专利名称：前轮行星齿轮驱动、后轮转向自行车的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种自行车，具体涉及一种采用行星齿轮结构设计的前轮驱动而以后轮作为转向轮的自行车。
背景技术：
100多年来，传统自行车均采用了前轮转向而后轮以链传动驱动的结构，这种结构自有它存在的合理性，但是这种结构自行车同时存在重心高，风阻大，骑行安全性差等缺陷。目前，作为新的技术方案，国内外已出现多种前轮驱动的自行车结构，这类方案中，骑行者蹬踏装在前轮上的曲柄踏脚，依靠齿轮传动来带动前轮，使自行车前进，这样大大降低了鞍座的重心，减小了风阻，提高了安全性。
目前的技术方案中，前轮驱动的齿轮机构又可分为两类一类是普通齿轮传动(或称定轴轮系)，如中国专利公开的专利89211470.3，名称为《前轮驱动自行车》；一类是行星齿轮传动(或称行星轮系)，例如中国专利公开的专利03220235.0，名称为《前轮行星齿轮驱动自行车》。前者的齿轮传动机构需要多根齿轮轴，结构复杂，体积大，而后者只需一根主轴，结构紧凑，传动效率高。
发明内容
虽然以上所述的前轮驱动自行车，特别是前轮行星齿轮驱动的自行车能降低人车重心高度，获得结构紧凑，传动效率高于链传动的新型自行车，但是这类技术方案中的自行车前轮既是驱动轮，又是方向轮，所以蹬踏踏脚曲柄带动活套在前轮花鼓筒内的主轴时，同时也带来了自行车龙头有左右晃动、车子方向较难控制的问题。
为了保持前轮行星齿轮驱动自行车的优点，同时克服其方向控制较难的缺陷，在本技术方案中采用了与传统自行车完全不同的结构，即前轮行星齿轮驱动而以后轮作为方向轮来控制方向的结构。
本实用新型采用的技术方案是一种采用前轮行星齿轮驱动，而以后轮作为转向轮的自行车，包括前轮[1]、行星齿轮传动机构[2]、与前轮用轴承座[12]和[21]固定的车架[3]，装在车架[3]上的低重心靠背座椅[4]，所述自行车取消前叉和车把，而把后轮[7]装在后叉[6]上，该后叉[6]具有与传统自行车前叉一样的结构和功能，由手柄[9]、连杆[8]、后叉横臂[25]和销轴等连杆机构来操纵后叉[6]和后轮[7]控制方向。
附图1为本实用新型总体结构示意图附图2为图1的左视图附图3为图1的俯视图附图4为本实用新型前轮行星齿轮驱动装配图附图5为本实用新型前轮行星齿轮驱动原理图附图6为本实用新型后轮控制方向结构示意图附图7为附图6的左视图附图8为附图6的俯视图以上附图中[1]、前轮；[2]、行星齿轮传动机构；[3]、车架；[4]、靠背座椅；[5]、整流罩；[6]、后叉；[7]、后轮；[8]、拉杆；[9]、手柄；[10]、曲柄；[11]、踏脚；[12]、前轮右轴承座；[13]、滚针轴承；[14]、行星轮架；[15]、行星齿轮；[16]、内齿圈；[17]、太阳轮；[18]、棘轮；[19]、前轮花鼓筒；[20]、花鼓筒内轴承；[21]、前轮左轴承座；[22]、平键；[23]、主轴；[24]、后叉立柱；[25]、后叉横臂；[26]、竖销轴；[27]、固定横销轴；[28]、活动横销轴。
具体实施方式
1、如附图1所示，前轮行星齿轮传动机构[2]，装在前轮[1]的轴线位置上，并固定在车架[3]的前面。骑车人蹬踏踏脚[11]，通过曲柄[10]来带动前轮[1]，使自行车前进。
如附图4所示，进一步详细说明行星齿轮机构[2]。行星齿轮机构[2]包括主轴[23]，主轴[23]一头安装在车架前的右轴承座[12]上，并从齿轮机构的中心穿过，安装在车架前的另一侧左轴承座[21]上。前轮花鼓筒[19]内装有两组轴承[20]，花鼓筒[19]通过轴承[20]活套在主轴[23]上。左右踏脚[11]带动曲柄[10]，使主轴[23]旋转，行星轮架[14]以平键[22]与主轴[23]固接，行星轮架[14]上等分装有3个行星齿轮[15]，3个行星齿轮[15]一方面自转，一方面与固定在车架上的内齿圈[16]内啮合，与活套在主轴[23]上的太阳轮[17]外啮合，太阳轮[17]另一端装有棘轮[18]，与前轮花鼓筒[19]啮合，太阳轮[17]是通过滚针轴承[13]活套在主轴[23]上的。因此，当主轴[23]带动行星轮架[14]旋转后，通过行星轮[15]啮合传动又带动太阳轮[17]旋转，由此通过棘轮[18]带动前轮花鼓筒[19]旋转，使自行车增速前进。
以下结合附图5，来说明行星齿轮传动原理和传动速比的计算。
本实用新型行星齿轮传动类型为NGW型。按照《机械设计手册》(化学工业出版社)中册P620表8-286中，传动比计算公式为 注 为内齿圈固定时，从行星轮架X到太阳轮 的传动比。
其中太阳轮[17]为 内齿圈[16]为 行星齿轮[15]为 行星轮架为X。
上述计算公式说明曲柄[10]带动主轴[23]转1圈，太阳轮[17]转2.52圈，前轮花鼓筒也转2.52圈，为方向相同的增速运动，此时自行车速比为1∶2.52(传统自行车速比为1∶2.25)。
2、本技术方案比03220235.0专利技术有根本性改变的是把“前轮驱动、前轮转向”改为“前轮驱动、后轮转向”的自行车。
总体结构图见附图1、2、3。
按03220235.0的专利技术制造出来的样车，在试行过程中发现骑行时自行车龙头出现左右晃动和车子方向较难控制的问题。这是因为，前轮既是驱动轮又是方向轮，而且踏脚曲柄就装在前轮的轴线上，这样在左右脚用力蹬踏过程中，造成前轮左右晃动，导致自行车龙头左右晃动，方向较难控制。
为了改善自行车方向控制难的缺陷，在本技术方案中，把前轮[1]固定在车架[3]上，取消前叉和车把，而把后轮[7]改为装在后叉[6]上，该后叉[6]具有与传统自行车前叉一样的结构和功能，后叉带动后轮控制方向。也就是说，把传统自行车倒过来骑，把传统自行车的后轮作为前轮，把传统自行车的前轮作为后轮。
本技术方案中取消前叉和车把以后，以一套简单的连杆机构和手柄来操纵后叉[6]控制方向，因此，无论怎样蹬踏前轮轴线上装有的踏脚[11]曲柄[10]都不会造成自行车前进方向的波动。
以下结合附图6、7、8来进一步说明本技术方案是如何依靠操纵后轮来控制方向的。
后轮控制方向是由后叉[6]和一套连杆机构来完成的。
连杆机杆由装在后叉[6]上的左右两根后叉横臂[25]、两根竖销轴[26]、两根拉杆[8]和两只手柄[9]及两根固定横销轴[27]和两根活动横销轴[28]组成。
后轮[7]装在后叉[6]上，后叉[6]的后叉立柱[24]通过上、下钢碗活套于车架[3]的立管中。
见附图6、7、8，当要操纵车子向右转时，把右面手柄[9]往后拉过角度 (左右手柄[9]均通过固定横销轴[27]固定在车架[3]上)。手柄[9]下端绕着固定横销轴[27]向前运动，此时带动拉杆[8]向前运动，拉杆[8]又拉动装在后叉[6]上的后叉横臂[25]，横臂[25]就使后叉立柱绕轴心线转过相同角度 此时，后轮向左偏过角度 自行车就往右转方向前进。
当要操纵自行车向左转向时，操控方向与以上相反，即把左手柄[9]往后拉，带动左拉杆[8]，左后叉横臂[25]，使后叉立柱[24]朝相反方向转动，使自行车往左转向前进。
3、在现有的03220235.0的专利技术中，前轮行星齿轮驱动技术方案使用变速行星齿轮机构，即在前轮车架左右两侧各设一套齿数比不同的行星齿轮传动机构，并在其中一套加上带内花键的棘轮进行轴向滑动来离合变速，并且还要由一套顶杆、顶杆销、压簧和小压簧组成的顶杆机构来控制离合，这样虽然可以起到一大一小两种速比的转换，但是机构复杂，所以本方案中予以简约，只有前述的一套行星齿轮传动机构来实现驱动。
4、由于本技术方案实行了前轮驱动、后轮转向，使自行车相比传统自行车的人车高度大大降低，可使车架(装靠背座椅部分)降到距离地面只有250mm，骑车人实际采用背靠坐姿，不再采用骑姿，完全符合人体工学原理。具有以下4大优点(1)、克服了传统自行车骑行时给予男性前列腺部位的压力，使自行车更具健康运动特点。
(2)、当人背靠在座椅背上时，更易发力，脚蹬踏力可发出大于传统自行车1.5倍的力。
(3)、安全系数增大，特别可使老人和孩子骑车遇到紧急情况时，迅速采用坐在鞍座上的姿势以双脚着地，而不需要离开鞍座跨下车子落在一侧站住。
(4)、由于本技术方案人车高度在1150mm-1200mm左右，而传统自行车人车高度在1700mm左右，降低了500mm，所以可在整车上安装避风雨、遮阳光的流线型整流罩。
上述所有进一步详细说明，只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种前轮行星齿轮驱动、后轮转向自行车，包括前轮[1]、行星齿轮传动机构[2]、车架[3]、靠背座椅[4]、后轮[7]、后叉[6]和操控方向的手柄连杆机构。其特征在于所述齿轮传动机构[2]装在车架的前轮轴线位置。踏脚[11]、曲柄[10]固定在主轴[23]上，通过行星齿轮机构驱动前轮花鼓筒[19]。行星齿轮机构包括行星轮架[14]、至少3个行星齿轮[15]、一个太阳轮[17]和一个内齿圈[16]。行星轮架[14]用平键[22]固定在主轴[23]上，内齿圈[16]固定在前轮一侧的车架[3]上。行星轮架[14]上均分装有3个能自转的行星齿轮[15]，行星轮[15]又与太阳轮[17]外啮合，并同时与内齿圈[16]内啮合，太阳轮[17]一端固定有棘轮[18]，棘轮[18]与前轮花鼓筒[19]啮合。主轴[23]支撑在车架[3]前的前轮右轴承座[12]和前轮左轴承座[21]上，前轮花鼓筒[19]通过轴承[20]活套在主轴[23]上。
2.根据权利要求1所述的前轮驱动、后轮转向自行车，其特征在于所述自行车取消前叉和车把，而把后轮[7]装在后叉[6]上，后叉[6]与传统自行车前叉结构、功能相同，后叉立柱[24]与车架[3]通过上下钢碗活动套装，并以一套手柄连杆机构来带动后叉[6]和后轮[7]控制方向。手柄连杆机构包括左右手柄[9]、左右拉杆[8]、左右后叉横臂[25]，并分别由2根活动竖销轴[26]和2根固定横销轴[27]、2根活动横销轴[28]连接。前轮[1]由前轮左轴承座[21]和前轮右轴承座[12]固定安装在车架[3]前面，只作驱动轮，不作方向轮。
3.根据权利要求1所述自行车，其特征在于车架[3]很低，靠背座椅[4]设在车架[3]中间，人不是骑坐，而是背靠座椅略后仰坐在座椅上，两腿向前平伸，两脚蹬踏曲柄[10]、踏脚[11]。
4.根据权利要求3所述的自行车，其特征在于可在所述车架[3]上固定一流线型整流罩[5]。
专利摘要一种前轮行星齿轮驱动、后轮转向自行车，其特征在于所述自行车由带有行星齿轮传动机构[2]的前轮[1]、车架[3]、靠背座椅[4]、后轮[7]、后叉[6]和手柄连杆机构组成。该行星齿轮机构包括行星轮架[14]、3个行星齿轮[15]、1个太阳轮[17]和1个内齿圈[16]。其中内齿圈[16]固定。转动由行星轮架[14]输入，经太阳轮[17]通过棘轮[18]输出到前轮花鼓筒[19]。所述自行车取消车把和前叉，通过手柄连杆机构来操纵手柄[9]、拉杆[8]、后叉横臂[25]、后叉[7]和后轮[6]，控制前进方向。所述自行车因为采用了前轮驱动、后轮转向，大大降低了人车高度，人低坐在座椅[4]上蹬踏，使自行车前进，而且可在车架[3]上安装流线型整流罩[5]，遮挡风雨和阳光，减少风阻力，提高骑行效率。
文档编号B62M11/00GK2835056SQ200520143129
公开日2006年11月8日 申请日期2005年11月17日 优先权日2005年11月17日
发明者张密 申请人:张密