本申請(qǐng)案主張2015年08月13日申請(qǐng)的英國(guó)專利申請(qǐng)案第1514366.2號(hào)的權(quán)利，該案的全文以引用的方式并入本文中。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開(kāi)內(nèi)容涉及一種車輛，并且，特別是一種用于人力驅(qū)動(dòng)車輛的車輪。

背景技術(shù)：

當(dāng)人們?cè)趯W(xué)習(xí)如何騎自行車時(shí)，必須掌握控制自行車使其相對(duì)地面保持行進(jìn)方向的反射技能，以使自行車和駕駛者的重心一起達(dá)到平衡，或者直線行進(jìn)時(shí)重心處于中線，或者移向任何轉(zhuǎn)彎弧線的中心。陀螺進(jìn)動(dòng)是一種現(xiàn)象，一直被用來(lái)保持物體的平衡，并且長(zhǎng)期以來(lái)一直認(rèn)為，所有的自行車輪子上都有一個(gè)固有的陀螺效應(yīng)，有助于自行車自身的平衡，車輪越大越重，陀螺效應(yīng)越顯著。

已知的用于平衡訓(xùn)練或輔助自行車騎行的增強(qiáng)自行車車輪的陀螺效應(yīng)的裝置，一般是在自行車上或車輪中安裝額外的陀螺，其將明顯的增加重量并且轉(zhuǎn)速快于自行車車輪。而且，他們描述稱如果額外的陀螺與自行車的前輪同軸旋轉(zhuǎn)，并具有相同的旋轉(zhuǎn)方向，那么將變得不平衡，陀螺的動(dòng)進(jìn)效應(yīng)也將導(dǎo)致轉(zhuǎn)向爭(zhēng)取的方向以保持平衡。陀螺效應(yīng)可以通過(guò)減低轉(zhuǎn)速來(lái)減少，當(dāng)學(xué)習(xí)者適應(yīng)了平衡反射便不再需要它了。

這些設(shè)備的陀螺元件，例如圓盤(pán)或者提到的飛輪，它們的質(zhì)量向外部邊緣集中，通過(guò)快速的旋轉(zhuǎn)以便提供足夠的陀螺效應(yīng)。為了確保車輪使用時(shí)的安全性，該圓盤(pán)或者飛輪處于車輪的內(nèi)部，并且大小適合現(xiàn)有的自行車的前叉和前制動(dòng)器之間的空間。車輪的外蓋有兩個(gè)類似的圓形部分，貼合在一起，將陀螺盤(pán)包括其中，并且各蓋體通過(guò)分別支撐輪胎的各個(gè)側(cè)壁和邊緣對(duì)輪胎進(jìn)行支持。兩個(gè)圓形部分定義了自行車輪和兩半圓之間的陀螺盤(pán)或飛輪的軸線，其可能是不完全一致的。另外，需要一種機(jī)械構(gòu)件克服輪胎內(nèi)部的壓力，如氣動(dòng)膨脹，固定所述蓋體。而且，陀螺處于輪子內(nèi)部，所以它需要技巧才能將其拆卸，如果不進(jìn)行拆卸，車輪會(huì)比較重，并且在騎自行車時(shí)也不再需要為了訓(xùn)練的目的而使用的陀螺效應(yīng)了。進(jìn)一步，由兩個(gè)圓形部件提供的分割輪緣通過(guò)螺釘在外直徑緊固在一起。這導(dǎo)致了緊固件周圍的應(yīng)力集中。

加速和維持一個(gè)快速旋轉(zhuǎn)的陀螺的動(dòng)力裝置最好是體積小，不產(chǎn)生限制陀螺的最大極限速度的不必要的摩擦和效率損失，這便是它的有益效果。在上述確定的一些現(xiàn)有技術(shù)中描述了一些系統(tǒng)，通過(guò)使用貼近電機(jī)軸的平輪，將旋轉(zhuǎn)從訓(xùn)練車輪內(nèi)部的電機(jī)傳送到陀螺盤(pán)的平面，在平輪上具有凹槽，內(nèi)置具有平滑表面的可拆卸的橡膠或彈性體的環(huán)狀物。電機(jī)輪和環(huán)狀物被機(jī)械彈簧推向陀螺盤(pán)，并且該動(dòng)作受限于一偏轉(zhuǎn)軸與陀螺盤(pán)的旋轉(zhuǎn)軸垂直的組件。這樣安排的問(wèn)題在于，受影響于自身旋轉(zhuǎn)時(shí)的慣性，環(huán)狀物的旋轉(zhuǎn)速度將受到限制，并且當(dāng)機(jī)械彈簧作用其上時(shí)的接觸面由于壓縮和摩擦導(dǎo)致了快速的磨損以致減少使用的壽命。

另一已知的系統(tǒng)中，需要電子輸入加速和維持陀螺盤(pán)的轉(zhuǎn)速，一旦設(shè)備不被使用，速度就會(huì)消失。

陀螺盤(pán)或飛輪的重量對(duì)于不再需要陀螺效應(yīng)的自行車使用者來(lái)說(shuō)也是不方便的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N用于人力驅(qū)動(dòng)的車輛的車輪，其包括：可旋轉(zhuǎn)的安裝于中心軸的輪轂，該中心軸定義了車輪的旋轉(zhuǎn)軸；第一蓋體固定于所述輪轂，并包括周緣結(jié)構(gòu)完全支撐輪胎；第二蓋體固定于輪轂或臨近所述輪轂的所述第一蓋體之一，并且在距離所述輪轂的遠(yuǎn)端的位置與所述第一蓋體嚙合。

第一蓋體可以包括耦接于獨(dú)立圓盤(pán)部分的周緣。

第二蓋體可拆卸的固定于輪轂或第一蓋體之一。第二蓋體可以包括第一圓周肋，當(dāng)?shù)诙w體固定于輪轂或第一蓋體之一時(shí)，該圓周肋緊靠周緣。第二蓋體可以進(jìn)一步包括第二圓周肋，其與第一圓周肋同圓心，并且臨近第一圓周肋，定義圓周溝槽緊密接收周緣。

第一蓋體和第二蓋體可以構(gòu)成兩者之間的殼體。

車輪能夠進(jìn)一步的包括位于殼體內(nèi)的飛輪結(jié)構(gòu)，包括飛輪由從可旋轉(zhuǎn)的耦接于輪轂的軸環(huán)延伸而出，其使飛輪大致繞車輪的旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)。飛輪可拆卸的固定于軸環(huán)?？蛇x的，飛輪結(jié)構(gòu)可拆卸的耦接于輪轂。

第一蓋體和第二蓋體之間的密封是防水的。

車輪可進(jìn)一步包括飛輪驅(qū)動(dòng)器用于驅(qū)動(dòng)飛輪，耦接于飛輪驅(qū)動(dòng)器的控制電路以進(jìn)行相應(yīng)的控制操作。

車輪可進(jìn)一步包括分離檢測(cè)機(jī)構(gòu)，用于檢測(cè)第二蓋體從第一蓋體的分離動(dòng)作，分離檢測(cè)機(jī)構(gòu)耦接于控制電路，當(dāng)?shù)诙w體從第一蓋體分離之后，分離檢測(cè)機(jī)構(gòu)觸發(fā)控制電路終止飛輪驅(qū)動(dòng)器的操作或?qū)︼w輪的繼續(xù)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生阻力。

控制電路可包括電阻器，當(dāng)?shù)诙w體從第一蓋體分離時(shí)，對(duì)飛輪的繼續(xù)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生阻力。

第一蓋體可包括一對(duì)電子觸點(diǎn)耦接于控制電路，第二蓋體可包括電橋式觸點(diǎn)，當(dāng)?shù)诙w體固定于第一蓋體時(shí)，電橋式觸點(diǎn)橋接第一蓋體上的電子觸點(diǎn)，當(dāng)電子觸點(diǎn)沒(méi)有橋接聯(lián)通時(shí)，控制電路觸發(fā)終止飛輪驅(qū)動(dòng)器的操作或產(chǎn)生對(duì)飛輪的繼續(xù)旋轉(zhuǎn)的阻力。

分離檢測(cè)機(jī)構(gòu)可包括安裝于殼體內(nèi)并與控制電路耦接的光學(xué)傳感器。響應(yīng)于檢測(cè)到的光的強(qiáng)度的閾值的出現(xiàn)，光學(xué)傳感器觸發(fā)控制電路或是產(chǎn)生對(duì)飛輪驅(qū)動(dòng)器的終止操作，或是對(duì)飛輪的繼續(xù)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生阻力。

分離檢測(cè)機(jī)構(gòu)可包括安裝于殼體內(nèi)并耦接于控制電路的光學(xué)傳感器。其中飛輪具有孔徑，當(dāng)飛輪旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，其周期性的與光學(xué)傳感器對(duì)齊，光學(xué)傳感器響應(yīng)于檢測(cè)到的光的模式，觸發(fā)控制電路終止飛輪驅(qū)動(dòng)器的操作或?qū)︼w輪的繼續(xù)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生阻力。

車輪可進(jìn)一步包括手動(dòng)電源開(kāi)關(guān)按鈕用于控制控制電路。

車輪可進(jìn)一步包括飛輪驅(qū)動(dòng)器，其可操作的應(yīng)用扭力到緊貼飛輪安裝的驅(qū)動(dòng)輪，驅(qū)動(dòng)飛輪，驅(qū)動(dòng)輪具有驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸，其大致與車輪旋轉(zhuǎn)軸垂直，驅(qū)動(dòng)輪具有傾斜邊緣，并且飛輪的傾斜平面大致沿著驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸和車輪旋轉(zhuǎn)軸之間的交叉點(diǎn)處延伸出的線上延伸。

至少驅(qū)動(dòng)輪的傾斜邊緣和飛輪的斜面之一可以由橡膠，聚合物，和彈性體中之一組成。

車輪可進(jìn)一步包括將飛輪驅(qū)動(dòng)器固定其上的懸掛底盤(pán)，懸掛底盤(pán)將飛輪驅(qū)動(dòng)器向飛輪偏轉(zhuǎn)。

懸掛底盤(pán)可繞樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，其大致垂直于車輪旋轉(zhuǎn)軸。

懸掛底盤(pán)可通過(guò)彈簧偏壓。

懸掛底盤(pán)朝向飛輪的樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，可通過(guò)停止器限制。

根據(jù)另一方面，此處提供一種用于人力驅(qū)動(dòng)車輛的車輪，其包括飛輪，其具有飛輪旋轉(zhuǎn)軸；飛輪驅(qū)動(dòng)器，其將扭力應(yīng)用于驅(qū)動(dòng)輪，以驅(qū)動(dòng)飛輪，驅(qū)動(dòng)輪具有驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸，其大致垂直于車輪旋轉(zhuǎn)軸，驅(qū)動(dòng)輪具有傾斜邊緣，并且飛輪的傾斜平面大致沿著驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸和車輪旋轉(zhuǎn)軸之間的交叉點(diǎn)處延伸出的線上延伸。

至少驅(qū)動(dòng)輪的傾斜邊緣和飛輪的斜面之一可以由橡膠，聚合物，和彈性體中的一個(gè)組成。

車輪可進(jìn)一步包括位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，飛輪驅(qū)動(dòng)器安裝在其上，位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)將飛輪驅(qū)動(dòng)器定位到與飛輪相接觸的位置。

位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)可包括樞軸，其大致與車輪旋轉(zhuǎn)軸垂直。

位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)可包括彈簧。

飛輪驅(qū)動(dòng)器朝向飛輪的樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，可通過(guò)一個(gè)停止器來(lái)限制。

根據(jù)更進(jìn)一步的方面，此處提供一種用于人力驅(qū)動(dòng)車輛的車輪，其包括：飛輪結(jié)構(gòu)，包括可旋轉(zhuǎn)的安裝在輪轂上的軸環(huán)，飛輪可拆卸的固定于軸環(huán)。

飛輪通過(guò)至少一個(gè)緊固件可拆卸的固定于軸環(huán)。

飛輪通過(guò)彈夾可拆卸的固定于軸環(huán)。

根據(jù)另一個(gè)方面，此處提供用于人力驅(qū)動(dòng)車輛的車輪，包括車輪結(jié)構(gòu)，在車輪的結(jié)構(gòu)中安裝飛輪，安裝飛輪驅(qū)動(dòng)器以驅(qū)動(dòng)飛輪，耦接于飛輪驅(qū)動(dòng)器的控制電路以控制其操作，蓋體可移除的固定于車輪結(jié)構(gòu)，并提供到飛輪的通道，分離檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)蓋體的移除，分離檢測(cè)裝置耦接于控制電路，當(dāng)蓋體從車輪結(jié)構(gòu)上移除時(shí)，其觸發(fā)控制電路或是終止飛輪驅(qū)動(dòng)器的操作，或是對(duì)飛輪的繼續(xù)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生阻力。

控制電路可包括電阻器，當(dāng)蓋體從車輪結(jié)構(gòu)中移除時(shí)，其對(duì)飛輪的繼續(xù)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生阻力。

車輪結(jié)構(gòu)可包括一對(duì)耦接于控制電路的電子觸點(diǎn)，蓋體可以包括電子橋式觸點(diǎn)，當(dāng)蓋體貼近車輪結(jié)構(gòu)固定時(shí)，電子橋式節(jié)點(diǎn)橋接車輪結(jié)構(gòu)中的電子觸點(diǎn)，當(dāng)電子觸點(diǎn)沒(méi)有被橋接聯(lián)通時(shí)，控制電路觸發(fā)終止飛輪驅(qū)動(dòng)器的操作或者產(chǎn)生對(duì)飛輪繼續(xù)旋轉(zhuǎn)的阻力。

分離檢測(cè)機(jī)構(gòu)可包括光學(xué)傳感器，其安裝于車輪結(jié)構(gòu)與蓋體構(gòu)成的殼體內(nèi)，并且耦接于控制電路，響應(yīng)于光的強(qiáng)度的閾值的出現(xiàn)，光學(xué)傳感器觸發(fā)控制電路終止飛輪驅(qū)動(dòng)器的操作或?qū)︼w輪的繼續(xù)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生阻力。

分離檢測(cè)機(jī)構(gòu)可包括光學(xué)傳感器，其安裝于車輪結(jié)構(gòu)與蓋體構(gòu)成的殼體內(nèi)，并且耦接于控制電路，其中飛輪具有孔徑，當(dāng)飛輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，孔徑周期性與光學(xué)傳感器對(duì)準(zhǔn)，響應(yīng)于檢測(cè)到的光的模式，光學(xué)傳感器觸發(fā)控制電路或是終止飛輪驅(qū)動(dòng)器的操作，或是對(duì)飛輪的繼續(xù)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生阻力。

車輪可進(jìn)一步包括手動(dòng)電源開(kāi)關(guān)按鈕控制控制電路。

附圖說(shuō)明

參考附圖，通過(guò)示例，對(duì)實(shí)施方式進(jìn)行解釋說(shuō)明，其中：

根據(jù)實(shí)施例，圖1示出陀螺儀自行車車輪I的局部切斷面圖；

圖2a是陀螺儀自行車車輪的徑向周邊的剖視圖，包括安裝在第一蓋體上的輪胎及第一蓋體與第二蓋體之間的連接件；

圖2b示出了陀螺儀自行車車輪的按照另一個(gè)實(shí)施例的徑向外周的剖面圖，其中，用于一輪胎的底座是由一個(gè)單獨(dú)的輪緣部分完全設(shè)置的；

圖3示出了可拆卸的固定緊固件，其用于將陀螺盤(pán)和圖1中的陀螺儀自行車車輪的蓋體可拆卸的保持在輪轂上；

圖4示出驅(qū)動(dòng)輪，用于驅(qū)動(dòng)圖1中的陀螺儀自行車車輪中的飛輪；

根據(jù)另一實(shí)施例的，圖4a示出驅(qū)動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)飛輪；

圖5示出了用于將驅(qū)動(dòng)輪朝向圖1的陀螺儀自行車車輪中的飛輪偏移的懸掛彈簧；

圖6示出了陀螺儀自行車車輪的光學(xué)傳感器，用于檢測(cè)陀螺儀自行車車輪的第二蓋不存在的情況；

圖7示出了另一分離檢測(cè)機(jī)構(gòu)，用于檢測(cè)從第二蓋體從第一蓋體的分離；和

圖8a和8b示出了電路，其從旋轉(zhuǎn)的飛輪中回收能量用于為圖1中的陀螺儀自行車車輪的能量存儲(chǔ)裝置進(jìn)行充電。

具體實(shí)施方式

圖1示出根據(jù)實(shí)施例1中的陀螺儀自行車車輪100的一部分。陀螺儀自行車車輪100具有第一盤(pán)蓋1，其與第二盤(pán)蓋2，共同構(gòu)成飛輪結(jié)構(gòu)3安置于其中的殼體。第一盤(pán)蓋1和第二盤(pán)蓋2由塑料制成，但也可以是其他合適的質(zhì)量輕并剛性的材料，例如鋁。

飛輪結(jié)構(gòu)3包括飛輪3c，其大部分質(zhì)量位于旋轉(zhuǎn)軸的遠(yuǎn)端，沿其圓周分布，并整體由金屬制成。質(zhì)量越大并且距離旋轉(zhuǎn)軸越遠(yuǎn)，陀螺效應(yīng)越明顯。在另一實(shí)施例中，飛輪3c是復(fù)合制造，或者可以是旋轉(zhuǎn)質(zhì)量能量存儲(chǔ)器的適當(dāng)?shù)呐渲?。基于常?guī)的固定螺帽，快速釋放凸輪，或者銷的公認(rèn)的方法，陀螺儀自行車車輪100的中心固定軸5可以固定在自行車的車架前叉內(nèi)(未示出)。在中心固定軸5上，同軸安裝有可以繞中心固定軸5自由旋轉(zhuǎn)的輪轂6，兩軸承7支撐輪轂6，并且兩軸承7通過(guò)朝向輪轂6的兩側(cè)末端的壓力配合保持在位置上。管狀輪轂6用來(lái)給陀螺儀自行車車輪100最大的軸承寬度，同時(shí)還允許飛輪結(jié)構(gòu)3安裝在其上。在其他實(shí)施方案中，一組或多組軸承和/或一個(gè)或多個(gè)軸襯可用于使輪轂相對(duì)于中心固定軸5自由旋轉(zhuǎn)。軸承組的遠(yuǎn)端設(shè)置使中心固定軸5與輪轂更好的同心對(duì)準(zhǔn)。

第一盤(pán)蓋1以與輪轂6僅相對(duì)于中心固定軸5同軸旋轉(zhuǎn)的方式固定于輪轂6，并且達(dá)到這樣的程度，第一盤(pán)蓋1耦合到輪轂6，從輪轂6的長(zhǎng)度的一端到大約其長(zhǎng)度的中間。第一盤(pán)蓋1具有一整體成型的周緣1c，這里構(gòu)造用于完全的支撐其上的輪胎。特別的，周緣1c具有大致平坦的橫截面，在橫截面上具有一對(duì)大致呈徑向伸展的輪輞突緣1d。輪輞突緣1d將輪胎4的珠狀物保持在其間。

圖2更加詳細(xì)的示出第一盤(pán)蓋1上的輪輞突緣1d固定和保持輪胎4的細(xì)節(jié)。特別的，輪胎4的珠狀物被安置于輪胎4內(nèi)部的充氣內(nèi)胎(未示出)朝向輪輞突緣1d的內(nèi)表面1a推壓。輪輞突緣1d的側(cè)面外部輪輞制動(dòng)平面1b對(duì)自行車的制動(dòng)提供摩擦表面，例如典型的卡鉗式。輪輞突緣1d的尺寸可以依據(jù)配置，根據(jù)需求調(diào)整。

參考圖1和圖2a，第二盤(pán)蓋2臨近的安裝于輪轂6，并且具有第一連續(xù)圓周肋2a和位于內(nèi)側(cè)的與圓周肋2a同心的第二連續(xù)圓周肋2b。

圖2b顯示了另一種可選結(jié)構(gòu)，其中周緣201與第一蓋體202中的獨(dú)立圓盤(pán)部分202a耦接。圓盤(pán)部分202a和第二盤(pán)蓋203具有第一連續(xù)圓周肋204和位于內(nèi)側(cè)的與第一連續(xù)圓周肋204同心的第二連續(xù)圓周肋205，以致他們共同形成圓周溝槽，其緊密接收周緣201。周緣201具有兩個(gè)輪輞凸緣206，其通過(guò)內(nèi)部的側(cè)平面容納輪胎207的氣囊并且提供外部的制動(dòng)表面。

圖3更加詳細(xì)的顯示將飛輪結(jié)構(gòu)3固定于輪轂6的細(xì)節(jié)。飛輪結(jié)構(gòu)3由重金屬制成，例如鐵。為了制造的便利并且使飛輪3c可以更加容易的從陀螺儀自行車車輪100上拆卸下來(lái)，飛輪3c具有固定在軸環(huán)8上的套管3b，其與中心固定軸5和輪轂6同心，因此將飛輪3c的旋轉(zhuǎn)軸與陀螺儀自行車車輪100的旋轉(zhuǎn)軸心對(duì)齊。軸環(huán)8大致呈管狀，并具有一組軸承9位于相對(duì)的外側(cè)端，其使軸環(huán)8相對(duì)于輪轂6的外圓周表面自由旋轉(zhuǎn)。在其他實(shí)施方式中，可以采用一個(gè)或多個(gè)軸承和/或襯套使軸環(huán)繞輪轂自由旋轉(zhuǎn)。優(yōu)選的，軸承和/或襯套沿輪轂的旋轉(zhuǎn)軸分散部署，以提供更好的與輪轂和中心固定軸的同軸對(duì)準(zhǔn)。這能夠有效的避免飛輪3c，第一盤(pán)蓋1，第二盤(pán)蓋2的意外接觸，因此在飛輪3c與第一盤(pán)蓋1，第二盤(pán)蓋2的尺寸上可有更好的緊密度容限。

飛輪3c的套管3b安裝于軸環(huán)8的大體上是圓錐或圓柱的表面3a上，在飛輪3c被拆卸時(shí)，使得軸環(huán)8可以或可以不保留。帶螺紋的螺栓10和夾子14用于將飛輪結(jié)構(gòu)3保持在位置上。在其他實(shí)施方式中，可以采用一個(gè)或多個(gè)螺栓或夾子，粘合劑，或其他適當(dāng)?shù)姆绞酱_保飛輪3c固定在軸環(huán)8上。優(yōu)選的，將飛輪3c固定在軸環(huán)8上的方法是可拆卸的。

第二盤(pán)蓋2同樣采用類似的方式可拆卸的固定在輪轂6上，其可能包括帶螺紋的螺栓12或者夾子13，或者兩者都用，或者其他類似的固定的方式。在一些情況下，例如第一盤(pán)蓋1延伸穿過(guò)輪轂6的大部分，那么就可以將第二盤(pán)蓋2可拆卸的固定到臨近輪轂6的第一盤(pán)蓋1的部分上。當(dāng)?shù)诙P(pán)蓋2固定在位置上，第一盤(pán)蓋1的周緣1c被緊密的沿著圓周嵌入第二盤(pán)蓋2的第一圓周肋2a和第二圓周肋2b之間，以提供一種堅(jiān)固的車輪結(jié)構(gòu)，將壓力在圓周上分散。

圖4示出驅(qū)動(dòng)組件用于驅(qū)動(dòng)飛輪3c，使它繞陀螺儀自行車車輪100的旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)組件包括飛輪驅(qū)動(dòng)器15，其安裝于第一盤(pán)蓋1的一內(nèi)表面，用于在大致與飛輪垂直的驅(qū)動(dòng)軸15a上施加扭力。例如，飛輪驅(qū)動(dòng)器15可以是電子或流體供能的驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。驅(qū)動(dòng)輪16固定在驅(qū)動(dòng)軸15a上，并且具有與車輪或飛輪旋轉(zhuǎn)軸3e大致垂直的驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸15b.驅(qū)動(dòng)輪16可以是鐵的，聚合體的，或者其他合適的物質(zhì)。

如果在飛輪3c中采用直邊驅(qū)動(dòng)輪，當(dāng)輪中心的速度與飛輪3c的速度相同，那么驅(qū)動(dòng)輪上半部分的運(yùn)動(dòng)速度要慢于飛輪3c的速度，而驅(qū)動(dòng)輪的下半部分的卻要運(yùn)動(dòng)的更快。這樣的速度差別，將導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)輪和飛輪3c之間的滑動(dòng)，結(jié)果帶來(lái)磨損和摩擦。為減少這種滑動(dòng)，驅(qū)動(dòng)輪16具有傾斜邊緣17，并且飛輪3c具有相應(yīng)的傾斜平面3d，其允許在兩個(gè)平面的整個(gè)接觸區(qū)域內(nèi)，驅(qū)動(dòng)輪16與飛輪13具有大致相同的速度。

驅(qū)動(dòng)輪16具有一彈性體，聚合物或橡膠外層16a，其被外部截頭圓錐體或傾斜的驅(qū)動(dòng)輪邊緣17終止，對(duì)應(yīng)于相應(yīng)的截頭圓錐體或飛輪3c上的傾斜飛輪平面3d，在之間形成接觸的區(qū)域。驅(qū)動(dòng)輪的寬邊17與飛輪3c的傾斜平面3d接觸，以提供足夠的摩擦和與傾斜飛輪平面3d在第磨損的情況下持續(xù)的嚙合在一起。如圖所示，外層16a通過(guò)粘合劑或包絡(luò)外形黏貼于驅(qū)動(dòng)輪16，但是優(yōu)選的是將驅(qū)動(dòng)輪16插入過(guò)模制工藝過(guò)程中，使外層16a形成對(duì)驅(qū)動(dòng)輪16的不可分割的接合和封裝。與錐齒輪的設(shè)計(jì)模式相類似，傾斜驅(qū)動(dòng)輪邊緣17和傾斜驅(qū)動(dòng)輪表面3d被設(shè)置成，使得在它們之間的接觸面是沿著飛輪結(jié)構(gòu)3的軸環(huán)8的旋轉(zhuǎn)軸與驅(qū)動(dòng)輪16的旋轉(zhuǎn)軸的交點(diǎn)處向外伸展的線上延伸。

圖4a示出了另一種結(jié)構(gòu)，其中一個(gè)實(shí)心的，并由例如聚合物或金屬的材料制成的驅(qū)動(dòng)輪303，連同由硬度稍低的聚合物或彈性物質(zhì)構(gòu)成的表面302，被放置在或嵌入飛輪301的截頭圓錐體/傾斜表面。

圖5示出其上連接有飛輪驅(qū)動(dòng)器15的懸掛底盤(pán)18。懸掛底盤(pán)18具有兩個(gè)同軸樞軸孔19，彼此分開(kāi)的設(shè)置在共同的樞轉(zhuǎn)軸線20上。第一盤(pán)蓋1(圖2a)具有由所述樞軸孔19接收的樞軸桿，使懸浮底盤(pán)圍繞樞旋轉(zhuǎn)。在其他實(shí)施方式中，懸掛底盤(pán)18可以連接與一個(gè)或多個(gè)樞轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。樞轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)可以是許多合適的類型中的任一項(xiàng)，例如，琴式鉸鏈。懸掛底盤(pán)18的法蘭片18b上的通孔18a接收從第一盤(pán)蓋1中延伸出的彈簧桿22a.彈簧22置于彈簧桿22a上，推壓懸掛底盤(pán)18的法蘭片18b，將飛輪驅(qū)動(dòng)器15偏壓到貼近懸掛底盤(pán)18，并且因此，驅(qū)動(dòng)輪邊緣17持續(xù)與飛輪3c的傾斜圓盤(pán)平面3d接觸。在彈簧2中安裝一片泡沫材料，來(lái)阻止由于與第一盤(pán)蓋1之間的碰撞而產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)。在這種模式下，當(dāng)驅(qū)動(dòng)輪邊緣17與傾斜圓盤(pán)表面3d接觸時(shí)，接觸力是僅足以傳輸轉(zhuǎn)動(dòng)，而不足以導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)輪邊緣17和飛輪3c之間滑動(dòng)。在彈簧桿22a的端部的彈簧桿帽21將懸掛底盤(pán)18保持在彈簧桿22a上。彈簧桿帽21和彈簧桿22a可以一體形成為一個(gè)螺栓或可以耦合在一起，例如通過(guò)配合螺紋表面或另一種合適的方式進(jìn)行。彈簧桿帽21用作停止器限制懸掛底盤(pán)18 的過(guò)度運(yùn)動(dòng)，否則可能會(huì)在陀螺自行車車輪100的充分組裝之前，當(dāng)不存在飛輪3c時(shí)，導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)輪邊緣17與第二盤(pán)蓋2接觸。樞軸19被直接或間接地固定在第一盤(pán)蓋1上，以提供繞樞轉(zhuǎn)軸線20有限的轉(zhuǎn)動(dòng)，樞轉(zhuǎn)軸線20大致平行于飛輪驅(qū)動(dòng)器15的驅(qū)動(dòng)軸15a。各種其他合適類型的位置調(diào)整機(jī)構(gòu)可以用來(lái)偏壓驅(qū)動(dòng)輪16靠近飛輪3c，例如，非樞轉(zhuǎn)彈簧懸架或開(kāi)槽的孔。

當(dāng)以最高速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，飛輪3c具有很多的動(dòng)能，其自身需要幾分鐘的時(shí)間減速，由于僅有的能量損失來(lái)自摩擦和空氣阻力。這對(duì)使用者是不方便的，由于其使車輪很難去控制(例如，這使得控制車輪向左或向右轉(zhuǎn)彎變得不容易)。為解決這個(gè)問(wèn)題，陀螺儀自行車車輪100引入電子剎車對(duì)飛輪3c進(jìn)行減速。電子剎車可以通過(guò)外表面上的手動(dòng)電源開(kāi)關(guān)按鈕來(lái)激活。另外，當(dāng)分離檢測(cè)機(jī)構(gòu)確定第二盤(pán)蓋2已分離時(shí)，電子剎車被激活。這通過(guò)光學(xué)和電學(xué)的方式都得以實(shí)現(xiàn)。

圖6示出第一分離檢測(cè)機(jī)構(gòu)；特別的是，光學(xué)傳感器22設(shè)置于第一盤(pán)蓋1的內(nèi)側(cè)，以具有一側(cè)的視線。光學(xué)傳感器22能夠感測(cè)到光強(qiáng)度的變化模式。管道23阻止光學(xué)傳感器22和飛輪3c的平面之間的外來(lái)光從外部到達(dá)光學(xué)傳感器22的視線之內(nèi)。當(dāng)飛輪3c旋轉(zhuǎn)時(shí)，飛輪23上的飛輪孔24周期性的與光學(xué)傳感器22的視線對(duì)齊。在其他的實(shí)施方式中，兩個(gè)或多個(gè)圓孔可以呈圓周狀分布在飛輪3c上，或者光學(xué)傳感器22的視線被導(dǎo)向飛輪上具有輻條的部分。盡管圖中顯示，飛輪孔24的尺寸適應(yīng)管道23的剖面，但飛輪孔24的尺寸可以變大或變小，或者變換成其他的模式。如果當(dāng)飛輪3c旋轉(zhuǎn)時(shí)，第二盤(pán)蓋2被移除，光學(xué)傳感器22在飛輪孔24對(duì)準(zhǔn)管道23的頂部時(shí)檢測(cè)到周圍的光，相反，當(dāng)飛輪孔24沒(méi)有對(duì)準(zhǔn)光學(xué)感測(cè)器22時(shí)，其只能檢測(cè)到為黑暗的光亮度。通過(guò)確定不同時(shí)期的光強(qiáng)度的差別及相關(guān)的亮度和黑暗的改變超出閾值的變化的分辨，這種光強(qiáng)度的變化模式可以被檢測(cè)到。這種變化的周期性的規(guī)律也可以在確定這種模式是否對(duì)應(yīng)于第二原盤(pán)蓋體2從第一盤(pán)蓋1分離的情形時(shí)，考慮其中。

基于通過(guò)光學(xué)傳感器22檢測(cè)到的亮度和黑暗的模式，飛輪驅(qū)動(dòng)器15可以將制動(dòng)應(yīng)用到飛輪3c上，以當(dāng)它可能對(duì)陀螺儀自行車車輪100或其他臨近的物體，動(dòng)物和/或人類帶來(lái)危險(xiǎn)時(shí)，停止它的轉(zhuǎn)動(dòng)。在其他實(shí)施方式中，在殼體中放置一光學(xué)傳感器用于檢測(cè)能夠指示第二盤(pán)蓋2已經(jīng)脫離的光強(qiáng)度的閾值并且通過(guò)與其耦接的控制電路相應(yīng)的控制飛輪驅(qū)動(dòng)器的操作。

圖7示出另一種分離檢測(cè)機(jī)構(gòu)，其通過(guò)電子檢測(cè)何時(shí)第二盤(pán)蓋2脫離。特別的，兩個(gè)電子觸點(diǎn)29由金屬?gòu)椈蓸?gòu)成，由電子控制電路延伸而出，并且大致沿第一盤(pán)蓋1的內(nèi)表面和它的周緣1c的徑向延伸。第二盤(pán)蓋2具有相應(yīng)的電子橋接，橋式連接兩個(gè)電子觸點(diǎn)29并組成閉合電路，從而通知電子控制電路。移除盤(pán)蓋2即斷掉電路，從而觸發(fā)電子控制電路停止為飛輪驅(qū)動(dòng)器15提供電源，并將制動(dòng)應(yīng)用到飛輪3c。其中位于第二盤(pán)蓋2上的相應(yīng)的金屬觸點(diǎn)不會(huì)圍繞第二盤(pán)蓋2的整個(gè)圓周延伸，它要為用戶提供指導(dǎo)使其將第二盤(pán)蓋2固定到第一盤(pán)蓋1時(shí)正確定位第二盤(pán)蓋21。第一盤(pán)蓋1和第二盤(pán)蓋2具有可見(jiàn)的和或物理配合的特征，例如一個(gè)凹口和對(duì)應(yīng)的突起，以引導(dǎo)用戶確定它們的相對(duì)方向。

第二盤(pán)蓋2的脫離可以以其他的方式被檢測(cè)到，例如，在第二盤(pán)蓋2中使用磁性元件并相應(yīng)的在第一盤(pán)蓋1內(nèi)使用霍爾傳感器。另一示例是，第一盤(pán)蓋1可包括一機(jī)械開(kāi)關(guān)，其在第二盤(pán)蓋2相鄰置于第一盤(pán)蓋1時(shí)，由盤(pán)蓋2上的物理元件致動(dòng)。

圖8a和8b示出電子控制電路，其電耦合于第一盤(pán)蓋1上的手動(dòng)電源開(kāi)關(guān)按鈕，光學(xué)傳感器22，和兩個(gè)電子觸點(diǎn)29。電子控制電路包含電能存儲(chǔ)器25，其電連接于第一開(kāi)關(guān)27和第二開(kāi)關(guān)28，電壓調(diào)節(jié)設(shè)備26和飛輪驅(qū)動(dòng)器15。電能存儲(chǔ)器25可以是，例如，電車或者其他合適的機(jī)構(gòu)/設(shè)備用于存儲(chǔ)電能。電壓調(diào)節(jié)設(shè)備26可以是，例如，電壓調(diào)節(jié)電路或任何其他的合適的裝置用于調(diào)節(jié)電壓。如圖8a中所示，當(dāng)?shù)谝婚_(kāi)關(guān)27閉合而第二開(kāi)關(guān)28斷開(kāi)，電能被傳輸以用于操作飛輪驅(qū)動(dòng)器15，其順序的，通過(guò)前述的裝置使飛輪3c旋轉(zhuǎn)。反而，如圖8b中所示，當(dāng)?shù)谝婚_(kāi)關(guān)27斷開(kāi)，第二開(kāi)關(guān)28閉合，則不再期望或需要陀螺效應(yīng)。飛輪3c的內(nèi)動(dòng)能驅(qū)動(dòng)飛輪驅(qū)動(dòng)器15產(chǎn)生能量，直接通過(guò)電壓調(diào)節(jié)裝置26對(duì)電能存儲(chǔ)裝置25進(jìn)行充電，同時(shí)也方便減緩飛輪3c的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力，使所述飛輪3c更迅速地停止旋轉(zhuǎn)。

陀螺儀自行車車輪100的第一盤(pán)蓋1能夠在它的周緣1c上完全的支撐輪胎4，從而可以進(jìn)行一些力的傳導(dǎo)的控制，由自行車和騎車人的重量產(chǎn)生的力通過(guò)陀螺儀自行車車輪100的中心固定軸5，通過(guò)可旋轉(zhuǎn)的輪轂6到達(dá)貼合在第一盤(pán)蓋1的周圍并設(shè)置有輪胎4的周緣1c上。這將輪胎的壓力分散到陀螺儀自行車車輪的整個(gè)圓周上，車輪更加堅(jiān)固。因此，第一盤(pán)蓋1是有效的車輪結(jié)構(gòu)，并且第一盤(pán)蓋1和第二盤(pán)蓋2將飛輪結(jié)構(gòu)3，控制電路，飛輪驅(qū)動(dòng)器15密封其中，將它們與環(huán)境封閉隔離開(kāi)，大體上防止了用戶接近轉(zhuǎn)動(dòng)的飛輪3c。而且，該結(jié)構(gòu)允許飛輪3c在單個(gè)蓋體被移除的情況下，可更加容易的移除，特別是示例中示出的第二盤(pán)蓋2。這可以在不需要移除任何軸承的情況下完成。進(jìn)一步的，在第一盤(pán)蓋1和第二盤(pán)蓋2之間可以是靜態(tài)的封閉，而且僅最小的軸承需要被封閉其中。

再次參考圖3，飛輪3c具有幾千克的質(zhì)量，使陀螺儀自行車車輪某種程度重于標(biāo)準(zhǔn)的自行車車輪。一旦飛輪3c完成了它的使命(例如，使用者使用飛輪學(xué)會(huì)了如何騎自行車)，那么就期望能夠允許用戶將飛輪3c卸下，以減輕陀螺儀自行車車輪100的質(zhì)量。該陀螺儀自行車車輪100的設(shè)計(jì)使得飛輪3c可以更加容易的拆卸，不需要任何技巧也不需要從陀螺儀自行車車輪100上移除輪胎4。為了移除飛輪3c，通過(guò)移除螺栓12和/或夾子13，可以將第二盤(pán)蓋2移除。再移除螺栓10和夾子14，使飛輪3c可以從軸環(huán)8上移除，從而從陀螺儀自行車車輪100上拆卸下來(lái)。然后再將第二盤(pán)蓋2重新裝入第一盤(pán)蓋1，螺栓12和/或夾子13用來(lái)將第二盤(pán)蓋2固定到第一盤(pán)蓋1上，這樣就再一次增強(qiáng)了陀螺儀自行車車輪100的強(qiáng)度。

該陀螺自行車車輪100能夠通過(guò)提高飛輪3c轉(zhuǎn)速升級(jí)陀螺進(jìn)動(dòng)的水平，而并不需要飛輪3c增加重量或尺寸。陀螺效應(yīng)可維持較長(zhǎng)時(shí)期并延長(zhǎng)的壽命，提高在訓(xùn)練中和在較長(zhǎng)行程中提供平衡協(xié)助的有效性，在其他因素相同的情況下，需要更短的能量存儲(chǔ)充電時(shí)間。

周緣的結(jié)構(gòu)可以改變以支持不同的類型的輪胎。在實(shí)施例中，所述內(nèi)胎的閥，通過(guò)在第一盤(pán)蓋1的周緣1c中的閥開(kāi)口突出，成角度靠在周緣1c的內(nèi)部，以減少與飛輪3c的干擾。在另一實(shí)施例中，使用了內(nèi)胎和相應(yīng)的具有沿其橫向側(cè)設(shè)置閥的輪胎。在另一實(shí)施例中，和陀螺儀自行車車輪一起，采用了無(wú)內(nèi)胎的輪胎。在采用無(wú)內(nèi)胎輪胎時(shí)，輪輞凸緣可從周緣省略，并且該輪胎可附著到周緣上。

第二盤(pán)蓋2在其外部不必須是圓形，并且可以采取其他形狀，但最好包圍飛輪的結(jié)構(gòu)。

雖然在上述實(shí)施例中，第二盤(pán)蓋2延伸到第一盤(pán)蓋1的圓周上和周緣上，但在其他實(shí)施方案中，它可以部分地延伸到車輪的圓周，處于或接近第二盤(pán)蓋的邊緣具有一種或多種特征，如溝槽，以匹配一個(gè)或多個(gè)在第一盤(pán)蓋上的相應(yīng)的特征。這種配置可以提供一個(gè)縮小的外殼使飛輪在其中運(yùn)動(dòng)。第二盤(pán)蓋可以是其它形狀，例如正方形，六邊形等。

在其他實(shí)施方案中，驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸可以是大致非垂直于所述車輪旋轉(zhuǎn)軸線的。例如，所述驅(qū)動(dòng)輪的傾斜可以被調(diào)整，以使驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸被改變，而相比在圖中所示的斜面，不必改變飛輪上的斜面。

在上述實(shí)施例中，飛輪驅(qū)動(dòng)器是馬達(dá)，然而，飛輪驅(qū)動(dòng)器可以是任何適合驅(qū)動(dòng)飛輪的機(jī)構(gòu)。在可選的實(shí)施例中，飛輪驅(qū)動(dòng)器是可由彈簧收縮軟繩操作的，使飛輪可以手動(dòng)拉伸。在另一可選實(shí)施例中，飛輪驅(qū)動(dòng)器可以是彈簧驅(qū)動(dòng)的。

在上述實(shí)施例中，手動(dòng)電源按鈕和分離檢測(cè)機(jī)構(gòu)聯(lián)接到所述控制電路，同時(shí)終止飛輪驅(qū)動(dòng)和制動(dòng)飛輪的操作。在其他實(shí)施方案中，手動(dòng)電源按鈕和分離檢測(cè)機(jī)構(gòu)只能執(zhí)行這些功能之一。另外，可以不使用，或使用一個(gè)或多個(gè)分離的檢測(cè)手段，從第一盤(pán)蓋1檢測(cè)第二盤(pán)蓋2的分離。

在可替換的實(shí)施方案中，所述飛輪結(jié)構(gòu)經(jīng)由夾子或其它合適的固定裝置保持在輪轂上，以及通過(guò)移除所述第二盤(pán)蓋在從車輪中徹底移除。

雖然陀螺輪是參考自行車進(jìn)行描述，但是可以理解，相同的原理可以應(yīng)用到其它類型人力驅(qū)動(dòng)的車輛的輪子，例如三輪車，摩托車，或任何其它合適類型的人力驅(qū)動(dòng)的車輛。

在一些實(shí)施方式中，緊固件如螺釘可以用于在輪轂遠(yuǎn)端，將第二盤(pán)蓋固定到第一盤(pán)蓋。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以知曉，可以存在更多的替代實(shí)施方式和可能的改進(jìn)方式，并且上述的示例只是一個(gè)或更多的實(shí)施方式的解釋說(shuō)明。因此，該范圍僅由這里所附的權(quán)利要求進(jìn)行限制。