專利名稱：自行車的踏板曲柄機構的制作方法
技術領域：
本申請涉及一種自行車的踏板曲柄機構，尤其是涉及一種對裝備有在未審查公開的日本專利申請No.平成11-263275中公開的擺動支點的驅動力輸入設備的自行車改進。
背景技術：
結合本發(fā)明描述中使用的術語，對專利文件1中公開的自行車的踏板曲柄機構進行說明。該機構包括一個通過一作為主動輪軸的第一固定支承軸25支承的主動曲柄24，一個通過一第二固定支承軸31支承在位于一該主動輪26附近的支架上的被動曲柄21，以及一個連桿22，將該連桿通過一第一自由支承軸35連接到主動曲柄24的一個自由端上，并通過一第二自由支承軸32連接到被動曲柄21的一個自由端上。
該機構還包括一個踏板23，將該踏板安裝到與該連桿22的第二自由支承軸32側的一端部相對側的端部上，并且使該踏板22與第一自由支承軸35間隔開。
通過施加在踏板23上的踏動力使主動曲柄24繞該第一固定支承軸25與主動輪26同步旋轉，而且主動曲柄24的旋轉運動通過連桿22傳遞到被動曲柄21上，使被動曲柄21繞第二固定支承軸31擺動，從而使踏板23沿一非圓軌跡(踏板軌跡)T旋轉。
與本發(fā)明相比，專利文件1中公開的自行車的踏板曲柄機構具有以下結構特征A′到D′A′.將第二固定支承軸31設置在經(jīng)過第一固定支承軸25的水平線上，即設置在連接前輪1的軸1a和后輪2的軸2a的線上，B′.被動曲柄21從第二固定支承軸31向上超出第一和第二固定支承軸25，31的連接線而延伸，這樣就使在該被動曲柄的自由端上的第二自由支承軸32在第一和第二固定支承軸25，31的連接線之下擺動，C′.連桿22具有一類似狗腿的彎曲結構，在連桿22的中間彎曲部上，將連桿通過第一自由支承軸35連接到主動曲柄24的自由端上，而且將踏板23連接到第二自由支承軸32關于連桿22的第一自由支承軸35的相對側延伸部分上，D′.踏板23可在主動曲柄24的第一固定支承軸25的前部上旋轉，將踏板23沿一變形的長橢圓軌跡(踏板軌跡)T旋轉，其中，該長橢圓軌跡T在其前部沿上下方向長而沿左和右方向短，而且使主動曲柄24的第一固定支承軸25位于該變形的長橢圓軌跡T的區(qū)域之外。
值得注意的是，專利文件1涉及與未審查的日本專利申請No.平成11-263275有關的官方公報。
從專利文件1的圖5示出的該變形的長橢圓軌跡(踏板軌跡)中清楚可以看見，該軌跡沿上下方向長而沿左和右方向短，在專利文件1中示出的自行車的踏板曲柄機構，具有諸如踏板踏動力在功率因素方面總體上為增加的優(yōu)點。然而，它具有如下的缺點在現(xiàn)有技術中，在由右腳和左腳已經(jīng)完成的踏板從上旋轉死點向下旋轉死點踏動時的旋轉軌跡中，需要主要是沿垂直方向的踏動力，而且可以證明該力就是導致騎車人疲勞的因素。
考慮到并從平衡整條腿部肌肉的觀點出發(fā)，將用于主要沿垂直方向移動踏板的載荷施加在局部肌肉上，結果就更增加了疲勞。因此，裝備有這種機構的自行車不適于長距離騎車旅行。
而且，在返回軌跡中，現(xiàn)有技術的這種機構往往會迫使腿形成一種非自然彎曲的形狀。這會使騎車人難以騎自行車并使騎車人更加疲勞。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種自行車踏板曲柄機構，從而能以適當?shù)姆绞浇鉀Q上述問題。
該踏板曲柄機構包括一個通過一作為主動輪軸的第一固定支承軸支承的主動曲柄，一個通過一第二固定支承軸支承在位于一該主動輪附近的支架上的被動曲柄，以及一個連桿，該連桿通過一第一自由支承軸連接到主動曲柄的一個自由端上，并通過一第二自由支承軸連接到被動曲柄的一個自由端上。
該機構還包括一個踏板，將該踏板安裝到與該連桿的第二自由支承軸側的一端部相對側的端部上。
通過施加在踏板上的踏動力使主動曲柄繞該第一固定支承軸與主動輪同步旋轉，而且主動曲柄的旋轉運動通過連桿傳遞到被動曲柄上，使被動曲柄繞第二固定支承軸擺動，從而使踏板沿一非圓軌跡旋轉。
此外，與專利文件1的結構特征A′到D′相比，本發(fā)明的自行車踏板曲柄機構具有以下結構特征A到DA.將第二固定支承軸設置在第一固定支承軸的后側并且將其設置在該第一固定支承軸的上方，B.將被動曲柄從第二固定支承軸向下超過第一和第二固定支承軸的連接線而延伸，而且在被動曲柄的自由端上的第二自由支承軸是在第一和第二固定支承軸的連接線之下擺動，C.將踏板安裝到位于連桿的第一自由支承軸附近的突出端上，而且該踏板位于主動曲柄的自由端附近，以及D.將踏板沿經(jīng)過主動曲柄的第一固定支承軸和被動曲柄的第二固定支承軸的一非圓軌跡旋轉，而且第一固定支承軸位于該非圓軌跡的區(qū)域之內。
由于踏板曲柄機構具有上述結構特征，左和右腿的移動是沿著踏板踏動軌跡從上旋轉死點向下旋轉死點通過垂直方向和前后方向的復合而進行的，所以能降低交替地施加在兩個腿上的局部載荷。
因此，在一條腿踏板從上旋轉死點向下旋轉死點的踏動軌跡中，整條腿的肌肉是以均衡方式在工作。而且，在另一條腿踏板從下旋轉死點向上旋轉死點的返回軌跡中，踏板將以一種自然的方式返回到上旋轉死點上，而不會形成腿部的非自然形狀，而且踏板將準備好再向下踏動。因此，在沒有使騎車人疲勞的情況下就能增加功率因素。


圖1為一說明圖，以示意方式示出了在本發(fā)明自行車的踏板曲柄機構中每一個元件的位置和尺寸；圖2為裝備有上述踏板曲柄的自行車的側視圖；圖3示出了在踏板曲柄機構中踏板位于上旋轉死點狀態(tài)的側視圖；圖4示出了在踏板曲柄機構中踏板位于前旋轉死點狀態(tài)的側視圖；圖5示出了在踏板曲柄機構中踏板位于前旋轉死點和下旋轉死點之間的一中間點的狀態(tài)的側視圖；圖6示出了在踏板曲柄機構中踏板位于下旋轉死點狀態(tài)的側視圖；圖7示出了在踏板曲柄機構中踏板位于后旋轉死點狀態(tài)的側視圖；圖8(A)示出了在本發(fā)明實施例中的一個踏板軌跡，以及圖8(B)示出了在專利文件1中的一個踏板軌跡。
具體實施例方式
下面，參考圖1至圖8對本發(fā)明的自行車踏板曲柄機構的一個實施例進行描述。
在圖2中，附圖標記1代表繞軸3旋轉的前輪，附圖標記2代表繞軸4旋轉的后輪。將諸如循環(huán)鏈7的環(huán)形傳動主體設置在主動輪5和后輪2的從動輪6之間，其中，主動輪5位于前輪1和后輪2之間。主動輪5的旋轉驅動力通過循環(huán)鏈7傳遞到后輪2上。
前輪1和后輪2的直徑相同。主動輪5的軸8位于前輪1的軸3和后輪2的軸4的連接線L1上。換言之，軸8位于大體上為水平線L1上。
如圖3至圖7所示，本發(fā)明的踏板曲柄機構包括一個由主動輪5的軸8，即第一固定支承軸8支承的主動曲柄9，以及一被動曲柄12，將該被動曲柄12通過一個第二固定支承軸11支承在位于主動輪5附近的車架10上。
踏板曲柄機構還包括一個連桿15，該連桿通過一個第一自由支承軸13連接到主動曲柄9的一個自由端上，而且通過一個第二自由支承軸14連接到被動曲柄12的一個自由端上。
換言之，連桿15的一端通過第一自由支承軸13連接到主動曲柄9的一個自由端上，而該連桿的另一端通過第二自由支承軸14連接到被動曲柄12的一個自由端上，從而將兩個曲柄9，12的自由端彼此連接起來。
將踏板16安裝到位于與連桿15的第二自由支承軸14側相對的端部上，該端部與第一自由支承軸13間隔開。
通過施加在踏板16上的踏動力使主動曲柄9繞該第一固定支承軸8與主動輪5同步旋轉，而且主動曲柄9的旋轉運動通過連桿1 5傳遞到被動曲柄12上，使被動曲柄12繞第二固定支承軸11擺動，從而使踏板16沿一非圓軌跡旋轉。
此外，與專利文件1的結構特征A′到D′相比，本發(fā)明的自行車踏板曲柄機構具有以下結構特征A到D結構特征A將第二固定支承軸11設置在第一固定支承軸8的后側，并且將其設置在該第一固定支承軸8的上方。
可優(yōu)選的是，如圖1所示，第二固定支承軸11以角α向上和向后傾斜地設置，角α相對第一固定支承軸8，即相對經(jīng)過第一固定支承軸8的水平線L1是在30度至60度的范圍之間，例如，大約為45度。換言之，在連接第一固定支承軸8和第二固定支承軸11的線L2和水平線L1之間形成的角α，其角度例如為大約45度。
結構特征B
被動曲柄12從第二固定支承軸11向下超過第一和第二固定支承軸8和11的連接線L2而延伸，而且在被動曲柄12的自由端上的第二自由支承軸14是在第一和第二固定支承軸8，11的連接線L2之下擺動。參考符號E代表第二固定支承軸11的擺動軌跡。
如圖1所示，將主動曲柄9的長度，即在第一固定支承軸8和第一自由支承軸13之間的距離S2設置成短于在第一固定支承軸8和第二固定支承軸11之間的距離S1。
另一方面，被動曲柄12的長度，即在第二固定支承軸11和第二自由支承軸14之間的距離S3要略短于在第一固定支承軸8和第二固定支承軸11之間的距離S1，但是要比上述距離S2長。
類似地，連桿15的長度，即在第一自由支承軸13和第二自由支承軸14之間的距離S4要略短于在第一固定支承軸8和第二固定支承軸11之間的距離S1，但是要比上述距離S2長。
這就意味著作為被動曲柄12的長度的距離S3約等于作為連桿15的長度的距離S4。
可優(yōu)選的是，可以如此進行設定S1＞S2，S2＜S3和S4；S1＞S3和S4；以及S3S4。因此，建立了S1+S2＜S3+S4的關系。
結構特征C將踏板16安裝到位于連桿15的第一自由支承軸13附近的突出端17上，而且該踏板位于主動曲柄9的自由端附近。
踏板16可旋轉地支承在位于第一自由支承軸13外側的突出端17上，該突出端17形成了與連桿15的第二自由支承軸14側的一端部相對側的一端部，而且該突出端17與第一自由支承軸13間隔開。
將第二自由支承軸14和踏板16的軸相連的距離S5設定成要長于距離S2和S3，但等于或長于S1。即，可如此進行設定S1S5＞S2和S3。
結構特征D踏板16沿經(jīng)過主動曲柄9的第一固定支承軸8和被動曲柄12的第二固定支承軸11的非圓軌跡T旋轉，而且第一固定支承軸8位于非圓軌跡T的區(qū)域之內。
也就是說，踏板16沿如圖3至圖7所示的非圓軌跡T旋轉。
尤其是，如圖3所示，當踏板16位于非圓軌跡T的上死點P1時，主動曲柄9向上延伸而被動曲柄12向下延伸，即主動曲柄9和被動曲柄12以平行關系沿相反的垂直方向延伸，在被動曲柄12的自由端上的第二自由支承軸14位于擺動軌跡E的中間位置上，而且連桿15沿位于相反的垂直方向上的主動曲柄9和被動曲柄12的各自由端傾斜地延伸。此時，另一個踏板16位于圖6所示的下旋轉死點P3上。
如圖4所示，當一個踏板16從上旋轉死點P1旋轉到軌跡T的前旋轉死點P2時，主動曲柄9和連桿15大體上處于重合關系，而且在被動曲柄12的自由端上的第二自由支承軸14位于擺動軌跡E的前擺動死點P5上。此時，另一個踏板16位于圖7所示的后旋轉死點P4上。
從上旋轉死點P1到前旋轉死點P2的旋轉軌跡T1是一個弧形。
此后，當踏板16從圖4所示的前旋轉死點P2經(jīng)由圖5所示的旋轉路線旋轉到圖6所示的下旋轉死點P3時，主動曲柄9和被動曲柄12沿相同方向(向下)平行地延伸，在被動曲柄12的自由端上的第二自由支承軸14位于擺動軌跡E的中間位置上，而連桿15是在位于主動曲柄9和被動曲柄12的底側的兩個自由端之間傾斜地延伸。此時，另一個踏板16位于圖3所示的上旋轉死點P1上。
從前旋轉死點P2到下旋轉死點P3的旋轉軌跡T2是一個弧形。
然后，當踏板16從軌跡T的下旋轉死點P3向后旋轉死點P4旋轉時，主動曲柄9和連桿15大體上處于延伸狀態(tài)，而且在被動曲柄12的自由端上的第二自由支承軸14位于擺動軌跡E的后擺動死點P6上。此時，另一個踏板16位于圖4所示的前旋轉死點P2上。
踏板16從下旋轉死點P3到后旋轉死點P4的旋轉軌跡T3是一個弧形，該弧形小于或等于從上旋轉死點P1到下旋轉死點P3的那些旋轉軌跡T1，T2。旋轉軌跡T3的弧形為一個朝第一固定支承軸8的凹槽形。
此后，一個踏板16沿著大體上為直線的旋轉軌跡T從如圖7所示的后旋轉死點P4返回到上旋轉死點P1。此時，另一個踏板16位于圖6所示的下旋轉死點P3上。
圖8(A)示出了在上述實施例的自行車踏板曲柄機構中，踏板16的非圓軌跡T，并且圖8(B)示出了在專利文件1中的非圓軌跡T。
專利文件1中的非圓軌跡T是一個沿縱向長而橫向短的變形的長橢圓軌跡。相比之下，上述實施例的非圓軌跡T也是一個非圓軌跡，其是使該變形的長橢圓軌跡的縱向長度適當壓縮而使橫向長度增加。
由于這樣構成的踏板曲柄機構，左和右腿的移動是沿著踏板踏動軌跡從上旋轉死點向下旋轉死點通過垂直方向和前后方向的復合而進行的，所以能降低交替地施加在左和右腿上的局部載荷。
這樣，在踏板16從上旋轉死點P1向下旋轉死點P3的踏動軌跡中，整條腿的肌肉是以均衡方式在工作，因此，能避免疲勞的聚集。
此外，在腿踏板16從下旋轉死點P3向上旋轉死點P1的返回軌跡中，踏板16將以一種自然的方式返回到上旋轉死點P1上，而不會形成腿部的非自然形狀，而且踏板16將準備好再向下踏動。因此，在沒有使騎車人疲勞的情況下就能增加功率因素。
通過利用如在權利要求書中特別限定的結構，能獲得一種至少類似于圖8(A)中所示非圓軌跡T的軌跡，即獲得一種對現(xiàn)有技術中變形的長橢圓軌跡進行改進的一種軌跡。
顯然，在上述公開內容的啟示下還可對本發(fā)明進行許多修改和改變。因此，顯然可知在后附的權利要求書的范圍內，可以進行實際上不同于上述描述的其它修改。
權利要求
1.一種自行車的踏板曲柄機構，包括一個通過一作為主動輪軸的第一固定支承軸支承的主動曲柄；一個通過一第二固定支承軸支承在位于一所述主動輪附近的支架上的被動曲柄；一個連桿，其通過一第一自由支承軸連接到所述主動曲柄的一個自由端上，并通過一第二自由支承軸連接到所述被動曲柄的一個自由端上；一個踏板，將該踏板安裝到與所述連桿的第二自由支承軸側的一端部相對側的端部上；以及通過施加在所述踏板上的踏動力使所述主動曲柄繞所述第一固定支承軸與所述主動輪同步旋轉，將所述主動曲柄的旋轉運動通過所述連桿傳遞到所述被動曲柄上，使所述被動曲柄繞所述第二固定支承軸擺動，從而使所述踏板沿一非圓軌跡旋轉，其中A.將所述第二固定支承軸設置在所述第一固定支承軸的后側并且將其設置在該第一固定支承軸的上方，B.將所述被動曲柄從所述第二固定支承軸向下超過所述第一和第二固定支承軸的相互連接線而延伸，而且在所述被動曲柄的所述自由端上的所述自由支承軸是在所述第一和第二固定支承軸的相互連接線之下擺動，C.將所述踏板安裝到一位于所述連桿的所述第一自由支承軸附近的突出端上，而且使該踏板位于所述主動曲柄的自由端附近，以及D.將所述踏板沿一經(jīng)過所述主動曲柄的所述第一固定支承軸和所述被動曲柄的所述第二固定支承軸的非圓軌跡旋轉，而且使所述第一固定支承軸位于所述非圓軌跡的區(qū)域之內。
全文摘要
一種自行車的踏板曲柄機構，該機構可減少在踏動踏板時交替施加在騎車人腿上的載荷，并能以均衡方式利用整條腿的肌肉，從而使踏板自然地返回到踏動操作的初始位置上而不會在踏板的返回軌跡中形成腿部的非自然彎曲形狀。該踏板曲柄機構包括主動曲柄9，被動曲柄12，連桿15和一個踏板16，將踏板16安裝到一位于連桿15的第一自由支承軸13附近的突出端17上，而且使該踏板16位于所述主動曲柄9的自由端附近，使踏板16沿一經(jīng)過第一和第二固定支承軸8、11的非圓軌跡T旋轉，而且使第一固定支承軸8位于所述非圓軌跡T的區(qū)域之內。
文檔編號B62M3/06GK1511754SQ20031012311
公開日2004年7月14日 申請日期2003年12月17日 優(yōu)先權日2002年12月17日
發(fā)明者峩洋直隆, 洋直隆 申請人:峩洋直隆, 洋直隆