用于自行车前轮的支撑装置的制作方法

1.本发明涉及一种用于自行车前轮的支撑装置，其类型可与用于自行车后轮或其他相关训练装置的滚筒支撑件结合使用


背景技术：

2.所谓的滚筒骑行台(rollers)或固定骑行台(trainers)广泛用于骑行领域。这些设备用于在封闭空间内进行训练，由此自行车可以支撑在固定的支撑件上并在踏板行程上产生可调节的制动作用。
3.在这些设备的背景下，需要能够重现与一般在公路上和户外骑行时实际发生的情况越来越相似的情况和条件。
4.在这种需求的背景下，已经开发了几种解决方案来重现骑行者在户外训练期间可能遇到的真实条件，并与骑行者的活动交互式地工作。
5.考虑到这种交互性，还将前轮支撑件开发成了可以模拟骑行期间发生在车把上的情况，并能够检测训练期间车把的运动。
6.荷兰专利nl2006702中描述了这种支撑件类型的示例，该专利涉及包括倾斜支撑平面的前轮支撑件，该前轮支撑件设置有用于车轮的座并且围绕非竖直轴线在底座上旋转。
7.在us 2009 283648中描述了另一种前轮支撑件解决方案。该专利申请描述了一种用于自行车前轮的支撑结构，其中用于车轮的支撑平面水平布置并且可相对于竖直轴线旋转。
8.为了增加交互性而开发的另一种解决方案由以下支撑件代表：该支撑件能够通过将自行车向上或向下倾斜以再现上坡段或下坡段来模拟路面的坡度。然后，该位置可能伴随着由滚筒骑行台或固定骑行台提供的踏板阻力的适当变化，以模拟上坡或下坡条件。
9.在国际专利申请wo 2019/018416中描述了这种支撑件的示例，该申请涉及一种自行车训练装置，该装置包括具有基本上竖直发展的引导元件和设计成附接到自行车的前轮毂的挡块。挡块能够通过由电动机致动的带沿着引导元件滑动。因此，引导元件能够使挡块在基本上竖直的方向上滑动，从而使自行车的前端升高和降低。
10.然而，需要甚至更大的交互性，特别是提供一种训练装置，其可以将升高/降低前端的功能和能够以适当的方式模拟转向运动的功能结合起来。


技术实现要素：

11.然而，本发明的根本问题是如何提供一种用于自行车前轮的支撑装置，其在结构和功能上被设计为至少部分地解决根据上述现有技术所提及的一个或多个缺点。
12.进一步的目的是提供一种前轮支撑装置，其以简单的结构模拟自行车训练期间的转向运动。
13.本发明的另一个目的是提供一种前轮支撑装置，该装置能够模拟适合于确保用户
足够的稳定性感觉的转向运动。
14.本发明通过自行车前叉支撑装置至少部分地解决了该问题并实现了这些目的，该自行车前叉支撑装置包括旨在置于支撑表面上(例如地面上)的支撑结构、支撑在支撑结构上并且包括可移动元件和被配置为保持前叉的保持元件的固定组。
15.支撑装置还包括用于固定组的升降装置，其被配置为在竖直方向上移动所述可移动元件。
16.优选地，保持元件可与所述可移动元件共同平移。
17.所述叉的保持元件还可旋转地连接到由升降装置移动的可移动元件。
18.应当理解，既能够升高/降低又能够完成相对于支撑结构的旋转的前叉的固定元件的组合运动的可能性，使得在滚筒骑行台或固定骑行台上进行自行车训练期间能够进行对骑行体验的完整模拟，使得能够既重现上坡和下坡条件又为支撑装置提供转向能力。
19.根据本发明的一个方面，保持元件限定叉的锁定轴线，当叉固定到固定组时，所述锁定轴线优选地与自行车的前轮轴重合。
20.以这种方式，可以使用与传统上用于将车轮固定到前叉的系统类似的系统(通常是快速释放螺杆)将自行车固定到支撑装置。
21.在一些实施方式中，保持元件可围绕垂直于锁定轴线的主轴线相对于可移动元件旋转，所述主轴线优选地是基本上竖直的。根据另一方面，保持元件能够关于垂直于锁定轴线和主轴线的副轴线相对于可移动元件旋转，所述副轴线优选地是基本上水平的。
22.在又一方面，保持元件可沿所述锁定轴线平移。
23.应当理解，保持元件的设想运动允许自行车车把转动，同时保持自行车车架，特别是后端，锁定。必须理解的是，自行车转向轴通常具有相对于竖直方向倾斜的方向，并且申请人已经观察到由于转向运动引起的叉的运动可以通过两次旋转和一次平移的组合来再现。无论自行车的几何形状如何，这都有利地发生。
24.然而，显然可以设想不同的运动组合，其中一些可以委托给在其上进行训练的滚筒骑行台或固定骑行台。此外，对于涉及小的旋转转向角的解决方案，如果自行车车架和/或支撑它的结构的弹性变形能力可以补偿叉的运动，则较小的运动，甚至围绕主轴线的简单旋转也可能是足够的。
25.在一些实施方式中，固定组包括弹性返回装置，所述弹性返回装置被配置为将所述保持元件返回到静止位置，优选地返回到相对于沿所述锁定轴线平移的末端位置的中心位置。
26.根据优选实施方式，固定组包括连接到所述可移动元件并沿所述副轴线延伸并支撑托架的销，附加销枢转地连接到托架，所述附加销支撑支撑臂，所述保持元件连接到所述支撑臂。
27.该特征使得能够以同时紧凑的解决方案获得抵抗装置在训练期间受到的重复应力的结构。
28.优选地，提供角度检测装置，其被配置为检测所述保持元件围绕所述主轴线的角度位置。这使得容易实施交互式(也称为智能)转向控制系统。
29.优选地，附加销支撑被配置为由所述角度检测装置检测的磁性元件。在一些实施方式中，磁性元件位于所述附加销的纵向端部处。所述销还可具有通槽，所述附加销延伸穿
过该通槽。
30.这些特征均有助于转向角度检测系统的紧凑实施。
31.在本发明的一些实施方式中，升降装置包括优选竖直发展的引导元件。该引导元件优选地呈细长柱的形式。
32.这些特征使得能够形成坚固且同时紧凑的结构，适于相对于中立位置升高/降低自行车叉，该中立位置与自行车在平地上行驶时通常所处的位置重合。
33.根据另一方面，引导元件以使其可以围绕基本上平行于所述锁定轴线的轴线相对于所述支撑结构摆动的方式固定到支撑结构。
34.在一些实施方式中，支撑装置还包括连接装置，该连接装置被配置为以允许固定组相对于支撑结构沿着横向于竖直方向的补偿方向运动的方式，将所述固定组可滑动地固定到所述支撑结构。
35.应当理解，固定主体相对于支撑结构的移动和/或旋转的可能性允许在滚筒骑行台或固定骑行台上进行自行车训练期间补偿固定组相对于自行车后轴位置的距离。
36.以此方式，能够上下移动自行车的前端，从而模拟倾斜位置，同时由于固定主体可滑动地固定到地面上的支撑结构而确保结构的最大稳定性。
37.优选地，升降装置包括支撑底座。引导元件连接到支撑底座。在一些实施方式中，支撑底座的形状基本上为矩形。优选地，支撑结构以限定纵向方向的方式被拉长，补偿方向基本上平行于纵向方向。
38.根据另一方面，连接装置包括一对导轨和可在所述导轨中滑动的相应滑块。支撑结构可以包括滑块并且升降装置可以包括导轨，或者支撑结构可以包括导轨并且升降装置可以包括滑块。优选地，滑块为在所述导轨中的可滑动杆的形式。在一些实施方式中，每个所述导轨包括沿所述补偿方向布置在所述支撑结构的相对端处的第一部分和第二部分。
39.这些特征使得能够随着时间的推移以简单、坚固且因此可靠的方式获得固定主体和支撑结构之间的可滑动连接。
40.优选地，连接装置还包括返回元件，该返回元件被配置为迫使所述升降装置到达沿所述补偿方向在相应极限位置之间的中间位置。
41.以此方式，升降装置在没有应变的情况下保持在中间位置，简化了自行车在支撑装置上的定位。
42.根据本发明的又一方面，平移装置包括用于致动固定组的装置，该装置被配置为沿所述竖直方向平移固定组，其优选地包括螺杆和内螺纹衬套，所述固定组连接到所述内螺纹衬套。优选地，致动装置包括用于衬套相对于柱形引导元件的防旋转装置，使得可移动元件的平移由于螺杆的旋转而获得。
43.在一些实施方式中，保持元件包括第一锁定元件和第二锁定元件，每个锁定元件被配置为锁定叉的相应臂，所述锁定元件沿所述锁定轴线对齐。优选地，补偿方向横向于该锁定轴线。
44.由于这些特点，可以有效地锁定前叉，保证自行车在训练过程中的稳定性。
45.在一些实施方式中，锁定轴线与补偿方向形成90
°
至60
°
之间的角度。
46.根据另一方面，本发明还涉及上述支撑装置用于自行车训练的用途。
47.根据又一方面，本发明涉及一种自行车训练套件，其包括上述支撑装置和后轮训
练装置，例如滚筒骑行台或固定骑行台。
48.有利地，用于叉的支撑装置和后轮训练装置被配置为使得由支撑装置限定的补偿方向与自行车的纵向发展方向一致。
附图说明
49.这些特征和与其相关的优点从本发明的一些优选实施方式的详细描述中还将更加明显，这些优选实施方式将通过非限制性示例的方式参考附图进行说明，其中：
50.图1是根据本发明的支撑装置与自行车滚筒骑行台联合用于自行车训练时的侧视图；
51.图2是本发明的支撑装置的局部剖视示意图；
52.图3是图1中支撑装置的透视图；
53.图4、图4a和图4b是图1的支撑装置的俯视侧视图以及相应的横截面和纵截面；
54.图5是图1中支撑装置的俯视图；
55.图6是图1的支撑装置的细节透视图和局部剖视图；和
56.图7a和图7b是本发明的支撑装置的一个变型实施方式的两个透视图，分别是前视图和后视图。
具体实施方式
57.首先参考图1，自行车200前轮支撑装置整体用附图标记100表示。
58.本发明的支撑装置100可以有利地与包括支撑件301的训练装置300(例如滚筒骑行台或固定骑行台)结合使用，自行车可以在其后轮轴xp处通过支撑件301支撑。训练装置300以允许模拟蹬踏的方式配置。
59.为此目的，装置300有利地设有制动器，例如磁性、叶片式、液压或机电制动器，以抵消用户的蹬踏，该蹬踏通过链条啮合在其上的一个或多个带齿链轮或通过由后轮轮胎的摩擦力驱动的滚筒传递。换言之，本发明的装置可以与装置300或其他类似系统一起形成训练套件。
60.从图中可以看出，在训练期间，自行车的前叉201以下面更详细描述的方式固定到支撑装置100。
61.现在还参考图2，支撑装置100包括支撑结构1，支撑结构1旨在支撑在基本上平坦的支撑表面s上，例如进行训练的房间的地板。
62.仍参考图1和图2，支撑装置100还包括固定组2，其被配置为保持前叉201。
63.如图3所示，在一些实施方式中，固定组2可以包括被配置为限定前叉201的锁定轴线b的保持元件20。
64.优选地，保持元件20包括在图5中可见的第一锁定元件22a和第二锁定元件22b，每个锁定元件被配置为锁定前叉201的相应臂。
65.第一锁定元件22a和第二锁定元件22b可以例如制成销的形式，或者其中插入快速释放螺杆的管的形式，来以普通的自行车轮毂端部限定固定结构类似的方式限定固定结构。
66.因此可以理解，当前叉201附接到固定组2上时，锁定轴线b与自行车200的前轮轴x
重合。
67.再次参考图2和图3，支撑装置1包括固定组2的升降装置3，其包括优选为细长柱形式的引导元件30。
68.在某些实施方式中，固定组2的可移动元件21可以在引导元件30上滑动，从而允许固定组2，特别是保持元件20在竖直方向v上运动。
69.以这种方式，自行车200的前端可以升高或降低，从而允许在训练期间将其放置在类似于发生在上坡或下坡道路上的位置。
70.现在参考图2，固定组2在竖直方向上的运动通过特殊的致动装置5发生，其在图6的说明性实施方式中更详细地示出。
71.优选地，所述致动装置5包括螺杆51和内螺纹衬套52。通过可以与如图2所示的减速器54相关联的电动机53驱动螺杆围绕轴线z旋转，轴线z优选地与竖直轴线v重合。
72.从图6中可以看出，固定组2连接到衬套52并且螺杆51的旋转决定固定组2沿螺杆的轴线z的运动，所述固定组2沿引导元件30可滑动地被固定。以这种方式，固定组2的竖直位置并且因此自行车前端的竖直位置可以通过控制系统容易地控制，从而实现交互式训练解决方案的最佳实施。
73.在优选实施方式中，致动装置5容纳在形成引导元件30的柱内，电机53和减速器54定位在其基部处。
74.优选地，致动装置5包括衬套52相对于柱形引导元件30的防旋转装置55，以实现可移动元件21随着螺杆51的旋转而平移。在一些实施方式中，旋转装置包括形成在引导元件30中的滑动块56和相应的座36。
75.参考图3、图4和图5，升降装置3可以包括支撑底座31，其优选地具有基本上矩形的形状。
76.引导元件30有利地连接到该支撑底座31并且从其竖直延伸。
77.现在参考图3和图6，根据本发明的另一方面，保持元件20可旋转地连接到所述可移动元件21。
78.如图5示意性示出的，保持元件20在固定组2上的连接可以被配置为使得保持元件20可以以锁定轴线b与所述补偿方向c形成可变角度α的方式旋转。优选地，所述角度α可以在90
°
和60
°
之间，其中90
°
对应于前叉201的直线位置。以这种方式，可以允许把手从中心位置旋转大约
±
30
°
.
79.如图6的示例所示，在一些实施方式中，保持元件20能够关于垂直于锁定轴线b的主轴线s1相对于所述可移动元件21旋转。优选地，主轴线s1基本上是竖直的。
80.根据另一方面，保持元件20还能够关于垂直于锁定轴线b和主轴线s1的副轴线s2相对于移动元件21旋转。
81.副轴线s2优选地是基本上水平的。
82.有利地，保持元件20还可沿锁定轴线b移动。
83.在一些实施方式中，提供弹性返回装置20a，其被配置为将保持元件20返回到静止位置，优选地返回到关于行程最末端位置之间的中心位置。
84.优选地，保持元件20的旋转可以通过连接到可移动元件21并沿副轴线s2延伸的销24获得。
85.支架25可支撑在销上，附加销26可旋转地连接在所述支架25上，该附加销26又支撑支撑臂29，保持元件20连接到该支撑臂29。
86.然后保持元件20可以以允许沿锁定轴线b平移的方式可滑动地连接到支撑臂29。
87.在一些实施方式中，支撑装置包括在图2中示意性示出的角度检测装置23，其被配置为检测所述保持元件围绕所述主轴线s1的角度位置，从而在训练期间检测叉(因此车把)的旋转。
88.角度检测装置23可以例如使用图6所示的座25a固定在支架25上，并且可以放置在附加销26的一端的重叠位置。
89.在一些实施方式中，销26支撑磁性元件27，磁性元件27被配置为由角度检测装置23检测到。磁性元件27可以有利地位于所述附加销26的纵向端部处。
90.为了获得紧凑的结构，可以在销25中设置通槽28，附加销26延伸穿过该通槽。
91.根据本发明的一个方面，支撑底座通过特殊的连接装置4连接到支撑结构1，该连接装置4允许底座31沿着补偿方向c相对于支撑结构1滑动，补偿方向c垂直于竖直方向v。
92.可以理解的是，底座31的滑动决定了固定组2的相应滑动，更一般地，连接装置4也可以不同地配置，只要它们适合将固定组2固定到支撑结构1以允许固定组2沿补偿方向c运动。所述运动可以通过平移或通过旋转发生，例如通过提供引导元件30相对于支撑结构1的铰链轴线y，从而引导元件可以围绕基本上平行于锁定轴线b的轴线相对于支撑结构摆动，例如如图7a和图7b的实施方式中所示。用于获得补偿的其他合适的解决方案可以例如通过以下获得：适当地成形支撑结构1使得其置于弯曲表面上的地面上，这允许支撑装置100始终围绕基本上平行于锁定轴线b的轴线摇摆。
93.从图1中可以看出，固定组2沿补偿方向c的运动允许锁定轴线b更接近或远离训练装置300移动。这样，训练装置300和支撑装置100之间的正确距离可以通过遵循自行车围绕其后轴的倾斜来保持。
94.在一些实施方式中，自行车200可以以整体围绕后轴xp旋转的方式固定到训练装置300。这防止了在向上或向下倾斜时在锁定区域处自行车200和训练装置300之间的刮擦。
95.还应当理解，虽然在图中所示的示例实施方式中，补偿方向基本上与平行于自行车纵向发展的水平方向重合，但可以设想补偿方向c相对于这些方向倾斜的实施方式，只要补偿方向c不平行于自行车的竖直轴和后轴即可。
96.然而，优选地，补偿方向c基本上平行于支撑结构1的纵向发展方向。
97.现在还将参考图4a和图4b描述连接装置4的可能实施方式。
98.特别地，在优选实施方式中，连接装置可以包括一对导轨41和相应的滑块42。优选地，在装置100的横向相对端部处形成有两对导轨和相应的滑块。
99.在一些实施方式中，导轨41形成在支撑结构1中，而滑块42支撑在升降装置3上。然而，显然也可以设想相反的解决方案。
100.优选地，滑块42为在所述导轨41中的可滑动杆的形式。
101.在一些实施方式中，每个导轨41可以包括沿着补偿方向c布置在支撑结构1的相对端处的第一部分41a和第二部分41b。此外，可以提供返回元件43，其被配置成迫使升降装置3到达沿所述补偿方向c在相应极限位置之间的中间位置。
102.因此应当理解，以这种方式制造的支撑装置能够在训练课程中模拟自行车前端的
状况，该状况特别类似于在实际骑行练习期间发生的状况。例如，如果需要真实地模拟上坡和下坡行进和模拟相对于直线行进位置的任何横向偏差，这可能是符合期望的。
103.同时，自行车得到稳定可靠的支撑，有益于使用者的安全和舒适性。