專利名稱：具有可調整車輪傾度的車輛的制作方法
具有可調整車輪傾度的車輛背景技術本發明涉及自行車及其它人力和機械化的輪式車輛，并特別是涉 及用于幫助人們學習騎自行車或其它輪式車輛的裝置，該車輛需要平 衡以穩定運行。騎自行車的傳統學習過程是可怕的和費力的，并且所述學習過程 不會隨歲月而改變。 一般，孩子得到來自父母的協助，父母推著在自 行車上的孩子，在旁邊跟著跑，然后讓孩子前進，希望孩子在倒下之 前獲得平衡。在該過程期間的學習曲線是非常陡的。眾所周知的是，沒有準備好開始學習騎自行車的孩子是騎傳統的 三輪車的，并且訓練輪是用于孩子所騎自行車的眾所周知的配件。然 而，仍然需要能使學習騎自行車的過程更安全和有趣，并使該過程成 為其本身目標的一部分的裝置，結果使父母和孩子一樣更積極地來體 驗。發明內容本發明具有不同方面，但特別適合于幫助孩子獨自學習如何騎自 行車。與傳統的訓練輪(所述訓練輪簡單地防止自行車翻倒)不同， 本發明允許孩子逐步學習如何實現自我平衡，從而允許他們按他們自己的步調來學習。根據本發明的一個方面，在自行車或其它輪式車輛 的車架上的一對橫向間隔的車輪具有可調傾度，以允許所述車輪上的 預定內傾度，以便在地平面處提供帶有間隔開的車輪的穩定開始平臺， 同時允許在正向方向上的兩個車輪傾度的調整，以便當車輛運動時減 小在地面處的車輪之間的距離。根據本發明的另一方面，帶有可調車輪傾度的輪式車輛包括至少 一個可旋轉地安裝在車架一個端部上的車輪和一對可旋轉地安裝在車 架第二端部上的橫向間隔的車輪，其中所述橫向間隔的車輪被可樞轉 的安裝以便每個車輪的傾度可以在與另一個相同的方向上調整，例如 兩個車輪從內傾度變為外傾度，并且其中所述傾度可以隨在運動中的 車輛調整。本發明的另一方面是能提供可調整車輪傾度的車輪輪轂。輪轂本 體具有從那里橫向延伸的左、右軸，至少一個軸被可樞轉地安裝，并 且輪轂包括至少連接到一個軸上并適合于相對于另一軸來調整其角度 的傾度控制機構。本發明還提供了一種學習騎自行車或類似車輛的新方法。該方法 包括安裝輪式車輛，所述輪式車輛在車架上具有車座，該車架至少 在一端上有一個車輪，并且在第二端上有一對橫向間隔的車輪；開始 利用在兩個橫向間隔的車輪上的預定內傾度來騎車，其提供了帶有在 地平面處間隔開的車輪的穩定開始平臺；并且其后在正向方向上調整 兩個橫向間隔的車輪的傾度，以減小在地平面處的橫向間隔的車輪之間的距離。本發明另一方面是一種在騎車者訓練期間穩定自行車或類似車輛 以增加安全性的方法。該方法包括在車架的一端上提供第一和第二 橫向間隔的車輪以便在至少一種運行方式中提供至少三點地面接觸， 所述車架具有連接到其上的至少一個其它車輪；提供一種三輪車運行 方式，其中至少第一個橫向間隔的車輪具有內傾度；和提供一種自行 車運行方式，其中第一橫向間隔的車輪具有外傾度和從第二橫向間隔 的車輪的最小地面間隔。該方法還包括當運動時使從三輪車運行方式 能變化到自行車運行方式，因此訓練中的騎車者可以利用穩定的三點 地面接觸開始移動，并且當在運動中且達到平衡時，實際上開始騎自 行車。本發明還提供了一種可改變為自行車的三輪車。該三輪車具有可 旋轉地安裝在車架一個端部上的第一車輪和可旋轉的安裝在車架第二 端部上的一對橫向間隔的車輪，其中所述橫向間隔的車輪可在具有相 對較寬的地平面間隔的第一位置和具有最小地平面間隔的第二位置之 間活動。當結合附圖，閱讀以下的詳細描述時，本發明的目的和優點將會 變得更加明顯。
圖1是根據本發明的三輪車的一個實施例的側視圖。圖2是圖1的三輪車的頂部、后部透視圖。圖3A是相同三輪車的后視圖，示出具有按要求為騎車者提供穩定開始平臺的內傾度的后車輪。圖3B是相同三輪車的后視圖，示出具有零傾度的后輪。圖3C是相同三輪車的后視圖，示出具有外傾度的后車輪有效地形 成了自行車運行方式。圖4是示出車架的后端和在其中擺動的輪轂的三輪車的左側、后 部透視圖。圖5-7是該擺動輪轂的更詳細的視圖。圖8是示出帶傳動的三輪車的一部分的剖面圖。圖9是體現本發明原理的三輪車的另一實施例的圖片。
具體實施方式
為促進對本發明原理的理解，現在參考附圖中所圖示的實施例和 用于描述其的專用語言。然而，應理解，由此并不旨在作為對本發明 范圍的限制，在所示裝置中的上述改變和進一步的更改以及如圖所示 的本發明原理的進一步應用對本發明涉及領域的技術人員來說是通常 可以預料的。圖1和圖2圖示了以三輪車IO形式的本發明的第一實施例，所述 三輪車具有可旋轉地安裝在大致Z形框架16的后端上的一對可調傾度的車輪12和14。所公開的三輪車還包括前輪18以及車座24、曲柄裝 置26和連接曲柄裝置與輪轂中的自由輪的局部內包的帶驅動28，所 述前輪被安裝在按傳統方式由車把22控制的叉架20中，下面將進一 步對輪轂進行描述。圖3A-3C圖示了處于不同狀態或包括三輪車模式和自行車模式的 工作模式中的三輪車，在三輪車模式中兩個后輪具有內傾度(如圖3A 所示)，在自行車模式中兩個后輪具有外傾度(如圖3C所示)。本領 域的技術人員可以理解，傾度角是各后輪的平面相對于垂直方向的角 度。該車輪頂端向內的傾角(即，朝車輛的中心線傾斜)被稱為內傾 度；向外的傾角被稱為外傾度。由于其傾度和后輪間距可調，所以本 發明所公開的實施例實際上可從三輪車改變為自行車。與傳統的訓練車輪(其僅僅防止自行車傾倒)不同，所公開的三 輪車允許孩子學習如何自我平衡。如圖3A所示，該可調傾度的車輪借 助于在地平面處的展開(即，三輪車運行方式)在靜止和低速時幫助 平衡自行車。當騎車者增加了向前沖力并且在該過程中其重量向前移 動時，由于作用在后車輪上的重量減小，車輪向內移動(如在下面說 明的)，從而促使平衡逐步從自行車轉移到騎車者上。當穩定性達到 最極限(起動和停止)時，三輪車通過提供更大的站立的姿勢并允許 騎車者在運動中轉換到自行車運行方式來在較低速度下提供更多的平 衡。參見圖4和5，三輪車具有一擺動的后輪轂40，該后輪轂允許后車輪向內傾斜和向外傾斜，并從而形成了更大或更小的站立的姿勢 (即，地平面空間)。圖5圖示了擺動輪轂的一個實施例，其具有通過相應的萬向節46可旋轉地連接到兩個軸44上的中心定位的自由輪 42，所述萬向節位于截頭圓錐體的或杯狀的輪轂部分48 (在附圖中圖示為透明的)的內部。用于在非同軸的車軸之間傳遞動力的撓性軸或 其它裝置可以被用于萬向節的位置。在各側面上的安裝支架50將輪轂 支撐在車架中，并且各橫向輪轂部分在那里具有足夠的自由空隙以允 許相關聯軸的樞轉。優選是，限制所述軸以僅允許垂直樞轉，例如通 過具有垂直槽54的槽部件52與該車軸或圍繞該車軸的頸圈56相接 合。可以提供撓性橡皮套圍繞該頸圈來密封輪轂中的開口或作為防塵 罩。所述頸圈被張緊帶58向下偏壓，該張緊帶的一端可移除地附著到 頸圈上并且另一端附著到鉤子上，所述鉤子被設置在頸圈下方的車架 的一部分上。可選擇地，單獨的張緊帶可以在車架下面延伸并使兩個 頸圈相互連接。自行車車輪12按傳統方式不能樞轉地安裝在各軸上。后輪軸可以用彈簧偏壓來代替通過張緊帶偏壓。例如，在所述輪 轂中的每個軸的上方可以包括垂直定向的壓縮彈簧，例如在槽54中或靠近槽54并被定向以向頸圈的內側部分施加向下的作用力。轉到圖6，三輪車可以具有傳統的底托架和傳統的曲軸裝置，所 述曲軸裝置在曲柄臂的端部上具有踏板，但在圖示的實施例中，各踏 板被安裝在半徑實質上等于要求的曲柄臂長度的圓環上。空心底托架 60有效地結合了傳統的曲軸裝置的軸和曲柄臂的功用，并且還用作驅 動帶62的前驅動帶輪，其使帶輪和自由輪相互連接從而將動力從曲柄傳遞到后車輪上。部分內包的帶使傳動鏈遠離騎車者，并且從而有助 于避免可能的傷害；如果要求，其外面部分可以利用與傳統的自行車 鏈罩相似的防護裝置來覆蓋。本發明三輪車的一個實施例具有鋁制單殼體車架結構，該車架和前叉兩者由鋁7160和鉤極惰性氣體保護焊(TIG welding)制成。如 一組尺寸的實例，三輪車可以具有60英寸的長度、24英寸的寬度(在 最寬點處)、35英寸的高度和25英磅的重量。例如，各后車軸長度 可以是大約為5英寸且具有1英寸的直徑，并且輪轂的總寬可以大約 為5英寸。還可以考慮其它的車架材料，包括鋼、碳纖維、塑料和鈦。圖7圖示了合并本發明原理的三輪車的另一實施例。還可以考慮 其它實施例，包括其中代替重量響應調整或者除重量響應調整之外， 來調整作為速度或其它參數的函數的車輪傾度。例如，速度傳感器可 以向適合的控制電路和致動器提供輸出信號以調整各后軸的角度。可選擇地，三輪車可以具有手動傾度調整機構，如(例如通過控 制纜繩)連接到輪轂中的拉手或觸發機構上的釋放桿，所述拉手或觸 發機構將車輪保持在穩定的內傾度位置中。騎車者可以使用該釋放桿 來將后軸從拉手上釋放下來，從而向下偏壓的軸移動到水平下方的角 度上并且從而將車輪轉換到外傾度上。類似的機械轉移機構可以按照 纜索驅動的自行車變速器的原理來工作。設計圖示的三輪車主要有益于兩類使用者。首先，其提供了較少 挑戰性和較少威脅性的設計方案。該設計方案還消除了在學習如何騎自行車中的恐懼。孩子在學習過程期間感到更自信和更自我信賴，這 增加了體驗的樂趣。該三輪車還易于使用，并且無須通過專業訓練或 指導就可以使用。其次，該三輪車還在許多方面使父母受益。父母對 其孩子學習如何騎自行車感覺到更安全，因為其減小了發生傷害的可 能性。父母還不會冒失去其孩子信任的風險，這種風險可能發生于如 果在父母將孩子推開之后發生了碰撞。由于未暴露的傳動鏈和易于使 用的操作，所以孩子也更加安全，這允許父母讓孩子獨自學習，并且 無須持續監控其安全。父母還受益于該三輪車的易于維護和零件的易 于更換。本發明不被限制于訓練年齡(如傳統的訓練車輪)。其也可以很 好地被用于青少年年齡段。有防護的傳動鏈有助于改善耐用性，因此 降低了需要維護和替換零件的量。根據本發明的三輪車還使學習如何 騎自行車變得有樂趣，(隨著超過學習年齡時使用三輪車的樂趣的增 加)這會鼓勵孩子在將來使用自行車。這種即用作消遣又用作運輸的 將來在環境上是有效合理的并且有助于提高環境責任。雖然在附圖和前面描述中已經詳細描述了本發明，其被認為是示 例性的和非限制性的，應理解已經圖示和描述的僅是優選實施例，在 本發明精神范圍內的所有改變和更改都要求受到保護。例如，本發明 可以具體表示為串列的和/或斜躺的三輪車或自行車。對于特殊應用， 還可以考慮用例如在摩托車上的發動機動力來代替人力，或除了人力 外還使用發動機動力。此外，本發明的原理還可以用于具有超過三個 車輪的車輛的某些應用中，例如根據本發明更改的像四輪雙座車和客車的四輪自行車，以便前、后車輪裝置的傾度在相同方向上是可調整 的，以有效地獲得兩輪工作方式。當本發明應用到山地自行車及其它具有前面和/或后面減震器或 懸掛器、懸掛式車座柱、傳統的輻條輪、輪子護板和有大致向后彎曲 的垂直及下垂的手把的車輛時，還可以考慮根據本發明的輪轂和車輪 組的叉形安裝。
權利要求
1. 一種具有可調整車輪傾度的輪式車輛，包括車架；至少一個可旋轉地安裝在所述車架一端部上的車輪；和可旋轉地安裝在所述車架的第二端部上的一對橫向間隔的車輪；其中所述橫向間隔的車輪被可樞轉地安裝，以便每個車輪的傾度可在與另一個的相同的方向上調整；和在所述車輛運動中，所述傾度可調整。
2. 如權利要求l所述的車輛，其中所述至少一個車輪是前輪，并 且所述橫向間隔的車輪是后輪。
3. 如權利要求l所述的車輛，其中所述至少一個車輪是后輪，并 且所述橫向間隔的車輪是前輪。
4. 如權利要求l所述的車輛，其中在所述車架的每個端部上可旋 轉地安裝有一對橫向間隔的車輪。
5. 如權利要求2所述的車輛，其中所述后輪的傾度可在外傾度和 內傾度之間調整。
6. 如權利要求5所述的車輛，其中所述后輪被足夠接近地間隔， 以便在最大外傾度狀態中所述后輪的底部幾乎彼此接觸。
7. —種具有傾度調整機構的輪式車輛，包括車架；至少一個可旋轉地安裝在所述車架的一個端部上的車輪；安裝在所述車架的第二端部上的輪轂，所述輪轂具有從其橫向延 伸的可垂直樞轉安裝的第一和第二軸，每個所述軸具有包括在水平面 上方和下方的角度的垂直運動范圍；安裝在每個所述軸上的車輪；和用于調整每個所述軸的角度并從而當在運動中在相同方向上調整 所述車輪傾度的裝置。
8. —種在輪式車輛上提供可調整的車輪傾度的輪轂，包括 輪轂本體；從所述輪轂本體橫向延伸的左和右軸，每個所述軸適于支撐車輪， 所述軸中的至少一個被安裝成可垂直地樞轉；連接到所述至少一個軸上并適于相對于另一軸調整其角度的傾度 控制機構。
9. 如權利要求8所述的輪轂，其中所述左和右軸都被可樞轉地安 裝到所述輪轂本體上，和其中所述傾度控制機構是連接到兩個所述軸上并適于為兩個軸上 的車輪在相同方向上提供協同傾度調整的雙重控制機構。
10. 如權利要求9所述的輪轂，其中所述傾度控制機構包括分別圍繞所述左和右軸的左和右頸圈。
11. 如權利要求io所述的輪轂，還包括在所述輪轂本體中的中心軸和分別將所述中心軸連接到所述左和右軸上的左和右萬向節。
12. 如權利要求11所述的輪轂，其中所述傾度控制機構能夠在車 輛運動吋調整傾度。
13. 如權利要求12所述的輪轂，還包括安裝在所述中心軸上的主 動鏈輪，用于經由撓性傳動部件從曲柄裝置向那里傳遞動力。
14. 如權利要求13所述的輪轂，其中所述車輪傾度可在外傾度和內傾度之間調整。
15. 如權利要求14所述的輪轂，其中相對于支撐在其上面的車輪 來確定所述左和右軸的尺寸，以便在相當于最大內傾度的第一位置和 相當于最大外傾度的第二位置之間可垂直地樞轉，使用期間在相當于 最大內傾度的第一位置中，車輪的頂部幾乎彼此接觸，使用期間相當 于最大外傾度的第二位置中，車輪的底部幾乎彼此接觸。
16. 如權利要求15所述的輪轂，其中所述輪轂本體適于安裝于自 行車車架的后端。
17. 如權利要求16所述的輪轂，其中所述傾度控制機構包括用于 將所述左和右輪軸向下偏壓的裝置。
18. —種學習騎自行車或類似車輛的方法，包括安裝輪式車輛，所述輪式車輛在車架上具有車座，該車架至少在 一端上有一個車輪，并且在第二端上有一對橫向間隔的車輪；開始利用在兩個橫向間隔的車輪上的預定內傾度來騎車，其提供 了帶有在地平面處間隔的車輪的穩定開始平臺；和其后在正向方向上調整兩個橫向間隔的車輪的傾度，以減小在地 平面處的橫向間隔的車輪之間的距離。
19. 如權利要求18所述的方法，其中在使用期間傾度被從內傾度 調整到外傾度。
20. —種可改變為自行車的三輪車，所述三輪車包括 車架；可旋轉地安裝在所述車架的一個端部上的第一車輪；和可旋轉地安裝在所述車架的第二端部上的一對橫向間隔的車輪，其中所述橫向間隔的車輪可在具有相對較寬地平面間隔的第一位 置和具有最小地平面間隔的第二位置之間活動。
21. —種可改變為自行車的四輪車輛，所述四輪車輛包括 車架；可旋轉地安裝在所述車架的一個端部上的一對橫向間隔的車輪；可旋轉地安裝在所述車架的第二端部上的一對橫向間隔的車輪，其中每對橫向間隔的車輪可在具有相對較寬地平面橫向間隔的第 一位置和具有最小地平面橫向間隔的第二位置之間活動。
22. —種穩定自行車或類似車輛以在騎車者訓練期間提高安全性 的方法，包括在車架的一端上提供第一和第二橫向間隔開的車輪以便在至少一種運行方式中提供至少三點地面接觸，所述車架具有連接到其上的至 少一個其它車輪；提供一種三輪車運行方式，其中至少第一個橫向間隔的車輪具有 內傾度；提供一種自行車運行方式，其中第一橫向間隔的車輪具有外傾度和從第二橫向間隔開的車輪的最小地面間隔；和當運動時使從三輪車運行方式能變化到自行車運行方式；因此訓練中的騎車者可以利用穩定的三點地面接觸開始移動，并 且當在運動中并達到平衡時，實際上開始騎自行車。
23. 如權利要求22所述的方法，其中所述橫向間隔的車輪二者在所述三輪車模式中具有內傾度并且在所述自行車模式中具有外傾度。
全文摘要
本發明涉及一種可改變為自行車的三輪車。該三輪車具有可旋轉地安裝在車架一個端部上的第一車輪和可旋轉地安裝在車架第二端部上的一對橫向間隔的車輪，當該三輪車運動時，其中所述橫向間隔的車輪可在具有相對較寬地面間距的第一位置和具有最小地面間距的第二位置之間活動。能夠調整車輪傾度的車輪輪轂具有從該輪轂本體上橫向延伸的可樞轉地安裝的左、右輪軸和雙重傾度控制機構，各所述輪軸適合于支撐一個車輪并被可垂直樞轉的安裝，所述雙重傾度控制機構連接到輪軸上并適合于為兩個輪軸上的車輪在相同方向上提供相同的傾度調整。輪轂具有足夠的活動范圍以允許車輪從內傾度改變到外傾度，并且在穩定自行車等以提高騎車者訓練期間的安全性的方法中有用。該方法涉及三輪車運行方式和自行車運行方式，在三輪車運行方式中橫向間隔的車輪具有內傾度，在自行車運行方式中橫向間隔的車輪具有外傾度，當在運動中從三輪車模式變化到自行車模式，因此訓練中的騎車者可以利用穩定的三個觸地點出發，當在運動中并達到平衡時，實際上開始按自行車方式來騎。
文檔編號B62K5/02GK101247980SQ200680024479
公開日2008年8月20日 申請日期2006年3月4日 優先權日2005年5月5日
發明者M·C·格羅斯曼, R·萊特博迪, S·S·沈 申請人:普渡研究基金會