改进的踏板和防滑板组件
技术领域
本发明总体涉及改进的踏板和防滑板组件,并且更具体地,本发明涉及结合在各种环境条件下允许踏板和防滑板容易接合和释放的特征的踏板和防滑板组件。
背景技术
免夹紧踏板(也被称为“插夹式”踏板或“踩踏式”踏板)需要安装到骑手的鞋的鞋底的防滑板,防滑板锁合到踏板,并且因此将鞋牢固地保持到踏板。免夹紧踏板采用各种形式,并且通常适于特殊类型的自行车诸如公路自行车以及越野或山地自行车的需要。
在对免夹紧踏板期望的种种特征中,容易地将防滑板接合到踏板并且随后将防滑板从踏板释放的能力对于自行车效率和安全两者都非常重要。容易地从踏板释放防滑板的能力对确保骑手的安全性来说或许是更重要的因素,因为这允许骑手将一只或两只脚放到地上以操纵自行车或避免跌倒。自行车以及特别是越野或山地自行车遭遇的正常环境条件经常妥协急需时从踏板释放防滑板的能力。
因此需要的是改进的防滑板和踏板组件,其允许踏板和防滑板在各种环境条件下容易地接合和释放。
发明内容
在本文中描述了防滑板和踏板组件的各种实施例,其提供了防滑板和踏板组件的可靠且容易的接合和释放。免夹紧踏板以及特别是用于越野使用的免夹紧踏板常常被设计具有被安装在小凹口型腔内的相对小的防滑板零件,该相对小的防滑板零件通常被构建在鞋的鞋底中。因为防滑板相对较小,所以防滑板和踏板组件的接触表面在使用期间以及在接合和释放期间处于高应力、高负荷以及高摩擦下。考虑到应用到这些相对小零件的高要求和高作用力,防滑板和踏板之间的接触区域由抗磨损和撕扯以及同样抗抓握(seizing)的材料制成将是重要的。因此,用于越野使用的免夹紧踏板期望由不仅具有能够经受机械应力的足够强度还能够允许在各种环境条件下(例如,潮湿、干燥等)可靠的接合和释放功能的材料制成。金属诸如硬化钢、黄铜和次之的铝和塑料已经被应用于防滑板和踏板组件的接触表面,具有不同程度的成功。
金属,特别是硬化钢已经被证明是用于这些接触表面的优选材料。然而,发明人已经意识到防滑板和踏板组件的金属接触表面可以“抓握”或“冷焊”,以在金属接触表面之间产生不期望的粘接,并且由此阻止允许防滑板从踏板释放所要求的两个表面的相对滑动。也就是说,接触表面之间的摩擦系数(特别是当受潮和经受污垢时)增加到在防滑板和踏板的接触表面之间存在“粘接摩擦”的点。因此,进而妨碍骑手从踏板脱离的能力,由此将对骑手产生危险情况。
本发明人意识到的一种解决方案是将不同硬度的材料应用于防滑板和踏板组件的接触表面,参与防滑板和踏板的接合和释放。在优选的实施例中,所述接触表面中的至少一个(甚至两个)由优选地具有硬度的测量值大于硬化钢的非金属材料或陶瓷材料制成。碳化物是特别优选的材料选择。碳化物不仅极其耐用以及抗磨损且抗腐蚀,而且还能在各种条件下保持低摩擦系数,并且不会与其他金属表面或碳化物表面抓握或冷焊。
在一个优选的实施例中,踏板和防滑板组件被描述。踏板或防滑板组件其中之一包含第一保持器和第二保持器,第一保持器和第二保持器配置为被偏置到接合位置以用于耦接踏板或防滑板组件中的另一个。踏板或防滑板组件中的另一个包含第一部分和第二部分,第一部分和第二部分配置为被所述第一保持器和第二保持器可释放地固定在接合位置。第二部分具有第一促动表面和第二促动表面。第一保持器和第二保持器中的一个或两个被促动到屈曲位置,以在通过第一促动表面和第二保持器的外表面的一个作用于另一个上的第一力或接触的施加后,允许第一部分和第二部分被第一保持器和第二保持器固定。第一保持器和第二保持器中的一个或两个配置为被促动到屈曲位置,以在通过第二促动表面和第二保持器的横向表面中的一个作用于另一个上的第二力或接触的施加后,允许固定的第二部分从第二保持器释放。第二促动表面和第二保持器的横向表面中的至少一个由具有硬度的测量值大于硬化钢的材料制成。
根据第一方面,所述材料包含碳化物,并且优选地从由碳化硅、碳化硼、碳化钨和碳化钛组成的组中选择。
根据第二方面,第二促动表面和第二保持器的横向表面中的一个由包含碳化物的材料制成,并且第二促动表面和横向表面中的另一个由包含金属的材料制成。优选地,所述金属为硬化钢。
根据第三方面,第二促动表面和第二保持器的横向表面都由碳化物制成。
根据第四方面,所述横向表面成圆角、倾斜或弯曲,并且第二促动表面具有与横向表面互补的表面。
根据第五方面,第一保持器和第二保持器被提供在踏板组件上,而第一部分和第二部分被提供在防滑板组件上。
根据第六方面,第一保持器和第二保持器被偏置到接合位置。
在第二优选的实施例中,另一种类型的踏板和防滑板组件被描述。踏板或防滑板组件其中之一包含保持器部分,所述保持器部分配置为被偏置到接合位置,以可释放地固定设置在踏板或防滑板组件中的另一个上的接合部分。接合部分包括第一和第二促动表面。保持器部分配置为被促动到屈曲位置,以在通过第一促动表面和保持器部分的外表面中的一个作用于另一个上的第一力或接触的施加后,允许接合部分被保持器部分固定。保持器部分配置为被促动到屈曲位置,以在通过第二促动表面和保持器部分的横向表面中的一个作用于另一个上的第二力或接触的应用后,允许接合部分从保持器部分释放。第二促动表面和保持器部分的横向表面中的至少一个由具有硬度的测量值大于硬化钢的材料制成。
根据第一方面,所述材料包含碳化物,并且优选地从由碳化硅、碳化硼、碳化钨和碳化钛组成的组中选择。
根据第二方面,第二促动表面和保持器部分的横向表面其中之一由包含碳化物的材料制成,而第二促动表面和保持器部分的横向表面中的另一个由包含金属的材料制成。优选地,所述金属为硬化钢。
根据第三方面,第二促动表面和保持器部分的横向表面都由碳化物制成。
根据第四方面,保持器部分弹性地偏置到接合位置。
在第三优选的实施例中,另一种类型的踏板和防滑板组件被描述。踏板或防滑板组件其中之一包含保持器,用于可移动地耦接踏板或防滑板组件中的另一个,所述保持器包含第一表面。踏板或防滑板组件中的另一个包含接合部分,所述接合部分配置为可移动地耦接到所述保持器,接合部分具有第二表面。当踏板和防滑板组件被彼此耦接时,第一表面和第二表面彼此接触。第一表面和第二表面中的至少一个由具有硬度的测量值大于硬化钢的材料制成。
根据第一方面,所述材料包含碳化物,并且优选地从由碳化硅、碳化硼、碳化钨和碳化钛组成的组中选择。
根据第二方面,第一表面和第二表面其中之一由包含碳化物的材料制成,而第一表面和第二表面中的另一个由包含金属的材料制成。优选地,所述金属为硬化钢。
根据第三方面,第一表面和第二表面都由碳化物制成。
根据第四方面,保持器是可移动地耦接到防滑板组件的弹簧,并且接合部分包含设置在踏板组件中的凸轮插入件,所述弹簧由弹性金属制成,而凸轮插入件由碳化物制成。
在第四优选的实施例中,防滑板组件被描述。防滑板组件包含具有至少一个耦接区域的防滑板主体,以及至少一个元件,所述至少一个元件配置为被保持在至少一个耦接区域内或被设置在至少一个耦接区域上。至少一个耦接区域被定位在防滑板主体的前端或后端,以便所述至少一个元件可以充当抵靠自行车踏板的一部分的凸轮表面。所述至少一个元件被配置为当其被保持在所述至少一个耦接区域内或被设置在所述至少一个耦接区域上时旋转或铰接,以利于从所述自行车踏板释放所述防滑板组件。
根据第一方面,所述至少一个耦接区域是形成于其上的至少一个凹口,并且其中所述至少一个元件的形状适于被接收在所述至少一个凹口内。
根据第二方面,所述至少一个凹口包含至少两个凹口,以及所述至少一个元件包含至少两个元件。
根据第三方面,所述至少一个元件具有大致圆柱形的形状。
根据第四方面,所述大致圆柱形的形状具有圆形上边缘。
根据第五方面,当所述防滑板组件从所述自行车踏板被释放时,所述至少一个元件的所述旋转或铰接减小了所述防滑板组件和所述自行车踏板之间的摩擦。
根据第六方面,当所述防滑板组件从所述自行车踏板被释放时,所述至少一个元件的所述旋转或铰接利于相对于所述自行车踏板枢转所述防滑板主体。
根据第七方面,所述至少一个元件由具有硬度的测量值大于硬化钢的材料制成。
根据第八方面,所述材料包含碳化物。
根据第九方面,所述碳化物从由碳化硅、碳化硼、碳化钨和碳化钛组成的组中选择。
在第五优选的实施例中,另一种类型的踏板和防滑板组件被描述。踏板组件包含具有第一端和第二端的踏板主体,靠近所述踏板主体的所述第一端安装的第一保持器,以及靠近所述踏板主体的所述第二端安装的第二保持器。防滑板组件被配置为可释放地耦接到所述踏板组件。防滑板组件包含具有至少一个耦接区域的防滑板主体,以及至少一个元件,其形状适于被保持在所述至少一个耦接区域内或被设置在所述至少一个耦接区域上。所述至少一个耦接区域被定位在所述防滑板主体的前端或后端,以便所述至少一个元件可以充当抵靠所述第一保持器或第二保持器的凸轮表面。所述至少一个元件被配置为当其被保持在所述至少一个凹口内或被设置在所述至少一个凹口上时旋转或铰接,以利于从所述踏板组件释放所述防滑板组件。
根据第一方面,所述至少一个耦接区域是在所述防滑板主体中形成的至少一个凹口。
根据第二方面,所述至少一个凹口包含至少两个凹口,以及所述至少一个元件包含至少两个元件。
根据第三方面,所述至少一个元件具有大致圆柱形的形状。所述大致圆柱形的形状具有圆形上边缘。当所述防滑板组件从所述踏板组件被释放时,所述至少一个元件的所述铰接或旋转减小了所述防滑板组件和所述踏板组件之间的摩擦。当所述防滑板组件从所述踏板组件被释放时,所述至少一个元件的所述旋转或铰接利于相对于所述踏板主体枢转所述防滑板主体。
根据第四方面,所述至少一个元件由具有硬度的测量值大于硬化钢的材料制成。
根据第五方面,所述材料包含碳化物。所述碳化物从由碳化硅、碳化硼、碳化钨和碳化钛组成的组中选择。
在第六优选实施例中,提供了一种防滑板组件,其被配置为附连到鞋的下侧,以用于将所述鞋耦接接合到自行车踏板。所述防滑板组件包含限定一个或多个踏板接触区域的防滑板,所述一个或多个踏板接触区域被配置为与踏板表面相向对立,所述一个或多个踏板接触区域中的每个均包含至少一个防滑板部分,所述防滑板部分由具有硬度的测量值大于硬化钢的材料制成。
根据第一方面,所述一个或多个踏板接触区域基本上是平面。
根据第二方面,所述一个或多个踏板接触区域中的每个均包含具有形状的凹口,并且所述防滑板部分是可定位在所述具有形状的凹口内的元件并且与所述踏板接触区域基本齐平。
根据第三方面,所述踏板接触区域被定位在所述防滑板上,以沿主轴接触所述踏板表面。
根据第四方面,所述踏板接触区域被定位在所述防滑板组件的相对侧上,以在内侧和外侧位置沿所述主轴接触所述自行车踏板上的所述表面。
根据第五方面,所述踏板接触区域位于靠近所述防滑板组件的前边缘和后边缘中的一个或两个。
根据第六方面,所述材料包含碳化物。
根据第七方面,所述碳化物从由碳化硅、碳化硼、碳化钨和碳化钛组成的组中选择。
在第七优选的实施例中,踏板组件被配置用于附连设置在鞋的下侧上的防滑板组件,用于将所述防滑板组件耦接接合到所述鞋。所述踏板组件包含踏板主体,所述踏板主体具有一个或多个基本平面的表面,所述表面包含防滑板接触区域,所述防滑板接触区域被配置为与防滑板相向对立,所述防滑板接触区域包含至少踏板部分,所述踏板部分由具有硬度的测量值大于硬化钢的材料制成。
根据第一方面,所述一个或多个防滑板接触区域包含具有形状的凹口,并且所述踏板部分是可定位在所述具有形状的凹口内的元件并且与所述防滑板接触区域基本齐平。
根据第二方面,所述防滑板接触区域沿所述踏板组件的主轴被定位。
根据第三方面,所述防滑板接触区域沿所述主轴被定位在内侧和外侧位置上。
根据第四方面,所述材料包含碳化物。
根据第五方面,所述碳化物从由碳化硅、碳化硼、碳化钨和碳化钛组成的组中选择。
在第八优选的实施例中,踏板和防滑板组件被描述。踏板和防滑板组件包含具有防滑板接触区域的踏板主体并且包含防滑板主体,防滑板主体被配置为与所述踏板主体耦接接合。所述防滑板主体具有与所述防滑板接触区域相向对立的踏板接触区域。所述防滑板主体到所述踏板主体的耦接接合使所述防滑板和踏板接触区域的相应部分处于直接物理接触。所述防滑板或踏板接触区域的各相应部分中的任一个或两个由具有硬度的测量值大于硬化钢的材料制成。
根据第一方面,所述防滑板组件的所述部分由具有硬度的测量值大于硬化钢的材料制成。
根据第二方面,所述踏板组件的所述部分由具有硬度的测量值大于硬化钢的材料制成。
根据第三方面,所述踏板和防滑板组件的两个所述部分都由具有硬度的测量值大于硬化钢的材料制成。
根据第四方面,所述部分沿所述踏板组件的主轴定位。
根据第五方面,所述材料包含碳化物。
根据第六方面,所述碳化物从由碳化硅、碳化硼、碳化钨和碳化钛组成的组中选择。
对于本领域的技术人员来说,从以下具体实施方式中,所述的优选实施例的其他目的、特征和优点将变得显而易见。然而,应当理解,当指示本发明的优选实施例时,具体实施方式和特定示例以说明的方式给出而不是作为限制。在不脱离本发明的精神的情况下,可以在本发明的范围内进行许多变化和修改,并且本发明包括所有这些修改。
附图说明
通过参考附图,可以很容易地理解本发明的优选的和非限制性的实施例,其中:
图1是踏板和防滑板组件的另一实施例的分解透视图。
图2是图1的防滑板组件的透视图。
图3是以牢固接合耦接在一起的图1的踏板和防滑板组件的透视图。
图4A-图4B说明了耦接的踏板和防滑板组件以及防滑板组件从踏板组件的释放。
图5A-图5B是防滑板组件的另一实施例的俯视透视图。
图6A是图5A-图5B的防滑板组件的俯视平面图。
图6B是图5A-图5B的防滑板组件的仰视平面图。
图7是踏板和防滑板组件的另一实施例的分解透视图。
图8A-8B是组装的图7的踏板和防滑板组件的两侧的透视图。
图8C是组装的图8的踏板和防滑板组件的俯视平面图。
图9A-图9B是图7的防滑板组件的两侧的分解透视图。
图10是图7的踏板组件的分解透视图。
图11是示出防滑板组件的弹簧与设置在踏板组件内的凸轮构件的接合的平面图。
图12A是防滑板组件的另一实施例的俯视透视图,其中示出了接收在形成于防滑板主体上的对应形状的凹口中的两种形状的元件。
图12B是图12A的防滑板组件的俯视透视图,其中省略了两种形状的元件以示出在防滑板主体上形成的所述形状的凹口。
图12C是图12A的防滑板组件的仰视平面图。
图12D是图12A的防滑板组件的左侧立视图。
图12E是图12A的防滑板组件的俯视平面图。
图13A是环形防滑板主体的实施例的俯视透视图。
图13B是图13A的防滑板主体的仰视透视图。
图13C是图13A的防滑板主体的俯视平面图。
图13D是沿图13A中的线13D-13D截取的图13A的防滑板主体的截面图。
图13E是图13A的防滑板主体的另一俯视透视图。
图13F是沿图13E中的线13F-13F截取的图13A的防滑板主体的截面图。
图13G是图13A的防滑板主体的仰视平面图。
图14A是用于防滑板组件的圆柱形元件的实施例的透视图。
图14B是图14A的圆柱形元件的侧视图。
图14C是图14A的圆柱形元件的俯视平面图,其中仰视平面图与俯视平面图相同。
图15A是踏板组件和防滑板接触元件的实施例的分解透视图。
图15B是图15A的踏板组件的透视图,其中防滑板接触元件固定在其上。
图15C是防滑板组件和踏板接触元件的实施例的分解透视图,防滑板组件对应于图15A-15B的踏板组件。
图15D是图15A的防滑板组件的透视图,其中踏板接触元件固定在其上。
图16A是踏板组件和防滑板接触元件的实施例的分解透视图。
图16B是图16A的踏板组件的透视图,其中防滑板接触元件固定在其上。
图16C是防滑板组件和踏板接触元件的实施例的分解透视图,防滑板组件对应于图16A-16B的踏板组件。
图16D是图16A的防滑板组件的透视图,其中踏板接触元件固定在其上。
相同的标记贯穿附图的若干视图指代相同的零件。
具体实施方式
本发明的特定的非限制性实施例将参考附图被描述。应当明白,这些实施例仅是示例方式的并且仅仅是说明性的,并且是本发明范围内的少量实施例。对于本发明所属领域技术人员来说是显然的各种改变和修改被认为在本发明的精神、范围和意图之内,如在所附权利要求中进一步限定的。
现在参考说明性附图,自行车踏板和防滑板组件的各种实施例被描述并且被示出。在本文中描述的防滑板组件被设计为固定到骑手的鞋的鞋底(未示出)下侧,并且被配置为可被附连到双侧或多侧踏板组件。因为踏板组件从相对侧(例如,双侧或多侧)中的任何一侧都可接入,所以防滑板组件可以可释放地固定到踏板组件的两侧的任意一侧,由此避免了需要在将防滑板组件附连到踏板之前“纠正”踏板。在本文讨论的各种实施例中,在附图中描述以及说明了右侧踏板/防滑板组件或左侧踏板/防滑板组件,应当了解,踏板组件仅是彼此的镜面图像。虽然优选的实施例包含双侧踏板组件,但是应当明白,在本文中描述和描绘的踏板组件也可以被实施为只具有单侧或多侧(例如,四侧)的踏板组件,该踏板组件被配置为可释放地固定防滑板组件。
图1-4说明了踏板和防滑板组件的实施例。防滑板组件200的基本部件和组件类似于同时待审的2010年11月1日提交的序列号为U.S.12/917,322的“踏板-防滑板组件”(Pedal-Cleat Assembly)中描述的防滑板,其中所述专利申请中的全部内容作为参考并入本文,如同本文完全阐述了一样。防滑板组件200总体包含大致环形形状的防滑板主体210,大致环形形状的防滑板主体限定了前向防滑板凸出212a和后向防滑板凸出212b。前向防滑板凸出212a和后向防滑板凸出212b被定尺寸以及被配置为分别与踏板组件250的前向防滑板保持器280a和后向防滑板保持器280b接合且被踏板组件250的前向防滑板保持器280a和后向防滑板保持器280b保持。在图1-图4所示的实施例中,前向防滑板保持器280a的轮廓可以对应于前向凸出212a,并且更具体地,对应于前向具有形状的插入件220a。螺钉230用于与防滑板组件200的各种部件耦接在一起,诸如防滑板主体210、隔片240、盘形主体(未示出)和底盘232,并且螺钉230直接将这些防滑板组件200部件牢固地安装到骑手的鞋的鞋底(未示出)下侧。
防滑板组件200包括额外的结构,这些结构允许主防滑板主体210和其前向凸出212a和后向凸出212b在防滑板组件200与踏板组件250没有分离的情况下相对于骑手的鞋围绕防滑板旋转轴旋转选择的有限量,其中防滑板旋转轴大致垂直于鞋底。这提供了浮动角度,浮动角度的精密机构在2012年4月3日公开的公开号为U.S.2012-0103131的序列号为U.S.12/917,322的名为“踏板-防滑板组件”(Pedal-Cleat Assembly)的专利申请中被描述,所述专利申请中的全部内容通过引用以其整体并入本文。
踏板组件250被示出包含细长的主轴270。细长的主轴270的一端被配置为与自行车曲柄(未示出)耦接并且从自行车曲柄横向突出。细长的主轴270的另一端被耦接到踏板主体260,其中踏板主体具有相同的上部防滑板支撑底座和下部防滑板支撑底座。在图1和图3中,上部防滑板支撑底座被描绘为包含前向防滑板保持器280a和后向防滑板保持器280b,以形成用于接收和保持前向防滑板凸出212a和后向防滑板凸出212b的座位。
前向防滑板保持器280a和后向防滑板保持器280b中的一个或两个可以被枢转地安装到踏板主体。在图1和图3中描绘的实施例中,后向防滑板保持器280b相对于防滑板主体被固定,而前向防滑板保持器280a被枢转地安装到后向防滑板保持器280b并且朝向后向防滑板保持器280b被弹簧偏置。应用到前向防滑板保持器280a的弹簧偏置量的可控的可调节性由调节螺钉290提供。可控地旋转调节螺钉290有效地张紧或松弛弹簧张力,以提供弹簧张力的可控调节。
应当明白,也可以提供与图1和图3中描绘的布置相反的布置,其中前向防滑板保持器280a相对于防滑板主体被固定,而后向防滑板保持器280b被枢转地安装到前向防滑板保持器280a并且朝向前向防滑板保持器280a被弹簧偏置。可替换地,前向防滑板保持器280a和后向防滑板保持器280b都可以被枢转地安装到彼此并且朝向彼此被弹簧偏置。
返回参考图1-图4中描绘的实施例,在优选的实施例中,前向防滑板保持器280a和前向凸出212a(和/或前向具有形状的插入件220a)其中之一由硬化钢形成,而前向防滑板保持器280a和前向凸出212a(和/或前向具有形状的插入件220a)中的另一个由硬度的测量值大于硬化钢的材料制成。可替换地或附加地,后向防滑板凸出212b(和/或后向具有形状的插入件220b)和后向防滑板保持器280b其中之一由硬化钢形成,而后向防滑板凸出212b(和/或后向具有形状的插入件220b)和后向保持器280b中的另一个由硬度的测量值大于硬化钢的材料形成。
硬度的若干测量值中的任何一个都可以用于确定材料相对于硬化钢的相对硬度,诸如,莫氏硬度、维氏硬度、布氏硬度等等。不管哪种测量方法,只要特征在于具有硬度的测量值大于硬化钢的任何材料都可以是适合的材料,以用于一组接触表面其中之一或全部。例如,硬化钢大致特征在于具有约为7.0的莫氏硬度。因此,具有大于7.0的莫氏硬度的任何材料都适合用于接触表面其中之一或全部。
非金属,诸如陶瓷和更优选地碳化物代表这种适合材料的一种类型。碳化物通常特征在于具有为9或更高的莫氏硬度并且包括碳化硅、碳化硼、碳化钨和碳化钛。碳化物是优选的,因为它们的特征在于非常坚硬、不易碎、抗腐蚀和在存在摩擦的情况下抵抗与其他表面的粘合。
因此,在优选的实施例中,所述材料具有高于7.0的莫氏硬度并且由非金属材料或碳化物制成,优选地从由碳化硅、碳化硼、碳化钨和碳化钛组成的组中选择。
在此一般原则是涉及防滑板和踏板组件的接合或释放的两个摩擦接触表面中的至少一个(甚至两个)由硬度的测量值大于硬化钢(例如,大于7.0的莫氏硬度)的材料制成,优选非金属或碳化物,优选地从由碳化硅、碳化硼、碳化钨和碳化钛组成的组中选择。
涉及防滑板和踏板组件的接合的摩擦接触表面包含如下一对或两对:(1)前向防滑板凸出212a(底表面或第一促动表面)和前向防滑板保持器280a的面向外部的表面,以及(2)后向防滑板凸出212b(底表面214或第一促动表面)和后向防滑板保持器280b的面向外部的表面。
涉及防滑板和踏板组件的释放的摩擦接触表面包含如下一对或两对:(1)前向防滑板凸出212a的横向表面和/或其具有形状的插入件220a(第二促动表面)和前向防滑板保持器280a的横向表面,以及(2)后向防滑板凸出212b的横向表面和/或其具有形状的插入件220b(第二促动表面)和后向防滑板保持器280b的横向表面。
这种一般原则的一种应用是避免使两个接触表面使用相同的金属材料,以便避免两种金属之间的抓握、产生冷焊或粘接表面的问题。另外,接触表面必须具有足够的强度和耐久性以抵抗磨损和撕扯。
防滑板组件200的后向防滑板凸出212b被描绘为包含倾斜的第一促动表面214,第一促动表面的形状被设计为当第一促动表面214接触后向保持器280b的外表面并且在后向保持器280b的外表面上施加向下的力或接触时(在垂直于轴A的方向上)利于后向凸出212b的接合。这对应于由第一促动表面214在后向保持器280b的外表面上施加的第一力或接触,以促使前向防滑板保持器280a和后向防滑板保持器280b中的一个或两个到达屈曲位置,以允许前向防滑板凸出212a和后向防滑板凸出212b被前向防滑板保持器280a和后向防滑板保持器280b固定。
在图1-图4中描绘的踏板组件250中,只有前向防滑板保持器280a是可移动的,以提供前向防滑板保持器280a和后向防滑板保持器280b处于屈曲位置。后向防滑板凸出212b和后向防滑板保持器280b中的至少一个邻接表面被适当地倾斜或成圆角,使得向下的压力(在垂直于A的方向上)迫使前向防滑板保持器280a在前向方向上抵靠保持部分的屈曲偏置。一旦后向防滑板凸出212b越过(clear)并且咬合到后向防滑板保持器280b下面的位置中,则前向防滑板保持器280a弹簧偏置并且返回到接合状态。
此外,第一促动表面214和/或后向防滑板保持器280b的外表面中的至少一个(甚至两个)由比硬化钢更硬的材料制成,并且更优选地由碳化物材料制成。
如图2进一步所示,后向凸出212b包含一对具有形状的插入件220b以耦接到对应形状的凹口224b,对应形状的凹口224b在倾斜的第一促动表面214的相反侧上形成并且被包含在由后向凸出212b的边缘和防滑板组件200所耦接的骑手的鞋的鞋底(未示出)下侧形成的型腔内。具有形状的插入件220b作为凸轮表面以用于驱动踏板组件250,并且更确切地说,驱动前向防滑板保持器280a和后向防滑板保持器280b从接合位置到屈曲位置。具有形状的插入件220b优选地由硬度的测量值大于硬化钢的材料制成,并且更优选地,由碳化物材料制成。这允许后向保持器280b的一部分由碳化物材料或其他适合的材料制成。
图4A-4B描绘了从耦接的防滑板和踏板组件(图4A)释放后向凸出212b(图4B)的顺序。如图4A所示,前向具有形状的插入件220a和后向具有形状的插入件220b的横向表面作为凸轮表面,以允许当防滑板组件200沿顺时针或逆时针方向B旋转时通过强迫促动前向保持器和后向保持器其中一个或两个彼此远离来将固定的或接合的防滑板组件从踏板组件分离。前向防滑板保持器280a和后向防滑板保持器280b其中一个或两个被配置为被促动到屈曲位置以当由后向具有形状的插入件220b表示的第二促动表面和后向保持器280b的横向表面其中一个在另一个上在方向B上施加第二力或接触时,允许固定的前向防滑板凸出212a和后向防滑板凸出212b被释放。
后向保持器280b具有具有形状的边缘282b,具有形状的边缘282b对应于具有形状的插入件220b的接触边缘。具有形状的插入件220b成角度,使得应用到任一方向B上的枢转力或运动引起防滑板组件的前向防滑板凸出220a和后向防滑板凸出220b上的凸轮表面强迫促动相应的前向防滑板保持器280a和后向防滑板保持器280b到屈曲位置,在由A所示的方向上彼此分开,抵靠在相反方向上的弹簧的屈曲偏置。最后,两个防滑板保持器280a、280b将充分地间隔开,以释放它们保持的两个凸出212a、212b。这从踏板组件250释放了防滑板组件200。
在该释放过程中,为了适应防滑板组件200相对于踏板组件250的旋转运动B,前向具有形状的插入件220a可以是弯曲的或半圆形的。在优选的实施例中,前向具有形状的插入件220a和前向防滑板保持器282a的至少接触表面中的一个或两个由碳化物制成。在优选的实施例中,在具有形状的插入件220a、220b的接触表面和前向和后向保持器282a、282b的接触表面之间分别提供了非常精密的公差。在图1-图4描绘的实施例中,前向具有形状的插入件220a具有成圆角的表面,该表面接触前向防滑板保持器280a的相应表面282a。后向具有形状的插入件220b具有成角度的表面,该表面与后向防滑板保持器280b的相应的成角度的表面282b接触。
图5-图6描绘了防滑板组件300的另一实施例。正如参照图3-图6描绘以及描述的防滑板组件200一样,图5-图6的防滑板组件300包含防滑板主体310、隔片340、固定在一起并且通过一对螺钉330被固定到骑手的鞋(未示出)的下侧的盘形主体(未示出)和底盘332。后向凸出312b还包含倾斜的第一促动表面314。防滑板组件300可以以与在图1-图4中描绘的连接踏板组件250和防滑板组件200相同的方式被使用。因此,相对于图1-图4中描绘的踏板组件250,防滑板组件300可以与防滑板组件200互换。
然而,图5-图6中描绘的防滑板组件300在前向凸出312a和后向凸出312b的配置方面不同于防滑板组件200。第一,该前向凸出312a不包含具有形状的插入件,以及第二,该后向凸出312b包含单个具有形状的插入件320,该单个具有形状的插入件覆盖由后向凸出312b限定的型腔322b的三个横向侧面。具有形状的插入件320和后向凸出312b的邻接表面的形状被设计(见图5B,在323、325处)以便将具有形状的插入件320牢固地安装在型腔322a内的对应的具有形状的部分内。应当明白,接合并且耦接防滑板组件300的后向保持器280的形状被设计以装配在由装配在后向凸出312b内的具有形状的插入件320限定的型腔322b内。在优选的实施例中,后向保持器280b的形状被设计为与插入件320的邻接表面321形成精密的公差。
因此,在图1-图4描绘的实施例中,踏板组件250被描述为包含前向保持器280a和后向保持器280b,并且防滑板组件200被描述为包含前向凸出212a和后向凸出212b。然而,应当明白,相应的机构可以被转换,使得踏板组件250包含前向凸出212a和后向凸出212b,而防滑板组件200包含前向保持器280a和后向保持器280b。
在图5-图6描绘的实施例中,防滑板组件的第一促动表面314和踏板组件的后向防滑板保持器280b被强迫彼此接触,以完成防滑板和踏板组件的接合。通过在方向B上相对于踏板组件250旋转防滑板组件200以至于在沿B的旋转运动后,在防滑板组件的具有形状的插入件320的横向表面321和后向防滑板保持器280b的边缘表面282b之间形成强制接触,从而接合的防滑板组件200可以从踏板组件250中释放,由此实现防滑板和踏板组件的释放。
为了确保防滑板组件对踏板组件的接合和释放的机构平稳地进行并且没有明显中断,两组接触表面中的至少一组优选地由具有抵抗反复施加力的足够强度以及允许接触表面的平稳的相对滑动的足够低的摩擦系数的材料制成,其中两组接触表面的第一组包含第一促动表面314和外表面280b,而两组接触表面的第二组包含防滑板组件的具有形状的插入件320和后向防滑板保持器280b的边缘表面282b。显然,在各种条件下例如当潮湿或肮脏时,材料必须保持这些特性。
在优选的实施例中,滑动接触表面中的一个或两个由具有硬度的测量值大于硬化钢的材料制成。若干硬度的测量值中的任意一个都可以用于确定材料与硬化钢的相对硬度,诸如莫氏硬度、维氏硬度、布氏硬度等。不管哪种测量方法,只要特征在于具有硬度的测量值大于硬化钢的任意材料都可以是用于一组接触表面中的一个或两个的适合的材料。例如,硬化钢通常特征在于具有大约为7.0的莫氏硬度。因此,具有大于7.0的莫氏硬度的任何材料都适用于一个或两个接触表面。
非金属,诸如陶瓷,并且更优选地,碳化物代表这种适合材料的一种类型。碳化物通常特征在于具有为9或更高的莫氏硬度并且包括碳化硅、碳化硼、碳化钨和碳化钛。碳化物是优选的,因为它们的特征在于具有极大的硬度、不易碎、耐腐蚀和在存在摩擦的情况中抵抗与其他表面粘合。
现在参考图5-图6描绘的特定实施例,具有形状的插入件320优选地由具有硬度的测量值大于硬化钢的材料制成,并且优选地由碳化物材料制成,并且后向凸出312b的剩余部分由金属制成,优选地由硬化钢制成。
通常,具有形状的插入件320和/或第二防滑板保持器280中的一个或两个由具有硬度大于硬化钢的材料制成。在两个接触表面中仅一个由碳化物制成的实施例中,优选的是,具有形状的插入件320。两个接触表面中的另一个可以由适合的金属或塑料制成,优选为硬化钢。
图7-11描绘了防滑板组件400和踏板组件450的另一实施例。防滑板组件400包括底盘410,底盘410优选地由轻质材料例如塑料制成,底盘410被配置为通过延伸穿过三个细长开口的螺钉440固定到鞋的鞋底(未示出)。防滑板组件400进一步包括弹簧套420和底板430,弹簧套420优选地由塑料制成,而底板430优选地由金属制成,诸如铝或钢,弹簧套和底板通过四个螺钉422被一起固定到底盘410。弹簧套420和底板430共同限定了圆形中心开口(见图9A-图9B),圆形中心开口的尺寸和形状被设计以接收部分踏板组件450。弹簧或保持器部分490被安装在弹簧套420和底板430之间,以便在防滑板组件400被定位在踏板组件450上面时可释放地接合踏板组件450。
踏板组件450是大致盘形的并且沿二等分面对称,踏板组件限定了上侧(与防滑板400接合)和相同的下侧(不与防滑板400接合并且由‘指示)。该配置允许防滑板可释放地附连到踏板的任一侧。踏板450包括盘形的踏板主体472,用于经由主轴470附连到踏板曲柄(未示出)。平面的蝴蝶结形的插入件460被定位在形成于踏板主体的外平面表面中的相同形状的浅凹口内并且通过螺钉462被固定到踏板主体472。插入件460沿直径延伸穿过整个外表面,并且插入件的上表面与踏板主体的外表面共面。
具有凹口形式的接合边缘484a、484b被限定在踏板主体472内,在平面插入件460的相对两端482a、482b下面。接合边缘484a、484b被配置并且尺寸被设计为由防滑板组件400的部分接合,以可释放地将防滑板组件400固定到踏板组件450。凸轮插入件480a和480b位于相应相对端482a、482b的下面并且被固定在类似形状的凹口481a、481b内。凸轮插入件480a和480b通过固定覆盖的平面插入件460被限制在这些类似形状的凹口内并且与防滑板组件400的弹簧490协同以利于防滑板组件400从踏板组件450的方便的释放。
图11说明了当防滑板组件400被耦接到踏板组件450时弹簧490和凸轮插入件480a、480b之间的关系。在此,马蹄形弹簧490被描绘为处于接合位置中,在此位置其被弹性偏置,并且马蹄形弹簧490包含前向臂492a和后向臂492b,前向臂492a和后向臂492b被配置为分别在相对两端482a、482b的下面接合踏板组件450。特别地,前向臂和后向臂492a、492b的向内凸出494a、494b被分别接收在凸轮插入件480a、480b的对应形状的凹口内。在弹簧490与踏板组件450的凸轮插入件480a、480b接合后,防滑板组件400相对于踏板沿顺时针方向和逆时针方向自由旋转有限的程度。在这种受限旋转期间,弹簧490保持被锁合到踏板组件450,并且防滑板组件400的剩余部分相对于弹簧490旋转。当棘爪(finger)498从弹簧的中点向外伸出到达两个可调节的螺钉组424a、424b其中之一时,旋转量可以被限制。通过调节螺钉,浮动角度(float angle)可以被增加或减小。
弹簧的向内凸出494a、494b的下侧限定了在防滑板组件400被固定到踏板组件450之前分别与踏板组件450的相对两端482a、482b接触的第一弹簧促动表面。在优选的实施例中,第一弹簧促动表面和踏板组件的相对两端482a、482b的接触表面的形状被设计为利于弹簧490穿过相对两端482a、482b的滑动运动并且促动前向臂和后向臂492a、492b分开到弹簧屈曲位置。为了这个目的,接触表面可以具有互补的圆角或成角度的倾斜表面。一旦前向臂和后向臂492a、492b分别越过(clear)相对两端482a、482b,弹簧490咬合到接合位置,由此将防滑板组件400固定到踏板组件450。
弹簧的向内凸出494a、494b还包含沿横向表面限定的第二弹簧促动表面496。第二弹簧促动表面496被配置并且形状被设计为接收在由凸轮插入件480a、480b限定的凹槽内,以进一步将防滑板组件400固定到踏板组件450。防滑板组件400相对于踏板组件450在任何方向中的旋转均引起第二弹簧促动表面496接触凸轮插入件480a、480b并且促动前向臂和后向臂492a、492b分开到弹簧屈曲位置。为了这个目的,第二弹簧促动表面496与凸轮插入件480a、480b的接触表面的形状可以被设计为利于向内凸出494a、494b移出由凸轮插入件480a、480b限定的凹槽,以促动前向臂和后向臂492a、492b分开到弹簧屈曲位置并且由此允许弹簧490的释放,并且因此防滑板组件400从踏板组件450释放。
在优选的实施例中,弹簧490由耐用及弹性材料制成。在优选的实施例中,弹簧490由硬化钢制成,而凸轮插入件480a、480b由硬度的测量值大于硬化钢的材料制成(例如,莫氏硬度大于7.0),优选为上述碳化物材料。
若干硬度的测量值中的任意一个可以被用于确定材料与硬化钢的相对硬度,诸如莫氏硬度、维氏硬度、布氏硬度等。不管哪种测量方法,特征在于具有硬度的测量值大于硬化钢的任何材料都可以是用于一组接触表面中的一个或两个的适合的材料。例如,硬化钢通常特征在于具有约为7.0的莫氏硬度。因此,具有大于7.0的莫氏硬度的任意材料都适用于接触表面中的一个或两个。
非金属,诸如陶瓷,并且更优选地碳化物代表这种适合材料的一种类型。碳化物通常特征在于具有为9或更高的莫氏硬度并且碳化物包括碳化硅、碳化硼、碳化钨和碳化钛。碳化物是优选的,因为它们的特征在于具有极高的硬度、不易碎、耐腐蚀和在存在摩擦的情况中抵抗与其他表面粘合。
图12A-12E说明了用于附连到骑手左侧鞋的防滑板组件500的实施例,用于附连到骑手右侧鞋的防滑板组件是防滑板组件500的镜像。防滑板组件500包含大致环形形状的防滑板主体510,该环形形状的防滑板主体510限定了前向防滑板凸出512a和后向防滑板凸出512b。前向和后向防滑板凸出512a、512b的尺寸被设计以及被配置为接合踏板组件250(图1)的相应的前向和后向防滑板保持器280a、280b并且被所述前向和后向防滑板保持器280a、280b保持。前向防滑板保持器280a可以轮廓对应于前向防滑板凸出512a,并且更特别地,对应于前向防滑板凸出512a上的前向具有形状的插入件520a。螺钉530将防滑板组件500的各种部件耦接在一起,诸如,防滑板主体510、隔片540、盘形主体542和底盘532。螺钉530直接将这些防滑板组件500部件安装到骑手的鞋的鞋底(未示出)下侧。
在优选的实施例中,前向防滑板保持器280a和前向防滑板凸出512a(和/或前向具有形状的插入件520a)其中之一由硬化钢形成,并且前向防滑板保持器280a和前向防滑板凸出512a(和/或前向具有形状的插入件520a)中的另一个由硬度的测量值大于硬化钢的材料制成。可替换地或附加地,后向防滑板凸出512b(和/或后向具有形状的插入件520b、521b)和后向防滑板保持器280b其中之一由硬化钢形成,并且后向防滑板凸出512b(和/或后向具有形状的插入件520b、521b)和后向防滑板保持器280b中的另一个由硬度的测量值大于硬化钢的材料形成。
涉及防滑板和踏板组件的接合的摩擦接触表面包含如下一对或两对:(1)前向防滑板凸出512a(底表面或第一促动表面)和前向防滑板保持器280a的面向外的表面;以及(2)后向防滑板凸出512b(底表面514或第一促动表面)和后向防滑板保持器280b的面向外的表面。
涉及防滑板和踏板组件的释放的摩擦接触表面包含如下一对或两对:(1)前向防滑板凸出512a的横向表面和/或其具有形状的元件520a(第二促动表面)和前向防滑板保持器280a的横向表面;以及(2)后向防滑板凸出512b的横向表面和/或其具有形状的元件520b、521b(第二促动表面)和后向防滑板保持器280b的横向表面。
防滑板组件500的后向防滑板凸出512b包含倾斜的第一促动表面514,倾斜的第一促动表面514的形状在第一促动表面514接触后向防滑板保持器280b的外表面并且在后向防滑板保持器280b的外表面上施加向下的力或接触时有利于后向防滑板凸出512b的接合。这对应于由第一促动表面514在后向防滑板保持器280b的外表面上施加的第一力或接触,以促动前向和后向防滑板保持器280a、280b中的一个或两个到屈曲位置,从而允许前向和后向防滑板凸出512a、512b被前向和后向防滑板保持器280a、280b固定。
后向防滑板凸出512包含一对具有形状的元件520b、521b,一对具有形状的元件520b、521b被接收在对应形状的凹口524b、525b内,所述凹口524b、525b在倾斜的第一促动表面514的相对侧上形成并且被包含在由后向防滑板凸出512b的边缘和防滑板组件500所耦接的骑手的鞋的鞋底(未示出)的下侧形成的型腔内。具有形状的元件520b、512b充当凸轮表面以用于驱动踏板组件250,并且更确切地说,驱动前向和后向防滑板保持器280a、280b从接合位置到屈曲位置。具有形状的元件520b、521b优选地由具有硬度的测量值大于硬化钢的材料制成,并且更优选地,由碳化物材料制成。这允许后向防滑板保持器280b的一部分由碳化物材料或其他适合的材料制成。
图12A是防滑板组件500的俯视透视图,示出了接收在对应形状的凹口524b、525b内的两个具有形状的元件520b、521b。图12B是防滑板组件500的俯视透视图,省略了两个具有形状的元件520b、521b,以示出具有形状的凹口524b、525b。如图12A和12B所示,在防滑板组件500的内部释放侧(图12A和12B中的左侧)上的具有形状的元件520b和具有形状的凹口524b具有大致三角形形状,类似于图2中所示的具有形状的插入件220b和具有形状的凹口224b。与此相反,在防滑板组件500的外部释放侧(图12A和图12B的右侧)上的具有形状的元件521b和具有形状的凹口525b具有大致圆形或圆柱形的形状。
在一个实施例中,具有形状的元件521b具有带有圆形边缘的大致圆柱形的形状。当圆柱形元件521b被接收在具有形状的凹口525b内时,其被配置为围绕轴旋转或铰接,以利于从自行车踏板释放防滑板组件500。旋转或铰接降低或消除了当防滑板组件从自行车踏板释放时具有形状的元件和后向防滑板保持器280b的横向表面之间的滑动摩擦。滑动摩擦被滚动阻力取代,滚动阻力使骑手更容易相对于自行车踏板枢转防滑板组件500,以便从踏板释放防滑板组件500。
在一个实施例中,防滑板组件500具有两种类型的具有形状的元件520b和521b。在其他实施例中,防滑板组件500具有两个三角形的元件520b和两个对应形状的凹口524b(类似于图1-4),或者具有两个圆柱形元件521b和两个对应形状的凹口525b。
在一个实施例中,小的黄铜垫片围绕圆柱形元件521b,以在旋转或铰接期间提供更好的润滑。
图13A-13G说明了用于防滑板组件500的右侧鞋样式的环形形状的防滑板主体610的实施例。具有形状的凹口624b、625b对应于图12A-12E中的具有形状的凹口524b、525b。
图14A-14C说明了用于防滑板组件500的圆柱形元件521b的实施例。圆柱形元件包含中心部分592、顶部圆形边缘594和底部圆形边缘596。当顶部圆形边缘594被接收在具有形状的凹口525b内时(图12B),顶部圆形边缘594接合后向防滑板保持器280b的横向表面。
图15A-15D描绘了踏板组件和防滑板组件的一个实施例,其中踏板组件450包含踏板主体472,踏板主体472具有沿主轴A-A设置的防滑板接触元件478。踏板主体上对应于主轴A-A的区域474通常经受当防滑板400被耦接到踏板主体470时由防滑板400施加的最大量的力。当向下行程被施加到踏板主体472时,该力通常是最大的。因此,防滑板接触元件478A和对应的踏板接触元件478B被提供,以降低由接触踏板和防滑板表面所经受的磨损。在优选的实施例中,防滑板接触元件478A被耦接在凹口476内,凹口476沿主轴A-A被设置在踏板主体472的表面上,并且踏板接触元件478B被耦接在防滑板组件400的底盘410的凹口412内。当防滑板组件400被耦接到踏板组件450时,防滑板接触元件478A和踏板接触元件478B彼此直接接触,并且防止踏板组件450和防滑板组件400的剩余表面的磨损。
图16A-16D描绘了踏板组件和防滑板组件的另一实施例,其中踏板组件650(图16C-16D)包含前向防滑板保持器680a和后向防滑板保持器680b,以提供分别与前向防滑板凸出620和后向防滑板凸出622的耦接接合(图16A-16B)。防滑板组件600进一步包含形成在防滑板组件600内的向内横向凸出632和向外横向凸出634,以分别置于向内支撑垫652和向外支撑垫654的顶部。支撑垫652、654沿主轴A-A设置。横向凸出632、634包含凹口677,凹口677容纳踏板接触元件678B。类似地,向内和向外支撑垫652、654类似地包含凹口以容纳防滑板接触元件678A。因此,当防滑板组件600与踏板组件650处于耦接接合时,防滑板接触元件678A直接面对并且物理接触踏板接触元件678B。
在特定的优选实施例中,防滑板和踏板接触元件中的一个或两个由具有硬度的测量值大于硬化钢的材料制成。
若干硬度的测量值中的任意一个可以被用于确定材料与硬化钢的相对硬度,诸如莫氏硬度、维氏硬度、布氏硬度等。不管哪种测量方法,特征在于具有硬度的测量值大于硬化钢的任何材料都可以是用于一组接触表面中的一个或两个的适合的材料。例如,硬化钢通常特征在于具有约为7.0的莫氏硬度。因此,具有大于7.0的莫氏硬度的任意材料都适用于接触表面中的一个或两个。
非金属诸如陶瓷,并且更优选地,碳化物代表这种适合材料的一种类型。碳化物通常特征在于具有为9或更高的莫氏硬度,并且碳化物包括碳化硅、碳化硼、碳化钨和碳化钛。碳化物是优选的,因为它们的特征在于具有极高的硬度、不易碎、耐腐蚀和在存在摩擦的情况中抵抗与其他表面的粘合。
因此,在优选的实施例中,所述材料具有大于7.0的莫氏硬度并且由非金属或碳化物制成,优选地从由碳化硅、碳化硼、碳化钨和碳化钛组成的组中选择。
本文的一般原则是代表踏板组件和防滑板组件之间的接触点的两个踏板和防滑板接触表面中的至少一个(甚至两个)由具有硬度的测量值大于硬化钢(例如,大于7.0的莫氏硬度)的材料制成,优选地由非金属或碳化物制成,优选地从由碳化硅、碳化硼、碳化钨和碳化钛组成的组中选择。
在此描述和要求保护的本发明不被限制在本文公开的特定的优选实施例的范围内,因为这些实施例意图作为本发明的若干方面的说明。而且,除了在此示出和描述的那些以外,本发明的各种修改通过前面的描述对于本领域技术人员将变得显而易见。这些修改也意图落入所附权利要求的范围内。
以下专利公开的所有内容通过引用并入此文:2011年2月1日发布的美国专利No.7,877,904;2009年1月6日发布的美国专利No.7,472,498;2002年12月17日发布的美国专利No.6,494,117和2012年5月3日公开的美国公开No.2012/0103131。