专利名称：自行车及其类似物的制作方法
技术领域：
本发明涉及自行车，“自行车”一词表示活动的或固定的、设置有使用者操作的一踏板组的任何设备，例如，用以旅游或比赛的自行车、双座自行车、健身自行车(cyclette)、三轮车等等。
更具体而言，本发明涉及以上种类的自行车，该自行车设置有创新的踏板组，能够确保使用者动作的较高生物机械效率；在踏板组的运作过程中产生较高的能量；使用者可采取有利于操作踏板组的解剖学上的姿态；以及保证使用者重量的良好平衡，以确保运动过程中(移动的)自行车的相当的稳定性。
而且，本发明涉及以上种类的自行车，该自行车具有创新的座位，以使使用者可采取舒适的姿态。
在市面上所见的普通自行车中，踏板组包括一中心轴、与该轴相连的两个曲柄、与每个曲柄相连的一踏板、以及与曲柄一体相连的一齿轮，以将通过使用者的脚在踏板上的动作所产生的曲柄的运动传递给链条。在踏板组的运作中使用者所乘坐的座位设置在后部、基本上接近于通过踏板组的轴的地面垂线。在移动的自行车的情况下，具有(至少)一前轮和(至少)一后轮，后轮具有设置有单向离合器链轮的一中心轮毂，在此只沿一个方向传递链条运动。在固定的自行车的情况下，例如健身自行车，不用轮子，而是(至少)一个飞轮，较佳地位于后部，该飞轮给使用者的动作提供阻力，在此运动与移动的自行车中的情况相似地被传送。
本领域的技术人员都知道，该踏板组的和现有自行车座位的位置使得使用者采取基本坐下或向前弯曲的姿态来操作该踏板组，这有许多缺点。
首先，使用者下肢的肌肉工作具有非最优的生物机械效率。事实上，在踏板被动阶段，下肢所进行的克服重力的工作大大降低了效率，原因是因相对座位的踏板组的向前位置造成臀部的不完全伸展，以及腿部肌肉的较少参与，及在踏板驱动阶段四头部肌的较少参与。
而且，使用者所采取的坐下或向前弯曲位置增加了腹部压力，这是所知的瓦尔萨尔瓦(Valsalva)现象，这归因于腹腔的减小，导致减小了静脉和淋巴的引流，横隔膜的提升和使用者胸部肌肉组织及手臂的持续应力致使肺部活动量减小，该应力很快引起疲劳，特别是在移动的自行车中，即使路面稍微有些不平整也会导致该现象。
因此，本发明的目的是提供一种自行车，可对使用者动作的生物机械效率最优化。
本发明的另一目的是提供一种自行车，在踏板驱动阶段、踏板组的操作过程中可产生较高的肌肉功率。
本发明的另一目的是改进骑自行车者重量的平衡。
本发明的另一目的是提供具有较高稳定性的一种(移动的)自行车。
本发明的又一目的是可使自行车的使用者舒适地且在解剖学上有利地操作踏板组。
因此，本发明的具体目的是提供一种自行车及其类似物，它具有一后轮或飞轮，且设置有一踏板组，该踏板组包括彼此一体连接的一中心轴和一齿轮，以及连接在中心轴两端的一左曲柄和一右曲柄，其中，一踏板曲柄通过机械装置可转动地连接所述左右曲柄中的每一个，在曲柄和对应踏板曲柄之间形成了一飞轮状机构，一踏板连接于两踏板曲柄中的每一个的一端。
按照本发明，位于曲柄和对应踏板曲柄之间的所述转动连接机械装置包括一成型销钉，成型销钉设置有一环齿且可转动地与曲柄或踏板曲柄相连，所述销钉与设置在踏板曲柄或曲柄中的对应型孔相连。
本发明的另一具体目的是提供一种自行车及其类似物，它具有一后轮或飞轮，且设置有一踏板组，该踏板组包括彼此一体连接的一中心轴和一齿轮，以及一左曲柄和一右曲柄，其中，所述左曲柄和右曲柄通过机械装置可转动地连接于中心轴，在每个曲柄和中心轴之间形成了一飞轮状机构，一踏板与两踏板曲柄中的每一个的一端相连。
按照本发明，位于每一个曲柄和中心轴之间的所述转动连接机械装置包括与曲柄或与中心轴的端部相连的一齿轮，齿轮设置有一型孔，中心轴的对应端或一对应的曲柄销钉插入到型孔中。
较佳地，按照本发明，在具有一上述踏板组的自行车中，相对后轮的轮毂平行放置的踏板组的中心轴设置在所述后轮的外部的上面、一角度之内，该角度在相对于通过轮子与地面的接触点和轮毂的直线的±30°之间。
按照本发明，后轮或飞轮的轮毂通过至少一个杆连接于踏板组的中心轴。
按照本发明，该自行车还至少设置有用以将踏板组的中心轴与座位支承杆相连的另一杆，所述至少另一杆处在一角度之内，该角度在相对于平行于地面且通过踏板组的中心轴的直线的±40°的范围之间。
按照本发明，该自行车还至少设置有用以将后轮或飞轮的轮毂与座位支承杆的下端相连的另一杆，所述至少另一杆与垂直于地面且通过后轮或飞轮的轮毂的直线之间的角度处在60°和120°之间。
本发明的另一具体目的是提供一种固定自行车，它设置有操作一后轮或飞轮的一踏板组，其中，它包括适于容纳液体的两个箱体，踏板组的一踏板浸入在每个箱体中，在每个箱体中设置有一圆柱体，圆柱体带有成型桨片且被一保护栅格所保护，两圆柱体通过一轴彼此一体连接，该轴插入到设置在两箱体的相对壁上的两个密封通孔中，该轴在中心提供了接触后轮或飞轮的一较大直径的圆盘。
较佳地，按照本发明，每个箱体设置有液体的返回斜槽。
本发明的另一具体目的是提供一种自行车及其类似物，设置有连接一支承杆的至少一个座位，其中，所述至少一个座位是一摇摆座位，它具有可转动地位于支承杆头部之上的一个脚部，脚部的形状提供了与头部的凸起的两匹配表面相互作用的两个表面，以限制脚相对支承杆的头部的转动，弹性装置与座位和支承杆相连。
按照本发明，所述至少一个摇摆座位包括用以支承使用者胸部的一前板(bodice)，所述前板设置有弹性的摇摆装置。
按照本发明，该前板装备有一个杆，该杆通过所述弹性摇摆装置可转动地位于支承杆的头部之上以及/或位于座位的脚部之上。
而且，按照本发明，所述弹性摇摆装置设置有可调节摩擦装置，以能够改变前板抵抗被支承的胸部重量的支承杆的弹性支承力。
按照本发明，所述至少一个摇摆座位设置有用以沿自行车纵向调节座位的滑动装置、以及/或用以调节座位高度和纵向倾斜度的伸缩装置、以及/或用以调节座位横向倾斜度的连接装置。
按照本发明，所述至少一个摇摆座位设置有用以支承使用者胸部的一后平衡件，所述平衡件设置有弹性摇摆装置。
而且，按照本发明，该后平衡件通过弹性摇摆装置连接于座位和/或支承杆。
较佳地，按照本发明，所述弹性摇摆装置提供了快速释放装置。
按照本发明，所述弹性摇摆装置提供了可调节的摩擦装置，以改变平衡件提供给使用者胸部的弹性支承力。
参见附图，按照其较佳实施例现将描述本发明，该描述是例证而非限制性的目的，在附图中
图1是按照本发明的自行车的第一实施例的踏板组的分解图；图2是按照本发明的自行车的第二实施例的踏板组的一部分的分解图；图3是按照本发明的一自行车的侧视图；图4a是示意地表示了使用者的下肢的图3所示自行车的右侧局部立体图；图4b示意地示出了图4a所示使用者的下肢；图5是按照本发明的另一自行车的左侧视图；图6是通过结合图1、3和5所示解决办法而获得的按照本发明的一自行车的右侧视图；图7是通过结合图2、3和5所示解决办法而获得的按照本发明的一自行车的右侧视图；图8是按照本发明的一自行车的第三实施例的右侧视图；图9是图8所示自行车的后视图；图10是按照本发明的自行车的第四实施例的右侧视图；图11是按照本发明的自行车的另一实施例的右侧视图；图12是按照本发明的自行车的又一实施例的右侧视图；以及图13是按照本发明的自行车的另一实施例的座位的右侧视图。
在以下的描述中，相同标号用来表示图中的相同部分。
参见图1，按照本发明的自行车的第一实施例提供了一种踏板组，它包括一左曲柄和一右曲柄1，两者通过端部3上的型孔2连接在图未示的中心轴的两端。以距中心轴的距离为基准，以下将端部3称为曲柄1的最近端，而将相对端4称为末端。一齿轮5也一体地与邻近右端的中心轴连接在一起。每个曲柄1提供了装配有环齿10的一成型销钉6，成型销钉6可转动地连接于末端4。
图1所示的踏板组还包括一左踏板曲柄和一右踏板曲柄7，两踏板曲柄设置有位于端部9上的型孔8。每个踏板曲柄7的型孔8一体地连接在对应曲柄1的销钉6上，以在曲柄1和对应的踏板曲柄7之间形成一类似飞轮的机构。以距对应销钉6的距离为基准，以下将端部9称为踏板曲柄7的最近端，而将相对端11称为末端。每个踏板曲柄7提供了一踏板12，踏板12连接于末端11，例如，踏板曲柄7和踏板12之间的连接可通过螺钉来完成，图未示的螺钉可插入到设置在踏板曲柄7的末端11处的螺纹通孔13中，并且进入到对应的通孔中，较佳地为踏板12的轴向孔(图未示)。
通过设置有环齿10的成型销钉6之间的一体连接形成的曲柄1和对应踏板曲柄7之间的飞轮状机构包括多个轴承和单向的转动齿轮，型孔8仅在踏板驱动阶段或推动阶段使得曲柄1和对应踏板曲柄7之间一体连接，而在被动阶段或使用者的肢体重新加载阶段，踏板曲柄7以与对应曲柄1的转动方向相反的方向自由地转动，使得使用者的脚可停靠在连接有踏板曲柄7的踏板12上，以沿减小的克服重力的路径运动。因此，在踏板被动阶段大大减小了肢体所需进行的克服重力的工作，从而较大地增加了使用者运动的生物机械效率。
对本领域的技术人员而言显而易见的是，可容易地对曲柄1和踏板曲柄7之间的连接以及/或环齿10的位置进行改变，在曲柄1和对应的踏板曲柄7之间形成相同的飞轮状机构，这些仍处在本发明的范围之内。
参见图2，按照本发明的自行车的第二实施例提供了一种踏板组，它包括一中心轴14，一齿轮5在右端15的邻近处与其一体地连接(如图所示)。该踏板组还包括两个曲柄，其中只示出了右曲柄16，以下仅对右曲轴进行描述，左曲柄也是相似的情况。右曲柄16在一端17处设置有一齿轮18，齿轮18可转动地连接曲柄本身且设置有一型孔19，中心轴14的右端15插入到型孔19中，以连接齿轮18。这样，齿轮18可在曲柄16和中心轴14之间形成一飞轮状机构。
右曲柄16装备了一踏板12，踏板12连接于另一端，例如通过图未示的一螺钉插入到螺纹通孔13中且进入到对应的通孔中来完成，该通孔较佳地沿踏板12的轴向(图未示)。
右曲柄16和左曲柄以及中心轴14之间的飞轮状机构使得曲柄16和中心轴14之间仅在踏板推动阶段一体连接，而在使用者肢体重新加载阶段，曲柄16可沿与中心轴14转动方向相反的方向自由地转动，使得使用者的脚可停靠在踏板12上，以沿着摆动路径运动，这大大减小了在踏板被动阶段肢体所需进行的克服重力工作。因此，较大地提高了使用者运动的生物机械效率。
对本领域的技术人员而言显而易见的是，可容易地改变曲柄16和中心轴14之间的连接以及/或齿轮18的位置，形成相同的飞轮状机构，这仍然处在本参见图3，按照本发明的一移动的两轮自行车提供了一种踏板组，该踏板组放置在后轮22周边的外侧且邻近通过后轮22的轮毂23的地面垂线h，更精确地说，与后轮22的轮毂23平行设置的踏板组的中心轴14放置在所述后轮22的外部的上面、一角度α之内，角度α在相对于通过了轮子22与地面的接触点和该轮的轮毂23的直线h的±30°之间。
在固定式自行车的情况中，如健身自行车，没有设置后轮22，踏板组的中心轴14放置在一等同位置，例如一后飞轮的外侧。
参见图4a，其所示的是从相反侧观察图3所示的自行车的一部分，它具有带有图2所示摆动曲柄的踏板组，显然，踏板组的这样的位置使得可更好地利用下肢24和24′的所有肌肉，其原因是，如图4b更佳地所示，下肢24和24′可在踏板驱动阶段完全地伸展，能够比在传统的自行车中产生较大的肌肉功率。而且，踏板组的位置促进了使用者重量的平衡和包括后轮22和踏板组的自行车整个推进部分的稳定，这是因为减小了踏板的边侧运动；特别是，因为踏板组的所示位置引起的有效回转效果，随着速度的增加进一步提高了自行车的稳定性。而且，踏板组的该位置可使使用者采取一种特别的空气动力学姿态。
显然，即使当应用至图4a所示自行车的踏板组带有图1所示的曲柄和踏板曲柄，也能够获得这样的优点。
如图3所示的自行车框架中，后轮22的轮毂23通过第一杆25连接于踏板组的中心轴14，第一杆25改进了自行车推进部分的稳定性。
在按照本发明的另一自行车中，如图5更佳地所示，框架还提供了一第二杆26，第二杆26将踏板组的中心轴14与支承图未示的座位的杆27相连。第二杆26以角度β倾斜，角度β在相对于平行于地面且通过踏板组的中心轴14的直线的±40°范围之内。而且，该框架提供有另一杆28，杆28将后轮22的轮毂23与座位支承杆27的下端相连；杆28和直线h之间的角度γ较佳地在60°和120°之间。这样的框架结构可进一步提供自行车的稳定性，且使踏板组的中心轴14的扭转应力最小。
例如，图6所示的一移动的自行车包括带有图1所示曲柄和踏板曲柄的踏板组、一变速齿轮29以及提供给图3和图5所示框架的解决办法。
相似地，在图7中所示的移动的自行车包括带有图2所示摆动曲柄的踏板组、一变速齿轮29以及提供给图3和图5所示框架的解决办法。
参见图8和图9，其所示的是按照本发明的自行车的第三实施例，该自行车是固定的，提供有带有图2所示摆动曲柄的踏板组、一变速齿轮29、以及提供给图3和图5所示框架的解决办法，并且还包括两个箱体30，箱体30适于容纳水和/或治疗液体31，一踏板12浸没在每个箱体中，用以改进蹬踏板过程中对于使用者下肢的有效的水按摩效果。其他实施例也可提供带有图1所示曲柄和踏板曲柄的踏板组，这仍然处在本发明的范围之内。
在每个箱体30中设置有一个圆柱体32，圆柱体32带有成型桨片33且被一保护栅格34所保护。两圆柱体32通过轴35一体地连接在一起，轴35插入到设置在两箱体30相对壁上的两个湿密封通孔36中。轴35在中心提供了一圆盘37，圆盘37具有较大的直径且与后轮或飞轮38相互作用。特别地，在踏板组的操作过程中，通过与圆盘37的接触，后轮或飞轮38将转动运动传递给两个圆柱体32，其成型桨片33向着使用者的下肢向上打击水或治疗液体31，提高了水按摩效果。每个箱体30都设置有一斜槽39，以排出液体31。
参见图10，其所示的是按照本发明的自行车的第四实施例，其中在支承杆27上设置了具有可变倾斜度的摇摆座位40。具体讲，座位40设置有一个脚部41，脚部41可转动地位于支承杆27的头部42之上；脚部41的形状合适地提供了两个表面43和44，该两个表面与头部42的凸起47的两匹配表面45和46相互作用，以限制脚部41在头部42上的转动。连接于座位40和支承杆27的头部42的一弹簧48给座位自身的摇摆提供了弹性阻力。
参见图11，按照本发明的另一自行车设置有平衡座位40，平衡座位40还包括用以支承使用者胸部的一前板49，前板49通过杆50连接在座位40上，杆50通过图未示的弹性摇摆装置可转动地位于支承杆27的头部42上或者位于座位40的脚部41上，该弹性摇摆装置设置有图中也没有示出的可调节摩擦装置，该可调节摩擦装置可改变前板49提供给被支承的胸部重量的弹性支承力。前板49具有解剖学上的形状且设有柔软材料的衬垫。
参见图12，按照本发明的另一自行车的座位40的脚部41设置有一上构件51，上构件51较佳地用U形弯曲板制造，且具有基本平行于地面延伸的非等长臂，还设置有用以沿纵向调节座位40的滑动装置52、用以调节座位40高度和纵向倾斜度的伸缩装置53、以及用以调节座位40横向倾斜度的连接装置54。上构件51还通过弹簧55连接在座位40的支承杆27上。
参见图13，按照本发明的另一自行车的座位40设置有用以支承使用者胸部的一后平衡件56，后平衡件56通过图未示的快速释放弹性摇摆装置连接于座位40或者支承杆27，该快速释放摇摆装置设置有图中也未示出的可调节摩擦装置，以改变平衡件56提供给被支承的胸部重量的弹性支承力。后平衡件56设置有胸部支承装置57，当摔倒时可提供有效的保护。
用以例证而非限制性的目的已对本发明进行了描述，按照其较佳实施例，应理解到，只要不脱离所附权利要求书所界定的相关范围，本领域的技术人员可进行许多变型和/或改变。
权利要求
1．自行车及其类似物，它具有一后轮(22)或飞轮，且设置有一踏板组，该踏板组包括彼此一体连接的一中心轴和一齿轮(5)，以及连接在中心轴两端的一左曲柄(1)和一右曲柄(1)，其特征在于一踏板曲柄(7)通过机械装置(6、8、10)可转动地连接所述左右曲柄(1)中的每一个，在曲柄(1)和对应踏板曲柄(7)之间形成了一飞轮状机构，一踏板(12)连接于两踏板曲柄(7)中的每一个。
2．如权利要求1所述的自行车及其类似物，其特征在于位于曲柄(1)和对应踏板曲柄(7)之间的所述转动连接机械装置包括一成型销钉(6)，成型销钉(6)设置有一环齿(10)且可转动地与曲柄(1)或踏板曲柄(7)相连，所述销钉(6)与设置在踏板曲柄(7)或曲柄(1)中的对应型孔(8)相连。
3．自行车及其类似物，它具有一后轮(22)或飞轮，且设置有一踏板组，该踏板组包括彼此一体连接的一中心轴(14)和一齿轮(5)，以及一左曲柄(16)和一右曲柄(16)，其特征在于所述左曲柄(16)和右曲柄(16)通过机械装置(15、16、19)可转动地连接于中心轴(14)，在每个曲柄(16)和中心轴(14)之间形成了一飞轮状机构，一踏板(12)与两踏板曲柄(16)中的每一个的一端相连。
4．如权利要求3所述的自行车及其类似物，其特征在于位于每一个曲柄(16)和中心轴(14)之间的所述转动连接机械装置包括与曲柄(16)或与中心轴(14)的端部(15)相连的一齿轮(18)，齿轮(18)设置有一型孔(19)，中心轴(14)的对应端(15)或一对应的曲柄(16)销钉插入到型孔(19)中。
5．如以上权利要求1-4中每一权利要求所述的自行车及其类似物，其特征在于相对后轮(22)的轮毂(23)平行放置的踏板组的中心轴(14)设置在所述后轮(22)的外部的上面、一角度α之内，角度α在相对于通过了轮子(22)与地面的接触点和轮毂(23)的直线(h)的±30°的范围之间。
6．如权利要求5所述的自行车及其类似物，其特征在于后轮或飞轮的轮毂(23)通过至少一个杆(25)连接于踏板组的中心轴(14)。
7．如权利要求5或6所述的自行车及其类似物，其特征在于还至少设置有用以将踏板组的中心轴(14)与座位支承杆(27)相连的另一杆(26)，所述至少另一杆(26)处在一角度(β)之内，角度(β)在相对于平行于地面且通过踏板组的中心轴(14)的直线的±40°的范围之间。
8．如权利要求5至7中的一个权利要求所述的自行车及其类似物，其特征在于还至少设置有用以将后轮(22)或飞轮的轮毂(23)与座位支承杆(27)的下端相连的另一杆(28)，所述至少另一杆(28)与垂直于地面且通过后轮(22)或飞轮的轮毂(23)的直线(h)之间的角度(γ)处在60°和120°之间。
9．一固定自行车，它设置有操作一后轮(38)或飞轮的一踏板组，且包括一体连接的一中心轴和一齿轮(5)，其特征在于它包括适于容纳液体(31)的两个箱体(30)，踏板组的一踏板(12)浸入在每个箱体中，在每个箱体(30)中设置有一圆柱体(32)，圆柱体(32)带有成型桨片(33)且被一保护栅格(34)所保护，两圆柱体(32)通过一轴(35)彼此一体连接，轴(35)插入到设置在两箱体(30)相对壁上的密封通孔(36)中，轴(35)在中心提供了接触后轮或飞轮(38)的一较大直径的圆盘(37)。
10．如权利要求9所述的固定自行车，其特征在于每个箱体(30)设置有液体(31)的返回斜槽(39)。
11．如权利要求9或10所述的固定自行车，其特征在于该踏板组是按照权利要求1-5中的一个。
12．自行车及其类似物，设置有连接在一支承杆上的至少一个座位，其特征在于所述至少一个座位是一摇摆座位(40)，它具有可转动地位于支承杆(27)的头部(42)之上的一个脚部(41)，脚部(41)的形状提供了与头部(42)的凸起(47)的两匹配表面(45、46)相互作用的两表面(43、44)，以限制脚相对支承杆(27)的头部(42)的转动，弹性装置(48、55)与座位(40)和支承杆(27)相连。
13．如权利要求12所述的自行车，其特征在于所述至少一个摇摆座位(40)包括用以支承使用者胸部的一前板(49)，所述前板(49)设置有弹性的摇摆装置。
14．如权利要求13所述的自行车，其特征在于该前板(49)提供了一个杆(50)，杆(50)通过所述弹性摇摆装置可转动地位于支承杆(27)的头部(42)之上以及/或位于座位(40)的脚部(41)之上。
15．如权利要求13或14所述的自行车，其特征在于所述弹性摇摆装置设置有可调节摩擦装置，它能改变前板(49)提供给被支承的胸部重量的弹性支承力。
16．如以上权利要求12-15中任一权利要求所述的自行车，其特征在于所述至少一个摇摆座位(40)设置有用以沿自行车纵向调节座位(40)的滑动装置(52)、以及/或用以调节座位(40)的高度和纵向倾斜度的伸缩装置(53)、以及/或用以调节座位(40)横向倾斜度的连接装置(54)。
17．如以上权利要求12-15中任一权利要求所述的自行车，其特征在于所述至少一个摇摆座位(40)设置有用以支承使用者胸部的一后平衡件(56)，所述平衡件(56)设置有弹性摇摆装置。
18．如权利要求17所述的自行车，其特征在于该后平衡件(56)通过弹性摇摆装置连接于座位(40)和/或支承杆(27)。
19．如权利要求17或18所述的自行车，其特征在于所述弹性摇摆装置设置了快速释放装置。
20．如以上权利要求17-19中任一权利要求所述的自行车，其特征在于所述弹性摇摆装置设置了可调节的摩擦装置，它能改变平衡件(56)提供给使用者胸部的弹性支承力。
全文摘要
本发明涉及自行车及其类似物,它具有一后轮(22)或飞轮,且设置有一踏板组,该踏板组包括彼此一体连接的一中心轴和一齿轮(5),以及连接在中心轴两端的一左曲柄(1)和一右曲柄(1),其特征在于:一踏板曲柄(7)通过机械装置(6、8、10)可转动地连接所述左右曲柄(1)中的每一个,在曲柄(1)和对应踏板曲柄(7)之间形成了一飞轮状机构,一踏板(12)连接于两踏板曲柄(7)中的每一个的一端。
文档编号B62M1/24GK1288425SQ99802333
公开日2001年3月21日 申请日期1999年1月20日 优先权日1998年1月21日
发明者埃内斯托·法里纳 申请人:E.R.L.发明有限公司