叉c、車把d、車架e、車座f、腳踏驅(qū)動曲拐g、軸皮h及被套在軸皮內(nèi)的齒輪傳動部件組j組成。
如圖2、圖3所描述的傳動系統(tǒng)主要由曲拐1、前軸2、齒輪3、齒輪4、齒飛輪5及軸皮6組成，齒飛輪包括外套5-1、主動輪5-2、從動輪5-3。軸皮兩外沿圓周上均勻分布有車條孔12，軸皮6套在前軸2上，它們之間設(shè)有軸承7——減摩部件，自行車的前叉8既是前軸2的支架又是齒輪4的軸架，前叉雙臂與前軸間設(shè)有用于減摩的軸承9，齒輪4通過內(nèi)部軸承10套裝在前叉單側(cè)臂凸超的軸11上。兩個曲拐以前軸2為軸心，對稱地固定在前軸2兩端部。齒輪3與齒飛輪5也以前軸2為軸心，齒輪3固定在前軸2上，齒飛輪5的從動輪5-3通過螺紋套扣在軸皮7的軸向凸出部分13上。齒輪3與齒輪4的細(xì)端齒輪相嚙合，齒輪4的粗端與齒飛輪的外套5-1的細(xì)端嚙合。
圖4所描述的是齒飛輪不包括外套5-1的部分，它實(shí)際上是自行車普通飛輪去掉外牙后的改進(jìn)，帶替外牙的是外表面的螺紋，用于與外套5-1的內(nèi)螺紋配合套接。除主動輪5-2、從動輪5-3外，它還包括千斤塊5-4、減摩滾珠5-5及外擋片5-6。主動輪5-2內(nèi)壁圓周上均勻分布多個鋸齒形凸起5-7，千斤塊5-4的一端伸入從動輪5-3外表面的凹糟5-8內(nèi)，另一端被凹糟5-8內(nèi)的彈簧5-9頂起。主動輪5-2在某一方向的轉(zhuǎn)動、會使鋸齒形凸起5-7鉤住千斤塊5-4，并帶動從動輪5-3同步轉(zhuǎn)動。而主動輪5-2對從動輪5-3相反方向的轉(zhuǎn)動卻不會使鋸齒形凸起5-7鉤住千斤塊5-4，所以此種情況下從動輪5-3不會隨主動輪5-2轉(zhuǎn)動，它們相互沒有影響。
齒飛輪5的存在，使曲拐1正向驅(qū)動時能有效地將轉(zhuǎn)動和力通過齒輪組傳遞給前輪a，而車輪的前向旋轉(zhuǎn)反過來不會驅(qū)駛齒輪組及曲拐1跟隨車輪轉(zhuǎn)動。
本實(shí)例傳動系統(tǒng)的工作過程如下曲拐1在人力作用下正轉(zhuǎn)時帶動前軸2及齒輪3轉(zhuǎn)動，齒輪3帶動齒輪4、齒輪4帶動齒飛輪5，從而通過軸皮6帶動前輪a轉(zhuǎn)動。由于齒飛輪5的存在，自行車行駛時，若曲拐1停止不動，前輪a的轉(zhuǎn)動將不會驅(qū)駛齒輪組及曲拐1轉(zhuǎn)動。
本實(shí)例中，前車輪a直徑選為56cm，曲拐1臂長選為16.5cm，后輪b直徑為35cm，車身長100cm，按照身高1.65米～1.70米的人來設(shè)計車座，座高定為70cm，車把距地面高為105～110cm。
圖6是齒輪傳動的前輪驅(qū)動式自行車的第二種車身結(jié)構(gòu)方案，該方案是一種折疊方案，另外該車還可以按照行李車的方式來設(shè)計，不過無論哪種方案，都受益于齒輪傳動的前輪驅(qū)動式自行車“小”的特點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種由齒輪傳動的前輪驅(qū)動式自行車，它包括前輪、后輪、前叉、車把、車架、車座和一套齒輪傳動的前輪驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，該驅(qū)動系統(tǒng)包括曲拐、前軸、齒輪組及軸皮，齒輪組中的某一個齒輪是齒飛輪，它具有飛輪功能，齒輪組中的主動齒輪以前軸為中心，前軸也是車前輪的中心軸，曲拐固定在前軸端部，前軸以前叉為支撐架，從動齒輪的軸以前叉單側(cè)臂為穩(wěn)定支架。
2.如權(quán)力要求1所說的齒輪組，其特征在于齒輪組由第一齒輪、第二齒輪和第三齒輪組成，第一齒輪與第二齒輪嚙合，第二齒輪與第三齒輪嚙合，第一齒輪固定在前軸上，第三齒輪與軸皮相連結(jié)或與軸皮一體。
3.如權(quán)力要求1所說的軸皮其特征是軸皮處于車輪中央與車輪一體或通過輪條與車輪相連，它套在前軸上，其一側(cè)為圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，齒輪組被套在圓環(huán)內(nèi)。
4.如權(quán)力要求1所說的前叉，其特征在于前叉與前軸間設(shè)有軸承或減摩部件。
全文摘要
齒輪傳動的前輪驅(qū)動式自行車是一種非鏈條式自行車，其腳踏驅(qū)動曲拐固定在前輪軸兩端，齒輪傳動系統(tǒng)安裝在前輪軸皮內(nèi)部，腳踏驅(qū)動曲拐被蹬動一周所對應(yīng)的車行距離以及用力程度都與普通鏈條自行車相當(dāng)。該車的前輪直徑為56cm，后輪直徑35cm，腳踏板距地面最小距離10cm，車身全長1米，座高70cm，爬陡坡時人可坐在車座上用腳蹬動路面來助力。
文檔編號B62M11/02GK1158807SQ9610951
公開日1997年9月10日 申請日期1996年8月22日 優(yōu)先權(quán)日1996年8月22日
發(fā)明者楊順 申請人:楊順