水上自行车的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请案主张2014年12月23日提交的且目前待决的申请号为62/096,205的美国临时专利申请的权益。上述申请案在此通过引用的方式整体并入本文。

背景技术：

本发明的领域是水上自行车和相关通过蹬踏提供动力的水上工具。过去，人们曾提出各种水上自行车的提议。通常，此类水上自行车具有支撑在浮筒上的自行车式框架或躺椅。所述框架上的踏板通过驱动线连接到螺旋桨。虽然这些设计已在不同程度上取得了成功，但仍需对水上自行车设计进行改进。

技术实现要素：

水上自行车具有支撑在一个或多个漂浮元件(例如，第一和第二间隔开的浮筒或类似的漂浮元件)上的框架。踏板附接到前链轮上的曲柄，所述前链轮可旋转地支撑在所述框架上。链条或皮带围绕前链轮和齿轮箱上的后链轮延伸。超驱装置支撑在所述齿轮箱上，可相对于齿轮箱围绕垂直轴枢转，所述齿轮箱用于使水上自行车转向。所述超驱装置上的螺旋桨机械连接到齿轮箱中的第一齿轮，所述第一齿轮与附接到后链轮的第二齿轮啮合。转向杆可枢转地附接到所述框架。该转向联动装置将所述转向杆连接到超驱装置，以使所述超驱装置枢转，进而使水上自行车转向。

附图说明

图1是水上自行车的正面、顶面和右侧立体图。

图2是图1中水上自行车的俯视图。

图3是正视图。

图4是侧视图。

图5是另一侧视图，为了说明而省略了元件，所述超驱装置位于下方位置。

图6是与图5相同的视图，但所述超驱装置位于上方位置。

图7是图1-6中右超驱装置的侧面立体图图，左超驱装置是右超驱装置的镜像。

图8是图7中超驱装置的顶面立体图。

图9是图7中超驱装置的后视图，展示了内部组件。

图10是图7中超驱装置板和轴毂的放大正面和顶面立体图。

图11是图7中超驱装置的螺旋桨端部的正面、顶面和右侧立体图。

图12是第二实施例的立体图。

图13是图12中水上自行车的俯视图。

图14是图12中水上自行车的侧视图，所述超驱装置位于最下位置。

图15是图12中水上自行车的侧视图，所述超驱装置位于偏上方或浅水位置。

图16是图12中水上自行车的侧视图，所述超驱装置位于最上方位置用于存储或运输。

图17是图12中水上自行车的驱动线的侧视图。

图18是图14中水上自行车的后视图。

图19是图12中水上自行车转向系统的俯视图，所述转向系统处于向右转的位置。

图20是图12中超驱装置的分解图。

图21是图12中齿轮箱的分解图。

图22是图12中齿轮箱的放大图。

图23是图22中齿轮箱的立体图，为了说明而省略了组件。

图24是图12中给两名骑手使用的水上自行车的变形例的立体图。

具体实施方式

图1-11展示了第一实施例，图12-24展示了第二实施例。如图1-4所示，水上自行车20具有一个或多个漂浮元件(例如船体或浮筒)。所示的示例具有通过横梁24连接的两个浮筒22。可选地，横梁24可通过配件42从浮筒22拆卸，以便运输和存储水上自行车20。框架26被集中地支撑在横梁24上的浮筒22之间，可具有顶部28、提升板30和驱动部32。座椅36附接到框架，位于顶部28或提升板30之上。

把手34可枢转地附接到顶部28的前端，以便为骑手提供支撑以及下文所述的转向功能。设于框架26上的曲柄38上的踏板40机械连接到通常由44表示的驱动线。所述驱动线44包括驱动倍增器，其可驱动螺旋桨使其速度数倍大于曲柄38的速度。所述驱动倍增器可使用传动装置和/或皮带和链轮。可设定框架26的尺寸，并将把手34、座椅36和踏板40定位，以模拟自行车。框架26可为中空焊件或模制结构。

转向图4-6，左右超驱装置50被附接到框架26的左侧和右侧，可选地，朝向驱动部32的后端。每个超驱装置可从图5中的下方位置枢转到图6中的上方位置。图5展示了水上自行车20在使用中超驱装置的位置，图6展示了水上自行车20在干运输(drytransport)或储存期间或可能需清除水下障碍物时超驱装置的位置。

使用中，螺旋桨的推力可将所述超驱装置50保持在下方位置。因此，水上自行车20可在无任何闩锁或锁定装置的情况下工作，以将所述超驱装置50保持在下方位置。但为达此目的，所述闩锁装置是可选用的。此时，释放线可从框架26或把手34延伸到与超驱装置板54相连的闩锁释放杆，以便用户可将所述超驱装置50从下方移动到上方位置。

图7-9展示了右超驱装置50。左超驱装置可能是右超驱装置的翻版，下文对右超驱装置的说明即描述了左超驱装置。因此，提及超驱装置既可指右超驱装置，也可指左超驱装置，或两者。超驱装置50可包括附接到超速驱动管58的超驱装置鳍部56。如图10所示，超驱装置板54可附接到超驱装置50顶端或前端的轴毂80。超驱装置板54被用于将超速驱动驱动装置50附接到框架26，并允许超驱装置50移动到图5和6中的上方和下方位置。超驱装置板54可具有用于此目的的槽孔82，螺钉穿过所述槽孔82插入框架26。

如图11所示，在超驱装置50的后端或底端，支管60通过枢轴销66可枢转地附接到超驱装置管58的端部或与所述超驱装置管58相附接的端部短柱68。从而，所述支管60可相对于超驱装置50从左向右枢转以提供转向。螺旋桨52可旋转地附接到支管60的后端，螺旋桨轴将螺旋桨52连接到支管60中万向接头72的后端。万向接头72的前端附接到驱动线缆74，驱动线缆74从超驱装置管58的后端延伸出并穿过端部短柱68。

通常，驱动线缆可为直径为8-12或10-15mm的绕线线缆。凹槽62设于端部短柱68的侧壁中，以便为支管60的枢转移动提供侧向间隙。线缆轴承76可设于超驱装置管58的后端或端部短柱68(如使用)中，以对准并支撑驱动线缆74，可选地将水密封到超驱装置管58外。如图7所示，线缆轴承76也可设于轴毂80中。此时，驱动线缆74的端部集中地固定在超驱装置管58中的适当位置，同时驱动线缆74的中心部分可在超驱装置管58中自由地径向移动。

滑轮64可附接到上枢轴销66的顶端。所述滑轮64上的转向线72穿过鳍部56延伸到超驱装置50的顶端，直接或间接地连接到把手34。相应地转动所述把手34可转动支管60，以便使水上自行车20转向。

如图8所示，轴78附接到驱动线缆74的顶端或前端。所述轴78附接到后链轮48，链条或皮带围绕前链轮和后链轮延伸。螺旋桨轴pp垂直于车轴ax。本实施例中，驱动线缆74在不使用齿轮的情况下可进行光滑弯曲90度的转变。

使用中，骑手可坐在座位36上并踩踏板以致动驱动线。旋转曲柄38可转动前齿轮或链轮46，其通过驱动线44使速度倍增，以使得驱动线缆74以比前链轮46快5至10倍的速度旋转。因此，例如，若骑手以60rpm的速度蹬踏，则可以480rpm的速度驱动驱动线缆74和螺旋桨52。螺旋桨可设计成人力驱动，输出功率约为300至1500瓦，推进速度为每秒1至3米。通过将万向接头定位在轴的输出端，螺旋桨可连接到轴上，转向控制系统可组装成一体，从而所述转向控制机构不会阻碍水流。

图1-11中的实施例使用了左右超驱装置。图1-11中使用的设计元件也可用于具有单个超驱装置的水上自行车。图12-21展示了具有单个超驱装置和其他功能元件的第二实施例。除非下文另有说明，上文图1-11中实施例的元件也可在用于图12-21的实施例。类似地，图12-21中实施例的元件可用于图1-11中的实施例。

如图12-14所示，水上自行车100的第二实施例具有通常由102表示的驱动线。驱动线102包括附接到前链轮46的曲柄38上的踏板40。围绕前链轮46和齿轮箱106旁的后链轮48延伸的链条或皮带70。支撑在所述齿轮箱106上的单个超驱装置110。图12-14展示了位于最下方位置的常用超驱装置110。在此位置，螺旋桨112的轴位于浮筒22的中心线下方，尺寸为dd(通常约为50至75cm)。图15展示了部分升高、浅水中使用的超驱装置110。图16展示了用于存储或运输、位于最上方位置的超驱装置110。

图17展示了水上自行车100的框架26，水上自行车100与浮筒22分离。超驱装置110底部的鳍部114略微延伸到螺旋桨112的下方，保护螺旋桨免受冲击损坏。图18展示了水上自行车100的相对尺寸，其从螺旋桨轴到把手的尺寸hh通常约为150至215cm，有效艉鳍长度ss约为10至20cm。

如图20所示，超驱装置110包括超驱装置壳体120中的线缆壳体122。线缆壳体122可为刚性弯曲管，其上端附接到转向颈圈124，下端附接到定心管126，以便将线缆壳体122保持在超驱装置壳体120中的适当位置。螺旋桨112附接到螺旋桨线缆130下端的螺旋桨颈圈132，螺旋桨线缆130延伸穿过线缆壳体122。齿轮颈圈128附接到螺旋桨线缆130的上端。

超驱装置110可制造成围绕弯曲管的模制复合鳍部结构。超驱装置壳体120的宽度通常为25至50mm，从而可减小阻力；超驱装置壳体120的窄宽连同具有两个叶片的螺旋桨112一起，可使超驱装置110分开运输、存储在紧凑空间中。

参考图21，所示示例中的齿轮箱106具有轴承板148和螺栓连接到主壳体146的小齿轮壳体150。齿轮箱106可枢转地支撑在左安装板142和右安装板144上并位于两者之间，左、右安装板刚性地附接到框架26。如图23所示，主壳体146中的螺旋链轮齿轮136刚性地附接到轴152，轴152延伸穿过轴承156和轴承板148，伸出齿轮箱106，穿过右安装板144。现在同时参考图22，后链轮48刚性地附接到轴152，位于齿轮箱106外部。

离合器板158可设于轴承板和右安装板144之间，以便选择其间所需的摩擦量，其可确定超驱装置110从图17中的下方位置枢转到图16中的上方位置所需力的大小或者利用浮动或浸没的物体对超驱装置进行冲击使其向上枢转所需力的大小。离合器板158(如使用)可调节。齿轮箱106可密封，永久保持润滑。

如图21和23所示，驱动壳体120上端的转向颈圈124可附接到或接合转向滑轮138，可选地通过颈圈翼片160插入到转向滑轮138的槽中。转向滑轮138可枢转地附接到齿轮箱106底部上的小齿轮壳体150(如图所示)。

转向线缆140附接到转向滑轮138，并通过框架上的引导件和空转辊向上延伸到用于支撑把手34的支柱上。如图23所示，通过围绕垂直轴va旋转整个超驱装置110，使把手34向左或向右旋转，相应地使转向滑轮138旋转，并使超驱装置110旋转以使水上自行车20或100转向。可选地，转向颈圈124还可附接到支撑颈圈，支撑颈圈可旋转地支撑在小齿轮壳体150上(例如，通过快速释放销)，从而作用在超驱装置上的重量和其他力可通过小齿轮壳体150(很大程度上非通过转向滑轮138)承载。该设计中，转向滑轮138仅用于施加扭矩以使用于转向的超驱装置110旋转，而结构上无需支撑超驱装置110。

超驱装置110连同齿轮箱106一起可围绕图21中的水平轴ha、从图12中的下方位置枢转到图16中的上方位置，并进入任何中间位置(例如，图15中的浅水位置)。如图12所示，转向线缆140的后端可形成环，以避免干扰齿轮箱106的该枢转移动。可选地，转向线缆140可由液压管线代替。

如图23所示，齿轮颈圈128附接或安装到小齿轮轴154的下端。小齿轮轴154上端上的小齿轮或螺旋锥齿轮134可与螺旋链轮齿轮136啮合。

使用中，骑手使踏板移动时，前链轮46旋转并通过皮带70驱动后链轮48。后链轮48驱动链轮齿轮136，进而驱动小齿轮134。小齿轮134驱动小齿轮轴154、齿轮颈圈128、螺旋桨线缆130和螺旋桨112。齿轮箱106可与外部环境密封，永久保持润滑。所示示例中，前/后链轮比为1∶2.5，链轮齿轮/小齿轮比为1∶3，从而前链轮46的一转可使螺旋桨旋转7.5圈。

类似于传统的陆地自行车，骑手可通过旋转把手34来使水上自行车20或100转向。与图1-11中的实施例不同，如图12-24所示的实施例中，螺旋桨112(如图8和17所示)轴pp相对于超驱装置110固定，整个超驱装置110可枢转以实现转向(如图19所示)。因此，除了可提供螺旋桨112的向量推力之外，超驱装置可用作方向舵以便转向。

与方向舵的设计不同，即使水上自行车未移动，超驱装置110也可转向；同时，还可使水上自行车100在其长度范围内转动一圈。超驱装置110还可使骑手通过继续踩踏而转向90度的位置，将水上自行车100抵靠码头或船体。可选地，超驱装置110也可转向+/-180度，以便水上自行车100沿相反方向移动。通常，若骑手适度地反向踩踏并适当地调整离合器板158，则超驱装置110和齿轮箱106可向上枢转，从而可将水上自行车移动到沙滩，而艉鳍与底部仅稍微或不会接触。相应地，即使螺旋桨部分浸没，向前踩踏仍可使超驱装置和齿轮箱枢转到图12中的最下方位置。如需要，可将离合器板158的保持力调高，以使水上自行车强制反向移动。

可选地，超驱装置110可用于图1-11所示的实施例中。链轮和链条可用滑轮或钝齿以及皮带或线缆代替，反之亦然。

水上自行车100可组装和拆卸，而无需使用工具(例如，横梁24上的按钮和超驱装置110上的快速释放销)。可选地，超驱装置110可持续连接到水上自行车100，以便运输。齿轮箱106和超驱装置110也可用于其他类型的水上工具(例如，单船体水上工具)，浮筒仅为示例。

如图24所示，水上自行车20或100可模块化，进而实现快速组装和拆卸，并使单个水上自行车可设有两个框架26和超驱装置110。如图21所示，框架26可设有前后框架管162。横梁24可设成管部，延伸穿过框架管162或可选地通过快速释放弹簧偏压销锁164锁定在框架管162中。另外，图12中的单框架设计可快速转换成图24中的双框架设计。中心浮筒或其他漂浮元件可附接到两个框架之间的横梁24。如本文所述，“支撑在”或“附接到”是指通过一个或多个中间元件直接或间接支撑或附接，或直接或间接附接。

本文已对本新型的发明进行了图释和说明。当然，可在不脱离本发明精神和范围的情况下，进行各种改动和更换。因此，除了下文的权利要求之外，本发明及其等同形式不受限制。