用于人供动力的交通工具的推进系统的制作方法
【专利说明】用于人供动力的交通工具的推进系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2013年I月30日提交的共同待决的美国临时专利申请序列号61/849，604的优先权，该申请在此以其全部内容通过引用被并入本文。
技术领域
[0003]本发明大体涉及人供动力的交通工具(human powered vehicle)。更具体地，本发明涉及在运转方面类似于自行车的交通工具和由其骑行者推进这种交通工具的方法。
【背景技术】
[0004]本发明大体涉及通常在人供动力的交通工具中使用的推进系统。通常，通过将这种旋转扭转变为施加于驱动轮的旋转扭矩，这些系统将由骑行者提供的旋转扭矩输入转变为向前的推进力。这种系统往往包括通过具有可变传动比来提供由使用者的输入与到驱动轮的输出之间的多种扭矩比的链条或带驱动。
[0005]虽然此类系统已经使用许多年，但是关于利用由交通工具骑行者可应用的输入扭矩可实现的变化仍受到限制。
【发明内容】
[0006]已经意识到，将会有利的是，开发一种推进系统，该推进系统显著增加骑行者的扭矩输入，同时维持足够小的交通工具尺寸，并且以该系统能够被设置在自行车或其他人供动力的交通工具上的方式在将会令使用者舒适的运动范围内往复运动。
[0007]本发明提供了一种用于人供动力的交通工具的推进系统，所述用于人供动力的交通工具的推进系统具有外杠杆，所述外杠杆具有输入端和输出端，所述外杠杆被配置为在所述输入端处接收来自人肢体的力输入。所述外杠杆驱动被耦接至所述外杠杆的所述输出端的轨道运行链轮(orbiting sprocket)。所述轨道运行链轮围绕固定链轮(fixedsprocket)轨道运行，其中所述轨道运行链轮和所述固定链轮被设置在基本上共同的平面中，并且彼此偏移。封闭的张力-支承构件(即链条或带)环绕所述轨道运行链轮和所述固定链轮，从而接合所述轨道运行链轮和所述固定链轮两者的外圆周。驱动轴经过所述固定链轮的中心部分，所述驱动轴相对于所述固定链轮自由旋转。曲柄杠杆跨越所述固定链轮与所述轨道运行链轮之间的距离，所述曲柄杠杆维持所述轨道运行链轮与所述固定链轮之间的相对距离，所述曲柄杠杆被固定地连接至所述驱动轴且被旋转地连接至所述轨道运行链轮。底盘通过所述驱动轴来推进，其中施加在所述外杠杆的所述输入端上的力引起所述轨道运行链轮围绕所述固定链轮轨道运行，并且由此旋转所述曲柄杠杆，从而将旋转给予所述驱动轴并且由此推进所述底盘。
[0008]根据本发明的另一方面，本发明提供了一种用于人供动力的交通工具的杠杆式推进系统，所述用于人供动力的交通工具的杠杆式推进系统具有外杠杆，所述外杠杆具有输入端和输出端，所述外杠杆被配置为在所述输入端处接收来自人肢体的力输入。在所述外杠杆上的力输入驱动被耦接至所述外杠杆的所述输出端的轨道运行链轮。所述轨道运行链轮被驱动为围绕固定链轮轨道运行。所述轨道运行链轮和所述固定链轮均被设置在基本上共同的平面中，并且彼此偏移。第一封闭的张力-支承构件接合所述轨道运行链轮和所述固定链轮两者的外圆周。驱动轴经过所述固定链轮的中心部分，其中所述驱动轴相对于所述固定链轮自由旋转。曲柄杠杆跨越所述固定链轮与所述轨道运行链轮之间的距离，其中所述曲柄杠杆维持所述轨道运行链轮与所述固定链轮之间的相对距离，所述曲柄杠杆被固定地连接至所述驱动轴且被旋转地连接至所述轨道运行链轮。
[0009]此外，在所述驱动轴上设置驱动链轮，并且提供了具有驱动轮毂的驱动轮，其中所述驱动轮毂具有自由轮驱动装置。所述自由轮驱动装置和所述驱动链轮通过第二封闭的张力-支承构件来连接，使得所述驱动轴的旋转能够被传递至所述驱动轮。所述驱动轮被配置为驱动底盘，其中施加在所述外杠杆的所述输入端上的力引起所述轨道运行链轮围绕所述固定链轮轨道运行，并且由此旋转曲柄杠杆，所述曲柄杠杆将旋转给予所述驱动轴，并且由此为所述驱动轮提供旋转，所述驱动轮由此将推进力给予所述交通工具。
[0010]根据本发明的另一方面，本发明提供了一种用于推进人供动力的交通工具的方法，其中所述方法包括提供具有输入端和输出端的外杠杆，所述外杠杆被配置为在所述输入端处接收来自人肢体的力输入。提供被附加至所述外杠杆的所述输出端的轨道运行链轮，所述外杠杆的所述输出端被刚性地附加至所述轨道运行链轮。此外，提供固定链轮，其中所述轨道运行链轮围绕所述固定链轮轨道运行，并且所述轨道运行链轮和所述固定链轮被设置在基本上共同的平面中，具有相同的半径，并且彼此偏移。第一封闭的张力-支承构件环绕所述轨道运行链轮和所述固定链轮，以便接合所述轨道运行链轮和所述固定链轮两者的外圆周。还提供跨越所述固定链轮与所述轨道运行链轮之间的距离的曲柄杠杆，其中所述曲柄杠杆被配置为维持所述轨道运行链轮与所述固定链轮之间的相对距离。为了向所述系统提供推进力，将力施加于所述外杠杆的所述输入端，以便引起所述轨道运行链轮围绕所述固定链轮轨道运行，其中所述轨道运行链轮的所述轨道运行运动驱动所述曲柄杠杆，并引起所述曲柄杠杆围绕驱动轴旋转，从而由此推进所述人供动力的交通工具。
【附图说明】
[0011]结合附图，一起通过示例图示本发明的特征进行考虑，根据随后的详细描述，本发明的其他特征和优点将是显而易见的；并且其中:
[0012]图1是根据本发明的实施例的推进系统的侧视图，该推进系统被示为具有骑行者接合系统的部分；
[0013]图2是在没有骑行者的情况下的图1的推进系统的顶视图；
[0014]图3是在轨道运行链轮已经轨道运行90度之后示出的图1的推进系统的侧视图；
[0015]图4是图1的推进系统的顶视图，该推进系统被实现在自行车动力传动系统中；
[0016]图5是图1的推进系统的更详细的局部顶视图；以及
[0017]图6描绘了图示说明实施图1的三杠杆推进系统来推进人供动力的交通工具的方法的流程图。
[0018]现在将参照所图示说明的示例性实施例，并且特定术语将在文中用来描述同一事物。然而应理解，并不由此意图限制本发明的范围。
【具体实施方式】
[0019]在人供动力的交通工具的领域中遇到的许多问题中的一个是，不像内燃机或电动马达，人体更善于产生缓慢重复且持久的高力或扭矩而非快速的往复力。在不过度结实的情况下或没有其他显著阻碍的情况下，目前存在的许多系统不能利用这些高力。例如，典型的自行车驱动系统使用往往在人可以施加于踏板的高扭矩负荷下破坏的链条。这些链条往往长且薄，并且极大地限制了可以施加于踏板的扭矩量。
[0020]其他缺点在于常规踏板曲柄臂的长度极大受限的事实。这样的踏板曲柄臂长度受限，因为曲柄臂以整圆的方式运动，需要驱动踏板的人脚也沿圆的圆周运动。所需的运动限制了踏板长度，因为人的腿部只能运动一定距离，其中基于骑行者身高而略微变化。由于人与人腿部长度的这种变化，在任何地方典型的自行车曲柄的长度在160_到180mm之间变化。此外，曲柄长度受曲柄的中心相距地面的距离限制。如果踏板曲柄臂过长，那么当踏板到达在其向下行程中的其最低点时，踏板将与地面接触、或接触自行车正在其上骑行的地带