专利名称：前后轮独立悬挂减振、双助力、变速自行车的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种以轮代步简单的机械，特别是前后轮独立悬挂减振、双助力、变速自行车的装置。
自行车是靠人力脚踏驱动的，由车架、前轮、前叉、车把、车闸、鞍座、脚蹬子、车大腿、中轴、牙盘、链条、飞轮和后轮等部件组合成一个操纵、传递、行路等完整车体。可作短途交通工具，又可作体育健身器。不产生三害是可取的。但这一简单灵活方便的交通工具，有这样的问题，单一的脚踏驱动，不仅动力不足，而却容易使人疲倦，尤其是路面不平时车轮的弹跳使人感到振动不舒服，也容易损坏机件和车架。
为了解决这个问题，通常的做法是降低车速，加固车架，中国专利申请CN202927U提出将自行车所受的颠簸力，经超越离器增速机构的传递变为惯性轮的转动力矩，然后再转变为自行车前进力。但对自行车来说很难实施，一方面要求机构结构上可行，另一方面由于自行车是靠人力驱动，常常在不同的路面上行进，有了沉重的惯性轮增添了自行车的笨重，给上坡和起步加大了困难。
本实用新型的目的是要提供一种前后轮独立悬挂减振、双助力、变速自行车装置，它在缩小车架成1字形，增加了可动的部位，可以伸缩车体，便利搬运和储存，尤其是在易动中，有效地利用了脚踏力、人体重力，行车中的颠簸力，作用力和反作用力，结合前后两个杠杆机械运动产生强有力的驱动力。
本实用新型的目的是这样实现的，在1字形车架上端是负载人体重量的鞍座，中间是前后减振弹簧的支承架和后托架，下端是固定一体的变速箱，左右车大腿装配在变速箱两侧中轴探头上，而牙盘是装配在与中轴同一圆心的花键轴上，同链条、飞轮和后轮组成的外部传递结构。前轮独立悬挂减振架是由前轮、前叉、前叉轴管、车把、上摆、前摆、前减振弹簧等部件组成。由于前轮独立悬挂减振架设有导向前轮和操纵方向车把的特别性，利用上摆和前摆两端轮轴式联接前叉轴管与车架之间，形成易动的平行四边形，其作用是能够保证在摆动时，车把同车架平行。由前减振弹簧支承在前摆(五分之一或四分之一处)与支承架前端之间，作为缓冲。后轮独立悬挂减振是由后轮、后摆、后减振弹簧组成。后摆一端固定后轮轴，另一端固定在变速箱上的后摆轴上，由后减振弹簧支承在后摆(五分之一或四分之一处)与支承架后端之间，作为缓冲。前后轮独立悬挂减振共用一个阻力器(变速箱)。在1字形车架下端的变速箱，有三项作用一是在减振时成为阻力器。二是变速机构。三接纳和转变前摆力，后摆力，脚踏力的传动机构。具体工作是这样的，当人体重量负载车架上(其中有脚蹬子、鞍座、后托架)或是前后轮的弹跳时，前后轮独立悬挂减振架，排除前后减振弹簧的阻力向上抬起，连动变速箱内的前后摆斜齿扇，由于杠杆作用产生播动力，在前后浮动齿轮作用下，传递到离合齿轮或离合从动齿轮的是单向力旋转。脚踏力是通过中轴、棘爪、离合齿轮内径锯齿加入进来的。这三方面的力内外互相影响、互相援助，又是各自独立的。可根据需要通过变速把控制调档拨叉进到空档，动力无有输出。需要强力驱动利用变速把控制调档拨叉，使二档从动齿轮沿着轴向滑移到离合齿轮右侧通过结合孔与结合爪结合，连动二档从动齿轮、花键轴、牙盘、链条、飞轮、后轮的传递过程称为一档变速。需要中速行车时利用变速把控制调档拨叉，使二档从动齿轮沿着轴向滑移，啮合二档主动齿轮(同时结合孔与结合爪脱离)连动离合齿轮、离合从动齿轮、变速二轴、二档主动齿轮、二档从动齿轮、花键轴、牙盘、链条、飞轮、后轮的传递为二档变速。需要高速行车时，利用变速把控制调档拨叉，使三当从动齿轮沿着轴向滑移啮合三档主动齿轮(同时二档从动齿轮与二档主动齿轮脱离)连动顺序是离合齿轮、离合从动齿轮、变速二轴、三档主动齿轮、三档从动齿轮、花键轴、牙盘、链条、飞轮、后轮的传递为三档变速。该变速箱是利用齿轮的旋转将润滑油飞溅到需要润滑机件上的。
本实用新型因为缩小车架成1字形，增加可动部位，所以在易动中车体有一定范围的伸缩性和弹性，同时前后轮独立悬挂减振是杠杆作用变速箱内的传动机构，形成前后减振弹簧共用单向力传递的阻力器，所以前后轮独立悬挂减振架结合变速箱，有减振助力双重作用，所以该车助力自然产生，无需操作，不消耗人力，双向助力减少了往复传动的驱动力短断续性，加上脚踏力，所以该车驱动力是现有自行车的一倍或一倍半；有了强劲的驱动力，所以就可以提高行车时速，具有良好的减振装置，所以就适应各种路面。
实用新型的具体结构由以下的实施例及其附图给出。
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图1是根据本实用新型提出的车体直观变化图图2是该车的结构示意图第二页图3是驱车时平稳的动态图图4是路面凹凸不平时，前轮独立悬挂减振摆动动态图图5是路面凹凸不平时，后轮独立悬挂减振摆动动态图图6是变速箱左侧外观图图7是变速箱右侧外观图第三页图8是变速箱纵剖面结构图图9是变速箱正面半剖面图
图10是图8A-A侧视图
图11是图8B-B纵剖面图
图12是图8局部实例剖面图第四页
图13是变速空档示意图
图14是变速一档示意图
图15是变速二档示意图
图16是变速三档示意图第五页
图17是变速把直观图
图18是变速操纵连动图
图19是变速拨叉轴纵剖面图图20是变速拨叉轴腑视剖面图图21是
图19A-A剖视图图中1．车架；2．鞍座；3．后托架；4．前轮；5．前闸；6．后轮；7．后闸；8．闸钳；9．车把；10．变速把；11．前叉；12．变速标盘；13．上摆；14．前摆；15．后摆；16．链条；17．牙盘；18．变速箱；19．后减振弹簧；20．前减振弹簧；21．左右车大腿；22．飞轮；23．中轴；24．变速二轴；25．后摆轴；26．前摆轴；27．离合齿轮；28．二档从动齿轮；29．三档从动齿轮；30．滚珠轴承；31．前摆斜齿扇；32．前浮动齿轮；33．后浮动齿轮；34．后摆斜齿扇；35．离合从动齿轮；36．二档主动齿轮；37．调档拨叉；38．三档主动齿轮；39．花键轴；40．圆柱滚子；41．放油螺丝；42．加油螺丝；43．棘爪；44．固定螺杆；45．脚蹬子；46．拨叉弹簧；47．油封；48．滚珠；49．拨叉轴；50．大帽螺丝；51．穿钉；52．变速拉杆；53．变档锁；54．变档三角；55．变速钢丝绳；56．调节螺母；57．胶垫；58．弹簧固定杆；59．棘爪弹簧；60．推力球轴承；61．浮动弹簧；62．丝档；63．前叉轴管；64．平档；65．支承架；66．前轮轴；67．后轮轴；68．后蹬杆。
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图1所示实施例中，呈现1字形的车架(1)上设置有鞍座(2)，支承架(65)，后托架(3)，变速箱(18)是该车负重中心部位。在车架(1)前部是由前轮(4)，前叉(11)，前闸(5)，前叉轴管(63)，车把(9)，闸钳(8)，变速把(10)，上摆(13)，前摆(14)，前减振弹簧(20)等部件组成前轮独立悬挂减振和操纵部分。其中上摆(13)的两端分别以轮轴式支承在前叉轴管(63)上端与支承架(65)之间，前摆(14)的两端分别是以轮轴式支承在前叉轴管(63)下端与变速箱(18)前摆轴上同车架(1)形成平行四边形。前减振弹簧(20)的两端分别支承在前摆(14)与支承架(65)之间，其作用是缓解来自前轮(4)的冲击力，或缓解车架(1)载重力冲击前轮(4)。在车架(1)后部是由后轮(6)，后摆(15)，后蹬杆(68)，后减振弹簧(19)等部件组成后轮独立悬挂减振和驱动部分，其中后摆(15)的一端固定后轮轴，另一端固定在变速箱(18)的后摆轴上；后减振弹簧(19)的两端分别支承在后摆(15)与支承架(65)之间；其作用是缓解来自后轮(6)对车架(1)的冲击力或缓解车架(1)载重力冲击后轮(6)。在变速箱(18)外部左右车大腿(21)，脚蹬子(45)，牙盘(17)，链条(16)是脚踏力和传递机构的一部分。由于车架(1)是1字形，可动的部位增多，使该车有一定弹性和伸缩，只要抽下前后减振弹簧(20)(19)固定杆(58)就可以缩小车体，图中虚线就是伸缩动态结构，它便于搬运和储存。
在图2结构示意图中，前轮(4)，前叉(11)，前叉轴管(63)，车把(9)，前摆(14)，前减振弹簧(20)，前摆轴(26)，前摆斜齿扇(31)组成杠杆式前轮独立悬挂减振装置，其中前轮轴(66)到前摆轴(26)是动力臂，在前摆(14)的五分之一或四分之一支承前减振弹簧(20)到前摆轴(26)的距离和前摆轴(26)到前摆斜齿扇(31)的半径是阻力臂。由后轮(6)，后摆(15)，后减振弹簧(19)，后摆轴(25)，后摆斜齿扇(34)组成杠杆式的后轮独立悬挂减振装置，其中后轮轴(67)到后摆轴(25)是动力臂，后摆(15)的五分之一或四分之一支承后减振弹簧(19)到后摆轴(25)的距离和后摆轴(25)到后摆斜齿扇(34)的半径是阻力臂。前后两个减振装置共同以变速器(18)作为单向力的阻力器，由变速齿轮机构传递花键轴(39)，牙盘(17)，链条(16)，飞轮(22)到后轮(6)。脚踏力是由左右车大腿(21)通过中轴(23)进入的。如果两人同乘一车，后者骑坐在后托架上，两脚踏着后蹬杆(68)起身，坐下就可以加力相助驱车。
在第二页图6变速箱(18)，由固定螺杆(44)固定在车架(1)的下端，在左侧前摆(14)安装在前摆轴(26)上，同前摆斜齿扇(31)成为一体(图中虚线部分)，右侧的后摆(15)安装在后摆轴(25)的两端，同变速箱(18)内的后摆斜齿扇(34)成为一体(图中虚线部分)。左右车大腿(21)装配在变速箱(18)两侧中轴(23)探头上。牙盘(17)安装在与中轴(23)同一圆心的花键轴上。变速箱(18)上端有加油螺丝和变速拉杆(52)，下端有放油螺丝(41)。
在第三页图8中，变速箱(18)是由左右两半部壳体组成。主轴有中轴(23)，前摆轴(26)，后摆轴(25)；传动轴有变速二轴(24)，花键轴(39)。前摆轴(26)的两端是由滚珠轴承(30)和圆柱滚子(40)支承在变速箱(18)左右两半部壳体上，中间是露在外面的多边形柱体，是为固定前摆用的，在轴的左侧前摆斜齿扇(31)同前浮动齿轮(32)啮合。后摆轴(25)的两端是带有螺杆的方形柱，是固定后摆的，在其后是由滚珠轴承(30)和圆柱滚子(40)支承在变速箱(18)左右两半部壳体上，在轴的左侧后摆斜齿扇(34)啮合后浮动齿轮(33)。中轴(23)的两端是探出变速箱(18)左右两半部壳体，左右车大腿(21)安装在带有螺杆的方形探头上，左侧是由滚珠轴承(30)支承在变速箱(18)的左半部壳体上，右侧是由圆柱滚子(40)支承在花键轴(39)内径壁上；左侧串套浮动弹簧(61)，推力球轴承(60)，前浮动齿轮(32)与此轮相临的离合齿轮(27)，在此处有左右移动的空间，两轮相对侍是传递单向力的锯齿，其作用是正向力啮合反向力脱离。离合齿轮(27)同中轴(23)也是正向力合，反向力离的动态，内部结构是这样的，中轴(23)在此处凸轮上设有棘爪弹簧(59)和棘爪(43)相对侍是离合齿轮(27)内径锯齿，两侧是由滚珠(48)分别支承在中轴(23)上的丝档(62)和平档(64)上，在该轮的右侧设置结合孔同二档从动齿轮(28)上的结合爪对侍。花键轴(39)内径左侧是由滚珠(48)支承在中轴(23)上，右侧是由圆柱滚子(40)支承在中轴(23)上，外径有键台和键槽，二档从动齿轮(28)和三档从动齿轮(29)能在调档拨叉的控制下沿着轴向左右滑动，在该轴的右侧由滚珠轴承(30)支承在变速箱(18)右半部壳体上，在壳体外的探头上装配牙盘(17)。变速二轴(24)上设有四个齿轮，其中后浮动齿轮(33)是串套在该轴的左侧；后浮动齿轮(33)左有浮动弹簧(61)，推力球轴承(60)，右临离合从动齿轮(35)，两轮相对侍是传递单向力的锯齿，此处有移动的空间，能够正向力啮合，反向力脱离；在该轴上的离合从动齿轮(35)啮合离齿轮(27)，在该轴的右侧有二档主动齿轮(36)和三档主动齿轮(38)。该轴的两端是由滚珠轴承(30)支承在变速箱(18)左右两半部的壳体上。图中的二档从动齿轮(28)上的结合爪同离合齿轮(27)结合孔相连，成为一活动整体是一档速的传递。
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图13中，前摆正向力是由前摆斜齿扇(31)进入的，通过前浮动齿轮(32)的锯齿啮合离合齿轮(27)；脚踏正向力是由中轴(23)通过棘爪啮合离合齿轮(27)内径锯齿，会合前摆力；后摆正向力是由后摆斜齿扇(34)进入的，通过后浮动齿轮(33)的锯齿啮合离合从动齿轮(35)，啮合离合齿轮(27)。虽然三方面力会合到一轮上，但是图中变速齿轮处于自由状态，尽管变速二轴(24)转动，三个主轴上的扭矩力没有传递到花键轴(39)上无有功率输出的途径。这时齿轮的啮合状态称为空档，应用于下坡和停车。
在
图14中是拨动齿轮调档拨叉，使二档从动齿轮(28)沿着花键轴(39)轴向滑移到左边，结合爪进入离合齿轮(27)右侧的结合孔，形成一活动整体，连动花键轴(39)。扭矩力传递途径如图中黑粗线箭头所示的走向，脚踏正向力是由中轴(23)和棘爪啮合离合齿轮(27)内径锯齿直接进入；而前摆正向力是通过前摆斜齿扇(31)齿数与前浮动齿轮(32)齿数相对比后进入的；后摆正向力是通过后摆斜齿扇(34)齿数与后浮动齿轮(33)齿数相对比，再经过离合从动齿轮(35)齿数与离合齿轮(27)齿数相对比进入的，三方面力会合成一股力带动花键轴(39)转动，所传递出去扭矩力称为一档速。
在
图15是拨动齿轮调档拨叉，把二档从动齿轮(28)脱离离合齿轮(27)沿花键轴(39)向右侧移动，同二档主动齿轮(36)啮合，成为一活动整体。改变了扭矩力传递的途径，如图中黑粗线箭头所示的走向。前摆正向力和脚踏正向力要跨越离合齿轮(27)进入到离合从动齿轮(35)会合后摆正向力，通过变速二轴(24)上的二档主动齿轮(36)啮合二档从动齿轮(28)，两轮齿数相对比后，带动花键轴(39)传递出去扭矩力称为二档速。
在
图16是拨动齿轮调档拨叉，使三档从动齿轮(29)沿着花键轴(39)轴向滑移到右侧(同时二档从动齿轮(28)脱离二档主动齿轮(36))，同三档主动齿轮(38)啮合，成为一活动整体，又改变了扭矩力传递的途径，如图中黑粗线箭头所示的走向。前摆正向力、脚踏正向力、后摆正向力，都是通过变速二轴(24)上的三档主动齿轮(38)啮合三档从动齿轮(29)，两轮齿数相对比后带动花键轴(39)传递出去的扭矩力称为三档速。
在第五页
图17是车把(9)的右侧，有闸钳(8)，变速把(10)，变速标盘(12)，变速锁(53)组成的手旋式变速操纵部分，其作用是在驱车时，手不离开车把(9)就可以变速。
在
图18中，变速钢丝绳(55)一端连接变速三角(54)一端。变速三角(54)一角支承在变速箱(18)壳体上，一端连接变速拉杆(52)。拨叉轴(49)的两端分别支承在变速箱(18)壳体上同花键轴(39)平行，其中左侧是用大帽螺丝(50)固定的；在左侧与调档拨叉(37)之间串套拨叉弹簧(46)；在内径滑堂里变速拉杆(52)的另一端由穿钉(51)连接调档拨叉(37)，其作用是利用弹性配合变速钢丝绳松紧，使调档拨叉(37)滑动在拨叉轴(49)上拨移二档从动齿轮(28)和三档从动齿轮(29)，使花键轴(39)接收大小不同的旋转力，实现操纵变速的目的。
权利要求1.在以轮代步的简单机械中，特别是前后轮独立悬挂减振、双助力、变速自行车装置，该装置在呈现1字型的车架(1)上端有鞍座(2)，中间有支承架(65)、后托架(3)，下端有变速箱(18)；前部是由前轮(4)、前叉(11)、前闸(5)、前叉轴管(63)、车把(9)、闸钳(8)、上摆(13)、前摆(14)、前减振弹簧(20)组成的前轮独立悬挂减振架；后部是由后轮(6)、后摆(15)、后蹬杆(68)、后减振弹簧(19)组成的后轮独立悬挂减振架；变速箱(18)中，主轴有中轴(23)、前摆轴(26)、后摆轴(25)、传动轴有变速二轴(24)、花键轴(39)，其特征在于上摆(13)的两端分别以轮轴式支承在前叉轴管(63)上与支承架(65)之间，前摆(14)的一端以轮轴式支承在前叉轴管(63)下，另一端固定在前摆轴(26)上，同车架(1)形成平行四边形，同前摆斜齿扇(31)成为一体的杠杆式，前摆斜齿扇(31)啮合前浮动齿轮(32)；后摆(15)一端支承在后轮轴(67)，一端固定在后摆轴(25)上，同后摆斜齿扇(34)成为一体的杠杆式，后摆斜齿扇(34)啮合，后浮动齿轮(33)，抽下前减振弹簧(20)和后减振弹簧(19)的固定杆(58)可缩小车体。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征是车把(9)的右侧上有闸钳(8)、变速把(10)、变速标盘(12)、变速锁(53)、在变速钢丝绳(55)被拉紧或放松连动变速三角(54)、变速拉杆(52)，拨叉弹簧(46)，使调档拨叉(37)在拨叉轴(49)上，调整二档从动齿轮(28)，三档从动齿轮(29)在花键轴(39)上，沿着轴向左右移动。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征是前摆轴(26)左侧有前摆斜齿扇(31)，中间是露在外面的多边形柱体，两端分别由滚珠轴承(30)和圆柱滚子(40)支承在变速箱(18)左右两半部壳体上；后摆轴(25)的两端是带有螺杆的方形柱，在其后是由滚珠轴承(30)和圆柱滚子(40)支承在变速箱(18)左右两半部壳体上，在轴的左侧有后摆斜齿扇(34)。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征是中轴(23)的两端探出变速箱(18)，左右车大腿(21)装配在上，左侧是由滚珠轴承(30)支承在变速箱(18)的左半部壳体上，右侧是由圆柱滚子(40)支承在花键轴(39)内径壁上，中部偏左有一离合齿轮(27)。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征是变速二轴(24)的两端是由滚珠轴承(30)支承在变速箱(18)左右两半部壳体上，在该轴上有后浮动齿轮(33)，离合从动齿轮(35)，二档主动齿轮(36)，三档主动齿轮(38)。
6.根据权利要求1、2所述的装置，其特征是花键轴(39)内径左侧由滚珠(48)支承在中轴(23)的平档(64)下，右侧由圆柱滚子(40)支承在中轴(23)上，外径是花键，在该轴的右侧由滚珠轴承(30)支承在变速箱(18)右半部壳体上，探头上装配牙盘(17)。
7.根据权利要求1、4所述的装置，其特征是离合齿轮(27)的内径是传递单向力的锯齿，同中轴(23)凸轮上的棘爪(43)对侍，在棘爪弹簧(59)的作用，正向力啮合，反向力脱离，左侧由滚珠(48)支承在丝档(62)上，右侧由滚珠(48)支承在平档(64)上，外径齿啮合离合从动齿轮(35)，在离合齿轮(27)左侧是传递单向力的锯齿，与前浮动齿轮(32)对侍，右侧有结合孔与二档从动齿轮(28)对侍。
8.根据权利要求1、5、7所述的装置，其特征是前浮动齿轮(32)是串套在中轴(23)的左侧，同前摆斜齿扇(31)啮合，在该轮右侧是传递单向力的锯齿，在左侧浮动弹簧(61)，推力球轴承(60)的辅助作用，同离合齿轮(27)正向力啮合，反向力脱离；后浮动齿轮(33)是串套在变速二轴(24)的左侧，同后摆斜齿扇(34)啮合，在该轮右侧是传递单向力的锯齿，在左侧浮动弹簧(61)，推力球轴承(60)辅助作用，同离合从动齿轮(35)正向力啮合，反向力脱离。
专利摘要本实用新型是前后轮独立悬挂减振、双助力、变速自行车,它缩小车架成1字形,与前轮是由易动的平行四边形减振架支承,与后轮是由后减振架支承。当前后轮弹跳时或人体重力移动时,由于杠杆作用于变速箱内传动机构,使前后轮减振架上下摆动中,转变成旋转力带动后轮,它无需操作,不消耗人力。双向助力可减少往复传动的驱动力短断续性,在减振的同时,可助脚踏力的三分之二。抽下前后减振弹簧固定杆,可缩小车体,便利搬运和储存。
文档编号B62M23/00GK2311431SQ9723120
公开日1999年3月24日 申请日期1997年12月17日 优先权日1997年12月17日
发明者李玉杰 申请人:李玉杰