前輪行星齒輪驅動、後輪轉向自行車的製作方法
2023-05-04 10:01:36 2
專利名稱:前輪行星齒輪驅動、後輪轉向自行車的製作方法
技術領域:
本實用新型涉及一種自行車,具體涉及一種採用行星齒輪結構設計的前輪驅動而以後輪作為轉向輪的自行車。
背景技術:
100多年來,傳統自行車均採用了前輪轉向而後輪以鏈傳動驅動的結構,這種結構自有它存在的合理性,但是這種結構自行車同時存在重心高,風阻大,騎行安全性差等缺陷。目前,作為新的技術方案,國內外已出現多種前輪驅動的自行車結構,這類方案中,騎行者蹬踏裝在前輪上的曲柄踏腳,依靠齒輪傳動來帶動前輪,使自行車前進,這樣大大降低了鞍座的重心,減小了風阻,提高了安全性。
目前的技術方案中,前輪驅動的齒輪機構又可分為兩類一類是普通齒輪傳動(或稱定軸輪系),如中國專利公開的專利89211470.3,名稱為《前輪驅動自行車》;一類是行星齒輪傳動(或稱行星輪系),例如中國專利公開的專利03220235.0,名稱為《前輪行星齒輪驅動自行車》。前者的齒輪傳動機構需要多根齒輪軸,結構複雜,體積大,而後者只需一根主軸,結構緊湊,傳動效率高。
發明內容
雖然以上所述的前輪驅動自行車,特別是前輪行星齒輪驅動的自行車能降低人車重心高度,獲得結構緊湊,傳動效率高於鏈傳動的新型自行車,但是這類技術方案中的自行車前輪既是驅動輪,又是方向輪,所以蹬踏踏腳曲柄帶動活套在前輪花鼓筒內的主軸時,同時也帶來了自行車龍頭有左右晃動、車子方向較難控制的問題。
為了保持前輪行星齒輪驅動自行車的優點,同時克服其方向控制較難的缺陷,在本技術方案中採用了與傳統自行車完全不同的結構,即前輪行星齒輪驅動而以後輪作為方向輪來控制方向的結構。
本實用新型採用的技術方案是一種採用前輪行星齒輪驅動,而以後輪作為轉向輪的自行車,包括前輪[1]、行星齒輪傳動機構[2]、與前輪用軸承座[12]和[21]固定的車架[3],裝在車架[3]上的低重心靠背座椅[4],所述自行車取消前叉和車把,而把後輪[7]裝在後叉[6]上,該後叉[6]具有與傳統自行車前叉一樣的結構和功能,由手柄[9]、連杆[8]、後叉橫臂[25]和銷軸等連杆機構來操縱後叉[6]和後輪[7]控制方向。
附圖1為本實用新型總體結構示意圖附圖2為圖1的左視圖附圖3為圖1的俯視圖附圖4為本實用新型前輪行星齒輪驅動裝配圖附圖5為本實用新型前輪行星齒輪驅動原理圖附圖6為本實用新型後輪控制方向結構示意圖附圖7為附圖6的左視圖附圖8為附圖6的俯視圖以上附圖中[1]、前輪;[2]、行星齒輪傳動機構;[3]、車架;[4]、靠背座椅;[5]、整流罩;[6]、後叉;[7]、後輪;[8]、拉杆;[9]、手柄;[10]、曲柄;[11]、踏腳;[12]、前輪右軸承座;[13]、滾針軸承;[14]、行星輪架;[15]、行星齒輪;[16]、內齒圈;[17]、太陽輪;[18]、棘輪;[19]、前輪花鼓筒;[20]、花鼓筒內軸承;[21]、前輪左軸承座;[22]、平鍵;[23]、主軸;[24]、後叉立柱;[25]、後叉橫臂;[26]、豎銷軸;[27]、固定橫銷軸;[28]、活動橫銷軸。
具體實施方式
1、如附圖1所示,前輪行星齒輪傳動機構[2],裝在前輪[1]的軸線位置上,並固定在車架[3]的前面。騎車人蹬踏踏腳[11],通過曲柄[10]來帶動前輪[1],使自行車前進。
如附圖4所示,進一步詳細說明行星齒輪機構[2]。行星齒輪機構[2]包括主軸[23],主軸[23]一頭安裝在車架前的右軸承座[12]上,並從齒輪機構的中心穿過,安裝在車架前的另一側左軸承座[21]上。前輪花鼓筒[19]內裝有兩組軸承[20],花鼓筒[19]通過軸承[20]活套在主軸[23]上。左右踏腳[11]帶動曲柄[10],使主軸[23]旋轉,行星輪架[14]以平鍵[22]與主軸[23]固接,行星輪架[14]上等分裝有3個行星齒輪[15],3個行星齒輪[15]一方面自轉,一方面與固定在車架上的內齒圈[16]內嚙合,與活套在主軸[23]上的太陽輪[17]外嚙合,太陽輪[17]另一端裝有棘輪[18],與前輪花鼓筒[19]嚙合,太陽輪[17]是通過滾針軸承[13]活套在主軸[23]上的。因此,當主軸[23]帶動行星輪架[14]旋轉後,通過行星輪[15]嚙合傳動又帶動太陽輪[17]旋轉,由此通過棘輪[18]帶動前輪花鼓筒[19]旋轉,使自行車增速前進。
以下結合附圖5,來說明行星齒輪傳動原理和傳動速比的計算。
本實用新型行星齒輪傳動類型為NGW型。按照《機械設計手冊》(化學工業出版社)中冊P620表8-286中,傳動比計算公式為 注 為內齒圈固定時,從行星輪架X到太陽輪 的傳動比。
其中太陽輪[17]為 內齒圈[16]為 行星齒輪[15]為 行星輪架為X。
上述計算公式說明曲柄[10]帶動主軸[23]轉1圈,太陽輪[17]轉2.52圈,前輪花鼓筒也轉2.52圈,為方向相同的增速運動,此時自行車速比為1∶2.52(傳統自行車速比為1∶2.25)。
2、本技術方案比03220235.0專利技術有根本性改變的是把「前輪驅動、前輪轉向」改為「前輪驅動、後輪轉向」的自行車。
總體結構圖見附圖1、2、3。
按03220235.0的專利技術製造出來的樣車,在試行過程中發現騎行時自行車龍頭出現左右晃動和車子方向較難控制的問題。這是因為,前輪既是驅動輪又是方向輪,而且踏腳曲柄就裝在前輪的軸線上,這樣在左右腳用力蹬踏過程中,造成前輪左右晃動,導致自行車龍頭左右晃動,方向較難控制。
為了改善自行車方向控制難的缺陷,在本技術方案中,把前輪[1]固定在車架[3]上,取消前叉和車把,而把後輪[7]改為裝在後叉[6]上,該後叉[6]具有與傳統自行車前叉一樣的結構和功能,後叉帶動後輪控制方向。也就是說,把傳統自行車倒過來騎,把傳統自行車的後輪作為前輪,把傳統自行車的前輪作為後輪。
本技術方案中取消前叉和車把以後,以一套簡單的連杆機構和手柄來操縱後叉[6]控制方向,因此,無論怎樣蹬踏前輪軸線上裝有的踏腳[11]曲柄[10]都不會造成自行車前進方向的波動。
以下結合附圖6、7、8來進一步說明本技術方案是如何依靠操縱後輪來控制方向的。
後輪控制方向是由後叉[6]和一套連杆機構來完成的。
連杆機杆由裝在後叉[6]上的左右兩根後叉橫臂[25]、兩根豎銷軸[26]、兩根拉杆[8]和兩隻手柄[9]及兩根固定橫銷軸[27]和兩根活動橫銷軸[28]組成。
後輪[7]裝在後叉[6]上,後叉[6]的後叉立柱[24]通過上、下鋼碗活套於車架[3]的立管中。
見附圖6、7、8,當要操縱車子向右轉時,把右面手柄[9]往後拉過角度 (左右手柄[9]均通過固定橫銷軸[27]固定在車架[3]上)。手柄[9]下端繞著固定橫銷軸[27]向前運動,此時帶動拉杆[8]向前運動,拉杆[8]又拉動裝在後叉[6]上的後叉橫臂[25],橫臂[25]就使後叉立柱繞軸心線轉過相同角度 此時,後輪向左偏過角度 自行車就往右轉方向前進。
當要操縱自行車向左轉向時,操控方向與以上相反,即把左手柄[9]往後拉,帶動左拉杆[8],左後叉橫臂[25],使後叉立柱[24]朝相反方向轉動,使自行車往左轉向前進。
3、在現有的03220235.0的專利技術中,前輪行星齒輪驅動技術方案使用變速行星齒輪機構,即在前輪車架左右兩側各設一套齒數比不同的行星齒輪傳動機構,並在其中一套加上帶內花鍵的棘輪進行軸向滑動來離合變速,並且還要由一套頂杆、頂杆銷、壓簧和小壓簧組成的頂杆機構來控制離合,這樣雖然可以起到一大一小兩種速比的轉換,但是機構複雜,所以本方案中予以簡約,只有前述的一套行星齒輪傳動機構來實現驅動。
4、由於本技術方案實行了前輪驅動、後輪轉向,使自行車相比傳統自行車的人車高度大大降低,可使車架(裝靠背座椅部分)降到距離地面只有250mm,騎車人實際採用背靠坐姿,不再採用騎姿,完全符合人體工學原理。具有以下4大優點(1)、克服了傳統自行車騎行時給予男性前列腺部位的壓力,使自行車更具健康運動特點。
(2)、當人背靠在座椅背上時,更易發力,腳蹬踏力可發出大於傳統自行車1.5倍的力。
(3)、安全係數增大,特別可使老人和孩子騎車遇到緊急情況時,迅速採用坐在鞍座上的姿勢以雙腳著地,而不需要離開鞍座跨下車子落在一側站住。
(4)、由於本技術方案人車高度在1150mm-1200mm左右,而傳統自行車人車高度在1700mm左右,降低了500mm,所以可在整車上安裝避風雨、遮陽光的流線型整流罩。
上述所有進一步詳細說明,只為說明本實用新型的技術構思及特點,其目的在於讓熟悉此項技術的人士能夠了解本實用新型的內容並據以實施,並不能以此限制本實用新型的保護範圍。凡根據本實用新型精神實質所作的等效變化或修飾,都應涵蓋在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.一種前輪行星齒輪驅動、後輪轉向自行車,包括前輪[1]、行星齒輪傳動機構[2]、車架[3]、靠背座椅[4]、後輪[7]、後叉[6]和操控方向的手柄連杆機構。其特徵在於所述齒輪傳動機構[2]裝在車架的前輪軸線位置。踏腳[11]、曲柄[10]固定在主軸[23]上,通過行星齒輪機構驅動前輪花鼓筒[19]。行星齒輪機構包括行星輪架[14]、至少3個行星齒輪[15]、一個太陽輪[17]和一個內齒圈[16]。行星輪架[14]用平鍵[22]固定在主軸[23]上,內齒圈[16]固定在前輪一側的車架[3]上。行星輪架[14]上均分裝有3個能自轉的行星齒輪[15],行星輪[15]又與太陽輪[17]外嚙合,並同時與內齒圈[16]內嚙合,太陽輪[17]一端固定有棘輪[18],棘輪[18]與前輪花鼓筒[19]嚙合。主軸[23]支撐在車架[3]前的前輪右軸承座[12]和前輪左軸承座[21]上,前輪花鼓筒[19]通過軸承[20]活套在主軸[23]上。
2.根據權利要求1所述的前輪驅動、後輪轉向自行車,其特徵在於所述自行車取消前叉和車把,而把後輪[7]裝在後叉[6]上,後叉[6]與傳統自行車前叉結構、功能相同,後叉立柱[24]與車架[3]通過上下鋼碗活動套裝,並以一套手柄連杆機構來帶動後叉[6]和後輪[7]控制方向。手柄連杆機構包括左右手柄[9]、左右拉杆[8]、左右後叉橫臂[25],並分別由2根活動豎銷軸[26]和2根固定橫銷軸[27]、2根活動橫銷軸[28]連接。前輪[1]由前輪左軸承座[21]和前輪右軸承座[12]固定安裝在車架[3]前面,只作驅動輪,不作方向輪。
3.根據權利要求1所述自行車,其特徵在於車架[3]很低,靠背座椅[4]設在車架[3]中間,人不是騎坐,而是背靠座椅略後仰坐在座椅上,兩腿向前平伸,兩腳蹬踏曲柄[10]、踏腳[11]。
4.根據權利要求3所述的自行車,其特徵在於可在所述車架[3]上固定一流線型整流罩[5]。
專利摘要一種前輪行星齒輪驅動、後輪轉向自行車,其特徵在於所述自行車由帶有行星齒輪傳動機構[2]的前輪[1]、車架[3]、靠背座椅[4]、後輪[7]、後叉[6]和手柄連杆機構組成。該行星齒輪機構包括行星輪架[14]、3個行星齒輪[15]、1個太陽輪[17]和1個內齒圈[16]。其中內齒圈[16]固定。轉動由行星輪架[14]輸入,經太陽輪[17]通過棘輪[18]輸出到前輪花鼓筒[19]。所述自行車取消車把和前叉,通過手柄連杆機構來操縱手柄[9]、拉杆[8]、後叉橫臂[25]、後叉[7]和後輪[6],控制前進方向。所述自行車因為採用了前輪驅動、後輪轉向,大大降低了人車高度,人低坐在座椅[4]上蹬踏,使自行車前進,而且可在車架[3]上安裝流線型整流罩[5],遮擋風雨和陽光,減少風阻力,提高騎行效率。
文檔編號B62M11/00GK2835056SQ200520143129
公開日2006年11月8日 申請日期2005年11月17日 優先權日2005年11月17日
發明者張密 申請人:張密