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CN101873963A - 用于提高自行车行驶速度的加速系统 - Google Patents

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CN101873963A CN200980000334A CN200980000334A CN101873963A CN 101873963 A CN101873963 A CN 101873963A CN 200980000334 A CN200980000334 A CN 200980000334A CN 200980000334 A CN200980000334 A CN 200980000334A CN 101873963 A CN101873963 A CN 101873963A
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Abstract

公开了一种用于提高自行车行驶速度的加速系统，通过简单地将其安装到同轴安装在自行车的花鼓轴上的主动链轮的一侧，能够使一辆普通自行车，更具体地，一辆小型自行车以远比目前所知更有效的方式简单加速，而无需在自行车的车架上安装额外部件。在自行车工作过程中，通过与主动链轮的花鼓轴联合作用，这种新型加速系统可以将主动链轮的旋转力提高至少两倍。由于主动链轮旋转速度的提高，有可能通过使用仅踩踏踏板一圈所需的力量将自行车的行驶速度提高至少两倍。因此，其允许以远比目前所知更有效的方式便利地使用自行车，而不会感觉到在蹬骑现有技术自行车时产生的厌倦和疲劳。

Description

用于提高自行车行驶速度的加速系统
技术领域
本发明一般涉及自行车，并且更具体地，涉及一种提高自行车行驶速度的加速系统，通过简单地将其安装到位于自行车的主动轮一侧、与花鼓轴同轴布置的固定轴上，能够使一辆普通自行车，更具体地，一辆小型自行车以远比目前所知更有效的方式简单加速，而无需在自行车的车架上安装额外的部件。蹬踩踏板的过程中，通过与主动轮的花鼓轴的联合作用，这种用于自行车的新型加速系统可以将主动轮的旋转力提高至少两倍。
背景技术
总的来说，随着人类发展的历史，自行车已经被作为交通工具使用了很长一段时间。直到目前，自行车在全世界范围内被广泛应用于运动、表演、旅游或户外娱乐活动等目的。
典型地，一辆自行车包括：具有位于前部的前轮和位于其后部的后轮(下文中称为“主动轮”)的车架、一对固定在轴两侧的其上轴向安装有曲柄的踏板，以及经由链条将踏板旋转产生的动力传送给主动轮的动力传输装置。该动力传输装置包括：安装于所述踏板的主动链轮、具有闩的用于向所述主动轮传送动力的从动链轮，以及连接所述主动链轮和所述从动链轮的链条。
目前，已经提出了多种提高自行车行驶速度的尝试。例如，已经提出了一种通过在踏板和主动轮的主动链轮一侧安装多级传输链组件来简单改变链接链条的位置的传输系统。
图1为示出了普通自行车中前链轮和后主动轮之间的动力传输的示意图。如图1中所示，传统自行车通过向前旋转踏板产生的旋转力向前行驶，这种旋转力通过在安装于踏板的轴的前链轮(S1)和安装于主动轮10的后链轮(S2)之间延伸的链条(C)进行传输。
同时，已经为简便运输及便于保管的目的发展出了诸如折叠自行车的小型自行车。结合了诸如小型车轮和轻便主体车架等特殊设计特征的折叠自行车使得自行车可以被折叠到压缩状态，由此便于运输或储存。
尽管如此，这种传统的小型自行车存在难于提高行驶速度的缺陷。由于这种小型自行车安装的是小型车轮，使用者必须用尽全力向下踩压踏板以快速旋转主动轮。因此，不太可能持续提高自行车的行驶速度。这种缺陷导致这种折叠自行车的使用存在局限性。
尽管使用者可以通过蹬骑安装有相对较大的车轮的普通自行车来获得比安装有相对较小的车轮的小型自行车更快的行驶速度，但其要求使用者使用比使用小型自行车大得多的力量。
为了解决上述缺陷，已经提出了多种用于自行车的驱动系统。其中一种途径是，2006年6月8日由Si-Cheol KIM提出的韩国实用新型20-418803公开了一种包括行星齿轮系统的自行车驱动齿轮。
该实用新型提出了一种用于诸如婴儿或小孩使用的三轮车、单轮脚踏车、普通自行车等一些没有使用任何用于在踏板和主动轮之间传输动力的行星齿轮系统的自行车的改良的内部结构。即，该实用新型使用了包括环形齿轮、行星齿轮和恒星齿轮的行星齿轮系统来提高自行车的行驶速度。
如同相关技术领域所熟知的，行星齿轮与恒星齿轮相啮合并且绕其旋转。当所述行星齿轮与环形齿轮啮合并且同时沿所述环形齿轮的内圆周表面旋转时，所述行星齿轮在其轴上自转。所述行星齿轮系统是一种为了通过使得恒星齿轮高速旋转来快速旋转旋转体的传输装置。
在使用了如上所述的行星齿轮系统的上述韩国实用新型中，所述行星齿轮安装在踏板上，使得使用者可以直接向下踩压踏板来旋转主动轮。然后，独立齿轮可以与踏板的旋转数目成比例地转动，由此，通过齿轮间的相互作用增加车轮的旋转数。
由于所述行星齿轮系统安装在如上所述的诸如婴儿或小孩使用的三轮车、单轮脚踏车、普通自行车等自行车上两端固定有踏板的旋转轴上，其使用实际上受到自行车的设计的局限。传统行星齿轮系统的另一个缺陷在于，由于其主要动力是由踏板产生的，其并不能从实质上提高自行车的行驶速度。
还已知提供有另外一种包括安装于前链轮(S1)的行星齿轮系统的自行车。即，恒星齿轮安装在两端固定有一对踏板的旋转轴上，并且三个行星齿轮安装在使用固定盘固定有环形齿轮的箱体内。当使用者蹬踩踏板向前行驶时，旋转轴开始旋转，由此依次带动链轮(S1)和恒星齿轮旋转。所述行星齿轮与所述环形齿轮相啮合并沿所述环形齿轮平稳运动，并且由此通过链条将传动力传输给主动轮。
尽管如此，这种类型的自行车的发展是为了减重训练或便于攀爬上坡路的目的，而不是提高自行车的行驶速度。即，为了增强身体机能，使用者可以采用这种类型的使用了减少齿轮结构的自行车，该结构采用不同尺寸的齿轮/链轮/滑轮一起工作。当然，当使用者使用相对较小的力向下踩踏这类自行车的踏板，有可能骑着这种自行车很容易地攀上向上的坡路。尽管如此，这类自行车仍然存在缺陷，其行星齿轮系统不适于提高自行车的行驶速度。
发明内容
考虑到传统自行车的上述缺陷或不便之处，本发明的一个目的是提供一种用于提高自行车行驶速度的加速系统，通过简单地将其安装到位于自行车的主动轮一侧、与花鼓轴同轴布置的固定轴上，能够使一辆普通自行车，更具体地，一辆小型自行车以远比目前所知更有效的方式简单加速，而无需在自行车的车架上安装额外的部件。
为了实现这一目的，本发明提供一种用于提高自行车行驶速度的加速系统，这类自行车的主动轮安装于在自行车车架的部件之间延伸的花鼓轴上，其中，所述主动轮的一侧安装有链轮，并且所述链轮和安装于自行车的一个踏板上的主动链轮通过在两者之间延伸的链条可操作式连接。改进之处包括：
花鼓衬套，具有沿其一侧的外圆周表面整体形成的恒星齿轮，所述花鼓衬套与形成于所述花鼓轴两端的两个外螺纹中的任意一个相啮合，其中，所述花鼓衬套的外圆周表面上可以安装多个滚动轴承。
滚珠导套，具有形成于其外圆周表面的外螺纹，所述滚珠导套与所述花鼓衬套的外表面可操作地啮合，使得所述滚动轴承可以定位于所述滚珠导套的径向内表面和所述花鼓衬套的径向外表面之间。
齿轮盖，与所述滚珠导套的外螺纹相啮合，所述齿轮盖具有形成于其外圆周表面的一侧的用于引导旋转向一个方向进行的闩以及可以被安装到所述齿轮盖的外圆周表面上的用于支撑所述闩的C型闩弹簧，所述齿轮盖包括借助于多个轴承旋转地支撑多个将与所述恒星齿轮啮合的行星齿轮的多个固定轴，其中，所述固定轴形成于所述齿轮盖的一侧。
齿轮箱，具有形成于其一侧的内圆周表面的多个环形齿轮以及形成于所述齿轮箱的中央开口的内圆周表面的多个齿轮型啮合部，其中，所述齿轮盖的行星齿轮可以与所述齿轮箱的环形齿轮可操作地啮合，并且所述花鼓轴可以穿过所述齿轮箱的中央开口，使得所述齿轮箱可以在所述啮合部件的作用下支撑在所述花鼓轴上。
锁，具有形成于其内圆周表面的内螺纹，所述锁的一侧的外圆周表面形成有多个啮合突起，并且所述锁的另一侧形成有插入导向部，其中，所述内螺纹可以与设置到所述花鼓轴上的啮合部相啮合，其中，所述啮合突起可以与所述齿轮箱的所述啮合部相啮合，并且其中，所述插入导向部可以与衬环一起被插入到所述花鼓衬套内。
中空圆柱传输体，具有形成于其内表面、用于接纳所述齿轮箱的外围表面的内部台阶部件，以及形成于所述传输体一侧的内圆周表面的内螺纹，所述传输体包括多个分别具有不同直径的链轮。
传输盖，具有形成于其一侧的、可以与所述传输体的内螺纹相啮合的外螺纹，以及形成于其内圆周表面的齿轮闩部，其中，所述齿轮盖的所述闩可以与所述齿轮闩部相接触，以使其可以沿一个方向旋转。
如上所述，使用了根据本发明的用于提高自行车行驶速度的加速系统的自行车中，由于主动链轮旋转速度的提高，有可能通过使用仅踩踏踏板一圈所需的力量将自行车的行驶速度提高至少两倍。因此，其允许以远比目前所知更有效的方式便利地使用自行车，而不会感觉到在蹬骑现有技术自行车时产生的厌倦和疲劳。
附图说明
将结合附图对本发明的一个优选实施例进行详细说明，使本发明的上述目的和其他特征及优势更加明显，其中
图1为示出了普通自行车中前链轮和后主动轮之间的动力传输的示意图；
图2为示出了在后主动轮的花鼓轴上安装有根据本发明一个优选实施例的用于提高行驶速度的加速系统的自行车中前链轮和后主动轮之间的动力传输的示意图；
图3为根据本发明的一个优选实施例的用于提高自行车行驶速度的加速系统的分解透视图；
图4为示出了安装在花鼓轴上的加速系统的组装状态的纵向剖视图；
图5为图4所示的加速系统的一个重要部分的局部放大图；
图6A和6B示出了根据本发明一个优选实施例的用于提高行驶速度的加速系统的一个重要部分的操作状态。
具体实施方式
下面，将结合附图2-6B对根据本发明的用于提高自行车行驶速度的加速系统的一个优选实施例的结构和功能进行进一步详细说明。
在开始对根据本发明的一个优选实施例进行进一步详细说明之前，应该注意到，为了清楚和理解的目的，附图中具有相同功能的相同部件在不同视图中采用相同的编号表示。
参见附图2至5，本发明涉及一种用于提高自行车行驶速度的加速系统100，自行车的主动轮10安装在花鼓轴12上，花鼓轴12在车架1的部件之间延伸，其中，所述主动轮10的一侧安装有第二链轮(S2)并且该第二链轮(S2)与第一链轮(S1)可操作地连接，该第一链轮(S1)通过在踏板之间延伸的链条C安装到所述踏板上。
所述加速系统100主要包括：花鼓衬套102、滚珠导套113、齿轮盖106、齿轮箱108、锁109、传输体111以及传输盖110。
所述花鼓衬套102包括沿其一侧的外圆周表面整体形成的恒星齿轮101。所述花鼓衬套102与形成于所述花鼓轴12两端的两个外螺纹12a中的任意一个相啮合，其中，所述花鼓衬套102的外圆周表面上可以安装有多个滚动轴承112。
所述滚珠导套113包括形成于其外圆周表面的外螺纹113a。所述滚珠导套113与所述花鼓衬套102的外表面可操作地啮合，使得所述滚动轴承112可以定位于所述滚珠导套113的径向内表面和所述花鼓衬套102的径向外表面之间。
所述齿轮盖106与所述滚珠导套113的外螺纹113a相啮合。所述齿轮盖106具有形成于其外圆周表面一侧的、用于引导旋转向一个方向进行的闩114，以及可以被安装到所述齿轮盖106的外圆周表面上的用于支撑所述闩114的C型闩弹簧115。所述齿轮盖106包括借助多个轴承105旋转地支撑多个将与所述恒星齿轮101啮合的行星齿轮103的多个固定轴104。所述固定轴104形成于所述齿轮盖106的一侧。
所述齿轮箱108具有形成于其一侧的内圆周表面的多个环形齿轮107，以及形成于所述齿轮箱108的中央开口的内圆周表面的多个齿轮型啮合部108a。所述齿轮盖106的行星齿轮103可以与所述齿轮箱108的环形齿轮107可操作地啮合。所述花鼓轴12可以穿过所述齿轮箱108的中央开口，使得所述齿轮箱108可以在所述啮合部108a的作用下支撑在所述花鼓轴12上。
所述锁109具有形成于其内圆周表面的内螺纹109b，形成于其一侧的外圆周表面的多个啮合突起109a，以及形成于其另一侧的插入导向部109c。所述内螺纹109b可以与安装到所述花鼓轴12上的啮合部2相啮合。所述啮合突起109a可以与所述齿轮箱108的所述啮合部108a相啮合。所述插入导向部109c可以与衬环116一起被插入到所述花鼓衬套102内。
所述中空圆柱传输体111具有形成于其内表面、用于接纳所述齿轮箱108的外围表面的内部台阶部111a，以及形成于所述传输体111一侧的内圆周表面的内螺纹111c。所述传输体111包括多个分别具有不同直径的链轮(S2-S5)。
所述传输盖110具有形成于其一侧的外螺纹110a以及形成于其内圆周表面的齿轮闩部110b，所述外螺纹110a可以与所述传输体111的内螺纹111c相啮合。所述齿轮盖106的所述闩114可以与所述齿轮闩部110b相接触，使其可以向一个方向沿所述齿轮闩部110b旋转。
图3中，标记B(上文中未提及)表示可以设置于所述锁109和所述齿轮箱108之间，以及/或所述齿轮箱108和所述传输体111之间的轴承。
已经详细描述了根据本发明的一个优选实施例的用于提高自行车行驶速度的加速系统100，所述加速系统100的工作过程可理解如下。
当使用者踩踏自行车踏板向前行驶时，由踏板的操作产生的传动力经由在安装于所述轴的前链轮(S1)和安装于所述主动轮10的后链轮(S2)之间延伸的链条(C)被传输给后主动轮10。这时，所述前链轮(S1)和所述后链轮(S2)之间的齿轮速比为1∶3。这种齿轮速比的差别是由所述大链轮(S1)和所述小链轮(S2)之间的直径的差别造成的。即，所述齿轮速比与所述齿轮直径比成反比。
所述前链轮(S1)经由链条(C)与安装到所述主动轮10的所述后链轮(S2-S5)可操作地连接。因此，每当所述踏板转动一周，所述主动轮10转动3周。
根据本发明的加速系统100独立安装于所述主动轮10的花鼓轴12上，使得其可以被简单安装于自行车的车架上，而无需使用任何连接部件。
经过下面的具体描述，应该意识到本发明的核心思想在于主动轮以这样的方式行驶的执行：每当所述第一链轮(S1)转动一周时，所述主动轮转动六周，由此使得所述主动轮10的转动速度至少提高了两倍。
如相关技术领域所熟知的，齿轮比是指两个相互啮合的齿轮之间，或者两个通过普通滚子链相连接的链轮齿之间的齿数关系，或者两个通过传动带相连接的滑轮组的圆周之间的关系。
根据本发明，与增加恒星齿轮101的齿数相比，通过增加行星齿轮103的齿数，可以增加所述恒星齿轮的旋转数。当行星齿轮103的齿数增加时，将与所述行星齿轮103相啮合的环形齿轮107的齿数远比行星齿轮103增加的齿数多得多。因此，与所述齿轮箱108的环形齿轮107可操作式啮合的恒星齿轮101的旋转数也增加。由于所述恒星齿轮101直接安装到所述花鼓轴12上，所述主动轮10的转速可能以这样的方式提高：每当所述第一链轮(S1)转动一周，所述主动轮10转动三或四周。
可以通过链条(C)由所述第二链轮(S2)转动来实现主动轮10的提速。因此，可以通过完成踏板旋转一周所使用的均匀力来提高自行车的前进速度。
当所述主动轮10旋转时，所述传输体111借助所述链轮(S2-S5)和与所述传输体111相啮合的传输盖110一起旋转。这时，在设置于所述齿轮盖106的外圆周表面的闩114的作用下，形成于所述传输盖110的内圆周表面的齿轮闩部110b向一个方向转动。然后，通过形成于所述齿轮盖106的内圆周表面的内螺纹与所述滚珠导套113的外螺纹113a之间的相互啮合，所述齿轮盖106和所述滚珠导套113一起旋转。这时，可滑动式设置到所述滚珠导套113的外圆周表面上的所述滚动轴承112可以减少安装到所述花鼓轴12上的所述花鼓衬套102的所述恒星齿轮101在旋转过程中产生的旋转摩擦。
图6A和图6B示出了根据本发明一种优选的实施例的提高自行车行驶速度的加速系统的重要部件的工作状态。
如图6A和图6B所示，所述行星齿轮103通过所述轴承105可操作式安装到所述齿轮盖106的固定轴104上，并且其可以在所述轴承105的帮助下沿其轴平稳地自转。与此同时，所述行星齿轮103与所述恒星齿轮101相啮合并且绕其旋转。同样，当所述行星齿轮103与所述齿轮箱108的所述环形齿轮107相啮合并且沿所述环形齿轮107的内圆周表面旋转时，所述行星齿轮103绕其轴自转。所述行星齿轮103工作时产生的旋转力可以被传输到所述主动轮10的与所述恒星齿轮101同轴连接的所述花鼓轴12，由此提高所述花鼓轴12和所述恒星齿轮101的旋转速度。这样，其上安装有主动轮10的花鼓轴12可以以比传统速度更快的旋转速度匀速旋转。因此，在使用上述加速系统的本发明中，每当踏板旋转一周，本发明自行车的主动轮10的前进速度可以较传统自行车提高大概至少两倍。
如上所述，通过简单地将用于提高自行车行驶速度的加速系统安装到同轴安装在自行车的花鼓轴上的主动链轮的一侧，能够使一辆普通自行车，更具体地，一辆小型自行车以远比目前所知更有效的方式简单加速，其中，踏板上安装有第一链轮(S1)并且主动轮10上安装有第二链轮(S2)。因此，其允许在曲轴臂周期的踏板动力部分过程中建立更有效的踏板行程率。
由于所述主动轮10的旋转速度的提高，有可能仅使用完成旋转踏板一周所需的力将自行车的行驶速度提高至少两倍。因此，其允许以远比目前所知更有效的方式便利地使用自行车，而不会感觉到在蹬骑现有技术自行车时产生的厌倦和疲劳。
尽管已经结合一个优选实施方式描述了本发明，本领域的普通技术人员应该理解到，在不脱离本发明的范围的情况下，还可以做出各种变化以及可用等同物替代组成部分。此外，在不脱离本发明的基本范围的情况下，还可以做出调整某一特定条件或材料的变型。因此，本发明并不限于作为实施该发明的最好方式而公开的特定的实施例，而是包括包含在所附权利要求范围内的所有实施例。

Claims (1)

1.一种用于提高自行车行驶速度的加速装置，所述加速装置(100)中，主动轮(10)安装在车架(1)上的花鼓轴(12)上，链轮(S2)安装在所述主动轮(10)的一侧，通过链条(C)将自行车的踏板上的主动链轮(S1)和所述主动轮连接，通过所述花鼓轴倍速旋转所述主动轮，其特征在于，所述加速装置(100)包括：
花鼓衬套(102)，其与在所述花鼓轴(12)的两侧形成的外螺纹(12a)中任意一个外螺纹(12a)啮合，并具有一体地设置在中心线上外侧周围的恒星齿轮(101)及设置在外侧周围的滚动轴承(112)；
滚珠导套(113)，以收纳所述滚动轴承(112)的形状与所述花鼓衬套(102)的外径结合，并可以滚动，在外侧周围形成用于螺丝固定所述滚珠导套(113)与后述齿轮盖(106)的外螺纹(113a)；及
齿轮盖(106)，其嵌合于所述滚珠导套(113)的所述外螺纹(113a)，其外侧周围具有引导单向旋转的闩(114)及支撑闩(114)的闩弹簧(115)，其一侧设有多个支撑与所述恒星齿轮(101)齿合驱动的行星齿轮(103)与轴承(105)同时旋转的固定轴(104)，通过各行星齿轮倍数驱动花鼓衬套侧的恒星齿轮及花鼓轴的速度；及
齿轮箱(108)，设置环形齿轮(107)，其内径齿合行星齿轮用于旋转包括上述行星齿轮的齿轮盖(106)，贯通所述花鼓轴(12)的内径里排列形成齿轮型啮合部(108a)，使所述齿轮箱(108)支撑设置在所述花鼓轴(12)上；及
回转轴(109)，其具有与设置在所述花鼓轴(12)上的啮合部(2)螺固设置的内螺纹(109b)，在圆周上被所述齿轮箱(108)侧所述啮合部(108a)引导嵌合的啮合突起(109a)，及同形成有所述恒星齿轮(101)的所述花鼓衬套(102)内径上的衬环(116)一起引导的导向部(109c)；及
中空圆柱传输体(111)，其具有用于收纳所述齿轮箱(108)外侧周围的台阶部(111a)的中空圆筒形形状，在其外侧周围设有多个不同直径的链轮(S1～S5)，其内径形成有内螺纹(111c)；及
传输盖(110)，其外侧周围设有用于与所述中空圆柱传输体(111)的内螺纹(111c)嵌合的外螺纹(110a)，其内径设有用于接触齿轮盖(106)侧闩(114)可单向旋转的齿轮闩部(110b)。
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