脚踏车的制作方法

脚踏车的制作方法
【专利摘要】一种供骑乘者(11)在地面(36)上使用的脚踏车(1)，包括：框架(2)，具有前部(3)与尾部(4)；座垫(13)，连接到框架(2)；前车轮(5)，绕主轴(17)转动并连接到方向组件(7)；方向机构(8)，联结至方向组件(7)；后车轮(6)，转动地连接至框架尾部(4)；驱动机构(22)或(88)，操作地联结至前车轮(5)及／或后车轮(6)；至少一脚踏板(12)、(92)，在前车轮(5)上。方向组件(7)枢接至框架的前部(3)，绕着正交于主轴(17)的第二轴(15)旋转。配置该脚踏车(1)使脚踏车(1)行进时骑乘者(11)能坐在座垫(13)上可操作的接触方向机构(7)，脚踏车(1)静止时让坐着的骑乘者(11)双脚能到达地面(36)。
【专利说明】脚踏车
[0001]本申请为2011年I月14日进入中国国家阶段、申请号为200980127699.5、发明名称为“脚踏车”的PCT进入国家阶段申请的分案申请。
【技术领域】
[0002]本发明涉及脚踏车，尤其涉及新颖且改良精巧的脚踏车。
【背景技术】
[0003]脚踏车是最风行且有效率的个人交通工具。脚踏车的起源便产生”便士法尼(Penny Farthing) ”脚踏车，具有超大的前车轮与较小的稳定后车轮。便士法尼(Penny-Farthing)脚踏车的这种设计具有许多缺点，包括因直接驱动前车轮的速度/效率限制、很难骑上/骑下以及受限的可移度性。这些缺点造成目前建造良好的钻石框架、链条驱动后轮的脚踏车配置。虽然在材料与辅助设备方面已有大幅的进展，比如煞车、悬吊与齿轮，但是这种脚踏车配置经在后续的120年间少有进展。
[0004]当代脚踏车设计已经大幅受到越野骑乘或街道/车道竞速的影响，而且相对应的脚踏车设计单元大大影响到由脚踏车制造商行销的消费者产品。虽然偏离针对这些运动原意的最佳化设计，但是绝大部分脚踏车是使用在通勤及一般交通工具的城市环境中的非竞赛性应用。城市使用的最佳化脚踏车也已经产生，虽然这些脚踏车是走向具道路导向轮胎的登山脚踏车设计，但是比起竞赛/运动导向的脚踏车还要简化或没有悬吊以及更加直立的座位。他们也能承受稳重、老式以及与更加激烈运动/探险活动相关的缺乏无形替代信任性格的社会观感。
[0005]然而，增加中的城市拥挤、无法改变的燃料成本增加以及位于市区的工作地的优越性，已经对摩托车交通工具运输造成很大的利益。对城市摩托车交通工具运输的这些缺点，大众运输必须展现其他解决方案，尤其是通勤。然而，很多市府当局的挫折是，失去个别交通工具所提供的移动自由性，在个别旅行者中有很大的不愿意。这种不愿意在许多个人也是非常的根深蒂固，使得他们将忍受更加的交通拥挤、加长的旅行时间以及不方便及/或昂贵的停车选择以保持所认知的自由性。
[0006]骑脚踏车对城市运输提供相当吸引人的选项，而且造成可忽略的交通阻塞、零燃料成本、最小维修花费与环境冲击。然而，大量的潜在使用者考虑以下情形而不敢使用城市脚踏车:
[0007]1.对没有大众交通工具辅助的广泛通勤距离的不实用性；
[0008]2.对大部分大众交通工具的不相容性；
[0009]3.当不骑乘及/或携带到大众交通工具上时的存放及/或安全问题；
[0010]4.结合汽车进行多模式旅行时的不方便性；以及
[0011]5.无辅助脚踏垫脚踏车旅行所需要的体能运动。
[0012]结合脚踏车旅行以及大众交通工具或私人车辆对二种运输模式提供潜在协同作用的优点，也即:[0013]使用者保有在旅途的中点都能移动自由，而公交车、火车、电车、汽车或相类似的交通工具则提供其间的快速远距涵盖范围；以及
[0014]这二种交通工具比起汽车旅行皆为低成本、低个人环境冲击。
[0015]进一步的优点还包括市内生活的效率提升，提供移动自由，而没有大众运输工具路线与时间表所造成的困扰。
[0016]不幸的是，脚踏车在不骑乘时，对于装载、携带或一般操控来说也是不方便且笨重的物体。此外，大部分的大众运输工具是设计给携带很少的手提行李且实质上可装载/可携带性的个人。脚踏车对于使用者在进入/走出巴士、火车或电车时会造成很大的处理困难，可能会阻碍大门或通道，妨碍其他旅客，且可能造成轻微撞伤及/或因接触到非弹性的突起物、链条或类似部分而让衣服沾到泥土。许多大众交通工具型式完全无法容纳传统的脚踏车、摩托滑板车、摩托车，或它们必须放在特定的货物柜里。
[0017]虽然占用比摩托交通工具还少的空见，但是传统脚踏车在不使用时对旅行者会有安全问题。不同的锁具、链条以及类似部分被骑乘者经常使用以避免失窃。不幸的是，比较起可调整又快速松脱的配件/附件(比如座垫、车轮、车灯、挂篮、旅行电脑等等)，相当可调整性与简易的脚踏车常常需要骑乘者安全的部分拆解脚踏车的每个配件及/或从锁在架子、柱子等的锁紧脚踏车中将构件完全间隔开。很明显地，共通步骤，比如必须间隔开前车轮并安置相邻的后车轮以使得安全链条/锁具能穿过车轮且必须携带脚踏车座垫、车灯或类似部分，是非常的不方便或不需要。然而，将传统脚踏车带到一般办公室建筑以及商讨楼梯间、升降梯、狭窄走道或办公室隔间，也是充满困难的。
[0018]对于在高级办公室、客户服务或任何需要良好个人表现的环境内的受雇人员，骑脚踏车运动产生进一步的抑制因素。额外的淋浴及/或更衣所伴随的花费，以维持可接受的工作场所，个人表现与卫生，常常被视为太不方便而无法保证脚踏车通勤的努力。电动脚踏车与踏板辅助电动脚踏车都已经发展到辅助骑乘者的腿力。一般，添加电力驱动机构会大幅增加成本以及脚踏车重量，而本身没有对上述城市脚踏车使用的前三大威慑因素。
[0019]在此并不意外，已经有经常且一致的努力以产生实用的折叠、可折叠或其他精巧的脚踏车，以改善上述问题。
[0020]对传统脚踏车框架设计要产生实用性折叠系统实质上的复杂度包括许多突出物，在大部分方位上缺乏稳定性，以及在折叠/直立时需要避免拆解驱动机构(尤其是上油链条驱动器)。虽然这些缺点是城市交通工具选项所面临的较重大问题，以及虽然在城市环境中空间上越为稀少，涵盖拥挤道路、有限停车位、个人工作场所以及城市家庭，折叠脚踏车已经变成日益普遍。因此在产生能提供城市交通工具的精巧脚踏车上也有明显的优点，当不骑乘时也可由个人随时运送及收存。
[0021]然而数个因素已经阻碍到大众对现有技术可折叠脚踏车的接受度，也即:与典型设计特点妥协的性能，包括小直径的车轮，缺乏框架坚硬度；笨重的尺寸、重量以及“全”尺寸折叠脚踏车框架与车轮组合体的最终折叠配置；以及陷阱及/或衣服由链条、齿轮、煞车机构沾上泥土的危险。
[0022]现有的折叠脚踏车可依据车轮直径分类成三类:
[0023]1.全尺寸脚踏车，具有与传统道路脚踏车相当的车轮直径(也即26”)，常常具有单一框架铰链，用以将脚踏车折成一半。几乎不受限制的道路性能是来自最小的成本，如果折叠脚踏车空间以及额外成本有任何缩减；
[0024]2.小型(直径24-16”)车轮，具有更精巧的折叠机构。通常直径20”的车轮被视为有效改善城市骑乘风险的临界大小，比如路边、限速凸块、凹洞以及类似地方；以及
[0025]3.小于直径16”的车轮，对折叠后的体积比起道路性能具有优点。常常牵涉到复杂的折叠机构，这些脚踏车一般很难做远距离骑乘，或在速度上，而且一般会造成高度复杂的骑乘功能性、效率与舒适性。
[0026]这三类脚踏车的目标市场分别在于:间歇性娱乐性使用者，很高兴对加强骑乘性能与舒适性的可折叠性的容易性与速度妥协；城市通勤者，经常旅行且针对可到达距离，可能结合大众交通工具的混合模式通勤；以及具有空间稀少环境的使用者(比如公寓住户、汽车驾驶)，有可能经常使用的需求、短距离且高度可携带性需求、混合模式通勤、船用载具以及类似通勤工具。
[0027]可自我证明的说，最大的潜在市场是在经常性的城市通勤者，需要脚踏车的性能以及有效的折叠，以购买上述第二类为代表。在该类中一般目的设计的可折叠脚踏车包含铰链框架，让二半的框架折叠在一起，使得二车轮实质上相邻。此外，折叠技术常常包括折叠踏板、转动/可拆解座垫以及类似部分。最后的折叠脚踏车还是很大的物件，具有许多突出物与机构，变成缠住使用者或外部物件。此外，车轮直径在不拆解车轮本身时对可能的紧密程度提供基本限制。
[0028]理想化的城市脚踏车中的一些特点包括:保留超步行速度的能力，不论城市环境中高速的最小需求如何(比如超过20km / h-30km / h);可折叠配置与尺寸大小,足够精巧且容易当作实用性的日常背包、手提袋，或小背包来携带；在折叠状态时最少的突出物或突出体；最小的维修需求；足够直径的车轮，用以在遇到如路缘与坑洞的城市障碍时能骑乘舒适以及惯常的跨骑；显眼且高度可视性的骑乘者座垫位置；高度可操控性，尤其是在低速时；足够的稳定性供低阶/中阶技巧的骑乘者骑乘；安全停止装置；无需工具快速精巧；以及重量轻。
[0029]现代脚踏车设计(包括折叠脚踏车)已经大部分落在完善建立的配置上，前车轮操控、后车轮链条驱动(经由链条驱动位于二车轮之间的偏移曲柄)，让骑乘者坐在二相同尺寸大小的车轮之间，具有大约在上腹部高度连接到前车轮的把手操纵。大部分的动力脚踏车与摩托车也采用相同的一般配置。然而这种配置是无法与许多上述折叠脚踏车所需特性相容。典型的折叠脚踏车保留连接到框架的二车轮，绕着实质上中心铰链点大约折叠一半。结果，使用小直径的车轮一般是用来减少折叠脚踏车的体积，因而具有上述的缺点。
[0030]此外，对于踏板驱动脚踏车，从缩小车轮尺寸达成相当程度精巧会在人体工程学有效使用上产生不切实际的小踏板曲柄长度，或需要使用在车轮外部具踏板曲柄的传统链条驱动。在后者的配置中，使用大小适合成人使用的曲柄必须将踏板轴定位在比驱动车轮的旋转轴还高的水平面，以避免在踩踏时接触到地面。
[0031]曝露链条的出现进一步降低携带折叠脚踏车当作背包或小背包而不会弄脏使用者衣服风险的实用性。与拆解并重新连接链条到车轮有关的复杂性，阻碍到当作实用且方便步骤以克服这些缺点的行动。
[0032]缩小脚踏车的车轮轮距能缩小折叠的尺寸大小。然而,缩小后的稳定性在煞车时或撞到障碍物时会因骑乘者高重心而增加翻覆的可能性。把手在骑乘者前方以及在膝盖上方的传统安置会使与上述骑乘者有关的风险恶化，造成骑乘者撞到把手或受困于机器中被把手卡住。
[0033]早期脚踏车的设计开发出多种配置，包括“便士法尼(Penny Farthing) ”脚踏车配置、非对称车轮大小、直接踏板曲柄驱动(也即没有链条与齿轮)及非常大前车轮直径。然而，尤其是从静止起动时，该型具有直接前车轮驱动、前车轮方向踏板脚踏车的困难是，施加到踏板上的压力会产生不稳定的方向效应。绕者前车轮中心驱动踏板曲柄轴也会将人体工学上的限制施加到:框架配置的型式；可能的座垫位置；最大可能踏板曲柄尺寸，没有接触到地面的风险；以及最大与最小车轮直径。
[0034]动力脚踏车可使用辅助动力单元，以补充踏板动力(比如在爬坡时)或单独由电力单元提供动力，比如燃烧引擎或电力驱动。现有技术的动力脚踏车承受上述踏板脚踏车的缺点，加上与结合动力单元至可折叠脚踏车配置相关的额外复杂度、成本及重量。因此很需要一种精巧的脚踏车，具有至少一些上述所需的特点，而减轻至少一些所提出的缺点。尤其是提供这种也可随时折叠到用以存放或运输的精巧包装内的脚踏车。
[0035]所有参考资料，包括本专利说明中所引用的任何专利或专利申请案，在此结合当作参考用。不允许有任何参考资料构成现有技术。对参考资料的讨论是说明其作者所主张，以及 申请人:保留挑战所引用文献的精确性与洽当性的权利。将很明显的了解到，虽然一些现有技术文献在此引用，但是该参考资料并不构成允许任何这些文献在任何国家与技术上形成部分的共通知识。
[0036]要承认的是，“包括” 一词在可变化的管辖权之下可被归类为排除性或包含性的意义。为了本说明书的目的，以及除非有被提到，“包括” 一词具有包含性的意义，也即将用以表示包括不只是直接参考的所条列的元件而已，还有其它未被限定的元件或单元。当“被包括”或“包括有”被使用以有关于某一方法或处理中的一个或多个步骤时，也将使用该基本理由。

【发明内容】

[0037]本发明的目的是指出上述的问题或至少提供有用的选择给一般大众。
[0038]发明的进一步特点与优点将从随后只是实例的说明中而变得明显。
[0039]本发明提供一种新颖的范例给个人城市交通工具，能被定义在多不同特点中，包括骑乘者位置、车轮与框架的相互关系、精巧装置、方向操控、框架配置以及驱动机构。
[0040]要注意的是，“方向组件”与“第二轴”在此为了容易的可读性也是分别称为当作“方向叉杆”与“方向控制轴”。
[0041]如同在此所使用的名词:
[0042]“框架”包括与脚踏车的车轮、方向机构、方向组件及座垫相互联结的任何结构、夕卜壳、本体、单元或元件，以及任何其他未被独立描述的元件，且包括如车轮座垫、托架与类似部分的的配件。
[0043]“车轮”包括完整的车轮组合体，包括地面啮合套管轮胎、安置轮胎的可转动或固定边缘部、无毂车轮、具中心转轴的有毂车轮、辐轮、实心轮、偏心驱动轮、轮缘及/或连接到方向组件的任何其他单元。
[0044]“座垫”包括配置以支撑坐着的骑乘者的任何结构、突出物、平台或凹处，还包括任何相关的支撑单元、配件、结构与任何位置调整机构或设备或类似构件，以及在可拆解座垫中的“座垫” 一词包括座位连接点、结构或配件。
[0045]“方向组件”包括保持前车轮的任何可转动结构,包括单边或双边叉杆、方向管及/或可旋转连接方向组件至框架的任何其他结构。
[0046]“方向机构”包括连接到方向组件用以同向旋转的任何机构、结构，配件，包括连接杆、把手、操纵杆、滑轮、杠杆或类似构件。
[0047]“驱动机构”包括任何机构，用以提供移动力给脚踏车。
[0048]骑乘位置
[0049]当代非斜躺式脚踏车的传统骑乘位置使骑乘者具有弯腰驱干的姿势，部分弯腰而具有较低的头部。对于较高速具有更好的气体动力学优点，这种位置会对骑乘者体形更加拉紧并减轻骑乘者的周边注意力及其他交通的道路现况。
[0050]骑乘者腿部在骑乘者臀部前方的未紧绷配置中，自然的垂直座位对传统脚踏车配置是不实用。然而，本发明的实施例提供具有理想地适合城市交通工具与通勤的骑乘特性的脚踏车。
[0051]依据本发明的特点，提供由骑乘者在地面上使用的脚踏车，该脚踏车包括:一框架，具有前部与尾部；一座垫，连接到该框架；一前车轮，可绕着一主轴转动并连接到一方向组件，该方向组件枢接至该框架的前部，用以绕着正交于该主轴的第二轴旋转；一使用者可操作的方向机构，联结至该方向组件；一后车轮，可转动地连接至该框架的尾部；一驱动机构，可操作地联结至前车轮及/或后车轮；以及至少一脚踏板，在前车轮上；该脚踏车配置成使得当脚踏车在行进时，坐在座垫上于操作接触该方向机构及脚踏板的骑乘者是定位在未拉紧且实质上垂直的姿势而没有实质上躯干倾斜，而在脚踏车静止时，让坐着的骑乘者的脚能到达地面。
[0052]因此，骑乘者能以人体工学平衡且未拉紧的稳定坐姿骑乘上述的脚踏车，骑乘者的腿部向前伸直到前车轮脚踏板，而非放在骑乘者臀部的底下及/或后面。与传统骑乘姿势比较起来，这种垂直的骑乘姿势对城市交通工具提供许多优点，包括:给骑乘者绝佳的视野以及高的视线；展现较大的视觉特征或其他道路使用者的现况；降低肌肉与骨胳的紧绷；以及将骑乘者的腿部放在臀部前稳定且自然的位置，降低所需的最小座垫高度，并因而降低重心且改善稳定性。
[0053]这种骑乘者位置是非常明显对比于绝大部分目前的及历史上的脚踏车设计。传统的骑乘位置会迫使骑乘者经由骑乘者的背部、肩膀与手臂支撑一部分的躯干重量到前把手上。速度最佳化的道路竞赛型脚踏车配置成将骑乘者安置为躯干与头部实质上是在容易斜躺的位置。这种骑乘姿势完全不适合低平均速度且需要高可视度与操控性的城市骑乘/通勤。竞赛脚踏车也很难配置成有效折叠/精巧的设计。
[0054]登山脚踏车与城市特定变化具有更加垂直的躯干骑乘姿势，虽然骑乘者的躯干仍需要倾斜以便使骑乘者到达方向机构与煞车。某种形式的倾斜躯干对脚踏车设计者来说很难避免后车轮踏板曲柄驱动的传统脚踏车所固有的动力学/人体工学，关联到人体比例的限制。
[0055]要了解的是，驱动机构可分成二类，也即由人类使用者/骑乘者(比如踏板曲柄)提供动力的机构或具有独立或使用者/骑乘者外部的动力源(比如电动马达、引擎或类似装置)的机构，在此分别定义成“使用者动力”与“外部动力”。如在此所使用的，“脚踏板”包括在骑乘时用以让使用者放置双脚的任何配件，以及包括可移动物(比如踏板曲柄)、笼状物、可褶迭且同定的踏垫。
[0056]较佳地，该驱动机构包括至少电动马达、发电机、踏板曲柄及链条驱动器、内燃机或外燃机及/或相同的任何结合的其中之一。这些驱动机构在以下随后的段落中会个别地更加完整考虑。
[0057]因此本发明提供在观念上与现有脚踏车设计不同的框架配置/座垫，具有最接近且可相比于由上一世纪便士法尼脚踏车设计所展现出来的骑乘姿势。然而，已知的便士法尼脚踏车设计对以下所解释的本发明来说具有许多关系密切的差异。
[0058]最早的便士法尼脚踏车是由踏板曲柄经由前车轮轴所直接带动的，且因此需要相当大直径的前车轮以提供曲柄转一圈时有足够的速度。然而，大的前车轮直径妨碍到骑乘者坐着时踏到地面上。此外，高的骑乘位置产生高的重心，低的可操纵性及差的煞车性能。便士法尼脚踏车的骑乘者位置会曝露出骑乘者(尤其是在快速减速时)实质上易受伤于:被把手绊住；很难跨骑；“因高座位所产生的力矩绕着前车轮轴的弹弓效应”与非常短的轮距；以及在低速骑乘时因前车轮的不易操控尺寸与无法在地面上使用稳定用的脚而摔落。
[0059]对照相比，当配置且尺寸化以安置骑乘者的脚接触到地面的距离时，本发明的某些实施例会减轻上述每个缺点。这些配置包括结合特定脚踏车框架几何形状/尺寸大小以及很小于传统便士法尼脚踏车的前车轮直径，以产生实际上的迷你脚踏车(Min1-Farthing)。为了区别现有技术的便士法尼脚踏车设计与本发明的实施例，迷你脚踏车(Min1-Farthing)将用来指后者，其中虽然前车轮大于后车轮，不过骑乘者仍能在静止时用双脚接触到地面，并用双脚在前车轮脚踏板/踏板上骑乘脚踏车。
[0060]此外，对于“使用者动力”与“外部动力”驱动机构，在骑乘时将骑乘者的双脚放在前车轮脚踏板上也提供:增加的动态稳定性；互动性骑乘者参与；以及触觉回馈。
[0061]很明显地，骑乘者可经由一个或二个脚踏板以帮助将方向控制输入至前车轮。在某些情形下，脚踏车的方向控制可藉由脚踏板的骑乘者输入单独进行。这种情形会间歇性的在骑乘者的双手被占用时发生，或在某一实施例中，当作主要方向控制的方法时，也即前车轮脚踏板本身是联结至方向组件的使用者可操作方向机构。虽然手动的方向机构在可操控性、可骑乘性与使用难易上最为优越，但是单独的脚控制方向的实施例提供潜在性更加简单而能缩到较小体积的结构。
[0062]可用本发明及其个别性能参数实现的特定方向机构变化的更加完整考量是在后续中会更深入讨论。然而，联结到方向组件的方向机构的位置是特别有关于骑乘者位置的问题。当作对脚踏车性能具有相关影响力的其他配置参数，对本发明而言，是可从以下考量中而辨识出:将手动方向机构安置在从座垫可轻易触及的距离内；座垫高度不超过骑乘者内侧腿部长度；以及脚踏板从座垫位置的平移会使前车轮方向移动而不会被骑乘者双脚干扰或从骑乘者双脚脱离开。
[0063]一般人体具有与不同四肢、身体特征与单元的比例有关的某些相关性已被广泛的建立。例如，相对面伸直手臂的指尖之间的距离大约等于人的高度，而相互链结二组指尖会将双手放在与鼠蹊部相同的高度。因此，虽然有人体型态与大小的自然性变动，但是这些相互关系可用来当作设计参数，以最佳化脚踏车的人体工学，藉以适合大部分的人体骨架。[0064]如上所述，对于使用前车轮脚踏板的本发明实施例，在座垫位置与脚踏板之间具有清楚的物理关系。后车轮的配置与位置对脚踏车性能与精巧性具有某些关系，但并不直接牵涉到骑乘者人体工学与前车轮脚踏板的互相影响以及方相机构。随着人体形的大幅变动，对于配置/骑乘者位置的脚踏车发明性特点，本发明实施例的优点是可定义于相对比例，比率与角度，且不是单独由特定尺寸所定义。结果，适合骑乘者的脚踏车，比如小孩或体形较小的成人，都可以只做适当的改变大小而不脱离本发明的范围。虽然如此，本发明特点的另一优点是，大范围体形的骑乘者可使用相同的配置，而不需调整脚踏车。
[0065]最大座垫高度是受限于骑乘者内侧腿部长度，因此紧接着，脚踏板从座垫间隔开必须是在不大于骑乘者内侧腿部长度的半径弧形内。方向控制脚踏车前车轮以及安置骑乘者双脚到前车轮上的优点是，更加立即的感知到脚踏车的动态、方向控制以及感觉。在传统框架的脚踏车中，前车轮是远离骑乘者的双脚，而且绕着方向控制轴转动方向控制装置(比如把手)，会绕着离开骑乘者重心的转轴而动作。实际上，大部分现有技术脚踏车的方向控制轴是朝向骑乘者的座位，使得与骑乘者躯干的交叉会很小，如果有的话。
[0066]对照相比，本发明的实施例让骑乘者垂直坐在座垫上，其躯干是与该方向控制轴或该第二轴交叉。较佳情形是，该交叉上是发生在直立骑乘者的肩膀。在另一实施例中，手控制该方向机构在实质上是垂直对齐于该方向轴。在另一实施例中，该脚踏板也是位于垂直相邻于该方向轴，或实质上对齐于该方向轴。
[0067]提供实质上绕着一个或多个骑乘者的在前车轮脚踏板上的双脚、膝盖、在方向组件上的双手、肩膀的方向轴而对齐的配置产生高度相互性的可控制及精巧的脚踏车，其中方向组件有效的“穿过”或“绕着”骑乘者身体。骑乘者身体相邻或在方向轴上的这种安置，会让骑乘者对于脚踏车的移动产生更强的立即感与参与感，且类似于其他动态活动或运动(比如滑雪板运动或溜冰板运动)，其中旋转移动是绕着靠近骑乘者/使用者重心的转轴而进行。
[0068]要了解的是，方向轴角度是脚踏车方向几何的影响因素，对脚踏车的实际性能具直接影响力。结合前车轮直径以及方向叉杆偏移，方向轴角度(在脚踏车界中也称作“倾角”)定义出影响方向稳定性与反应之间平衡的“拖曳”程度。
[0069]在一实施例中，已经发现本发明能容纳在70(+ / -10)度之间的方向轴角度Θ，是由平面水平地面所量测。
[0070]因此，依据一特点，本发明提供实质上以下所述的脚踏车，其中第二轴相对于平面水平地面张开70(+ / -10)度，该脚踏车最好是配置成使得骑乘者双脚、骑乘者双手及/或骑乘者肩膀的至少其中之一是绕着或实质上是相邻于纵向垂直平面中的该方向轴。结合骑乘者能安置其双脚在前车轮脚踏板上的需求，这种方向角度范围所隐含的意义是很重要的，如同定义出骑乘者的坐姿及方向轴的附近。现有技术的脚踏车使用较陡的方向角(不会穿过或相邻于使用者的四肢/躯干)或更浅的方向角，产生“斧头型”的前车轮组合体，结果对可实施脚踏板安置而言是距离太远。
[0071]对于人体工学的需求，坐着的骑乘者必须能将其双脚安置在前车轮脚踏板上，这种情形限制坐着的骑乘者与前车轮之间的纵向间隔，以及与方向轴之间的纵向间隔。
[0072]最大座垫高度Y1与骑乘者内侧腿部长度之间具有直接关系。相类似的，前车轮脚踏板与座垫之间的最大间隔具有内部关系，用座垫的高度Y以及座垫与方向轴的水平间隔X表示。当作参考点，坐着的骑乘者的位置可视为由通过骑乘者骨盆及脊柱的垂直线Y或后面座垫边缘的垂直线所代表。
[0073]已经发现到，对于给定的座垫高度Y1，以及方向轴角度Θ =70°，距垂直线Y的方向轴的水平间隔&大约等于0.241。因此，在几何形状上紧接是，到与方向轴交叉的垂直高度Yy是表示成:
[0074]Y2 = 0.1AYlXan Θ +Y1 (I)
[0075]而且紧接着，方向轴与地面交叉以及直线之间的水平距离X3是表示成:
[0076]X3 = tan Θ / (0.1AYlXan Θ +Y1) (2)
[0077]因此，依据特点，本发明提供一种具有第二轴角度70° (+/-10° )以及被定位来承受骑乘者直立躯干的脚踏车座垫的脚踏车，其中骑乘者直立躯干是在离该第二轴与地面的交叉为水平距离X1G / -20% )上,而该地面是由X3 = tan Θ / (0.1AYlXan Θ +Y1)所给定，其中Y1是垂直座垫高度。
[0078]在定义出方向轴与骑乘者座垫之间相互关系的另一方式中，直线Y可当作座垫座垫的后面边缘。虽然骑乘者可有意的进一步朝方向轴向后坐下，但是如此做有性能上的结果，即使骑乘者仍无法到达前车轮脚踏板。坐在进一步离开方向轴会对后车轮增加重量，并相称的减轻施加到前车轮的力量，降低前车轮的抓地力与转弯能力。此外，对于用绕着在方向轴上或相邻于方向轴的枢轴而枢接于框架的座垫所构成的脚踏车，增加后面座垫位置会增加施加到座垫枢轴上的力矩。因此需要适当的加强以容纳这些可能增加整体脚踏车重量的增加力量。所以，座垫的后面能提供适当的参考点给相邻于骑乘者背部、脊柱与肩膀的垂直平面的位置。
[0079]考虑后面座垫边的另一参考点，方向轴18离该座垫边缘的相对应水平间隔X2等于约 0.28Yl。
[0080]因此，依据另一实施例，在方向轴与地面的交叉以及座垫后面边缘之间的水平距离X4为:
[0081]X4 = tan Θ / (0.Θ +Y1)
[0082]其中Θ是方向轴角度，Y1是垂直座垫高度。
[0083]了解到骑乘者体形、座位与个人风格的变化，在另一实施例中，方向轴与地面的交叉以及直线Y之间的水平距离X2是在+或-20%范围内变动。
[0084]车轮-框架相互关系
[0085]便士法尼脚踏车的配置几乎已经完全落在主流使用之外超过一世纪。虽然许多以往的实例仍能被骑乘，但是为了新奇及娱乐目的，现代的复制品已被产制，且不是实用的交通工具，尤其是对于城市运输/通勤。虽然是出自喜好，但是比后车轮大很多的前车轮的便士法尼脚踏车配置，提供许多优点给实际城市专用迷你法尼脚踏车，当结合本发明的其他特点而调整时，包括:可折叠配置；预设的方向机构；外部驱动机构；以及无毂车轮结构。
[0086]将了解到，这不会排除利用非迷你法尼脚踏车配置的本发明实施例(如同在此所描述)，比如与前车轮相同直径或比前车轮还大直径的后车轮。
[0087]依据本发明的特点，提供给骑乘者在地面上使用的脚踏车，包括一框架，具有前部与尾部；一座垫，连接到该框架；一前车轮，可绕着一主轴转动并连接至一方向组件，该方向组件枢接至该框架的前部，用以绕着正交于该主轴的第二轴而转动；一使用者可操作的方向机构，联结至该方向组件；一后车轮，可转动地连接至该框架的尾部，其中前车轮的直径超过后车轮的直径；以及一驱动机构，可操作地联结至前车轮及/或后车轮；该脚踏车可藉移动车轮相互贴近而从直立配置折叠成折叠配置。
[0088]为了将脚踏车折叠成精巧且可携带的配置，可使用不偏离本发明的精神的数种方法，并在此做更加详细的探究。然而，将会很明显的，迷你法尼脚踏车配置提供特定地利用二车轮之间尺寸大小的相对差异性的良机，以方便折叠脚踏车的精巧化。
[0089]与一般小型车轮可折叠城市通勤/运输脚踏车比较，迷你法尼脚踏车配置提供数个潜在性的优点，包括:缩小的体积(直立的与折叠的)，是与具有迷你法尼脚踏车的前车轮相同直径的二车轮的脚踏车比较；优于小型车轮脚踏车的加强的可骑乘性，当前车轮是控制可骑乘性的主要车轮，尤其是骑过障碍物与不平的路面时；前车轮外缘内额外的体积，用于驱动机构及/或存放；以及将脚踏板安置在前车轮上的潜力。
[0090]然而，如上所述，精巧化不只是迷你法尼脚踏车配置的优点而已。因此依据本发明的特点，提供一种供骑乘者在地面上使用的脚踏车，包括:一框架，具有前部与尾部；一座垫，连接至该框架；一前车轮，可绕着一主轴转动并连接至一方向组件，该方向组件是枢接至该框架的前部，绕着正交于该主轴的第二轴而转动；一使用者可操作的方向机构，联结至该方向组件；一后车轮，可转动地连接至该框架的尾部，其中前车轮的直径超过后车轮的直径；一驱动机构，可操作地联结至前车轮及/或后车轮；以及至少一脚踏板，在前车轮上；被配置以包括以下至少其中之一:一手动方向机构，配置并定位以提供实质上在骑乘者腿部前面不会阻碍或妨碍的区域；至少一无毂车轮；及/或至少一外部动力驱动机构，可操作地联结至前车轮及/或后车轮。
[0091]要注意的是，与脚踏车方向机构以及折叠装置有关的本发明的独立发明性特点会在此做个别的且更加详细的讨论。
[0092]如上所述，本发明也可很有利的利用一迷你法尼脚踏车配置，结合无毂前车轮、夕卜部动力驱动机构及/或后车轮驱动机构。无毂前车轮特别有利的是结合精巧化脚踏车作为提供让脚踏车的元件可被精巧化的存放体积的装置。无毂前车轮可以用前车轮中心的孔洞而形成，但不一定是如此。除了存放的可能性以外，前车轮中心孔洞还可容纳驱动机构与悬吊组件，以及贯穿车轮平面的类似装置。此外，由驱动机构所施加的移动动力不需要经由传统车轮方式的中心轴施加。
[0093]因此在一实施例中，这种结合可在一脚踏车中实现，包括:一框架，具有前部与尾部；一座垫，连接到该框架；一无毂前车轮，具有可转动的外缘部，该无毂前车轮枢接至一方向组件，用以绕着一主轴旋转，该方向组件连接该框架的前部，以绕着正交于该主轴的第二轴旋转；一驱动机构，可操作地联结至前车轮；以及一后车轮，可转动地连接至该框架的尾部；其中该驱动机构联结至该外缘部，以造成该前车轮转动。
[0094]联结驱动机构至车轮的这种自由性，在与偏心前车轮驱动机构有关的后续段落中会更加完整的利用。相类似地，边缘驱动无毂前车轮以及使用外部动力驱动机构给本发明迷你法尼脚踏车配置的前车轮及/或后车轮的益处，会在以下段落中更加完整的讨论。
[0095]依据本发明另一特点，对于在此所描述的每个迷你法尼脚踏车实施例(具有比后车轮还大的前车轮)，该脚踏车可以配置成有至少一脚踏板在前车轮上，及/或配置成使得坐在座垫上的骑乘者在脚踏车行进时操作性的接触到方向机构与脚踏板，也能在脚踏车静止时用坐着的骑乘者的双脚到达地面。
[0096]折叠装置
[0097]依据一特点，本发明提供一种给骑乘者在地面使用的脚踏车，该脚踏车包括:一框架，具有:前框架部、后框架部、纵轴，是与第二平面相符，该第二平面是朝向实质上垂直贯穿脚踏车行进的向前与向后方向、以及横轴，正交于该主轴；一座垫，连接至该框架；一前车轮，连接至一方向组件，该前车轮可在绕着一主轴的第一平面上转动，该方向组件枢接于前框架部，用以绕着与该主轴正交的第二轴转动；一使用者可操作的方向机构，联结至该方向组件；一后车轮，可转动地连接后框架部，且可在绕着第三轴的第三平面上转动；以及一驱动机构，可操作地联结至前车轮及/或后车轮；该脚踏车配置成使得骑乘者能在脚踏车行进时坐在该座垫上操作的接触该方向机构，而在脚踏车静止时，让坐着的该骑乘者的双脚都能到达地面，该脚踏车可藉前车相互靠近而从直立骑乘配置被折叠成折叠配置。
[0098]较佳地，该可折叠脚踏车是配置成在前车轮上具有至少一脚踏板及/或该前车轮的直径超过后车轮的直径。
[0099]本发明的可折叠脚踏车在数个方面不同于现有技术的折叠脚踏车，包括折叠方法的速度与简化，以及所达成的精巧化程度。现有技术的脚踏车精巧化落在数个如下的广泛类别中。
[0100]实质上全尺寸且“传统”踏板驱动的现有技术脚踏车是将框架铰链折叠，其中脚踏车实质上是对折成一半，紧接着将延伸座垫杆以及可能的把手做伸缩性的精巧化。虽然这会沿着原始纵向脚踏车轴缩小脚踏车的尺寸大小，但是脚踏车很明显不可避免的在横向上较大，常常伴随着恼人的踏板、把手、煞车线与类似构件的突出物。这种折叠脚踏车的笨重本性会被传统前车轮与后车轮以及防止二折叠车轮组合物密接啮合的相关链条/踏板驱动繁复手续所恶化。
[0101]其他现有技术的可折叠脚踏车已经连锁住脚踏车框架大约一个或多个铰链框架折叠，类似于将折叠婴儿车/婴儿车折叠的方式。虽然这也会缩小脚踏车的原始纵向长度，但是一般来说高度会相对等的增加，导致脚踏车体积只是重新分布而不是大幅度的缩减。
[0102]伸缩性的框架精巧化也被用在现有技术中，虽然这会产生相当大的框架收缩、稳定性与坚固性的问题。结果，虽然经由精巧化的体积缩小可能很重要，但是直立脚踏车一般只适合不常使用、在平坦的地面上短距离旅程。
[0103]在直立骑乘配置以及折叠配置中脚踏车所占用的体积，可由具有接触到脚踏车末端的平面侧边的长方体“盒”体积来定义。可比较的长方体体积是对每个主要脚踏车元件都可定义的，包括车轮、方向装置以及框架组合体。比较形成长方体盒侧边的平面位置的改变，不只是定量出体积的改变，而且还有折叠脚踏车形状的本性。
[0104]依据一特点，本发明因而提供实质上如上所述的折叠脚踏车，其中:
[0105]该脚踏车是以体积方式由相互正交的平行对的垂直与水平平面(当脚踏车是直立时)所定义，区分出相对面的纵向、横向与垂直边界平面，分别位于该脚踏车以及该前车轮、后车轮、方向机构、座垫与框架的纵向、横向与垂直末端。
[0106]该脚踏车配置成从直立骑乘配置折叠成折叠配置，藉由:
[0107]重新定位前车轮与框架成相互靠近，使得前车轮的至少一横向边界平面至少部分重迭于框架横向边界平面之间的区域；[0108]重新定位前车轮与框架成相互靠近，使得框架的至少一横向边界平面至少部分重迭于前车轮横向边界平面之间的区域；
[0109]重新定位后车轮与框架成相互靠近，使得后车轮的至少一横向边界平面至少部分重迭于框架横向边界平面之间的区域；
[0110]重新定位前车轮、后车轮与框架成相互靠近，使得每个前车轮与后车轮的至少一横向边界平面至少部分重迭于框架横向边界平面之间的区域；
[0111]重新定位前车轮与框架成相互靠近，使得前车轮的两横向边界平面重迭于框架横向边界平面之间的区域；
[0112]重新定位前车轮与框架成相互靠近，使得框架的两横向边界平面重迭于前车轮横向边界平面之间的区域；
[0113]重新定位后车轮与框架成相互靠近，使得后车轮的两横向边界平面位于框架横向边界平面之间的区域；
[0114]重新定位前车轮与后车轮成相互靠近，使得后车轮的至少一横向边界平面至少部分重迭于前车轮横向边界平面之间的区域；
[0115]重新定位前车轮与后车轮成相互靠近，使得后车轮的至少一纵向边界平面至少部分重迭于前车轮纵向边界平面之间的区域；
[0116]重新定位前车轮与后车轮成相互靠近，使得后车轮的两横向边界平面位于前车轮横向边界平面之间的区域；
[0117]重新定位前车轮与后车轮成相互靠近，使得后车轮的两纵向边界平面位于前车轮纵向边界平面之间的区域；
[0118]重新定位前车轮与后车轮成相互靠近，使得前车轮的至少一横向边界平面至少部分重迭于后车轮横向边界平面之间的区域；
[0119]重新定位前车轮与后车轮成相互靠近，使得前车轮的至少一纵向边界平面至少部分重迭于后车轮纵向边界平面之间的区域；
[0120]重新定位前车轮与后车轮成相互靠近，使得前车轮的两横向边界平面位于后车轮横向边界平面之间的区域；
[0121]重新定位前车轮与后车轮成相互靠近，使得前车轮的两纵向边界平面位于后车轮纵向边界平面之间的区域；
[0122]重新定位前车轮、后车轮与框架成相互靠近，在脚踏车的垂直边界平面之间保持一固定或缩减的间隔；
[0123]重新定位前车轮、后车轮与框架成相互靠近，在脚踏车的纵向边界平面之间保持一固定或缩减的间隔；
[0124]重新定位前车轮、后车轮与框架成相互靠近，在脚踏车的横向边界平面之间保持一固定或缩减的间隔；
[0125]重新定位前车轮、后车轮与框架成相互靠近，在脚踏车的纵向与垂直边界平面之间皆保持一固定或缩减的间隔；
[0126]重新定位前车轮与框架成相互靠近，使得前车轮的至少部分定位于框架中凹部、围壁、开口、外壳或凹口内；
[0127]重新定位方向机构与框架成相互靠近，使得方向机构的至少部分定位于框架中凹部、围壁、开口、外壳或凹口内；
[0128]重新定位方向组件与框架成相互靠近，使得方向组件的至少部分定位于框架中凹部、围壁、开口、外壳或凹口内；
[0129]重新定位座垫与框架成相互靠近，使得座垫的至少部分定位于框架中凹部、围壁、开口、外壳或凹口内；或
[0130]以上相同方式的任何结合或排列组合。
[0131]依据一特点，本发明因而提供一种实质上如上所述的可折叠脚踏车，其中:该脚踏车是以体积方式由相互正交的平行对的垂直与水平平面所定义，区分出相对面的纵向、横向与垂直边界平面，分别位于该脚踏车以及该前车轮、后车轮、方向机构、座垫与框架的纵向、横向与垂直末端；该脚踏车配置成从直立骑乘配置折叠成折叠配置，藉由重新定位:前车轮、后车轮、方向机构、座垫与框架的至少其中之二成相互靠近，使得纵向、横向与垂直脚踏车边界平面定义出缩小体积的长方体；前车轮、后车轮、方向机构、座垫与框架的任意其中之二成相互靠近，使得纵向、横向与垂直脚踏车边界平面定义出缩小体积的长方体 '及/或所有前车轮、后车轮、方向机构、座垫与框架成相互靠近，使得纵向、横向与垂直脚踏车边界平面定义出缩小体积的长方体。
[0132]对照相比，许多现有技术的脚踏车在从直立骑乘配置折叠时实际上会产生较大的总长方体体积，主要是因为缺少相互锁住的元件。即使针对至少某些主要脚踏车框架元件做最佳化特定设计成共同操作匹配，但是脚踏车的总体积不会减少，尤其是如果只有二个或三个元件被重新定位至其折叠配置时。
[0133]要注意的是，边界平面(垂直、纵向与横向)的个别描述是指关于相对于脚踏车的其空间位置，而非平面本身的向位，也即边界平面分别是在脚踏车附近垂直、纵向与横向分隔开。
[0134]在一实施例中，该方向机构包括连接杆，配置成具有二基座端，该连接杆在一基座端上连接至方向组件且在另一基座端上连接至一对把手。依据一特点，连接杆是从方向组件朝向后面。
[0135]较佳地，连接杆及/或把手可转动的重新定位而与框架及/或前车轮相互靠近，让脚踏车横向边界平面之间的间隔保持固定或变小。
[0136]较佳地，连接杆及/或把手可转动的重新定位而与框架及/或前车相互靠近，让脚踏车纵向边界平面之间的间隔保持固定或变小。
[0137]较佳地，该对把手是形成双杆棒，横向安置而对称于连接杆的二边，每个杆棒能被藉插入框架中相对应接合凹部而重新定位成与框架相互靠近。
[0138]本发明提供很多选择，依据脚踏车特点及/或框架/车轮几合形状的特定需要以折叠该脚踏车。相类似的，为脚踏车定义出边界平面的位置及其元件，可被调整为适合折叠程序中元件之间交互作用的本性。
[0139]例如，虽然后车轮可只部分插入前车轮的凹部内，但是与后车轮匹配的轮胎可被视为完全插入横向前车轮边界平面之间，藉定义出在横向轮胎周边边缘上后车轮横向边界平面，而非后车轮结构。
[0140]藉由原本特性，与每个车轮相匹配的转动地面啮合套管轮胎是每个脚踏车车轮的共同特征。轮胎不需要是橡胶、充气的或甚至可挠曲的。在某些实施例中，轮胎可由硬质、非弹性或半非弹性材料而形成，及/或配置成没有任何孔洞、空气袋、充气或类似结构。相类似的，道路啮合轮胎可形成可由车轮边缘部移动的慎重的物件，或者可以是车轮不可或缺、不可分割及连续的部份。不论轮胎的特定性能与构造，都需要展现出均衡转动的轮廓。结果，较好的是使用轮胎边界平面的位置当作与现有技术脚踏车之间有效比较的辅助，以说明本发明折叠过程中的显著差异。
[0141]依据一特点，前车轮与后车轮可有不同的直径，在其中一车轮中具有凹部或孔洞而能至少部分接受其他车轮的插入。相类似的，在本发明的另一特点中，框架配置成具有一个或多个凹部或孔洞而能接受前车轮、后车轮、方向机构及/或座垫的至少部分插入。
[0142]为了达到有意义的脚踏车精巧化，框架与元件(也即车轮、方向机构及座垫)必须用某种方式相互插其中，或脚踏车的有效体积仍保持不变，即使脚踏车形状已重新配置。元件可藉由二主要方法而相互插入其内，缩小或经由铰链/枢接安排，让铰链部配置成具有匹配表面而能某种形式的共同操作。可折叠脚踏车本质上是关于减少脚踏车重量以加强折叠脚踏车的可携带性。因此，比起全尺寸的传统脚踏车，可折叠脚踏车框架是制造得非常小，而座垫、踏板及把手的位置都用相当长的管状伸缩延伸物保持住。
[0143]在其直立骑乘配置中，比起铰链框架，这种伸缩延伸物很容易弯得太大，且本质上提供较差的结构完整性。当直立时，铰链元件能形成坚固的结构，而提供可靠、可重复及可反向限制的路径给元件以经过其折叠与直立配置之间。然而，在框架及/或车轮中没有适当的凹部或孔洞时，铰链折叠无法产生折叠脚踏车总体积的缩小。为了让车轮插入另一车轮内，很明显的车轮必须具有比另一车轮还小的直径。这会无可避免的导致”斧头”型较大后车轮/较小前车轮安排或便士法尼脚踏车配置，如上所述。不过显示出任一车轮中央的潜在性可使用体积已经在可折叠脚踏车的研发领域中被大大的忽略。这种内部车轮体积尤其适合接收其他车轮，假如具有较小直径且较大车轮最好是无毂车轮。
[0144]依据另一特点，该重新定位包括枢接、铰链、脱离与再连接、伸缩机构、装置、连接物、配件及操控，但并不受限于此。
[0145]较佳地，该前车轮与框架可枢接在一起，将前车轮至少部分插入框架中的凹部或孔洞内。
[0146]较佳地，当脚踏车是朝向垂直直立时，该前车轮重新定位是藉让实质上在垂直平面上的前车轮绕着横向向位的第一折叠轴转动而实现。
[0147]较佳地，该后车轮重新定位是藉让实质上在水平平面上的后车轮绕着正交于第一折叠轴的第二折叠轴转动而实现。在另一实施例中，该后车轮重新定位是藉结合让实质上在垂直平面上的后车轮绕着第二折叠轴而转动及线性移动而实现。
[0148]要了解的是，较小直径的前车轮被折叠到后车轮中的孔洞或凹部内的相反情形，可在相对应方式中达成。在折叠时，其中一车轮被插入一另车轮的所有情况里，需要较小车轮的某种程度的横向移动与纵向移动，以移动到较大车轮的相同平面之外且然后移回，藉以移动围绕较大车轮之孔洞/凹部的车轮周围。
[0149]依据一实施例，后车轮是可释放的绕着位于框架上的铰链而转动，并且当脚踏车是直立配置时具有朝向垂直平面的第二轴。
[0150]在一实施例中，方向机构与座垫是都可绕着第三轴转动。另一方式是，方向机构与座垫是分别地可绕着分开的折叠轴转动。较佳情形是，第三折叠轴是位于第二轴上，也即方向轴，或实质上相邻且正交于第二轴。
[0151]较佳地，前车轮是可释放的被限制不绕着该第二轴(或方向轴)转动，是藉由将方向机构及/或前车轮分别转动到框架中匹配方向机构保持凹部以及前车轮保持凹部内。如果允许前车轮与方向组件绕着方向轴自由转动，则脚踏车的稳定性在折叠时会减弱。将至少部分的方向机构、前车轮及/或方向组件插入框架上的相对应匹配凹部内，以有效的锁住前车轮而不会在折叠时发生不需要的转动以稳定脚踏车。
[0152]可选择地，脚踏车可包括栓锁，可释放地牢固住分别在方向机构保持凹部与前车轮保持凹部内的方向机构及/或前车轮。转动座垫与方向机构以使用单一牢固栓锁。较佳情形是，从直立骑乘配置到折叠配的折叠是由三栓锁而可释放的获得。
[0153]依据本发明的特点，方向机构保持凹部与前车轮保持凹部分别是配置成在框架底部中纵向延长且部分拱形的槽缝以及在框架上部中的纵向槽缝。
[0154]折叠方法
[0155]虽然已经说明本发明可配置成用很广范围的配置方式进行折叠，如同在此所述，但是某些方法与结果提供更加容易、快速及/或简单的折叠。
[0156]依据一特点，本发明提供折叠脚踏车的方法，实质上如上所述的从直立骑乘配置到折叠配置，该方法包括四步骤，以减少横向、纵向与垂直脚踏车边界平面之间的间隔。
[0157]较佳地，该四步骤包括将方向机构、前车轮、后车轮与座垫转动到相互靠近框架。
[0158]现有技术折叠脚踏车的缺点包括:
[0159]需要许多步骤(大于四步骤)以便在所有三个相互正交的边界平面中减少脚踏车的体积；以及需要结合转动及伸缩动作以折叠脚踏车的元件。
[0160]依据一特点，本发明提供一种折叠脚踏车的方法，实质上如上所述的从直立骑乘配置到折叠配置，该方法包括以下次序:
[0161]1.绕着第一折叠轴转动前车轮与框架而相互靠近，使得前车轮的至少一横向边界平面至少部分重迭于该框架横向边界平面之间的区域；
[0162]2.绕着第三折叠轴转动方向机构与框架而相互靠近，使得至少部分的方向机构是定位在框架中的凹部、围壁、开口、外壳或凹口内，藉以避免方向机构与所连接的方向组件相对于框架绕着该第二轴转动；以及
[0163]3.绕着第二折叠轴转动后车轮与框架而相互靠近，使得后车轮的至少一横向边界平面至少部分重迭于该框架横向边界平面之间的区域。
[0164]依据另一特点，本发明提供折叠脚踏车的方法，实质上如上所述的从直立骑乘配置到折叠配置，该方法包括以下次序:
[0165]1.绕着第三折叠轴转动方向机构与框架而相互靠近，使得至少部分的方向机构是定位在框架中的凹部、围壁、开口、外壳或凹口内，藉以避免方向机构与所连接的方向组件相对于框架绕着该第二轴转动；
[0166]2.绕着第一折叠轴转动前车轮与框架而相互靠近，使得前车轮的至少一横向边界平面至少部分重迭于该框架横向边界平面之间的区域；以及
[0167]3.绕着第二折叠轴转动后车轮与框架而相互靠近，使得后车轮的至少一横向边界平面至少部分重迭于该框架横向边界平面之间的区域。
[0168]可以看出来，藉由先转动方向机构到框架凹部内或先转动前车轮到框架凹部内，脚踏车可以配置成牢固住前车轮而不会在折叠时绕着方向轴转动。
[0169]较佳地，该方法也包括第四步骤，绕着第四折叠轴转动方向机构把手而相互靠近至框架。
[0170]较佳地，该等把手是转动到该框架及/或该后车轮的匹配把手凹部内。在实施例中，把手是藉由磁铁可释放地保持在该把手凹部内。较佳情形是，把手凹部是配置成使得后车轮能避免从折叠位置被释放开，而把手是定位在框架把手凹部中。
[0171]较佳地，上述折叠方法的至少其中之一进一步包括以下步骤:
[0172]重新定位一个或多个脚踏板以及框架相互靠近，该步骤可在该方法的任何时间点进行。
[0173]较佳地，该脚踏板新定位是藉转动而实现。较佳情形是，转动一个或一对脚踏板同时转动其他脚踏板。
[0174]要注意的，脚踏板可个别应用在实质上垂直于前车轮平面延伸或折叠直立且实质上与前车轮表面齐平的骑乘位置。脚踏板也可转动的啮合在一起，使得他们都藉移动任一脚踏板而同时上升与下降。
[0175]在另一实施例中，该方法可包括绕着第三折叠轴转动座垫与框架至相互靠近的步骤，使得至少部分的座垫是重新定位在框架中的凹部、围壁、开口、外壳或凹口内，藉以避免方向机构与所连接的方向组件相对于框架绕着该第二轴而转动。
[0176]本发明因此可立即配置成从直立配置折叠到折叠配置，而只使用枢轴或铰链，而没有不同脚踏车元件的任何伸缩或滑动的内部移动。
[0177]如上所述，对不同脚踏车元件，就边界平面而言，适当的定位可依据元件的本质以及与其他元件的相互关系而定义。例如，针对前车轮及后车轮的先前定义包括数个组合体、次元件及类似构件。例如，可方便辨别出折叠时前车轮的体积缩小与位置移动，以安置每个车轮的纵向边界平面到转动轮胎的横向边缘上。这立即显示出本发明能至少部分安置一车轮到另一车轮内及/或一车轮到框架内的方式。
[0178]因此依据实施例，该纵向、垂直与横向的边界平面分别定义出结合在每个前车轮与后车轮的地面啮合套管轮胎的横向垂直与纵向末端。
[0179]依据本发明的较佳特点，脚踏车是可折叠成精巧化的交通工具配置，其中该前车轮方向组件是被可释放地铰链转动而让前车轮朝框架转动。在较佳实施例中，该框架在实质上是拱形，被配置并按规格尺寸切割以配合至少部分前车轮。较佳情形是，框架实质上在横切面上是U形，能接收插入至少部分前车轮周围及可选性的驱动机构。
[0180]在实施例中，脚踏车可折叠成精巧化的交通工具配置，其中框架的尾部是被可释放地铰链转动而让后车轮朝前车轮及/或框架转动。较佳情形是，后车轮被配置并按规格尺寸切割而让转轮被定位于前车轮中心的内侧或相邻。另一实施例中，后车轮是可脱离的能从框架移动，并配合前车轮内。因为后车轮未被传统链条驱动以及相关配件所阻挡，所以上述折叠脚踏车的任一方式都是立即进行。
[0181]方向控制
[0182]很明显地，方向控制是脚踏车性能的关键参数，而且已经是超过一世纪的重大考量主题。本发明的特定方向控制几何形状以及相关框架配置会在稍后作进一步解说。然而，用广泛的用词来看，脚踏车方向控制是被细分成以下的广泛类别:[0183]座垫上-直接；
[0184]座垫上-间接；
[0185]座垫下-直接；以及
[0186]座垫下-间接。
[0187]很明显地，上述分类说明分别是有关于:
[0188]方向机构(比如把手)的位置，相对于为骑乘者座位(也即在座垫上或在座垫下)的垂直位置；以及
[0189]骑乘者的方向控制输入是否直接或间接(比如经由连结物、齿轮、滑轮等)由任何单元、结构或类似机构(比如把手、杠杆、车轮或类似构件)所构成，以转动连接至前车轮的方向组件。
[0190]在本发明的不同实施例中，每个这些方向控制类别都可使用。前二类(座垫上)反应出传统脚踏车方向机构(在前者情形中)以及在后者中的更复杂变化。
[0191]使用座垫上直接方向控制提供简单、可靠及容易使用的已建立完备的益处。大部分骑乘者熟悉上述座垫上直接方向控制连接至前车轮叉杆的把手，且能立即将其技巧用在其他这类的方向机构。然而，缺点包括在发生碰撞或快速减速足以让骑乘者往前朝向把手时，会对骑乘者产生坚硬、缠绕性、潜在伤害性障碍。碰撞或骑乘者摔落而下车到把手上或把手内都会无可避免的造成受伤。这种受伤的主要原因是骑乘者在向前跌倒时无法移动双腿离开把手。被把手缠绕会因相关齿轮与煞车杠杆及煞车线、车灯、车铃以及类似元件的出现而恶化。
[0192]使用座垫上间接方向控制是很不吸引人的选项，除非脚踏车框架配置特别能保护有效操作定位在方向轴或在方向轴上的把手的骑乘者。间接方向控制牵涉到某种形式，将由骑乘者施加到把手、杠杆或相邻于骑乘者的类似元件的方向控制输入转送到可转动方向组件。由于一般拉长的配置，这种方向控制输入常常在斜躺脚踏车上使用。如上所述，对于城市使用，本发明的数个特征加强其效用，尤其是可折叠脚踏车。然而，这些特征很不适合斜躺脚踏车。对小型、可精巧化框架、封闭驱动机构、高度可视性骑乘位置及灵活可操控性的需求并不是斜躺脚踏车的特点。相反的，低倾斜空气动力学座垫位置、高速容量及远距离舒适性对于城市使用来说是不重要或甚至危险。结果，上述座垫上间接方向控制的机构对于折叠城市专用脚踏车来说不是主要选项。
[0193]使用座垫下间接或直接方向控制提供很大的机会给城市专用脚踏车设计，尤其是通勤折脚踏车。城市骑乘不牵涉高速或低矮、弯腰身体位置以极小化空气动力学拖曳力的需求。长车轮基座、大前车轮、后车轮以及具有由手臂产生的部分骑乘者重量的半弯腰骑乘位置，都是可精巧化、可操控城市脚踏车，提供高度骑乘者可视性及注意力。
[0194]在足以让骑乘者从座垫往前扑的快速减速下，不论是骑乘者煞车及/或意外，对于骑乘者来说，很重要的优点是能很容易的下车而不会被方向机构缠绕住。对现有的直立非斜躺脚踏车，这需要实质上不同的方向控制配置。移动方向机构离开骑乘者的前进路径需要方向机构及最好任何其他潜在障碍被定位在骑乘者、躯干及双腿后面。很清楚地，这对驱动机构与框架设计以及方向机构具有隐含的意义。关于方向机构，导向无阻碍向前下车的脚踏车配置的所需准则包括:
[0195]任何手动方向机构位于:骑乘者的座垫底下，及/或骑乘者的背部后面，及/或骑乘者的臀部底下及骑乘者的小腿后面，及/或骑乘者的躯干宽度的横向外面。
[0196]任何手动方向机构是:容易脱离开双脚，及定位在双脚/小腿底下及/或后面。
[0197]因道路安全与可操控制性的结果，将方向机够横向安置在骑乘者的宽度之外会产生具有比一般脚踏车大很多的宽度的不稳定结构。因此，虽然对这种配置没有无法克服的工程阻碍，但是没有如上述的选项吸引人。将方向机构放在骑乘者后面，对经由全范围的方向控制移动以轻易到达并控制方向机构的使用者说，也具有人体工学的复杂性。虽然对本发明方向控制而言脚动方向控制是可实现的方法，无辅助的或结合手动方向控制，但却是主要适合非主流城市使用。脚动方向控制的可能性及缺点已在上述讨论中详细解释。
[0198]因此，对于主要的城市使用脚踏车，将方向机构放在骑乘者的脚胫后面及骑乘者的大腿底下提供很大的协同人体工学的、功能的及可配置的优点。
[0199]因此，依据本发明的特点，提供给骑乘者在地面上使用的脚踏车，该脚踏车包括:一框架，具有前部与尾部；一座垫，连接到该框架；一前车轮，可绕着一主轴转动并连接到一方向组件，该方向组件枢接至该框架的前部，用以绕着正交于该主轴的第二轴旋转；一后车轮，可转动地连接至该框架的尾部；一驱动机构，可操作的联结至前车轮及/或后车轮；至少一脚踏板，在该前车轮上；以及一手动可操作的方向机构，联结至该方向组件；其中该方向机构配置并定位以提供实质上未受阻挡或未受妨碍的区域给该骑乘者的腿部向前。
[0200]较佳地，该脚踏车配置成使得坐在座垫上操作性接触该方向组件与脚踏板的骑乘者在脚踏车行进时是定位于实质上直立姿势而没有躯干弯曲，而当脚踏车静止时让坐着的骑乘者双脚同时到达地面。
[0201]依据本实施例，该方向机构是定位于该座垫底下及/或后面。
[0202]较佳地，该方向机构包括一对把手，定位于该座垫底下及/或后面。较佳情形是，该把手是中心地安置于该框架，用以绕着四元轴转动。
[0203]在实施例中，该四元轴是同轴的第二轴(或方向轴)。较佳情形是，该把手是藉连接杆移离第二轴。连接杆可用任何形式配置，比如单一横梁、管条、杆棒、外壳、棒条、单元、框架或类似构件，并为了人体工学上更加有效的方向控制输入，具有移动把手位置比第二轴还要相互靠近于骑乘者的效果。
[0204]将把手定位在座垫底下是将把手安置在非常自然的操作位置，骑乘者放松的手臂是在躯干任一侧未拉紧的位置。结合骑乘者的腿部放在前车轮脚踏板上，这会将方向机构安置在骑乘者整个身体的底下与后面。结果，在紧急情况而需要下车时，骑乘者只要释放开方向机构并向前或甚至横向下车，而不会变成被脚踏车的任何部分缠绕住，包括方向机构。此外，本发明所提供的直立骑乘位置及高可视性与注意力将骑乘者安置在绝佳身体倾向，用以快速下车及转移脚上的移动。
[0205]为了安置把手(或相对等构件)到理想位置而由骑乘者接近，从方向轴延伸到把手的连接杆提供简单且可靠的配置，以转移骑乘者的转动移动到方向组件/前车轮。如前所述，在一实施例中，方向机构连接杆是配置成具有二基座端，该连接杆是在一基座端上连接至方向组件，并在另一基座端上连接至一对把手。因为连接杆提供直接连接至方向组件，所以不需要改变把手的转动方向，以符合所需的前车轮转动。然而，为了产生前车轮所必需的转动角度，由连接杆的基座端上的把手外接到方向轴的弧形，对某些骑乘者来说可能会不太舒服的到达。结果，加上棒端手柄或尖端到每个把手的外端以经过骑乘者大腿外部及/或臀部附近，是在方向控制移动的整个范围内，将棒端手柄安置成相互靠近至骑乘者身体。因此依据一特点，该把手包括外端部，朝向延伸在骑乘者大腿的附近。在实施例中，把手的外端部实质上是朝向水平行于该连接杆。
[0206]要了解的是，具有条棒端外端部的每个把手的形状可涵盖从连续弯曲条棒至两实质上正交的剖面。以赞美传统脚踏车的方式，把手的末端提供方便的位置以安置任何脚踏车控制装置，比如煞车、节流(外部动力的实施例)车灯等等。
[0207]在另一实施中，该四元轴是从该方向控制角移开。在这个实施例中，方向机构进一步包括传送连接，以传送方向机构的转动移动而产生绕着第二轴与方向组件同方向的相对应转动移动给方向阻件与前车轮。
[0208]该传送连接也可由许多机构形成，包括一个或多个方向杆、滑轮、齿轮、万用接头(比如一对虎克(Hooke)或贾伯汉(Chobham)万用接头)或类似构件。该传送连接可依据一特点至少被部分的该框架包围住。在实施例中，该传送连接配置成提供机械优点，藉此，方向机构的给定转动移动会产生一减低的方向组件转动移动。
[0209]除了把手以外，方向机构还可从任何方便的机构而配置，包括杠杆、滑轮或类似构件。然而，要了解的是，方向机构不需要一定操作在固定的实质上水平平面中，如同传统的把手，也不需要对称的连接至框架。例如，由缆线以及连接至手动手柄的滑轮所形成的方向机构可被移动而经过弯曲移动(主要是骑乘者的前臂)的范围，类似于举起哑铃。在另一实施例中，方向机构可以是可单手操作的。这会让操纵杆型控制的形式被定位在前乘者腿部之间或定位在使用者的一侧上。这些实施例可让骑乘者的自由手/手臂用在许多运动或其他活动中，比如邮件投递。
[0210]框架配置
[0211]在不偏离本发明的范围下，本发明让许多不同的框架配置与构造能被使用。精巧的车轮基座、新颖的座垫/方向安排及迷你法尼脚踏车车轮安排的实施例产生不同的框架需求及对传统脚踏车的限制。
[0212]在一实施例中，框架实质上是拱形，具有对应于前车轮外围且形状为凹部的中心区段。较佳情形是，框架也结合能承接方向组件、方向机构及/或后车轮插入的凹部。因为前车轮是最大的元件，所以将了解的是，精巧化的效果在折叠时是取决于框架及其他元件与前车轮之间的相互作用。拱形框架因此提供实质上是镜面外观的形状给前车轮的外部，以帮助共同操作的匹配。
[0213]然而，另一框架形状与构造可包括实质上为管状的框架构造或横向对称框架，其中前车轮及/或后车轮是沿着框架转动，而不是插入框架内。
[0214]此外，其他方式包括具直线、横梁及/或突出形框架区段外观的框架。
[0215]驱动机构
[0216]如上所述，驱动机构可分成二类，“使用者动力”，也即由使用者/骑乘者提供动力的机构(比如塔板曲柄)，或具有独立或“外部动力”的动力源的机构，也即在使用者/骑乘者的外部，比如电动马达、引擎或类似构件。此外，“脚踏板”一词包括配置以让使用者在骑乘时安置其双脚的任何配件，并包括可移动物(比如踏板曲柄)、笼状物、可折叠及固定的踏垫。
[0217]如上所述，驱动机构可采取许多形式，包括电动马达、发电机、塔俺曲柄、踏板曲柄及齿轮链条驱动器、内燃机或外燃机及/或任何上述相同构件的组合。
[0218]考虑“外部动力”的驱动机构，比如电动马达，现有技术已开发出数种方式，虽然与使用者动力的传统脚踏车的体积比较起来，商品化成功已经减少。这种市场反应的理由是受到不直接与驱动机构有关的因素的结合所影响。主要是，要具有有效的外部驱动便需要足够的骑乘性能，需要具相当耐久力的足够动力驱动。此外，当专用于城市使用时，如上所述，这是有关于折叠脚踏车的效用。脚踏车性能与折叠脚踏车的可携带性(以及可视性)都直接受到脚踏车重量的影响。如同现有技术折叠脚踏车设计的缺点，无可避免的导致较重的可折叠脚踏车，提供非可折叠脚踏车可比较的功能性与性能，外部驱动(比如电动马达)的问题已经专注于补充移动辅助上。
[0219]然而，本发明所达成的精巧化、轻量化与性能的实质益处，使得脚踏车的实施例能完全由具电池电源的电力驱动提供动力。尤其，结合可折叠迷你法尼脚踏车车轮配置的无毂前车轮的封装优点，能使用小很多的框架，可被特定配置成配合折叠车轮内车轮的配置。使用其中一车轮(最好是前车轮)的边缘内的可用体积大部分用无毂车轮进行有效的改善。如果另一较小车轮(比如后车轮)在实用上做得尽可能的小时，在较大车轮的体积内给驱动机构的可用必需体积是很容易被发现。这也排除对折叠/转动元件之间驱动连结物的需求。结果，藉位于相同车轮的驱动机构以驱动较大车轮的可转动边缘部是很有利的。这应用于外部与内部动力驱动机构。较大无毂车轮的可用内部体积也让由驱动机构的其他配件与机构，比如电池、踏板座、链条、齿轮及类似构件，被适当外壳包围住。这不只提供平滑的外表面及保护免于污物与湿气进入，而且还避免骑乘者或其衣物的不预期干扰。
[0220]依据本发明的特点，提供一种脚踏车，包括:一框架，具有前部与尾部；一座垫，连接到该框架；一无毂前车轮，具有可转动的外缘部，该无毂前车轮枢接至一方向组件，用以绕着一主轴旋转，该方向组件连接该框架的前部，以绕着正交于该主轴的第二轴旋转；一驱动机构，操作性的联结至该前车轮；一后车轮，可转动地连接至该框架的尾部；以及至少一脚踏板，位于该前车轮上；其中该驱动机构联结至该外缘部，以造成该前车轮转动。
[0221]这种外缘驱动配置对如电力驱动的外部驱动机构以及如踏板曲柄机构的动力驱动都是很有利的。
[0222]较佳地，该驱动机构是操作性的连接至前车轮，用以绕着平行于该主轴的四元轴转动。
[0223]较佳地，该四元轴是定位于与主轴偏心的前一车轮内。
[0224]较佳地，该四元轴是位于主轴与前车轮的尾部之间。
[0225]在实施例中，驱动机构是经齿轮、皮带驱动、链条或类似构件的其中之一而连结至外缘部。
[0226]上述的脚踏车因此比现有技术的脚踏车提供许多优点。脚踏车的前车轮驱动能省略掉传统外部后车轮链条驱动，也简化对框架的尺寸、结构及几何形状的要求。然而，直接藉安置在主轴上的驱动机构以驱动前车轮会限制最大实际车轮大小、座垫位置及可操控性。驱动机构的偏心安置会有这些缺点，并让最佳化前车轮尺寸被使用而不包含关于地面及骑乘者的最佳人体工学效用的安置及脚踏板的尺寸及/或踏板曲柄。
[0227]要了解的是，可能有数种其他的驱动配置。在实施例中，单一外部驱动机构将推动力应用到前车轮与后车轮。另一方式是，分离的驱动机构分别驱动前车轮与后车轮。这些实施例都提供全车轮驱动给脚踏车，藉此，潜在性的扩展车轮之间的推动力，降低车轮旋转的可能性，并改善摩擦力。在后一实施例中，也提供冗余度，如果有一驱动器无法操作时。在另一实施例中，后车轮可单独的由外部驱动提供动力。
[0228]如上所述，主要的“使用者动力”驱动机构，也即踏板曲柄，以及“外部动力”驱动机构之间的明显差异是需要骑乘者的脚部安置。踩踏踏板曲柄很自然的需要骑乘者的双脚位于可移动的踏板上，而“外部动力”驱动机构让骑乘者的双脚安置于某种型式的静态脚踏板上。由于人体工学上的考量，这种脚踏板的位置实质上可配合踏板曲柄的所需位置。再一次，虽然未在每个实例中重做，但是为了可读性的理由，必须要了解的是，参考脚踏板与踏板曲柄的位置是被解读成可相互改变的预期，其中被相反的明确的描述。
[0229]踏板动力
[0230]针对前轮驱动脚踏车考虑到踏板动力驱动机构的特定情形，可折叠城市脚踏车的最佳车轮尺寸是取决于数个因数。绝佳骑乘性能通常是包含在小直径车轮，尤其经过粗糙道路表面时。然而，在城市环境中，道路表面可属于具坑洞、铁丝网及其他危险的变动品质，而与越野表面比较起来，一般来说还是属于高标准。因此，比全能可折叠脚踏车，城市专用踏板动力脚踏车可使用较小的前车轮。城市用最小车轮尺寸的际限制是，车轮大到足够骑上/骑下路边，而不用骑乘者离座。然而，对于踏板曲柄驱动机构，不可能使用最小实际直径到直接被中心安置踏板曲柄所驱动的车轮上。足够成年人踩踏所需的曲柄长度定义出最小实际车轮尺寸，低于此时，踏板会接触到地面，尤其在转弯时。
[0231]相反地，如果需要具有大车轮直径的脚踏车实施例，中心踏板曲柄再次对可能的最大尺寸造成限制，而不会让骑乘者无法有效的操作踏板及/或在静止时到达地面。
[0232]本发明中使用偏心驱动机构位置免除这些限制，并让最佳车轮直径被选取给外部动力及使用者动力驱动机构。安置踏板曲柄在前车轮上部区间让缩减的车轮直径能被使用，而安置在下部区间能使用较大车轮直径而不包含踩踏效率。
[0233]虽然驱动机构可连结而经由在主轴上动作的机构以转动前车轮，但是这会塞满车轮跨度的中心体积，被用来极大化折叠脚踏车的精巧化。因此，驱动机构最好是连结踏板曲柄至车轮边缘，让驱动机构立即被包围在外壳内，而没有陷害骑乘者或骑乘者衣服的突出物或类似构件，尤其是在折叠配置中。为了帮助精巧化，在实施例中，踏板曲柄/脚踏板被配置成可移动的及/或可转动的，实质上朝向齐平于驱动机构外壳。
[0234]驱动机构可包括一个或多个使用者可选择齿轮或，简单配置成具有单一齿轮比。假设脚踏车主要是用于城市使用，单一齿轮比不一定会有竞赛或登山脚踏车相同的阻碍。也提供能被小型外壳包围住的较轻及简化的驱动机构。
[0235]在实施例中，驱动机构，比如连接至曲柄齿轮的踏板曲柄，是经由中间齿轮可转动的被啮合住，以驱动齿轮而驱动该转动的外缘。该外缘与驱动齿轮可被配置成具有锯齿状啮合介面，或平滑摩擦接触。中间齿轮需要确保曲柄踏板转动的方向配合前车轮的方向，虽然要了解的是，如果能达到令人满意的齿轮比，极端简化的配置可直接从齿轮曲柄驱动边缘部。
[0236]为进一步确保折叠脚踏车表现出圆滑密封的脚踏车，没有曝露的链条、齿轮及类似构件，所以外缘部(及相关的驱动机构)可包围在绕着前车轮延伸当作套管环的一般外壳之内。较佳情形是，方向组件连接至该套管外壳。很明显的，对于熟知该【技术领域】的人士，连接至前车轮的方向组件连接物可为叉杆配置，叉杆臂穿过任一车轮，或在前车轮单一侧上的非对称连接物。润滑油、捕捉到的污物及一般与曝露的外部链条驱动有关的类似物质因此都被挡开以保护骑乘者，让折叠脚踏车能在骑乘者背部上携带，而没有弄脏的疑虑。
[0237]较佳地，外缘部包括或连接至地面啮合轮胎部，通常是充气型轮胎。
[0238]如上所述，具穿过主轴的踏板曲柄的前车轮驱动踏板脚踏车，承受方向力矩的效应，尤其是从静止开始时。将曲柄踏板从主轴向后扳开，提供数种关键性益处，包括增加稳定性(增大的车轮座的帮助)及减小的方向力矩。对具穿过主轴的踏板曲柄的前车轮踏板驱动脚踏车的人体工学限制，需要骑乘者实质上被定位在前车轮顶部。虽然这从非常直立的骑乘位置上提供良好的可视性，但是却增加脚踏车的感测(及实际)的不稳定性，类似于单轮脚踏车。在本发明中将曲柄踏板从主轴向后扳开让骑乘者座垫位置也能向后移动，因此提供较大的稳定性，而保持所需的高可视性的特性及缩短的框架。
[0239]还要了解的是，上述实施例的数种变化都可不偏离本发明的精神。例如，脚踏车可进一步包括结合使用者动力及外部动力机构。通常，使用额外的驱动机构是当作辅助性驱动机构，比如辅助主要踏板动力脚踏的车外部动力机构，或相反。辅助性外部动力驱动机构可提供动力给前车轮或后车轮，且可选取自任何传统上已知的动力驱动装置，包括电力驱动(电池及燃料电池动力)、内燃引擎等等。这种主辅助性的驱动器可帮助在向上陡坡的骑乘者，以及可选择性的被配置成在下坡时/或煞车时提供阻挡及/或电气动力的产生。
[0240]较佳地，该辅助性动力驱动器是位于该驱动机构外壳之内。
[0241]虽然因偏心曲柄踏板的定位而稳定性加强，但是在精巧化框架上实质上直立的骑乘者位置仍有在猛烈的施加前车轮煞车时将骑乘者向前推的危险。骑乘者前方的传统把手的安置在骑乘者被向前推时会有危险。相对的，本发明某些实施例藉安置把手到骑乘者的底下及/或后面而克服这些困难。因此，骑乘者可轻易的在脚踏车的前部上离开脚踏车，而没有任何阻碍。这种下车方式会发生在紧急煞车或甚至以从容不迫的相当慢速度时。这种减速技术对滑板及踏板车的骑乘者已经很普遍。
[0242]脚踏车因此可选择性的配合前煞车及/后煞车。没有煞车的实施例对脚踏车是使用在不超过人类跑步速度的速度下且下车当作速度控制装置使用的城市应用是可能的。
[0243]单轮脚踏车
[0244]可立即看出来，许多框架配置、车轮尺寸与安置以及方向机构都是可能的。后车轮所扮演的支撑角色可在单车轮形式的实施例中一起剔除，包括:一框架，具连接至上部的骑乘者座垫；一无毂车轮，具可转动的外缘部，该车轮是枢接至该框架；以及一踏板曲柄，连结至该外缘部，使车轮随着踏板曲柄的骑乘者转动而转动，该踏板曲柄是偏心定位于车轮内。
[0245]传统单轮脚踏车的不稳定特性是因踏板曲柄的位置在车轮中心。踩踏的最佳骑乘位置是踏板曲柄的转轴稍微在骑乘者躯干前面。虽然很明显，这对从中心曲柄踩踏单车轮是不可能的，但是本发明经由使用偏心踏板曲柄而克服这种问题。增加的踩踏人体工学加强不熟悉单轮脚踏车的骑乘者容易适应以及骑乘效率。
[0246]在另一实施例中，脚踏车可包括其他车轮，以提供三车轮、四车轮或更多车轮的脚踏车。额外的车轮可提供许多配置，比如三轮车配置，从具一对向后稳定性车轮以帮助训练的单轮车而形成，或从如上所述具有在脚踏车后面连接的一个或多个车轮的拱形拖曳物的二轮脚踏车而形成，等等。此外，额外的车轮不一定需要对等于其他脚踏车车轮，且可有不同的尺寸、型式及/或连结物型式，比如经由滑板卡车型配置而连接的车轮。可立即了解至IJ，上述实施例只是示范性且许多可选择的配置是可能的。
[0247]本发明因此提供一种可折叠脚踏车，能方便城市交通，可折叠成精巧化体积供交通工具与存放，对变成缠绕住使用者或其衣服具最小危险性。
【专利附图】

【附图说明】
[0248]图1显示本发明一实施例的可折叠式脚踏车的侧视图；
[0249]图2显示图1的脚踏车与现有现代脚踏车比较的侧视图；
[0250]图3显示图1的脚踏车与便士法尼脚踏车比较的侧视图；
[0251]图4显示图1的脚踏车与迷你便士法尼脚踏车(迷你法尼脚踏车)比较的侧视图；
[0252]图5显示图1的脚踏车与另一种已知的便士法尼脚踏车比较的侧视图；
[0253]图6显示图1的脚踏车以及脚踏车的尺寸的侧视图；
[0254]图7显示图1的脚踏车以及方向角、轴以及斜度的侧视图；
[0255]图8a与图8b分别显示比图1至图5中较小的骑乘者及较大的骑乘者；
[0256]图9显示图1的脚踏车以及折叠轴的侧视图；
[0257]图1Oa与图1Ob分别显示图1的脚踏车，以方向机构及座垫之于直立配置和折叠配置的侧视图；
[0258]图1la显示图1的脚踏车以把手和脚踏板于直立配置的侧视图；
[0259]图1lb显示图1的脚踏车以把手和脚踏板于折叠配置的侧视图；
[0260]图12显示图1的脚踏车以前车轮和后车轮于折叠配置的侧视图；
[0261]图13显示图1的脚踏车以前轮和后轮于折叠配置的侧视图；
[0262]图14a至图14e分别显示图1的脚踏车于直立配置的前视图、后视图、侧视图、平面视图以及底面视图；
[0263]图15a至图15e分别显示图1的脚踏车于折叠配置的前视图、后视图、侧视图、平面视图以及底面视图；
[0264]图16a与图16b分别显示骑乘者以折叠配置携带脚踏车的侧视图及后视图；
[0265]图17a至图17f显示图1的脚踏车由直立配置(图20a)至折叠配置(图20e)的重合顺序的侧视图；
[0266]图18a至图18f显示图1的脚踏车由直立配置(图21a)至折叠配置(图21e)的重合顺序的平面视图；
[0267]图19a至图19f显示图1的脚踏车的折叠顺序以及前车轮和后车轮的垂直及纵向边界平面的侧视图；
[0268]图19g至图191显示图1的脚踏车的折叠顺序以及前车轮和后车轮的横向及纵向边界平面的平面视图；
[0269]图20a至图20f显示图1的脚踏车的折叠顺序以及前、后车轮及框架的横向边界平面的平面视图；
[0270]图20g至图201显示图1的脚踏车折叠顺序以及前、后车轮及框架的横向边界平面的前视图；
[0271]图21a至图21f显示图1的脚踏车沿着前、后车轮及框架的横向边界平面，在脚踏车折叠顺序的不同阶段的底面视图；
[0272]图21g至图211显示图1的脚踏车折叠顺序以及前、后车轮及框架的横向边界平面的后视图；
[0273]图22a至图22e显示使用在图1脚踏车的方向机构的变化；
[0274]图23a至图23e显示交替的方向机构位置与图1的脚踏车方向机构比较的侧视图；
[0275]图24a与图24b分别显示使用在图1的脚踏车交替的垂直方向机构；
[0276]图25a与图25b分别显示本发明两个进一步实施例脚踏车框架与图1的脚踏车比较的象征性表示；
[0277]图26显示本发明另一实施例的脚踏车并与图1的脚踏车比较；
[0278]图27a至27e显示图1的脚踏车以不同车轮尺寸示例的侧视图；
[0279]图28a与28b显示本发明更一实施例的脚踏车并与图1的脚踏车比较；
[0280]图29显示图1的脚踏车之前车轮承轴的侧视图；
[0281]图30a与图30b分别显示使用在图1脚踏车上的前轮的侧视图及横截面图；
[0282]图31a至图31c分别显示使用在图1脚踏车外加动力、使用者动力以及外加动力和使用者动力的结合的驱动机构；
[0283]图32a与图32b分别显示使用在图1脚踏车的踏板辅助驱动机构的侧视图及上视图；
[0284]图33显示本发明另一实施例的可折叠式脚踏车；
[0285]图34a至图34c显示图33的脚踏车的重合顺序的侧视图；
[0286]图35a至图35c显示本发明另一方面的脚踏车的三个实施例；
[0287]图36a与图36b分别显示使用在图33脚踏车的使用者动力踏板驱动机构的侧视图及如视图；
[0288]图37显示使用在脚踏车的使用者动力踏板驱动机构的一种齿轮系统的可能实施例的侧视图；
[0289]图38a至图38c显示本发明另一方面的单轮车的三个实施例。
【具体实施方式】
[0290]骑乘位置
[0291]图1至图21显不本发明代表实施例的一种脚踏车I。
[0292]广义上，用于骑乘者11的脚踏车1，具有一框架2，该框架具有:一框架的前部3、一框架的尾部4、一前车轮5，与该框架的前部3连接、一后车轮6，与该框架的尾部4连接、一方向组件，为方向叉杆7的形式，可枢接至框架的前部3，并可旋转固定住前车轮5、一方向机构8，具有把手9和连接杆10的形式、一脚踏板12，连接至前车轮、以及一个座垫13。
[0293]脚踏车I具有使用上的自然定位，例如，以在垂直平面直立的框架2具有一实质地纵向轴14，与脚踏车行进的前后方向成一直线以及一横向轴15，正交于该纵向轴14。
[0294]座垫13透过座垫固定夹连接于框架的前部3。在显示于图中的较优实施例中，将会察觉该座垫13固定于框架上，也可以相似于当代的座垫固定夹方式，将该座垫13释放连接至后座塾或固定夹。
[0295]虽然不是基本必须的，显示于图1-图36的实施例中，藉由将前车轮5及后车轮6的重新定位与框架2相互靠近，脚踏车I也直立配置和折叠配置之间折叠。座垫13、把手9以及方向叉杆7也可重新定位与框架2相互靠近，而减少脚踏车I所占据的整体体积。脚踏车的折叠方法会分别详细讨论。
[0296]前车轮5连接于以方向叉杆7形式提供的方向组件。前车轮5可在绕着主轴17的第一平面转动，而方向叉杆7枢接至框架的前部3，用以绕着与主轴17正交的第二轴18转动。后车轮6旋转连接至框架的尾部4，并在绕着第三轴19的第三平面转动。框架2具有一实质地弧形部20，该弧形部具有尺寸符合前轮最小部分的实质地U型横截面。后车轮6有小于前车轮5的直径，使得后车轮6可插入前车轮孔径39中。
[0297]每个车轮5、6具有一地面啮合套管轮胎73以及一设置于轮胎73上的旋转轮框部22。
[0298]一种使用者可操作的方向机构8被提供且包含一对把手9，该等把手9透过配置两端点的连接杆10连接至方向叉杆7。连接杆10在一端点连接方向叉杆7，并在另一端点连接一对把手9。把手9的旋转透过连接杆10以及所连接的方向叉杆7而转动前车轮5，以在动作时实施骑乘者的方向控制输入。把手9形成为双杆棒,横向对称的设置于连接杆10的各一侧。
[0299]驱动机制以电动马达21的方式提供(如图31所示，虽然在图1中被前车轮中心外壳76所遮盖)，透过无毂齿轮系统等，有效地联结至前车轮5。
[0300]脚踏板12被提供于前轮5的每一侧，用以在脚踏车I运行时，支撑骑乘者的脚部。
[0301]脚踏车I被配置为骑乘者可以坐在座垫13上，当脚踏车I进行时，透过把手9及脚踏板12与方向叉杆7有效地接触，并在脚踏车I静止时，允许使坐姿骑乘者的脚部接触地面。显而易见地，脚踏车I被配置以支撑骑乘者11在静止或进行时以无压迫基本的直立姿势，而不需要基本躯干的倾斜。
[0302]直立且无压迫的骑乘者位置，明显不同于现在典型及历史上的脚踏车。现有的脚踏车总是要求骑乘者在方向机构上去忍受他们重量的位置，同时倾斜他们的躯干。图2-图4显示一系列适当代表现有技术的脚踏车配置，并虚线迭合于本发明代表性的一实施例。显示于图2-图4的骑乘者11与图1相同，并且绘出尺寸的差异，以及框架和车轮设计的差异。
[0303]虽然登山脚踏车、旅行脚踏车以及其他型态在骑乘者姿势有微量的变化，如图2所示的现代公路竞速脚踏车22是当代脚踏车框架配置的代表。如图2所示的骑乘位置作为无斜靠式脚踏车，使得骑乘者处于躯干倾斜的姿势，部分是以低头的蜷伏状，比对于图1所示本发明实施例的骑乘位置，当代的骑乘位置(图2)透过减少空气阻力被改良用于高速。然而，因此造成骑乘者身体上的更多负担，并且减低了骑乘者对于周围环境的察觉以及交通的路面现况。相反地，图1中脚踏车骑乘者，以骑乘者的腿延伸至前车轮脚踏板12或踏板，而不在使用者臀部的下方或后方，处于人体工学平衡、无压迫稳定的姿势。与现有的骑乘姿势(图2)比较，直立的位置对于都会交通的提供复数个优点，包含:对于骑乘者有优良的视野及较高的视线；对于其他用路人，表现出明显的视觉特征及存在感；减少肌肉与骨胳的负担；放置骑乘者的脚部于臀部前方稳定且自然的位置；减少所需最低座垫的高度，以降低重心且改善稳定性。
[0304]脚踏车I具有比后车轮6大的前车轮5，是明显不同于现存脚踏车的框架/座垫配置，而最为接近从20世纪初期便士法尼设计所展示的骑乘姿势。便士法尼脚踏车23的示例如图3所示并与脚踏车I比较。然而，如之前所指出，便士法尼设计有许多内在问题，而无法在现代的脚踏车中继续存在。相反地，图1的脚踏车以车轮5、6及框架2尺寸配置为允许坐姿骑乘者的脚部可以碰触地面，使得前述便士法尼设计的问题因此减少或消除。
[0305]前车轮上脚踏板12的供应也提供了加强的动态稳定性、骑乘者之间的互动以及触觉的回应。进一步地，脚踏板12可被使用者用为控制前轮方向补助，或者使用者欲将手放开时，作为单独的方向输入。
[0306]一种便士法尼设计小型化的现代变化24如图4所显示并与脚踏车I比较，以企图藉由前车轮的尺寸而允许骑乘者可以脚部接触地面，以减缓原先传统便士法尼脚踏车的问题，然而包含缺点如:脚踏车不可折叠；方向轴角度过高(可能会避免旋转上的费力，使得大车轮具有较小或较投机的方向轴角度)；方向机构把手位于骑乘者的座垫的前方和上方；以及驱动机构是一通过前车轮中心轴的固定曲柄。
[0307]另一种更现代的便士法尼设计25如图5所示，包含比原尺寸便士法尼较投机的方向轴角度以及较小的前车轮尺寸。然而，其仍然使平均的骑乘者在静止时位置过高而不能以放置双脚在地面上，并包含了上述图4所显示的脚踏车所给予的全部其他缺点。
[0308]联结至方向组件的方向机构位置不论如何是特定相关于骑乘位置的问题，其他相关于配置参数包括:设置一手动操作的方向机构8在从座垫13可轻易进入的距离之内；座垫高度不要超过骑乘者脚内部的长度；从座垫位置安装脚踏板，允许前车轮方向不受到骑乘者脚部的干扰，或从脚部分离。
[0309]典型人体支配关于不同肢体的比率、身体特征及零件的相互关系被广泛的建立。不论人体在于形式、身材的天生不同，这些相互关系可能被使用为设计参数以优化脚踏车的人体工学以适合大多数人的人体外型。如以上讨论，对于利用前车轮脚踏板的本发明任一实施例，在座垫13位置和脚踏板12之间具有清楚的物理关系。
[0310]图6-图8显示骑乘者与脚踏车I框架-车轮内部关系的关键参数间的相互关系，特别是第二轴的位置和关系到骑乘者11与座垫13的方向轴18。
[0311]所给予的最大座垫高度受到骑乘者脚内部长度的限制，因此随后脚踏板12从座垫13的分离必须放置在不大于骑乘者脚内部长度半径的弧度内。本发明有助于放置方向轴18于一角度，并有效接近以穿过骑乘者的躯干26与肢体。现有技术上，如图2-图5所示可以明显看见方向轴位于远离直立骑乘者的躯干26。即使骑乘者11有效的倾斜躯干，用以使方向轴穿过接近他们头部27或上胸部的区域，骑乘者剩下的部份包含脚部28、膝盖29以及躯干26则明显的移开。如果骑乘者11以未受压迫垂直位置直立而坐，则方向轴18完全不与骑乘者11相交。
[0312]图6显示方向轴17接近的侧视图，当方向轴17穿过骑乘者的脚部28、膝盖29最后至躯干26，而延伸穿过肩膀31。图8绘出即使骑乘者有明显不同的身材，方向轴17如何维持接近骑乘者的肢体与躯干。图8并同时绘出一个固定高度座垫13，如何仍然使骑乘者能够使用脚踏车I而不需要调整。
[0313]方向轴角度Θ也是在脚踏车中的脚踏车方向几何影响性的参数，对于脚踏车的操纵、稳定度及反应性具有直接的效果。可以在一实施例中发现，用以维持所需的表现以及操控特性对于方向轴角度Θ的方向轴角度Θ允许范围为70(+ / -10)度，是由一水平地面所测量。图7显示以方向轴角度值Θ 60度至80度，以每10度增加的脚踏车。
[0314]给予的人体工学需求为坐姿的骑乘者必须能够将他们的脚部28放置在前车轮脚踏板12上，而约束座垫13和前车轮5的纵向分离X，并因此约束方向轴18。
[0315]最大座垫高度Y1与骑乘者的腿内部长度有一直接的关系。相似地，在前车轮脚踏板12和座垫13之间的最大分离也有一相互关系-两者以座垫高度Y和座垫和方向轴水平分离X的形式。作为一参考点，坐姿骑乘者的位置可能被考虑以一通过骑乘者骨盆及脊椎32垂直线Y表示,或以一后面座垫边缘的垂直线33替代。
[0316]可以发现对于已给予的座垫高度Y1，以及方向轴角度Θ为70度，该方向轴18从该垂直线32的水平分离X1近似于0.24Y1；因此接下来几何上，线32与方向轴18交叉处34的垂直高度Y2以给予的数式表示:
[0317]Y2 = 0.1AYlXan Θ +Y1 (I)
[0318]接下来，对应水平面36方向轴18交叉处35和线32的水平距离X3,以给予的数式表不:
[0319]X3 = tan Θ / (0.Θ +Y1) (2)
[0320]因此，本发明的另一方面提供一种脚踏车1，第二轴角度为70(+ / -10)度且脚踏车座垫13位置从该第二轴18和水平面36交叉处35的水平距离X1G / -20% )在X3 =tan9 / (0.+Y1)时，用以承受骑乘者的直立躯干，其中Y1为垂直座垫高度。
[0321]考虑后面座垫边的替换参考点，从座垫边33对应方向轴18的水平分离X2相近似于 0.28Ylt>
[0322]因此，对应水平面36方向轴18交叉处35和座垫边33的水平距离X4,以给予的数式表示为X4 = tan0 / (OJSYitanQ+Y1)，其中Θ为方向轴角度，Y1为垂直座垫高度。
[0323]为了分辨骑乘者的身材、座垫位置以及个人型态，在更一步的实施例中，对应水平面方向轴交叉处和线的水平距离X，以+ / -20%变化，如图7所示。
[0324]车轮-框架相互关系
[0325]前车轮相对大于后车轮的便士法尼配置，对于实际都会焦点的迷你法尼脚踏车，具有许多优点，本发明利用便士法尼配置连结:可折叠脚踏车配置；预设的方向机构，如下座垫方向控制；额外的驱动机构，如电驱动；以及无毂车轮构造。
[0326]每个特征和容积将透过图9-图34如下所述。
[0327]因此，这里本发明不同的实施被提供例如前文所述的脚踏车，其中该前车轮5的直径大于后车轮6。
[0328]被配置为至少包含:藉由移动该等车轮5、6彼此互相接近，可从直立配置折叠至折叠配置；一手动可操作的方向机构8，配置并定位以提供医无障碍或无负担的区域于骑乘车腿部37的前方；至少一个无毂车轮；以及/或至少一个外部动力驱动机构以有效地偶合前车轮及后车轮6。
[0329]如上所述，本发明也可更优势地利用迷你法尼配置且连接一无毂前车轮5(如图1所示)、一外部动力驱动机构38 (如图31所示)以及/或一后轮驱动机构，无毂前车轮5特别的优势在于结合精巧的脚踏车，作为提供将脚踏车可能精巧零件贮藏体积的装置。无毂车轮可以，但不必须形成一孔洞于车轮中心，作为如图1-图36所示，脚踏车I前车轮5。
[0330]除了贮藏的可能性，车轮的中心孔洞39允许驱动装置、悬吊构件或其他穿过车轮的平面。
[0331]在其中说明的每个迷你法尼实施例(具有大于后车轮的前车轮)，可配置为最少一个脚踏板12在前车轮5上，以及/或组态为使坐姿的骑乘者可以在静止时以双脚接触地面，也可在脚踏车I动作时碰触方向机构8以及脚踏板12。
[0332]精巧装置
[0333]如上所述，并参考图13-图24，脚踏车I可以由直立、骑乘配置藉由将前车轮5、后车轮6、方向机构8、脚踏板12以及方向组件7与框架2相互靠近重新定位而重新配置成折
叠配置。
[0334]图12显示脚踏车I的第二实施例，并且指出其中设置折叠轴，并且关于不同脚踏车零件在直立配置与折叠配置以重新定位重合。
[0335]第一折叠轴40 (如图9所示)被设置在前车轮5与方向叉杆7枢接处，并允许前车轮5和框架2彼此相互枢接。第一折叠轴40平行于主轴17，该主轴17穿过前车轮5的几何中心，且前车轮5绕着该主轴17旋转。
[0336]第二折叠轴41被设置在后车轮6与框架2的连接处，并允许后车轮6和框架2彼此相互枢接，而靠进框架2及前车轮5。第二折叠轴40方向正交于第一折叠轴40，且后车轮6的重新定位藉由绕着第二折叠轴41的垂直平面旋转以及后车轮6线性转换的结合而执行。
[0337]第一折叠轴40以及第二折叠轴41分别枢接于前车轮5以及后车轮6，如图9_图13所示。座垫13以及方向机构8都可枢接于在用于座垫的固定夹的第三折叠轴42上，该固定夹包含一旋转连接以允许座垫13绕着框架2枢接。如之前图6所示，方向机构8包含一通用接头使连接杆10可以枢接。图10显示座垫13和方向机构8从直立配置(图1Oa)到折叠配置(图1Ob)的重新定位。
[0338]第四折叠轴43位于方向机构的把手9和连接杆10之间，并在方向上实质地与连接杆10的纵向轴平行或共轴，使得把手9可以枢接于由直立配置(图1la)到如图1lb所示的折叠配置的垂直平面。图1la及图1lb也显示脚踏板12分别绕着第五折叠轴44重新定位，第五折叠轴44被调准为平行于前车轮5的平面。
[0339]图12以虚线直立的脚踏车I显示后车轮6重新定位于前车轮5的内部，而图13显示脚踏车I的前车轮5和后车轮6折叠配置的定位。
[0340]图9显示栓锁45代表的位置，该等栓锁45用以在直立配置固定前车轮5、后车轮
6、脚踏车座垫13 /方向机构8以及把手9，并可释放以允许前车轮5、后车轮6、脚踏车座垫13 /方向机构8以及把手9分别绕着第一折叠轴40、第二折叠轴41、第三折叠轴42、第四折叠轴43的旋转。可以明显的察觉，脚踏板12不需要栓锁，在直立配置(图15a)运动时，骑乘者脚部压力将明显的固定缴踏板12。将脚踏车座垫13及方向机构8枢接在一起，使得能够使用单一个固定栓锁45。
[0341]图14a至图14e以及图15a至图15e，显示脚踏车I第一实施例在直立配置(图14a至图14e)以及折叠配置(图15a至图15e)。第一实施例在图1_图13的折叠轴(40、41、42、43、44)与第二实施例相似，仅差也于绕着后车轮6重合的第二折叠轴41，在脚踏车I直立时，定向于关于水平面近乎六十度的垂直平面。第二折叠轴41因此允许后车轮6藉由超出脚踏车I的纵向平面旋转，然后回归脚踏车I的平面，再插入前车轮5的孔径39中而重新定位。在图15中，当脚踏车I在折叠配置时，第二折叠轴41可更清楚看见。
[0342]当如图15所示的折叠配置时，脚踏车I明显的具有较小的体积，因此当不骑乘时，可易于运输及储藏。关于成人骑乘者的脚踏车I规格显示于图16中的代表图示，其中显示骑乘者11站立以及以连接脚踏车I的背带携带脚踏车I。
[0343]边界
[0344]脚踏车I在直立配置以及折叠配置所占据的体积，可由平面侧边接触到脚踏车外部的长方体盒子体积来定义。可比较的长方体体积可对于脚踏车主要零件如车轮5、6、方向机构8以及框架2的组合而定义。形成盒子侧边的平面位置变化的比较不只量化体积的变化，也量化折叠脚踏车的性质。如图17-图21所显示，可以藉由垂直与水平平面的相互-正交、平行对(当脚踏车I为直立)而定出反向的纵向、横向及垂直边界平面，分别位于脚踏车I及各个前车轮5、后车轮6、方向机构8、座垫13以及框架2的纵向、横向及垂直极限，而将脚踏车I体积定义。一实施例中，前车轮及后车轮的纵向、垂直及横向边界平面分别藉由包含于前车轮5和后车轮6的地面啮合套管轮胎21的横向、垂直及纵向极限而定义。
[0345]折叠
[0346]一实施例脚踏车I由直立配置到折叠配置重新配置的顺序如图20至图21分别以侧视图和平面视图所显不。
[0347]如前面所指出，脚踏车I藉由将方向机构8、前车轮5、后车轮6、座垫13以及框架2旋转而彼此相互靠近，配置为由直立配置到折叠配置而折叠。
[0348]显而易见地，脚踏车分别的零件重新定位的顺序可能改变，一种脚踏车折叠的较佳方法如图20-图24所示，包含以下顺序:
[0349](I)绕着第五折叠轴旋转脚踏板12，并插入相符的凹部16，大致平放齐平于前车轮5的表面。然而，可以察觉当骑乘者携带脚踏车I时，为了折叠脚踏车，透过重合脚踏板12而消除与骑乘者之间的潜在干扰，此步骤不需要。
[0350](2)绕着第一折叠轴40 —起旋转前车轮5及框架2，使得前车轮5的纵向边界平面104及横向边界平面106分别重迭于框架横向边界平面111及纵向边界平面110之间的区域。将前车轮5和框架2枢接在一起以将前车轮5的一部份插入提供在框架2底面上的弧形凹部69。
[0351](3)绕着第二折叠轴41 一起旋转后车轮6及框架2，使得后车轮6的横向边界平面109及纵向边界平面107分别重迭于前车轮横向边界平面106及纵向边界平面104之间的区域，因此也重迭于框架横向边界平面103及纵向边界平面101。
[0352](4)绕着第三折叠轴42 —起旋转方向机构8及框架2，使得方向机构连接杆10定位于框架2纵向拉杆70的内部，因而避免方向机构8以及连接的方向叉杆7绕着与框架2相关的第二轴旋转。
[0353](5)绕着第四折叠轴43以及框架2旋转把手9。把手9可绕着第四折叠轴43旋转以及插入框架2中相符的框架把手凹部71而与框架2彼此接近而重新定位。把手9被固定于框架把手凹部71，也因而防止后车轮6由折叠位置松脱。
[0354]可选择地，脚踏车藉由将步骤2及步骤3或步骤3及步骤4相互交换也可折叠。[0355]脚踏车I配置为在折叠时固定前车轮5以防止绕着方向轴18旋转，可藉由先旋转方向机构8至凹部70，或事先旋转前车轮5至对应的框架凹部69。可察觉的是，如果前车轮5和方向叉杆7被允许绕着方向轴18自由旋转，则脚踏车I在折叠过程的稳定性将会受损。因此，将方向机构8以及/或前车轮5的至少一部分插入框架2上对应相符的凹部70中，以有效地锁住前车轮5以避免不必要的旋转。
[0356]如图1及图2所示，使用这些方法将脚踏车I重新定位成折叠配置，导致前车轮5、后车轮6、方向机构8以及框架2被重新定位为相互靠近，同时维持脚踏车横向边界平面103、纵向边界平面101以及垂直边界平面102之间的固定或减少的分离。此外，前车轮5、后车轮6、方向机构8、座垫13以及框架2被重新定位为相互靠近使得脚踏车纵向边界平面101、横向边界平面103以及垂直边界平面102被限定成一减少体积的长方体。
[0357]脚踏板12被分别配置于从实质上垂直于前车轮5平面延伸的骑乘位置，或直立重合且插入相符凹部16，实质上齐平于前车轮表面。复数个脚踏板12以传动装置枢接在一起，使得藉由运行时各个踏板而同时上升及下降，因此关于分别地重合脚踏板12，可减少脚踏车I折叠的步骤数量。
[0358]脚踏车I被配置为由直立配置到折叠配至折叠，仅需要枢轴或铰链，而不需要伸缩套筒或各种脚踏车零件的滑移相对运动。
[0359]图20也显示在折叠顺序每个阶段脚踏车的垂直边界平面102及纵向边界平面101对。如图20a-图20f的过程可见，当脚踏车I由直立配置(图20a)被重新配制为折叠配置(图20f)时，在垂直边界平面102与纵向边界平面101之间具有明显的距离缩短。图21a-图21f以平面视图显示与图20a-图20f相同的顺序，并且显示横向边界平面103与纵向边界平面101之间的距离缩短。因此可以看见，藉由将前车轮5、后车轮6、方向机构8、座垫13以及框架2藉由分别对于折叠轴40、41旋转重新定位而彼此互相接近，纵向边界平面101、横向边界平面103以及垂直边界平面102定义出减少体积的立方体。可以察觉的是，只需要藉由将前述的两个脚踏车零件重新定位，藉由该等边界平面所定义的立方体体积结果也会减小。
[0360]图19a-图19f显示在脚踏车折叠顺序中，前车轮5和后车轮6的垂直边界平面105、105和纵向边界平面104、107。脚踏车I被配置为使前车轮5和后车轮6重新定位而彼此互相接近，导致后车轮6的垂直边界平面108和纵向边界平面107的折叠导致分别位于前车轮5垂直边界平面105和纵向边界平面104之间的区域时。此外，可以在图19g-图191中所见，脚踏车I被配置为使前车轮5和后车轮6重新定位而彼此互相接近，导致使后车轮6的横向边界平面109位于前车轮横向平面的区域。在折叠配置时后车轮6完全被包含在前车轮5的垂直边界平面105、纵向边界平面104以及横向边界平面106之间，因此车轮5、6被共同定义为与前车轮5自身相同的相同体积长方体。
[0361]图20a-图20f显示脚踏车I在折叠顺序中的平面视图，同时图20g-图201显示了前视图。图20a-图201也显示了前车轮5和框架2的横向边界平面106、111。可以明显察觉的是，前车轮5和框架2彼此相互接近的重新定位导致前车轮5的横向边界平面106重迭于框架2横向边界平面111的区域。更确切地，在折叠顺序的每个阶段，前车轮5的横向边界平面106重迭于框架2横向边界平面111。
[0362]图21a-图21f显示脚踏车I在折叠顺序中的底面视图，同时图21g-图211显示了后视图。以图20a-图20f相似的方式，图20a-图201显示了后车轮6的横向边界平面109重迭于框架2横向边界平面111。
[0363]方向控制
[0364]如前所述，脚踏车的方向控制可次分为下列的主要项目:
[0365]座垫上-直接；座垫上-间接；座垫下-直接；以及座垫下-间接。
[0366]现有的，如图2所示的当代脚踏车利用座垫上-直接方式以连结前车轮交叉的把手控制方向。
[0367]相反地，如同图1-图21显示脚踏车I的第一脚踏车和第二脚踏车实施例以方向机构具有座垫下-直接的配置，包含位于座垫13后方的把手9和连接杆10。然而，为了产生前车轮5必须的旋转程度，藉由连接杆10末端46的把手9所限定的弧度，可能对于一些骑乘者是一个不舒服的范围。因此，如同图14中显示的实施例，将把手9延伸而包含外端部或从把手9外端部延伸的杆端手握把46，并且定位于穿过骑乘者11大腿或臀部的外侧。这种把手配置设置杆端手握把46更接近骑乘者11且贯穿方向控制动作的范围。这种第一和第二实施例的把手配置，藉由骑乘者11身材的最广范围。设置把手在使用上的理想位置。
[0368]在现有脚踏车的现代方式中，杆端握把46的终端也提供方便位置以放置任意脚踏车操控器，如煞车、油门(用于外部动力驱动实施例)、灯光等。
[0369]在方向机构8中使用细长的连接杆10，具有取代直接连接于方向轴18，而将把手9的移动位置更接近骑乘者11的效果。这创造了人体工学上更有效的方向输入，同时提供一种简单、可靠的配置以传送骑乘者手动输入的旋转动作至方向叉杆7以及前车轮5。坐在座垫13上的骑乘者11在脚踏车I运行时，可以操作性的接触方向叉杆7 (透过把手9及连接杆10)以及脚踏板12，使得处于直立的姿势而不需要将躯干26倾斜。此外，在此配置中，坐姿的骑乘者11在脚踏车I静止时，骑乘者11的双脚28可以同时接触地面。
[0370]包含任意及杆端握把46的把手9横向地向骑乘者躯干宽度外部延伸至一明显的延长，以允许骑乘者对于连接杆10以及方向叉杆7提供一足够的力矩以控制脚踏车方向，同时容易被骑乘者手部30触及。可以察觉的是，把手位置提供一种非常自然的位置，用以藉由骑乘者放松的手臂和躯干26的各一侧，在一无压迫的位置下操作。把手9也位于骑乘者小腿47的后方以及骑乘者大腿48的下方。方向机构8因此提供一种在骑乘者腿部前方具有实质上无阻碍区域的脚踏车I。因此，当骑乘者11将她们的脚28放置在脚踏板12上，方向机构8位于骑乘者整个身体的下方及后方，因而确保骑乘者腿部前方没有障碍或阻碍，该等障碍或阻碍会妨碍脚踏车装设或拆卸以及在碰撞或快速减速时提供纠结的危险。
[0371]如前面所指出，方向控制也可藉由骑乘者推动脚踏板12以及/或前车轮5的侧边以提供方向输入而部份或全部影响。这可以轻易预期，然而仅使用脚踏板12作为方向控制需要比使用把手9更多的熟练性以及强度。
[0372]把手9、连接杆10以及座垫13被置中设置在框架2中，绕着由取代方向轴18的四元轴49旋转，在图8中更清楚显示。把手9藉由从方向轴18延伸至把手9的连接杆10连接方向叉杆7。连接杆10藉由封闭于框架2中的通用接头50连接至方向叉杆7。通用接头50传送杆端握把46、把手9以及连接杆10的旋转运动至方向叉杆7，以产生绕着第二轴18在把手9的同一方向对应的方向叉杆7及前轮5的旋转运动。[0373]连接杆10提供一种对于方向叉杆7的直接连接，如同间接方向配置，不需要改变把手的旋转方向以对应所要求的前轮旋转。通用的联结件也允许连接杆10以及座垫13都在折叠时绕着相同的四元轴49旋转。
[0374]当方向机构把手9被配置为绕着一分离轴旋转至方向轴18，一传送联结件被使用为传送把手9的旋转运动至方向叉杆7，同时维持枢轴旋转方向之间的迭合。传送联结件51的三个实施例被显示于图22、图22a以及图22b，传送联结件51以连接于短桩53的一对实质上平行相连杆52的形式显示，该短桩53位于四元枢轴49处可旋转轴环54的相反侧上，在一对把手9绕着四元枢轴49转动而使方向控制有效。
[0375]把手9的旋转运动透过相连杆52被传输至前车轮5，也被连接于其相反端，以对应连接至方向叉杆7上部的短桩53。图22c-图22d概要地显示替代的传送联结件51实施例，以铰链连接55的形式是从限制绕着中心针57旋转的中央连杆56形成，并且在两端透过枢接滑动零件58连接至连接环轴60及方向组件61的短桩轴59。
[0376]图22c显示更好设置的传送联结件以三个反向旋转表面62、63、64的形式，被连接用以分别在四元轴组49、中间轴65以及方向轴18上旋转。反向旋转表面62、63、64对于方向控制提供一个机械式的优点，其中藉由方向机制绕着四元轴49所给的旋转运动，而产生方向叉杆7绕着方向轴18减少的旋转运动。
[0377]可以明显察觉的是，复数个进一步取代性配置将用以转换方向机制的运动为包含齿轮轴、通用接头、皮带以及滑轮等的前车轮5相对应的运动。此外，方向机构不是必须为一对把手9，也可以由推拉杆、滑轮、具有使用者手柄的缆线等所形成。这些非硬性的方向机构当重合脚踏车时，提供自身的精巧化，同时呈现最小化的阻碍或是在碰撞或紧急分解时的最小化的纠结危险。连接取代性方向机构的运动可配置用与实质上水平平面现有把手的运动比较，对骑乘者提供非正统身体运动的范围。
[0378]可以明显察觉的是，复数个取代性把手9的配置可以被使用，且图23a-图23e显示五个实施例，为了比较目的，以虚线方式重迭于本发明脚踏车I较佳实施例。
[0379]图23a显示一种固定座垫上、直接的把手配置66，与现有的脚踏车把手比较，具有一个中心连接杆10与把手对9延伸正交于骑乘者11的前方。然而，将很快的察觉到，这种配置导致前述现有脚踏车把手配置的在快速拆卸的事件的缺点。
[0380]图23b显不一种位于座垫13后面且从连接杆10正交延伸的一对把手9。这种配置具有座垫下方向控制并结合更简单、可精巧化的把手9的许多优点。然而，这减少了可能的方向弧度，因而骑乘者的手臂运动受到躯干26的限制。相反地，第一及第二实施例具有从把手9延伸的杆端手握把46以避免这种问题。从骑乘者身体各一侧延伸的杆端手握把46的提供允许骑乘者握住对应杆端手握把46的每只手，从她们的躯干后方跨过她们的大腿，超过脚踏车框架2纵向轴的另一侧，而划出大于180度的方向弧度。
[0381]图23c显示一种具有短的杆端手握把46的把手9，允许骑乘者以绕着大于图23b所示的直把手9的弧度旋转把手9。
[0382]图23d显示一种具有可折叠、座垫上、直接的把手配置67的实施例，与图23a所显示的接近，但具有一把手连接杆10，可相对于框架2枢接以允许把手9在折叠配置时向下重合以缩小脚踏车的体积。连接杆10在折叠配置被弯曲以沿着前车轮5和框架2平放。然而此把手配置仍然具有如前所述现有座垫上脚踏车把手配置的缺点。[0383]图23e显示一种进一步具有操控杆68的方向配置的实施例，操控杆68位于座垫13前方骑乘者的两腿之间。替换地，操控杆68也可位于骑乘者的一侧。操控杆68的使用允许方向机构8藉由单手操作，尽管包含了透过复杂性增加的缺点，减少可利用的机械力矩。
[0384]另一个在图24中所显示的方向机构8的实施例，利用把手9连接至连接杆10，该连接杆10绕着共轴于连接杆10的纵向轴的四元轴49旋转。传送联结件(未显示)被提供以连接该连接杆10以及方向叉杆7，并具有依网状传动装置连接以将绕着四元轴49的杆端握把46的旋转运动(见图24b)传送为绕着方向轴18的方向叉杆7的旋转运动。因此，骑乘者可以推动或抬起在框架各一侧的杆端握把46以旋转方向叉杆7而转动车轮5。
[0385]可以再次明显察觉的是，被证明的实施例仅为示范，并且复数个取代性实施例可以被配置为包含本发明的发明性观点。因此，在取代性的实施例(未显示)中，脚踏车I可配置有在前车轮5及/或后车轮6上动作的方向机构8。这将很容易使在此领域中具有技术者了解，然而，后车轮-方向控制难以配置达到静止的稳定性。
[0386]框架配置
[0387]如前所述，本发明第一以及第二较佳实施例具有一框架2，实质上为棋形，形成具有对应前车轮5外圆周的的凹部69 (如图13-图14所显示)的中心截面。前车轮5具有用以固定脚踏板12的脚踏板凹部16(如图14所示)，以及用以固定后车轮6的孔洞39。框架2也具有凹部70，71 (如图14所示)，用以分别接收连接杆10以及把手9的插入。
[0388]同时拱形的框架形状对于前车轮5的外部提供一种实质上镜射的外观形状，以助于共同操作的匹配，将明显察觉的是，在不背离本发明的发明性的范围，也可能有取代性的框架外型或构造。举例来说，两个取代性的框架形状大致在图25a及图25b中显示，且具有管状的骨架构造。因此在一实施例中，在折叠配置时，前车轮5和后车轮6可沿着框架2边缘枢接，而不是插入框架2的凹部配置。
[0389]图26显示另一个取代性的实施例，其中前车轮5及后车轮6是相同尺寸，且框架横向地不对称，其中前车轮5及/或后车轮6可设置为沿着彼此的边缘枢接，而不是插入框架2中。
[0390]车轮尺寸进一步可能的变化显示于图中27a-图27e中，分别关于以虚线显示第二脚踏车实施例车轮尺寸的变化。与该第二实施例比较，这些变化分别显示:
[0391]较小的前车轮(图27a);较大的前车轮(图27b);明显较小的前车轮(图27c)；较小的后车轮(图27d);以及较大的后车轮(图27e)。
[0392]在图27所显示的每个前述实施例中，前车轮5大于后车轮6，也因此被认为可比较于之前所提及的“迷你法尼”车轮配置。然而，也将被察觉的也可能具有一种后车轮6大于前车轮5的反向配置。
[0393]在不背离本发明发明性的范围，框架尺寸和车轮轴距也可能变化。两个框架变化的示例如图28a及28b所显示。其中藉由分别地延伸后车轮6及前车轮5的前部，使得脚踏车I的轴距增加。图28a显示脚踏车I的一个实施例，脚踏车I对于用以比较的第二实施例(如虚线所示)具有相对细长的框架2，以及倾斜于较平缓角度的方向轴18。这种配置因此提供一种具有长车轮轴距的脚踏车1，可适用于高速应用或美学理由。然而，较长的框架导致在重合时具有较大的体积。[0394]图28b显示脚踏车I的另一种实施例，具有与图28a所示的脚踏车I相似的车轮轴具长度，但具有透过两个折叠轴连接于框架2的后车轮6。此脚踏车I对于用以比较的第二实施例(如虚线所示)提供较长的车轮轴距，同时在折叠配置时，对于所占据的体积仍然提供一种明显的缩减。
[0395]在不背离本发明的发明性的范围，因此可以明显的察觉，以框架和车轮配置制造出变化。
[0396]同时，在图中并未明确显示的是，脚踏车I可以选择的安装所知的前轮煞车及/或后轮煞车，以有效减速。
[0397]驱动机构
[0398]图1-图36所示的本发明实施例具有无毂前车轮5，该无毂前车轮5具有一孔径39在折叠配置时将后车轮6插入。将明显察觉的是，本发明可以利用复数个无毂车轮设计，尤其是作为较大的前车轮5时。然而，通常无毂前车轮5具有延伸轮状的外车轮轮框部74的轮胎73，该外车轮轮框部74提供以绕着前车轮5的中心部份76的圆周周围的承轴上75旋转，且该前车轮5连接于方向叉杆7。
[0399]图29及图30显示两种对于无毂前车轮5的承轴配置的取代性实施例。图29的前车轮5具有位于前车轮中心部76的圆周周围、在前车轮5的上端前方及后方的五个滚珠承轴77。承轴中的两个位于前车轮5的下方，在此轮胎21与地形表面啮合，并用以适应由车轮轮框74此部分所遭受的额外负载。因此，轮框部74及轮胎73绕着以绕着主轴17的中心部份76旋转。
[0400]在图30a及30b的实施例中所示的无毂前车轮5具有四个环形承轴78，在该等环形承轴78之上,将环状轮框部74旋转地支撑。该等承轴78位于前车轮5的上、前、后及下方。图30b显示前车轮5—部分的垂直横截面，并显示轮胎73连接于环状轮框部74。该环状轮框部74具有两个横向凸缘79，并在中心部份圆周对应内的槽缝80匹配且滑移。相似地，在中心部份圆周的一环状凸缘81匹配于环状轮框部74的环状槽缝。在轮框部74绕着承轴78旋转时，该等匹配的凸缘81及槽缝80用以绕着中心部份72导引并固定轮框部74。轮框部74可以滑移或旋转地连接至该中央部份，以绕着主轴17旋转。
[0401]电力驱动
[0402]本发明脚踏车I的第一和第二实施例，具有外部动力驱动机构38，用以驱动前车轮5而推动脚踏车I。在此叙述的较佳实施例中，驱动机构38包含一电力马达82，装设在前车轮5在驱动机构外壳或前车轮中心部份76中。然而，可以察觉的是，内燃机或是更加复杂的动力引擎也可以使用。
[0403]与脚踏车I 一同使用的驱动机构38大致如图31a所显示，并且包含具有转子83的电力马达82，透过皮带84连接联结至前车轮轮框74的轮框啮合驱动齿轮85，以在电力马达82启动时，使前车轮5的转动有效。电力马达82位在偏心于前车轮5绕着旋转的主轴，并且电力马达82被连接以使驱动齿轮85绕着第三轴19旋转，该第三轴19平行于主轴17，而在主轴之后。在一取代性实施例(未显示)中，驱动机构38可以透过一中间齿轮与驱动齿轮旋转地啮合，以驱动可旋转的外部轮框。外部轮框以及驱动齿轮都可以齿轮啮合介面或平滑摩擦接触面配置。
[0404]为了更进一步确保折叠式脚踏车呈现雅致，密封的脚踏车将不会有曝露在外的链条、皮带、齿轮等，外轮框部74以及所连接的驱动机构38被密闭于一通常的外壳之中，被当作前轮组5的中心部份76的一部份，并以方向叉杆7连接此外壳76。同时也被包含在该外壳76中的一电源86 (如电池或燃料电池)以及一控制电路87，用以分别供电以及控制该电力马达82。控制电路87可操作地连接至可由骑承者11操作的加速器(且可选择地连接至煞车)控制(图中未示)。
[0405]以迷你法尼车轮配置结合的脚踏车I的无毂前车轮5，能够有明显较小的可利用的框架，可以被特定的配置以匹配为折叠后轮中轮的配置。此外，在电池科技以及最小化的近期优势，已将能够输出实质电能以操作电力马达82的电池，达到更长的时间周期。因此，藉由将精巧化、轻量以及性能的固有优势结合，本发明的某些实施例提供一种完全以具有电池电源的电力马达82提供能量的脚踏车I。
[0406]也将明显察觉的是，脚踏车I的前车轮驱动，能够省略现有的外加后车轮链条，同时也简化了对于框架2尺寸上、结构上以及几何上的需求。然而，藉由在主轴17少设置驱动机构38而直接驱动前车轮5，迫使实际的车轮尺寸、座垫位置及可调遣性的最大化。
[0407]因此，驱动机构的偏心设置满足了这些缺点，并且能够使用优化的车轮尺寸，而不需要对最佳的人体工学效率配置、关于地面的脚踏板12的尺寸以及骑乘者妥协。
[0408]然而应该察觉得是，取代性的驱动配置也是可能的。举例来说，脚踏车可以被配置为具有单一外部动力驱动机构，用以施加动力于前车轮5及后车轮6，或是分开的驱动机构以供电至前车轮5及/或后车轮6。
[0409]图31b显示一种具有驱动机构38的脚踏车I的实施例，该驱动机构38被提供为一个绕着第三轴19旋转的踏板曲柄机构88的形式，该第三轴19偏心于主轴17。该踏板曲柄机构88可以数种方法与环状轮框部74偶合，该等方法以下将进一步讨论。
[0410]图31c显示一种结合图31a的电力驱动机构82以及图31b的踏板曲柄机构88的脚踏车I实施例。此配置允许骑乘者使用其中一种或两种该等驱动机构82、88以对该脚踏车I供能。典型地，一种额外的驱动机构的使用将作为驱动机构的补强，举例来说，电力驱动机构82补强踏板驱动机构或反之。这种补强驱动机构可以辅助使用者在陡坡爬升，或是选择性地配置以提供在下坡或煞车时的减速以及/或电动能量的产生。
[0411]在图32中显示另一种取代性的驱动机构配置，显示一种具有驱动电力机构(未显示)以及踏板曲柄机构88的脚踏车I，踏板曲柄机构88使用延伸的曲柄以连接从前车轮5横向设置的脚踏板12，并且在上位置89及下位置90之间可动。踏板曲柄88绕着中心枢轴91旋转，且使得连接于依序偶合于前车轮轮框的驱动齿轮(未显示)的凸轮(未显示)往复运动。线性脚踏板运动因此转换为前车轮5的旋转运动。这一种踏板-辅助配置可以使用以提供补强的动力，而不需要如图31c所示的大型突起的踏板曲柄机构。
[0412]图33显示本发明另一实施例的一种脚踏车I。这种脚踏车I是藉由骑乘者的踏板动力，并具有以踏板曲柄机构88联结至前车轮5外轮框74的前车轮5，由踏板曲柄88的骑乘者旋转，产生外轮框74的旋转。该踏板曲柄组合88包含设置在一曲柄轴93上的前车轮5相反侧的一对踏板92，该曲柄轴93位在第三轴19上，而第三轴19偏心于主轴17，且平行于主轴17。踏板曲柄机构88被密闭于前轮中心部份实质上环形的驱动机构外壳76中，用以不论在使用或折叠配置时，防止连接在踏板曲柄机构88任何的油污或灰尘接触到骑乘者。[0413]来自骑乘者的方向控制输入，透过枢接至框架的把手9形式，绕着四元轴49旋转生效。把手9透过相连杆52形式的传送联结件与方向叉杆7连接。方向叉杆7藉由将叉杆7的支臂穿过前轮的各一侧而连接环形外壳76，尽管可以察觉到，将叉杆连接至前轮的单一侧的不对称配置也是可能的。
[0414]后车轮6旋转地连接后框架部4，绕着第三轴19旋转。
[0415]方向机构的内含物(如图33的实施例所示)能使骑乘者控制脚踏车I的方向、稳定性、加速及减速更好。可将察觉的是，传送联结件(未显示)可以被配置而用以在框架2的一部份内操作，以进一步达到最小化外部配件及其他妨碍折叠及运送潜能的脚踏车I的雅致性。为了提供直觉的方向控制，重要的是将藉由把手9旋转的方向由方向组件转换，而不造成逆转选。
[0416]图34完整显示图33脚踏车实施例的折叠的关联顺序，其中藉由前车轮5及后车轮6以图11-图12所示的相同顺序，对于彼此及框架2互相旋转靠近。
[0417]图35a-图35c显示本发明进一步的实施例，其中将框架2连接以使得前车轮5和后车轮6彼此绕着连接点94运动。如图35所示实施例的配置准许上述的方向机构以及关联的传送联结件可以省略，而提供一种简化的配置。方向控制由使用者在踏板曲柄的脚部28与膝盖29输入，以及对应使用者的重量分布的转移所一起提供。
[0418]将会察觉相同的方向控制方法，可外部驱动机构38如电力马达而提供。图35a显示一种脚踏车I具有紧临后车轮6与框架2的连接处的连接点94，同时图35b显示一实施例，具有在前车轮5和后车轮6之间、框架2上的中间位置的连接点94。图35c显示一实施例，具有直接在前轮方向组件7和框架2之间的连接点94。
[0419]可以再次明显察觉的是，被证明的实施例仅为示范，并且复数个取代性实施例可以被配置为包含本发明的发明性观点。因此，在取代性的实施例(未显示)中，在图35a-图35c中所显示的脚踏车I可被设置在前车轮5和后车轮6上作用的方向机构。如之前所讨论，可以明显了解的是后车轮-方向控制难以配置达到静止的稳定性。以图35的配置提供一种最低的稳定性，而图35c最高。
[0420]图36a和图36b的实施例中，可以看见踏板曲柄88的第三轴19位于前车轮5的尾部，因而有效地伸长脚踏车I的车轮轴距，并且增加绕着第二方向轴18方向运动的范围，不需要前车轮/踏板曲柄机构和框架2及骑乘者腿部(未显示)之间的介面而可以进行。偏心踏板曲柄设置也提供力矩方向控制的效应的减少，否则直接地通过主旋转轴17驱动而影响车轮，尤其在慢速移动以及/或从静止开始时。
[0421]可藉由将前车轮方向组件7与外壳的连接点移位至更后面位置，将轴距进一步伸长。移动第二方向轴18向后穿过前车轮5的主轴17，也增加脚踏车I的稳定性，尽管在代价上需要更大的骑乘者输入以改变方向。
[0422]如上所讨论，具有穿过主轴的踏板曲柄的前车轮驱动踏板脚踏车遭受力矩方向控制的效应，尤其是从静止开始时。因此，如实施例所显示，将踏板曲柄93从主轴17向后移开提供数个关键的优势，包含增加的稳定性(藉由增加的轴距之助)，以及减少的力矩方向控制。此外，踏板曲柄93从主轴17向后移开，能够使骑乘者位置也向后移动，因此提供更好的稳定性，还有固定满意的高度视觉特征以及缩短的框架。
[0423]在图36a和图36b所示的实施例中，前车轮5是一个以中心轴95配置的车轮，被配置为相对于放大的方向叉杆7绕着主轴17旋转。方向叉杆7位于前车轮5附近，且旋转固定踏板曲柄机构93以及轮轴95。踏板曲柄93具有一个曲柄齿轮96透过一驱动皮带97而连接轮轴95，以透过曲柄齿轮96通过轮轴95旋转而使前车轮的旋转有效。图36的实施例因此提供一种藉由中央轴或轮毂95旋转驱动前轮的便士法尼形式的配置。然而，比对现有的便士法尼配置，偏心曲柄齿轮机构93准许使用传动装置，并且提供许多电力装设驱动机构的优点。
[0424]图37显示一种用以驱动无毂车轮5的传动曲柄齿轮机构88的实施例。如图37仅显示有一个驱动机构的侧边，将单一个踏板92及一个踏板曲柄93作为参考，透过此将更加明白两个踏板及踏板曲柄将典型地提供。此驱动机构88具有一个踏板92，旋转连接至对应的踏板曲柄93的一端，骑乘者可以他们的脚部操作以旋转连接至踏板曲柄93另一端的曲柄齿轮98。曲柄齿轮98与一较小的中间齿轮99旋转啮合，该中间齿轮99依序与驱动齿轮100旋转啮合以驱动可旋转的外轮框74。
[0425]外轮框74和驱动齿轮100以具有驱动齿轮100及轮框部74的齿状啮合介面配置，该驱动齿轮100具有齿状外圆周，而该轮框部74具有齿状环形内表面101，也可透过平滑摩擦接触面使用。中间齿轮99被需求以确保曲柄踏板旋转配对的方向，如果达到满意的齿轮比例，前车轮5的曲柄踏板旋转配对的方向，将可察觉的是，可藉由直接从曲柄齿轮98驱动轮框部74，而使极端简化配置成为可能。
[0426]在此领域中具有现有技术者将很快的了解，组合的齿轮比例是藉由曲柄齿轮98、中间齿轮99及驱动齿轮100产生，可以变化以提供一比例范围。复数个取代性偶合驱动机构到前车轮5的外轮框74的方法可能包含滑轮组、皮带以及其他可以使此领域者的很快明了的方法。对于驱动机构88的联结方法也可以包含齿轮变化机构(未显示)，以变化在曲柄齿轮98和车轮轮框74之间组合的驱动比例。
[0427]图33及图36a和图36b中的脚踏车实施例对于主要预期用于都会使用的折叠式脚踏车提供复数个优点。现有技术的折叠式脚踏车通常使用相对较小的车轮，以最小化折叠的脚踏车体积。然而，现有技术使用较小的车轮，也需要使用踏板曲柄以及位于驱动车轮外部的链条驱动机构。在踏板脚踏车的例子中，因为车轮的小尺寸为了防止位于踏板曲柄的中心而不使踏板碰撞地面，链条驱动不受欢迎的复杂性迄今无法避免。
[0428]因此，虽然配置脚踏车具有前车轮操作的驱动机构(例如设置于车轮几何中心的踏板曲柄)减少了脚踏车整体的复杂性，以及重合时有效的精巧化，对于最小化车轮则设置了限制。此外，这种前轮踏板驱动机构也在上车轮尺寸的上产生了限制，例如，骑乘者不能够轻易触碰大车轮的踏板曲柄或不能在静止时将他们的腿部放置于地上，同时小车轮被限制使用对应的小踏板以避免地面啮合的危险，尤其在转弯时。这些缺点在本发明踏板驱动实施例中，藉由使用偏心踏板曲柄轴88而解决。
[0429]单轮车
[0430]图38a至图38c显示三个取代性的单轮车实施例，每个单轮车I具有框架2以及无毂车轮5，框架2具有连接于框架上部的骑乘者座垫13，无毂车轮5具有可旋转的外轮框部74。车轮5枢接于框架2以及踏板曲柄93以联结至外轮框部74，而从踏板曲柄93的骑乘者的旋转使车轮的旋转有效。踏板曲柄93偏心设置于车轮5内。此偏心的第三踏板曲柄轴19能够达到理想车轮直径的选择。如图38所示，藉由将踏板曲柄轴93从车轮旋转的主轴17偏心设置，在地面以上的踏板曲柄轴93高度Y1以及在地面以上的座垫13高度Y2可以被维持在其理想值，而无关于前车轮5的直径。本发明一个当施力于单轮车(如图38所示)进一步的优点，偏心曲柄轴93可以稍微设置在骑乘者的前方，为了防止受力时不稳定的效应而将踏板直接设置于骑乘者下方的车轮中心。
[0431]将很快察觉的是，可能有复数个框架配置、车轮尺寸及设置，以及方向机构。举例来说，这里所述的较佳实施例涉及脚踏车及单轮车配置，可以察觉本发明的脚踏车可以包含进一步的车轮而给予三个、四个或更多个车轮。应该察觉到，以上的实施例仅为范例，可能有复数个取代性的配置。
[0432]本发明各方面已仅藉由示例的方法说明，在不背离其范围下，可以在其中改良或新增是可察觉的。
【权利要求】
1.一种可折叠脚踏车，用以供骑乘者在地面上使用，该可折叠脚踏车包括: 框架，具有前部与尾部； 座垫，连接到该框架； 前车轮，可旋转地连接至一方向组件，该前车轮可在绕着主轴的第一平面上转动，该方向组件枢接于该框架前部，用以绕着与该主轴正交的第二轴转动； 使用者可操作的方向机构，联结至该方向组件； 后车轮，可转动地连接该框架尾部，且可在绕着第三轴的第三平面上转动； 驱动机构，可操作地联结至该前车轮及/或后车轮； 其特征在于，该可折叠脚踏车可藉重新定位该前车轮与后车轮相互靠近，而从一直立骑乘配置折叠成一折叠配置。
2.如权利要求1所述的可折叠脚踏车，其特征在于，该方向机构定位于: 该座垫底下， 该座垫后面， 或者该座垫的底下及后面。
3.如权利要求2所述的可折叠脚踏车，其特征在于，该方向机构配置并定位以提供实质上未受阻挡或未受妨碍的一区域给该骑乘者的身体向前。
4.如权利要求2所述的可折叠脚踏车，其特征在于，该方向机构包括一对把手，所述把手至少部分定位于该座垫的底下及/或后面。
5.如权利要求4所述的可折叠脚踏车，其特征在于，所述把手藉由一连接杆而偏离所述第二轴。
6.如权利要求1所述的可折叠脚踏车，其特征在于，该方向机构包括一对把手，所述把手藉由一连接杆而偏离所述第二轴，所述连接杆一端连接至所述方向组件，另一端连接至所述把手。
7.如权利要求2所述的可折叠脚踏车，其特征在于，该方向机构包括座垫下-直接的转向配置，包含位于该座垫底下及后方的把手和连接杆。
8.如权利要求1所述的可折叠脚踏车，其特征在于，该方向机构进一步包括一传送连接，以传送该方向机构的旋转运动而产生绕着所述第二轴、与该方向机构运动同方向的该方向组件与前车轮的相对应旋转运动。
9.如权利要求8所述的可折叠脚踏车，其特征在于，所述传送连接至少部分地被所述框架的一部分包围。
10.如权利要求1所述的可折叠脚踏车，其特征在于，该方向机构包括连接至手动操作的手柄的缆线及滑轮。
11.如权利要求1所述的可折叠脚踏车，其特征在于，该方向机构为一操控杆，所述操控杆设置于骑乘者腿部之间或设置于骑乘者的一侧。
12.如权利要求1所述的可折叠脚踏车，其特征在于，配置成使该方向组件的第二轴向后倾斜，且与所述地面之间的夹角为60至80度之间。
13.如权利要求1所述的可折叠脚踏车，其特征在于，该第二轴与该地面的交叉和实质上贯穿该座垫后面边缘或贴近该座垫后面边缘通过的垂线之间的水平距离X4在值X4的20%范围内，如下式给出的:X4 = tan θ / (0.Θ +Y1) 其中θ是第二轴角度，而Y1是所述垂线处的垂直座垫高度。
14.如权利要求1所述的可折叠脚踏车，其特征在于，至少一个所述车轮为具有可旋转外缘部的无毂车轮。
15.如权利要求14所述的可折叠脚踏车，其特征在于，该驱动机构与该外缘部耦合，以起到转动车轮的作用。
16.如权利要求1所述的可折叠脚踏车，其特征在于，该驱动机构可操作地连接至至少一个车轮，用以围绕一驱动轴偏心于该主轴及/或第三轴旋转。
17.如权利要求1所述的可折叠脚踏车，其特征在于，该驱动机构包括一外部动力驱动机构。
18.如权利要求1所述的可折叠脚踏车，其特征在于，在一前车轮组件上包括至少一个脚踏板。
19.如权利要求1所述的可折叠脚踏车，其特征在于，该前车轮的直径大于该后车轮的直径。
20.如权利要求1所述的可折叠脚踏车，其特征在于，配置至少一个该驱动机构于减速及/或刹车时提供阻滞。
21.如权利要求1所述的可折叠脚踏车，其特征在于，配置该驱动机构于减速及/或刹车时提供电动动力输出。
22.如权利要求1所述的可折 叠脚踏车，其特征在于，该可折叠脚踏车的框架包括: 一纵轴，是与一第二平面相符，该第二平面实质上垂直定向，该纵轴贯穿该可折叠脚踏车行进的向前与向后方向，以及一横轴，与该纵轴正交，以及 当该可折叠脚踏车被定位成垂直时，该可折叠脚踏车在体积上由相互正交的成对平行的垂直与水平平面所定义，界定出相反的纵向、横向与垂直边界平面，分别位于该可折叠脚踏车的纵向、横向与垂直末端上，以及个别地在该前车轮、后车轮、方向机构、座垫与框架上， 该可折叠脚踏车包括重新定位装置，用以将该可折叠脚踏车从该直立的骑乘配置折叠成该折叠配置，该重新定位装置包括至少一枢轴、铰链、脱离接头配件、再连接接头配件及/或伸缩机构，该重新定位装置使该可折叠脚踏车藉以下配置的至少其中一种折叠: 重新定位该前车轮与框架而相互靠近，使得该前车轮的至少一横向边界平面是至少部分重叠于该框架的横向边界平面之间的一区域； 重新定位该前车轮与框架而相互靠近，使得该框架的至少一横向边界平面是至少部分重叠于该前车轮的横向边界平面之间的一区域； 重新定位该后车轮与框架而相互靠近，使得该后车轮的至少一横向边界平面是至少部分重叠于该框架的横向边界平面之间的一区域； 重新定位该前车轮、后车轮与框架而相互靠近，使得每个该前车轮与后车轮的至少一横向边界平面都至少部分重叠于该框架的横向边界平面之间的一区域； 重新定位该前车轮与框架而相互靠近，使得该前车轮的两横向边界平面都重叠于该框架的横向边界平面之间的一区域；重新定位该前车轮与框架而相互靠近，使得该框架的两横向边界平面都重叠于该前车轮的横向边界平面之间的一区域； 重新定位该后车轮与框架而相互靠近，使得该后车轮的两横向边界平面都位于该框架的横向边界平面之间的一区域； 重新定位该前车轮与后车轮而相互靠近，使得该后车轮的至少一横向边界平面是至少部分重叠于该前车轮的横向边界平面之间的一区域； 重新定位该前车轮与后车轮而相互靠近，使得该后车轮的至少一纵向边界平面是至少部分重叠于前车轮的纵向边界平面之间的一区域； 重新定位该前车轮与后车轮而相互靠近，使得该后车轮的两横向边界平面都位于该前车轮的横向边界平面之间的一区域； 重新定位该前车轮与后车轮而相互靠近，使得该后车轮的两纵向边界平面都位于该前车轮的纵向边界平面之间的一区域； 重新定位该前车轮与后车轮而相互靠近，使得该前车轮的至少一横向边界平面是至少部分重叠于该后车轮的横向边界平面之间的一区域； 重新定位该前车轮与后车轮而相互靠近，使得该前车轮的至少一纵向边界平面是至少部分重叠于该后车轮的纵向边界平面之间的一区域； 重新定位该前车轮与后车轮而相互靠近，使得该前车轮的两横向边界平面都位于该后车轮的横向边界平面之间的一区域； 重新定位该前车轮与后车轮而相互靠近，使得前车轮的两纵向边界平面都位于该后车轮的纵向边界平面之间的一区域； 重新定位该前车轮、后车轮与框架而相互靠近，同时在该可折叠脚踏车的垂直边界平面之间保持一固定或缩减的间隔； 重新定位该前车轮、后车轮与框架而相互靠近，同时在该可折叠脚踏车的纵向边界平面之间保持一固定或缩减的间隔； 重新定位该前车轮、后车轮与框架而相互靠近，同时在该可折叠脚踏车的横向边界平面之间保持一固定或缩减的间隔； 重新定位该前车轮、后车轮与框架而相互靠近，同时在该可折叠脚踏车的纵向与垂直边界平面之间皆保持一固定或缩减的间隔； 重新定位该前车轮与框架而相互靠近，使得该前车轮的至少一部分定位于该框架中的一凹部、围壁、开口、外壳或凹口之内； 重新定位该方向机构与框架而相互靠近，使得该方向机构的至少一部分定位于该框架中的一凹部、围壁、开口、外壳或凹口之内； 重新定位该方向组件与框架而相互靠近，使得该方向组件的至少一部分定位于该框架中的一凹部、围壁、开口、外壳或凹口之内； 重新定位该座垫与框架而相互靠近，使得该座垫的至少一部分定位于该框架中的一凹部、围壁、开口、外壳或凹口之内；或以上配置的任何组合或排列。
23.如权利要求22所述的可折叠脚踏车，其特征在于，该重新定位装置使该可折叠脚踏车折叠是通过重新定位:该前车轮、后车轮、方向机构、座垫及框架的至少其中之二相互靠近，使得可折叠脚踏车的纵向、横向及垂直边界平面定义一体积缩减的长方体； 该前车轮、后车轮、方向机构、座垫及框架中的任意两者相互靠近，使得可折叠脚踏车的纵向、横向与垂直边界平面定义一体积缩减的长方体；及/或 该前车轮、后车轮、方向机构、座垫及框架皆相互靠近，使得可折叠脚踏车的纵向、横向与垂直边界平面定义一体积缩减的长方体。
24.如权利要求5或6所述的可折叠脚踏车，其特征在于，该可折叠脚踏车的框架包括: 一纵轴，是与一第二平面相符，该第二平面实质上垂直定向，该纵轴贯穿该可折叠脚踏车行进的向前与向后方向，以及一横轴，与该纵轴正交，以及 其中该连接杆及/或该把手能够枢转地重新定位成与该框架及/或前车轮相互靠近，同时在该可折叠脚踏车的横向及/或纵向边界平面之间保持一固定或缩减的间隔。
25.如权利要求5或6所述的可折叠脚踏车，其特征在于，该可折叠脚踏车的框架包括: 一纵轴，是与一第二平面相符，该第二平面实质上垂直定向，该纵轴贯穿该可折叠脚踏车行进的向前与向后方向，以及一横轴，与该纵轴正交，以及 其中该对把手形成为双 杆棒，横向对称安置在该连接杆的任一侧边，每个杆棒能藉插入该框架中一相对应配对凹部内，重新定位与该框架相互靠近。
26.如权利要求1所述的可折叠脚踏车，其特征在于，该前车轮与框架可一起旋转，以将该前车轮至少部分插入该框架中的一凹部或孔洞内。
27.如权利要求1所述的可折叠脚踏车，其特征在于，当该可折叠脚踏车是垂直直立定向时，该前车轮的重新定位是藉由实质上在绕着横向的第一折叠轴的垂直平面枢转该前车轮来完成。
28.如权利要求1所述的可折叠脚踏车，其特征在于，该重新定位包括实质上在绕着第二折叠轴的水平平面枢转该后车轮。
29.如权利要求1所述的可折叠脚踏车，其特征在于，当该可折叠脚踏车为其直立配置时，该后车轮是可释放地绕着位于框架上并具有朝向该垂直平面的第二折叠轴的一铰链枢转。
30.如权利要求2所述的可折叠脚踏车，其特征在于，该方向机构包括座垫下-直接的转向配置，包含至少部分定位于该座垫底下及后方的连接杆。
31.如权利要求5、6、7或30所述的可折叠脚踏车，其特征在于，该连接杆可绕着第三折叠轴枢转，且所述重新定位包括枢转该连接杆靠近该框架。
32.如权利要求31所述的可折叠脚踏车，其特征在于，该方向机构与坐垫皆可绕着该第三折叠轴枢转。
33.如权利要求31所述的可折叠脚踏车，其特征在于，该第三折叠轴位于该第二轴上，或者实质上相邻于该第二轴，并且与该第二轴正交。
34.如权利要求5至7任一项所述的可折叠脚踏车，其特征在于，该把手可相对于该连接杆枢转，且所述重新定位包括枢转该把手靠近该框架。
35.如权利要求1所述的可折叠脚踏车，其特征在于，藉由以下配置的至少一种使该前车轮可释放地受到压制而无法绕着该第二轴转动: 将该方向机构枢转至一配对的方向机构保持凹部内，或 将该前车轮枢转至一配对的前车轮保持凹部内。
36.如权利要求18所述的可折叠脚踏车，其特征在于，进一步包括一对所述脚踏板，该对脚踏板配置成展开或收起该对脚踏板其中之一的同时使该对脚踏板的另一个展开或收起。
37.一种折叠如权利要求22或23所述的可折叠脚踏车的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤: 将该前车轮与框架绕着第一折叠轴枢转而相互靠近，使得该前车轮的至少一横向边界平面至少部分重叠于该框架的横向边界平面之间的一区域； 将该方向机构与该框架绕着第三折叠轴枢转而相互靠近，使得该方向机构的至少一部分被定位于该框架中的一凹部、围壁、开口、外壳或凹口内，藉以避免该方向机构与所连接的方向组件绕着该第二轴相对于该框架转动； 将该后车轮与该框架绕着第二折叠轴枢转而相互靠近，使得该后车轮的至少一横向边界平面至少部分重叠于该框架的横向边界平面之间的一区域。
38.一种折叠如权利要 求22或23所述的可折叠脚踏车的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤: 将该方向机构与该框架绕着第三折叠轴枢转而相互靠近，使得该方向机构的至少一部分被定位于该框架中的一凹部、围壁、开口、外壳或凹口内，藉以避免该方向机构与所连接的方向组件绕着该第二轴相对于该框架转动； 将该前车轮与框架绕着第一折叠轴枢转而相互靠近，使得该前车轮的至少一横向边界平面至少部分重叠于该框架的横向边界平面之间的一区域； 将该后车轮与该框架绕着第二折叠轴枢转而相互靠近，使得该后车轮的至少一横向边界平面至少部分重叠于该框架的横向边界平面之间的一区域。
【文档编号】B62M1/36GK103466025SQ201310367203
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2009年7月17日 优先权日:2008年7月17日
【发明者】格兰·詹姆斯·雷恩, 彼得·洛伊·希金斯, 迦勒·彼得·史密斯 申请人:普洛界咖里克有限公司