專利名稱：自動車踏板驅(qū)動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自行車踏板驅(qū)動裝置，它包括一個穿過一個軸承套的軸、一個具有至少一個齒輪盤的且其輪轂可相對軸轉(zhuǎn)動地支承的鏈輪、一個一方面支承在軸上而另一方面支承在鏈輪輪轂上的且安裝在軸承套內(nèi)的傳動彈簧。
為了通過鏈輪轉(zhuǎn)動獲得有利的轉(zhuǎn)矩分配，EP0546004B1公開了這樣的方案，在可相對踏板曲柄軸轉(zhuǎn)動支承的鏈輪和與鏈輪相鄰的踏板曲柄之間設(shè)有一個可在踏板曲柄向前轉(zhuǎn)動時受力的傳動彈簧，其中向下蹬踏板曲柄所施加的部分力可被積蓄在傳動彈簧中。可以有利地在踏板驅(qū)動裝置死點區(qū)內(nèi)將積蓄力傳遞給鏈輪，這造成通過踏板曲柄的轉(zhuǎn)動有利地分配轉(zhuǎn)矩。當卷簧形傳動彈簧的尺寸被確定成足以在彈簧的有限可用范圍內(nèi)承受更大的分力時，存在這樣的危險，即當通過踏下時的超前踏板曲柄被張緊的傳動彈簧在死點區(qū)域內(nèi)又松弛下來時，踏板曲柄克服由騎車人施加的蹬踏力矩地通過傳動彈簧反轉(zhuǎn)入踏板驅(qū)動裝置死點區(qū)。為此采用了一個在傳動彈簧負載時被預張緊的阻尼彈簧，從而傳動彈簧只能克服阻尼彈簧力地松弛下來。由于這種阻尼彈簧的阻尼力隨傳動彈簧逐漸松弛而增大，所以通過踏板曲柄轉(zhuǎn)動實現(xiàn)了均勻的轉(zhuǎn)矩分配。但是，將傳動彈簧布置在與鏈輪相鄰的踏板曲柄和可相對踏板曲柄轉(zhuǎn)動支承的鏈輪之間，這樣的布局要求與待傳遞的較大力相關(guān)的特殊結(jié)構(gòu)措施，它排除了無傳動彈簧的常用踏板曲柄的簡單改裝方案。另外，使用傳動彈簧時所需的踏板驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)改進增加了相應的額外重量。
為了在帶有輔助馬達的自行車中與分別通過踏板驅(qū)動裝置施加的蹬踏力無關(guān)地自動啟動輔助馬達，US5024286A還公開了這樣的方案，即在轉(zhuǎn)動支承在踏板曲柄軸上的鏈輪輪轂和踏板曲柄軸之間設(shè)有一個環(huán)繞踏板曲柄軸的螺旋彈簧，它在施加相應蹬踏力矩時允許踏板曲柄軸相對鏈輪轉(zhuǎn)動，從而可以從踏板曲柄軸和鏈輪之間的轉(zhuǎn)動角中得到對輔助馬達的相應控制。但這種已知結(jié)構(gòu)只適用于控制輔助馬達而不適用于通過踏板曲柄的轉(zhuǎn)動來改善轉(zhuǎn)矩分配。
因此，本發(fā)明的目的在于設(shè)計一種為了利用簡單措施改善通過踏板曲柄轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)矩分配而帶有一個位于踏板曲柄和驅(qū)動輪之間的驅(qū)動連接機構(gòu)中的傳動彈簧的踏板驅(qū)動裝置，從而不僅可以實現(xiàn)對常用踏板驅(qū)動裝置的改進，而且可以保證緊湊且重量輕的結(jié)構(gòu)。
根據(jù)上述類型的踏板驅(qū)動裝置，本發(fā)明可如此實現(xiàn)上述目的，即傳動彈簧是由分布在軸的外周上的且分別支承在鏈輪輪轂上和軸上的彈簧件構(gòu)成的。
由于將傳動彈簧設(shè)置在軸的軸承套內(nèi)而不用否則就是必需的對踏板驅(qū)動裝置結(jié)構(gòu)的改進，所以只需要保證可相對軸轉(zhuǎn)動地安裝鏈輪就行了。但是，軸承套內(nèi)的有限空間條件不僅造成了不理想的受力，而且造成小的彈簧偏轉(zhuǎn)(Federweg)，由于傳動彈簧的有關(guān)高負載這由此排除了使用螺旋彈簧的可能性。只有通過將傳動彈簧分成許多分布在外周上的彈簧件，才能獲得一種滿足了所有要求的結(jié)構(gòu)，這是因為通過這種措施可以將出現(xiàn)的負載分配給可分別相應成型的各彈簧件上。另外，與螺旋彈簧相比，在這種情況下可以調(diào)節(jié)更有利的彈簧力對彈簧偏轉(zhuǎn)的依賴性，從而可以省去在傳動彈簧負載時被預張緊的阻尼彈簧。
可以將彈簧件設(shè)計成不同結(jié)構(gòu)。有這樣一種可能性，即傳動彈簧的彈簧件是由軸向條簧構(gòu)成的，它可以占地較小地以與所需彈簧力匹配的數(shù)目被安裝在軸和環(huán)繞軸的軸承套之間的環(huán)形空間內(nèi)。為了獲得特別簡單的安裝條件，條簧可以與端側(cè)支承環(huán)相連而形成一個構(gòu)件。當條簧和支承環(huán)由帶縱向縫的套筒構(gòu)成時，與此有關(guān)地保證了較少的建造成本。
扭矩是作用于條簧上的附加力，而在確定條簧尺寸時必須考慮所述扭矩。為了避免這樣的附加力，可以有利地將條簧設(shè)計成成一端夾緊的抗彎條，與夾緊端對置的抗彎條端被鉸接固定，從而可以盡可能地消除扭矩。
軸具有相對鏈輪輪轂突出的且分布在外周上的齒形凸肩，所述凸肩以一定縫隙嵌入輪轂的齒形凸肩之間，在軸和輪轂的齒形嵌接凸肩之間裝有彈簧件。在這種情況下，獲得了另一個傳動彈簧設(shè)計方案。這樣的布局也允許使用單獨承受負載的彈簧件，所述彈簧件可以由盤簧、片簧、彈性體簧件等構(gòu)成。
為了限制各彈簧件的負載，可由擋頭附加限定軸和鏈輪輪轂之間的相對轉(zhuǎn)動角。彈簧件的負載與轉(zhuǎn)動角有關(guān)，從而通過限制最大允許轉(zhuǎn)動角的相應擋頭消除了彈簧件過載現(xiàn)象。
為了獲得有利的結(jié)構(gòu)，鏈輪輪轂可轉(zhuǎn)動地支承在軸的軸承套內(nèi)，從而為了改造，只需要用這樣的軸承套更換常用軸承套就行了，即它在軸和支承在軸承套內(nèi)的鏈輪的輪轂之間具有一個傳動彈簧。
如上所述，由于分布于軸外周上的或輪轂上的彈簧件構(gòu)成的傳動彈簧的特殊設(shè)計結(jié)構(gòu)，可以省去阻尼彈簧。若還使用阻尼彈簧，則可以有利地使動力條件適應于自行車用戶。阻尼彈簧可隨后安裝在與鏈輪相鄰的踏板曲柄和鏈輪之間，由于受到限制的阻尼彈簧力，所以上述措施不會帶來麻煩。若要避免隨后插入阻尼彈簧時，可以有利地將阻尼彈簧安置在軸的軸承套中，其中尤其是為這樣的情況提供了簡單的解決方案，即彈簧件安裝在嵌接的和鏈輪輪轂和齒形軸凸肩之間，這是因為這樣一來就可以將阻尼彈簧分成許多個位于齒形凸肩間的單個彈簧件。
在圖中舉例示出了本發(fā)明主題。其中

圖1以側(cè)視示意圖示出了本發(fā)明踏板驅(qū)動裝置；圖2以沿圖1的Ⅱ-Ⅱ線的截面圖示出了此踏板驅(qū)動裝置；圖3是圖2的Ⅲ-Ⅲ線的截面圖。
圖4以穿過踏板曲柄驅(qū)動軸的軸承套的軸向截面圖放大示出了本發(fā)明的踏板驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)變型；圖5以可轉(zhuǎn)動支承在軸上的鏈輪輪轂的側(cè)視圖剖視示出了另一個結(jié)構(gòu)變型的踏板驅(qū)動裝置的布局；圖6示出了圖5的Ⅳ-Ⅳ線的截面。
根據(jù)圖1-3所示實施例的踏板驅(qū)動裝置主要兩個踏板曲柄1、2構(gòu)成，它們通過軸3相連。軸3支承在一個軸承套4內(nèi)，軸承套通常可以裝在車架中。如從圖2中看到的那樣，軸承套4不僅在端側(cè)區(qū)內(nèi)裝有軸3的滾動軸承5，而且在對置端側(cè)上裝有用于鏈輪8輪轂7的滾動軸承6。在鏈輪8上可更換地法蘭連接有許多個齒輪盤9。由于軸3以一定的支承縫隙穿過突入軸承套4中的鏈輪8輪轂7，所以鏈輪8可以相對軸3或踏板曲柄1、2轉(zhuǎn)動。但是，轉(zhuǎn)動只能通過設(shè)置在軸承套4內(nèi)的傳動彈簧10進行。傳動彈簧由許多個分布在軸3外周上的彈簧件11組成。根據(jù)圖2、3所示，彈簧件11由同心環(huán)繞軸3的條簧構(gòu)成，它一方面裝在鏈輪輪轂7的端部凸緣12的容納孔中而另一方面裝入軸3的環(huán)形凸肩13中。這樣一來，將動力從踏板曲柄1、2傳動給鏈輪是通過傳動彈簧10實現(xiàn)的。為了在踏板曲柄1、2死點區(qū)域內(nèi)將向下蹬踏時積蓄的彈簧能量傳給鏈輪8，踏板曲柄1、2向下蹬踏時的條簧在彎扭負載下被預張緊，結(jié)果可以實現(xiàn)通過鏈輪轉(zhuǎn)動來均勻分配轉(zhuǎn)矩。
騎車人必須在踏板驅(qū)動裝置死點區(qū)內(nèi)施加蹬踏力以防止軸3在傳動彈簧10卸載時反轉(zhuǎn)。由于必須限制這個蹬踏力，所以在踏板曲柄1和鏈輪8之間設(shè)有一個附加阻尼彈簧14，阻尼彈簧如圖1所示的那樣一方面支承在踏板曲柄1的擋頭15而另一方面支承在一個可調(diào)節(jié)的擋頭16上，所述擋頭可通過螺紋調(diào)節(jié)地固定在固定螺接在鏈輪8上的支承座17中。這樣一來，通過在傳動彈簧10預張緊時預張緊的阻尼彈簧14抑制了傳動彈簧10的卸載，從而通過這種抑制作用使用強度足夠的傳動彈簧10用于承受驅(qū)動力，而不必擔心這會不利地影響均勻的轉(zhuǎn)動驅(qū)動。
如果應該避免條簧的扭曲應力，則條簧如圖4所示的那樣可被設(shè)計成一側(cè)夾緊的抗彎條，它被抗彎曲地夾緊在輪轂7的端部凸緣12內(nèi)，但它可以在對置端區(qū)內(nèi)借助一個球形頭18自由運動地支承在軸3的環(huán)形凸肩13內(nèi)，使得條簧只傳遞彎矩。為了獲得對傳動彈簧10的彈簧件11的附加過載保護，由擋頭限制軸3和輪轂7間的相對轉(zhuǎn)動角。如圖4所示，此擋頭是由軸3的一個徑向止動銷19和一個輪轂7中的周向環(huán)行長孔20構(gòu)成的，止動銷19插入此長孔中。輪轂7在這里可以相對軸3轉(zhuǎn)動，直到止動銷19抵靠到長孔20兩端之一為止。
但傳動彈簧10不必由抗彎條構(gòu)成，而是也可以由其它彈簧件11構(gòu)成。在圖5、6中示出了一個實施例，其中彈簧件11由彈性體構(gòu)成，它們安裝在相對錯開一段間隙的軸3和輪轂7的齒形突起21、22之間。在這種情況下，傳動彈簧10的負載被分配給各個分開的彈簧件11。這種結(jié)構(gòu)也適用于阻尼彈簧14由各彈簧件23構(gòu)成的情況，尤其是如從圖6中看到的那樣，所述彈簧件又安裝在軸3或輪轂7的齒形突起21、22之間?？赡懿恍枰敿毥忉?，也可以用盤簧或片簧形彈簧件11代替彈性體。
本發(fā)明顯然不局限于上述實施例。例如，傳動彈簧10不必設(shè)置在踏板曲柄軸區(qū)域內(nèi)。它可以在后輪軸的軸承套區(qū)域內(nèi)設(shè)置于后輪軸和鏈輪之間以便驅(qū)動后輪軸。彈簧布局的原則性結(jié)構(gòu)在這種情況下也可以保留下來。另外，傳動彈簧的條簧與端側(cè)支承環(huán)最好能成一體地相連，其中支承環(huán)一方面支承在鏈輪輪轂上而另一方面支承在軸上。
權(quán)利要求
1．一種自行車踏板驅(qū)動裝置，它包括一個穿過一個軸承套(4)的軸(3)、一個具有至少一個齒輪盤(9)的且其輪轂(7)可相對軸(3)轉(zhuǎn)動地支承的鏈輪(8)、一個一方面支承在軸(3)上而另一方面支承在鏈輪(8)輪轂(7)上的且被裝在軸承套(4)內(nèi)的傳動彈簧(10)，其特征在于，傳動彈簧(10)是由分布在軸(3)的外周上的且分別支承在鏈輪(8)的輪轂(7)上和軸(3)上的彈簧件(11)構(gòu)成的。
2．如權(quán)利要求1所述的踏板驅(qū)動裝置，其特征在于，傳動彈簧(10)的彈簧件(11)由軸向條簧構(gòu)成。
3．如權(quán)利要求2所述的踏板驅(qū)動裝置，其特征在于，所述條簧與端側(cè)支承環(huán)相連。
4．如權(quán)利要求2所述的踏板驅(qū)動裝置，其特征在于，所述條簧被設(shè)計成一端夾緊的抗彎條，與夾緊端對置的抗彎條端被鉸接固定著。
5．如權(quán)利要求1所述的踏板驅(qū)動裝置，其特征在于，軸(3)具有相對鏈輪(8)的輪轂(7)突出的且分布在外周上的齒形凸肩(21)，所述凸肩以一定間隙嵌入輪轂(7)的齒形凸肩(22)之間，在軸(3)和輪轂(7)的齒形嵌接凸肩(21,22)之間裝有彈簧件(11)。
6．如權(quán)利要求1-5之一所述的踏板驅(qū)動裝置，其特征在于，擋頭(19,20)限定了軸(3)和鏈輪(8)輪轂(7)之間的相對轉(zhuǎn)動角。
7．如權(quán)利要求1-6之一所述的踏板驅(qū)動裝置，其特征在于，鏈輪(8)的輪轂(7)可轉(zhuǎn)動地支承在軸(3)的軸承套(4)內(nèi)。
8．如權(quán)利要求1-7之一所述的踏板驅(qū)動裝置，其特征在于，一個在傳動彈簧(10)負載時被預張緊的阻尼彈簧(14)作用于鏈輪(8)的輪轂(7)和軸(3)之間。
9．如權(quán)利要求8所述的踏板驅(qū)動裝置，其特征在于，在傳動彈簧(10)旁邊，阻尼彈簧(14)被安裝在軸(3)的軸承套(4)內(nèi)。
全文摘要
描述了一種自行車踏板驅(qū)動裝置,它包括一個穿過一個軸承套(4)的軸(3)、一個具有至少一個齒輪盤(9)的且可相對軸(3)轉(zhuǎn)動地支承其輪轂(7)的鏈輪(8)、一個一方面支承在軸(3)上而另一方面支承在鏈輪(8)的輪轂(7)上且安裝在軸承套(4)內(nèi)的傳動彈簧(10),其中傳動彈簧(10)是由分布在軸(3)的外周上的且分別支承在鏈輪(8)輪轂(7)上和軸(3)上的彈簧件(11)構(gòu)成的。
文檔編號B62M3/00GK1226213SQ97196672
公開日1999年8月18日 申請日期1997年7月22日 優(yōu)先權(quán)日1996年7月23日
發(fā)明者格哈德·希爾伯 申請人:格哈德·希爾伯