专利名称：自行车曲柄杆的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于驱动自行车链轮的曲柄杆，更为具体地说，涉及通过适当地结合人体工程特性与自行车在运动状态中的惯性而使骑车人以一种舒适的姿势向链轮施加一强劲驱动力的曲柄杆。
如
图1所示，一传统的曲柄杆10包括在一端处的一脚蹬轴安装孔11，在另一端处的一曲柄轴安装孔13，以及在脚蹬安装孔11与曲柄轴安装孔13之间的一传动件12，它是一沿直线延伸的钢制梁件。传动件12具有一矩形横截面，随着向曲柄轴安装孔13移动而逐渐扩大。如图2所示，曲柄杆10依靠把固定在一链轮16中心上的一曲柄轴17嵌插和固定到曲柄轴安装孔13中去而装进自行车，同时一脚蹬15嵌插到脚蹬轴安装孔11中去。
在骑行一自行车(未画出)时，骑车人一只脚的推压力作一直线力施加在脚蹬14上面，而这样一种直线力由曲柄杆10转换为作用在链轮16上面的一转动力并随后通过一根链条传递到固定在自行车后轮轮毂(未画出)上面的另一链轮。
一方面，当一骑在自行车车座上的骑车人在腿部伸直的状态下蹬踩脚蹬14以致身体的上、下部分形成一直线时，骑车人可以在最为舒适的位置上用一只脚把最强劲的推压力施加在脚蹬14上面。亦即，骑车人可以轻易和有效地沿着与其身体上部方向相同的方向来施加推压力。其次，由于自行车车座决非象椅背那样用以支承骑车人的身体，所以骑车人很难克服来自他所蹬踩的脚蹬14的反力。沿着重力方向施加的骑车人的重量是唯一的用以抵档来自脚蹬14的反力的力量。因此，骑车人把推压力轻易和有效地施加在脚蹬14上面的方向是铅直方向，不仅符合骑车人身体上部的方向，而且还符合重力方向。
另一方面，只在每逢脚蹬14位于图3中的右部，即当脚蹬14正在从90度的位置顺时针转到270度位置时，作用在脚蹬14上面的推压力才被有效地转换为用于转动链轮16和自行车后轮的转动力以使自行车前行。如果作用在脚蹬14上面的推压力在任一位置上是不变的，转动力则以一余弦曲线的方式发生变化，在90度和270度位置上变成零，并在0度位置上取最大值。亦即，当脚蹬14从90度位置移向0度位置时，用于加快链轮16，并随之是自行车后轮的转速的一种力量增大，而当脚蹬14从0度位置移向270度位置时，这样一种加速力减小。
一当脚蹬14通过90度位置，骑车人就通过有力地蹬踩脚蹬14而加速自行车。当脚蹬14从315度位置转向270度位置时—不过此处加速力已经减小到基本上为零，则因骑车人一般不向脚蹬14施力，只有一惯性力施加在脚蹬14上面。
其次，至于上述的传统曲柄杆10，只是每当脚蹬14从45度位置顺时针转向315位置时，作用在脚蹬14上面的推压力才以较高的效率转换为加速力，但在诸如脚蹬14从90度位置顺时针转向45度位置的其他时间，虽然骑车人可以有力地蹬踩脚蹬14，加速力并不增加很大。
考虑到上述各种问题，本发明旨在提供这样一种曲柄杆，虽然一脚蹬位于骑车人可以以一非常舒适的姿势非常有力地蹬踩脚蹬的90度位置与45度位置之间，作用在由骑车人蹬踩的脚蹬上面的一推压力也可以有效地转换为作用在一链轮从而自行车一后轮上面的一转动力，以致骑车人可以更容易和更快地骑车。
按照本发明，提供了一种自行车曲柄杆，包括在一端处的一脚蹬轴安装孔，在另一端处的一曲柄轴安装孔，以及在所述脚蹬轴安装孔与所述曲柄轴安装孔之间的一传动件，其中在把所述曲柄杆装配到自行车上时，处于固定在所述链轮中心上的状态之中的一曲柄轴嵌插和固定到所述曲柄轴安装孔中去，而一脚蹬轴嵌插和固定到所述脚蹬轴孔中去；所述传动件包括构成所述传动件主要部分的第一部分，以及用作一臂杆的第二部分，以便所述第一部分的一纵向轴线从一条通过所述脚蹬轴安装孔中心和所述曲柄轴安装孔中心的直线偏转一偏转角，所述传动件的所述第一部分于骑车期间在沿垂直于所述传动件第一部分和平行于所述传动件第二部分的方向作用于所述传动件第一部分自由端的力的作用下，产生不超过弹性极限范围内的最大量的弯曲变形。
更为可取的是，所述传动件第二部分可以类似于所述传动件第一部分的变形方式产生变形。
此外，所述偏转角可以具有3度与54度之间的角度。最好是，在所述传动件第二部分的根部亦即所述曲柄杆的曲柄轴安装孔区域，制成分别用于促进和用于限制所述传动件第二部分变形的一槽缝和一突起。
图1为一传统自行车曲柄杆的透视图；图2为一部分自行车传动装置连同已经装配于其中的、示于图1的曲柄杆的立面视图；图3为曲柄杆在原点对应于曲柄杆的曲柄轴安装孔中心的二维坐标上的立面视图，表明示于图1的曲柄杆的运作；图4为本发明自行车曲柄杆第一实施例的透视图；图5为一部分自行车传动装置连同已经装配在其中的、示于图4的曲柄杆的立面视图；图6为曲柄杆在原点对应于曲柄杆的曲柄轴安装孔中心的二维坐标上的立面视图，表明示于图4的曲柄杆的运作；图7为本发明自行车曲柄杆第二实施例的透视图；以及图8为曲柄杆在原点对应于曲柄杆的曲柄轴安装孔中心的二维坐标上的立面视图，表明示于图7的曲柄杆的运作。
下面参照附图对本发明各优选实施例进行详细说明。
图1为表明本发明自行车曲柄杆第一实施例的透视图；图5为表明一部分自行车传动装置连同已经装配在其中的、示于图4的曲柄杆的立面视图；而图6是表明曲柄杆在原点对应于曲柄杆的曲柄轴安装孔中心的二维坐标上的立面视图，表明示于图4的曲柄杆的运作。在图4至图6中，附图标记20一般地表示本发明第一实施例的曲柄杆；附图标记21表示一脚蹬轴安装孔，自行车脚蹬24的一轴25插入其中并被固定；附图标记22表示一传动件；以及附图标记23表示一曲柄轴安装孔，处于固定在链轮26中心上的状态的一曲柄轴27插入其中并被固定。
如图4所示，本发明第一实施例自行车曲柄杆20的传动件22包括构成传动件22主要部分的第一部分22a，以及用作一臂杆的第二部分22b，以便使第一部分22a的纵向轴线A相对于一条通过脚蹬轴安装孔21的中心和曲柄轴安装孔23的中心的直线偏转一偏转角θ，其中传动件22的第一部分22a在骑自行车期间沿垂直于传动件22第一部分22a和平行于传动件22第二部分22b的方向上作用于其自由端FE的力的作用下，产生不超过弹性极限范围内的最大限度的弯曲变形，传动件22第一部分22a是一基本上平直的梁件，具有一形状和尺寸都均匀的横截面，而传动件22第二部分22b是一弧形金属件，对应于在朝向脚蹬轴安装孔21的一侧凹下的一段圆弧。此外，传动件22第一部分22a形成有多个纵向间隔开来的沿厚度方向的贯穿切槽28，以便增大弯曲柔度。最好是，偏转角θ的角度在3度与54度之间。
更为可取的是，传动件22第一部分22a与第二部分22b之间连接点C区域中的一过渡段形成多角或略圆形状。
现在考查图6，说明本发明第一实施例曲柄杆的操作。
当曲柄杆20的脚蹬轴安装孔21处于90度位置时，亦即，当自行车的脚蹬24处于如图5所示位置时，骑车人脚蹬在脚蹬14上的一推动力表示为一铅直力P。此铅直力P等于铅直力P的沿传动件22第一部分22a纵向的一第一分力P1和铅直力P的垂直于传动件22第一部分22a纵向的一第二分力P2的矢量和。铅直力P的第二分力P2可以看作是施加于一悬臂梁自由端FE的一集中载荷。梁的固定端对应于传动件22的第一部分22a与第二部分22b之间的连接点C，而其自由端FE对应于脚蹬轴安装孔21。集中载荷造成弯曲变形，导致悬臂梁自由端FE的下垂δ或者铅直力P施于其上的脚蹬轴安装孔21向右移动一水平距离为1。因而，这时作用在链轮26上的一转动力成为1·P。因此，在曲柄杆20顺时针转动的每一时刻，由于下垂δ而作用在链轮26上的转动力就添加在另一转动力上，此转动力是在没有下垂δ的状态下作用于链轮26上的取决于曲柄杆20在坐标系中转动位置的转动力。在曲柄杆20从90度的位置移至0度位置时，铅直力P的第二分力P2随P·Sinθ发生变化，因而铅直力施力点的下垂δ的大小和右向位移的水平距离1都会改变，脚蹬轴安装孔21右向位移的水平距离1在曲柄杆20从90度位置移向45度位置时基本上保持不变，而在曲柄杆20越过45度位置之后突然减小。因而，当曲柄杆20处于90度位置与45度位置之间时，作用在链轮上的转动力的增大效果最为显著。
现在考查图7和图8，详细说明本发明曲柄杆的第二实施例。
本发明第二实施例的曲柄杆20′类似于本发明第一实施例的曲柄杆20，区别在于，传动件22第二部分22b以类似于传动件22第一部分22a的变形方式予以变形。
在本发明第二实施例的曲柄杆20′中，下垂δ的大小从而脚蹬轴安装孔21右向位移的水平距离1大于本发明第一实施例的曲柄杆20，原因在于传动件22第二部分22b的变形。
为增大下垂δ的大小，最好是，一用以促进传动件22第二部分22b变形的槽缝S形成在传动件22第二部分22b的根部区域或者曲柄轴安装孔23区域。在形成槽缝S的情况下，传动件22第二部分22b可能会变形到直至变形量超过一弹性极限以致破坏传动件22为止。因而，最好是形成一突起29，以便限制所述传动件20的所述第二部分22b所产生的变形。
尽管，为了增大传动件22对于传动件22弯曲的柔度，在本发明第一和第二实施例的曲柄杆20和20′上形成有许多沿纵向间隔开来的切槽28，但根据某种材料特性而能够提供适当柔度的情况下，就没必要制成这样一种切槽。
本发明自行车曲柄杆可在自行车脚蹬达到最高点时，增大把骑车人作用在自行车脚蹬上的推压力转换成作用在链轮上的转动力的效率，亦即骑在自行车车座上的骑车人可在最舒适的位置上非常有力地踩踏脚蹬。
此外，本发明自行车曲柄杆所形成的柔度可吸收蹬踩脚蹬时施加于骑车人脚上的震动，骑车人在骑踏自行车期间的疲劳感准会大大地得到缓解。亦即，具有本发明曲柄杆的自行车可使骑车人不仅跑得更快，而且在跑过之后不象传统曲柄杆那样使人感觉疲劳。
权利要求
1.一种自行车曲柄杆(20)，包括位于一端的一脚蹬轴安装孔(21)，位于另一端的一曲柄轴安装孔(23)，以及位于所述脚蹬轴安装孔(21)与所述曲柄轴安装孔(23)之间的一传动件(22)；其中，在把所述曲柄杆(20)装配于自行车时，处于固定在一链轮(26)中心上的状态的一曲柄轴(27)被插进和固定在所述曲柄轴安装孔(23)里面，而一脚蹬轴(25)则被插进和固定在所述脚蹬轴安装孔(21)里面，其特征在于，所述传动件(22)包括一构成所述传动件(22)一主要部分的第一部分(22a)以及一用作一臂杆的第二部分(22b)，以便使所述第一部分(22a)的一纵向轴线(A)相对于一条通过所述脚蹬轴安装孔(21)中心和所述曲柄轴安装孔(23)中心的直线偏转一偏转角(θ)；所述传动件(22)的所述第一部分(22a)于骑车期间在沿垂直于所述传动件(22)第一部分(22a)和平行于所述传动件(22)第二部分(22b)的方向作用于所述传动件(22)第一部分(22)自由端(FE)的力的作用下，产生不超过弹性极限范围内的最大限度的弯曲变形。
2.按照权利要求1所述的自行车曲柄杆，其特征在于，所述传动件(22)第二部分(22b)以一种类似于所述传动件(22)第一部分(22a)的变形方式产生变形。
3.按照权利要求1所述的自行车曲柄杆，其特征在于，所述传动件(22)第一部分(22a)是一基本上平直的梁件，具有一形状和尺寸均不变的横截面，所述传动件(22)第二部分(22b)是一弧形金属件，对应于在面对所述脚蹬轴安装孔(21)的一侧凹下的一段圆弧，所述传动件(22)第一部分(22a)具有多个沿纵向间隔开来的在深度方向上贯穿的切槽(28)，以便增大弯曲柔度。
4.按照权利要求3所述的自行车曲柄杆，其特征在于，所述传动件(22)第二部分(22b)具有与贯穿所述传动件(22)第一部分(22a)的各切槽(28)相同的一些切槽。
5.按照权利要求1至4中任一项所述的自行车曲柄杆，其特征在于，所述偏转角(θ)具有3度至54度之间的角度。
6.按照权利要求1至4中任一项所述的自行车曲柄杆，其特征在于，在所述传动件(22)的第一部分(22a)与第二部分(22b)之间的连接点(C)区域中的一过渡段形成多角或略圆形状。
7.按照权利要求1至4中任一项所述的自行车曲柄杆，其特征在于，在所述传动件(22)第二部分(22b)的根部区域内，亦即在所述曲柄杆(20)的曲柄轴安装孔(23)的区域内，形成有分别用于促进和限制所述传动件(22)第二部分(22b)变形的一槽缝(S)和一突起(29)。
全文摘要
一种自行车曲柄杆(20)可使作用在一脚蹬(21)上面的一推压力更为有效地转换为作用在一链轮(26)上面从而自行车后轮上面的转动力，即使脚蹬位于一骑车人可以以一种非常舒适的方式非常有力地蹬踩在脚蹬(24)上面的90度与45度位置之间。曲柄杆(20)包括在一端处的一脚蹬轴安装孔眼(21)，在另一端处的一曲柄轴安装孔眼(23)，以及在脚蹬轴安装孔眼(21)与曲柄轴安装孔眼(23)之间的一传动件(22)，其中传动件(22)包括一第一部分(22a)，构成传动件的一主要部分，以及一第二部分(22b)，用作一臂杆以便第一部分(22a)的一纵向轴线(A)从一条通过脚蹬轴安装孔眼(21)和曲柄轴安装孔眼(23)的中心的直线偏转一偏转角θ，传动件(22)于骑车期间在沿垂直于第一部分(22a)和平行于第二部分(22b)的方向作用于第一部分(22a)自由端(FE)的力的作用下，产生不超过弹性极其范围内的弯曲变形。
文档编号B62M3/00GK1158110SQ96190713
公开日1997年8月27日 申请日期1996年6月19日 优先权日1995年7月6日
发明者赵相缘 申请人:赵相缘