CN1254664A - 自行车的人力推进装置 - Google Patents

Abstract

用于推动自行车的人力推进装置,包括两个脚蹬和两个与自行车的驱动轮连接的旋转曲轴。两根柔性绳缆与曲轴连接,其中一根绳缆将功率从脚蹬传到曲轴,而另一个绳缆在骑车人对一个脚蹬施力时促使另一个脚蹬收回。

Description

自行车的人力推进装置

本申请是本人于1998年9月8日提交的美国专利申请No.09/149,768的部分继续申请。

本发明涉及人力推进装置。本发明特别适用于例如两轮自行车等人力自行车。对于两轮自行车，本装置通过骑车人施加于本装置的脚蹬上的力推动自行车。

现有技术中已知多种推力和传递装置用于自行车和其它人力自行车如健身自行车。最常见的是，自行车由通过适宜的传递装置与一个或多个车轮连接的脚蹬推动或操纵，骑车人蹬踏脚蹬时，脚蹬就穿过自行车架的中心轴沿绕该轴的环形运动路径旋转。

1996年3月5日授权给本发明人的美国专利No.5496051公开了用于推动人力自行车的装置，包括第一和第二脚蹬，脚蹬沿隔开的直线运动路径移动。脚蹬通过传动序列与自行车的驱动轮连接，这个传动序列包括细长的，包围用于驱动自行车的旋转曲轴的柔性传递元件。

本申请人于1998年9月8日提交的美国专利申请No.09/149768公开了一种人力推进装置，它包括一个有枢轴互连连接件的柔性传递件，当脚蹬从伸出位置移动到收回位置时，这些连接件在一个本装置的旋转元件和一个脚蹬之间共同形成一个弯曲的自行支持的结构。

本发明也涉及可用来驱动自行车的人力推进装置，其中，脚蹬通过细长的柔性传递装置有效地与自行车的驱动轮连接。然而，在本发明装置和美国专利N05496051以及上文引述的专利申请的装置之间有很多不同，本发明装置的特征在于，其结构简单、可靠以及易于操作。

本发明的人力推进装置包括第一和第二脚蹬以及脚蹬导卫装置。定装装置将脚蹬安装在脚蹬导卫装置上，以便脚蹬在收回和伸出位置之间反复运动。

本装置还包括安装于自行车架上的第一旋转曲轴和第二旋转曲轴，以及一旋转驱动件。

脚蹬互连装置互连第一和第二脚蹬，并且可操作地在一个脚蹬被施加于其上的力压下从而从其收回位置移动到其伸出位置时，将另一个脚蹬从其伸出位置移动到其收回位置。

脚蹬互连装置包括一个细长的第一柔性件，该柔性件形成一个套，且其第一和第二柔性件段从该套伸出。

第一和第二安装件固定到第一柔性件上隔开的位置上，其中，第一安装件固定到第一柔性件段上，而第二安装件固定到第二柔性件段上。

支持装置将第一柔性件支持在支架上，以保证第一柔性件响应一个脚蹬下压而相对于架移动，第一脚蹬下压时，第一柔性件的移动方向与第二脚蹬下压时其移动方向相反。第一和第二柔性件段分别固定到第一和第二旋转曲轴上，以便交替地将功率从第一和第二脚蹬通过第一和第二旋转曲轴传递给旋转驱动元件，为的是响应脚蹬沿脚蹬导卫装置从收回位置到伸出位置的交替下压和第一柔性件导致的旋转曲轴转动而把扭矩传递给旋转驱动元件。

本发明的其它特征、优点以及目的参见以下说明和附图会变得清楚。附图中：

图1是一个自行车的侧视图，示出根据本发明构造成的装置的优选结构部件；

图2A和2B表示假如本装置在不同工作阶段，分别位于不同相对位置的优选结构组件的示意图；

图3A和图3B表示假如本装置在不同工作阶段，本装置优选结构组件的局部侧视图；

图4A是一个大比例放大了的立面图，表示了一个绳缆、一个脚蹬安装件和本装置采用的有关结构；

图4B是一个表示图3中双头箭号4B-4B所勾出的脚蹬安装件和导卫结构的组件的局部放大断面图；

图4C是一个表示脚蹬安装件详细结构、导槽和有关结构的局部平面放大图；和

图5是一个示意表示本装置采用的结构包括一个离合器和轴承装配的断面放大图。

现参照附图，装有本发明装置的自行车10包括架12和两个轮14、16。轮14由与传统的多链轮齿轮组件15连接的链18驱动。

通过任何适合的装置与架12连接的是组件20。组件20包括罩19和轴承21(见图5)。罩19和轴承21内的链轮轴23是可转动轴颈连接的。可转动驱动链轮或驱动元件22固定到链轮轴23上，紧靠罩19并且从中向外伸出。驱动链轮或驱动元件22是圆周环形的并且环绕其外圆周有与链18啮合的齿。元件22可旋转而通过中间链18驱动轮14。

位于靠近组件20相对两端的是第一旋转曲轴24和第二旋转曲轴26，曲轴与链轮轴23同轴。如图1所示，无论是第一旋转曲轴24还是第二旋转曲轴26顺时针旋转都会使驱动元件22、链18和轮14转动。

再看图5，曲轴24和26分别被轴颈连接于离合器和轴承装配27、29上。离合器和轴承装配可以是传统结构，图中示意地表示出来。曲轴24、26各自的顺时针旋转(如图1所示)通过装配27、29的单向离合器促使链轮轴23和驱动元件22旋转。然而，单向离合器能使曲轴24和26在不影响链轮轴和驱动元件动作情况下逆时针旋转。

自行车架12包括两个确定内侧或轨道36的槽型的平行架32。简单清楚起见，仅示出了一个这种架32，应理解，另一架32具有相同的结构，唯一不同的是位于示出架的另一侧。本发明人的美国专利No.5496051可作为采用并排的两个轨道引导自行车推进机构的两脚蹬的动作这一设想的参考资料，并且这专利的教导被包括在此，用作参考。

在图示实施例中，每个架(见图4A--4C)都有形成于其中并且沿其长度延伸的平行凹部38。凹部38容纳由硬质材料例如钢或其它适宜的摩擦系数小的材料制成的细长的杆状元件39，该件在轨道中为有效地与装于装置中的脚蹬结合在一起的辊40按下述方式起导卫件作用。

辊40由将脚蹬42、44安装到本发明装置的其他部件上的安装件的部分构成。脚蹬42、44与两个脚蹬安装件46连接并且从它们中突出，脚蹬可在安装件的脚蹬安装轴48上旋转。辊40允许脚蹬安装件和脚蹬沿架32的轨道36自由地上下移动。

细长的柔性件50通过与各个脚蹬相联的脚蹬安装件连接到每个脚蹬上，在本公开实施例中，该柔性件是绳缆。简单起见，绳50和下文所述的有机地与之相连的结构在图1中未示出。然而，下文的说明可参见图2A到4C。

绳50形成一个套，它在自由旋转辊或导轮52下通过，导轮52由螺旋张紧弹簧54固定在自行车架12上。架可装有一个罩(未示出)，用于罩住绳50、导轮52和弹簧54以及可能罩住其它相关构件。细长的柔性件或绳50包括段56和段58，这些段彼此平行并且从导轮向上延伸。段56、段58的自由端被固定在曲轴上。具体讲，段56的自由端固定在曲轴26上，而段58的自由端固定在曲轴24上。

每个旋转曲轴形成一个沿其外圆周表面延伸的槽或沟道60。沟道或槽60中接受并且容纳缠绕在曲轴上的柔性件段的那部分。在图2A中，与安装件46连接的段56从曲轴26上完全打开，安装件46和脚蹬44处于延伸位置。相反，段58缠绕在曲轴24上并且位于其槽60中，脚蹬42处于其升起或收回位置。图2B中的情况正好相反，其中脚蹬44升起或收回而脚蹬42下降或延伸。任何适宜的方法都可用来将绳50的自由端固定在旋转曲轴上。

绳缆形式的第二细长柔性件66通过螺旋张紧弹簧69套在固定到架12上的第二导轮或辊68上。绳66的一端固定到曲轴24上而另一端固定到曲轴26上。

绳66两个端部的每一端在被缠绕时都被形成于每个曲轴外圆周表面的槽70接受和容纳。在图示布置中，槽60和70是相互平行的。绳66的远末端与它们各自的旋转曲轴的定位是这样的，即当绳50打开时绳66的一个端部缠绕在曲轴上，反之亦然。例如，参照图2A，脚蹬44向图示的最低或延伸位置的移动会将绳66在绳50从曲轴26的槽60中打开时缠绕在曲轴26的槽70中。这一动作同时造成绳60从曲轴24上打开并使绳50缠绕在曲轴24上。相反的情况示于图2B。

弹簧54、69构成用于在导轮或辊52和68之间张紧绳50和66的偏压装置。具体而言，反向张力施加在绳上，而绳沿着与装置的脚蹬的直线移动路径基本平行的轴线的方向。

每个脚蹬的下降都促使与其相连的旋转曲轴旋转，再促使自行车的驱动元件22旋转，推动车前进。与此同时，绳66与旋转曲轴共同作用，将另一脚移动到上升或收回位置。在自行车被推动前进的同时，这种工作循环完成。

支持绳并且向其提供反向张力的上述导轮和弹簧允许绳作为一个整体，沿张力的轴向和响应施加在脚蹬上的力可相对自行车架进行移动和更换。这样就缓冲了由脚蹬交替下降所施加给绳的振动，并且促使装置工作期间脚蹬之间的平稳转换。

Claims (10)

1.一种用于推动有一个车架的自行车的人力推进装置，该推进装置包括：

第一脚蹬；

第二脚蹬；

由装于上述车架上的分开的第一和第二轨道构成的脚蹬导卫装置；

将上述第一和第二脚蹬安装到上述脚蹬导卫装置上的安装装置，用于上述第一和第二脚蹬在收回和伸出位置之间的往复移动，上述安装装置包括第一安装件和第二安装件，其中，第一安装件联接着第一脚蹬，并支持上述第一脚蹬同时可相对于上述第一轨道滑动，第二安装件联接着第二脚蹬并支持上述第二脚蹬同时可相对于上述第二轨道滑动；

可转动地安装在上述架上的第一旋转曲轴；

可转动地安装在上述架上的第二旋转曲轴；

与上述第一和第二曲轴连接并且可转动地安装在上述架上的旋转驱动元件；

脚蹬互连装置，互连上述第一和第二脚蹬并且可操作地在上述一个脚蹬被施加在其上的力降下而从其收回位置移动到其伸出位置时，将上述另一个脚蹬从其伸出位置移动到其收回位置，上述脚蹬互连装置包括形成一个套以及带有从该套延伸出的第一和第二柔性件段的细长的第一柔性件，上述第一和第二安装件固定到上述第一柔性件分开的位置上，其中上述第一安装件被固定到上述第一柔性件段，而上述第二安装件被固定到上述第二柔性件段；和

支持装置，支持上述架上的上述第一柔性件，以保证第一柔性件响应一脚蹬下降而作的相对于上述架的移动，上述第一脚蹬下降时第一柔性件的移动方向与上述第二脚蹬下降时第一柔性件的移动方向相反，上述第一和第二柔性件段分被固定到上述第一和第二旋转曲轴上，以便交替地将功率从上述第一和第二脚蹬通过上述第一和第二旋转曲轴传递给上述旋转驱动元件，以响应上述脚蹬沿其导卫装置由收回位置到伸出位置的交替下压和由上述第一柔性件引起的旋转曲轴的转动而将扭矩传递给上述旋转驱动元件。

2.根据权利要求1的装置，其特征在于，上述支持装置包括可旋转地与上述架在一个第一位置连接的第一辊，上述第一柔性件在由其自身形成的套中的上述第一辊的一个部分伸出。

3.根据权利要求2的装置，还包括有效地与上述第一辊连接在一起的偏压装置，用于张紧上述第一柔性件。

4.根据权利要求1的装置，还包括一个细长的第二柔性件，该柔性件固定在位于上述第二柔性件上的分开位置上的第一和第二旋转曲轴上，上述第二柔性件响应上述第一柔性件引起的上述旋转曲轴的旋转运动而移动，转动另一个上述旋转曲轴，上述装置还包括第一辊和第二辊，上述第一和第二柔性件分别围绕上述第一和第二辊形成套。

5.根据权利要求4的装置，还包括同时与上述第一辊和上述第二辊连接在一起的偏压装置，用于在上述第一和第二辊之间张紧上述第一和第二柔性件。

6.根据权利要求5装置，其特征在于，上述第一和第二辊对上述第一和第二柔性件施加相反的张力，上述脚蹬沿平行的直线运动路径移动，上述相反的张力沿着基本上平行于上述直线运动路径的一个轴线方向。

7.根据权利要求4的装置，其特征在于，每个上述旋转曲轴都有一个外圆周表面，且确定两个分开的平行槽，在旋转曲轴转动时，一个槽用于接受上述第一柔性件，而另一个槽用于接受上述第二柔性件。

8.根据权利要求6的装置，其特征在于，上述第一和第二柔性件可响应施加到脚蹬上的力作为一个元件相对上述架沿上述轴线移动和替换，用以吸收由上述脚蹬的交替下降引起的施加于上述第一和第二柔性件的振动，并促成上述装置工作期间脚蹬之间的平稳转换。

9.根据权利要求5的位置，其特征在于，上述偏压装置包括一个与上述第一辊连接的第一弹簧和一个与上述第二辊连接的第二弹簧。

10.根据权利要求9的装置，其特征在于，上述第一和第二弹簧都由螺旋张紧弹簧构成。

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