一种轮式车辆的制作方法

本发明涉及一种人力驱动车辆。

背景技术：

在现有技术中众所周知的车辆是使用摆动压力杆而不是旋转压力杆来在力矩为零时排除所谓的“死”位置。

2015年9月30日公布的欧亚申请no.201590064描述了一种由摆动压力杆驱动的车辆，其为本发明的最接近的现有技术。所述车辆包括框架，安装在框架上的至少一个驱动轮和安装在框架上的变速器，并且包括通过柔性元件连接到驱动轮的摆动压力杆。每个摆动压力杆设置有驱动杆，该驱动杆可绕摆动轴线在摆动压力杆上旋转，并通过柔性元件与驱动轮连接。驱动杆设置有力控制器，控制该驱动杆围绕其安装轴线在摆动压力杆上旋转所需的力。这里，如果在车辆运动期间由柔性元件产生的张力超过力控制器产生的力，则驱动杆相对于摆动压力杆转动，从而改变传动比；在相反的情况下，驱动杆相对于摆动压力杆保持相对静止。摆动压力杆在运动学上相互连接，以确保交替运行。

所描述的车辆的缺点在于其效率相对较低，这与其需要使力控制器的弹簧变形以克服由力控制器产生的力并且改变传动比而引起的机械损失相关。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种车辆，具有简单、优化、设置合理的设计，能够提高效率，并确保在不使用任何用于切换传动比的装置时可以实现由驾驶员选择其最佳传动比，在车辆运动期间直接连续改变传动比，以及同时向摆动压力杆施加人力。

为了实现本发明的目的，提供提供一种轮式车辆，包括框架、至少一个安装在框架上的驱动轮、安装在框架上的通过连杆连接到驱动轮的摆动压力杆，其中，摆动压力杆是双臂杆，其第一臂用于向其施加肌力，双臂驱动杆可旋转地安装在第二臂上；其中，连杆的第一端连接到驱动杆的第一臂，通过安装在驱动轮的轴上并可在一个方向上旋转的可移动套筒，连杆的第二端连接到连杆复位元件；驱动杆的第二臂连接到驱动杆的收紧单元，收紧单元用于当压力杆从对应于操作行程开始的位置转动到对应于操作行程的开始和结束的位置之间的第一预定位置时操作行程的开始和结束相对应的位置(“旋转1”)，使驱动杆在与压力杆的旋转方向相反的方向上旋转；用于当压力杆从第一预定位置转到与操作行程的开始和结束相对应的位置之间的第二预定位置时，使驱动杆相对于压力杆静止不动(“静止”)；当压力杆从对应于操作行程开始和结束的位置之间的第二预定位置转到对应于操作行程结束的位置时，使驱动杆沿着与压力杆的旋转方向一致的方向旋转(“旋转2”)。

因此，显而易见的是，驱动杆相对于所述车辆中的压力杆的旋转角度的变化是非线性的，并且连杆的伸长(即由于连杆复位弹簧元件的拉伸而增加第一连杆到第一连杆复位弹簧元件组件的长度)与压力杆相对于其对应于操作行程开始的位置的旋转角度的增加不成正比。因此，所描述的驱动杆相对于压力杆的运动在本说明书的文本中表示为“旋转1-静止-旋转2”。在下面描述的附图中呈现的一个优选实施例中，当连接到驱动杆收紧单元的驱动杆臂是更靠近压力杆的旋转轴线的臂，并且通过与驱动轮的连杆连接的驱动杠杆臂是一个离压力杆的旋转轴线较远的臂时，产生上述运动。通过与驱动轮的连杆连接的是一个臂，该臂离压力杆的旋转轴线更远。压力杆的第一预定位置和压力杆的第二预定位置在对应于操作行程的开始和结束的位置之间(下文分别称为压力杆的第一和第二预定位置)，如果车辆设计有这样的选择，可以直接在制造车辆时或由驾驶员预定。所述第二预定位置是所述压力杆的所述第一预定位置与其对应于所述操作行程末端的位置之间的位置。

压力杆与驱动轮的连接由安装在其上的驱动杆提供，驱动杆又通过连杆与驱动轮直接连接。连杆可以是柔性元件，例如，缆索、链条或复合绳索。优选地，连杆通过可在一个方向上旋转的可移动套筒将压力杆连接到驱动轮，该可移动套筒可以是例如超越离合器，并且可以安装在驱动轮的轴上。在超越离合器上设置的连杆可以连接到连杆复位弹簧元件的第一端，其第二端连接到框架。连杆复位弹簧元件还用于在压缩时将压力杆返回到与操作行程的开始相对应的位置。所述“连杆-超越离合器-连杆复位弹簧元件”组件的这种设计在本领域中是众所周知的。

优选地，驱动杆可旋转地安装在压力杆的相应臂的端部上。还优选的是，驱动杆的第一臂的端部通过连杆连接到驱动轮，并且第二臂的端部连接到驱动杆收紧单元。在这种情况下以及在本申请的上下文中，术语“端部”是指相应的臂或相应的结构元件的直接端部或者位于距相应臂或相应结构元件的直接末端一定距离处的位置。但通常给人的印象是相应臂或相应结构元件的末端。

通过以上述方式提供车辆的变速器，即通过将压力杆和驱动杆设置为双臂，并且通过将驱动杆的一个臂连接到连杆，并且将第二臂连接到驱动杆收紧单元中，可以避免在原型车辆设计中发生的损失，并因此提高所要求保护的车辆的效率。在原型车中，仅在克服由力控制器产生的力的情况下转动驱动杆，在根据本发明的车辆中，驱动杆的收紧单元拉动后者，从而限定驱动杆的路径。当压力杆以相同的幅度转动并且不依赖于负载时，即在直线前进、下降或上升运动时，在驱动杆收紧单元的给定设置下，该运动保持恒定。

由于压力杆之间没有运动连接，驾驶员可以独立地选择压力杆应在哪个部分传动比范围内操作(通过选择压力杆的旋转幅度)，因此车辆移动期间为他/她自己选择最佳传动比。这里，如上所述，连杆复位弹簧元件可用于使压力杆返回到与操作行程的开始相对应的位置。此外，由于没有运动连接，因此能够同时向压力杆施加肌力，从而增加两倍的功率(如果车辆设计中有两个压力杆)。

在车辆是自行车的情况下，压力杆优选地是踏板杆，并且在操作行程开始和结束时，所述杆的位置分别是它们的最高位置和最低位置。然而，在所要求保护的车辆的实施例中，自行车可以具有不同的设计，其中在操作行程的开始和结束时，摆动踏板杆的位置为其他位置。

在车辆是手动操作的车辆的情况下，用于向其施加肌力的压力杠杆臂优选地配备有手柄，并且在操作行程的开始和结束时，所述杆的位置取决于特定的车辆设计，可以分别对应于最高和最低位置，并且例如，对应于驾驶员胸部的最外侧和最近位置。

车辆(自行车或手动车辆)的所述实施例是示例性的，并不限制本申请的权利要求的范围，并且所要求保护的车辆可以以所要求保护的设计为特征的任何车辆的形式实现。

在所要求保护的车辆的一个优选实施例中，驱动杆收紧单元包括收紧元件和联动装置，联动装置的一端连接到框架，第二端连接到驱动杆的第二臂以提供上述的驱动杆的运动“旋转1-静止-旋转2”。由驱动杆收紧单元的联动装置经由收紧元件拉动驱动杆来实现所述运动(联动装置用于当压力杆转动时围绕收紧元件旋转)，从而限定驱动杆的运动路径。联动装置的一端可以直接或通过至少一个中间元件固定在框架上。在优选实施例中，驱动杆收紧单元的联动装置的一端连接到框架以改变联动装置的操作长度。例如，可以通过将联动装置的端部固定到中间元件的第一端来实现，中间元件至少第二端是螺纹的，并且又通过螺母固定到框架上。因此，在本说明书的上下文中，联动装置的操作长度表示从框架上的联动装置连接点到联动装置在驱动杆臂上的端部的连接点的联动装置的长度，或者从框架上的中间元件的连接点到与驱动杆臂上的联动装置端部的连接点的长度。当旋转螺母时，联动装置的操作长度会发生变化，从而改变驱动杆相对于压力杆的运动路径，因此会改变传动比的可能范围(驾驶员可以选择在当前传动比范围的哪个部分操作压力杆，从而在车辆运动过程中直接为其从可能的部分中选择最佳传动比)。同时，由于所述联动装置的操作长度的变化，可以提供以下内容：

-压力杆从对应于操作行程开始的位置到对应于操作行程结束的位置的旋转，类型为“旋转1-静止-旋转2”(在这种情况下，驱动杆收紧单元的联动装置的操作长度的相对最小)；

-压力杆从对应于操作行程开始的位置旋转到对应于操作行程结束的位置的旋转，类型为“旋转1-静止”中，(在这种情况下，驱动杆收紧单元的联动装置的操作长度将使得压力杆的第二预定位置对应于操作行程的结束的位置，驱动杆收紧单元的联动装置的操作长度介于最大和最小操作长度之间)；

-压力杆从对应于操作行程开始的位置到对应于操作行程结束的位置的旋转，类型为“旋转1”(在这种情况下，驱动杆收紧单元的联动装置的操作长度将使得压力杆的第一和第二预定位置都不存在，即，所述联动装置不会通过收紧元件拉动驱动杆，并且其操作长度相对最大)。

对于在特定时刻实现的压力杆的任何运动，其与所描述的“旋转1-静止-旋转2”不同，总是有可能调节联动装置的操作长度以使其能够提供上述运动“旋转1-静止-旋转2”的长度。因此，在本说明书中，驱动杆收紧单元可以提供“旋转1-静止-旋转2”类型的驱动杆运动，这意味着已经在车辆中实现了上述可能性，或者总有可能实现它。

可以由驾驶员改变一次驱动杆收紧单元的联动装置的操作长度，例如，用于设定对于他/她自己最佳的压力杆的第一和第二位置以及对应于操作行程结束或车辆行驶期间的压力杆的位置。在后一种情况下，车辆可包括机械装置和/或电气装置，用于改变驱动杆收紧单元的联动装置的操作长度。这些装置是一种选择，并且它们的存在不排除驾驶员为他/她自己选择最佳传动比的可能性，以及通过选择在传动比范围的哪个部分来操作压力杆，在不使用任何用于切换传动比的装置的情况下直接在车辆运动过程中改变传动比，其中通过以上述方式改变驱动杆收紧单元的联动装置的操作长度来设定可能的传动比。

优选地，用于改变驱动杆收紧单元的联动装置的操作长度的机械装置是手动控制装置，其可安装在车辆车把上并且通过柔性缆线和分离器或分离器倍增器连接到螺母，以将驱动杆收紧单元的联动装置的端部固定到车架。

优选地，用于改变驱动杆收紧单元的联动装置的操作长度的电气装置是手动控制装置，其可以安装在车辆车把上并且通过电动机和分离器或分配器-倍增器连接到螺母，以将驱动杆收紧单元的联动装置的端部固定到车架。所述电气装置还可包括用于压力杆的负载传感器和相关的电子控制装置，该电子控制装置又连接到电动机。根据施加在压力杆上的肌力，电子控制装置命令电动机改变传动比。这使得可以在变化的运动条件下优化能量消耗。

在本发明的另一个优选实施例中，所要求保护的车辆包括座椅，座杆通过引导套筒安装在框架上以向下和向上移动。驱动杆收紧单元包括收紧元件和联动装置，联动装置的第一端附接到座杆的下端，第二端连接到驱动杆的第二臂。在这种情况下，当向下和向上移动座杆时，联动装置操作长度会因驾驶员的重量而改变。这里，借助于与其连接的结构元件系统，座杆的运动受到驱动杆收紧单元的联动装置的限制。

因此，驱动杆收紧单元的联动装置的一端应该连接到车辆(如在优选实施例中所描述的，其是与传动元件或车轮无关的一个结构元件，例如，连接到框架或座杆的下端)，第二端应通过收紧元件连接到驱动杆的第二臂，以在压力杆转动时提供驱动杆的上述运动。

附图说明

通过以下附图更详细地解释要求保护的发明：

图1是根据本发明的一个实施例的车辆的侧视图；

图2是根据本发明的一个实施例的车辆变速器的透视图，其中驱动杆收紧单元的联动装置的一端连接到框架上；

图3至图7是在“旋转1-静止-旋转2”型的驱动杆运动期间，根据本发明的一个实施例的车辆变速器结构元件的布置的示意性侧视图；

图8是根据本发明的一个实施例的车辆变速器结构元件在“旋转1-静止-旋转2”型的驱动杆运动期间的运动路径图；

图9是根据本发明的一个实施例的车辆变速器的一部分的透视图，其具有用于改变驱动杆收紧单元的联动装置的操作长度的机械装置；

图10是根据本发明的一个实施例的车辆变速器的一部分的透视图，其具有用于改变驱动杆收紧单元的联动装置的操作长度的电气装置；

图11是根据本发明的另一个实施例的车辆变速器的一部分的透视图，其具有用于改变驱动杆收紧单元的联动装置的操作长度的电气装置；

图12是根据本发明的一个实施例的车辆变速器的透视图，其中驱动杆收紧单元的联动装置的一端连接到座杆的下端。

具体实施方式

图1和2分别示出了根据本发明的一个实施例的车辆的侧视图和车辆变速器的透视图。在该实施例中，车辆是自行车1，其包括框架2、驱动轮3和旋转轮4，以及压力杆5。每个压力杆5的第一臂6配备有踏板，并且驱动杆8可旋转地安装在第二臂7上。位置9表示压力杆5相对于框架2的旋转轴线，位置10表示驱动杆8相对于压力杆5的旋转轴线。驱动杆8的第一臂11通过连杆12连接到安装在驱动轮3的轴14上的超越离合器13。驱动杆8的第二臂15连接到驱动杆8的收紧单元。所述收紧单元包括收紧元件16和联动装置17，联动装置17的第一端18连接到框架2，第二端19连接到驱动杆8的第二臂15。联动装置17的操作长度是从其在框架2上的连接点20到其在驱动杆8的臂15上的连接点21的联动装置长度。为方便起见，用于压力杆5的行程限制器22安装在框架2上。然而，可以不设置所述行程限制器22，通过驾驶员腿的长度或驱动杆8收紧单元的预定设置来限制压力杆的行程。

图3至图7示出了在“旋转1-静止-旋转2”类型的驱动杆运动期间，根据本发明的一个实施例的车辆变速器结构元件的布置的侧视图。这些图示出了驱动杆8收紧单元的一个实施例，其中联动装置17的端部23通过中间元件24连接到框架2。联动装置17的端部23连接到中间元件24的第一端25上，第二端26设有螺纹并通过螺母27固定到框架2。联动装置17的操作长度是从框架2的中间元件24的端部26的连接点到驱动杆8的臂15上的连杆17的端部的连接点的长度。

而且，在图3至7中可以看出，超过超越离合器13的连杆12通过其第二端28连接到连杆12复位弹簧元件30的端部的第一端29，复位弹簧元件30的第二端31连接到框架2。在图示的实施例中，连杆12复位弹簧元件30位于框架2的内部。

图3示出了将车辆变速器结构元件的布置的侧视图，压力杆5位于对应于操作行程的开始位置处。在所示的实施例中，在压力杆5的这个位置，驱动杆8位于大致平行于压力杆5的臂7处的位置。在压力杆5的所述位置，联动装置17不通过收紧元件16拉动驱动杆8。

图4示出了车辆变速器结构元件的布置的侧视图，压力杆5位于对应于操作行程的开始的位置和第一预定位置(运动“旋转1”期间的中间位置)之间的位置。当压力杆5从对应于操作行程开始的位置沿第一预定位置的方向转动时，驱动杆8沿与压力杆5的旋转方向相反的方向旋转。因此，在压力杆5的所示位置中，驱动杆8相对于其转动，即相较于压力杆5对应于图3所示的操作行程的开始的位置的角度，压力杆5的臂7与驱动杆8之间的角度减小。压力杆5的所述位置中的联动装置17还没有通过收紧元件16拉动驱动杆8，并且其旋转受到重力影响。

然后，驱动杆8从图4所示的位置继续相对于压力杆5旋转，直到压力杆5到达第一预定位置(运动“旋转1”完成)。

图5和6分别示出了压力杆5在第一和第二预定位置处时，车辆传动结构元件的布置的侧视图。当压力杆5从第一预定位置转动到第二预定位置时，驱动杆8相对于压力杆5静止，即它们之间的角度实际上不会改变。在所述压力杆5的所述位置中，联动装置17通过收紧元件16拉动驱动杆8，防止其进一步旋转，使得压力杆5的臂7与驱动杆8之间的角度大致恒定。

当压力杆5从图6所示的第二预定位置进一步转动到对应于操作行程结束的位置(运动“旋转2”)时，联动装置17通过收紧元件16拉动驱动杆8(当其围绕收紧元件16旋转时)使得驱动杆8在与压力杆5的旋转方向一致的方向上旋转。

当肌力进一步施加到处于其示出位置的压力杆时，压力杆5和驱动杆8的旋转方向如图3-6中箭头所示。

图7是压力杆5位于对应于操作行程结束的位置时，车辆变速器结构元件的布置的侧视图。在压力杆5的所示位置中，驱动杆8相对于其转动到与图5和6所示侧相反的一侧，即相较于压力杆5位于对应于图5和6中所示的第一和第二预定位置处的角度，压力杆5的臂7与驱动杆8之间的角度增加了。此外，在该特定示出的实施例中，相较于压力杆5位于对应于图3中所示的操作行程的开始的位置处的角度，所述角度也增加了。

在图3至7中，当压力杆5从对应于操作行程开始的位置转动到对应于操作行程结束的位置时，可以看到连杆12的弹性元件30伸长。

因此，驱动杆8的收紧单元拉动后者，限定驱动杆8的运动路径，对于驱动杆8的给定设置，当压力杆5转动最大振幅时，驱动杆8的给定设置在对应于操作行程开始和结束的位置之间保持恒定。

显然，当改变驱动杆8的收紧单元的设置时，即当联动17的操作长度改变时，当压力杆5以最大振幅转动时，驱动杆8的运动路径与图中所示的相比发生变化，但对于给定的特定设置，它将是恒定的。

同样显而易见的是，当通过在最大可能的幅度中的任何幅度来选择压力杆的旋转幅度来直接在车辆运动过程中选择最佳传动比时，对于给定的特定幅度，驱动杆8的运动路径也将是恒定。这意味着驾驶员可以在一定幅度范围内移动他/她的腿，例如，仅提供运动“旋转1”，或仅提供运动“旋转1-静止”，或仅提供运动“静止-旋转2”等，从而为他/她自己选择最佳传动比。

图8示出了根据图3至7所示的实施例，在驱动杆8相对于压力杆5的“旋转1-静止-旋转2”类型的运动期间，车辆变速器结构元件的运动路径的图。在该图中，点o表示压力杆5相对于框架2的旋转轴9，点b表示驱动杆8相对于压力杆5的旋转轴10，其由图2中的位置表示。压力杆5具有分别标记为oa和ob的两个臂6和7，即，点b表示所述轴10和压力杆5的臂7的端部。驱动杆8在该图表述为cd，其臂15和11分别为bc和bd。这些名称涉及压力杆8对应于操作行程的开始的位置。

在压力杆位于操作行程开始的的所述位置时，驱动杆cd占据与压力杆臂ob的位置平行的位置，并且它们之间的角度∠obd为180°。

从图中可以看出，当压力杆转到第一预定位置时，其臂处于与图中的间隔oa1和ob1相对应的位置(运动“旋转1”)，压力杆的相应的臂和驱动杆之间的角度逐渐减小，并且在第一预定位置时，角度为∠ob1d1。

当压力杆进一步转到第二预定位置时，其中臂处于与图中的间隔oa2和ob2相对应的位置(运动“静止”)，压力杆的相应臂与驱动杆之间的角度保持不变。在第二预定位置，角度是∠ob2d2，即∠ob1d1≈∠ob2d2。

此外，当压力杆从其第二预定位置转动到对应于操作行程结束的位置时，其臂处于对应于图中的间隔oa3和ob3的位置(运动“旋转2”)，压力杆的相应臂和驱动杆之间的角度逐渐增大，并且在对应于操作行程结束的位置处，角度为∠ob3d3，该角度是直角并超过在图示的实施例中的角度∠obd。

图9示出了根据本发明的一个实施例(联动装置17未示出)的车辆变速器的一部分的透视图，其具有用于改变驱动杆8收紧单元的联动装置17的操作长度的机械装置。所述机械装置包括手动控制装置32，其可安装在车辆的车把上并通过柔性电缆33和分离器或分离器-倍增器连接到螺母(这些结构元件安装在框架2的部分34内并且图中不可视)以将驱动杆8的收紧单元的联动装置17的端部固定到车架2上。

图10示出了根据本发明的一个实施例(联动装置17未示出)的车辆变速器的一部分的透视图，其具有用于改变的驱动杆8的收紧单元的联动装置17的操作长度的电气装置。所述电气装置包括手动控制装置32，其可安装在车辆的车把上并通过电动机33和分离器或分离器-倍增器连接到螺母(这些结构元件安装在框架2的部分34内并且图中不可视)以将驱动杆8收紧单元的联动装置17的端部固定到车架2。电动机33配备有电池35。所述电气装置还可包括用于压力杆5的负载传感器36和连接到电动机33的相关电子控制装置37，如图11所示。根据施加在压力杆5上的肌力，电子控制装置37控制电动机33改变驱动杆8收紧单元的联动装置17的长度并因此改变传动比，这使得能够在变化的运动条件下优化能量消耗。

图12示出了车辆变速器的透视图，其中驱动杆8收紧单元的联动装置17的一端连接到座杆38的下端，座杆39安装在座杆38上。所述座杆38通过引导套筒40安装在框架2上以向下和向上移动。在这种情况下，当座杆38向下和向上移动时，联动装置17的操作长度由驾驶员的重量改变。借助于与其连接的结构元件系统(联动装置17-驱动杆8-连杆12-连杆12复位弹簧元件30)，座杆38的运动受到驱动杆收紧单元的联动装置17的限制。

应当理解，所附权利要求中限定的要求保护的车辆不必限于上述具体特征和实施例。相反，上面描述的具体特征和实施例是作为权利要求的示例性实施例公开的，并且其他等同特征可以包含在本发明的权利要求中。