一种新型万向节传动轮及包含其的自行车的制作方法

本发明涉及机械传动轮技术领域以及自行车技术领域，具体为一种新型万向节传动轮和包含该传动轮的前驱自行车和双驱自行车。

背景技术：

现有的自行车中，山地车和公路赛自行车都是使骑行者身体前驱俯身进行骑行，但是由于自行车为后轮驱动，骑行者俯身时会有不稳定感，影响骑行的感觉并且使骑行速度受到了局限。但是要想实现前轮驱动，同时通过前轮转向，需要将飞轮安装到前轴上，并且必须克服由于曲柄链轮和飞轮之间的相对位置和角度的变化带来链条脱落的问题。

为解决上述问题，申请号为201410517212.7的中国发明专利申请中公开了一种万向节式传动轮，并且申请号为201410517634.4的中国发明专利申请中公开了包含上述万向节式传动轮的一种前轮驱动自行车，另外，公布号为WO/2016/050041、名称为前驱自行车及差速双驱自行车的国际专利申请中，公开了利用所述的万向节式传动轮所形成的前驱自行车和双驱自行车的技术方案。

在上述专利文献中，所采用的万向节式传动轮结构比较复杂，制作工序繁复，成本较高，后期维修成本高难度大。

为此，发明了如专利申请号为2016106669155中所记述的一种传动轮及包含其的自行车。其中，所述传动轮，包括：具有一中心孔的外轮，所述外轮外表面设置有适于链条传动的一圈以上的轮齿；十字连接轴，所述十字连接轴置于所述中心孔内，十字连接轴的竖轴上下两端与外轮转动连接；传动轴，所述十字连接轴的横轴左右两端与传动轴转动连接。

上述十字轴式传动轮，其结构简单，制作工序简单，成本较低，在后期使用的维护和维修也比较方便，费用低廉。但是其外轮和自行车上的固定架的安装方式仍然比较复杂，在实际使用时操作繁琐。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种新型万向节传动轮和包含该传动轮的前驱自行车和双驱自行车。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：

一种新型万向节传动轮，其关键技术在于，其包括：

具有中心孔的直筒型轮圈，所述轮圈的外表面左侧边缘设置有适于链条、齿轮或皮带传动的传动部件；

十字连接轴，所述十字连接轴置于所述轮圈的中心孔内，所述十字连接轴的竖轴上下两端与轮圈转动连接；

传动轴，所述十字连接轴的横轴左右两端与所述传动轴转动连接。

进一步的，所述直筒型轮圈的横截面外轮廓为圆形或多边形，所述中心孔横截面为圆形或多边形。

进一步的，所述轮圈的右侧通过螺纹固定设置有固定环。

进一步的，所述传动部件为链轮轮齿、伞齿轮轮齿、同步带轮齿或皮带卡槽。

进一步的，所述传动轴中间设置有长孔，所述十字连接轴位置所述长孔内，且所述横轴左右两端与所述长孔的侧壁转动连接。

进一步的，所述十字连接轴包括具有过孔的轴体，所述竖轴为设置在所述轴体上下端的两个耳轴，所述横轴为设置在所述过孔左右两侧的短轴或者贯穿所述过孔的长轴，所述传动轴置于所述过孔内，且与所述横轴转动连接。

进一步的，所述轮圈的右侧边缘设置外螺纹，固定环设置有与所述外螺纹配合的内螺纹。

一种新型万向节传动轮，其关键技术在于，其包括：

具有中心孔的直筒型轮圈，所述轮圈的外表面左侧边缘设置有适于链条、齿轮或皮带传动的传动部件所述中心孔的内壁设置有一个内球形表面，所述内球形表面上设置有多个外球沟槽；

设置于所述轮圈的中心孔内、具有外球形表面的内轮，所述内轮的外球形表面设置有与所述外球沟槽等数的内球沟槽，所述外球沟槽和内球沟槽共同形成球导引轨道，所述内轮中心设置有花键孔；

中部设置有花键的传动轴，所述花键与所述花键孔相适配，所述传动轴设置于内轮的花键孔内并通过花键与内轮连接；与所述外球沟槽等数的滚珠，所述滚珠设置于所述球导引轨道内；以及设置于所述外轮的内球形表面和内轮的外球形表面之间的保持架，所述保持架上设置有与所述外球沟槽等数的用于容纳和支撑滚珠的装球窗孔。

一种包含如上所述新型万向节传动轮的前驱自行车，车架前端固定设置有用于安装所述万向节传动轮的固定架，其关键技术在于，所述固定架内固定设置有轴承，所述轴承的内圈内壁与所述轮圈相适配，且所述轮圈与所述轴承的内圈固定连接。

一种包含所述新型万向节传动轮的双驱自行车，车架前端固定设置有用于安装所述万向节传动轮的固定架，其关键技术在于，所述固定架内固定设置有轴承，所述轮圈安装在所述轴承中并通过所述固定环固定。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

本发明的传动轮轮圈结构简单，制造成本较低，将轮齿设置在轮圈的边缘，其与轮盘或者主动传动轮的位置同时位于车架的一侧，便于通过链条传动连接，无需进一步通过错位设置或者增设传动轮进行传动，使前驱结构整体得到简化，另外，中轴上的差速器式传动轮亦可设置在车架中间位置不再偏置，使得车架结构更紧凑美观，加工成本降低。

改进后的万向节传动轮，由于其轮齿在一侧，则轮圈的另一侧可专门用于装配在车架上，配合本发明所述的固定架的结构，装配方便，结构简单，大大降低了加工成本，后期拆装容易，维修方便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明万向节传动轮的结构示意图。

图2是实施例1中传动轴4的结构示意图。

图3是实施例1中传动轴4另一实施方式的结构示意图。

图4是实施例2中传动轴4的结构示意图。

图5是实施例2中传动轴4另一实施方式的结构示意图。

图6是实施例3中轮圈的结构示意图。

图7是实施例4中轮圈的结构示意图。

图8是实施例5中轮圈的结构示意图。

图9是本发明固定架的结构示意图。

图10是实施例8设置有减震装置的前叉和车把的结构示意图。

图11是实施例9中轮圈的结构示意图。

图12是与实施例9中轮圈相适配的卡簧的结构示意图。

图13是实施例10的结构示意图。

图14是实施例11的结构示意图。

图15是实施例12的结构示意图。

图16是实施例12中飞轮的侧视安装结构示意图。

其中：1轮圈、11中心孔、12外螺纹、13传动部件、14固定环、15卡槽、2十字连接轴、21竖轴、22横轴、23轴体、24过孔、4传动轴、41长孔、5固定架、6轴承、7车架、8车把、9前叉、10减震装置、201十字轴、202行星齿轮、203传动链轮、204中轴、205固定轴承、300飞轮、400飞轮。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对发明进行清楚、完整的描述。

本发明在专利申请号为2016106669155的一种传动轮及包含其的自行车的基础上进行了进一步的改进，其中在先专利中已经详述过的内容可参考在先专利文件，本文不再赘述。

如图1所示的一种新型万向节传动轮，其包括：具有中心孔11的直筒型轮圈1、十字连接轴2和传动轴4；所述轮圈1的外表面左侧边缘设置有适于链条、齿轮或皮带传动的传动部件13，所述传动部件为与链条相适配的轮齿、或与伞齿轮相适配的轮齿、与同步带相适配的轮齿或与皮带相适配的卡槽。所述直筒型轮圈1的横截面外轮廓为圆形或多边形，所述中心孔11横截面为圆形或多边形。右侧通过螺纹固定设置有固定环14；所述十字连接轴2置于所述轮圈1的中心孔11内，所述十字连接轴2的竖轴21上下两端与轮圈1转动连接；所述十字连接轴2的横轴22左右两端与所述传动轴4转动连接。

如图1所示为本发明直筒型轮圈1的一种实施例，在轮圈1的左侧设置有链轮轮齿，右侧设置有与所述固定环14相适配的外螺纹12。

实施例1

如图2所示的十字轴2和传动轴4，所述十字连接轴2包括竖轴21和横轴22，竖轴21和横轴22的交叉点位于所述轮圈1的中心，所述十字连接轴2的竖轴21上下两端与轮圈1转动连接；所述传动轴4中间设置有长孔41，所述十字连接轴2位置所述长孔41内，且所述横轴22左右两端与所述长孔22的侧壁转动连接。

在所述十字连接轴4的作用下，所述传动轴4相对于所述外轮1能够左右摆动，也能够上下摆动，因此在一定空间范围内传动轴4能够灵活摆动。

如图3所示为传动轮中传动轴4的另一种实施方式，其中，传动轴4的长孔41设置在其左侧，转动轴4右侧延伸，用于与其他结构连接，实现传动轴4的摆动和传动。

如图2和3所示，本实施例中，所述十字连接轴2具体形状为一个矩形的小立柱，其上下端设置有用于和所述外轮内壁转动连接的轴端，左右两侧设置有用于和传动轴4转动连接的轴端。

实施例2

如图4所示的十字轴2和传动轴4的结构示意，所述十字连接轴2包括具有过孔24的轴体23，所述竖轴21为设置在所述轴体23上下端的两个耳轴，所述横轴22为设置在所述过孔24左右两侧的短轴或者贯穿所述过孔24的长轴，所述传动轴4置于所述过孔24内，且与所述横轴22转动连接。

本实施例与实施例1相比，由于传动轴4上不需要开设长孔41，因此能够大大降低传动轴4的直径尺寸，因此使传动轴4的摆动幅度进一步增加。

如图5所示为传动轮中传动轴4的另一种实施方式，其中，传动轴4的长度仅为图4中的一半，只留出一端用于与其他结构连接，实现传动轴4的摆动和传动。

实施例3

如图6所示，为直筒型轮圈1的另一种实施例，其与附图1中所示的轮圈1的区别在与，所述直筒型轮圈1的外壁设置有外螺纹12，通过所述外螺纹12直接与相应的部件连接，省去所述固定环14。

实施例4

如图7所述，为直筒型轮圈1的另一种实施例，其在附图1或附图6所示的轮圈的区别在于，所述连接部件13为与伞齿轮配合的轮齿。其具体传动连接方式可参考专利申请号为2016106669155、名称为一种传动轮及包含其的自行车的中国发明专利申请中所公开的内容。

实施例5

如图8所示，一种新型万向节传动轮，其包括：如图1、图6或图7所示的具有中心孔11的直筒型轮圈1，所述轮圈1的外表面左侧边缘设置有适于链条、齿轮或皮带传动的传动部件13所述中心孔11的内壁设置有一个内球形表面，所述内球形表面上设置有多个外球沟槽；设置于所述轮圈1的中心孔11内、具有外球形表面的内轮，所述内轮的外球形表面设置有与所述外球沟槽等数的内球沟槽，所述外球沟槽和内球沟槽共同形成球导引轨道，所述内轮中心设置有花键孔；中部设置有花键的传动轴，所述花键与所述花键孔相适配，所述传动轴设置于内轮的花键孔内并通过花键与内轮连接；与所述外球沟槽等数的滚珠，所述滚珠设置于所述球导引轨道内；以及设置于所述外轮的内球形表面和内轮的外球形表面之间的保持架，所述保持架上设置有与所述外球沟槽等数的用于容纳和支撑滚珠的装球窗孔。

上述结构可参见专利申请号为201410517212.7的万向节式传动轮中所公开的结构，本实施例与上述发明专利申请中权利要求1所限定的技术方案的区别在于，其中的外轮改进形成本实施例中外圈1的结构形式，所述外轮的内部包含的技术特征与所述发明专利申请中相同，此处不再赘述。

实施例6

如图9所示，本实施例为包含前述万向节传动轮的一种前驱自行车，其中，自行车的具体结构可参见专利申请号为2016106669155的一种传动轮及包含其的自行车的实施例3，本实施例的区别之处在于，车架7前端固定设置有用于安装所述万向节传动轮的固定架5，所述固定架5内固定设置有轴承6，所述轮圈1安装在所述轴承6的内圈中心孔中，拆装方便。

轴承6的内圈的中心孔的结构与所述轮圈1的结构相适配。具体的，其内圈的中心孔为圆孔，所述轮圈结构如图1所示结构，轮圈安装在轴承内圈的中心孔中并通过所述固定环14固定。

所述轮圈1的横截面外轮廓为圆形或多边形，如果为多边形，则所述轴承的内圈中心孔也为与之相适配的多边形即可。

如图6所示，所述直筒型轮圈1的外壁设置有外螺纹12，所述轴承6的内圈中心孔内壁也设置相适配的内螺纹即可使其快速拆装。

实施例7

如图9所示，本实施例为包含前述万向节传动轮的一种双驱自行车，其中，自行车的具体结构可参见专利申请号为2016106669155的一种传动轮及包含其的自行车的实施例4，本实施例的区别之处在于，车架7前端固定设置有用于安装所述万向节传动轮的固定架5，其特征在于，所述固定架5内固定设置有轴承6，所述轮圈1安装在所述轴承6中并通过所述固定环14固定，拆装方便。

实施例8

如图10所示，车把8和前叉9之间设置有减震装置10，其与现有技术的区别在于，减震装置10安装在较高的位置，在行驶过程中，车把8能够在减震装置10的作用下动作，起到减震效果，但是前叉9不会发生上下移动，因此安装在前叉上的传动齿轮也不会和车架上的传动齿轮发生相对位移，这样就保证了驱动前轮的传动链条处于稳定状态，避免使用张紧轮等张紧装置。

实施例9

如图11所示，其与图1中轮圈1的区别在于，轮圈1的右端用卡槽15代替螺纹，安装时，采用图12所示的卡簧固定在所述卡槽15中，用于将轮圈1固定在轴承上。

实施例10

如图13所示，为一种适用于双驱自行车中的差速器式传动轮的剖视结构示意图，其与现有技术（申请号为201610535405.4、名称为一种差速器式传动轮以及利用该传动轮的差速双驱自行车）的差别在于，左右两侧的两个传动链轮203通过固定轴承205固定在中轴204上，使整个装置形成一个整体性强的差速器总成结构，使用方便；可预见的，一辆双驱自行车可包括前叉总成、万向节式传动轮总成、车架总成、差速器式传动轮总成、车轮等主要部件即可装配完成，组装方式简单快捷。

实施例11

如图14所示，为一种适用于双驱自行车中的差速器式传动轮的剖视结构示意图，其在实施例10的基础上进一步改进，在所述中轴204上设置有飞轮300，在车架中部安装一台电动机或发动机，所述电动机或发动机的输出端通过链条或皮带与所述飞轮300传动连接，电动机或发动机能够带动飞轮300转动，从而通过中轴驱动整个差速器式传动轮转动，给自行车提供动力，这样，双驱自行车变为电动机或发动机和人力驱动的混合动力模式。

实施例12

如图15和16所示，本实施例与实施例11的区别在于飞轮设置位置的不同，其提供动力的原理完全相同。具体的，本实施例中，飞轮400为尺寸较大的飞轮，其套装在十字轴201外侧，即所述十字轴201的四个轴端均与飞轮400内壁固定，在车架中部安装一台电动机或发动机，所述电动机或发动机的输出端通过链条或皮带与所述飞轮400传动连接，电动机或发动机能够带动飞轮400转动，从而通过十字201轴驱动整个差速器式传动轮转动，给自行车提供动力，这样，双驱自行车变为电动机或发动机和人力驱动的混合动力模式。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。