專利名稱：自行車的人力推進裝置的制作方法
本申請是本人于1998年9月8日提交的美國專利申請No.09/149,768的部分繼續(xù)申請。
本發(fā)明涉及人力推進裝置。本發(fā)明特別適用于例如兩輪自行車等人力自行車。對于兩輪自行車，本裝置通過騎車人施加于本裝置的腳蹬上的力推動自行車。
現(xiàn)有技術(shù)中已知多種推力和傳遞裝置用于自行車和其它人力自行車如健身自行車。最常見的是，自行車由通過適宜的傳遞裝置與一個或多個車輪連接的腳蹬推動或操縱，騎車人蹬踏腳蹬時，腳蹬就穿過自行車架的中心軸沿繞該軸的環(huán)形運動路徑旋轉(zhuǎn)。
1996年3月5日授權(quán)給本發(fā)明人的美國專利No.5496051公開了用于推動人力自行車的裝置，包括第一和第二腳蹬，腳蹬沿隔開的直線運動路徑移動。腳蹬通過傳動序列與自行車的驅(qū)動輪連接，這個傳動序列包括細(xì)長的，包圍用于驅(qū)動自行車的旋轉(zhuǎn)曲軸的柔性傳遞元件。
本申請人于1998年9月8日提交的美國專利申請No.09/149768公開了一種人力推進裝置，它包括一個有樞軸互連連接件的柔性傳遞件，當(dāng)腳蹬從伸出位置移動到收回位置時，這些連接件在一個本裝置的旋轉(zhuǎn)元件和一個腳蹬之間共同形成一個彎曲的自行支持的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明也涉及可用來驅(qū)動自行車的人力推進裝置，其中，腳蹬通過細(xì)長的柔性傳遞裝置有效地與自行車的驅(qū)動輪連接。然而，在本發(fā)明裝置和美國專利N05496051以及上文引述的專利申請的裝置之間有很多不同，本發(fā)明裝置的特征在于，其結(jié)構(gòu)簡單、可靠以及易于操作。
本發(fā)明的人力推進裝置包括第一和第二腳蹬以及腳蹬導(dǎo)衛(wèi)裝置。定裝裝置將腳蹬安裝在腳蹬導(dǎo)衛(wèi)裝置上，以便腳蹬在收回和伸出位置之間反復(fù)運動。
本裝置還包括安裝于自行車架上的第一旋轉(zhuǎn)曲軸和第二旋轉(zhuǎn)曲軸，以及一旋轉(zhuǎn)驅(qū)動件。
腳蹬互連裝置互連第一和第二腳蹬，并且可操作地在一個腳蹬被施加于其上的力壓下從而從其收回位置移動到其伸出位置時，將另一個腳蹬從其伸出位置移動到其收回位置。
腳蹬互連裝置包括一個細(xì)長的第一柔性件，該柔性件形成一個套，且其第一和第二柔性件段從該套伸出。
第一和第二安裝件固定到第一柔性件上隔開的位置上，其中，第一安裝件固定到第一柔性件段上，而第二安裝件固定到第二柔性件段上。
支持裝置將第一柔性件支持在支架上，以保證第一柔性件響應(yīng)一個腳蹬下壓而相對于架移動，第一腳蹬下壓時，第一柔性件的移動方向與第二腳蹬下壓時其移動方向相反。第一和第二柔性件段分別固定到第一和第二旋轉(zhuǎn)曲軸上，以便交替地將功率從第一和第二腳蹬通過第一和第二旋轉(zhuǎn)曲軸傳遞給旋轉(zhuǎn)驅(qū)動元件，為的是響應(yīng)腳蹬沿腳蹬導(dǎo)衛(wèi)裝置從收回位置到伸出位置的交替下壓和第一柔性件導(dǎo)致的旋轉(zhuǎn)曲軸轉(zhuǎn)動而把扭矩傳遞給旋轉(zhuǎn)驅(qū)動元件。
本發(fā)明的其它特征、優(yōu)點以及目的參見以下說明和附圖會變得清楚。附圖中

圖1是一個自行車的側(cè)視圖，示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造成的裝置的優(yōu)選結(jié)構(gòu)部件；圖2A和2B表示假如本裝置在不同工作階段，分別位于不同相對位置的優(yōu)選結(jié)構(gòu)組件的示意圖；圖3A和圖3B表示假如本裝置在不同工作階段，本裝置優(yōu)選結(jié)構(gòu)組件的局部側(cè)視圖；圖4A是一個大比例放大了的立面圖，表示了一個繩纜、一個腳蹬安裝件和本裝置采用的有關(guān)結(jié)構(gòu)；圖4B是一個表示圖3中雙頭箭號4B-4B所勾出的腳蹬安裝件和導(dǎo)衛(wèi)結(jié)構(gòu)的組件的局部放大斷面圖；圖4C是一個表示腳蹬安裝件詳細(xì)結(jié)構(gòu)、導(dǎo)槽和有關(guān)結(jié)構(gòu)的局部平面放大圖；和圖5是一個示意表示本裝置采用的結(jié)構(gòu)包括一個離合器和軸承裝配的斷面放大圖。
現(xiàn)參照附圖，裝有本發(fā)明裝置的自行車10包括架12和兩個輪14、16。輪14由與傳統(tǒng)的多鏈輪齒輪組件15連接的鏈18驅(qū)動。
通過任何適合的裝置與架12連接的是組件20。組件20包括罩19和軸承21(見圖5)。罩19和軸承21內(nèi)的鏈輪軸23是可轉(zhuǎn)動軸頸連接的?？赊D(zhuǎn)動驅(qū)動鏈輪或驅(qū)動元件22固定到鏈輪軸23上，緊靠罩19并且從中向外伸出。驅(qū)動鏈輪或驅(qū)動元件22是圓周環(huán)形的并且環(huán)繞其外圓周有與鏈18嚙合的齒。元件22可旋轉(zhuǎn)而通過中間鏈18驅(qū)動輪14。
位于靠近組件20相對兩端的是第一旋轉(zhuǎn)曲軸24和第二旋轉(zhuǎn)曲軸26，曲軸與鏈輪軸23同軸。如圖1所示，無論是第一旋轉(zhuǎn)曲軸24還是第二旋轉(zhuǎn)曲軸26順時針旋轉(zhuǎn)都會使驅(qū)動元件22、鏈18和輪14轉(zhuǎn)動。
再看圖5，曲軸24和26分別被軸頸連接于離合器和軸承裝配27、29上。離合器和軸承裝配可以是傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，圖中示意地表示出來。曲軸24、26各自的順時針旋轉(zhuǎn)(如圖1所示)通過裝配27、29的單向離合器促使鏈輪軸23和驅(qū)動元件22旋轉(zhuǎn)。然而，單向離合器能使曲軸24和26在不影響鏈輪軸和驅(qū)動元件動作情況下逆時針旋轉(zhuǎn)。
自行車架12包括兩個確定內(nèi)側(cè)或軌道36的槽型的平行架32。簡單清楚起見，僅示出了一個這種架32，應(yīng)理解，另一架32具有相同的結(jié)構(gòu)，唯一不同的是位于示出架的另一側(cè)。本發(fā)明人的美國專利No.5496051可作為采用并排的兩個軌道引導(dǎo)自行車推進機構(gòu)的兩腳蹬的動作這一設(shè)想的參考資料，并且這專利的教導(dǎo)被包括在此，用作參考。
在圖示實施例中，每個架(見圖4A--4C)都有形成于其中并且沿其長度延伸的平行凹部38。凹部38容納由硬質(zhì)材料例如鋼或其它適宜的摩擦系數(shù)小的材料制成的細(xì)長的桿狀元件39，該件在軌道中為有效地與裝于裝置中的腳蹬結(jié)合在一起的輥40按下述方式起導(dǎo)衛(wèi)件作用。
輥40由將腳蹬42、44安裝到本發(fā)明裝置的其他部件上的安裝件的部分構(gòu)成。腳蹬42、44與兩個腳蹬安裝件46連接并且從它們中突出，腳蹬可在安裝件的腳蹬安裝軸48上旋轉(zhuǎn)。輥40允許腳蹬安裝件和腳蹬沿架32的軌道36自由地上下移動。
細(xì)長的柔性件50通過與各個腳蹬相聯(lián)的腳蹬安裝件連接到每個腳蹬上，在本公開實施例中，該柔性件是繩纜。簡單起見，繩50和下文所述的有機地與之相連的結(jié)構(gòu)在圖1中未示出。然而，下文的說明可參見圖2A到4C。
繩50形成一個套，它在自由旋轉(zhuǎn)輥或?qū)л?2下通過，導(dǎo)輪52由螺旋張緊彈簧54固定在自行車架12上。架可裝有一個罩(未示出)，用于罩住繩50、導(dǎo)輪52和彈簧54以及可能罩住其它相關(guān)構(gòu)件。細(xì)長的柔性件或繩50包括段56和段58，這些段彼此平行并且從導(dǎo)輪向上延伸。段56、段58的自由端被固定在曲軸上。具體講，段56的自由端固定在曲軸26上，而段58的自由端固定在曲軸24上。
每個旋轉(zhuǎn)曲軸形成一個沿其外圓周表面延伸的槽或溝道60。溝道或槽60中接受并且容納纏繞在曲軸上的柔性件段的那部分。在圖2A中，與安裝件46連接的段56從曲軸26上完全打開，安裝件46和腳蹬44處于延伸位置。相反，段58纏繞在曲軸24上并且位于其槽60中，腳蹬42處于其升起或收回位置。圖2B中的情況正好相反，其中腳蹬44升起或收回而腳蹬42下降或延伸。任何適宜的方法都可用來將繩50的自由端固定在旋轉(zhuǎn)曲軸上。
繩纜形式的第二細(xì)長柔性件66通過螺旋張緊彈簧69套在固定到架12上的第二導(dǎo)輪或輥68上。繩66的一端固定到曲軸24上而另一端固定到曲軸26上。
繩66兩個端部的每一端在被纏繞時都被形成于每個曲軸外圓周表面的槽70接受和容納。在圖示布置中，槽60和70是相互平行的。繩66的遠(yuǎn)末端與它們各自的旋轉(zhuǎn)曲軸的定位是這樣的，即當(dāng)繩50打開時繩66的一個端部纏繞在曲軸上，反之亦然。例如，參照圖2A，腳蹬44向圖示的最低或延伸位置的移動會將繩66在繩50從曲軸26的槽60中打開時纏繞在曲軸26的槽70中。這一動作同時造成繩60從曲軸24上打開并使繩50纏繞在曲軸24上。相反的情況示于圖2B。
彈簧54、69構(gòu)成用于在導(dǎo)輪或輥52和68之間張緊繩50和66的偏壓裝置。具體而言，反向張力施加在繩上，而繩沿著與裝置的腳蹬的直線移動路徑基本平行的軸線的方向。
每個腳蹬的下降都促使與其相連的旋轉(zhuǎn)曲軸旋轉(zhuǎn)，再促使自行車的驅(qū)動元件22旋轉(zhuǎn)，推動車前進。與此同時，繩66與旋轉(zhuǎn)曲軸共同作用，將另一腳移動到上升或收回位置。在自行車被推動前進的同時，這種工作循環(huán)完成。
支持繩并且向其提供反向張力的上述導(dǎo)輪和彈簧允許繩作為一個整體，沿張力的軸向和響應(yīng)施加在腳蹬上的力可相對自行車架進行移動和更換。這樣就緩沖了由腳蹬交替下降所施加給繩的振動，并且促使裝置工作期間腳蹬之間的平穩(wěn)轉(zhuǎn)換。
權(quán)利要求
1.一種用于推動有一個車架的自行車的人力推進裝置，該推進裝置包括第一腳蹬；第二腳蹬；由裝于上述車架上的分開的第一和第二軌道構(gòu)成的腳蹬導(dǎo)衛(wèi)裝置；將上述第一和第二腳蹬安裝到上述腳蹬導(dǎo)衛(wèi)裝置上的安裝裝置，用于上述第一和第二腳蹬在收回和伸出位置之間的往復(fù)移動，上述安裝裝置包括第一安裝件和第二安裝件，其中，第一安裝件聯(lián)接著第一腳蹬，并支持上述第一腳蹬同時可相對于上述第一軌道滑動，第二安裝件聯(lián)接著第二腳蹬并支持上述第二腳蹬同時可相對于上述第二軌道滑動；可轉(zhuǎn)動地安裝在上述架上的第一旋轉(zhuǎn)曲軸；可轉(zhuǎn)動地安裝在上述架上的第二旋轉(zhuǎn)曲軸；與上述第一和第二曲軸連接并且可轉(zhuǎn)動地安裝在上述架上的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動元件；腳蹬互連裝置，互連上述第一和第二腳蹬并且可操作地在上述一個腳蹬被施加在其上的力降下而從其收回位置移動到其伸出位置時，將上述另一個腳蹬從其伸出位置移動到其收回位置，上述腳蹬互連裝置包括形成一個套以及帶有從該套延伸出的第一和第二柔性件段的細(xì)長的第一柔性件，上述第一和第二安裝件固定到上述第一柔性件分開的位置上，其中上述第一安裝件被固定到上述第一柔性件段，而上述第二安裝件被固定到上述第二柔性件段；和支持裝置，支持上述架上的上述第一柔性件，以保證第一柔性件響應(yīng)一腳蹬下降而作的相對于上述架的移動，上述第一腳蹬下降時第一柔性件的移動方向與上述第二腳蹬下降時第一柔性件的移動方向相反，上述第一和第二柔性件段分被固定到上述第一和第二旋轉(zhuǎn)曲軸上，以便交替地將功率從上述第一和第二腳蹬通過上述第一和第二旋轉(zhuǎn)曲軸傳遞給上述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動元件，以響應(yīng)上述腳蹬沿其導(dǎo)衛(wèi)裝置由收回位置到伸出位置的交替下壓和由上述第一柔性件引起的旋轉(zhuǎn)曲軸的轉(zhuǎn)動而將扭矩傳遞給上述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動元件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于，上述支持裝置包括可旋轉(zhuǎn)地與上述架在一個第一位置連接的第一輥，上述第一柔性件在由其自身形成的套中的上述第一輥的一個部分伸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的裝置，還包括有效地與上述第一輥連接在一起的偏壓裝置，用于張緊上述第一柔性件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，還包括一個細(xì)長的第二柔性件，該柔性件固定在位于上述第二柔性件上的分開位置上的第一和第二旋轉(zhuǎn)曲軸上，上述第二柔性件響應(yīng)上述第一柔性件引起的上述旋轉(zhuǎn)曲軸的旋轉(zhuǎn)運動而移動，轉(zhuǎn)動另一個上述旋轉(zhuǎn)曲軸，上述裝置還包括第一輥和第二輥，上述第一和第二柔性件分別圍繞上述第一和第二輥形成套。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的裝置，還包括同時與上述第一輥和上述第二輥連接在一起的偏壓裝置，用于在上述第一和第二輥之間張緊上述第一和第二柔性件。
6.根據(jù)權(quán)利要求5裝置，其特征在于，上述第一和第二輥對上述第一和第二柔性件施加相反的張力，上述腳蹬沿平行的直線運動路徑移動，上述相反的張力沿著基本上平行于上述直線運動路徑的一個軸線方向。
7.根據(jù)權(quán)利要求4的裝置，其特征在于，每個上述旋轉(zhuǎn)曲軸都有一個外圓周表面，且確定兩個分開的平行槽，在旋轉(zhuǎn)曲軸轉(zhuǎn)動時，一個槽用于接受上述第一柔性件，而另一個槽用于接受上述第二柔性件。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的裝置，其特征在于，上述第一和第二柔性件可響應(yīng)施加到腳蹬上的力作為一個元件相對上述架沿上述軸線移動和替換，用以吸收由上述腳蹬的交替下降引起的施加于上述第一和第二柔性件的振動，并促成上述裝置工作期間腳蹬之間的平穩(wěn)轉(zhuǎn)換。
9.根據(jù)權(quán)利要求5的位置，其特征在于，上述偏壓裝置包括一個與上述第一輥連接的第一彈簧和一個與上述第二輥連接的第二彈簧。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的裝置，其特征在于，上述第一和第二彈簧都由螺旋張緊彈簧構(gòu)成。
全文摘要
用于推動自行車的人力推進裝置,包括兩個腳蹬和兩個與自行車的驅(qū)動輪連接的旋轉(zhuǎn)曲軸。兩根柔性繩纜與曲軸連接,其中一根繩纜將功率從腳蹬傳到曲軸,而另一個繩纜在騎車人對一個腳蹬施力時促使另一個腳蹬收回。
文檔編號B62M1/24GK1254664SQ9912437
公開日2000年5月31日 申請日期1999年11月24日 優(yōu)先權(quán)日1998年11月24日
發(fā)明者喬治·T·法默斯 申請人:喬治·T·法默斯