CN101848832A - 用于交通工具的驱动系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于例如道路交通工具等具有两个或两个以上轮子且不使用引擎或电池的交通工具的驱动系统，所述系统依靠由共用轴和两个链齿轮(齿轮)组成的一个或一个以上驱动轴(传动轴)的并入，一个链齿轮具有较少的齿(较少或较小)，且另一链齿轮具有较大数目的齿(较大)，这些轴建立在交通工具的中心星轮与小齿轮之间，其移动所述驱动轴以使得来自所述中心星轮的运动通过第一轴传输到较小链齿轮，且接着从所述轴的较大链齿轮传输到下一轴的较小链齿轮，且依此类推直到传输到所速小齿轮。通过此系统，交通工具的速度随着所使用的数个轴中的每一驱动轴的较大和较小齿轮之间的比率(N/n)的乘积而增加许多倍，每一驱动轴本身是自主且完整的机构。所述系统通过使用位于所述传动轮中的一组配重来补充，所述配重作为用以改进交通工具的平衡的构件而操作，且使用交通工具的动量(推动力)，以便一旦实现所要速度，就以用户的最小力进行维持。所述配重处于靠近所述轮子的毂的缩回位置，直到其到达预定速度为止，一旦其已达到所述速度，其就朝所述轮子的外围移动，从而向所述交通工具提供额外的惯性质量。

Description

用于交通工具的驱动系统

技术领域

本发明适用于由踏板、曲柄、轮子或类似物以机械方式启动的运输或运动型交通工具的领域，尤其是具有2个或2个以上轮子的交通工具，例如自行车、轮椅、船等。

背景技术

若干年来，改进例如自行车和类似物等以机械方式驱动的交通工具的移动的所有努力已着重于为构造提供较轻的材料，以便使交通工具具有较低的总体重量，从而允许用户以较少的力起动所述交通工具。此外，已提供革新，使得交通工具的整个主体可具有容易的组装，包含对轴、滑轮组合、链条和齿轮的系统的修改，但目前为止，在以较少的力增加速度方面没有实现任何显著成果。

一些文献揭示经设计以减少用户的力的各种装置，包含来自ManuelSoriano的专利，最著名的是第1,003.752号西班牙专利，其描述一种用于非机动交通工具的传动装置，其中此装置以高性能利用主要传动力，且主要用于不具有引擎或机械系统的交通工具，例如自行车、水上溜冰鞋(skates water)或甚至小的踏板车。这种类型的系统对用户体现较小的优点，因为用户将需要使出较大的力来起动交通工具的移动，原因是形成杠杆臂的杆的使用，而且踏板的位置也意味着用户要使出较大的力。

因此，同样是Manuel Soriano的第1035695号西班牙实用新型描述了一种用于将往复运动转换成旋转运动的装置，其包含两个交替启动的杠杆，但当在两个倾斜方向上启动单个杠杆时，其性能得以维持，使得在两种情况下，所施加的力量变为输出轴的恒定方向旋转移动。根据此发明，如果用户具有优秀的身体条件，那么可实现相对较高的速度，否则所需的体力是极端的。而且，这里提出的布置在其设计方面存在缺点，因为踏板的位置是不舒适的。此外，此系统的组件容易受到加快的磨损，且因此提早断裂，从而导致相当大的维修成本。

通过细绳、带或直接通过其齿连接以产生快速的力改变的齿轮系的使用是已知的，如第4,397,369号、第6,446,985号和第6,446,985号美国专利中所描述，其中一般来说，提议使用多个齿轮，其经互连以将来自踏板的推进力传输到交通工具的轮子。具体地说，Glenn F.Read的′369美国专利描述了用于驱动传动机构的动力转向单元，例如诸如自行车、三轮车或四轮车等轻型车辆的轮胎，其中所述机构是从穿过受控离合器和链条动力传动系统而安装的引擎的输出轴引导的。优选的是，所述引擎是具有带齿链条的内燃类型，其中带齿链条和链挡已从中移除且用适配器代替，所述适配器提供链条和从带齿链条的引擎输出轴到链轮(其耦合到利用机构，例如常规的自行车链轮)的皮带传动，以便通过常规的多速度毂或具有多速度链齿轮的轮系来驱动自行车的后轮，或者通过耦合到前轮毂的链轮来驱动自行车的前轮，所述前轮毂是优选为具有内部链齿轮的多速度毂的前轮毂。在所述文献中找到的缺点是：首先，为了起动交通工具，必需使用内燃引擎，且如果此引擎不具有适当起作用的交通工具起动，那么交通工具起动将不适当地发生，伴随的事实是数不清的链条和链条所组装的链齿轮的数目是不适当的，因为较大数目的起作用链条有时将取决于链条和用于其的链齿轮的良好活动。

William B B.Sthuler的第5,061,224号美国专利提出一种扭矩传动，其在可变换状态下以高扭矩的低速度将使用呈“V”形状的皮带的可变速自行车的自动扭矩转换成具有无限增加变量的较高轴机构，所述皮带具有耦合到滑轮倾斜可变中心上的耦合齿的内部齿。此文献描述了基于组合齿轮、滑轮、链条强度的机构，其没有解决起动问题，且还使用一种系统，其对于用户来说驱动起来是舒适的，但提供不良的性能，因为初始产生的速度不高。

Joe Tompsett的第6,446,985号美国专利文献描述了一种两轮驱动自行车，其具有传动前转向链条机构，所述传动前转向链条机构具有齿接到叉组(fork set)的阵列，使得叉组使用固定轴线和可变轴线旋转部件，其将旋转动力沿着转向轴线且在转向轴线周围从传动机构传送到前链齿轮。此文献中所提出的系统含有若干缺点，使得其容易受到所有种类的机械问题，因为较长链条的使用可能偶尔在循环自行车行进期间造成其遵循的路径的链条的停滞或错位，且用户必须对踏板施加更多的力来实现适当的移动速度。

在用以增加自行车的速度和/或动力，进而在较长时间段中促进其驱动，即减少骑车者的疲劳的另一系列的替代方案中，存在例如Conlon的第1,599,117号美国专利等文献，其中描述一种自行车，其后轮或牵引轮被给定一种施加高速度且具有较少振动的机构；所述装置由自由轮或“动量飞轮”组成，其位于自行车轮辐之间且固定到轮毂；所述飞轮包含接合在轮辐之间的空间内的两个半圆形区段，例如其被保持不与用户的脚接触。此飞轮的作用是通过与飞轮相关联的固定配重的作用，在轮子旋转时增加轮子的动量。

Hawrylasz的第2,272,801号美国专利提到了配重位于传动轮的轮缘上的某些位点，作为连续的环或者作为固定到轮缘且在轮辐之间等距间隔的多个配重，其在轮子的移动期间保持固定。

传动轮上的此超重实施方案的较新型式是在Donoghue的第5,507,512号美国专利中，所述文献提供了对过量的重量在自行车的性能中在保存和增加动量、保留角速度以及减少振动方面的作用的相当完整的阐释。

或者，颁予Nemeth的第2,580,944号美国专利描述了一种装置，其允许分别固定到可移动臂的一对配重径向且相对地向轮子的外围的移动，其中使用突出部来实现转动轮子的作用，从而致使动能被储存，直到重量移位为止，此时能量用于帮助自行车的移动。正文陈述了起动期是至少在实现所要速度之前需要骑车人投入较大的力的时期，其中所描述的装置进入操作，以在不需要骑车者的较多动量的情况下使交通工具的运动维持在所要速度。平衡的释放由一对弹簧的强度决定，每一弹簧与臂中的一者相关联，每一弹簧将被校准到所要速度。

在用于保存交通工具的动量/惯量的的动力传送系统的应用的技术中存在若干实例，包含从旋转中心附近的起动位置朝旋转部分的外围移动的移动配重的实施方案。此些应用的实例是Gamba Hayer的第4,179,943号和第4,438,656号美国专利、颁予Hilliard的第2,232,234号美国专利(其中平衡由经校准的弹簧驱动)，且尤其是Yamaguchi的美国专利第5515746号，其描述一种经特别设计以在自行车上使用的装置，且其不使用可移动的杠杆臂，而是使用与踏板连通的偏心板。

显然，在所有情况下，所述装置将以储存动能的方式起作用，所述动能由骑车者在起动阶段期间提供，且在达到所要速度时被释放以维持所要速度。然而，所述装置直接依赖于骑车人的推进力，且尚未与例如最初指定的其它装置组合使用，以增加此初始阶段的加速度，使得以较少时间且因此用较低的相对力来实现所要速度。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于陆地运输交通工具的驱动系统，其允许在短时间内给出高初始速度且使其在延长的时间周期中保持恒定。

因此，提供一种驱动系统也是本发明的目标，所述驱动系统需要用户花费较少的能量和身体疲劳来起动引擎以使交通工具起动，而不使用电动引擎或内燃机，以便维持较低的操作成本和维修费。

而且，本发明既定有助于通过提供一种驱动系统来保护环境，所述驱动系统不对环境放出污染物，例如使用引擎系统的机动车具，例如摩托车、小型摩托车、滑板等。

类似地，本发明旨在提供一种交通工具，其可以较低的成本生产，且其维修也是较经济。

这些和其它目标是通过本发明的驱动系统来实现的，所述驱动系统实现不需要较大力的起动，同时迅速达到高速度，可用充足的传动力来维持所述高速度，以使交通工具维持恒定的位移。

所建立的目标是通过在系统中组合例如链齿轮、齿轮、链条、环链和可解决与常规交通工具的起动、加速和稳定速度维持有关的基本问题的其它元件(包含例如交通工具的牵引元件中的配重系统等元件)等各种元件来实现的，以提供稳定性且维持稳定的动量。

本发明的系统的元件的新颖布置允许用户消耗很少就实现交通工具的起动，且尤其是维持相当大的速度以从一个地方移动到另一个地方，从而在比当前已知的非机动交通工具中所花费的时间少的时间内实现位移。

根据本发明的原理，在交通工具的推进元件中的至少一者中，例如至少在交通工具的从动轮中，以不会使交通工具的运动失去平衡的布置来布置配重，进而提供离心力系，其从用户起动交通工具移动的第一时刻开始操作。因此，本发明的系统可实现高速度，例如关于自行车可实现每小时接近100千米的速度，视用户所施加的力和蹬踏板速率而定。

因此，本发明提供一种设法达到高速度的驱动系统，其不需要使用引擎，且因此不对环境产生污染物。

附图说明

图1展示用以形成用于本发明的交通工具的驱动轴系统的第一实施例的驱动轴线的分解图；

图2展示安装在陆地交通工具中的根据本发明的系统的第一实施例的图1的驱动轴线；

图3是第二驱动轴线的分解图，其连同图1的布置一起形成用于本发明的交通工具的双轴型交通工具驱动系统的第二实施例；

图4展示安装在陆地交通工具中的本发明的系统的第二实施例的驱动装置对的布局；

图5到图7展示组成本发明的三轴交通工具驱动系统的第三实施例的组合件的分解图；

图8展示安装在陆地交通工具上的具有本发明的系统的三个驱动装置的第三实施例的布局；

图9说明安装在陆地交通工具的传动轮上的已知类型的配重系统。

图10展示根据现有技术的陆地交通工具的传动轮中的配重的布置的细节。

图11展示与本发明的驱动系统相关联的配重系统的优选实施例。

图12(a)展示本发明的优选配重系统实施例的移动配重中的一者。

图12(b)是展示本发明的配重系统的优选实施例的移动配重中的一者的组件的分解图。

具体实施方式

本发明涉及一种用于不使用引擎或电池的交通工具(例如道路交通工具，无论是两轮的还是两轮以上的)的驱动系统，所述系统包括惯性驱动机构，其提供用于与类似的常规交通工具相比以显著方式增加速度的构件，即，速度取决于所使用的驱动轴的数目而增加若干倍(1倍、2倍、3倍或更多倍)，每一轴本身是自主且完整的机构，所述机构具有如下文在描述本发明的各种实施例的过程中所阐释的各种目标。一般来说，如下文所描述的布置中的每一驱动轴包含一个轴、一对齿轮(一个比另一个大)、多个轴承、多个轴承固持器以及用于链齿轮的紧固构件；所述元件在每一所描述驱动轴上的布置将取决于在驱动系统中的既定位置。

为了更好地理解本发明，本文描述应用于人力交通工具(尤其是自行车)的本发明的原理。因此，在图1和图2所说明的本发明的第一实施例中，驱动轴100由以下部分组成：两个链齿轮，一个链齿轮1具有较大直径，且另一链齿轮2的直径小于链齿轮1的直径(或等效地，具有较少的齿)；两个支撑毂3和4，链齿轮1和2分别通过扣件13和14固定在支撑毂3和4上；两个轴承5，其插入在轴承固持器6内。轴7的直径等于在压力下紧密耦合到的轴承5的直径，所述耦合将轴7的长度划分为三个区段，即，支撑轴承5的中心部分8，以及具有较小直径的两个末端9和10，其用以封端且支撑与两个链齿轮1和2接合的支撑毂3和4，其中支撑毂3和4的支撑功能是使链齿轮1和2保持垂直于轴7，因为链齿轮1和2因材料(通常为钢)的薄度而不会独自具有足够的举力。轴7进一步具有分别形成于末端9和10中的每一者中的一对键槽11和12，其防止所有支撑毂3和4以及链齿轮1和2在施加传动力时滑动。

轴承固持器6使轴7保持在适当位置和所需的确切位置，还允许以轴7、支撑毂3和4以及链齿轮1和2完美地支承驱动轴100。

图2说明根据自行车的第一实施例的本发明元件的布置，其中系统包含固定到交通工具的车架600的驱动轴100，轴7、支撑毂3和4以及链齿轮1和2的设置如上文所述。驱动轴100优选附接到交通工具的车架600，通过焊接轴承固持器6和交通工具框架600而接合，且还包含耦合到一对曲柄620(图中为了更好地观赏其它元件而仅展示一个曲柄)的中心链齿轮630，曲柄620支撑踏板610，中心星轮630通过传动链条650连接到较小的链齿轮2，使得传动链条650将用户所施加的力传输到踏板610，且通过曲柄620和中心星轮630传输到链齿轮2，同时力通过轴7传输到较大的链齿轮1，且最终通过第二传动链条660传输到小齿轮640，小齿轮640将推进力传输到传动轮680。通过此布置，实现传动轮680的转数或圈数根据较大链齿轮1与较小链齿轮2的齿数之间的比率而增加。

图3说明本发明的第二实施例，其由根据上文所述的第一实施例的系统和另外的第二驱动轴200组成，驱动轴200由七个元件组成：轴20，其由一对轴承21内的压力来调整，轴承21又被限制于轴承固持器25内，还使轴20在接近插入末端的区段中具有直径的减小26，其充当盖帽，且又容纳较大的一组链齿轮，其中较大的是22且较小的是23，其通过中间支撑毂24接合在一起；轴20的另一端具有较大直径的区段，其在轴20处形成箭头27，且其充当盖帽以防止驱动轴从轴20移出。较大链齿轮22和较小链齿轮23分别通过固定构件28和29扣紧到支撑毂24。

在此第二实施例中，额外的驱动轴200的零件中的每一者的功能与先前实施例的驱动轴100的那些零件的功能相同，但此实施例的驱动轴200具有中间力传输器的作用，且在传动力的产生区之间具有倍增作用，所述传动力由交通工具的用户直接提供，以在传动力被施加在踏板610上时操作曲柄620，从而在将推动力传递到另一链齿轮22之前增加速度或较小链齿轮23的移位，如代表图5的图中所示，图5展示第一实施例的轴100和根据第二实施例的轴200。

参看图4，说明不具有马达且具有第二实施例的系统的交通工具，其包括第一实施例的驱动轴100和第二实施例的驱动轴200。用户对踏板系统610、中心曲柄620和星轮630的初始推动力经由前向链条650传输到驱动轴200的较小链齿轮23；又，传动力通过支撑毂24直接中继到链接在一起的较大链齿轮22。较大链齿轮22向前经由另一链条655将传动力传输到驱动轴100的较小链齿轮2。驱动轴100的较小链齿轮2经由轴7将移动传输到固定有较大链齿轮1的另一端，较大链齿轮1又向前经由第三链条660将移动传输到传动轮680，从而对传动轮680产生较大的推动力。

两个组的动作的总作用是使交通工具的传动轮680以比如第一实施例中所说明的单个驱动轴100的作用所实现的速度大的速度旋转，因为在中心星轮630与小齿轮640之间存在又一个强度和速度关系循环。

本发明的第三实施例包括驱动轴300，驱动轴300通过其组装而允许与上文提到的实施例不同的配置；图5说明驱动轴300的组件，驱动轴300由5个元件和例如螺杆等固定构件31组成。轴30的中心区段具有与轴承32的内径相同的直径，轴承32之间具有分隔物，以响应于其经受的压力而对其提供较大的稳定性；所述轴30在其第一区段36中具有使得其能够与轴承32的内部部分耦合的长度，这些轴承32接纳在轴承固持器33内，轴承固持器33帮助支持为起动交通工具移动而施加的力。而且，在轴30的远端定位有较小直径的区段34，在其末端具有键槽35以固持和避免由较大链齿轮38和较小链齿轮37形成的对的滑动；与轴30的较小直径区段34连续的是轴30的主体的主区段36，其形成盖帽，所述盖帽防止由固定构件31结合在一起的所述对链齿轮37和38的滑动，所述对链齿轮用以较大链齿轮38中的孔来调整的。

在驱动轴300中，轴承固持器33具有的功能是将轴承32保持在某一位置，以允许由轴30和所述对链齿轮37和38形成的完整轴承组合件。所述组轴承32和轴承固持器33通过轴30的一端处链齿轮37和38的存在以及另一端处头部30’的存在而总是保持在轴30的区域36中。

除了套组300以外，此方法还需要使用图6中所说明的驱动轴400和图7中所说明的驱动轴500。

驱动轴400由以下元件，以非常类似于根据第一实施例的系统的方式形成：轴39，其压力配合到一对轴承43中，轴承43又被限制在轴承固持器44内，轴39在两端的附近具有直径的减小45和45’，其充当盖帽，所述盖帽又分别容纳较小链齿轮42和较大链齿轮41；轴39的中心区具有较大直径，以便与轴承43的内部配合。较小链齿轮43和较大链齿轮41分别通过固定构件40和40’扣紧到轴39。

驱动轴500由以下元件组成：轴47，其压力配合到一对轴承51中，轴承51又被限制在轴承固持器50内，轴47在一端具有减小的直径48，其充当盖帽，且所述盖帽又容纳一组转轮，其中较小链齿轮46和较大链齿轮52通过螺杆类型的固定构件53的动作固定在一起；所述组转轮通过轴47的末端中的键槽49继续减小(48)轴47。轴47在其相对末端中具有形成头部的扩大部分。

图8中说明第三实施例的操作，第三实施例包含驱动轴300、400和500。

用户在踏板610上施加的推动力通过曲柄朝中心星轮630传输，从中心星轮630处，链条650向前驱动驱动轴300的下部链齿轮37；移动通过轴30传输到较大的链齿轮38，从而维持相同方向的旋转，驱动轴300的下部链齿轮38又将推动力直接传输到驱动轴400的下部链齿轮42，借助于链齿轮42推动力颠倒运动方向，运动通过轴39传输到较大的链齿轮41。所述运动随后直接经过驱动轴400的较大链齿轮41到达驱动轴500的较小链齿轮46，藉此方向再次颠倒；在驱动轴500中，通过轴47，将移动传输到较大的链齿轮52，最终从所述链齿轮52，通过链条660向前，轮子由小齿轮640驱动。

下文描述在任何所描述实施例中，在具有基于链齿轮的传动的由用户驱动的交通工具(例如，自行车、三轮车、四轮车、轮椅、踏板船等)中使用本发明的系统的效果，用常规的自行车作为实例，其具有70cm直径的轮子和标准的17cm曲柄。

出于在不同条件下比较自行车性能与本发明的驱动系统的目的，将引用如下定义的一些术语。

“以米计的行程”对应于针对踏板的每一旋转，自行车所行进的距离，其本质上取决于轮子大小和踏板的每一完整旋转对给予轮子的圈数，其此时由“传动比”决定；轮子的每一圈所行进的长度由圆的周长的公式给出，所述周长对于具有拟定尺寸的轮子来说近似为2.20m。

“传动比”是指成接触关系的两个齿轮(一齿轮具有较少的齿(n个)，且一个齿轮具有较多的齿(N个))的齿数、或由链条连接的两个链齿轮、或由传动带连接的两个滑轮的周长之间的比率(n/N)。由于齿数还与齿轮的周长成比例，因此“传动比”也可表达为两个轮子的周长之间的比率

$\left(\frac{d}{D}\right)\·\·\·\left(1\right)$

其中d是较小轮子的直径，且D是较大轮子的直径。这种关系提供齿轮中的一者(传动齿轮)针对执行的每一圈在另一者中产生的圈数的量度；因此，对于具有15和30个齿的一对齿轮，齿轮比为15/30或1/2，其意味着对于下部齿轮的每一旋转，仅产生较大齿轮的半圈，或者如果较大齿轮是传动齿轮，那么对于其每一圈，将存在较小齿轮的两圈(2∶1或2/1)。举例来说，此比率涉及自行车齿轮移位中所使用的中心星轮和小齿轮。

“步调”被定义为曲柄的每分钟转数，这是以每分钟的转数为单位的骑车者的蹬踏板速度。

表1.用不同的步调和链齿轮在自行车的小齿轮上实现的速度(km/h)

因此，从表来看，展示自行车的前进将以具有最低“传动比”(8∶11或0.7272/1)的齿轮(或链齿轮)开始，意味着对于曲柄的每一转，将恰好产生自行车的后轮的72.72％的旋转，即：

$\left(\frac{8}{11}\right)*\left(2.2\frac{m}{\mathrm{rev}}\right)=1.6\frac{m}{\mathrm{rev}}\·\·\·\left(2\right)$

其正好对应于“以米计的行程”。注意，“传动比”小于一，即，中心星轮上的齿数少于小齿轮上的选定齿轮(显然，这是说明性情况)。

对于一般的骑车人来说，60rpm的步调，即，每秒踏板转完整的一圈可视为适度的节奏，且适合于愉快的旅行。在此条件下，可使用具有较低齿轮比的齿轮来实现所述速度，较低齿轮比如下获得：

$[\left(\frac{8}{11}\right)*\left(2.2\frac{m}{\mathrm{rev}}\right)]*\left(60\frac{\mathrm{rev}}{\min }\right)*[\left(\frac{1\mathrm{km}}{1000m}\right)*\left(\frac{60\min }{1h}\right)]=5.76\frac{\mathrm{km}}{h}\·\·\·\left(3\right)$

一般来说：

[以米计的行程]*(步调)*[单位转换]…(4)

相同计算适用于表的其余部分。

从表中显然看出，在步调在一个周期中保持恒定的情况下，较高传动比意味着较高速度，且这在等式(3)或(4)的第一项中反映，因为其它项保持恒定。

增加的传动比正是用本发明的系统在齿轮传动的自行车或交通工具上的实施来实现的，因为所有其它变量保持恒定(即，对于相同的自行车和一个骑车者来说)，已描述的驱动轴中的每一者具有对传动比的倍增作用，因为：

1.根据本发明的每一驱动轴耦合一对链齿轮，所述链齿轮中的一者具有较大的大小(或齿数)，且另一者具有较小的大小(或齿数)，

2.在所有情况下，移动通过链条(选项1和2)从较大直径(或齿数)链齿轮或通过与较大直径链齿轮的接触(模式3的轴400和500)而传输到较小的轮子，较大直径链齿轮是由踏板操作的自行车的中心星轮，或为另一驱动轴的链齿轮，

3.传动轴向较小转轮传输的移动产生较小链齿轮的旋转，其又在轴的较大链齿轮中产生相同量的圈数，因为较小链齿轮的移动通过对应的轴直接传输到较大的链齿轮，

4.最终，运动通过较大链齿轮从传动轴朝具有较小直径(或齿数)的另一转轮“传出”，所述另一转轮是小齿轮组的链齿轮，或比另一驱动轴小的链齿轮。

因此，如果用n_ref和N_ref来表示对应于附图和先前描述中的参考编号的较小和较大链齿轮中的齿数，那么自行车的传动比将如下给出：

I.对于不具有本发明的系统的自行车，

$\left(\frac{N_{630}}{n_{640}}\right)\·\·\·\left(5\right)$

注意，n₆₄₀指形成小齿轮的任何转轮，且为了比较，应在所比较的情况中相同。

II.具有驱动轴100的实施例1

由于骑车者向踏板提供且由他传输到中心星轮630的移动经由链条650传输到驱动轴100的较小链齿轮2，如图2所说明，因此这两个元件630与2之间产生第一传动关系；较小链齿轮2接着使通过轴7与之直接链接的较大链齿轮1转动，且较大链齿轮1最终通过链条660将运动传输到小齿轮640，从而设置第二传动比1-640，因此得到：

$[\left(\frac{N_{630}}{n_2}\right)*\left(\frac{N_1}{n_{640}}\right)]\·\·\·\left(6\right)$

其可重排为：

$[\left(\frac{N_{630}}{n_{640}}\right)*\left(\frac{N_1}{n_2}\right)]\·\·\·\left(7\right)$

因此交通工具的速度将增加，其它因数保持恒定，增加的量等于驱动轴100的较小链齿轮2上的齿数与较大链齿轮轴2上的齿数之间的比率，所述驱动轴100在中心星轮630和移动轮子680的小齿轮640中间。据说存在增加，因为因数N₁/n₂总是大于一。

III.具有驱动轴100和200的实施例2

应用与以上描述中相同的推理得出，在整合两个驱动轴的系统中，如图4所说明：

$[\left(\frac{N_{630}}{n_{23}}\right)*\left(\frac{N_{22}}{n_2}\right)*\left(\frac{N_1}{n_{640}}\right)]=[\left(\frac{N_{630}}{n_{640}}\right)*\left(\frac{N_1}{n_2}\right)*\left(\frac{N_{22}}{n_{23}}\right)]\·\·\·\left(8\right)$

在此情况下，交通工具的速度将增加，其它因数保持恒定，增加的量等于两个中间驱动轴的较大链齿轮与较小链齿轮的齿数之间的比率的乘积。

IV.具有驱动轴300、400和500的实施例3

遵循相同的推理，整合三个轴的系统如图8中所说明，

$[\left(\frac{N_{630}}{n_{73}}\right)*\left(\frac{N_{38}}{n_{42}}\right)*\left(\frac{N_{41}}{n_{46}}\right)*\left(\frac{N_{52}}{n_{640}}\right)]=[\left(\frac{N_{630}}{n_{640}}\right)*\left(\frac{N_{38}}{n_{37}}\right)*\left(\frac{N_{41}}{n_{42}}\right)*\left(\frac{N_{52}}{n_{46}}\right)]\·\·\·\left(9\right)$

交通工具的速度将增加，其它因数保持恒定，增加的量等于三个中间驱动轴的较大链齿轮与较小链齿轮的齿数之间的比率的乘积。注意，每一驱动轴的比率总是大于一，使得存在根据等式(4)的速度增加。

图9和图10说明如现有技术中所描述的常规配重系统，其中每一配重(29)直接附接到传动轮(按照常规，自行车的后轮)的轮缘(705)，且所述多个配重在轮缘的周围等距分布。图9说明3配重系统，且图10说明使用例如自动旋拧螺杆(706)等扣件将配重(29)紧固到轮缘(705)的一种可能方式。

在本发明的优选实施例中，上文所描述的驱动系统由一组配重补充，以优化通过所述驱动系统获得的动量的使用。图11、图12(a)和图12(b)中所说明的配重系统经设计以并入到交通工具含有的轮子中，以便在推动力施加在本发明的系统轴上时维持轮子的速度。用本发明的系统获得的增加的速度加上配重的存在产生维持交通工具的推动力或动量的作用，从而需要用户用较少的力来实现移动。

配重是功能系统，其可依据所关注交通工具的特征而包含三个或三个以上配重，推荐使用三个相等间隔的配重，每一者具有其自己的特征。在本发明的优选实施例中使用的配重具有渐进的不同重量，例如900克、700克、500克，以确保最佳效率。

在我们的实例中，将900g的第一配重(700)固定到例如现有技术图10中所示的轮缘的轮缘(705)，且此配重正是产生交通工具的轻快起动的配重。

在轮子的向前旋转方向上取得的第二配重(800)和第三配重(900)是移动的，且基本上以相同方式构成，因此对其的描述是基于第一配重的(具有说明性目的)。

图12(a)和图12(b)中所说明的移动配重(800)由零件(810)组成，其具有从较大基底朝较小基底移动的两个平行凹槽，其之间具有相等的距离。用以容纳彼此平行的作为自行车轮辐的两根杆的平行内部通道将移动配重机构固持到轮缘(705)，因此配重可滑动；这些杆(807)具有带螺纹末端，以通过杆(807)的两个扣件元件固持到轮缘(705)上，所述两个扣件元件穿过尤其为此目的而制成的两个孔，且在其相对末端处展示孔板(804)，用以通过夹具(840)来接合轮子的毂，孔板(804)由螺杆(802)和螺母(803)以及托架(840)的末端之间的管状分隔物(801)连接，管状分隔物(801)以给定距离保持作为两个自行车轮辐的杆(807)；弹簧(830)借助于适当的固定元件(例如具有垫圈的螺杆(806))，在一个末端(834)处固定到夹具(840)的管状分隔物(801)，且在另一端(832)处固定到配重(800)。所述移动配重弹簧的校准是不同的。

当交通工具开始其移动时，类似于第三配重(900)的弹簧的第二配重(800)的弹簧收缩，因此配重不产生由用户和选自先前描述的实施例中的驱动系统提供的任何额外离心力。

在起动阶段中，仅所述配重中的第一者(700)通过集中在单个点处的离心力而对后轮提供额外推动力，从而使得起动非常高效。当达到13km/h与15km/h之间的速度时，轮式交通工具开始“颠簸”，因此为了避免此情形，第二配重(800)的弹簧经校准以使得配重(800)可滑动到轮胎的轮缘(705)，从而因周边质量增加而提供额外的推动力。当交通工具将达到20km/h时，进入第三配重(900)的弹簧的操作。

选自所描述的实施例的驱动系统和由传动轮中的配重组表示的用于增加扭矩的系统的组合作用允许所关注的人力交通工具的用户或操作者仅在交通工具的起动阶段中使出相当大的力，在增加速度时，其力因配重所提供的支持而减小，直到实现所要速度为止，其中配重提供高效的惯性系统。

重要的是应注意，尽管本发明的描述主要涉及人力交通工具的驱动系统中的改进，且尤其涉及驱动轴的构造，但同时包含先前描述的不同实施例中的元件中的每一者是必要的。

Claims (20)

1.一种用于人力交通工具的驱动系统，其类型是使用基于链齿轮和链条的传动，例如自行车、三轮车、四轮车或类似物，其中所述驱动系统包括至少一个驱动轴，所述驱动轴插入在踏板旁边的中心星轮与附接到从动轮的小齿轮之间，所述驱动系统的特征在于所述驱动轴中的每一者包括：

i.轴，其具有主体和一个或一个以上具减小直径的区域，

ii.一对链齿轮，其中一者大于另一者，在为此目的留出的区域中附接到所述轴，所述链齿轮由所述轴的直径的减小界定，且通过耦合到所述链齿轮的键槽的动作而固定在适当位置；

iii.所述轴的不具有直径减小的所述主体被调整到轴承的内部，且这些轴承又被调整到轴承固持器中，使得所述整个轴和链齿轮围绕所述轴承固持器自由转动，所述轴承固持器又用以将组合件固持到交通工具结构；以及

iv.上述套组固定到所述交通工具结构，使得较小直径链齿轮接收由用户对自行车的所述踏板以及所述踏板通过曲柄对所述自行车的所述中心星轮的推动力提供的移动，直接从所述中心星轮或通过环状链条从另一驱动轴的较大链齿轮或通过直接动作接收；

由驱动轴中的较小直径链齿轮接收的此运动通过所述轴传输到所述驱动轴的较大链齿轮，以便通过环状链条或通过直接动作将运动给予所述交通工具小齿轮或另一驱动轴的较小链齿轮，其中以等于所使用的主要和次要中间轴的所述链齿轮的齿数之间的比率的乘积的量提供对所述所传输运动的倍增作用；另外所述驱动系统包含位于所述交通工具的传动轮上的多个配重，其依据交通工具的速度而以不同方式作用，以便在操作期间提供对交通工具的运动的平衡和维持。

2.根据权利要求1所述的用于人力交通工具的驱动系统，其特征在于驱动轴用于所述中心星轮与所述小齿轮之间的传动，其中所述驱动轴，

a.呈现位于所述轴的末端处的所述链齿轮，

b.所述轴承固持器位于所述两个链齿轮之间，

c.轴承固持器的外表面用以通过焊接到所述交通工具结构而将其附接，使得较小的轮子可通过环状链条接收来自所述中心星轮的移动，且较大的轮子可通过另一环状链条向所述小齿轮传输运动。

3.根据权利要求2所述的用于人力交通工具的驱动系统，其特征在于所述链齿轮固定在对应的支撑毂中，所述支撑毂为高效的运动传动提供稳定性和刚性。

4.根据权利要求1到3所述的用于人力交通工具的驱动系统，其特征在于其在所述中心星轮与所述第一驱动轴之间使用额外的驱动轴。

5.根据权利要求4所述的用于人力交通工具的驱动系统，其特征在于在所述额外的驱动轴中，

I.链齿轮通过中间毂而在所述轴的一端处固定在其之间，所述链齿轮通过固定构件固定到所述中间毂

II.轴承固持器的所述外表面用以将其附接到所述交通工具结构，使得所述中心星轮的运动借助于环状链条自由地传输到所述驱动轴的所述较小链齿轮

III.运动接着通过第二链条从所述额外驱动轴的所述较大链齿轮朝所述第一驱动轴的所述较小链齿轮传输；以及

IV.所述运动通过第三环状链条从所述第一驱动轴的所述较大链齿轮传输到所述小齿轮。

6.根据权利要求1所述的用于人力交通工具的驱动系统，其特征在于其在所述中心星轮与所述小齿轮之间使用三个驱动轴，其中：

a)第一驱动轴具有位于所述轴的同一端中的所述链齿轮，所述链齿轮通过例如螺杆等固定构件而彼此固持，

b)所述轴承固持器位于所述轴的另一端，且所述轴承固持器的所述外表面用以通过焊接到所述交通工具结构而附接，使得所述较小链齿轮可通过环状链条接收来自所述中心星轮的所述移动，且所述较大链齿轮可通过直接接触向所述第二驱动轴的所述较小链齿轮传输运动，接着颠倒运动的方向；

c)第二驱动轴的特征是位于所述轴的末端处的链齿轮，

d)所述轴承固持器位于所述两个链齿轮之间，且所述轴承固持器的所述外表面用以通过焊接到所述交通工具结构而将其附接，使得所述较小链齿轮可通过直接接触接收来自所述第一驱动轴的所述较大链齿轮的所述运动，

e)所述较大链齿轮通过直接接触向第三驱动轴的所述较小链齿轮传输移动，再次颠倒运动方向，

f)第三驱动轴呈现一起位于所述轴的一端的链齿轮，

g)所述轴承固持器位于所述轴的另一端，且所述轴承固持器的所述外表面用以通过焊接到所述交通工具结构而将其附接，使得所述第三轴的所述较小链齿轮可通过直接接触接收来自所述第二驱动轴的所述较大链齿轮的移动，以及

h)所述较大链齿轮可通过另一环状链条向所述小齿轮传输运动。

7.根据权利要求1所述的用于人力交通工具的驱动系统，其特征在于其使用2个与6个之间的配重，优选为3个，所述配重在所述交通工具的所述传动轮中等距分布。

8.根据权利要求7所述的用于人力交通工具的驱动系统，其特征在于这些配重的重量呈9∶7∶5的比率，例如分别为900克、700克和500克。

9.根据权利要求8所述的用于人力交通工具的驱动系统，其特征在于较重的配重通过例如螺杆等扣件固定到交通工具的所述传动轮的轮缘。

10.根据权利要求8所述的用于人力交通工具的驱动系统，其特征在于较轻的配重是移动安装在牵引轮的毂附近的缩回位置与靠近所述牵引轮的轮缘的延伸位置之间的。

11.根据权利要求10所述的用于人力交通工具的驱动系统，其特征在于每一移动配重具有将其从所述缩回位置带到所述延伸位置的机构。

12.根据权利要求11所述的用于人力交通工具的驱动系统，其特征在于与所述移动配重有关的所述机构由以下部分构成：

a.夹具，其用于将所述机构固持到所述交通工具的所述传动轮的立方体，

b.一对自行车轮辐，其借助于经修改的自行车轮辐彼此平行地从所述夹具延伸到所述牵引轮的所述轮缘，

c.弹簧，其位于平行杆对之间，其末端中的一者附接到所述夹具，且另一端附接到所述移动配重的主体。

13.根据权利要求12所述的用于人力交通工具的驱动系统，其特征在于所述夹具通过螺杆和螺母而夹紧所述杆的一端和所述弹簧的一端，其还允许将所述夹具固定到所述传动轮的所述毂。

14.根据权利要求11所述的用于人力交通工具的驱动系统，其特征在于每一配重本质上具有梯形形状，其包含彼此等距地垂直于基底而延伸的两个通道。

15.根据权利要求12到14所述的用于人力交通工具的驱动系统，其特征在于运动机构的所述杆穿过所述配重的管状管道，使得所述配重可沿着所述杆自由地滑动。

16.根据权利要求15所述的用于人力交通工具的驱动系统，其特征在于所述弹簧的自由端通过例如螺杆等合适的固定构件附接到配重主体，使得当所述弹簧不被施力时，所述配重维持靠近所述夹具的位置，且其在所述弹簧经受所确定的力时朝所述传动轮的所述轮缘滑动。

17.根据权利要求11所述的用于人力交通工具的驱动系统，其中所述配重中的一者的所述运动机构经校准以使得700克的配重可在所述交通工具的速度达到预定速度时，移动到所述传动轮的所述轮缘的末端。

18.根据权利要求17所述的用于人力交通工具的驱动系统，其特征在于所述预定交通工具速度在13km/h与15km/h之间。

19.根据权利要求11所述的用于人力交通工具的驱动系统，其特征在于用于所述配重中的一者的所述运动机构的所述弹簧经校准以使得500克的配重可在所述交通工具的速度达到预定速度时，移动到所述从动轮的所述轮缘的末端。

20.根据权利要求19所述的用于人力交通工具的驱动系统，其特征在于所述预定交通工具速度为20km/h。

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