[发明专利]主要用于自行车和类似的被驱动车辆的交替驱动装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种交替驱动装置，主要用于自行车和类似的被驱动车辆，其中所述车辆包括车架和可枢转地连接到车架的被驱动轮，所述驱动装置包括一对设计相同、驱动方向相反且安装在车架的相应两侧的驱动单元，各个所述驱动单元包括相应的摆臂，所述摆臂绕安装在车架上的共同的摆动轴枢转以绕摆动轴进行交替的摆动运动，各个摆臂具有相应的驱动臂，所述驱动臂具有限定驱动路径的边缘，所述单元包括安装在所述车架上并在所述车架上枢转以进行绕驱动轴线的圆形运动的共同的驱动轴，各个驱动单元包括相应的螺栓和驱动轮，所述螺栓具有与所述驱动轴线基本平行的轴线，并且连接到所述共同的驱动轴以及与所述共同的驱动轴一起绕所述驱动轴线沿相应的圆形路径转动，所述驱动轮连接到所述螺栓并在所述螺栓上枢转，所述驱动轮被压向所述驱动路径中相关的一条驱动路径，使得在所述驱动轮转动期间它们的表面沿所述相关的驱动路径先按第一方向、然后按返回的第二方向滚动，由此使所述摆臂进行交替的摆动运动，所述驱动轮彼此机械地连接并且在每个位置它们都绕所述驱动轴相对于彼此在角度上偏移180°，相应的柔性绳连接到所述摆臂中相关的一个摆臂，并且相应的被偏压的(受偏向力的，biased)绕绳筒以这样的方式绕所述被驱动轮的轴安装和连接到所述被驱动轮，即允许扭矩从所述绕绳筒仅沿单一的但相互不同的转动方向传递到所述轮，其中所述绳连接到所述相关的绕绳筒和以相应的预定圈数卷绕在所述相关的绕绳筒上，使得在驱动操作期间所述圈数以相互交替的方式改变。

术语“交替驱动装置”表示这样一种驱动系统，其中提供驱动力的驱动源的输出元件绕圆形路径转动，并且该圆形运动首先转换成交替的摆动运动，然后摆动元件被用于驱动安装在车辆的车架上的车辆被驱动轮。交替驱动装置的操作条件是包括一对相同但相对(相反)着定位的驱动单元，并且驱动单元的驱动曲线应当具有一定的交迭，使得在任何时候都至少有一个单元处于驱动位置。

背景技术

在美国专利US 5,833,257中记载了一种为自行车应用而开发的交替驱动装置，该专利详细公开了这种驱动装置的特性。该专利示出了几种实施方式，从实用的角度来说，其中图11所示的杆联动机构或图16所示的凸轮驱动装置似乎可以实现。凸轮驱动装置的明显优点在于，通过对凸轮盘形状的适当设计，驱动特性可在宽范围内变动，但是在所示的实施方式中，凸轮盘具有大的尺寸和重量，并且凸轮盘的存在大大限制了用于牵引目的的摆动元件的应用。

该凸轮驱动装置实施方式的优选和已研发出的实施例可从主页www.skyex.com/stringbike上获知，其中示出了一辆曾在1999年在拉斯维加斯的国际自行车博览会INTERBIKE和1998年在Friedrichshafen(德国)的EUROBIKE博览会上展出过的自行车的图片。在该实施例中，驱动摆臂被设计为双臂杠杆，并且凸轮盘的外缘被压靠在固定于双臂杠杆下端的滚珠轴承的外圈上。传动比(变速比)的改变由沿杠杆的另一个臂被引导的绳轮的滑动运动来提供。这种设计的缺陷是由凸轮盘对双臂杠杆的轴施加的压力很高，这有可能扭曲车架，并且必须提供特别设计的坚固轴承来抵抗这种高载荷。另一个缺陷是摆臂的前后运动由单个绳轮传递到自行车后轮上的绕绳筒，并且当在摆动运动期间绳轮上的圈数改变时，作用在摆臂上的力具有不仅处在其运动平面内而且沿着横向的分量，所述横向分量有可能使摆臂弯曲，并且其轴承必须被设计成承受这种不希望的扭矩。由塑料材料制成的绳无法抵抗高的弯曲载荷，并且根据寿命测试其在每工作600-800千米之后便会断裂。还有一个缺陷是需要单独的绳偏压组件使摆臂返回到其在每个摆动循环中的初始位置，并且该组件在车架和绕绳筒上需要很大的空间，且它的存在增加了制造成本。

根据所引用的公开文献的图11，驱动臂由相互成钝角的两个部件组成，并且在所述部件的连接轴上设有滚珠轴承，该轴承沿着被设计为连杆的摆臂的内部线性凹槽滚动，其中在摆臂的任一运动方向上，滚珠轴承沿线性凹槽的相对的各个壁滚动。联接件的对称线穿过摆动运动的中心。基于设计上的限制，不可能调节或改变驱动特性，并且可由这种典型的联动驱动装置获得的驱动特性明显不同于由利用圆形齿轮的链传动自行车的驱动特性提供的驱动感觉。这种设计的另一个问题在于难以改变传动比，因为在可供绳轮沿着移动的线性摆臂上没有足够的地方，从而其自由运动不会被车架、尤其是后叉的存在所限制。