一种增力自行车中的扭矩限位装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种增力自行车中的扭矩限位装置，包括用于安装前轮的前车架，以及用于安装后轮的后车架，还包括内含力矩转换装置的增力盘，前车架与增力盘固定连接，还设有铰接在前车架与后车架之间的弹簧装置，力矩转换装置包括转动连接在增力盘中的齿弧架，所述后车架和齿弧架的固定轴连接；所述齿弧架上具有在齿弧架在转动过程中，能够与增力盘内壁产生干涉的配合部。本实用新型的扭矩限位装置，使得如果摆动幅度过大，齿弧架侧壁会碰到增力盘的内壁，即产生了干涉，也就是说，阻止了齿弧架在增力盘中的继续按照此方向摆动，从而限定了前车架和后车架之间的变化幅度；与弹簧装置配合在一起可以更好地限定前车架和后车架之间的变化幅度。
【专利说明】一种增力自行车中的扭矩限位装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种自行车，更准确地说，涉及一种增力自行车中的扭矩限位装置。
【背景技术】
[0002]目前，自行车以其经济、环保、便捷等优点，已成为世界上应用最广泛的交通工具，技术人员也在不断对其进行改进。现有改进方案中，一个重要方向就是将骑行过程中由于骑行人的姿势变化或者道路的颠簸产生的重力变化转化为力矩，并通过复杂的增力装置，将力矩提供给自行车中轴，为自行车提供助力。
[0003]但重力变化是往复的，因而力矩方向也是往复的。现有技术条件下，一般是利用棘轮等装置，只能将一个方向的力矩作用于自行车，另一方向的力矩不起作用，因而只能间断性地为自行车提供助力。而且，力矩转换装置作为附加在自行车上的装置，需要尽量紧凑、轻巧，否则其自重将减弱甚至抵消助力效果。
[0004]在专利CN101683881B中，公开了一种力矩转换器，能够将两个方向的力矩转换为一个方向上的连续力矩输出，但该装置在力矩转换过程中，内、外齿弧均固定在齿弧架上，往复力矩只靠一个齿弧架传递，容易产生疲劳断裂。并且为使外齿弧传递力矩稳定，外齿弧与齿弧架之间必须具有较大的固定区域，使得齿弧架的长度较长，不利于实现结构的紧凑。
[0005]另一方面，现有技术中增力自行车的车架，其在实际的骑行过程中，会产生较大的颠簸幅度(上下摆动幅度)，虽然会提升自行车的增力效果，但是会使骑行者感到明显的不适；同时，该种结构车架的连接强度也难于保证。
实用新型内容
[0006]本实用新型为了解决现有技术中存在的问题，提供了一种增力自行车中的扭矩限位装置，在保证自行车在骑行过程中的增力效果的同时，可降低其颠簸的幅度。
[0007]为了实现上述的目的，本实用新型的技术方案是:一种增力自行车中的扭矩限位装置，包括用于安装前轮的前车架，以及用于安装后轮的后车架，还包括内含力矩转换装置的增力盘，前车架与增力盘固定连接，还设有铰接在前车架与后车架之间的弹簧装置，所述力矩转换装置包括转动连接在增力盘中的齿弧架，所述后车架和齿弧架的固定轴连接；所述齿弧架上具有在齿弧架在转动过程中，能够与增力盘内壁产生干涉的配合部。
[0008]优选的是，所述配合部为齿弧架侧壁向外延伸出来的凸缘。
[0009]优选的是，所述齿弧架呈一头大、一头小的扇形结构，配合部为齿弧架大头端两侧的拐角。
[0010]优选的是，所述弹簧装置为螺旋形弹簧，两端并紧磨平，制造材料为60Si2Mn或55Si2Mn,弹簧丝直径为8mm_12.5mm,弹簧中径为46mm,弹簧自由高度为100—180mm。
[0011]优选的是，所述弹簧的有效圈数为3-6圈。
[0012]本实用新型的扭矩限位装置，使得如果摆动幅度过大，齿弧架侧壁会碰到增力盘的内壁，即产生了干涉，也就是说，阻止了齿弧架在增力盘中的继续按照此方向摆动，从而限定了前车架和后车架之间的变化幅度；与弹簧装置配合在一起可以更好地限定前车架和后车架之间的变化幅度。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1示出了本实用新型中车架的结构示意图。
[0014]图2示出了图1中振幅控制杆及连接杆的连接示意图。
[0015]图3示出了图1中后叉的部分结构示意图。
[0016]图4示出了图3中扭矩传递接头的俯视图。
[0017]图5示出了图4中B-B处的剖视图。
[0018]图6示出了扭矩传递接头的另一种实施方式的示意图。
[0019]图7示出了图1中部分部件的连接示意图。
[0020]图8示出了弹簧装置的剖面图。
[0021]图9示出了车架的工作示意图。
[0022]图10示出了增力盘的主视图。
[0023]图11示出了图10中A-A处的剖视图。
[0024]图12示出了图11中I处的局部放大图。
[0025]图13示出了增力盘的另一种实施结构示意图。
[0026]图14示出了传递轴组件和输入轴组件的配合示意图。
[0027]图15示出了齿弧架、外齿弧、内齿弧的配合示意图。
[0028]图16示出了中轴组件的结构示意图。
[0029]图17示出了本实用新型实施例中弹簧的示意图。
[0030]图18示出了齿弧架与增力盘的配合示意图。
【具体实施方式】
[0031]为了使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案、取得的技术效果易于理解，下面结合具体的附图，对本实用新型的【具体实施方式】做进一步说明。
[0032]参考图1，本实用新型提供的一种增力自行车，包括和前轮、增力盘8具有连接关系的前车架，以及和后轮、增力盘8具有连接关系的后车架，还包括连接前车架、后车架的
弹簧装置。
[0033]本实用新型增力自行车的增力装置主要安装在增力盘8中，参考图10、图11，增力盘8安装在自行车车架上，替代传统的五通。
[0034]图10是增力盘的主视图，其由前壳体811和后壳体820组成。前壳体811上具有两个螺栓孔812，相应地，后壳体820具有相对的两个螺栓孔，增力装置装入前壳体811或者后壳体820后，将螺栓孔812内插入螺栓，将两个壳体连接组装在一起形成增力盘8。本领域普通技术人员能够想象，前壳体811和后壳体820上可以根据实际需要设有多于两个的螺栓孔12，使连接更为稳固。前壳体811上具有轴孔813、814、815，用于图11中示出的中轴组件822、传递轴组件823、输入轴组件824的安装。相应地，后壳体820上具有相对的轴孔。为了配合各个轴的安装，各轴孔813、814、815中均可安装轴承座819。[0035]中轴组件822需要从增力盘8的两端穿出，以便安装自行车的链轮和脚蹬，同时，输入轴组件824的一端或两端也需要从增力盘8中穿出，以连接外部的力矩，故，本领域普通技术人员能够想象，前壳体811和后壳体820上应当至少具有轴孔815、813。而传递轴组件823的主要起到力矩转换和传递作用，其可以采用本领域所熟知的结构安装在增力盘8中，例如可通过固定在增力盘侧壁沉槽中的轴承安装在增力盘8的内腔中。
[0036]前壳体811的上端具有一车架连接部816，该车架连接部816上开有螺栓孔817，用于将增力盘8安装到自行车的前车架上。本领域普通技术人员能够理解，车架连接部816可直接通过焊接等方式与车架固定在一起。采用螺栓的方式可以使得增力盘8的安装和拆卸更为方便，亦便于其中所容纳的增力装置的维护，因此设置螺栓孔17显然更具优势。车架连接部816上还可以设置定位孔818，其中能够插入定位销，使得前壳体811、后壳体820与增力装置的组装更为便捷。本领域普通技术人员能够很容易地想象，车架连接部816既能够位于前壳体811上，也能够位于后壳体820上，或者前壳体811和后壳体820上均具有车架连接部816。当前壳体811和后壳体820上均具车架连接部816时，前壳体811和后壳体820的结构大致对称。该车架连接部816可以是增力盘8在此处区域的沉槽。
[0037]图11是图10中A-A处的剖视图，图中示出了所容纳的增力装置。前壳体811和后壳体820连接到一起后形成了一容纳腔821，输入轴组件824、传递轴组件823及自行车的中轴组件822，以及它们之间的各元件均被容纳在其中。
[0038]图12是图11中示出的位置I处的局部放大图。由图可见，前壳体811与后壳体820之间的连接部分为相互交错的凸缘，两者连接后，凸缘互相吻合，良好地封闭了容纳腔821，保护了其中的增力装置。
[0039]图13示意出了增力盘进一步优化的结构，至少在增力盘8的底部设有多个沿箱体厚度方向延伸的轮齿827。在增力盘8的底部增加齿形结构，使得当其突然与地面(障碍物)碰撞后，只有当轮齿827断裂后才能有效接触增力盘本体，从而能够有效缓冲地面或障碍物对增力盘本体的冲击力。
[0040]该增力盘8优选为扁平的圆柱形，当其与前车架连接后，基于一般自行车的结构，该增力盘8较为靠近后轮，离前轮的位置较远，故以时钟方向作为参考，所述增力盘8侧壁上设置轮齿827的终点至少位于增力盘8本体上七点钟位置，进一步的，起点至多位于增力盘8本体上五点钟的位置。
[0041]为了进一步提高增力盘8的强度，所述增力盘8的端面上沿其圆周方向胀形有多个加强凸起828，该加强凸起828能够有效增强增力盘的整体强度。
[0042]下面对本实用新型中的增力装置进行详细的描述。
[0043]参考图14、图15，位于增力盘8中的输入轴组件824和传递轴组件823的配合结构如下:外齿弧8243和齿弧架8244固定在轴套8242上，轴套8242再通过焊接、过盈配合或者键槽连接等方式固定在力矩输入轴8241上。
[0044]本领域普通技术人员能够理解，将外齿弧8243和齿弧架8244固定在轴套8242上的目的是为了装配方便，外齿弧8243和齿弧架8244还能够直接固定至力矩输入轴8241，而不需要轴套8242。齿弧架8244距离力矩输入轴8241较远的一端固定有内齿弧8235。
[0045]在本实施例中，内齿弧8235是通过螺栓固定在齿弧架8244上的，但本领域普通技术人员能够很容易地想象，内齿弧8235同样能够通过焊接等方式固定在齿弧架8244上，或者与齿弧架8244通过铸造一体成型。超越离合器8237、8239通过各自的内环同向固定在传递轴8236上，超越离合器8237的外环固定有外环齿轮8238，超越离合器8239的外环固定有外环齿轮82310。在本实施例中，外环齿轮8238、82310是单独加工的齿轮，固定装配在超越离合器8237、8239上，但本领域普通技术人员能够很容易地想象，外环齿轮8238、82310还能够是具有外齿的超越离合器外环本身。在本文中，超越离合器同向的意思是，两个超越离合器朝相同的方向传递力矩，例如，当超越离合器8237的外环沿B至B1的方向旋转时，其内环随之同步旋转，反之则为空转，超越离合器8239亦然。超越离合器8237通过其外环齿轮8238与固定在齿弧架8244上的内齿弧8235啮合，超越离合器8239通过其外环齿轮82310与外齿弧8243啮合。传递轴8236的力矩输出端固定安装有输出齿轮82311，用于向外部输出力矩，在本实施例中，向中轴组件822输出力矩。优选传递轴8236的力矩输出端通过花键与中轴组件822配合，不仅装配方便，而且传递力矩效果更好。本领域普通技术人员能够想象，传递轴8236的力矩输出端还可以通过摩擦轮、或者线圈等电磁装置向外输出力矩。
[0046]在本实用新型的另一个实施例中，外齿弧8243可以固定在齿弧架8244上，齿弧架8244为一个扇形齿盘，其具有一个安装孔。内齿弧和外齿弧均固定在安装孔的侧壁上。内齿弧8235位于安装孔中远离力矩输入轴8241的一端，外齿弧8243位于安装孔中靠近力矩输入轴8241的一端，内齿弧8235和外齿弧8243所在的圆的圆心为同一个，即力矩输入轴8241的中心，因此当扇形齿盘随着力矩输入轴8241摆动旋转时，内齿弧8235和外齿弧8243能够连续工作。内齿弧8235位于扇形齿盘的上半部，其啮合超越离合器的外环齿轮。外齿弧8243位于扇形齿盘的下半部，其啮合另一个超越离合器的外环齿轮。内齿弧8235和外齿弧处于不同的平面内(此处的平面指的是齿弧架在转动时所扫过的平面)，即可以看成内齿弧和外齿弧相互错开。超越离合器同向安装，即它们向同一方向传递运动。
[0047]下面结合图14和15，以超越离合器8237、8239的外环仅仅沿B至B1的方向旋转时，其内环才会随之同步旋转为例，描述本实用新型的增力装置的工作原理。
[0048]当力矩输入轴8241受到图14中示出的力矩M1作用时，力矩输入轴8241沿A。至A1的方向旋转，外齿弧8243和齿弧架8244随之沿Atl至A1的方向旋转。从图14中可见，此时外齿弧8243带动超越离合器8239的外环沿B1至B的方向旋转，此时，超越离合器8239的内环不会随之转动，即不传递力矩，而此时固定在齿弧架8244上的内齿弧8235带动超越离合器8237的外环沿B至B1的方向旋转，此时，超越离合器8237的内环随之旋转，从而驱动传递轴8236沿B至B1的方向旋转。
[0049]当力矩输入轴8241受到图14中示出的力矩M2作用时，力矩输入轴8241沿A1至A0的方向旋转，外齿弧8243和齿弧架8244随之沿A1至Atl的方向旋转。从图14中可见，此时外齿弧8243带动超越离合器8239的外环沿B至B1的方向旋转，此时，超越离合器8239的内环随之旋转，从而驱动传递轴8236沿B至B1的方向旋转。从图14、图15中可见，此时内齿弧8235带动超越离合器8237的外环沿B1至B的方向旋转，此时，超越离合器8237的内环不会随之转动，即不传递力矩。
[0050]因此，在力矩转换过程中，外齿弧8243仅传递力矩M2,内齿弧8235仅传递力矩M1,使得传力更可靠。虽然力矩输入轴8241受到的是乂12两个不同方向的力矩，但传递轴8236最终均沿B至B1的方向旋转，即输出相同方向的力矩。本领域普通技术人员能够很容易地想象，当需要传递轴8236始终沿B1至B方向旋转时，只需要将超越离合器8237、8239同时换个方向安装即可。为了更加清晰，图14中示出的轴承、轴承座(未标注)等非主要部件，在图15中均被省略。
[0051 ] 图16示出了中轴组件822的剖视图，位于增力盘8中的中轴组件822，中轴8221插入长套筒8222内，与长套筒8222形成动配合。按照图16中由左到右的顺序，长套筒8222上按次序安装有:轴承座8226、轴承8228、增力齿轮8223、轴挡圈8225。轴承座8226和轴承8228的主要作用是使中轴组件822转动连接在增力盘8中。长套筒8222穿出增力盘的位置具有一连接盘82210结构，可用来安装自行车的链轮8227。
[0052]链轮8227内已安装有棘轮或超越离合器(未示出)，中轴8221的端头的外螺纹和长套筒8222端头连接盘82210的内螺纹连接并固定。本领域普通技术人员能够很容易地想象，轴承座8226和/或轴承8228同样能够预先安装在类似于自行车五通，或者其它容纳中轴组件的装置中，但预装在中轴组件上，更有便于中轴组件的整体安装，因此更具优势。同样，链轮8227还能够通过螺栓连接、铆接、焊接等其它方式安装在长套筒8222的连接盘上，但出于安装、维修方便的目的，采用螺纹连接的方式显然更具优势。在本实施例中，增力齿轮8223是通过平键8224安装在长套筒8222上的，优选平键8224为圆头平键，使得增力齿轮8223的装配更为方便。但本领域普通技术人员能够想象，增力齿轮还能够通过焊接、花键等方式安装到长套筒8222上。优选轴挡圈8225具有内螺纹，长套筒8222的右侧具有外螺纹，使轴挡圈8225被拧至与增力齿轮8223紧贴的位置，对增力齿轮8223进行轴向定位。当然，轴挡圈8225同样能够被焊接在长套筒8222上。
[0053]在本实用新型的一个具体的实施方式中，参考图11、图14、图16，传递轴组件823中的输出齿轮82311与中轴组件822中的增力齿轮8223啮合在一起。当传递轴组件823的输出齿轮82311驱动增力齿轮8223转动时，即可通过带动长套筒8222转动，进而带动装在长套筒8222连接盘上的链轮8227转动，为自行车提供了 一个向前运动的力矩，从而驱动自行车前行，实现了增力的效果。即，不管力矩输入轴8241受到的是乂方向还是M2方向的力矩，但传递轴8236最终均沿B至B1的方向旋转，即输出相同方向的力矩，从而驱动链轮在同一个方向上的转动。
[0054]当人力骑行时，由于链轮8227内已安装有棘轮，从而限制了长套筒8222转动方向，不会阻碍正常骑行。这种带有棘轮结构的链轮属于现有的技术，在此去其详细的内部结构不再赘述。
[0055]参考图1、图7、图9，本实用新型中的车架包括前车架和后车架，所述前车架包括头管1、前管2、立管3、横梁7,后车架包括后叉6。
[0056]头管I用于安装自行车前叉，前叉穿过头管1，下面安装前轮，上面安装车把等部件。头管I固定连接在前管2的一端，立管3的上端用于安装自行车座等部件，后叉6的后叉口用于安装自行车后轮。前管2和立管3的自由端固定连接到了连接配合部80上，一般是采取焊接的方式。本领域普通技术人员能够很容易地想象，该连接配合部80可以是由前管2或者立管3弯曲形成，此时前管2和立管3直接固定连接，或者，连接配合部80也能够是单独的构件，例如单独的板型构件或者管形构件，前管2或者立管3分别焊接到连接配合部80上，但采用板型构件作为连接段，更有利于图自行车增力盘8的安装，因此更具优势。虽然图7中示出的连接配合部80为扇形，但本领域普通技术人员能够想象，其可以是长方形或者其它合适的形状。在实用新型的一个具体的实施方式中，增力盘8上的车架连接部816做成类似扇形的沉槽，连接配合部80可以是具有一个横截面为U形槽并与车架连接部816相应配合在一起的结构。配合的时候，将增力盘上的车架连接部816卡入连接配合部80的U形槽口中，通过螺栓进行固定，二者之间的形状、尺寸相配。[0057]应当注意到，后叉6与连接配合部80之间并无连接关系，这使得后叉6的前端拥有更高的自由度。后叉6上具有一个凸耳，凸耳上开有通孔，用于活塞套筒组件40的铰接，相应地，立管3上也具有类似的用于铰接活塞套筒组件另一端的凸耳41。当然，本领域普通技术人员能够想象，在立管3或者后叉6上直接开通孔，同样能够铰接活塞套筒组件40。在活塞套筒组件40上，安装有本实用新型的弹簧4。弹簧4和活塞套筒组件40构成了本实用新型中的弹簧装置。
[0058]图8示出了本实用新型的实施例中所采用的弹簧连接件，即图7中的活塞套筒组件40，其上已经安装了弹簧4。套筒4051的内部有深孔、外表有部分螺纹及与螺纹段连接的一个大螺母50511，套筒4051的下端具有一扁平的连接头，活动连接在后叉6的凸耳上；活塞杆4052上伸入套筒5051深孔中的位置设有数个间隔的活塞，活塞杆4052的另一端铰接在立管3的凸耳41上，而该数个活塞与套筒4051的深孔滑动配合。活塞杆4052上还可设置一止挡盘40521。传力弹簧4设置在套筒4051的大螺母50511和活塞杆4052的止挡盘40521之间，可旋转大螺母50511在套筒4051上的位置来调节弹簧4的弹力，使弹簧4的弹力既可达到充分传递重力变化的作用，又可适应不同体重的骑行人。活塞套筒组件40起到了连接、固定、导向和调整并限制最大压缩行程的作用。虽然在本实施例中，弹簧连接件是以活塞套筒组件40为例示出的，但本领域普通技术人员能够很容易地想象，弹簧连接件还能够具有与一般减震自行车中减震器所采用的类似的构造，或者其它合适的构造。同时，弹簧4与弹簧连接件所组成的机构，同样能够像自行车减震器一样，预先组合，并且根据骑行场地、骑行人的体重，选取不同弹簧圈数、不同预调弹力的组合进行快速组装，这在比赛时显得尤为重要。
[0059]图17示出了弹簧4的构造和几个主要参数。H为弹簧自由高度，d为弹簧丝直径，D为弹簧中径。图中示出的弹簧4为典型的螺旋形状，两端并紧磨平，支撑圈数采用一般的1.5圈、2圈、2.5圈均可。一般，成年骑行人的体重应当在50kg至IOOkg之间，重力变化造成的传力弹簧的工作行程应当在5-15mm之间。工作行程过大，说明弹簧过软；工作行程过小，说明弹簧过硬，所产生的不利效果前文已经进行了描述。因此，本实用新型在进行传力弹簧设计时，是以上述体重、工作行程两个参数为基础的，综合考虑颠簸时的加速度、安全系数等因素，要求弹簧的实际最大刚度范围为42— 398N/mm。弹簧的制造材料一般为弹簧钢，优选采用60Si2Mn或55Si2Mn，经过热处理后能够达到许用切应力628Mpa左右、弯曲应力785Mpa左右、切变模量78.5Mpa左右、弹性模量196Gpa左右的要求。虽然也能够采用其它合金弹簧钢，通过其它处理方式达到设计要求，但显然采用60Si2Mn或55Si2Mn更具经济优势。而选择弹簧丝直径d为8mm-12.5mm、弹簧中径D为46mm、弹簧自由高度H为IOO--1SOmm时，能很好地满足设计要求。优选弹簧有效圈数为3_6圈。弹簧4经表面磷化处理后，防锈、防腐的性能更好。
[0060]参考图1、图7、图9,后叉6的前端为扭矩传递接头62,中间为纵梁部分61,后端为后叉口 63。扭矩传递接头62用于与图9中示出的增力盘8配合，传递扭矩。后叉口 63用于安装自行车后轮。弹簧将重力变化传递至摆杆式后叉6上，并因此在摆杆式后叉6上产生扭矩,摆杆式后叉6通过扭矩传递接头62将扭矩传递给增力盘的4中的力矩输入轴8241。
[0061]图4示出了扭矩传递接头62的具体结构。从图中可见，整个结构大致关于轴线A-A对称，包括扭矩传递接头本体6232。两个限位段6231从扭矩传递接头本体6232的一侧伸出，两个限位段6231及扭矩传递接头本体6232形成了 U形叉口，每个限位段6231的末端具有开口朝下的U形槽62311，用于咬合力矩输入轴8241。扭矩传递接头本体6232上具有凸耳62321，如图5所示，凸耳62321开有螺栓孔62323，用于和弹簧装置铰接。本领域普通技术人员能够想象，凸耳62321同样能够位于纵梁部分61，不影响传力效果，但从维修的方便性考虑，凸耳62321位于扭矩传递接头62上显然更具优势。扭矩传递接头本体6232上还具有多个通孔62322，作为减重孔，进一步节省了材料，减轻了重量。连接部分6233为从扭矩传递接头本体6232的另一侧伸出，通过焊接、螺栓连接、铆接等方式连接到纵梁部分61上，优选通过焊接方式连接。限位段6231、扭矩传递接头本体6232和连接部分6233形成“工”字形状，优选由铝合金材料，例如YZAlSil2Cu2，压铸成型，以具备一定强度，能够承受往复扭矩。为了提高扭矩传递接头62的结构强度，在限位段6231与扭矩传递接头本体6232上还设计了加强肋62324。
[0062]图5是图4中B-B处的剖视图。限位段6231上U形槽62311的两侧向下延伸形成凸缘，凸缘上具有通孔62312，两个限位段6231形成的U形槽62311咬合住力矩输入轴8241后，在通孔62312中安装螺栓，将力矩输入轴8241锁死在U形槽62311中。
[0063]图6示出了本实用新型扭矩传递接头的另一种实施方式。在此实施例中，U形槽62311中嵌入了叉口嵌入件625。由于U形槽62311咬合力矩输入轴8241以向其传递扭矩，因此其咬合面经常受力，需要更高的硬度，以降低U形槽62311变形、磨损风险。叉口嵌入件625由钢质材料制造，优选由Q235钢制造，经过表面磷化处理后，能够进一步提高其硬度。优选叉口嵌入件625的外部具有多个齿，以提高其与U形槽62311嵌合的稳固性。
[0064]本实用新型中的力矩输入轴8241上与U形槽62311锁合的位置可以做成矩形体，以便和U形槽62311配合，防止力矩输入轴8241在扭矩传递接头62的U形槽62311中打滑。
[0065]图9是本实用新型的实施例的自行车架的工作示意图，其中以虚线示意性示出了自行车后轮11，同时增力盘8被安装在连接配合部80上。在路面颠簸或者骑行人姿势变化的情况下，弹簧4上拉或者下压，并对后叉6施力，后轮11的轴距离地面的高度基本保持不变，因此后叉6能够以后轮11的轴为枢轴上下摆动，将垂直方向上产生的重力变化转化为扭转力，通过其扭矩传递接头62，传递给增力盘中的力矩输入轴8241，经过中间轴组件822传递给中轴组件822中的链轮8227，从而推动后轮前行。于是，就将路面颠簸或者骑行人姿势的变化转化为自行车前进的辅助动力。本实用新型中的弹簧装置不但起到复位的作用。其和自行车架传递的弹力能够达到骑行人体重的两倍以上。
[0066]本实用新型中的车架，安装有前轮的前车架和增力盘本体固定连接，后车架安装后轮后和增力盘8中的力矩输入轴8241固定，在骑行时，由于路面颠簸或骑行姿势的变化，后车架与前车架之间会产生相对转动的力矩，通过弹簧装置不但可以缓冲该变化，还可以起到复位的作用。这样结构的车架，使得连接的强度较低，特别是在自行车转弯的时候，会造成增力盘与后车架连接处的损坏，而且通过弹簧装置较难控制后车架与前车架之间的变化幅度(也可以看成是振动幅度)。
[0067]于是，在本实用新型的另一个较佳的实施例中，增加了振幅控制杆5，参考图1、图2，立管3上铰接一连接杆9，具体地将，立管3的侧壁上固定一安装支架9，也可以看成一是安装凸耳，连接杆9铰接在该安装支架9或安装凸耳上，振幅控制杆5的一端铰接在后叉6上，另一端铰接在连接杆9的自由端头。当后车架与前车架的相对位置发生变化时(即产生了转动力矩时)，振幅控制杆5与连接杆9之间的安装角度，允许振幅控制杆5推动连接杆9发生转动，此时，转动点有三个，分别为振幅控制杆5与后叉6的连接处、振幅控制杆5与连接杆9的连接处、连接杆9与立管3的连接处。通过这三个连接处的转动，使得振幅控制杆5可以控制后车架与前车架之间的变化幅度，提升了骑行者的舒适度，同时也加强了后车架与前车架之间的连接强度。
[0068]上述的振幅控制杆5也可以铰接的后轮的轴上，安装支架9也可以固定在前管2或横梁7上。本实用新型中的车架，立管3和前管2的下端共同固定在增力盘8上，后叉6与增力盘8中的力矩输入轴8241咬合，振幅控制杆5的一端铰接在后叉上，另一端铰接在前车架上，立管3、前管2、后叉6、振幅控制杆5形成车架的四杆结构，与增力盘一起，保证了该自行车良好增力效果的同时，使得该车架具有较高的连接强度，同时也控制了制造的成本。
[0069]本实用新型还提供了另外一种控制前车架和后车架之间变化幅度的结构，在一个具体的实施中，提供了一种扭矩限位装置，参考图10和图15，增力盘为一扁平的圆柱形结构，而齿弧架8244呈扇形结构，其安装内齿弧8235的一侧为该扇形结构的弧。将其安装在增力盘8中后，力矩输入轴8241带动齿弧架8244在增力盘8中上下摆动，参考图18，如果摆动幅度过大，齿弧架8244端头的两侧会碰到增力盘8的内壁，即在图18中所示意处的C处区域发生干涉，也就是说，阻止了齿弧架8244在增力盘8中的继续按照此方向摆动，从而限定了前车架和后车架之间的变化幅度。
[0070]该扭矩限位装置可以和弹簧装置配合使用，共同限定车架之间的变化幅度，也可以和振幅控制杆一起配合使用。
[0071]在本实用新型的另一个实施方式中，可以在齿弧架8244的侧壁设置伸出的凸缘，当转动齿弧架8244至一定角度时，该凸缘与增力盘的侧壁发生干涉，从而阻止齿弧架8244的继续转动，同样实现了扭矩的限位作用。
[0072]本实用新型已通过优选的实施方式进行了详尽的说明。然而，通过对前文的研读，对各实施方式的变化和增加也是本领域的一般技术人员所显而易见的。 申请人:的意图是所有这些变化和增加都落在了本实用新型权利要求所保护的范围中。
[0073]相似的编号通篇指代相似的元件。为清晰起见，在附图中可能有将某些线、层、元件、部件或特征放大的情况。
[0074]本文中使用的术语仅为对具体的实施例加以说明，其并非意在对本实用新型进行限制。除非另有定义，本文中使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)均与本实用新型所属领域的一般技术人员的理解相同。
【权利要求】
1.一种增力自行车中的扭矩限位装置，包括用于安装前轮的前车架，以及用于安装后轮的后车架，还包括内含力矩转换装置的增力盘，前车架与增力盘固定连接，还设有铰接在前车架与后车架之间的弹簧装置，其特征在于:所述力矩转换装置包括转动连接在增力盘中的齿弧架，所述后车架和齿弧架的固定轴连接；所述齿弧架上具有在齿弧架在转动过程中，能够与增力盘内壁产生干涉的配合部。
2.根据权利要求1所述的扭矩限位装置，其特征在于:所述配合部为齿弧架侧壁向外延伸出来的凸缘。
3.根据权利要求1所述的扭矩限位装置，其特征在于:所述齿弧架呈一头大、一头小的扇形结构，配合部为齿弧架大头端两侧的拐角。
4.根据权利要求1所述的扭矩限位装置，其特征在于:所述弹簧装置为螺旋形弹簧，两端并紧磨平，制造材料为60Si2Mn或55Si2Mn,弹簧丝直径为8mm_12.5mm,弹簧中径为46mm,弹簧自由高度为100—180mm。
5.根据权利要求4所述的扭矩限位装置，其特征在于:所述弹簧的有效圈数为3-6圈。
【文档编号】B62M1/10GK203473166SQ201320491175
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年8月13日 优先权日:2013年8月13日
【发明者】栗运岭, 赵胜乐 申请人:栗运岭