自行車雙向驅動裝置的製作方法
2023-11-05 10:07:17 2
專利名稱：自行車雙向驅動裝置的製作方法
技術領域：
本發明總體上涉及雙向自行車，這種自行車在受到一個腳踏板上的正向旋轉力和反向旋轉力的作用時均能在地面上前進，具體地講，涉及這種自行車的雙向驅動裝置。
背景技術：
對於本領域中的技術人員來說，眾所周知，用於休閒運動、短距離行進等的普通自行車上裝有一個管式車架，車架上帶有一個車座和一個車把。在這種自行車上，前後車輪分別通過軸和軸承而裝在車架前後兩端的叉架上並可旋轉。車架上還裝有一個單向驅動裝置，該驅動裝置包含兩個鏈輪一個大直徑的驅動鏈輪和一個小直徑的棘爪鏈輪。驅動鏈輪上有一個軸，在該軸的兩端裝有兩個踏板，該軸安裝在車架上的一個固定襯套內並可旋轉。棘爪鏈輪由車架支撐著位於後輪中心並通過一條環形鏈條而連接著驅動鏈輪。棘爪鏈輪上裝有一個棘輪機構即一個單向離合器，以將驅動鏈輪的正向旋轉力傳遞到後輪軸上。也就是說，使用者可以坐在車座上並用雙手握住車把，再踩動踏板以正向旋轉驅動鏈輪，通過鏈條可將驅動鏈輪上的正向旋轉力傳遞到棘爪鏈輪上，並因此傳遞到後輪上，從而轉動後輪並使自行車在地面上前進。然而，當驅動鏈輪反向旋轉時，棘爪鏈輪的單向離合器不會將驅動鏈輪上的反向旋轉力傳遞到後輪上，但棘爪鏈輪可以空轉。這種情況下，自行車會在慣性力的作用下繼續前進一段時間。
然而，這種自行車單向驅動裝置存在一定的問題，即為了保持白行車前進，需要使驅動鏈輪連續正向旋轉。因此，使用者在騎自行車時需要向前連續踩動踏板。這樣，在長距離騎自行車行駛時，使用者的雙腿會一直繃緊，從而引起使用者在騎車時腿部僵硬，還會使得腿部肌肉不能均勻發展並減少了肌肉運動的效果。此外，當使用者長時間騎行後、從自行車上下來並在地面上行走時，腿部肌肉會由於單向踩動踏板時過於繃緊而對直接走路感覺不適，從而使得使用者在地面上步履蹣跚。為此，使用者有時會停止向前驅動自行車或是反向踩動踏板。然而，由於單向離合器的緣故，驅動鏈輪的這種反向旋轉力不會傳遞到後輪上，從而浪費了使用者的登踩力。
為了克服上述因自行車的單向驅動裝置而帶來的問題，韓國專利申請公開文本No.95-13589中提出了一種自行車雙向驅動裝置，該驅動裝置使得自行車在正向旋轉力和反向旋轉力的作用下均能在地面上前行。上述韓國專利申請中的雙向驅動裝置對於踏板軸的任何旋轉方向，均能有效地將踏板軸上的旋轉力傳遞到後輪上，這樣，不論使用者沿哪個方向踩動踏板，白行車均能前行。上述雙向驅動裝置包含一個基架，基架上裝有二個安裝架用於將一個驅動鏈輪保持在基架上。該驅動裝置中還有一個驅動力傳輸裝置、一個驅動力換向裝置和一個操作杆裝置。驅動力傳輸裝置用於將踏板軸的旋轉力傳輸到驅動鏈輪上。驅動力換向裝置可以與驅動力傳輸裝置咬合或分開，從而將踏板軸的反向旋轉力先換向為正向旋轉力，再將這個旋轉力傳輸到驅動鏈輪上。操作杆裝置可以由使用者選擇操縱以確定雙向驅動裝置的兩種工作模式一種正向驅動模式和一種反向驅動模式。在正向驅動模式下，驅動力傳輸裝置與驅動力換向裝置脫離，這樣，驅動力傳輸裝置可將踏板軸的旋轉力傳輸到驅動鏈輪上。在反向驅動模式下，驅動力傳輸裝置與驅動力換向裝置咬合，這樣，可先將踏板軸的反向旋轉力換向為正向旋轉力，再將這個旋轉力傳輸到驅動鏈輪上。
也就是說，如果使用者通過操作杆裝置將驅動模式變換為反向驅動模式，則驅動力換向裝置與驅動力傳輸裝置咬合，這樣踏板軸的反向旋轉力可以換向為正向旋轉力，從而使驅動力傳輸裝置沿正向旋轉。因此。上述雙向驅動裝置使得自行車在踏板軸的任何旋轉方向下均能前行。
然而，上述自行車雙向驅動裝置存在一定的問題，即在騎車時如果希望在兩種驅動模式下進行轉換，那麼他必須操縱操作杆裝置。因此這種雙向驅動裝置不便使用。
在反向驅動模式下通過驅動力換向裝置將踏板軸的旋轉力傳輸到驅動力傳輸裝置上時，這種雙向驅動裝置的結構還會降低傳動速比。因此，同正向驅動模式相比，在反向驅動模式下，會降低自行車的速度。出現的另外一個問題是驅動力換向裝置與驅動力傳輸裝置的結構均很複雜並包含很多部件，因而使自行車的製造過程較複雜。因此上述雙向驅動裝置降低了生產率並增加了自行車成本。
發明概述因此，為了解決現有技術中的上述問題，本發明的一個目的就是提供一種自行車雙向驅動裝置，而使用者不需操縱任何操作杆裝置，從而使使用者在騎車時更為方便。
本發明的另一個目的就是提供一種自行車雙向驅動裝置，該裝置結構簡單、部件數量較少，因而製造過程簡單、能提高生產率並降低費用。
本發明的另一個目的就是提供一種自行車雙向驅動裝置，該裝置使得後輪能夠沿反向旋轉，從而可以將自行車順利倒行。
本發明的另一個目的就是提供一種自行車雙向驅動裝置，該裝置組裝為一個單一的總成結構，它既可以裝在後輪軸轂上，也可以裝在踏板軸上，因此，使用者可以容易地維修或更換該驅動裝置，而自行車生產廠家也能容易地製造自行車部件，從而提高製造這種裝置時的工作效率。
本發明的另一個目的就是提供一種自行車雙向驅動裝置，該裝置上帶有一種能夠有效地防止後輪叉架上的軸固定叉被意外打開的裝置，從而提高了自行車的耐用性。
為了實現上述目的，本發明的第一個最佳實施例中的雙向驅動裝置包含一個從動鏈輪，其以可拆卸和可旋轉的方式安裝在自行車後輪的一側並與後輪間隔開，該從動鏈輪通過一個鏈條連接著驅動鏈輪並可利用踏板的旋轉力帶動後輪旋轉，該從動鏈輪是一個帶有內齒和外齒的齒圈；一個後輪軸轂固定在後輪的中心，同時又安裝在一個固定軸上並可旋轉，從而將後輪可旋轉地支撐在固定軸上；一個後輪齒輪，其固定在後輪軸轂上並可拆卸，從而可與後輪軸轂一起繞著固定軸旋轉，該後輪齒輪偏心安裝在從動鏈輪的一個同心空腔內，從而在後輪齒輪與從動鏈輪之間形成一個偏心空隙，這樣，後輪齒輪可將從動鏈輪的旋轉力傳遞到後輪上；一個固定的中介齒輪，其帶著一個固定軸安裝在偏心空隙中並總與後輪齒輪的外齒嚙合著；一個可移動的中介齒輪，其帶著一個可移動軸安裝在偏心空隙中，從而使得中介齒輪總與從動鏈輪的內齒嚙合著並可以在兩個位置之間移動在第一位置上，可移動的中介齒輪同時與從動鏈輪和固定的中介齒輪嚙合，以使後輪齒輪沿正向旋轉，在第二位置上，可移動中介齒輪同時與從動鏈輪和後輪齒輪嚙合，以使後輪齒輪沿正向旋轉，當從動鏈輪受到踏板的正向旋轉力的作用而正向轉動時，可移動中介齒輪位於第一位置，而當從動鏈輪受到踏板的反向旋轉力的作用而反向轉動時，可移動中介齒輪位於第二位置；以及一個固定架，在其內表面上帶有一個弧形導槽，該固定架固定安裝在固定軸上並支撐著後輪齒輪、從動鏈輪和兩個中介齒輪，導槽暴露在偏心空隙中，其彎曲半徑與從動鏈輪的內齒表面的彎曲半徑相等，該導槽支撐著可移動中介齒輪的可移動軸並使該可移動軸能夠移動，以使可移動軸根據從動鏈輪的旋轉方向而在第一和第二位置之間移動。
從動鏈輪優選製成一個鏈輪組的形式，該鏈輪組中包含一組不同直徑的鏈輪，從而在將踏板的旋轉力向從動鏈輪傳遞時，踏板的旋轉速度可以變化。
在另一個最佳實施例中，雙向驅動裝置包含一個驅動鏈輪，其以可拆卸和可旋轉的方式安裝在自行車踏板軸的一側並與踏板軸間隔開，該驅動鏈輪通過一個鏈條連接著後輪的從動鏈輪並可利用踏板的旋轉力帶動後輪旋轉，該驅動鏈輪是一個帶有內齒和外齒的齒圈；一個踏板齒輪，其固定在踏板軸上並可拆卸，從而可與踏板軸一起旋轉，踏板齒輪偏心安裝在驅動鏈輪的一個同心空腔內，從而在踏板齒輪與驅動鏈輪之間形成一個偏心空隙，這樣，踏板齒輪可將踏板軸的旋轉力傳遞到驅動鏈輪上；一個固定的中介齒輪，其帶著一個固定軸安裝在偏心空隙中並總與驅動鏈輪的內齒嚙合著；一個可移動中介齒輪，其帶著一個可移動軸安裝在偏心空隙中，從而使得中介齒輪總與踏板齒輪的外齒嚙合著並可以在兩個位置之間移動在第一位置上，可移動中介齒輪同時與踏板齒輪和固定的中介齒輪嚙合，以使驅動鏈輪沿正向旋轉，在第二位置上，可移動中介齒輪同時與踏板齒輪和驅動鏈輪的內齒嚙合，以使驅動鏈輪沿正向旋轉，當踏板齒輪受到踏板的正向旋轉力的作用而正向轉動時，可移動中介齒輪位於第一位置，而當踏板齒輪受到踏板的反向旋轉力的作用而反向轉動時，可移動中介齒輪位於第二位置；以及一個固定架，在其內表面上帶有一個弧形導槽，該固定架固定安裝在踏板軸上並支撐著踏板齒輪、驅動鏈輪和兩個中介齒輪，導槽暴露在偏心空隙中，其彎曲半徑與踏板齒輪的外齒表面的彎曲半徑相等，該導槽支撐著可移動中介齒輪的可移動軸並使該可移動軸能夠移動，以使可移動軸根據踏板齒輪的旋轉方向而在第一和第二位置之間移動。
在另一個最佳實施例中，可移動中介齒輪由兩個不同直徑的齒輪構成，兩個齒輪以相同的方式固定在可移動軸上。
在另一個最佳實施例中，雙向驅動裝置還包含一個第一附加中介齒輪，其具有一個固定軸並安裝在偏心空隙中，其位置與固定的中介齒輪相反並總與驅動鏈輪的內齒嚙合著；一個第二附加中介齒輪，其具有一個固定軸並安裝在偏心空隙中，它總與第一附加中介齒輪嚙合著但不與踏板齒輪或驅動鏈輪嚙合，當踏板齒輪沿反向旋轉時，上述第二附加中介齒輪可以與可移動中介齒輪嚙合上。
在另一個最佳實施例中，固定架上的弧形導槽完全穿通，從而形成一個弧形導孔，一個杆沿橫向安裝在軸的外端以使可移動中介齒輪的可移動軸加長並插入弧形導孔中，從而支撐著軸並使之可旋轉，在杆的下端部固定安裝著一個磁鐵，該磁鐵還與踏板軸相接觸，因而可以沿著與踏板齒輪相同的旋轉方向轉動，以使可移動中介齒輪的軸能更加有效地移動。
附圖簡要說明下面將通過參考附圖而對本發明進行詳細解釋，以使本發明的上述和其它目的、特徵以及其它優點更加清楚地顯示出來，附圖包括
圖1是根據本發明的自行車雙向驅動裝置的第一個最佳實施例的局部剖開的截面圖，該驅動裝置安裝在自行車後輪軸轂上；圖2是上面的雙向驅動裝置沿圖1中的Ⅱ-Ⅱ線剖開的截面圖；圖3是用於防止後輪叉架上的軸固定叉被意外打開的裝置的側視圖；圖4是根據本發明的自行車雙向驅動裝置的第二個最佳實施例的局部剖開的截面圖，該驅動裝置安裝在自行車踏板軸上；圖5是上面的雙向驅動裝置沿圖4中的Ⅴ-Ⅴ線剖開的截面圖；圖6是根據本發明的自行車雙向驅動裝置的第三個最佳實施例的局部剖開的截面圖，該驅動裝置中裝有一個可移動中介齒輪，該中介齒輪是一個複式齒輪；圖7是上面的雙向驅動裝置沿圖6中的Ⅶ-Ⅶ線剖開的截面圖；圖8是根據本發明的自行車雙向驅動裝置的第四個最佳實施例的局部剖開的截面圖，該驅動裝置中裝有兩個附加的固定的中介齒輪；圖9是根據本發明的自行車雙向驅動裝置的第五個最佳實施例的局部剖開的截面圖，該驅動裝置中裝有一個可移動中介齒輪，該中介齒輪的軸上連接著一個磁鐵。
本發明的最佳實施例圖1是根據本發明的自行車雙向驅動裝置的第一個最佳實施例的局部剖開的截面圖，該驅動裝置安裝在自行車後輪軸轂上。圖2是上面的雙向驅動裝置沿圖1中的Ⅱ-Ⅱ線剖開的截面圖。圖3是用於防止後輪叉架上的軸固定叉被意外打開的結構的側視圖。
本發明的雙向驅動裝置既可以裝在自行車的踏板軸上，也可以裝在後輪軸轂上，不論裝在哪個位置，均不會影響本發明的功能。
在圖1至3顯示的第一個最佳實施例中，驅動裝置安裝在自行車後輪軸轂11上。如圖1至3所示，本發明的第一個最佳實施例中的驅動裝置用於將一個踏板2的旋轉力傳遞到後輪10上，該驅動裝置中包含一個從動鏈輪14、後輪軸轂11、一個後輪齒輪12、一個固定架13、一個帶有一個固定軸16c的固定的中介齒輪16、一個帶有一個可移動軸15c的可移動中介齒輪15。在上述驅動裝置的工作過程中，踏板2的旋轉力可通過一個驅動鏈輪、一個鏈條、從動鏈輪14、兩個中介齒輪15和16中的至少一個、後輪齒輪12和後輪軸轂11傳遞到後輪10上。
從動鏈輪14以可拆卸和可旋轉的方式安裝在後輪10的一側的中心上並與後輪10間隔開。從動鏈輪14還通過一個鏈條連接著驅動鏈輪，不論踏板2的轉動方向如何，從動鏈輪14均能利用踏板2的旋轉力而使後輪10沿正向旋轉。上述從動鏈輪14是一個帶有內齒和外齒的齒圈。
後輪軸轂11固定在後輪10的中心，同時又可旋轉地安裝在後輪10的一個固定軸17即中心軸上，從而將後輪10可旋轉地支撐在固定軸17上。
後輪齒輪12可拆卸地固定在後輪軸轂11上，從而可與後輪軸轂11一起繞著固定軸17旋轉。上述後輪齒輪12偏心安裝在從動鏈輪14的一個同心空腔內，從而在後輪齒輪12與從動鏈輪14之間形成一個偏心空隙，這樣，後輪齒輪12相對於從動鏈輪14的中心軸線來說是偏心的。上述後輪齒輪12用於將從動鏈輪14的旋轉力傳遞到後輪10上。
帶有固定軸16c的固定的中介齒輪16安裝在後輪齒輪12和從動鏈輪14之間的偏心空隙中，中介齒輪16總與後輪齒輪12的外齒嚙合著。
同時，帶有可移動軸15c的可移動中介齒輪15安裝在偏心空隙的上部，從而使得中介齒輪15總與從動鏈輪14的內齒嚙合著並可以在兩個位置之間移動一個第一位置和一個第二位置，這是由於軸15c可以沿著與從動鏈輪14相同的方向在一定距離內移動而形成的。當從動鏈輪14受到踏板2的正向旋轉力的作用而正向轉動時，可移動中介齒輪15位於第一位置。也就是說，當踏板2沿正向旋轉以正向轉動從動鏈輪14時，可移動中介齒輪15位於第一位置，此時，齒輪15同時與從動鏈輪14和固定的中介齒輪16嚙合，這樣可使後輪齒輪12和後輪10沿正向旋轉。而當從動鏈輪14受到踏板2的反向旋轉力的作用而反向轉動時，可移動中介齒輪15位於第二位置。也就是說，當踏板2沿反向旋轉以反向轉動從動鏈輪14時，可移動中介齒輪15移至第二位置，此時，齒輪15同時與從動鏈輪14和後輪齒輪12嚙合，這樣可使後輪齒輪12和後輪10沿著與踏板2的旋轉方向相反的正向旋轉。
固定架13在其內表面上有一個弧形導槽15h。該導槽15h暴露在後輪齒輪12和從動鏈輪14之間的偏心空隙中，其彎曲半徑與從動鏈輪14的內齒表面的彎曲半徑相等。上述導槽15h用於接受和支撐著可移動中介齒輪15的可移動軸15c並使可移動軸15c可以移動，由於可移動中介齒輪15總與從動鏈輪14的內齒嚙合著，因此可移動軸15c可以根據從動鏈輪14的旋轉方向而在第一和第二位置之間移動。固定架13固定安裝在固定軸17上並支撐著後輪齒輪12、從動鏈輪14和兩個中介齒輪15和16。
在本發明中，優選將從動鏈輪14製成一個鏈輪組的形式，該鏈輪組中包含一組不同直徑的鏈輪，從而在將踏板2的旋轉力向從動鏈輪14傳遞時，踏板2的旋轉速度可以變化。在圖1至3中顯示的最佳實施例中，從動鏈輪14是一個鏈輪組，該鏈輪組中包含，例如，六個不同直徑的鏈輪。
鏈條(未畫出)環繞著驅動鏈輪和從動鏈輪，從而將踏板2的旋轉力通過驅動鏈輪和從動鏈輪而傳遞到後輪10上。在後輪齒輪12、固定架13和從動鏈輪14的結合處裝有一組軸承19，從而有效地減少了結合處的摩擦接觸造成的能量損耗。
後輪齒輪12優選沿著與後輪齒輪12的旋轉方向相同的方向通過螺紋擰在後輪軸轂11上。為了防止後輪叉架1上的軸固定叉被意外打開，固定軸17的每個端部在中心處有部分凹陷，從而分別形成一個叉架座，每個叉架座上有兩個沿徑向相互對立的月牙形止動塊18，如圖3所示。固定軸17位於叉架的腹部，而叉架則牢固地安置在軸17上的叉架座中並在兩側被二月牙形止動塊卡住。當固定軸17按上述方式安置好後，可用兩個螺母從固定軸17的兩端向後輪叉架1擰緊，從而將固定軸17固定在後輪叉架1上。
根據第一個最佳實施例的安裝在後輪軸轂11上的上述雙向驅動裝置，其工作過程如下所述。
當騎在自行車上的使用者沿正向踩動踏板2時，踏板2的正向旋轉力通過鏈條傳遞到從動鏈輪14上，從而帶動從動鏈輪14沿著相同的方向，即圖2中箭頭「a」所示的方向正向旋轉。這種情況下，帶有可移動軸15c並與從動鏈輪14的內齒嚙合著的可移動中介齒輪15在固定架13的弧形導槽15h的引導下從第二位置移動到第一位置，從而與固定的中介齒輪16嚙合上。在第一位置上，從動鏈輪14上的正向旋轉力通過兩個中介齒輪15和16傳遞到後輪齒輪12上。也就是說，在第一位置上，可移動中介齒輪15是沿正向旋轉的，而固定的中介齒輪16是沿反向旋轉的，如圖2中的箭頭所示。由於固定的中介齒輪16的反向旋轉的作用，與固定的中介齒輪16的外齒嚙合著的後輪齒輪12會沿正向旋轉。簡而言之，如果從動鏈輪14是沿著圖2中的箭頭「a」所示的方向正向旋轉，後輪齒輪12和後輪軸轂11會沿正向旋轉。
而當騎在自行車上的使用者沿反向踩動踏板2時，踏板2的反向旋轉力通過鏈條傳遞到從動鏈輪14上，從而帶動從動鏈輪14沿著相同的方向，即圖2中箭頭「b」所示的方向反向旋轉。這種情況下，可移動中介齒輪15在固定架13的弧形導槽15h的引導下從第一位置移動到第二位置，從而與後輪齒輪12嚙合上並與固定的中介齒輪16分開。在第二位置上，反向旋轉的可移動中介齒輪15使得後輪齒輪12沿圖2中箭頭所示的正向旋轉。簡而言之，如果鏈輪14是沿著圖2中的箭頭「b」所示的方向反向旋轉，後輪齒輪12和後輪軸轂11會沿正向旋轉。
上述雙向驅動裝置不會影響後輪10的反向旋轉動作，因此使用者可以將自行車順利倒行。即在使用者將自行車倒行時，後輪齒輪12和後輪軸轂11會沿著圖2中的箭頭「c」所示的方向反向旋轉。這種情況下，容納於弧形導槽15h中的可移動軸15c不會與後輪齒輪12和後輪軸轂11一起作反向旋轉動作，這樣後輪齒輪12和後輪軸轂11可以自由地反向旋轉，從而將自行車順利倒行。
因此，在需要將自行車倒行時，根據本發明的第一個最佳實施例的雙向驅動裝置使得使用者不必操縱任何操作杆。
圖4是根據本發明的自行車雙向驅動裝置的第二個最佳實施例的局部剖開的截面圖。圖5是上面的雙向驅動裝置沿圖4中的Ⅴ-Ⅴ線剖開的截面圖。本實施例的驅動裝置安裝在自行車踏板軸21上而不是後輪軸轂11上，這與第一個最佳實施例不同。
如圖4和5所示，本發明的第二個最佳實施例的驅動裝置用於將一個踏板2的旋轉力傳遞到後輪上，該驅動裝置包含一個驅動鏈輪24、一個踏板齒輪22、一個固定架23、一個帶有一個固定軸26cd固定的中介齒輪26、一個帶有一個可移動軸25cd可移動中介齒輪25。在上述驅動裝置的工作過程中，踏板2的旋轉力可通過踏板齒輪22、兩個中介齒輪25和26中的至少一個、驅動鏈輪24、一個鏈條、一個從動鏈輪和一個後輪軸轂傳遞到後輪上。
驅動鏈輪24以可拆卸和可旋轉的方式安裝在踏板軸21的一側並與踏板軸21間隔開。驅動鏈輪24還通過一個鏈條連接著從動鏈輪，不論踏板2的轉動方向如何，驅動鏈輪24均能利用踏板2的旋轉力而使後輪10沿正向旋轉。上述驅動鏈輪24是一個帶有內齒和外齒的齒圈。
踏板齒輪22固定在踏板軸21上並可拆卸，從而可與踏板軸21一起旋轉。上述踏板齒輪22偏心安裝在驅動鏈輪24的一個同心空腔內，從而在踏板齒輪22與驅動鏈輪24之間形成一個偏心空隙，這樣，踏板齒輪22相對於驅動鏈輪24的中心軸線來說是偏心的。上述踏板齒輪22用於將踏板2的旋轉力傳遞到驅動鏈輪24上。
帶有固定軸26c的固定的中介齒輪26安裝在踏板齒輪22和驅動鏈輪24之間的偏心空隙中，中介齒輪26總與驅動鏈輪24的內齒嚙合著。
同時，帶有可移動軸25c的可移動中介齒輪25安裝在偏心空隙的上部，從而使得中介齒輪25總與踏板齒輪22的外齒嚙合著並可以在兩個位置之間移動一個第一位置和一個第二位置，這是由於軸25c可以沿著與踏板齒輪22相同的方向在一定距離內移動而形成的。當踏板齒輪22受到踏板2的正向旋轉力的作用而正向轉動時，可移動中介齒輪25位於第一位置。也就是說，當踏板2沿正向旋轉以正向轉動踏板齒輪22時，可移動中介齒輪25位於第一位置，此時齒輪25同時與踏板齒輪22和固定的中介齒輪26嚙合，這樣可使驅動鏈輪24沿正向旋轉。而當踏板齒輪22受到踏板2的反向旋轉力的作用而反向轉動時，可移動中介齒輪25位於第二位置。也就是說，當踏板2沿反向旋轉以反向轉動踏板齒輪22時，可移動中介齒輪25移至第二位置，此時齒輪25同時與踏板齒輪22和驅動鏈輪24嚙合，這樣可使驅動鏈輪24沿著與踏板2的旋轉方向相反的正向旋轉。
固定架23在其內表面上有一個弧形導槽25h。該導槽25h暴露在踏板齒輪22和驅動鏈輪24之間的偏心空隙中，其彎曲半徑與踏板齒輪22的外齒表面的彎曲半徑相等。上述導槽25h用於接受和支撐著可移動中介齒輪25的可移動軸25c並使可移動軸25c可以移動，由於可移動中介齒輪25總與踏板齒輪22的外齒嚙合著，因此可移動軸25c可以根據踏板齒輪22的旋轉方向而在第一和第二位置之間移動。固定架23固定安裝在踏板軸21上並支撐著踏板齒輪22、驅動鏈輪24和兩個中介齒輪25和26。
在本發明中，優選將驅動鏈輪24製成一個鏈輪組的形式，該鏈輪組包含一組不同直徑的鏈輪，從而在將踏板2的旋轉力通過驅動鏈輪24向從動鏈輪傳遞時，踏板2的旋轉速度可以變化。在圖4和5中顯示的最佳實施例中，驅動鏈輪24是一個鏈輪組，該鏈輪組中包含，例如，三個不同直徑的鏈輪。
鏈條(未畫出)環繞著驅動鏈輪和從動鏈輪，從而將踏板2的旋轉力通過驅動鏈輪和從動鏈輪而傳遞到後輪上。在踏板齒輪22、固定架23和驅動鏈輪24的結合處裝有一組軸承29，從而有效地減少了結合處的摩擦接觸造成的能量損耗。
根據第二個最佳實施例的安裝在踏板軸21上的上述雙向驅動裝置，其工作過程如下所述。
當騎在自行車上的使用者沿正向踩動踏板2時，踏板2的正向旋轉力通過踏板軸21傳遞到踏板齒輪22上，從而帶動踏板齒輪22沿著相同的方向，即圖5中箭頭「d」所示的方向正向旋轉。這種情況下，帶有可移動軸25c並與踏板齒輪22的外齒嚙合著的可移動中介齒輪25在固定架23的弧形導槽25h的引導下從第二位置移動到第一位置，從而與固定的中介齒輪26嚙合上。在第一位置上，踏板齒輪22上的正向旋轉力通過兩個中介齒輪25和26傳遞到驅動鏈輪24上。也就是說，在第一位置上，可移動中介齒輪25是沿反向旋轉的，而固定的中介齒輪26是沿正向旋轉的，如圖5中的箭頭所示。由於固定的中介齒輪26的正向旋轉的作用，與固定的中介齒輪26的外齒嚙合著的驅動鏈輪24會沿正向旋轉。簡而言之，如果踏板齒輪22是沿著圖5中的箭頭「d」所示的方向正向旋轉，驅動鏈輪24會沿正向旋轉。
而當騎在自行車上的使用者沿反向踩動踏板2時，踏板2的反向旋轉力通過踏板軸21傳遞到踏板齒輪22上，從而帶動踏板齒輪22沿著相同的方向，即圖5中箭頭「e」所示的方向反向旋轉。這種情況下，可移動中介齒輪25在固定架23的弧形導槽25h的引導下從第一位置移動到第二位置，從而與驅動鏈輪24嚙合上並與固定的中介齒輪26分開。在第二位置上，反向旋轉的可移動中介齒輪25使得驅動鏈輪24沿圖5中的箭頭所示的正向旋轉。簡而言之，如果踏板齒輪22是沿著圖5中的箭頭「e」所示的方向反向旋轉，驅動鏈輪24會沿正向旋轉。
上述雙向驅動裝置不會影響後輪10的反向旋轉動作，因此使用者可以將自行車順利倒行。即在使用者將自行車倒行時，後輪軸轂會沿反向旋轉，這樣，通過鏈條連接著從動鏈輪的驅動鏈輪24會沿著圖5中的箭頭「f」所示的方向反向旋轉。這種情況下，容納於弧形導槽25h中的可移動軸25c不會與驅動鏈輪24一起作反向旋轉動作，這樣後輪軸轂可以自由地反向旋轉，從而將自行車順利倒行。
因此，在需要將自行車倒行時，根據本發明的第二個最佳實施例的雙向驅動裝置使得使用者不必操縱任何操作杆。
圖6是根據本發明的自行車雙向驅動裝置的第三個最佳實施例的局部剖開的截面圖。圖7是上面的雙向驅動裝置沿圖6中的Ⅶ-Ⅶ線剖開的截面圖。在該第三個最佳實施例中，帶有一個可移動軸30c的可移動中介齒輪30是一個複式齒輪。也就是說，可移動中介齒輪30包含兩個不同直徑的齒輪，二齒輪以相同的方式固定在軸30c上。這種可移動中介齒輪30可以控制踏板齒輪22與驅動鏈輪24之間的傳動比，從而方便地控制驅動鏈輪24相對於踏板齒輪22的轉動圈數。
圖8是根據本發明的自行車雙向驅動裝置的第四個最佳實施例的局部剖開的截面圖。在該第四個最佳實施例中，驅動裝置中裝有第一和第二附加中介齒輪31和32，二者分別具有固定軸。第一附加中介齒輪31安裝在踏板齒輪22和驅動鏈輪24之間的偏心空隙中，其位置與固定的中介齒輪26相反並總與驅動鏈輪24的內齒嚙合著。第二附加中介齒輪32安裝在上述偏心空隙中並總與第一附加中介齒輪31嚙合著但不與踏板齒輪22或驅動鏈輪24嚙合。當踏板齒輪22沿反向旋轉時，上述第二附加中介齒輪32可以與可移動中介齒輪30嚙合上。
由於兩個附加中介齒輪31和32的作用，可以減少可移動中介齒輪30的移動距離，這樣當可移動中介齒輪30在兩個位置之間移動時，可以有效地減少其移動時間。
圖9是根據本發明的自行車雙向驅動裝置的第五個最佳實施例的局部剖開的截面圖。在該第五個最佳實施例中，固定架23上的弧形導槽完全穿通，從而形成一個弧形導孔30h。一個杆33沿橫向安裝在軸30c的外端以使可移動中介齒輪的軸30c加長並插入弧形導孔30h中，從而支撐著軸30c並使之可旋轉。在杆33的下端部固定安裝著一個磁鐵34。該磁鐵34還與踏板軸21相接觸，因而可以沿著與踏板齒輪22相同的旋轉方向轉動，以使可移動中介齒輪30的軸30c能更加有效地移動。
在上述本發明的雙向驅動裝置中，齒輪可以選用各種形狀的齒。特別是，齒輪的齒優選為圓拱形，這種形狀可以使齒能快速咬合且力傳輸效率較高。
工業應用性如上所述，本發明提供了一種自行車雙向驅動裝置，該驅動裝置使得自行車在正向旋轉力和反向旋轉力的作用下均能前行，而使用者不需操縱任何操作杆裝置，從而使使用者騎車時更為方便。該驅動裝置結構簡單、部件數量較少，因而製造過程簡單、能提高生產率並降低費用。該驅動裝置還使得後輪能夠沿反向旋轉，從而可以將自行車順利倒行。該驅動裝置組裝為一個單一的總成結構，它既可以裝在後輪軸轂上，也可以裝在踏板軸上，因此，使用者可以容易地維修或更換該驅動裝置，而自行車生產廠家也能容易地製造自行車部件，從而提高製造這種裝置時的工作效率。該驅動裝置上還帶有一種結構，其能夠有效地防止後輪叉架上的軸固定叉被意外打開，從而提高了自行車的耐用性。
雖然上面是通過最佳實施例對本發明作了解釋，但對於本領域的技術人員來說，可以理解，在不脫離附屬的權利要求書中所確定的本發明的範圍和精神的前提下，可以作出各種修改、增加和替換。
權利要求
1．一種自行車雙向驅動裝置，包含一個從動鏈輪，其以可拆卸和可旋轉的方式安裝在自行車後輪的一側並與後輪間隔開，該從動鏈輪通過一個鏈條連接著驅動鏈輪並可利用踏板的旋轉力帶動後輪旋轉，該從動鏈輪是一個帶有內齒和外齒的齒圈；一個軸轂，其固定在後輪的中心，同時又可旋轉地安裝在一個固定軸上，從而將後輪可旋轉地支撐在固定軸上；一個後輪齒輪，其可拆卸地固定在上述軸轂上，從而可與軸轂一起繞著固定軸旋轉，該後輪齒輪偏心安裝在從動鏈輪的一個同心空腔內，從而在後輪齒輪與從動鏈輪之間形成一個偏心空隙，這樣，後輪齒輪可將從動鏈輪的旋轉力傳遞到後輪上；一個固定的中介齒輪，其帶有一個固定軸並且安裝在上述偏心空隙中，並總與後輪齒輪的外齒嚙合著；一個可移動中介齒輪，其帶有一個可移動軸並且安裝在上述偏心空隙中，從而使得中介齒輪總與從動鏈輪的內齒嚙合著並可以在兩個位置之間移動在第一位置上，可移動中介齒輪同時與從動鏈輪和固定的中介齒輪嚙合，以使後輪齒輪沿正向旋轉，在第二位置上，可移動中介齒輪同時與從動鏈輪和後輪齒輪嚙合，以使後輪齒輪沿正向旋轉，當從動鏈輪受到踏板的正向旋轉力的作用而正向轉動時，可移動中介齒輪位於第一位置，而當從動鏈輪受到踏板的反向旋轉力的作用而反向轉動時，可移動中介齒輪位於第二位置；以及一個固定架，在其內表面上帶有一個弧形導槽，該固定架固定安裝在上述固定軸上並支撐著後輪齒輪、從動鏈輪和兩個中介齒輪，該導槽暴露在上述偏心空隙中，其彎曲半徑與從動鏈輪的內齒表面的彎曲半徑相等，該導槽支撐著可移動中介齒輪的可移動軸並使該可移動軸能夠移動，以使可移動軸根據從動鏈輪的旋轉方向而在第一和第二位置之間移動。
2．根據權利要求1的雙向驅動裝置，其中從動鏈輪製成一個鏈輪組的形式，該鏈輪組中包含一組不同直徑的鏈輪，從而在將上述踏板的旋轉力向從動鏈輪傳遞時，踏板的旋轉速度可以變化。
3．根據權利要求1的雙向驅動裝置，其中上述固定軸的每個端部在中心處均有部分凹陷，從而分別形成一個叉架座，每個叉架座上有兩個沿徑向相互對立的月牙形止動塊，該月牙形止動塊可以防止後輪叉架上的軸固定叉被意外打開。
4．一種自行車雙向驅動裝置，包含一個驅動鏈輪，其以可拆卸和可旋轉的方式安裝在自行車踏板軸的一側並與踏板軸間隔開，該驅動鏈輪通過一個鏈條連接著後輪的從動鏈輪並可利用踏板的旋轉力帶動後輪旋轉，該驅動鏈輪是一個帶有內齒和外齒的齒圈；一個踏板齒輪，其可拆卸地固定在踏板軸上，從而可與踏板軸一起旋轉，該踏板齒輪偏心安裝在驅動鏈輪的一個同心空腔內，從而在踏板齒輪與驅動鏈輪之間形成一個偏心空隙，這樣，該踏板齒輪可將踏板軸的旋轉力傳遞到驅動鏈輪上；一個固定的中介齒輪，其帶有一個固定軸並且安裝在上述偏心空隙中，並總與驅動鏈輪的內齒嚙合著；一個可移動中介齒輪，其帶有一個可移動軸並且安裝在上述偏心空隙中，從而使得中介齒輪總與踏板齒輪的外齒嚙合著並可以在兩個位置之間移動在第一位置上，可移動中介齒輪同時與踏板齒輪和固定的中介齒輪嚙合，以使驅動鏈輪沿正向旋轉，在第二位置上，可移動中介齒輪同時與踏板齒輪和驅動鏈輪的內齒嚙合，以使驅動鏈輪沿正向旋轉，當踏板齒輪受到踏板的正向旋轉力的作用而正向轉動時，可移動中介齒輪位於第一位置，而當踏板齒輪受到踏板的反向旋轉力的作用而反向轉動時，可移動中介齒輪位於第二位置；以及一個固定架，在其內表面上帶有一個弧形導槽，該固定架固定安裝在踏板軸上並支撐著踏板齒輪、驅動鏈輪和兩個中介齒輪，導槽暴露在上述偏心空隙中，其彎曲半徑與踏板齒輪的外齒表面的彎曲半徑相等，該導槽支撐著可移動中介齒輪的可移動軸並使該可移動軸能夠移動，以使可移動軸根據踏板齒輪的旋轉方向而在第一和第二位置之間移動。
5．根據權利要求4的雙向驅動裝置，其中驅動鏈輪製成一個鏈輪組的形式，該鏈輪組中包含一組不同直徑的鏈輪，從而在將上述踏板的旋轉力通過驅動鏈輪向從動鏈輪傳遞時，踏板的旋轉速度可以變化。
6．根據權利要求4的雙向驅動裝置，其中上述可移動中介齒輪由兩個不同直徑的齒輪構成，兩個齒輪以相同的方式固定在可移動軸上。
7．根據權利要求4的雙向驅動裝置，還包含一個第一附加中介齒輪，其具有一個固定軸並安裝在上述偏心空隙中，其位置與固定的中介齒輪相反並總與驅動鏈輪的內齒嚙合著；以及一個第二附加中介齒輪，其具有一個固定軸並安裝在上述偏心空隙中，它總與第一附加中介齒輪嚙合著但不與踏板齒輪或驅動鏈輪嚙合，當踏板齒輪沿反向旋轉時，該第二附加中介齒輪可以與可移動中介齒輪嚙合上。
8．根據權利要求4的雙向驅動裝置，其中所述固定架上的弧形導槽完全穿通，從而形成一個弧形導孔；一個杆沿橫向安裝在上述可移動中介齒輪的可移動軸的一個外端，以使該可移動軸加長並插入弧形導孔中，從而可旋轉地支撐著該可移動軸；在該杆的下端部固定安裝著一個磁鐵，該磁鐵還與踏板軸相接觸，因而可以沿著與踏板齒輪相同的旋轉方向轉動，以使可移動中介齒輪的可移動軸能更加有效地移動。
全文摘要
本發明提出了一種自行車雙向驅動裝置,該驅動裝置使得自行車在踏板正向旋轉力和反向旋轉力的作用下均能前行,而使用者不需操縱任何操作杆裝置。該驅動裝置結構簡單、部件數量較少,並使得後輪10能夠沿反向旋轉,從而可以將自行車倒行。該驅動裝置組裝為一個單一的總成結構,它既可以裝在後輪軸轂11上,也可以裝在踏板軸21上,因此使用者可以容易地維修或更換該驅動裝置,並可提高製造這種裝置時的工作效率。在固定軸17的每個端部處分別成形有兩個月牙形止動塊18,從而有效地防止後輪叉架1上的軸固定叉被意外打開。
文檔編號F16H3/14GK1230931SQ98800916
公開日1999年10月6日 申請日期1998年5月14日 優先權日1997年5月15日
發明者鄭在連, 樸春吉 申請人:鄭在連