專利名稱：兩輪驅動自行車的制作方法
本申請是美國專利申請系列號04/404，695的部分繼續申請，04/404，695號申請是在或大約在1989年9月8日提出的，是由于將一自行車改進為兩輪驅動自行車而授權給凱特(Kit)的，04/404，695申請是1990年1月23日公告的美國專利4，895，385的繼續申請，該專利同樣是由于將一自行車改進為兩輪驅動自行車而授權給凱特(Kit)的。
本發明涉及自行車領域，特別是涉及使用一根細長撓性軸或鋼絲繩將旋轉運動提供給前輪的兩輪驅動自行車領域。
發明家們一直夢想一種實用的兩輪驅動自行車已經許多年了，然而到目前為止，沒有一個這樣的夢想能生產出即容易又經濟的可大量生產并實用的兩輪驅動自行車來。
一九七七年六月十四日公告的美國專利4，029，332描述了一種具有兩輪驅動系統的轉子自行車。該自行車廢除了傳統的自行車鏈條與鏈輪驅動系統，而代之以一種自動變速傳動機構。該傳動機構利用了一設置在前后輪胎之間的大轉子。用由皮帶、皮帶輪和緊緊卡住輪胎相對兩側壁的對置驅動輪組成的系統將由腳踏板來的旋轉力經所述傳動機構傳遞給前后車輪。由于沒有傳統的鏈條及鏈輪，也由于設置在前后輪胎之間的大的可變速傳動機構，使該轉子自行車具有不同尋常的外觀。該轉子自行車從未得到商業上的成功。
一九八四年十月三十日公告的美國專利4，479，660描述了一種兩輪同步驅動自行車，它利用包括腳踏板、曲柄、踏板鏈輪、環形鏈條和后鏈輪的傳統動力傳動鏈來驅動后輪，而前輪是用一環形皮帶來驅動的。一驅動皮帶輪聯接在傳統的踏板鏈輪上，而一前皮帶輪聯接在前輪的輪轂上。前皮帶輪和前輪組件包括一具有飛輪作用的輪轂。在踏板上的驅動皮帶輪和前輪上的皮帶輪之間裝有一被張緊的環形皮帶。車把處裝有附加的一些皮帶輪以便引導皮帶在旋轉時圍繞住踏板鏈輪上的驅動皮帶輪和前輪上的前皮帶輪。由踏板來的旋轉力被傳遞到踏板鏈輪，該鏈輪驅動環形鏈條和環形皮帶同時將扭矩分別傳遞到后輪和前輪。該環形皮帶需經常張緊，故裝有特殊的裝置來保證。此張緊裝置和環形皮帶比較笨重，并會妨礙騎車人的蹬踏動作。因此該兩輪同步驅動的自行車也從未得到商業上的成功。
本發明利用一根細長的撓性軸或鋼絲繩來傳遞旋轉力到前輪代替了已有技術中所用的皮帶和皮帶輪。
本發明是一種兩輪驅動自行車，該自行車可為多速結構或單速結構。申請人確信他是用細長撓性軸把旋轉運動或力矩傳遞給自行車前輪的第一個人。無論在美國或在國外，細長撓性輪均可從一些供應商處很容易得到，并在許多非自行車的其他用途中被經常使用。為便于制造，本發明最好的方式是繼續利用傳統的后輪驅動系統來驅動后輪，該驅動系統包括腳踏板、曲柄、踏板鏈輪、環形鏈條和后鏈輪。多速結構自行車則繼續利用傳統的具有錐形后鏈輪的換擋脫軌機構和多個踏板鏈輪來驅動后輪。
可以確信，細長撓性軸或鋼絲繩在自行車上的應用將是一種實用的兩輪驅動自行車的實例。
兩輪驅動自行車較傳統的后輪驅動自行車有更高的機械效率。本發明較傳統的后輪驅動自行車能提供更大的相對于路面的牽引力，所以，可減少打滑。因此可以相信它將更易操縱。
細長撓性軸的一端與驅動裝置相連，該驅動裝置使細長撓性軸旋轉;另一端與起動裝置相連，該起動裝置將旋轉運動傳遞給前輪。
對于多速自行車，用來連接驅動裝置的最佳部位是后輪。對于單速自行車，驅動裝置可與a)后輪或b)踏板鏈輪(踏板齒輪)相連。
對于一多速自行車，驅動裝置包括裝在后輪上的后齒圈和一裝在車架上的后齒輪組件，它與后齒圈相嚙合并由該后齒圈驅動。后齒圈與后輪剛性連接。因此當后輪被傳統的驅動系統驅動時，可使后齒圈也產生旋轉運動。后齒圈的旋轉運動再由后齒輪組件傳給細長撓性軸。起動裝置包括一前齒圈和前齒輪組件。前齒圈裝在前輪上，前齒輪組件裝于車架上，它與所述前齒圈相鄰并與之嚙合并驅動該前齒圈。由細長撓性軸來的旋轉力被前齒輪組件傳遞給前齒圈，該齒圈再將旋轉運動或扭矩傳遞給前輪。
當自行車轉彎行駛時，會產生一本領域的技術人員所熟知的現象，即前輪較后輪有較快的轉速。在此情形下，所述齒圈和齒輪組件或者滑動或者須設有某種機械的補償以解決這種轉彎現象。一種自行車領域熟知的傳統的棘齒和掣子式飛輪機構裝于所述前齒圈與前輪之間以補償這種轉變現象。在另一實施例中，一應用棘輪和球軸承的飛輪機構作為前齒輪組件的一個組成元件被用來補償這種轉變現象。
單速自行車可用與前述的多速自行車用的相同的連接于后輪的驅動裝置、一根細長撓性軸和起動裝置來組合成。在單速自行車的另一實施例中，驅動裝置可連接于踏板鏈輪(有時也稱為踏板齒輪)。在此例中，驅動裝置自踏板鏈輪(踏板齒輪)接受旋轉力并傳遞扭矩給細長撓性軸，該軸再將扭矩傳遞給起動裝置，起動裝置再驅動前輪。
本發明亦可被用于由剛性直接驅動軸代替傳統環形鏈條的自行車。一旦本發明被公告，細長撓性軸甚至將代替傳統的環形鏈條來驅動后輪。本發明可應用于任何具有驅動后輪的裝置的自行車。
因此，由上述的描述可以了解本發明的特征、優點和目的，特別是參照本發明前已簡述過的說明以及其附圖中所描述的實施例可更加詳細地了解上述的特征、優點及目的。
然而應當注意，


的僅僅是本發明的典型的實施例，不能作為對本發明范圍的限定，因為允許本發明有等效的其他實施例。
圖1是兩輪驅動多速自行車的側視圖;
圖2是前齒圈、飛輪組件、前齒輪組件、車架的一部分和細長撓性軸的一部分的放大圖，圖2是由圖1相對的一側來觀察其所示前輪的視圖;
圖3是前輪轂和相關元件、前齒輪組件和車架的一部分的分解放大圖;
圖4是前齒圈、飛輪組件和保持環的分解放大圖;
圖5是圖4中棘齒和掣子飛輪組件在部分拆開情況下的放大圖;
圖6是后齒圈、后齒輪組件、換擋脫軌機構、車架的一部分和細長撓性軸的一部分的放大圖;
圖7是后輪轂和相關元件、后齒輪組件和車架的一部分的分解放大圖;
圖8是后齒圈和后嵌入件的分解放大圖;
圖9是細長撓性軸、殼體和小齒輪的放大圖;
圖10是圖2中細長的撓性軸和殼體按10-10線剖開的斷面圖;
圖11是圖1所示兩輪驅動自行車的另一實施例，其車架被改進以容納和包圍住部分細長撓性軸和殼體;
圖12是圖11所示自行車的部分車架，主要是從與圖11相對的一側示出細長撓性軸和殼體從車架中引出的情況;
圖13是前齒輪組件的另一實施例，該組件包括一棘輪和球軸承型的飛輪機構;
圖14是圖13所示前齒輪組件的前視圖;
圖15是圖13所示的前齒輪組件的斷面圖;
圖16是棘輪和球軸承飛輪機構沿圖15中16-16線剖開的斷面圖。
下面結合附圖對最佳實施例進行詳述圖1是一種多速兩輪驅動自行車的側視圖，自行車由數字1表示，該自行車1包括車架10，后輪12和前輪14。一可調節的車座16用傳統的方式裝于車架10上;車把18也用傳統的方式裝于車架10上，車座16和車把18的安裝和操作是本領域的技術人員所熟知的。多速自行車1利用的一種傳統的驅動系統和一種傳統的換擋脫軌機構20同樣也是本領域的技術人員所熟知的。該傳統驅動系統包括踏板、曲柄、一踏板鏈輪、一環形鏈條和一后鏈輪。
左踏板22連接于左曲柄24，右踏板26連接于右曲柄28，曲柄24和28連接于踏板鏈輪30并使其轉動。就多速自行車而言，踏板鏈輪30包括數個不同直徑的鏈輪如圖所示。環形鏈條32將踏板鏈輪30與后鏈輪288(未示出)連接在一起。一后齒圈34固定在后輪12上，一齒輪組件36裝于車架10上并與后齒圈34相鄰接。
細長撓性軸或鋼絲繩50的一端連接于后齒輪組件36并從而被驅動。細長撓性軸50由端部開著口的細長殼體52包圍住和遮蔽。在殼體52的內徑和軸50的外徑之間要有足夠的間隙以使軸50可自由地不受殼體52約束地旋轉。
由可將殼體52固定于車架上的保持箍54或其他適當的方式，使殼體52和細長撓性軸50處于相對較剛硬的狀態。如果軸50不能由殼體52使其處于相對繃緊的狀態，當施加扭矩時，軸50可能產生扭結。軸50的扭結將阻礙旋轉運動或扭矩的進一步傳送。當把殼體52用保持箍54固定于車架上時，可防止軸50的扭結。其他可把殼體52固定于車架10的適當方式包括，例如定向焊接或粘接于車架10上，重負荷條帶固定殼體52或用環氧樹脂粘接劑直接將殼體52粘于車架10上，另一固定殼體52的適當方式是將一端部開口的細長金屬管固定于車架上，殼體52穿過該細長金屬管而被固定。
在另一實施例中，一根短的端部開口的管子被固定于車架10上代替殼體52。軸50通過該管子，管子的內徑與軸50的外徑之間須具有足夠的間隙以使所述軸可在管子中自由旋轉;當然，該管子須有足夠的長度和剛度以防止軸在扭矩作用下產生扭結。
細長撓性軸50的另一端連接于前齒輪組件55。前齒圈56裝于前輪14上，前齒輪組件55將細長撓性軸50的旋轉運動傳遞給前齒圈56，由該齒圈將旋轉運動傳遞給前輪14。在最佳實施例中，飛輪組件60被裝于前齒圈56和前輪14的輪轂之間以補償前已述及的轉彎現象。
圖2是前齒輪組件55、前齒圈56、飛輪組件60和車架10的一部分的放大圖，前齒輪組件55包括前安裝架62，該安裝架被焊接或用其他適當的固定方式固定于車架10的右前叉64上。殼體52被部分切去以顯示細長撓性軸或鋼絲繩50。細長的剛性聯軸器66用任何適當的方式連接于細長的撓性軸50的一端。該聯軸器66用鎖定桿304剛性連接于前小齒輪68，小齒輪68安裝于外殼70(用虛線表示)中。外殼70由數個螺母71及螺釘72或其他適當的固定方式固定于安裝架62上。
為了減少摩擦，聯軸器66由第一軸瓦74和第二軸瓦76支撐于外殼70上，本領域的技術人員都知道有許多軸瓦適合于這種應用，如自潤滑塑料軸瓦或浸石墨的青銅軸瓦。本領域的技術人員同樣知道其他的一些減磨裝置如滾子軸承也可代替上述的軸瓦。
一傳統的飛輪組件60螺紋連接到前輪轂100的具有螺紋的軸肩108上。常有螺紋的前軸102穿過前輪轂100并伸出。該前軸102用第一螺母104和第二螺母114固定于車架10的前叉64上。飛輪組件60被放置在保持環101與前齒圈56之間，并由數個螺母166和螺釘162或由其他適當的緊固件將上述的三者裝配在一起。
圖3是前輪轂100和前齒輪組件55的放大分解圖。前輪轂包括一帶有螺紋的軸肩108。飛輪組件60以螺紋與輪轂100的軸肩108配合。飛輪組件60被放置在保持環101與前齒圈56之間，并且由數個螺母166和螺釘162或其他適當的緊固件將上述三者裝配在一起。軸102穿過前輪轂100并在另一端伸出如圖中所示。軸102按本領域的技術人員熟知的方式安裝，即使前輪轂100能自由地不受軸102約束地轉動。
軸102用傳統方式裝在車架10的右前叉64和左前叉112上的圖3中箭頭所示。用第一螺母104和第二螺母114將軸102與右前叉64剛性連接，它們均擰緊在右前叉64上。用第三螺母116和第四螺母118將軸102與左前叉112剛性連接，它們都擰緊在左前叉112上。
正如本領域的技術人員所熟知的，許多幅條110由前輪轂100伸出與傳統的車輪輪輞103相結合，此處所說的前輪一詞應包括軸102、前輪轂100、許多幅條110、輪輞103和輪胎105。
殼體52被切去一部分以顯示出細長撓性軸50。殼體52需具有足夠的可彎性，以適應軸50的彎曲度，但也須具有足夠的剛性以防止當它們被固定于車架上時軸50產生扭結，這在前面已討論過。前聯軸器66被連接于細長撓性軸50的一端，該聯軸器66用鎖定桿304被剛性地連接于前小齒輪68。外殼70支撐前小齒輪68，外殼70由數個螺母71及螺釘72或其他適當的固定方式剛性地連接在支架62上。支架62被焊接或用其他適當方式連接到車架10的右前叉64上。
本最佳實施例的前齒輪組件55主要包括前小齒輪68、軸瓦74和76、外殼70、支架62和把外殼連接于支架上的適當的固定件。在本最佳實施例中起動裝置一詞包括前齒輪組件55、和裝有飛輪組件60的前齒圈56，該飛輪組件由保持環101和適當的固定件裝在其預定的位置處。
本最佳實施例中，前齒圈56具有一直齒的傘齒輪表面57并與前小齒輪68良好地嚙合。本領域的技術人員應當知道不同齒形的其他齒輪同樣屬于本發明的應用范圍，例如(并不僅限于此)螺旋傘齒輪或直齒圓柱齒輪和平面齒輪。
圖4是前齒圈56、飛輪組件60和圖3所示保持環101的放大分解圖。本最佳實施例中，齒圈有66齒、前小齒輪有12齒;但熟悉本領域的技術人員知道根據制造的便利和齒輪設計要求齒數是可以增減的。在本實施例中，齒圈56和小齒輪68由復合材料制成，該復合材料的銷售商品名稱為石墨填充酰胺纖維，并可從伊利諾斯州、芝加哥的工藝齒輪店(Process Gear)買到。這種復合材料據信是由尼龍、石墨也許還有玻璃纖維組成的。用其他材料并用不同的齒數和齒形來制造齒圈56和小齒輪68也屬本發明的范圍之內。
齒圈56有一中心孔150和一圍繞該孔的座腔152。該座腔152的尺寸和結構便于安裝飛輪組件60。如圖中箭頭所示，飛輪組件60裝配到前齒圈56的座腔152上。
保持環101用來壓緊位于前齒圈56的座腔152中的飛輪組件60，如圖中箭頭所示。保持環101具有一中心孔154，其尺寸和結構便于與飛輪組件60相配合，如圖所示。保持環101具有一些通孔156并與前齒圈56的座腔152上的相應孔158各自對正。
熟悉本領域的技術人員知道，飛輪組件60的整個外圓周布滿許多輪齒160，圖中只示出其一部分。前齒圈和飛輪組件的裝配過程如下第一，飛輪組件60被放入前齒圈56的座腔152中;第二，輪齒160應對正使之不會擋住齒圈56上的孔158;第三，將保持環101放在飛輪組件60上面，同時將保持環上的孔156與齒圈56上的相應孔158各自對正;第四，將數個螺釘162穿入齒圈56的孔158和保持環101上的孔156，再將數個鎖緊墊片164裝在螺釘162上;最后，將數個螺母166擰緊在相應的螺釘162上。這樣可將飛輪組件夾緊在保持環101與前齒圈56之間。裝配好之后，螺釘162須與飛輪組件60的齒160相嚙合并使齒160在座腔152內不能自由旋轉。
圖5是飛輪組件60的部分拆開情況下的視圖。熟悉自行車領域的技術人員都知道飛輪組件60的結構和工作情況，飛輪組件可在全國各地的自行車商店買到。飛輪組件60使用傳統的棘齒掣子結構并如剛才討論的可作為一完整的產品出售。傳統的常有鉗式制動器的自行車常使用圖5所示的組件作為驅動后輪的鏈輪，同樣的組件可用于兩輪驅動自行車的前輪。
飛輪組件60具有三個主要部件，一內輪轂208，一外輪轂200和一蓋218。在外輪轂200的外圓周上向外加工出許多輪齒160，外輪轂200具有第一內圓周滾道202，滾道中由許多滾珠204充滿。在外輪轂200的相對一側具有與202相對的內圓周滾道并由許多滾珠充滿，圖中未示出。
飛輪組件60按傳統的棘齒掣子機構運轉，這是熟悉本領域的技術人員所熟知的。輪轂200的內徑上加工出許多棘齒或齒206。
在內輪轂208上可繞軸轉動的裝有向外部伸出的掣子或棘爪210。掣子210被彈性件212頂住迫使其與棘齒206嚙合。在內輪轂208上一般裝有兩個或更多的掣子(如圖虛線所示)。內輪轂208的內孔214具有螺紋與前輪轂100的軸臺肩108相連，從內輪轂208向外伸出一圍繞中心孔214的管狀凸出部216，凸出部216的外徑上具有螺紋。蓋218的中心孔220上常有螺紋與凸出部216的外徑相連。蓋218上具有兩凹坑222，它作為連接專用搬手的凸爪以便把蓋擰緊在凸出部216上。為完成飛輪組件60的裝配，將蓋218放在凸出部216上并對正螺紋，用帶凸爪的搬手插入凹坑222將蓋218擰緊直到該蓋抵住外輪轂200。
當自行車轉彎時，前輪14將比后輪12轉的快，而飛輪組件60允許前輪轂100和前輪胎105自由地向前轉動而不影響齒圈56，齒圈56由于前述的轉彎現象將以較慢的速度旋轉。
圖6是后齒圈34和后齒輪組件36的放大圖。車架10包括第一車架桿件250和第二車架桿件251，它們在后輪安裝支架254處相連在一起。
后齒輪組件36包括一安裝支架256，該支架被焊接或用其他適當的方式固定在車架10的第一和第二車架桿件250和251上。
殼體52被部分切去以顯示細長撓性軸50，一后聯軸器258(由虛線表示)連接于細長撓性軸50的端部，為簡單起見，在此，細長撓性軸一詞也包括后聯軸器258和前聯軸器66。
剛性小軸258由鎖定桿259固定于后小齒輪260上，后小齒輪支承在外殼262(虛線表示)中。外殼262由數個螺母263及螺釘264或其他適當的固定方式固定在支架256上。后小齒輪260由第一和第二軸瓦266和268支承在外殼262中。嵌入件270由數個螺母271及螺釘273或其他適當的固定方式牢固在裝在后齒圈34上。嵌入件270的內孔275由螺紋連接于后輪轂276的帶螺紋的軸肩274上。軸278穿過后輪轂276并伸出，軸278與后輪安裝架254相配合并由第一和第二螺母280和290鎖定在安裝架上。如熟悉本領域的技術人員所知，一些幅條283自輪轂276上向外延伸并支承后輪12的輪輞277，為簡單起見，后輪一詞包括軸278、后輪轂276、后幅條283、后輪輞277及后輪胎279。
如熟悉本領域的技術人員所知，一傳統的換擋脫軌系統20與鏈條32相嚙合。
圖7是后輪轂276、后齒圈34和后齒輪組件36的分解放大圖。
后輪轂276包括一帶螺紋的左軸肩274和一帶螺紋的右軸肩286。中心軸278穿過并伸出后輪轂276。后輪轂和軸可自由轉動并互不影響。如現有技術中所熟知的，后鏈輪288包括傳統的棘齒和掣子式飛輪裝置(未示出)以允許慣性滑行。后鏈輪288中的飛輪組件與后輪轂276的右軸肩286由螺紋相連。后齒圈34的嵌入件270與后輪轂276的左軸肩274由螺紋相連。
后齒圈34也可裝在幅條283上，這與用螺紋將嵌入件270與后齒圈34裝在后輪轂276的左軸肩274上的安裝系統具有同等的效果。申請人相信將后齒圈34與嵌入件270裝于后輪轂上是實現本發明的最佳模式。
后輪裝于車架10上如圖中箭頭所示。第一螺母280擰緊抵住第二螺母290，使后軸278的一端緊固在車架10的后輪安裝支架254上;第三螺母292擰緊抵住第四螺母294，使后軸278緊固在車架10的另一側的后輪安裝車架249上。驅動裝置一詞包括后齒輪組件36和后齒圈34，該齒圈34帶有可用適當的固定件將其固定于適當位置的嵌入件270。
在另一單速自行車的實施例中，驅動裝置連接于踏板鏈輪30較連接于后輪12為好。改進的后齒輪組件安裝在車架上，它靠近踏板與改進的后齒圈嚙合，從而被該齒圈驅動。一根較短的撓性軸的一端與改進的后齒輪組件相連，而另一端與前齒輪組件54相連，以便驅動前齒圈56及前輪14。
圖8是后齒圈34和嵌入件270的放大圖。熟悉本領域的技術人員知道也可將后齒圈34與嵌入件270加工成一體。
后齒圈在其中心處有一座腔296，該座腔的尺寸和結構可放入嵌入件270。后齒圈還有一中心孔298，該孔應足夠大以便不會與后輪轂276的帶螺紋的軸肩274相干涉。后齒圈34具有數個通孔300，嵌入件270同樣也有相應的孔302，它們與后齒圈34上的孔300相應對準。裝配后齒圈34時，先將嵌入件270放入座腔296，將數個螺釘273穿入孔300和302并用數個鎖緊墊片269和螺母271緊固，由此將嵌入件270牢固地固定在后齒圈34的座腔296中。嵌入件270具有一中心螺紋孔275，其尺寸和結構可與后輪轂276的軸肩274螺紋連接在一起。
圖9是細長撓性軸或鋼絲繩50、前聯軸器66和前小齒輪68的放大和部分剖面圖。軸50的另一端具有同樣的結構。最佳實施例中的細長撓性軸可依自行車車架的尺寸做成不同的長度。
細長撓性軸50作為舉例可用釬焊連接于剛性聯軸器66。申請人發現高銻焊接很適于本目的。聯軸器66也可壓配在軸50上，也可用其他適當的方式將該兩元件連接。第一和第二軸瓦74和76支承聯軸器66并可減少摩擦。小齒輪68由鎖定桿304與聯軸器66剛性連接。
如圖所示，細長撓性軸50具有圍繞中心軸芯308多層相對反向纏繞的層，該中心軸芯通常為單根元件制成，包圍該中心軸芯308的是由金屬線組成的第一多股層310，它們斜交著繞在軸芯308之外，由金屬線組成的第二多股層312以相反的斜交方向繞在第一多股層310之外;由金屬線組成的第三多股層314以與第二層312相反的方向繞在第二多股層312之外;由金屬線組成的第四多股層316以與第三層314相反的方向繞在第三多股層414之外。
為簡單起見，本圖中僅示出四層金屬線層，當然，熟悉本領域的技術人員知道，標準的3/8英吋直徑的細長撓性軸通常在其軸芯外的金屬線層多于四層。細長撓性軸中金屬線層的數量是設計制造的主要參數，它因制造廠家的不同而改變。金屬線層的數量也隨軸的直徑不同而改變。細長撓性軸從直徑為1/8英吋至1和1 1/2 英吋之間按標準制造。只要撓性軸可從后齒輪組件向前齒輪組件傳送旋轉運動或扭矩，任何撓性軸均可滿足需要。
圖10是圖2中沿10-10線剖開的殼體52和細長撓性軸50的剖面圖。單股軸芯308置于軸50的中心。第一多股層310圍繞該軸芯;第二反向的多股層312圍繞第一多股層310;第三反向多股層314圍繞第二多股層312;第四反向多股層316圍繞第三多股層314。殼體52包圍住該細長撓性軸50;當然，在殼體52的內徑與細長撓性軸50的外徑之間具有足夠的間隙以允許軸50自由、單獨地運動。
細長撓性軸在非自行車上的一些應用已多年，例如它被用以驅動速度計和各種磨削及鉆孔機械和由遙控閥控制的機械驅動及動力調節座椅。在美國和外國，這些細長撓性軸均可自制造廠家方便的得到，例如新澤西州波斯卡特韋的S.S.懷特工業產品(S.S.WhiteIndustrial Products of Piscataway，New Jersey)、紐約平漢姆頓的B.W.依麗奧特制造公司(B.W.Elliott Manufacturing Co.，Inc.of Binghamton New York)，紐約平漢姆頓的斯吐制造公司(Stow Manufacturing Co.of Binghamton，New York)、和羅馬，喬治亞州和布拉格，瑞士的斯庫尼爾工業產品公司(Schuner Industrial Products Corp.of Rome，Georgia，Bragg，Switzerland)。這些軸分為三種基本形式，a)第一種是為傳遞反時針方向扭矩設計的;b)第二種是為傳遞順時針方向扭矩設計的;和c)雙向軸是為兩個方向工作的。在最佳實施例中，申請人推薦一種3/8英吋直徑的軸，它可傳遞自軸的驅動端看時為順時針方向的扭矩。
圖11為圖1所示裝置的另一實施例。其中兩輪驅動自行車2具有改進的車架320，該車架可使細長撓性軸50及殼體52的一部分穿過它。改進的車架320在管子上開有一入口322和一出口324，入口322靠近后車輪并允許殼體52與細長撓性軸50進入車架中。該車架須具有這樣的尺寸和結構即使細長撓性軸50在殼體52中可自由和單獨地運動。
圖12自與圖11相反的方向示出圖11所示車架320的一部分，在此非常清楚地表示了出口324。
細長撓性軸50的一端連接于后齒輪組件326，殼體52與細長撓性軸50進入入口322并穿過車架320，然后經出口324伸出;軸50的另一端則連接于前齒輪組件328。
參見圖13-16，示出了前齒輪組件55的另一實施例，在此，飛輪組件利用一棘輪代替圖5所示的棘齒與掣子裝置。齒圈或前齒圈350具有交替排列的輪齒352和凹槽或齒溝354。撓性軸齒輪358的齒357與齒圈350的齒352相嚙合以驅動齒圈從而使前輪旋轉。
齒圈350還具有一軸向的通孔，該孔可套入軸356上以便把齒圈350穿在軸356上。齒圈350用傳統的方式固定在車輪的幅條或輪轂上。
如圖14所示，撓性軸齒輪358在表面加工出齒357以便與前輪齒圈350相嚙合。齒輪358可旋轉地裝在垂直軸360上，該軸被支承在車架的前輪叉362之外。一角形支架364裝于前軸356上并在垂直軸360的伸出端支承垂直軸360，垂直軸360的一端制有螺紋以安裝螺母361和墊片366。軸承擋塊368和平面軸承(或平面滾子軸承)370支承齒輪358并允許該齒輪自由旋轉。
角形支架364的上部可調節地連接于一水平支架元件372，支架元件372的伸出端夾持一環形螺母374，該螺母面對齒輪358并可轉動地容納撓性軸50。撓性軸50的端部固定于撓性軸驅動器376，驅動器的位置在環形螺母374與齒輪358之間，軸承378、380位于撓性軸驅動器的上面和下面，允許該驅動器在鋼絲繩50旋轉時隨之作旋轉運動。
如圖15和16所示，撓性軸驅動器376的底面具有棘齒382以使撓性軸驅動器相對齒輪358產生飛輪作用。同樣，齒輪358在其上面具有帶棘齒的表面384以便前輪作允許的運動如當腳踏板不驅動而滑行時的運動。
上述本發明的內容用于指導本發明的最佳實施例，但不脫離上述內容的基本范圍，可做出本發明其他的和進一步的實施例。本發明的范圍是由下述權利要求所限定的。
權利要求
1.一種兩輪驅動的自行車裝置，包括一車架，一前輪，一后輪和驅動后輪的裝置，還包括a)為傳遞旋轉運動至前輪的一根細長撓性軸；b)連接于所說細長撓性軸一端的驅動裝置，該裝置使所述軸旋轉；和c)連接于所述細長撓性軸另一端的起動裝置，該裝置接受自所述細長撓性軸傳來的旋轉運動并將此旋轉運動傳到前輪。
2.如權利要求1所述的裝置，其特征在于所述細長撓性軸具有一根在所述的一端與另一端之間的細長的內軸，所述細長撓性軸圍繞所述細長內軸旋轉以傳遞所述的旋轉運動到前輪。
3.如權利要求1所述的裝置，還包括一細長的具有一沿長度方向的孔的并且端部開口的殼體，所述殼體包圍所述細長撓性軸的部分長度，所述孔的尺寸和結構須能允許所述細長撓性軸在所述殼體的孔中自由轉動。
4.如權利要求1所述的裝置，其特征在于所述細長撓性軸包括a)一中心軸芯;b)一金屬線的第一多股層斜向地繞于所述軸芯之外;和c)一金屬線的第二多股層以與第一多股層相反的方向斜向的繞于第一多股層之外。
5.如權利要求1所述的裝置，還包括一飛輪組件，該組件允許前輪當被由所述細長撓性軸傳來的旋轉力驅動時作向前方向的轉動，也允許前輪當其轉速超過后輪轉速時能自由地并且不影響所說細長撓性軸地向前轉動。
6.如權利要求1所述的裝置，還包括將所述細長撓性殼體固定于車架上的裝置。
7.如權利要求1所述的裝置，其特征在于所述車架上有一入口和一出口以允許所述細長撓性軸的一部分穿過并保留在車架的一部分中。
8.一種兩輪驅動自行車，包括一車架，一前輪，一傳統的驅動系統來驅動后輪，該驅動系統有腳踏板、踏板鏈輪、一鏈條和一后鏈輪，還包括a)用于傳遞旋轉運動至前輪的一根細長撓性軸;b)連接于所述細長撓性軸一端的驅動裝置，該驅動裝置使所述撓性軸旋轉并從后輪接受旋轉運動;和c)連接于所述細長撓性軸另一端的起動裝置，該裝置接受自所述撓性軸傳來的旋轉運動并將此旋轉運動傳到前輪。
9.一種兩輪驅動自行車，包括一車架，一前輪，一傳統的驅動系統來驅動后輪，該驅動系統有腳踏板、踏板鏈輪、一鏈條和一后鏈輪，還包括a)為傳遞旋轉運動至前輪的一根細長撓性軸;b)連接于所說細長撓性軸一端的驅動裝置，該裝置使所述撓性軸旋轉并從踏板鏈輪接受旋轉運動;和c)連接于所述細長撓性軸另一端的起動裝置，該裝置接受自所述撓性軸傳來的旋轉運動并將此旋轉運動傳到前輪。
10.一種兩輪驅動自行車，包括一具有腳踏板、踏板鏈輪、一鏈條和一后鏈輪的傳統驅動系統，還包括a)一車架;b)一裝在所述車架上的后輪;c)一裝在所述后輪上的后齒圈;d)一裝在所述車架上的前輪;e)一裝在所述前輪上的前齒圈;f)用于驅動所說前輪的起動裝置，所述起動裝置包括(1)一裝在所述車架上的后齒輪組件，包括一與所述后齒圈相嚙合并被其驅動的后齒輪;(2)一裝在所述車架上的前齒輪組件，包括一與所述前齒圈相嚙合并驅動該前齒圈的前齒輪;(3)一端與所述后齒輪相連、另一端與所述前齒輪相連的細長撓性軸，該軸將所述后齒圈的旋轉運動傳遞到所述前輪;g)一飛輪組件，該組件允許所述前輪當被由所述細長撓性軸傳來的旋轉力驅動時作向前方向的轉動，也允許所述前輪當前齒圈的轉速超過前齒輪的轉速時能自由地并且不影響所述細長撓性軸地向前轉動。
11.一種兩輪驅動自行車，包括一具有腳踏板、踏板鏈輪、一鏈條和一后鏈輪的傳統驅動系統，還包括a)一車架;b)一裝在所述車架上的后輪;c)一裝在所述后輪上的后齒圈;d)一裝在所述車架上的前輪;e)一裝在所述前輪上包括一飛輪組件的前齒圈;f)為驅動所述前輪的起動裝置，所述起動裝置包括(1)一裝在所述車架上的后齒輪組件，包括一與所述后齒圈相嚙合并被其驅動的后齒輪;(2)一裝在所述車架上的前齒輪組件，包括一與所述前齒圈的嚙合并驅動該前齒圈的前齒輪;(3)一端與所述后齒輪相連、另一端與所述前齒輪相連的細長撓性軸，該軸將所述后齒圈的旋轉運動傳遞到所述前輪。
12.一種兩輪驅動自行車，包括一具有腳踏板、踏板鏈輪、一鏈條和后一鏈輪的傳統驅動系統，還包括a)一車架;b)一裝在所述車架上的后輪;c)一裝在所述后輪上的后齒圈;d)一裝在所述車架上的前輪;e)一裝在所述前輪上的包括一飛輪組件的前齒圈;f)為驅動所述前輪的起動裝置，所述起動裝置包括;(1)一裝在所述車架上的后齒輪組件，包括一與所述后齒圈相嚙合并被其驅動的后齒輪;(2)一裝在所述車架上的前齒輪組件，包括一與所述前齒圈相嚙合并驅動該前齒圈的前齒輪;(3)一端與所述后齒輪相連、另一端與所述前齒輪相連的細長撓性軸，該軸將所述后齒圈的旋轉運動傳遞到所述的前輪;g)一根具有在中心的軸向孔的細長的兩端開口的殼體，該殼體包圍住所述細長撓性軸的一部分，所述孔的尺寸和結構應允許所述軸在所述殼體的孔中自由轉動;h)將細長撓性殼體固定于車架上的裝置。
13.一種兩輪驅動自行車，包括一具有腳踏板、腳踏鏈輪、一鏈條和一后鏈輪的傳統驅動系統，還包括a)一車架;b)一裝在所述車架上的后輪;c)一裝在所述后輪上的后齒圈;d)一裝在所述車架上的前輪;e)一裝在所述前輪上的前齒圈;f)為驅動所述前輪的起動裝置，所述起動裝置包括(1)一裝在所述車架上的后齒輪組件，包括一與所述后齒圈相嚙合并被其驅動的后齒輪;(2)一裝在所述車架上的前齒輪組件，包括一飛輪組件和一與所述前齒圈相嚙合并驅動該前齒圈的前齒輪;(3)一端與所述后齒輪組件相連、另一端與所述前齒輪組件相連的細長撓性軸，該軸將所述后齒圈的旋轉運動傳遞到所述的前輪。
14.一種改進的帶有飛輪機構的撓性軸齒輪，該撓性軸齒輪用于將旋轉運動傳遞到兩輪驅動自行車的前輪，該自行車具有一車架，一一細長撓性軸和一裝在前軸上的前齒圈，該撓性軸齒輪包括a)一支承所述改進的帶有飛輪機構的撓性軸齒輪的支架，該支架在靠近前輪處固定在自行車車架上;b)一剛性連接于所述支架的環形螺母，該螺母具有一尺寸和結構允許撓性軸穿過并允許撓性軸自由轉動的中心孔;c)固定于撓性軸上的撓性軸驅動器，該撓性軸驅動器具有一在其上有許多伸出的棘齒的盤形表面;d)允許所述驅動器自由地不影響所述環形螺母地轉動的裝置，所述的轉動是自驅動撓性軸傳來的;e)一剛性連接于所述支架上的垂直軸;f)一用于驅動前齒圈和兩輪驅動自行車的前輪的齒輪，該齒輪具有一中心孔，該孔容納所述的垂直軸并允許該齒輪自由地不影響所述垂直軸地轉動，所述齒輪具有一在其中有許多棘齒的盤形座腔;g)允許所述的齒輪自由地不影響所述支架地轉動的裝置;和h)在所述撓性軸驅動器的盤形表面上伸出的棘齒與所述齒輪的盤形座腔的棘齒間裝有多個球軸承，當所述齒輪被撓性軸上的驅動力驅動時，允許所述齒輪向前轉動，以及當前齒圈的轉速超過所述撓性軸的轉速時，允許前齒圈和前輪自由地不影響撓性軸地向前轉動。
全文摘要
一種兩輪驅動自行車，它利用一細長撓性軸或鋼絲繩來傳遞旋轉運動或扭矩至前輪。在最佳實施例中，一后齒圈裝于后輪上以驅動后齒輪組件。細長撓性軸的一端聯接于所述后齒輪組件并被其驅動，細長撓性軸的另一端被聯接于前齒輪組件，它與連接于前輪的前齒圈相嚙合并驅動該齒圈。飛輪組件裝于前齒圈與前輪輪轂之間以便于補償轉彎現象。在另一實施例中，飛輪組件是前齒輪組件的一整體部件。本發明可用于多速和單速自行車。
文檔編號B62MGK1065432SQ92101188
公開日1992年10月21日 申請日期1992年1月28日 優先權日1991年1月29日
發明者比利·喬·貝科特 申請人:比利·喬·貝科特